TEKNIK RESERVOIR(3 SKS)

TEKNIK RESERVOIRTEKNIK RESERVOIR(3 SKS)(3 SKS)

Oleh :Oleh :Dr. Ir. Dyah Rini Ratnaningsih, MTDr. Ir. Dyah Rini Ratnaningsih, MT

Deskripsi Mata Kuliah

Memahami konsep teknik reservoir mulai dari wadah, isi dan komposisiserta kondisi, jenis-jenis mekanismependorong yang menggerakkan sistemfluida di dalam reservoir hidrokarbon(media porous).

Kompetensi Mata Kuliah

• Mampu menjelaskan reservoar hidrokarbon yang terdiridari komponen-komponen : wadah, isi dan kondisi.

• Memahami dan mendeskripsikan jenis-jenis mekanismependorong reservoir.

• Mampu mengklasifikasikan cadangan hidrokarbon.• Mampu menghitung perkiraan cadangan hidrokarbon

secara volumetris (berdasarkan peta isopach) baik untukreservoir yang homogen maupun heterogen.

• Mampu memahami konsep kesetimbangan materi dari system eksploitasi reservoir

• Mampu menghitung perkiraan cadangan hidrokarbonmenggunakan konsep kesetimbangan materi (persamaankesetimbangan materi).

• Mampu melakukan penyederhanaan bentuk persamaan kesetimbangan materi dalam bentuk linier.

• Mampu menghitung perkiraan cadangan sisa reservoir hidrokarbon berdasarkan data penurunan produksi (decline curve)

Literatur :

1. Craft and Hawkins2. Clark Norman J., ”Element of Petroleum Reservoir”,

Henry L. Doherty Service, Revised Edition, AIME Inc,Dallas.

3. Dake L.P.,“Fundamentals of Reservoir Engineering”, Development in Petroleum Science 8, Elsevier Scientific Publishing Company, Amsterdam – Oxford - New York, 1978.

4. Cole5. Paper, Journal6. Dll

PENILAIAN

1 Kehadiran dan keaktifan dikelas 5 %

2 Kuis 10 %

3 Tugas 15 %

4 Ujian Tengah Semester 30 %

5 Ujian Akhir Semester 40 %

Jumlah 100 %

Dasar-dasar Teknik Reservoir

Review Mekanika Reservoir

Konsep Reservoir

Batas-batas Reservoir

Kondisi Reservoir

DEFINISI RESERVOIR

Reservoir adalah merupakan suatutempat terakumulasinya fluida hidrokarbon (minyak dan atau gas)dan air di bawah permukaan tanah

UNSUR PENYUSUN RESERVOIR

1. Wadah:

- Batuan reservoir

- Lapisan penutup (cap rock)

- Perangkap reservoir (reservoir trap)

2. Isi : Minyak dan atau gas, air

3. Kondisi reservoir: tekanan, temperatur

1

PERANGKAP RESERVOIR

1. Perangkap Struktur :

Perangkap yang terbentuk akibat adanya gejala-gejala tektonikatau struktur, seperti perlipatan dan patahan.

2. Perangkap Stratigrafi

Perangkap yang terbentuk karena perubahan lithologi batuan, dengan kata lain batuan reservoir menghilang atau berubahfasies menjadi batuan lain atau batuan yang karakteristikreservoir menghilang sehingga merupakan penghalangpermeabilitas.

3. Perangkap Kombinasi

Perangkap yang terbentuk karena kombinasi antara perangkapstruktur dan perangkap stratigrafi

2

Perangkap Struktur

3

Perangkap Stratigrafi

4

Perangkap Kombinasi

Interseksi suatu patahan dengansuatu bagian ujungpengendapan porous danpermeabel

Perlipatan suatu bagianreservoir pembajian

5

TENAGA PENDORONG RESERVOIR

(MEKANISME PENDORONG)

1. Depletion Drive Reservoir

2. Gas Cap Drive Reservoir

3. Water Drive Reservoir

4. Segregation Drive Reservoir

5. Combination Drive Reservoir

6

Depletion Drive Reservoir

7

Gas Cap Drive Reservoir

8

Water Drive Reservoir

9

Segregation Drive Reservoir

10

Combination Drive Reservoir

1

REVIEW

MEKANIKA RESERVOIR

Membahas tentang gerakan-gerakan fluidayang terjadi didalam reservoir hidrokarbon (media porous). Diharapkanmahasiswa setelah mengikuti mata kuliahini dapat menjelaskan / mendeskripsikanstruktur pori, kapilaritas dalam media berpori, saturasi, kompresibilitaspermeabilitas hubungannya denganfenomena aliran dalam satu fasa maupunmultifasa.

2

• Struktur pori kaitannya dengan peran pori-pori batuansebagai wadah akumulasi Hidrokarbon.

• Konsep dasar kapilaritas yang berkaitan dengan konsep-konsep tegangan permukaan dan wetabilitas.

• Konsep penjenuhan ruang pori-pori batuan oleh fluida reservoar.

• Pengukuran parameter sifat - sifat fisik batuan antara lain : porositas, saturasi, permeabilitas, tekanan kapiler

• Konsep tingkat kemudahan pengaliran fluida yang dimiliki oleh batuan reservoar baik secara absolut maupun relatif.

• Konsep dasar keaneka ragaman (heterogenitas) distribusi sifat – sifat fisik batuan reservoar.

• Laju aliran fluida baik satu fasa maupun multifasa dalam media porous (reservoir), dan memahami konsep Indek Produktivitas Sumur.

3

• Konsep pembentukan batuan kaitannya dengan proses terbentuknya ruang pori.

• Sifat-sifat Fisik Batuan.

4

Batuan Reservoir

• Butiran

• Ruang Pori

• Semen

5

6

7

KLASIFIKASI POROSITAS

Berdasar cara terbentuknyaPorositas Primer

Porositas Sekunder

Industri PerminyakanPorositas total

Porositas efektif

8

DEFINISI POROSITAS

• Adalah perbandingan dari volume ruang pori terhadap volume batuan

PERSAMAAN MATEMATIS

φ =φ =φ =φ = x 100 %Volume pori

Volume batuan

9

10

11

12

13

1

Sifat-sifat Fisik Batuan (Lanjutan)

Saturasi :

Didefinisikan sebagai perbandingan antara volume pori-pori batuan yang ditempati oleh suatu fluidatertentu dengan volume pori-pori total pada suatubatuan berpori.

Saturasi minyak (So) adalah :

Svolume pori pori yang diisi oleh yak

volume pori pori totalo =−

−min

2

Saturasi air (Sw) adalah :

Saturasi gas (Sg) adalah

• Jika pori-pori batuan diisi oleh gas-minyak-air maka berlaku hubungan:

Sg + So + Sw = 1• Jika diisi oleh minyak dan air saja maka:

So + Sw = 1

Svolume pori pori yang diisi air

volume pori pori totalw =−

−

Svolume pori pori yang diisi oleh gas

volume pori pori totalg =−

−

3

Wetabilitas

• Apabila dua fluida bersinggungan dengan bendapadat, maka salah satu fluida akan bersifatmembasahi permukaan benda padat tersebut, halini disebabkan adanya gaya adhesi.

• Suatu cairan dikatakan membasahi zat padat jikategangan adhesinya positip(θ < 90o), yang berarti batuan bersifat water wet. Sedangkan bila air tidak membasahi zat padatmaka tegangan adhesinya negatip (θ > 90o), berartibatuan bersifat oil wet.

4

Tekanan Kapiler

• didefinisikan sebagai perbedaan tekananantara permukaan dua fluida yang tidaktercampur (cairan-cairan atau cairan-gas) sebagai akibat terjadinya pertemuanpermukaan yang memisahkan mereka. Perbedaan tekanan dua fluida ini adalahperbedaan tekanan antara fluida “non-wetting fasa” (Pnw) dengan fluida “wetting fasa” (Pw) atau :

Pc = Pnw - Pw

5

• Tekanan kapiler dalam batuan berporitergantung pada ukuran pori dan macamfluidanya, yang secara kuantitatif dapatdinyatakan dalam hubungan sebagaiberikut:

dimana :Pc = tekanan kapilerσ = tegangan permukaan antara dua fluidacosθ = sudut kontak permukaan antara dua fluidar = jari-jari lengkung pori-pori∆ρ = perbedaan densitas dua fluidag = percepatan gravitasih = tinggi kolom

Pr

g hc = =2. .cos

. .σ θ

ρ∆

6

Permeabilitas

• Definisi

Adalah ukuran kemampuan batuan reservoir (media berpori) untuk mengalirkan/melalukanfluida.

Hukum Darcy

A. Persamaan darcy mendeskripsi aliran fluida

melalui media berpori :

P2 P1

q A

L

DBL

kPAq /,

..001127,0

µ∆=

7

dimana :

k : permeabilitas, md

A : penampang aliran, ft2

∆P : perbedaan tekanan hulu – hilir, psig atau psia

µ : : : : viskositas fluida, cp

L : panjang media berpori, ft

0,001127 adalah faktor konversi satuan

Hkm Kontinuitas Aliran

V : kecepatan

A : Area

AxVq =

8

A1.Asumsi-asumsi

1. Aliran Linier2. Fluida incompressible3. Kondisi Aliran mantap4. Media berpori homogen & isotropik

A2. Definisi satuan DarcyK = 1 Darcyjika : q = 1 cm3 / detik

∆P = 1 atmL = 1 cmµ = 1 cpA = 1 cm2

9

• A3. Analisis Dimensi

PA

LqK

∆= µ

( )

( )

)tan(2

2

22

2

3

takonscm

L

LFL

LL

Ftt

L

≈

=

=

10

B. Analogi2 thd Hkm Darcy

1. Persamaan utk Aliran Panas : q = K’ A ∆ T/L

2. Hukum Ohm utk Aliran Listrik : I =A E/ρL

Aliran PanasAliran Fluida

cpmdK

ftpsiLP

DBq

/,/

/,/

/,

µ

∆

FhrftBtuK

ftFLT

hrBtuq

o

o

..,

/,/

/,

'

∆

I, amp

E/L, Volt/cm

1/ρ , 1/ cms.d.a

Aliran PanasAliran Fluida

Ω

11

C. Pengaruh2 ukuran butir dan sortasi/pilahan terhadap K

Butir-butir kasar dengan sortasi amat sangat bagus(extremely good) mempunyai harga K terbesar/tertinggi.

Sementara butir-butir sangat halus dengan sortasijelek (poor) mempunyai harga K rendah.

12

D. Pengaruh jenis-jenis batuan terhadapharga permeabilitas

1. Batupasir (SS);

Sistem porinya merupakan tipikal intergranular

mempunyai K = 10 – 1000 md.

2. Karbonat (LS, Gp, Dolomit)

Sistem porinya merupakan individual ataugabungan dari tipikal pori antar matriks, porositas sekunder, atau rekahan-rekahan alami.

Harga K bisa > 1000 md.

13

PETROLEUM

Adalah suatu istilah/term umum yg digunakan pada seluruhcampuran yg terjadi secara alamiah dari sebagian besarHidrokarbon (Martinez 1987).

Petroleum meliputi natural gas, crude oil dan natural bitumen

CRUDE OIL

Adalah bagian dari petroleum yg berwujud fasa liquid di res. dantetap berwujud liquid pada kondisi permukaan. (@ Kondisi P,T atmosfir) (Martinez 1987).

• Crude oil ini bisa mengandung sejumlah kecil komponen non HK.

• Mempunyai viskositas @ P,T permukaan dimana

tanpa mengandung gas bebas. (kira-kira viskositas

crude oil pada 8o API)

DEFINISI FLUIDA RESERVOIR

cp 000.10≤

14

Crude oil dapat dikelompokkan menjadi :• Extra heavy (stock tank gravity )• Heavy (stock tank gravity ) • Medium (stock tank gravity ) • Light (stock tank gravity )

NATURAL GAS

Adalah bagian dari petroleum yg berwujud baik fasa gas atau gas yg terlarut dalam crude oil @ kond reservoir dan pada kond. permuk.

Natural Gas bisa mengandung sejumlah kecil komponen non HK.Natural Gas dapat dikelompokkan menjadi :

- Associated gasRes. Gas Alam yg behub atau mengandung crude oil @ P,T res

- Non associated gasRes. Gas Alam yg tidak mengandung crude oil @ P,T res

API10 o≤API3,22 10 o o −

API31,1 o≥API31,1 - 3,22 oo

15

SOLUTION GASAdalah gas alam yang terlarut dalam reservoir minyak dibawahkondisi P dan T reservoir mula-mula dan akan terbebaskangas dari larutan dengan berkurangnya P dan T sebagaimana bilaminyak diproduksikan melalui peralatan pemisah gas/minyak dipermukaan.

LEASE CONDENSATEDisebut juga sebagai kondensat adalah cairan petroleum yang mengandung komponen pentana dan komponen2 lebih berat dalamfasa gas (uap) dibawah kondisi res. mula-mula dan mengalamikondensasi ke fasa cair apabila gas dioproduksikan ke permukaan.

1

Kebanyakan komponen hidrokarbon tersusun dari parafin, yaitu

terdiri dari methane, ethane, propane, butane dsb.

Komposisi dari endapan petroleum mengandung seluruh komponen

pada kisaran berat dan kekomplekan apakah hidrokarbon berat

atau ringan.

KARAKTERISTIK FLUIDA RESERVOIR

Gambar 1.

Formula dari empat

seri hidrokarbon

2

Gambar 2. Formulasi struktur dari 4 komponen parafin ringan.

3

KELAKUAN FASA HIDROKARBON

Terdapat 4 faktor yg mempengaruhi perilaku material HK :a. Pressureb. Molecular attractionc. Kinetic energy (molecular motion associated with temperature)d. molecular repulsion (gbr 3)

Gbr. 3. Gaya-gaya yg berhubungan dgn perilaku HK.

4

PERUBAHAN FASAHidrokarbon Murni.(komponen Tunggal)

Gbr. 4. Tekanan uap vs Temperatur pada komponen tunggal.

5

Campuran Hidrokarbon

Gbr. 5. Kurva Tekanan uap untuk dua komponen murni dan diagram fasa untuk campuran 50 : 50 dari komponen yg sama.

6

Gbr. 6. Diagram Fasa untuk Low Shrinkage Oil

7

Gbr. 7. Equilibrium vaporization dari Low Shrinkage Oil

8

Gbr. 8. Diagram Fasa dari High Shrinkage Oil

9

Gbr. 9. Diagram Fasa dari Retrograde Condensate Gas

10

Gbr. 10. Equilibrium Retrograde dari Gas Kondensat

11

Gambar. 11. Diagram Fasa dari

Wet Gas dan Dry Gas

1

PERKIRAAN CADANGAN RESERVOIR

Cadangan (Reserves)Cadangan adalah sejumlah akumulasi minyakyang dapat diproduksikan ke permukaan secarakomersial berdasarkan data yang ada.

Pengelompokan CadanganDidasarkan pada derajat kepastian Cadanganyang bertitik tolak pada hasil evaluasi data Geologi dan Geofisik, Keteknikan ( Engineering) serta ditunjang data Sumuran yang meliputidata Produksi, data Tekanan, data Sifat FisikBatuan, data Log dan data Geofisika.

2

KLASIFIKASI CADANGAN

A. Cadangan Terbukti (Proven Reserves)

B. Cadangan Potensial :

Cadangan Mungkin (Possible)

Cadangan Harapan (Probable)

3

Cadangan Terbukti (Proven Reserves)

• Cadangan Terbukti

Merupakan Cadangan minyak yang jumlahnya telah dibuktikan dengan derajatkepastian yang tinggi, berdasarkan padahasil dari pembuktian melalui analisissecara Geologi, Keteknikan danKeekonomian. Derajat kepastian Cadanganterbukti ini adalah minimal 90 % Cadangantersebut bisa diambil.

4

Besar cadangan akan mengalami perubahan dgnpertambahan waktu yang disebabkan oleh :

• Perubahan status suatu lapangan, dengan telah dimulainya produksi pada lapangan tersebut.

• Adanya perhitungan ulang dengan adanya pengeboran-pengeboran baru, ataupun oleh adanya data penunjang baru yang lain.

• Diketemukannya lapangan-lapangan baru/lapangan-lapangan yang baru dilaporkan.

• Adanya studi-studi atau analisa-analisa baru yang dilakukan

5

Cadangan Potensial

Adalah Cadangan minyak yang berda-sarkan pada data Geologi dan Keteknikan, jumlahnya masih harus dibuktikan dengan pemboran dan pengujian lebih lanjut. Dengan dmk Cadangan Potensial ini mempunyai derajat kepastian yg masih rendah.

6

Cadangan Mungkin (Possible Reserves)Merupakan Cadangan yang mempunyai derajat

kepastian minimal 50 %.

Cadangan Harapan (Probable Reserves)Merupakan Cadangan yang mempunyai derajat kepastian masih rendah yaitu minimal 10 % dari Cadangan yang dapat diambil.

Cadangan Awal Minyak (OOIP,OriginalOil in Place)

Jumlah minyak mula–mula yang menempati sebuahreservoir, yang mana tidak ada kaitannnya dengankelakuan reservoir tersebut.

7

• Ultimate Recovery,URAdalah maksimum Cadangan Minyak yang dapat diambil dengan teknologi tahapprimer (primary recovery).

• Sisa CadanganSelisih Cadangan Minyak mula-mula denganCadangan yang bisa diambil dgn teknologitahap primer (primary recovery) sampaidengan saat ini.

• Current Recovery Factor (CRF).Adalah Cadangan Minyak yang dapatdiambil dengan teknologi tahap primer (primary recovery) sampai saat ini.

8

Metode Perkiraan Cadangan

Perkiraan Initial Oil In Place ( IOIP )

Untuk batuan reservoir yang mengandung satu acre–feet pada kondisi awal, maka volume minyak dapat dihitungdengan persamaan sebagai berikut :

dimana :Ni = initial oil in place, STBVb = bulk volume batuan reservoir, acre–feetφ = porositas batuan, fraksiSwi = saturasi air formasi mula–mula, fraksiBoi = faktor volume formasi minyak mula–mula, bbl / STB7758 = faktor konversi, bbl / acre–feet

( )Boi

SwiVbNi

−××= 17758 φ

9

Initial gas in place

dimana :

Gi = initial gas in place, SCF.

Bgi = FVF gas mula–mula, bbl/SCF

43560= Faktor konversi, cuft/acre–feet

( )Bgi

SwiVbGi

−××= 143560 φ

10

• Ultimate Recovery ( UR )

UR = N x RF

Secara volumetris, ultimate recovery dapatditentukan dengan persamaan sbb :

Reservoir gas dengan mekanisme pendorong air, RF dapat ditentukan dengan persamaan :

−−××=Boa

Sor

Boi

SwiVbUR

17758 φ

−−××=

Bga

Sgr

Bgi

SwiVbUR

143560 φ

11

Recovery Factor

Atau

awalminyakvolume

sisavolumeawalminyakvolume

placeinoilinitial

reserveerecoverablRF

−=

=

Soi

oi

oa

Soa

oiSoi

oaSoa

oiSoi

oiSoiVb

oaSoaVboi

SoiVbRF

βββ

ββ

βφβφβφ

×−=

−

=

××

××−

××

=

1