BAB II

PENGUKURAN POROSITAS

2.1. TUJUAN

1. Mengetahui pengertian porositas.

2. Menentukan besarnya porositas efektif dengan cara menimbang.

3. Menentukan volume pori batuan (Vp), volume total batuan (Vb), dan

volume grain (Vg).

4. Menentukan kualitas suatu batuan.

5. Menentukan besarnya porositas dengan cara Mercury Injection Pump.

2.2. TEORI DASAR

Porositas didefinisikan sebagai fraksi atau persen dari volume ruang

pori-pori terhadap volume total batuan (bulk volume), dengan simbol ‘Ø’.

Porositas juga dapat diartikan sebagai suatu ukuran yang menunjukkan

besar rongga dalam batuan. Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya

suatu porositas adalah:

Sudut kemiringan batuan

Bentuk butiran

Cara susunannya

Lingkungan pengendapan

Ukuran butiran batuan

Komposisi mineral pembentuk batuan

Berdasarkan struktur pori, porositas dibagi menjadi Porositas antar

butiran (intergranular dan intragranular porosity) dan Porositas rekahan

(fracture porosity). Menurut proses geologinya, porositas diklasifikasikan

menjadi 2, yaitu:

a. Porositas Primer merupakan porositas yang terjadi bersamaan atau

segera setelah proses pengendapan batuan. Jenis batuan sedimen

yang mempunyai porositas primer adalah batuan konglomerat,

batu pasir dan karbonat.

5

6

b. Porositas Sekunder adalah porositas yang terjadi setelah proses

pengendapan batuan (batuan sedimen terbentuk), antara lain akibat

aksi pelarutan air tanah atau akibat rekahan. Porositas sekunder

sendiri, dibagi menjadi 3, yaitu:

- Porositas larutan, yaitu ruang pori-pori yang terbentuk

karena adanya proses pelarutan batuan.

- Rekahan, celah, kekar, yaitu ruang pori-pori yang

terbentuk karena adanya kerusakan struktur batuan sebagai

akibat dari variasi beban seperti lipatan, sesar atau

patahan.

Porositas jenis ini sulit untuk dievaluasi atau ditentukan

secara kualitatif karena bentuknya tidak teratur.

- Dolomitisasi, dalam proses ini batuan gamping (CaCO3)

ditransformasikan menjadi dolomite (CaMg(CO3)2) atau

menurut reaksi kimia:

2CaCO3 + MgCl2 → CaMg(CO3)2 + CaCl2.

Menurut para ahli batuan gamping yang terdolomitisasi

mempunyai porositas yang lebih besar dari batuan

gampingnya sendiri.

Berdasarkan komunikasi antar pori dan dilihat dari sudut teknik

reservoirnya, porositas dibagi menjadi 2, yaitu:

1. Porositas Absolut

Porositas absolut adalah perbandingan antara volume seluruh pori

(pori-pori total) terhadap volume total batuan (bulk volume) yang

dinyatakan dalam persen, jika dirumuskan:

∅|¿|=Vp

Vbx 100% atau ∅

|¿|= VpVg+Vp

x100 %atau ∅|¿ |=Vb−Vg

Vbx 100 %¿

¿¿

Dimana: Vp = volume pori-pori batuan, cm3

Vb = volume bulk (total) batuan, cm3

Vg = volume butiran, cm3

Øabs = porositas absolute, %

7

2. Porositas Efektif

Porositas efektif adalah perbandingan antara volume pori-pori

yang berhubungan terhadap volume total batuan (bulk volume)

yang dinyatakan dalam persen, jika dirumuskan:

∅ eff=Volume pori yang berhubungan

Volume totalbatuanx100 % atau ∅ eff=

ρp− ρg

ρg− ρf

x 100 %

Dimana: g = densitas butiran, gr/cc

b = densitas total, gr/cc

eff = densitas formasi, gr/cc

Øeff = porositas efektif, %

Gambar 2.1 Skema Perbandingan Porositas Efektif, Non-Efektif dan Porositas

Absolut Batuan

Gambar diatas menunjukkan perbandingan antara porositas efektif,

non efektif dan porositas total dari suatu batuan. Untuk selanjutnya,

porositas efektif digunakan dalam perhitungan karena dianggap sebagai

fraksi volume yang produktif. Selain menggunakan rumus yang telah

dituliskan sebelumnya, porositas efektif juga dapat ditentukan dengan:

1. Ekspansi Gas

∅ eff=Volumebatuan sampel−Volumebutiranefektif sampel

Volume total batuansampelx 100 %

8

2. Metode Saturasi

∅ eff=Volume pori yangefektif

Volume total batuansampelx 100 %

Volume pori yang efektif dapat ditentukan dengan metode

resaturation:

Berat air dalam ruang pori-pori = berat sample yang dijenuhi

di udara berat sample kering di udara

Volume air dalam ruang pori-pori

=

Berat air dalam ruang pori−poriB .J air

Volume pori yang efektif = Volume air dalam ruang pori-pori

3. Mercury Injection Pump

a. Penentuan volume pycnometer:

Vol. pycnometer kosong = vol awal skala – vol akhir skala

Vol. pycnometer + core = vol awal skala – vol akhir skala

terisi core

b. Penentuan volume bulk batuan:

Vol. bulk batuan = (vol pycnometer kosong) – (vol

pycnometer + core)

c. Penentuan volume pori:

Vol pori = vol awal skala – vol akhir skala

4. Menimbang

Volume total batuan (Vb)

=

W 3−W 2

B . J kerosin

Volume butiran (Vg) =

W 1−W 2

B . J kerosin

Volume pori (Vp) =

W 3−W 1

B . J kerosin

9

10

Porositas efektif (Øeff) =

=

Dalam usaha mencari batasan atau kisaran harga porositas batuan,

Slitcher & Graton serta Fraser mencoba menghitung porositas batuan pada

berbagai bidang bulatan dengan susunan batuan yang seragam. Unit cell

batuan yang distudi terdiri atas 2 pack dalam bentuk kubus dan jajaran

genjang (rombohedron). Porositas dengan bentuk kubus ternyata

mempunyai porositas sebesar 47.6%, sedangkan porositas pada bidang

jajaran genjang (rombohedron) yang tidak teratur mempunyai harga

porositas sebesar 25.95%.

Gambar 2.2 Pengaruh Susunan Butir terhadap Porositas Batuan

Untuk pegangan secara praktis di lapangan, ukuran porositas dengan

harga:

0 - 5% Dianggap jelek sekali

5 - 10% Dianggap jelek

10 - 15% Dianggap sedang

15 - 20% Dianggap baik

>20% Dianggap baik sekali

Tabel 2.1 Ukuran porositas dengan harga di lapangan

Volume poriVolume total batuan

x 100%

W 3−W1

B .J kerosinW 3−W2

B .J kerosin

x 100%

11

Di dalam formasi batuan reservoir minyak dan gas bumi tersusun atas

berbagai macam mineral (material) dengan ukuran butir yang sangat

bervariasi, oleh karenanya harga porositas dari suatu lapisan ke lapisan yang

lain akan selalu bervariasi. Faktor utama yang menyebabkan harga porositas

bervariasi adalah:

1. Ukuran dan Bentuk Butir

Ukuran butir tidak mempengaruhi porositas total dari seluruh

batuan, tetapi mempengaruhi besar kecilnya pori-pori antar butir.

Sedangkan bentuk butir didasarkan pada bentuk penyudutan

(ketajaman) dari pinggir butir. Sebagai standar dipakai bentuk

bola, jika bentuk butiran mendekati bola maka porositas batuan

akan lebih meningkat dibandingkan bentuk yang menyudut.

2. Distribusi dan Penyusunan Butiran

Distribusi disini adalah penyebaran dari berbagai macam besar

butir yang tergantung pada proses sedimentasi dari batuannya.

Umumnya jika batuan tersebut diendapkan oleh arus kuat maka

besar butir akan sama besar. Sedangkan susunan adalah

pengaturan butir saat batuan diendapkan.

3. Derajat Sementasi dan Kompaksi

Kompaksi batuan akan menyebabkan makin mengecilnya pori

batuan akibat adanya penekanan susunan batuan menjadi rapat.

Sedangkan sementasi pada batuan akan menutup pori-pori batuan

tersebut.

12

Adapun gambaran dari berbagai faktor tersebut di atas dapat

dibuktikan dari hasil penelitian yang dilakukan oleh Nanz dengan

alat sieve analysis sebagaimana yang terlihat pada gambar berikut:

Gambar 2.3 Distribusi Kumulatif Ukuran Butiran dari Graywacke

a). Shalysand b). Batu Pasir

Semakin banyak material pengotor, seperti: silt & clay yang terdapat

dalam batuan akan menyebabkan mengecilnya ukuran pori-pori batuan.

2.3. PERALATAN DAN BAHAN

2.3.1.Peralatan

1. Timbangan dan anak timbangan

2. Vakum pump degan vakum desikator

3. Beker gelas ceper

4. Porometer

Gambar 2.4 Timbangan Digital

13

Gambar 2.5 Vakum Pump

Gambar 2.6 Beker Gelas

Gambar 2.7 Porometer

14

2.3.2.Bahan

1. Inti Batuan

2. Kerosen

2.4. PROSEDUR PERCOBAAN

2.4.1.Pengukuran Porositas dengan Cara Menimbang

Prosedur kerja :

1. Core (inti batuan) yang telah diekstrasi selama 3 jam dengan soxlet

dan didiamkan selama 24 jam, dikeluarkan dari tabung ekstrasi dan

didinginkan beberapa menit, kemudian dikeringkan dalam oven pada

temperatur 100-115oC.

2. Timbang core kering dalam mangkuk, misal berat core kering = W1

gram.

3. Masukkan core kering tersebut kedalam vacum desikator untuk

dihampakan udara ± 1 jam dan saturasikan dengan kerosin.

4. Ambil core yang telah dijenuhi kerosin kemudian timbang dalam

kerosin, misal beratnya = W2 gram.

5. Ambil core tersebut (yang masih jenuh dengan kerosin), kemudian

timbang di udara, misal beratnya = W3 gram.

15

6. Perhitungan :

Volume total batuan (Vb)

=

W 3−W 2

B . J kerosin

Volume butiran (Vg)

=

W 1−W 2

B . J kerosin

Volume pori (Vp)

=

W 3−W 1

B . J kerosin

Porositas efektif (Øeff) =

=

2.4.2.Pengukuran Porositas Dengan Mercury Injection Pump

Ketentuan Penggunaan Porometer

1. Plungger/ cylinder dihampa udarakan sebelum memulai pekerjaan.

2. Putar handwheel berlawanan dengan arah jarum jam sejauh mungkin.

3. Pastikan penutup dan valve picnometer dalam keadaan tertutup, dan fill

valve dalam keadaan terbuka.

4. Hidupkan pompa vakum dan lakukan sampai ruang cylinder sampai

habis, selanjutnya tutup fill valve dan matikan pompa vakum.

5. Jika langkah 4 terpenuhi, masukkan Hg dalam flask ke dalam cylinder

sampai habis, selanjutnya tutup fill valve dan terakhir matikan vakum.

6. Putar handwheel searah jarum jam sampai pressure gauge menunjukkan

suatu harga tertentu.

7. Putar lagi handwheel berlawanan dengan arah jarum jam sampai jarum

jam pada pressure gauge menunjukkan angka nol pertama kali.

Volume poriVolume total batuan

x 100%

W 3−W1

B .J kerosinW 3−W2

B .J kerosin

x 100%

16

8. Buka valve dan penutup picnometer, lihat kedudukan mercury, jika

kedudukan mercury ada pada cylinder maka ulangi lagi langkah 2

sampai 8.

Jika kedudukan mercury ada pada ruang picnometer, turunkan

permukaan mercury sampai pada batas bawah picnometer (jika ada yang

menempel pada dinding harus dibersihkan) dengan memutar handwheel

berlawanan dengan arah jarum jam.

Prosedur Penentuan Porositas

1. Pastikan permukaan Hg pada posisi bagian bawah dari picnometer.

2. Tutup penutup picnometer dan buka valve picnometer.

3. Atur volume scale pada harga tertentu, misalnya 50 cc.

4. Putar handwheel searah jarum jam sampai mercury pertama kali muncul

pada picnometer.

5. Hentikan pemutaran handwheel dan baca volume scale dan dial

handwheel (miring kanan), misalnya 30,8 cc.

6. Hitung volume picnometer: (50 – 30,8) cc = a cc.

7. Kembalikan kedudukan mercury pada keadaan semula dengan memutar

handwheel berlawanan dengan arah jarum jam (pada volume scale 50

cc).

8. Buka penutup picnometer dan masukkan core sample. Kemudian tutup

lagi picnometer (valve picnometer tetap buka).

9. Putar handwheel sampai mercury untuk pertama kali muncul pada valve

picnometer. Catat volume scale dan dial handwheel (miring kanan),

misalnya 38,2 cc.

10. Hitung volume picnometer yang terisi core sample: (50 – 38,2) cc = b

cc.

11. Hitung volume bulk dari core sample: ( a – b ) cc = d cc.

12. Lanjutkan percobaan untuk menentukan volume pori (Vp), yaitu dengan

menutup valve picnometer. Kemudian atur pore space scale pada angka

nol. Untuk langkah 12 ini, pada saat meletakkan pore space scale pada

17

angka nol, kedudukan dial handwheel tidak harus pada angka nol. Akan

tetapi perlu dicatat besarnya angka yang ditunjukkan dial handwheel

(miring kiri) setelah pengukuran Vb. Harga tersebut harus

diperhitungkan saat mengukur Vp.

13. Putar handwheel searah jarum jam sampai ke kanan pada pressure gauge

menunjukkan angka 750 psia.

14. Catat perubahan volume pada pore space scale dan dial handwheel

(miring kiri) sebagai volume pori (Vp).

15. Hitung besarnya porositas.

2.5. HASIL PERCOBAAN DAN PERHITUNGAN

2.5.1.Penentuan Porositas dengan Cara Menimbang

a. Berat core kering di udara (W1) = 54,62 gr

b. Berat core jenuh di kerosin (W2) = 27,64 gr

c. Berat core jenuh di udara (W3) = 57,21 gr

d. Densitas Kerosin = 0,8 gr/cc

e. Volume bulk (Vb) = W 3−W 2

BJ Kerosin

= 57,21 gr - 27,64 gr

0,8 grcc

=36,963 cc

f. Volume grain (Vg) = W 1−W 2

BJ Kerosin

= 54,62 gr - 27,64 gr

0,8 grcc

=33,725 cc

g. Volume pore (Vp) = W 3−W 1

BJ Kerosin

= 57,21 gr - 54,62 gr

0,8 grcc

=3,238 cc

h. Porositas (Øo) = Volume poriVolume bulk

18

= 3,238 cc36,963 cc

x100% = 8,760%

19

2.5.2.Penentuan Porositas dengan Mercury Injection Pump

1. Penentuan Skala Picnometer

- Skala awal = 53,21 cc

- Skala akhir = 3,89 cc

- Volume picnometer kosong = skala awal - skala akhir

= (53,21 - 3,89) cc

= 49,32 cc

2. Penentuan Volume Bulk

- Skala awal = 55,12 cc

- Skala akhir = 33,36 cc

- Volume picnometer + core = skala awal - skala akhir

= (55,12 - 33,36) cc

= 21,76 cc

- Volume bulk batuan = vol. picno kosong - (vol.

picno+core)

= (49,32 - 21,76) cc

= 27,56 cc

3. Penentuan Volume Pori

- Skala awal = 5,61 cc

- Skala akhir = 0,64 cc

- Volume picnometer + core = skala awal - skala akhir

= (5,61 - 0,64) cc

= 4,97 cc

4. Øeff = VpVb

x 100% = 4,97 cc27,56 cc

x 100% = 18,033%

20

2.6. PEMBAHASAN

Dari percobaan menentukan porositas sample core dengan cara

menimbang diatas didapatkan Volume bulk 36,963 cc; Volume grain 33,725

cc, dan Volume pori 3,238 cc. Maka besar harga porositas efektif yang

diperoleh melalui cara menimbang adalah 8,760%.

Penentuan porositas dengan Mercury Injection Pump diawali dengan

penentuan skala awal dan skala akhir picnometer dengan menggunakan

petunjuk/ prosedur penentuan porositas yang telah dijelaskan di atas. Skala

awal yang dimaksud adalah volume picnometer ketika belum di Injeksi

dengan Mercury, dan setelah di injeksi dengan Mercury dinamakan skala

akhir. Langkah awal adalah membaca skala volume pada keadaan awal dan

akhir pada picnometer yang kosong. Harga skala volume pada keadaan awal

dan akhir pada picnometer yang kosong telah didapatkan skala awal sebesar

53,21 cc, dan skala akhir 3,89 cc.

Dari data-data tersebut diatas, maka kita bias menentukan Volume

piknometer dalam keadaan kosong yaitu selisih antara skala awal dan skala

akhir piknometer, sehingga nilai yang didapatkan sebesar 49,32 cc.

Kemudian setelah kita mengetahui haraga piknometer kosong, maka

dilakukan langkah seperti pada langkah 8 pada petunjuk/ prosedur

penentuan porositas dengan harapan akan diketahui skala awal, skala akhir,

volume piknometer + core, dan volume bulk batuan.

Dari hasil penentuan harga skala tersebut, skala pada keadaan awal

dan akhir pada picnometer yang berisi core sample telah didapatkan data

sebagai berikut skala awal sebesar 55,12 cc, dan skala akhir sebesar 33,36

cc.

Dari kedua data diatas, kita bisa menentukan berapa besar volume

piknometer bersama Core yang berada bersama piknometer tersebut dengan

mengurangkan besarnya harga skala yang didapat pada keadaan awal

dengan harga skala yang didapat pada keadaan akhir (skala awal – skala

akhir), sehingga didapat nilainya sebesar 21,76 cc.

21

Setelah didapatkan harga volume pycnometer yang berisi core sample,

kita dapat menentukan berapa besarnya Volume bulk (Vb) batuan dengan

mengurangkan besarnya Volume piknometer dalam keadaan kosong dan

volume piknometer dalam keadaan terdapat Core didalamnya. Dari

perhitungan tersebut, didapat Volume Bulk Batuan sebesar 27,56 cc.

Kemudian perhitungan dilanjutkan dengan menentukan besarnya

Volume pori (Vp) seperti yang terdapat pada langkah 12 petunjuk/ prosedur

penentuan porositas. Penentuan besarnya volume pori (Vp) dapat dengan

menggunakan cara yang sama dengan cara yang digunakan untuk

menghitung harga volume picnometer yang kosong dan harga volume

pycnometer yang berisi core sample yaitu dengan menghitung selisih antara

kondisi awal yaitu 5,61 cc dan kondisi akhir 0,64 cc. Sehingga Volume Pori

didapat bernilai 4,97 cc.

Kemudian dapat kita tentukan besarnya harga porositas efektif dengan

memasukkan harga volume pori (Vp) dan volume bulk (Vb) ke dalam

rumus yang telah diuraikan sebelumnya. Dari perhitungan didapat nilai

porositas effektifnya sebesar 18,033%.

2.7. KESIMPULAN

1. Porositas adalah suatu ukuran yang menunjukkan besar rongga dalam

batuan.

2. Dari hasil analisa perhitungan dengan metode menimbang, didapatkan

nilai porositas (Øo) = 8,760%.

3. Dari hasil perhitungan didapatkan Vp, Vg, dan Vb dengan cara

menimbang adalah sebagai berikut :

Vp = 3,238 cc; Vg = 33,725 cc; Vb = 36,963 cc

4. Dengan cara menimbang, diperoleh porositas sebesar 8,760% maka

kualitasnya dianggap jelek. Dan pada metode Mercury Injection Pump

diperoleh porositas sebesar 18,033 maka kualitasnya dianggap baik.

5. Dengan menggunakan metode Mercury Injection Pump didapatkan nilai

posositas (Øeff) = 18,033%.