bab vii penentuan tekanan kapiler 2_2

46

BAB VII

PENENTUAN TEKANAN KAPILERPADA SAMPLE BATUAN RESERVOIR

7.1 Tujuan

1. Untuk mengetahui pentingnya tekanan kapiler.

2. Dapat menentukan tekanan kapiler batuan dari suatu core.

3. Untuk mengetahui hubungan tekanan kapiler dengan saturasi fluida.

7.2 Teori Dasar

Distribusi fluida vertical dalam reservoir memegang peranan penting

didalam perencanaan well completion. Disrtibusi secara vertical ini

mencerminkan distribusi saturasi fluida yang menempati setiap porsi rongga

pori. Adanya tekanan kapiler (Pc) mempengaruhi distribusi minyak dengan

gas. Didalam rongga pori tidak terdapat batas yang tajam atau bentuk zona

transisi. Oleh karena tekanan kapiler dapat dikonversi menjadi ketinggian

diatas kontak minyak air (H), maka saturasi minyak, air dan gas yang

menempati level tertentu dalam reservoir dapat ditentukan. Dengan

demikian distribusi saturasi saturasi fluida ini merupakan salah satu dasar

untuk menentukan secara effisien letak kedalam sumur yang akan

dikomplesi.

Tekanan kapiler (Pc) didefinisikan sebagai perbedaan tekanan yang ada

antara permukaan dua fluida yang tidak tercampur (cairan-cairan atau

cairan-gas) sebagai akibat dari terjadinya pertemuan permukaan yang

memisahkan mereka. Perbedaan tekanan dua fluida ini adalah perbedaan

tekanan antara fluida “non-wetting fasa” (Pnw) dengan fluida “Wetting fasa”

(Pw) atau :

Pc = Pnw - Pw

Tekanan permukaan fluida yang lebih rendah terjadi pada sisi

pertemuan permukaan fluida immiscible yang cembung. Di reservoir

biasanya air sebagai fasa yang membasahi (wetting fasa), sedangkan minyak

dan gas sebagai non-wetting fasa atau tidak membasahi.

Tekanan kapiler dalam batuan berpori tergantung pada ukuran pori-

pori dan macam fluidanya. Secara kuantitatif dapat dinyatakan dalam

hubungan sebagai berikut :

Pr

g hc 2. .cos

. .

dimana :

Pc = tekanan kapiler

= tegangan permukaan antara dua fluida

cos = sudut kontak permukaan antara dua fluida

r = jari-jari lengkung pori-pori

= perbedaan densitas dua fluida

g = percepatan gravitasi

h = tinggi kolom

Dalam Persamaan diatas dapat dilihat bahwa tekanan kapiler

berhubungan dengan ketinggian di atas permukaan air bebas (oil-water

contact), sehingga data tekanan kapiler dapat dinyatakan menjadi plot antara

h versus saturasi air (Sw), seperti pada (Gambar 7.1).

Perubahan ukuran pori-pori dan densitas fluida akan mempengaruhi

bentuk kurva tekanan kapiler dan ketebalan zona transisi.

Dari Persamaan diatas ditunjukkan bahwa h akan bertambah jika

perbedaan densitas fluida berkurang, sementara faktor lainnya tetap. Hal ini

berarti bahwa reservoir gas yang terdapat kontak gas-air, perbedaan densitas

fluidanya bertambah besar sehingga akan mempunyai zona transisi

minimum. Demikian juga untuk reservoir minyak yang mempunyai API

gravity rendah maka kontak minyak-air akan mempunyai zona transisi yang

panjang.

47

Ukuran pori-pori batuan reservoir sering dihubungkan dengan besaran

permeabilitas yang besar akan mempunyai tekanan kapiler yang rendah dan

ketebalan zona transisinya lebih tipis dari pada reservoir dengan

permeabilitas yang rendah.

Gambar 7.1Kurva Tekanan Kapiler

(Craft, B.C., Hawkins M.F., 1959)

7.3 Alat dan Bahan

7.3.1 Alat :

Mercuri injection Capillary Pressure Apparatus dengan komponen-

komponen sebagai berikut :

1. Pump Cylinder

2. Measuring screw

3. Make Up.Nut

4. Picnometer Lid

5. Sample Holder

6. Observation Window

7. Pump scale

8. Mecrometer Dial

9. Pessure Hoss

10. 0 – 2 atm (0 – 30 psi) Pressure Gauge


48


13. Vacuum Gauge

14. 14 - 15 Pressure Control

15. 16 - 17 dan 21 Pressure Relief Velve

16. Pump Plunger

17. Yoke Stop

18. Traveling Yoke

7.3.2 Bahan :

1. Fresh Core

2. Gas

Gambar 7.4Mercury Injection Capillary Pressure Apparatus

7.4 Prosedur Kerja

7.4.1 Kalibrasi Alat

Yaitu untuk menentukan volume picnometer (28; 150 cc).

a) Pasang picnometer lid (4) pada tempatnya, pump metering

plunger diputar penuh dengan manipulasi handwheel.

b) Buka vacuum valve pada panel, system dikosongkan

sampai small gauge menunjukkan nol, kemudian panel valve ditutup,

picnometer dikosongkan sampai tekanan absolute kurang dari 20

micro.

49

c) Putar handwheel sampai metering plunger bergerak maju

dan mercury level mencapai lower reference mark.

d) Moveable scale ditetapkan dengan yoke stop (pada 28 cc)

dan handwheel dial diset pada pembacaan miring kanan pada angka

15.

e) Mercury diinjeksikan ke picnometer sampai pada upper

reference mark, skala dan dial menunujukkan angka nol. (0,000).

f) Jika pembacaan berbeda sedikit dari nol, perbedaan tersebut

harus ditentukan dan penentuan untuk dial handwheel setting pada step

4. Jika perbedaan terlalu besar yoke stop harus direset kembali dan

deviasi pembacaan adalah 0,001 cc.

Karena dalam penggunaan alat ini memakai tekanan yang besar tentu akan

terjadi perubahan volume picnometer dan mercury. Untuk itu perlu

dilakukan Pressure-volume Correction yaitu :

a) Letakkan picnometer lid pada tempatnya, pump metering

plunger diputar penuh dengan memanipulasi handwheel.

b) Ubah panel valve ke vacuum juga small pressure gauge

dibuka, system dikosongkan sampai absolut pressure kurang dari 20

micro.

c) Mercury diinjeksikan sampai mencapai upper reference

amrk, adjust moveable scale dan handwheel scale dial pada

pembacaan 0,00 cc kemudian tuutp vacuum valve.

d) Putar bleed valve mercury turun 3 mm di bawah upper

reference mark.

e) Putar pompa hingga mercury mencapai upper reference

mark lagi dan biarkan stabil selama 30 detik.

f) Baca dan catat tekanan pada small pressure gauge serta

hubungan volume scale dan dial handwheel (gunakan dial) yang

miring kekiri sebagai pengganti 0-5 cc. Graduated interval pada skala.

50

g) Ste d, e, f diulang untuk setiap kenaikkan pada sistem,

kemudian catat volume dan tekanan yang didapat. Jika tekanan telah

mnecapai limit 1 atm, bukan Nitrogen valve.

h) Jika telah mencapai limit gunakan 0,150 atm gauge.

i) Jika test telah selesai tutup panel nitrogen valve, sistem tekanan

dikurangi dengan mengeluarkan gas sampai tekanan sistem mencapai

1 atm.

j) Data yang didapat kemudian diplot, maka akan terlihat bagaimana

terjadinya perubahan pressure-volume.

A – B = Perubahan volume oleh tekanan (pada tekanan rendah)

C – D = Perubahan volume pada tekanan tinggi

E = Inflection point

7.4.2 Prosedur Untuk Menentukan Tekanan kapiler

a) Siapkan core (memp. Pore vol) yang telah diekstrasi dengan vol 1

– 2 cc, kemudian tempatkan pada core holder.

b) Picnometer lid dipasang pada tempatnya dan putar handwheel

secara penuh.

c) Ubah panel valve ke vacuum dan pressure gauge dibuka, system

dikosongkan sampai absolut pressure kurang dari 29 micron.

d) Tutup vacuum, putar pump metering plunger sampai level mercury

mencapai lower reference mark.

e) Pump scale diikat dengan yoke stop dan dial handwheel diset pada

pembacaan 15 (miring kanan). Dan berikan pembacaan pertama

28,150 cc.

f) Mercury diinjeksikan sampai mencapai upper reference mark. Baca

besarnya bulk volume dari pump scale dan handwheel dial. Sebagai

contoh jika pembacaan skala lebih besar dari 12 cc dan dial

handwheel menunjukkan 32,5 maka bulk volume sample 12,325 cc.

g) Gerakkan pump scale dan handwheel dial pada pembacaan 0,000

cc.

51

h) Putar bleed valve, maka gas / udara mengalir ke sistem sampai

level mercury turun 3 sampai 5 mm di bawah upper reference mark.

i) Putar pompa sampai permukaan mercury mencapai tanda paling atas

dan usahakan konstan selama 30 detik.

j) Baca dan catat tekanan (low pressure gauge) dan volume scale beserta

handwheel dial (miring ke kiri) untuk mengganti 0-5 cc graduated

interval pada scale.

k) Step 8, 9, 10 diulang untuk beberapa kenaikkan tekanan. Jika

tekanan telah mencapai 1 atm buka nitrogen valve. Jika sistem telah

mencapai limit pada 0-2 atm gauge, gauge diisolasi dari sistem dan

gunakan 0-150 atm gauge.

l) Step 11 diulangi sampai tekanan akhir didapat.

m) Catatan : fluktuasi thermometer 1 – 2 oC.

n) Jika test telah selesai, nitrogen valve ditutup. Tekanan sistem

dikurangi sampai mencapai tekanan atm dengan mengeluarkan gas

lewat bleed valve.

52

7.5 Hasil Percobaan dan Perhitungan

Tabel 7.1Pressure Volume Correction

No Pressure (atm) Volume (cc)

1 0 02 1 0,153 4 0,254 9 0,355 15 0,46 25 0,457 35 0,488 40 0,499 50 0,510 60 0,5111 100 0,5412 110 0,5613 120 0,5914 125 0,6215 128 0,6416 130 0,6717 131 0,6918 132 0,7119 133 0,7420 134 0,7721 135 0,822 136 0,8323 137 0,8724 139 0,9925 140 1

53

Tabel 7.2Hasil Percobaan

54

NoINDICATOR PRESSURE

(atm)

CORRECT PRESSURE

(atm)

INDICATOR VOLUME

MERCURY INJECTION

PRESSURE VOLUME

CORRECTION (cc)

ACTUAL VOLUME

OF MERCURY INJECTION

(cc)

MERCURY SATURATI

ON (%)

1 0,1 0,15 25,103 0,015 25,088 83,6262 2,5 2,55 22,5 0,2 22,3 24,3333 3,5 3,55 17,5 0,233 17,267 57,5564 4 4,05 15 0,25 14,75 49,1665 6,5 6,55 13 0,3 12,7 42,3336 7,5 7,55 10,333 0,32 10,013 33,3767 10,5 10,55 9,1 0,363 8,737 29,1238 15 15,05 9 0,4 8,6 28,6669 22 22,05 8,64 0,435 8,205 27,3510 35 35,05 8,6 0,48 8,12 27,06611 58 58,05 7,89 0,508 7,382 24,60612 70 70,05 7,6 0,517 7,083 23,6113 75 75,05 7,4 0,522 6,876 22,92614 80 80,05 7 0,525 6,475 21,58315 85 85,05 6,95 0,528 6,422 21,40616 90 90,05 6,9 0,532 6,368 21,2217 95 95,05 6,7 0,536 6,164 20,54618 105 105,05 6,5 0,55 5,95 19,87319 115 115,05 6,4 0,575 5,875 19,58320 120 120,05 6,3 0,59 5,71 19,033

7.6 HASIL PERCOBAAN DAN PERHITUNGAN

7.6.1.Pengukuran Tekanan Kapiler

1. Indicator Pressure = 0.1 atm

Correct Pressure = Indicator Pressure + 0.05 atm = 0.1 atm + 0.05 atm = 0.15 atm

Pressure Volume Correction = 0.015 cc

Actual Volume of Mercury Injection= Indicator volume of mercury injection – Pressure volume

correction= 25.103 cc – 0.015 cc= 25.088 cc

= 83,627 %

2. Indicator Pressure = 2.5 atm Correct Pressure = Indicator Pressure + 0.05 atm

= 2.5 atm + 0.05 atm = 2.55 atm


55

0

0.1

1

0 x 0.15

4

2,5

1

Actual Volume of Mercury Injection= Indicator volume of mercury injection – Pressure volum correction= 22.5 cc – 0.2 cc= 22.3 cc

Mercury Saturation

=

= 74.333 %

3. Indicator Pressure = 3.5 atm Correct Pressure = Indicator Pressure + 0.05 atm

= 3.5 atm + 0.05 atm = 3.55 atm


Actual Volume of Mercury Injection= Indicator volume of mercury injection – Pressure volum correction= 17.5 cc – 0.23 cc= 17.267 cc

Mercury Saturation

=

= 57.557 %

56

0.25x

0.15

1

3.5

4

0.15 x 0.25

4. Indicator Pressure = 4 atm Correct Pressure = Indicator Pressure + 0.05 atm

= 4 atm + 0.05 atm = 4.05 atm


Actual Volume of Mercury Injection= Indicator volume of mercury injection – Pressure volum correction= 15 cc – 0,25 cc= 14.75 cc

= 49.167 %

5. Indicator Pressure = 6,5 atm Correct Pressure = Indicator Pressure + 0,05 atm

= 6,5 atm + 0,05 atm = 6.55 atm


57

4

4

9

0.25 x 0.35

4

6.5

9

Actual Volume of Mercury Injection= Indicator volume of mercury injection – Pressure volum correction= 13 cc – 0.3 cc= 12.7 cc

= 42.333 %

7.7 Pembahasan

Setelah dilakukan percobaan dan didapatkan hasil yang ditunjukkan

oleh peralatan, selanjutnya nilai – nilai tersebut dimasukkan kedalam tabel

7.1. plot nilai correct pressure dan mercury saturation.

Gambar 7.5Grafik hubungan Correct Pressure vs %Mercury Saturation

Hasil kurva yang didapatkan adalah nilai merury saturation

berbanding terbalik dengan nilai correct pressure, seperti yang ditunjukkan

pada gambar 7.5 Nilai mercury saturation akan mengalami peningkatan

seiring dengan menurunnya correct pressure.

58

0.25 x 0.35

Untuk mencari hubungan nilai tekanan dan volume, plot nilai tekanan

dan volume dari table 7.2. hasilnya didapatkan seperti pada gambar 7.6.

Gambar 7.6 Grafik Hubungan Tekanan vs Volume

Nilai tekanan akan berbanding lurus dengan nilai volume. Semakin

besar jumlah volume maka nilai tekanan kapiler akan semakin meningkat.

7.8 Kesimpulan

1. Nilai dari correct pressure dan actual volume of mercury saturation

berbanding terbalik.

2. Nilai dari pressure berbanding lurus dengan volume. Semakin besar

volume, maka nilai tekanan akan semakin meningkat.

3. Dengan mengetahui besarnya tekanan kapiler, maka dapat membantu

analisa untuk melakukan tahapan awal perforasi.

59

bab vii penentuan tekanan kapiler 2_2

Documents