sifat fisik batuan res

BATUAN RESERVOIR

BBATUAN RESERVOIRATUAN RESERVOIR

Definisi reservoir: Reservoir adalah merupakan suatu

tempat terakumulasinya fluida hidrokarbon (minyak dan atau gas)

dan air di bawah permukaan tanah

UnsurUnsur Pe Penyusun nyusun RReservoir eservoir

1. Batuan reservoir

2. Lapisan penutup (cap rock)

3. Perangkap reservoir (reservoir trap)

4. Kondisi reservoir (tekanan dan temperatur)

Komposisi Kimia Batuan ReservoirKomposisi Kimia Batuan Reservoir

1. Batu pasir• Orthoquartzites• Graywacke• Arkose

2. Batuan Karbonat- Limestone- Dolomite

3. Batuan Shale

Diagram Komponen Penyusun BatuanDiagram Komponen Penyusun Batuan

Sa nd sto ne100 %

Sha le100 %

Lim e sto ne100 %

Lim ySa nd sto ne

Sha lySa nd sto ne

Sa nd yLim e sto ne

Sa nd ySha le

Sha lyLim e sto ne

Lim ySha le

Sa nd sto ne100 %

Sha le100 %

Lim e sto ne100 %

Lim ySa nd sto ne

Sha lySa nd sto ne

Sa nd yLim e sto ne

Sa nd ySha le

Sha lyLim e sto ne

Lim ySha le

OrthoquarzitesOrthoquarzites

• Tersusun dari kwarsa yang sangat dominan dan mineral lainnya yang stabil

• Silika (SiO2) : 61,7 % - 99,58 %

• Sisanya : TiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MgO,

CaO, Na2O, K2O, H2O+, H2O-,

CO2

GraywakeGraywake

• Mineral berbutir besar seperti kwarsa,clay mika flake, magnesite, fragmen philite dan fragmen batuan beku, dll.

• Silika (SiO2) : 60,51 % - 68,20 %• Al2O3 : 13,43 % - 16,63 % • FeO : 3,10 % - 7,63 % • Sisanya : TiO2, Fe2O3, MgO, CaO,

Na2O, K2O, H2O+, H2O-, CO2

ArkoseArkose

• Tersusun dari kwarsa sebagai mineral dominan dan feldspar serta mineral yang kurang stabil

• Silika (SiO2) : 69,94 % - 82,14 %• Al2O3 : 7,57 % - 13,15 % • K2O : 4,75 % - 5,43 %• Sisanya : TiO2, Fe2O3, FeO, MgO,

CaO, Na2O, K2O, H2O+,

H2O-, CO2

LimestoneLimestone

• Tersusun dari Kalsit sebagai mineral dominan dan feldspar serta mineral yang kurang stabil

• CaO : 42,61 % - 55,37 %• CO2 : 39,27 % - 43,6 % • SiO2 : 0,09 % - 7,41 %• Sisanya : TiO2, Fe2O3, FeO, MgO,

Al2O3, Na2O, K2O, H2O+,

H2O-, MnO, P2O3,S, Li2O

DolomiteDolomite

• Variasi dari Limestone dengan dengan unsur Karbonat lebih dari 50%

• CO2 : 33,82 % - 47,7 %• CaO : 26,72 % - 45,65 % • MgO : 7,07 % - 47,51 %• SiO2 : 0,73 % - 24,92 %• Sisanya : TiO2, Fe2O3, FeO, Li2O,

Al2O3, Na2O, K2O, H2O+, H2O-, MnO, P2O3,S,

ShaleShale

• Tersusun dari Kwarsa dan Silt dalam jumlah besar sampai 60%

• SiO2 : 55,43 % - 69,96 %• Al2O3 : 10,52 % - 17,32 % • Fe2O3 : 2,25 % - 4,04 %• Sisanya : TiO2, CaO, FeO, MgO,

CO2, Na2O, K2O, H2O+,

H2O-, MnO, P2O3,S, Li2O

Sifat Fisik Batuan ReservoirSifat Fisik Batuan Reservoir

1. Porositas

2. Saturasi Fluida

3. Permeabilitas

4. Wettabilitas

5. Tekanan Kapiler

6. Kompresibilitas

PorositasPorositas

• Perbandingan antara volume ruang pori terhadap volume total batuan (bulk)

VbVp

VbVsVb

Vb : volume batuan total (bulk)

Vs : volume padatan batuan total (grain)

Vp : volume ruang pori total batuan

Klasifikasi PorositasKlasifikasi Porositas

• Porositas AbsolutPerbandingan antara volume pori total terhadap volume pori batuan total

• Porositas EfektifPerbandingan antara volume pori yang saling berhubungan terhadap volume pori batuan total

Skema Perbandingan PorositasSkema Perbandingan Porositas

C o nne c te d o rEffe c tive Po ro sity

Iso la te d o rNo n-Effe c tive Po ro sity

To ta lPo ro sity

Klasifikasi Porositas BerdasarkanKlasifikasi Porositas BerdasarkanWaktu TerjadinyaWaktu Terjadinya

• Porositas Primer

Terbentuk bersamaan proses pengendapan

• Porositas SekunderTerbentuknya setelah proses pengendapan- porositas larutan- porositas kekar, celah- dolomitisasi

Pengaruh Susunan ButirPengaruh Susunan Butir

Cubic

(Porosity 47,6%)

Rhombohedral

(Porosity 25,96%)

Contoh Soal PorositasContoh Soal Porositas

• Diketahui: Sebuah inti batuan (core) dengan data sebagai berikut:volume batuan total (Vb), cc = 100volume padatan batuan total (Vs), cc = 75volume pori berhubungan Vpef = 50% Vp

• Hitunglah:1. Volume ruang pori-pori total batuan (Vp)2. Volume ruang pori yang berhubungan (Vpef)3. Porositas total ()4. Porositas efektif (ef)

Jawaban Contoh Soal PorositasJawaban Contoh Soal Porositas

1. Vp = Vb – Vs = (100 – 75) cc = 25 cc2. Vpef = 50 % x 25 cc

= 12,5 cc

%25

%100100

25

3.

%5.12

%100100

5.12

eff

eff

4.

Soal PorositasSoal Porositas

• Sebuah core dengan panjang (L) 2,3 cm, diameter (d) 3,75 cm2, dijenuhi air (Sw) 100%, beda tekanan (P1 – P2) 0,5 atm, menghasilkan laju produksi air (Qw) sebesar 52 cc/det, dengan viskositas air (w) 0,01845 cp.

• Pertanyaan:

Berapakah permeabilitas absolut core tersebut?

Jawaban Soal PorositasJawaban Soal Porositas

1. Vp = Vb – Vs = (1250 – 983) cc = 267 cc2. Vpef = 0,43 x 267 cc

= 114,81 cc

%36,21

%1001250

267

3. 4.

%1848,9

%1001250

81,114

eff

eff

Saturasi FluidaSaturasi Fluida

• Perbandingan antara volume pori batuan yang ditempati oleh suatu fluida tertentu dengan volume pori total pada suatu batuan berpori.

totalporiporivolume

airolehdiisiyangporiporivolumeSw

totalporiporivolume

gasolehdiisiyangporiporivolumeS g

totalporiporivolume

yakminolehdiisiyangporiporivolumeSo

Hal Penting SaturasiHal Penting Saturasi

• Sg + So + Sw = 1

• So V + Sg V = (1 – Sw ) V

• Bervariasi terhadap posisi dalam reservoir

• Bervariasi dengan kumulatif produksi reservoir

Contoh Soal SaturasiContoh Soal Saturasi

• Diketahui volume pori-pori batuan yang terisi minyak 400 cm3, volume pori-pori yang terisi gas sebanyak 75 cm3, sedangkan volume total pori-pori adalah 500 cm3.

• Pertanyaan :

Hitung saturasi masing-masing fluida

Jawaban Contoh Soal SaturasiJawaban Contoh Soal Saturasi

• Sg + So + Sw = 1Jadi 1 – So – Sg = Sw

1 – 0,8 – 0,15 = 0,05• Jadi So = 0,8

Sg = 0,15 Sw = 0,05

8,0500

400So

15,0500

75Sg

Soal SaturasiSoal Saturasi

• Diketahui volume pori-pori batuan yang terisi minyak 176 cm3, volume pori-pori yang terisi air sebanyak 57 cm3, sedangkan volume total pori-pori adalah 250 cm3.

• Pertanyaan :

Hitung saturasi masing-masing fluida

Jawaban Soal SaturasiJawaban Soal Saturasi

• Sg + So + Sw = 1Jadi 1 – So – Sw = Sg

1 – 0,704 – 0,228 = 0,068• Jadi So = 0,704

Sg = 0,068 Sw = 0,228

704,0250

176So

228,0250

57Sw

PermeabilitasPermeabilitas

• Kemampuan suatu batuan untuk mengalirkan fluida

)atm()PP(.)cm.sq(A

)cm(L.)centipoise(.sec)/cm(Q)darcy(k

21

3

Klasifikasi PermeabilitasKlasifikasi Permeabilitas

• Permeabilitas absolut fluida yang mengalir melalui media berpori tersebut hanya satu fasa

• Permeabilitas efektif fluida yang mengalir melalui media berpori tersebut lebih dari satu fasa

• Permeabilitas relatif perbandingan antara permeabilitas efekyif dengan permeabilitas absolut

Parameter Yang Berpengaruh Parameter Yang Berpengaruh Terhadap PermeabilitasTerhadap Permeabilitas

• Porositas

• Saturasi

• Kecepatan aliran fluida,

viskositas dan tekanan

• Geometri Aliran

Hubungan Porositas dan PermeabilitasHubungan Porositas dan Permeabilitas

Hubungan Saturasi dengan Hubungan Saturasi dengan PermeabilitasPermeabilitas

Hubungan PermeabilitasHubungan Permeabilitas

v : kecepatan aliran, cm/detik : viskositas fluida, cp

k : permeabilitas media berpori, Darcy

dP/dL : gradien tekanan dalam arah aliran, atm/cm

dL

dPx

kv

Dengan Kecepatan Aliran, Viskositas Dengan Kecepatan Aliran, Viskositas dan Tekanandan Tekanan

Geometri Aliran Lapisan ParalelGeometri Aliran Lapisan Paralel

n

jj

n

jjj

h

hk

k

1

1

Geometri Aliran Lapisan SeriGeometri Aliran Lapisan Seri

n

j j

j

K

LL

k

1

Contoh SoalContoh Soal Permeabilitas Rata-rataPermeabilitas Rata-rata

• Diketahui tiga lapisan dengan data sebagai berikut :

Lapisan I : k : 200 mD dan tebal 75 ft

Lapisan II : k : 100 mD dan tebal 50 ft

Lapisan III : k : 150 mD dan tebal 100 ft• Pertanyaan :

Hitunglah permeabilitas rata-rata apabila lapisan paralel dan seri?

Jawaban Contoh Soal Permeabilitas Jawaban Contoh Soal Permeabilitas Rata- rataRata- rata

n

jj

n

jjj

h

hk

k

1

1

1005075

1501001005020075k

=155,56 mD

Aliran Paralel

Jawaban Contoh Soal Permeabilitas Jawaban Contoh Soal Permeabilitas Rata- rataRata- rata

= 238,95 mD

Aliran Seri

n

j j

j

K

LL

k

1

150

100

100

50

200

75225

k

SoalSoal Permeabilitas Rata-rataPermeabilitas Rata-rata

• Diketahui tiga lapisan dengan data sebagai berikut :

Lapisan I : k : 135 mD dan tebal 46 ft

Lapisan II : k : 121 mD dan tebal 101 ft

Lapisan III : k : 109 mD dan tebal 72 ft• Pertanyaan :

Hitunglah permeabilitas rata-rata apabila lapisan paralel dan seri?

Jawaban Soal Permeabilitas Rata- rataJawaban Soal Permeabilitas Rata- rata

n

jj

n

jjj

h

hk

k

1

1

=119,99 mD

Aliran Paralel

7210146

1097212110113546k

Jawaban Soal Permeabilitas Rata- rataJawaban Soal Permeabilitas Rata- rata

= 119,255 mD

Aliran Seri

n

j j

j

K

LL

k

1

109

72

121

101

135

46219

k

Contoh SoalContoh Soal PermeabilitasPermeabilitas

• Sebuah core dengan panjang (L) 1 cm, luas penampang (A) 1 cm2, dijenuhi air (Sw) 100%, beda tekanan (P1 – P2) 1 atm, menghasilkan laju produksi air (Qw) sebesar 1 cc/det, dengan viskositas air (w) 1 cp.

• Pertanyaan:

Berapakah permeabilitas absolut core tersebut?

Jawaban Contoh Soal PermeabilitasJawaban Contoh Soal Permeabilitas

• Karena core dijenuhi 100% air, maka kw = K. Jadi harga permeabilitas absolut-nya = 1 darcy.

)PP(.A

L..Qk ww

w21

psi x1 cm 1

cm 1 x cp 1 x cc/det 1k

2w

Darcy 1kw

Soal PermeabilitasSoal Permeabilitas

• Sebuah core dengan panjang (L) 2,3 cm, diameter (d) 3,75 cm2, dijenuhi air (Sw) 100%, beda tekanan (P1 – P2) 0,5 atm, menghasilkan laju produksi air (Qw) sebesar 52 cc/det, dengan viskositas air (w) 0,01845 cp.

• Pertanyaan:Berapakah permeabilitas absolut core tersebut?

Jawaban Soal PermeabilitasJawaban Soal Permeabilitas

• A = 1/4 x x d2• = 1/4 x 3,14 x 3,752• = 11,04 cm2

)PP(.A

L..Qk ww

w21

0,5 x 11,04

2,3 x 0,01845 x 52k w

Darcy 39975,0k w

WettabilitasWettabilitas

• Kemampuan batuan untuk dibasahi oleh fasa fluida, jika diberikan dua fluida yang tidak saling bercampur (immisible)

Oil WetOil Wet

Pembasahan Fluida dalam Pori BatuanPembasahan Fluida dalam Pori Batuan

Water WetWater Wet

Pori yang terisi Air

Matrik Batuan

Pori yang terisi Minyak

Kesetimbangan Gaya Pada BatasKesetimbangan Gaya Pada BatasAir-Minyak-PadatanAir-Minyak-Padatan

Oil Water Solid

woσswσsoσ

cosθ

Wettabilitas Menurut SrobodWettabilitas Menurut Srobod

• Wettability Number =

• Sudut kontak =

woToaoa

oaTwowo

Pcos

Pcos

woToa

oaTwo

wo P

Pcos

Tekanan Threshold sebagai fungsi Tekanan Threshold sebagai fungsi Permeabilitas dan WetabilitasPermeabilitas dan Wetabilitas

Permeability, mD

Tekanan KapilerTekanan Kapiler

• Perbedaan tekanan yang ada antara permukaan dua fluida yang tidak bercampur sebagai akibat pertemuan permukaan yang memisahkan kedua fluida tersebut

Pengaruh Tekanan KapilerPengaruh Tekanan Kapiler

• Mengontrol distribusi saturasi dalam reservoir

• Mekanisme pendorong minyak dan gas untuk mengalir

Tekanan dalam Pipa KapilerTekanan dalam Pipa Kapiler

Air-Water Oil-Water

Tekanan Kapiler Menurut PlateauTekanan Kapiler Menurut Plateau

21

11

RRP c

R1,R2 = jari jari kelengkungan

konvek dan konkaf

= tegangan permukaan

Pc(Sw)Pc(Sw)

h = ketinggian cairan dari WOC, ft

w = densitas air, lb/cuft

o = densitas minyak, lb/cuft

)( 144

h )(S P owwc

Contoh Soal Tekanan KapilerContoh Soal Tekanan Kapiler

• Pada kasus kedalaman -2152 diketahui data sebagai berikut :

WOC = - 2179 mss

w = 57,7736 lb/cuft

o = 50,1441 lb/cuft• Pertanyaan :

Berapakah tekanan kapiler pada kedalaman tersebut

Jawaban Contoh Soal Tekanan KapilerJawaban Contoh Soal Tekanan Kapiler

• h = 2179 – 2152 = 27 m atau 88,58268 ft

)( 144

h )(S P owwc

)50,1141(57,7736 144

88,58268 )(S P wc

= 4,711821 psi

Soal Tekanan KapilerSoal Tekanan Kapiler

• Pada kasus lapangan ”X” diketahui data sebagai berikut :

WOC= - 2228.5 mss

w = 57,7736 lb/cuft

o = 50,1441 lb/cuft

Dan data Saturasi air (Sw) dari analisa log per kedalaman sebagai berikut :

Kedalaman h h Pc Sw

( mss) (m) (ft) (psi) (fraksi)

2202.0 26.5 86.94   0.24

2206.0 22.5 73.82   0.27

2206.5 22.0 72.18   0.27

2210.0 18.5 60.70   0.32

2214.5 14.0 45.93   0.36

2216.0 12.5 41.01   0.38

2219.0 9.5 31.17   0.48

2220.0 8.5 27.89   0.47

2223.0 5.5 18.04   0.55

2226.0 2.5 8.20   0.73

2226.5 2.0 6.56   0.67

2227.0 1.5 4.92   0.76

2228.0 0.5 1.64   0.84

2228.5 0.0 0.00   1.00

Kedalaman h h Pc Sw

( mss) (m) (ft) (psi) (fraksi)

2202 26.5 86.94226 4.624565 0.235571

2206 22.5 73.8189 3.926518 0.269907

2206.5 22 72.17848 3.839262 0.268742

2210 18.5 60.69554 3.22847 0.320922

2214.5 14 45.93176 2.443167 0.363598

2216 12.5 41.0105 2.181399 0.383517

2219 9.5 31.16798 1.657863 0.478123

2220 8.5 27.88714 1.483351 0.467546

2223 5.5 18.04462 0.959815 0.554105

2226 2.5 8.2021 0.43628 0.733861

2226.5 2 6.56168 0.349024 0.669117

2227 1.5 4.92126 0.261768 0.760024

2228 0.5 1.64042 0.087256 0.84008

Grafik Pc vs SwGrafik Pc vs Sw

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9Sw

Pc

(p

si)

KompressibilitasKompressibilitas

• Kompressibilitas matriks batuan

fraksi perubahan volume material padatan terhadap satuan perubahan tekanan

• Kompressibilitas bulk batuan

fraksi perubahan volume bulk batuan terhadap satuan perubahan tekanan

• Kompressibilitas pori batuan

fraksi perubahan volume porik batuan terhadap satuan perubahan tekanan

Perumusan KompressibilitasPerumusan Kompressibilitas

dP

dV.

VC r

rr

1

*

p

pp dP

dV.

VC

1

Cr : Kompressibilitas bulk

Cp : Kompressibilitas pori

Vr : volume padatan

Vp : volume pori

P : tekanan hidrostatik fluida

P* : tekanan luar

(tekanan overburden)

Kurva Kompressibilitas Efektif BatuanKurva Kompressibilitas Efektif Batuan

Porosity, %