PERHITUNGAN POROSITAS DAN PERMEABILITAS
1.
Porositas
Dalam
reservoir minyak, porositas mengambarkan persentase dari total ruang yang
tersedia untuk ditempati oleh suatu cairan atau gas. Porositas dapat
didefinisikan sebagai perbandingan antara volume total pori-pori batuan dengan
volume total batuan per satuan volume tertentu, yang jika dirumuskan :
Gambar
1.1
Rumus
Porositas
Dimana :
∅
= Porositas absolute (total), fraksi (%)
Vp = Volume pori-pori, cc
Vb = Volume batuan (total), cc
Vgr = Volume butiran, cc
Porositas batuan reservoir dapat diklasifikasikan menjadi dua, yaitu:
a. Porositas absolut, adalah perbandingan antara volume pori total terhadap
volume batuan total yang dinyatakan dalam persen, atau secara matematik dapat
ditulis sesuai persamaan sebagai berikut :
Gambar
1.2
Rumus
Porositas Absolut
b. Porositas efektif, adalah perbandingan antara volume pori-pori yang saling
berhubungan terhadap volume batuan total (bulk volume) yang dinyatakan dalam
persen.
Gambar
1.3
Rumus
Porositas Efektif
Dimana :
∅e
= Porositas efektif, fraksi (%)
ρg = Densitas butiran, gr/cc
ρb = Densitas total, gr/cc
ρf = Densitas formasi, gr/cc
Berdasarkan waktu dan cara terjadinya, maka porositas dapat juga
diklasifikasikan menjadi dua, yaitu :
A. Porositas primer, yaitu porositas yang terbentuk pada waktu yang bersamaan
dengan proses pengendapan berlangsung.
B. Porositas sekunder, yaitu porositas batuan yang terbentuk setelah proses
pengendapan.
Besar kecilnya porositas dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu ukuran butir,
susunan butir, sudut kemiringan dan komposisi mineral pembentuk batuan.
Gambar 1.4
Tabel Ukur Porositas
dan Kualitas
Tabel 1.I
Tabel Ukur Porositas
dan Kuantitas
Porositas (%)
|
Kuantitas
|
( 0% – 5 %)
|
dapat diabaikan
(negligible)
|
(5% – 10%)
|
buruk (poor)
|
(10%- 15%)
|
cukup baik (fair)
|
(15%- 20%)
|
baik (good)
|
(20%- 25%)
|
sangat baik ( very
good )
|
(>25%)
|
istimewa ( excellent
)
|
Faktor-faktor yang mempengaruhi porositas antara lain :
1.
Ukuran butir
atau grain size Semakin kecil ukuran butir maka rongga yang terbentuk akan
semakin kecil puladan sebaliknya jika ukuran butir besar maka rongga yang
terbentuk jugasemakin besar.
2.
Bentuk butir
atau sphericityBatuan dengan bentuk butir jelek akan memiliki porositas yang
besar,sedangkan kalau bentuk butir baik maka akan memiliki porositas yang
kecil.
3.
Susunan butir
a.
Porositas pada susunan cubic packing
Vbulk
= 2r ·2r ·2r = 8r3
Vgrain
= 8·(1/8)· (4/3)·π· r3 = (4/3)·π· r3
Φ = (Vbulk
– Vgrain)/ Vbulk = (8r3 – (4/3)·π· r3)/
8r3 = 0.4764 = 47.64%
Volume
bulk batuan diilustrasikan sebagai volume kotak, sedangkan volume grain batuan
adalah jumlah butir yang ada dalam pada packing. Pada setiap packing terdapat 8
buah butir, tiap butirnya 1/8 dari volume bola. Porositas adalah perbandingan
volume pori-pori dengan volume bulk batuan dinyatakan dalam persen. Volume
pori-pori di dapat dari Vbulk dikurangi Vgrain. Jadi,
kita dapatkan porositas cubic packing sebesar 47.67%. Porositas ini merupakan
nilai paling besar dari susunan packing apapun. Apabila ditemukan nilai
porositas yang lebih besar dari 47.67% maka sudah jelas perhitungannya salah.
b.
Porositas pada susunan rhombohedral packing
Vbulk
= alas·tinggi·lebar = 2r·2r sin 450·2r = 4·(2)1/2 · r3
Vgrain
= (4/3)·π· r3
Φ = (Vbulk
– Vgrain)/ Vbulk = (4·(2)1/2 · r3 –
(4/3)·π· r3)/ 4·(2)1/2 · r3= 0.2596 = 25.96%
Rhombohedral
sendiri memiliki bentuk seperti 3d nya jajar genjang yang memiliki kemiringan
sebesar 450. Volume bulk batuan digambarkan sebagai sebuah volume
kotak yang dimiringkan 450, sedangkan volume grain batuan adalah
jumlah butir yang ada dalam pada packing dengan jumlah sama dengan 1 buah bola.
Porositas dinyatakan dengan perbandingan antara volume pori-pori dengan volume
bulk batuan dan dinyatakan dalam persen. Volume pori-pori didapat dari Vbulk
dikurangi Vgrain. Sehingga, dari perhitungan didapat porositas
rhombohedral packing sebesar 25.96%. Porositas rhombohedral packing lebih kecil
daripada cubic packing.
c.
Porositas pada susunan hexagonal packing
Vbulk
= alas·tinggi·lebar = 2r·2r sin 600·2r = 4·(3)1/2 · r3
Vgrain
= (4/3)·π· r3
Φ = (Vbulk
– Vgrain)/ Vbulk = (4·(3)1/2 · r3 –
(4/3)·π· r3)/ 4·(3)1/2 · r3= 0.3954 = 39.54%
Hexagonal
packing memiliki bentuk jajar genjang dengan kemiringan 600. Volume
bulk batuan diperlihatkan sebagai sebuah volume kotak yang dimiringkan 450,
sedangkan volume grain batuan adalah jumlah butir yang ada dalam pada packing
dengan total volume sama dengan volume 1 buah bola. Porositas dinyatakan
sebagai perbandingan antara volume pori-pori dengan volume bulk batuan lalu
dinyatakan dalam persen. Volume pori-pori dapat kita peroleh dari Vbulk
dikurangi Vgrain. Melalui perhitungan di atas kita dapatkan
porositas hexagonal packing sebesar 39.54%. Porositas hexagonal packing
memiliki porositas lebih besar dari porositas rhombohedral packing dan lebih
kecil dari porositas cubic packing.
4.
Apabila ukuran butirnya sama maka
susunan butir sama dengan bentuk kubusdan
mempunyai porositas yang lebih besar dibandingkan dengan
bentuk rhombohedral.
5.
Pemilahan Apabila
butiran baik maka ada keseragaman sehingga porositasnya akan baik pula. Pemilahan yang jelek menyebabkan butiran
yang berukuran kecil akanmenempati rongga diantara butiran yang lebih besar
akibatnya porositasnyarendah.
6.
Komposisi
mineral Apabila penyusun batuan terdiri dari
mineral-mineral yang mudah larut sepertigolongan
karbonat maka porositasnya akan baik karena rongga-rongga akibatproses
pelarutan dari batuan tersebut.
7.
SementasiMaterial
semen pada dasarnya akan mengurangi harga porositas. Material yangdapat berwujud
semen adalah silika, oksida besi dan mineral lempung.
8.
Kompaksi dan
pemampatan Adanya kompaksi dan pemampatan akan mengurangi
harga porositas. Apabilabatuan terkubur
semakin dalam maka porositasnya akan semakin kecil yangdiakibatkan karena
adanya penambahan beban.Gambar dibawah menunjukkan foto dari batuan yang
memiliki porositas.
2. Permeabilitas
Permeabilitas
didefinisikan sebagai ukuran media berpori untuk meloloskan/melewatkan fluida.
Apabila media berporinya tidak saling berhubungan maka batuan tersebut tidak
mempunyai permeabilitas. Oleh karena itu ada hubungan antara permeabilitas
batuan dengan porositas efektif. Sekitar tahun 1856, Henry Darcy seorang ahli
hidrologi dari Prancis mempelajari aliran air yang melewati suatu lapisan batu
pasir
Dapat
dinyatakan dalam rumus sebagai berikut :
Gambar A.5
Rumus Permeabilitas
Dimana
:
Q = laju alir fluida, cc/det
k = permeabilitas, darcy
μ = viskositas, cp
dP/dL = gradien tekanan dalam arah aliran, atm/cm
A = luas penampang, cm2
Besaran permeabilitas satu darcy
didefinisikan sebagai permeabilitas yang melewatkan fluida dengan viskositas 1
centipoises dengan kecepatan alir 1 cc/det melalui suatu penampang dengan luas
1 cm2 dengan penurunan tekanan 1 atm/cm.
Persamaan
Darcy berlaku pada kondisi :
1. Alirannya mantap (steady state)
2. Fluida yang mengalir satu fasa
3. Viskositas fluida yang mengalir konstan
4. Kondisi aliran isothermal
5. Formasinya homogen dan arah alirannya horizontal
6. Fluidanya incompressible
Berdasarkan
jumlah fasa yang mengalir dalam batuan reservoir, permeabilitas dibedakan
menjadi tiga, yaitu :
-
Permeabilitas absolute
(Kabs) Yaitu kemampuan batuan untuk melewatkan fluida dimana fluida yang
mengalir melalui media berpori tersebut hanya satu fasa atau disaturasi 100%
fluida, misalnya hanya minyak atau gas saja.
-
Permeabilitas efektif
(Keff)Yaitu kemampuan batuan untuk melewatkan fluida dimana fluida yang
mengalir lebih dari satu fasa, misalnya (minyak dan air), (air dan gas), (gas
dan minyak) atau ketiga-tiganya. Harga permeabilitas efektif dinyatakan sebagai
ko, kg, kw, dimana masing-masing untuk minyak, gas dan air.
-
Permeabilitas relatif
(Krel)Yaitu perbandingan antara permeabilitas efektif pada kondisi saturasi
tertentu terhadap permeabilitas absolute.
Kesimpulan
1. Porositas dapat didefinisikan sebagai
perbandingan antara volume total pori-pori batuan dengan volume total batuan
per satuan volume tertentu
2. Porositas batuan dapat di bagi dua yaitu
porositas Absolut dan porositas efektif
3. Faktor-faktor yang mempengaruhi
Porositas adalah Ukuran butir atau grain size ,Bentuk butir atau sphericity
Batuan, Komposisi mineral ,Pemilahan,Susunan butir, Sementasi
Material,Kompaksi dan pemampatan
4. Permeabilitas didefinisikan sebagai
ukuran media berpori untuk meloloskan/melewatkan fluida
5. Permeabilitas dapat diukur dengan
menggunakan Persamaan Darcy
Saran:
Porositas
dan permeabilitas merupakan hal yang sangat penting dalam batuan reservoir
karena kedua hal ini sanagt berhubungan dengan perhitungan cadangan minyak jadi
diharapkan kita lebih mengusai materi ini.
Daftar Pustaka