Modul III Kamis I 12215084 [PDF]

Citation preview

MODUL III



Penentuan Saturasi Fluida Pada Core Sample Menggunakan Metode Solvent Extraction LAPORAN PRAKTIKUM



Nama



: Nurul Aghni Febrianti



NIM



: 12215084



Shift



: Kamis 1



Tanggal Praktikum



: 30 Maret 2017



Tanggal Penyerahan



: 6 April 2017



Dosen



: Prof. Dr. Ir. Pudji Permadi



Asisten Modul



: Eki Wicaksono Pambayun 12213035 Lutfi Andhika



12213070



LABORATORIUM PETROFISIKA PROGRAM STUDI TEKNIK PERMINYAKAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2017



I.



TUJUAN PERCOBAAN



1. Menentukan saturasi fluida (minyak dan air) yang terkandung dalam suatu sampel core dengan metode solvent extraction. 2. Menentukan porositas suatu sampel core secara tidak langsung. 3. Memahami prinsip dan cara kerja alat solvent extraction. 4. Mengetahui hubungan saturasi dengan sifat batuan lainnya. II.



TEORI DASAR



Mengetahui kuantitas fluida yang ada di dalam suatu reservoir adalah hal yang sangat penting. Salah satu sifat petrofisika yang sangat membantu untuk mengetahui hal ini adalah saturasi. Saturasi didefinisikan sebagai perbandingan antara volume fluida yang mengisi pori-pori batuan dengan volume total pori-pori batuan. Secara matematis saturasi dapat dinyatakan dalam persamaan:



Pori-pori batuan pada suatu reservoir selalu terisi oleh fluida berupa air, minyak, dan gas, sehingga jumlah saturasi ketiga fluida tersebut harus bernilai 1. + + =1 Nilai saturasi fluida dalam suatu batuan reservoir dapat ditentukan dengan dua cara pendekatan: a. Penentuan dengan pendekatan langsung. Pendekatan dilakukan dengan melakukan pengukuran saturasi fluida dari suatu sampel core yang diambil langsung dari suatu reservoir. b. Penentuan dengan pendekatan tidak langsung. Pendekatan dilakukan dengan mengetahui terlebih dahulu beberapa sifat fisik suatu batuan reservoir yang nantinya akan diubah menjadi nilai saturasi. Salah satu metode pengukuran saturasi fluida di laboratorium adalah dengan metode solvent extraction. Pada percobaan ini jenis solvent yang digunakan adalah toluena. Solvent dipanaskan, kemudian menguap, naik, dan mendorong fluida yang ada di dalam sampel core menuju condenser untuk selanjutnya dikondensasi. Air, minyak, dan solvent yang telah terkondensasi akan turun ke bagian graduated tube. Karena air memiliki densitas yang lebih besar dibanding minyak dan toluena maka air akan menempati bagian terbawah. Solvent dan minyak terlarut yang masih berbentuk uap akan kembali ke tabung pemanasan. Dengan demikian, jumlah air yang terdapat di dalam sampel core dapat diketahui dari volume air yang terkumpul di dalam graduated tube.



Selain untuk mengetahui jumlah air yang terdapat di dalam sampel core, secara tidak langsung percobaan ini juga dapat menentukan nilai porositas batuan dengan mengetahui data berat core saat kering dan berat core saat jenuh.



III.



DATA PERCOBAAN



Data percobaan yang telah diperoleh dari hasil praktikum modul 3 ini adalah sebagai berikut. DATA AWAL PERCOBAAN Diameter



2,64 cm



Tinggi



3,52 cm



Massa Core Kering



41,37 gram



Massa Core + Paraffin + Air



43,72 gram



Volume Air di Graduated Tube



1 mL



Massa Picnometer Kosong



24,87 gram



Massa Picnometer Isi Air



49,44 gram



Massa Picnometer Isi Paraffin



46,37 gram



IV.



PENGOLAHAN DATA







Massa air yang berada dalam piknometer (gr):







Massa paraffin yang berada dalam piknometer (gr):







Densitas air (gr/cc):







Densitas paraffin (gr/cc):







Volume bulk (cc):







Massa fluida dalam core(gr):







Massa air dalam core (gr):







Massa paraffin dalam core (gr):







Volume paraffin (cc):







Volume pori(cc)







Saturasi air







Saturasi paraffin







Porositas core sample (%)



Data pengolahan yang telah diperoleh dari hasil perhitungan data percobaan praktikum modul 3 ini adalah sebagai berikut : HASIL PENGOLAHAN DATA mair



24,57 gram



mparaffin



21,5 gram



Densitas air



0,9828 gram/cc



Densitas paraffin



0,86 gram/cc



Vbulk



19,27 cc



Massa fluida dalam core



2,35 gram



Massa air dalam core



0,9828 gram



Massa paraffin dalam core



1,3672 gram



Vparaffin



1,58976 cc



Vpori



2,58976 cc



Sair



0,3861



Sparaffin



0,6139



core



13,44 %



V.



ANALISIS DAN PEMBAHASAN



Analisis Alat dan Bahan



i.



Peralatan Solvent Extractor Peralatan solvent extractor ini berfungsi untuk mengukur volume air yang terdapat pada core sampel. Peralatan solvent extractor ini terdiri dari graduated tube, condenser, dan tabung tempat core sample. Prisip kerja alat ini adalah dengan menguapkan fluida yang ada di core sample dengan solvent pada temperature tinggi. Selanjutnya uap fluida tersebut akan didinginkan dengan condenser sehingga fluida tersebut akan mengembun dan tertampung di graduated tube. Dari volume fluida yang tertampung di graduated tube, dapat diperoleh parameter saturasi.



ii.



Picnometer Piknometert ini berfungsi untuk mengukur massa jenis dari air dan paraffin.



iii.



Electric Heater Electric Heater ini berfungsi untuk memanaskan toluena pada solvent extractor.



iv.



Tabung Erlenmeyer Tabung Erlemeyer ini berfungsi untuk pada saat proses penjenuhan core sample dengan air.



v.



Hassler Core Holder Alat ini berfungsi untuk menjenuhkan core sample dengan paraffin.



vi.



Gelas Ukur Gelas ukur ini berfungsi sebagai wadah menampung fluida yang disertai dengan skala volume.



vii.



Jangka Sorong Jangka sorong ini berfungsi untuk mengukur dimensi (diameter dan tinggi) core sample.



viii.



Neraca Analitis Neraca analitis ini berfungsi untuk mengukur bera t dari picnometer kering, picnometer berisi air, dan picnometer berisi paraffin.



ix.



Oven Oven ini berfungsi untuk mengeringkan core sample pada temperatur tinggi.



x.



Tissue Tissue ini berfungsi untuk menutup bagian puncak kondensor pada alat solvent extractor untuk mencegah fluida keluar (umumnya fluida tidak keluar karena akan langsung terkondensasi).



xi.



Aquades Aquades ini berfungsi sebagai bahan untuk menjenuhkan core sample.



xii.



Solvent (Toluena) Toluena ini berfungsi sebagai bahan solvent sehingga fluida yang ada di dalam core sample dapat menguap pada solvent extraction.



xiii.



Paraffin araffin ini berfungsi sebagai bahan hidrokarbon untuk menjenuhkan core sample.



xiv.



Vaseline



Bahan ini berfungsi untuk menambal bagian pipa yang bocor agar fluida tidak keluar (dapat juga menutup bagian-bagian yang dialiri fluida lainnya).



xv.



Sampel Core Bahan ini berfungsi untuk menjadi objek penelitian pada percobaan modul 3.



Pada percobaan modul ini akan ditentukan saturasi dari fluida yang menenpati poripori dalam sample core serta porositasnya. Dalam keberjalanan percobaan berlaku beberapa asumsi kondisi seperti :



1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.



Sample core silinder sempurna Sample core terjenuhi oleh air dan paraffin Tidak ada pressure loss Tidak ada kesalahan paralaks Alat bekera dengan baik Hanya air yang teruapkan oleh toluena Hanya air yang terkumulasi dalam graduated tube. Air teruapkan 100% Air terkondensasi 100%



Sample core yang telah dijenuhkan dengan air di desak menggunakan Hasler core holder. Fungsinya untuk memasukan paraffin ke dalam core agar pori-pori terisi oleh dua fasa yaitu air dan paraffin. Jika pendesakan dilakukan hingga air tidak terdesak lagi yang terakumulasi dalam tabung penampung maka ini menunjukan air telah mencapai water irreducible saturation yaitu kondisi saturasi air dimanan air tidak dapat di reduce lagi. Pendesakan paraffine dengan alat Hassler Permeameter dikondisikan sample core seperti keadaan reservoir yang masih terjenuhi oleh air formasi. Proses pendesakan ini sebenarnya berkaitan erat dengan proses migrasi dan pemerangkapan hidrokarbon di reservoir. Tekanan Overburden, disimulasikan pada alat Hassler Permeameter oleh tekanan dengan menggunakan gas N2. Sedangkan proses migrasinya disimulasikan oleh injeksi paraffine dengan tekanan dari kompresor. Pada proses pendesakan ini tekanan overburden diberikan dari samping sedangkan injeksi dari atas, terbalik dengan keadaan migrasi dan pembentukan reservoir. Hal ini dikarenakan pada saat proses coring, awalnya diambil core dari sumur secara vertikal, Kemudian setelah itu sample core diambil secara horizontal dari core tadi. Sehingga proses pendesakan tekanan overburden dilakukan dari samping core dan injeksi dari atas. Setelah sample terjenuhi oleh air dan paraffin selanjutnya akan ditentukan volume air yang ada didalam sample core dengan menggunakan alat solvent extraction. Prinsip kerja alat ini adalah menentukan volume air dalam graduated tube yang merepresentasikan volume air saat di dalam sample core. Toluena yang dipanaskan akan menguap dan uap toluena tersebut akan menguapkan air dalam sample core karena titik didih air lebih rendah dari pada titik didih toluena, sedangkan paraffin tidak ikut teruapkan karena paraffin memiliki titik didih yang lebih tinggi dari pada titik didih toluena. Uap air akan keluar dari core kemudian dilakukan kondensasi dengan mengalirkan air diluar dinding aliran uap air. Fungsinya agar permukaan dinding kaca tetap dalam kondisi dingin dan isothermal sehingga uap air dapat terkondensasi dan terakumulasi dalam graduated tube. Penentuan selisih berat core sample pada kondisi kering dan terjenuhkan oleh air digunakan untuk menenukan volume pori-pori dengan dibagi terhadap densitas air. Porositas dari core sample diapat ditentukan dengan membandingkan volume pori dengan volume bulk yang dihitung menggunakan metode volmetrik. Metode volumetrik diterapkan dengan mengukur diameter dan panjang core menggunakan jangka sorong kemudia ditentukan volume bulknya dengan formula volume silinder. Densitas air ditentukan dengan menggunakan picnometer yaitu selisih berat picnometer pada kondisi



kosong dan pada kondisi terisi air kemudian dibagi dengan volume picnometer. Begitu juga dalam menentukan densitas dari paraffin. Nilai porositas yang didapatkan merupakan porositas efektif karena air hanya dapat menempati ruang pori-pori yang saling terhubungkan. Saturasi air ditentukan dengan membandingkan volume air dengan volume pori-pori. Begitu juga dengan saturasi paraffin, volume paraffin didapatkan dengan cara menentukan selisih dari volume pori dan volume air. Berdasarkan data praktikum akan ditentukan nilai saturasi air , saturasi paraffin serta porositas efektifnya dari dua core sample. Hasil dari pengolahan data didapatkan nilai saturasi air yaitu 0,3861, saturasi paraffin sebesar 0,6139 dan harga porositas efektifnya adalah 13,44 %. Porositas total dapat diketahui dengan metode lain. Total dari saturasi air dan saturasi paraffin adalah 1 (Dianggap core sample hanya mengandung dari fluida air dan fluida paraffin saja, tidak ada gas yang terkandung dalam core sample). Berdasarkan data pengolahan yang sudah didapat, dapat diketahui bahwa core sample ini merupakan core sample yang cukup baik karena saturasi paraffin mencapai 0,6139. Dapat diketahui bahwa core sample ini merupakan batuan reservoir yang baik untuk diproduksi hidrokarbon karena sangat ekonomis kalua diproduksi (saturasi air hanya 0,3861). Dari percobaan praktikum modul 3 ini, dapat diketahui saturasi air yang didapat pada percobaan hanya 0,3861 merupakan irreducible water satura tion (Swirr) di mana saturasi air yang tidak dapat direduce lagi. Dengan mengangap proses penjenuhan core sample dengan paraffin berjalan dengan baik, dapat kita ketahui langkah – langkah percobaan mampu membuat core sample mencapai keadaan S wirr. VI.



SIMPULAN



Dari hasil percobaan maka dapat disimpulkan : 1. Saturasi fluida (minyak dan air) yang terkandung dalam sampel core dengan metode solvent extraction adalah : Sair 0,3861 Sparaffin



0,6139



2. Porositas core sample pada percobaan praktikum modul 3 ini adalah 13,44 %



3. Prinsip kerja solvent extraction adalah memanaskan zat pelarut (pada percobaan ini dipakai pelarut toluena), sehingga uap dari zat pelarut naik dan membawa fluida dari dalam sample core (yang telah dikondisikan pada keadaan reservoir sebenarnya) ke kondensor dan terkondensasi di sana. Air, minyak, dan toluena yang terkondensasi di kondensor akan turun ke bagian alat Solvent Extractor yang disebut graduated tube. Karena densitas air lebih berat daripada minyak dan zat pelarut, maka minyak akan menempati bagian paling bawah dalam graduated tube. Zat pelarut yang berbentuk uap dalam graduated tube kemudian akan kembali ke tabung pemanasan semula. Minyak juga akan terbawa ke sana karena terkandung di dalam uap zat pelarut (karena sifat kepolaran dari zat pelarut dan minyak). Sehingga pada akhirnya dalam graduated tube akan terakumulasi keseluruhan air yang tadinya terkandung dalam sample core dan dapat diukur volumenya. 4. Saturasi air memiliki hubungan terhadap porositas suatu batuan yaitu batuan yang memiliki nilai saturasi air besar maka nilai porositasnya kecil, sedangkan ketika memiliki nilai saturasi air kecil maka nilai porositasnya lebih besar.



VII.



DAFTAR PUSTAKA



Amyx, James W., Bass,Jr., Daniel M., dan Whiting, Robert L.. 1960. Petroleum Reservoir Engineering : Phisyical Properties. New York: McGraw-Hill. Buku Petunjuk Praktikum Laboratorium Petrofisika Teknik Perminyakan ITB.2015. Latifa, Zilva Rifanti.2015.Catatan Kuliah PETROFISIKA.Institut Teknologi Bandung.Bandung.



JP Jelaskan metode penentuan saturasi secara tidak langsung! Jawaban: Metoda tidak langsung yaitu dengan cara mengukur saturasi fluida berdasarkan hasil perhitungan dari data karakteristik sifat batuan yang lain. Beberapa metoda dalam mengukur saturasi fluida secara tidak langsung: 1. Retort method. Prinsip dasar dari metode ini adalah dengan memanaskan core sample yang telah dijenuhkan, sehingga air dan minyak yang ada di dalamnya menguap dan kemudian terkondensasi. Kondensasi dari air dan minyak ini dikumpulkan dalam tabung penampung kecil. Alat yang digunakan dalam metode ini adalah Retor Distillation Apparatus.Tetapi metode ini memiliki beberapa kelemahan. Perlu diperhatikan bahwa untuk menguapkan seluruh minyak yang ada di dalam sample core dibutuhkan suhu sekitar 1000-1100o F. Sedangkan pada suhu itu, sifat dari kristalisasi air dapat rusak. Akibatnya nilai water-recovery akan lebih besar dari nilai interstitial waternya, sehingga volume air hasil pengukuran akan meleset dari nilai saturasi air sebenarnya. Efek buruk lain yang dapat disebabkan adalah pada suhu itu struktur hidrokarbon dari minyak cenderung akan berubah sehingga volume dari fluida dapat berkurang. Minyak pada akhirnya juga dapat melapisi dinding bagian dalam dari sample core. 2. Solvent Extraction. Prinsip kerjanya adalah dengan meletakkan core di atas toluena yang berperan sebagai solvent kemudian mendidihkan solvent sehingga fluida dalam core akan menguap. Uap terkondensasi sehingga jatuh dan ditampung oleh graduated tube. proses ini terus berlanjut hingga volume uap air dalam graduated tube telah konstan. Sehingga perhitungan saturasi minyak dengan cara metoda ekstraksi ini akan lebih sempurna apabila kita gunakan sochlet extraction. Prinsip kerjanya sama dengan metoda diatas hanya saja sochlet tidak memiliki wadah penampung hasil kondensasi. Hasil kondensasi jatuh di core. Metoda lain dalam menentukan saturasi adalah dengan menggunakan sentrifugal. Metode ini menggunakan alat yang disebut Centrifuge. Prinsip dasar dari metode ini adalah dengan menginjeksikan solvent (zat pelarut) di tengah centrifuge. Kemudian gaya sentrifugal yang disebabkan oleh centrifuge akan menyebabkan zat pelarut bergerak ke luar pusat lingkaran. Gerakan dari zat pelarut inilah yang nantinya akan mendorong keluar fluida yang ada di dalam samp le core. Fluida yang terdesak tadi akan terperangkap di dalam suatu wadah dan akhirnya volume fluida dapat dikuantitasi untuk menghitung saturasi.