KARAKTERISTIK FLUIDA RESERVOIR

KARAKTERISTIK FLUIDA RESERVOIR

Fluida reservoir terdiri dari fluida hidrokarbon dan air formasi. Hidrokarbon sendiri terdiri dari fasa cair (minyak bumi) maupun fasa gas, yang tergantung pada kondisi (tekanan dan temperatur) reservoir yang ditempati. Perubahan kondisi reservoir akan mengakibatkan perubahan fasa serta sifat fisik fluida reservoir.

1. Sifat Fisik Minyak

Fluida minyak bumi dijumpai dalam bentuk cair, sehingga sesuai dengan sifat cairan pada umumnya, pada fasa cair jarak antara molekul-molekulnya relatif lebih kecil daripada gas. Sifat-sifat minyak bumi yang akan dibahas adalah densitas, viskositas, faktor volume formasi dan kompressibilitas.

1. Densitas Minyak

Densitas didefinisikan sebagai perbandingan berat masa suatu substansi dengan volume dari unit tersebut, sehingga densitas minyak (ρo) merupakan perbandingan antara berat minyak (lb) terhadap volume minyak (cuft). Perbandingan tersebut hanya berlaku untuk pengukuran densitas di permukaan (laboratorium), dimana kondisinya sudah berbeda dengan kondisi reservoir sehingga akurasi pengukuran yang dihasilkan tidak tepat. Metode lain dalam pengukuran densitas adalah dengan memperkirakan densitas berdasarkan pada komposisi minyaknya. Persamaan yang digunakan adalah :

         (2-42)

dimana :

ρoSC      = densitas minyak (14,7 psia; 60 oF)

ρoSCi      = densitas komponen minyak ke-i (14,7 psia; 60 oF)

Xi      = fraksi mol komponen minyak ke-i

Mi      = berat mol komponen minyak ke-i

Densitas minyak biasanya dinyatakan dalam specific gravity minyak (γo), yang didefinisikan sebagai perbandingan densitas minyak terhadap densitas air, yang secara matematis, dituliskan :

       (2-43)

dimana :

γo    =  specific gravity minyak

ρo    =  densitas minyak, lb/cuft

ρw    =  densitas air, lb/cuft

Industri perminyakan seringkali menyatakan specific gravity minyak dalam satuan oAPI, yang dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut :

oAPI =         (2-44)

    Hubungan antara temperatur dapat dilihat pada Gambar 1.1 berikut ini:

2. Viskositas Minyak

Viskositas  minyak (μo) didefinisikan sebagai ukuran ketahanan minyak terhadap aliran, atau dengan kata lain viskositas minyak adalah suatu ukuran tentang besarnya keengganan minyak untuk mengalir, dengan satuan centi poise (cp) atau gr/100 detik/1 cm.

Viskositas minyak dipengaruhi oleh temperatur, tekanan dan jumlah gas yang terlarut dalam minyak tersebut. Kenaikan temperatur akan menurunkan viskositas minyak, dan dengan bertambahnya gas yang terlarut dalam minyak maka viskositas minyak juga akan turun. Hubungan antara viskositas minyak dengan tekanan ditunjukkan pada Gambar 1.2

Gambar1.2

Hubungan Viskositas terhadap Tekanan 2)

Gambar 1.2 menunjukkan bahwa tekanan mula-mula berada di atas tekanan gelembung (Pb), dengan penurunan tekanan sampai (Pb), mengakibatkan viskositas minyak berkurang, hal ini akibat adanya pengembangan volume minyak. Kemudian bila tekanan turun dari Pb sampai pada harga tekanan tertentu, maka akan menaikkan viskositas minyak, karena pada kondisi tersebut terjadi pembebasan gas dari larutan minyak.

Secara matematis, besarnya viskositas dapat dinyatakan dengan persamaan :

         (2-45)

dimana :

μ    =  viskositas, gr/(cm.sec)

F    =  shear stress

A    =  luas bidang paralel terhadap aliran, cm2

    =  gradient kecepatan, cm/(sec.cm).

3. Faktor Volume Formasi Minyak

Faktor volume formasi minyak (Bo) didefinisikan sebagai volume minyak dalam barrel pada kondisi standar yang ditempati oleh satu stock tank barrel minyak termasuk gas yang terlarut. Atau dengan kata lain sebagai perbandingan antara volume minyak termasuk gas yang terlarut pada kondisi reservoir dengan volume minyak pada kondisi standard (14,7 psi, 60 °F). Satuan yang digunakan adalah bbl/stb.

Perhitungan Bo secara empiris (Standing) dinyatakan dengan persamaan :

Bo = 0.972 +  (0.000147 . F 1.175)         (2-46)

        (2-47)

dimana :

Rs    =     kelarutan gas dalam minyak, scf/stb

γo    =     specific gravity minyak, lb/cuft

γg    =     specific gravity gas, lb/cuft

T    =     temperatur, oF.

Perubahan Bo terhadap tekanan untuk minyak mentah jenuh ditunjukkan oleh Gambar 1.3 Tekanan reservoir awal adalah Pi dan harga awal faktor volume formasi adalah Boi. Dengan turunnya tekanan reservoir dibawah tekanan buble point, maka gas akan keluar dan Bo akan turun

Gambar 1.3

Ciri Alur Faktor Volume Formasi

Terhadap Tekanan untuk Minyak 2)

Terdapat dua hal penting dari Gambar 2.21. diatas, yaitu :

1. Jika kondisi tekanan reservoir berada diatas Pb, maka  Bo akan naik dengan berkurangnya tekanan sampai mencapai Pb, sehingga volume sistem cairan bertambah sebagai akibat terjadinya pengembangan minyak.
2. Setelah Pb dicapai, maka harga Bo akan turun dengan berkurangnya tekanan, disebabkan karena semakin banyak gas yang dibebaskan.

Proses pembebasan gas ada dua, yaitu :

a.   Differential Liberation.

Merupakan proses pembebasan gas secara kontinyu. Dalam proses ini, penurunan tekanan disertai dengan mengalirnya sebagian fluida meninggalkan sistem. Minyak hanya berada dalam kesetimbangan dengan gas yang dibebaskan pada tekanan tertentu dan tidak dengan gas yang meninggalkan sistem. Jadi selama proses ini berlangsung, maka komposisi total sistem akan berubah.

b.   Flash Liberation

Merupakan proses pembabasan gas dimana tekanan dikurangi dalam jumlah tertentu dan setelah kesetimbangan dicapai gas baru dibebaskan.

Harga Bo dari kedua proses tersebut berbeda sesuai dengan keadaan reservoir selama proses produksi berlangsung. Pada Gambar 2.22. terlihat bahwa harga Bo pada proses flash liberation lebih kecil daripada proses differential liberation.

Gambar 1.4

Perbedaan antara Flash Liberation

Dengan Differential Liberation 2)

4. Kelarutan Gas dalam Minyak

Kelarutan gas (Rs) adalah banyaknya SCF gas yang terlarut dalam satu STB minyak pada kondisi standar 14,7 psi dan 60 °F, ketika minyak dan gas masih berada dalam tekanan dan temperatur reservoir.

Kelarutan gas dalam minyak (Rs) dipengaruhi oleh tekanan, temperatur dan komposisi minyak dan gas. Pada temperatur minyak yang tetap, kelarutan gas tertentu akan bertambah pada setiap penambahan tekanan. Pada tekanan yang tetap kelarutan gas akan berkurang terhadap kenaikan temperatur.

5. Kompressibilitas Minyak

Kompressibilitas minyak didefinisikan sebagai perubahan volume minyak akibat adanya perubahan tekanan, secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut:

         (2-48)

Persamaan 3-29 dapat dinyatakan dalam bentuk yang lebih mudah dipahami, sesuai dengan aplikasi di lapangan, yaitu :

        (2-49)

dimana :

Bob    =  faktor volume formasi pada tekanan bubble point

Boi    =  faktor volume formasi pada tekanan reservoir

Pi    =  tekanan reservoir

Pb    =  tekanan bubble point.

6. Interfacial Tension

Interfacial tension merupakan tegangan molekul yang tidak setimbang antar dua fasa, sehingga dua fluida tersebut tidak dapat saling menyatu. Seperti tegangan molekul minya yang menempel/ melekat pada batuan pori di reservoir.

2. Sifat Fisik Gas

Sifat fisik gas yang akan dibahas antara lain adalah densitas, saturasi, faktor volume formasi serta kompresibilitas gas.

1. Densitas Gas

Densitas atau berat jenis gas didefinisikan sebagai perbandingan antara rapatan gas tersebut dengan rapatan suatu gas standar. Kedua rapatan diukur pada tekanan dan temperatur yang sama. Biasanya yang digunakan sebagai gas standar adalah udara kering. Secara  matematis  berat jenis gas dirumuskan sebagai berikut :

         (2-50)

Definisi matematis dari rapatan gas (ρg) adalah MP / RT, dimana M adalah berat molekul gas, P adalah tekanan, R adalah konstanta dan T adalah temperatur, sehingga bila gas dan udara dianggap sebagai gas ideal, maka BJ gas dapat dituliskan dengan persamaan sebagai berikut :

BJ gas     =  

=             (2-51)

Apabila gas merupakan gas campuran, maka berat jenis dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut ini :

         (2-52)

2. Viscositas Gas

Viscositas merupakan ukuran tahanan gas terhadap aliran. Viscositas gas hidrokarbon umumnya lebih rendah daripada viscositas gas non hidrokarbon.

Bila komposisi campuran gas alam diketahui, maka viscositasnya dapat diketahui dengan menggunakan persamaan :

         (2-53)

dimana :

μg    =    viscositas gas campuran pada tekanan atmosfer

μgi    =    viscositas gas murni

Yi    =    fraksi mpl gas murni

Mi    =    berat molekul gas murni

3. Faktor Volume Formasi Gas

Faktor volume formasi gas (Bg) didefinisikan sebagai besarnya perbandingan volume gas pada kondisi tekanan dan temperatur reservoir dengan volume gas pada kondisi standar (60 °F, 14,7 psia). Pada faktor volume formasi ini berlaku hukum Boyle - Gay Lussac.

Bila satu standar cubic feet ditempatkan dalam reservoir dengan tekanan Pr dan temperatur Tr, maka rumus - rumus gas dapat digunakan untuk mendapatkan hubungan antara kedua keadaan dari gas tersebut, yaitu :

         (2-54)

Untuk harga P1 dan T1 dalam keadaan standar, maka diperoleh :

        (2-55)

Untuk keadaan standar, maka Vr (cuft) harus dibagi dengan 1 scf untuk mendapatkan volume standar. Jadi faktor volume formasi gas (Bg) adalah :

        (2-56)

Dalam satuan bbl / scf, besarnya Bg adalah :

       (2-57)

4. Kompresibilitas Gas

Kompresibilitas gas didefinisikan sebagai perubahan volume gas yang disebabkan oleh adanya perubahan tekanan yang mempengaruhinya. Kompresibilitas gas didapat dengan persamaan :

         (2-58)

dimana :

Cg    =    kompresibilitas gas, psi-1

Cpr    =    pseudo reduced kompresibilitas

Cpc    =    pseudo critical pressure, psi

PROPERTIES OF BLACK OIL CORELATION

Korelasi merupakan penggabungan nilai dari parameter-parameter sifat fisik fluida reservoir yang dinyatakan dalam beberapa metode yang terakum.

1. Korelasi Bubble Point

contoh soal :

   

1. Korelasi Standing

Jawab :

2. Korelasi Lasater

3. Korelasi Vaquez-Beggs

4. Korelasi Glaso

5. Korelasi Al Marhoun

6. Korelasi Petrosky

7. Korelasi Dokla-Osman

8. Korelasi Obomanu

9. Korelasi Farshad

10. Korelasi Kartoadmojo-Schmidt

Dari setiap metode yang telah dilakukan dapat di rangkum untuk menentukan korelasi (hasil yang mendekati) dalam tabel berikut ini:

Metoda	Pb (psia)
Standing	3391,9
Vazques-Beggs	3739,3
Glaso	3850,38
Al-Marhoun	3783
Dokla Osman	3307
Obomanu	2690,1
Kartoatmodjo-schmidt	2259
Lasater	3340,9
Farshad	2956,6
Petrosky-Farshad	3930,8

2. Korelasi Kelarutan Gas dalam Minyak

1. Korelasi Lasater API < 15

3. Korelasi Faktor Formasi Volume Oil (Bo)

1. Korelasi Standing

2. Korelasi Vazquez-beggs

3. Korelasi Glaso

4. Korelasi Al-Marhoun

5. Korelasi Dokla Osman

6. Korelasi Obomanu

7. Korelasi Farshad

8. Korelasi Kartoadmodjo-Schmidt

9. Korelasi Abdul Madjeed

Dari setiap metode yang telah dilakukan dapat di rangkum untuk menentukan korelasi (hasil yang mendekati) dalam tabel berikut ini

Metoda	Bo (rb/STB)
Standing	1,42
Vazques-Beggs	1,367
Glaso	1,388
Al-Marhoun	1,272
Dokla Osman	1,381
Obomanu	1,239
Kartoatmodjo-schmidt	1,437
Abdul Majeed	1,408
Farshad	1,400

4. Korelasi Compresibilitas

1. Korelasi Vazquees-beggs

2. Korelasi Petrosky-Farshad

3. Korelasi Kartoatmodjo-Schmidt

Dari setiap metode yang telah dilakukan dapat di rangkum untuk menentukan korelasi (hasil yang mendekati) dalam tabel berikut ini:

Metoda	Co (psi-1)
Petrosky-Farshad	1,45739 × 10-5
Vazques-Beggs	1,05218 × 10-5
Kartoatmodjo-schmidt	9,15437 × 10-5

5. Korelasi Viskositas

6. Korelasi Interfacial Tension

Gambar 1.3

Gambar 1.4