PENGARUH PERMEABILITAS PADA TIGHT RESERVOIR TERHADAP LAJU PRODUKSI

Oleh:

Irvan Agustian

Muhammad Rifaldy (071.13.139)

Muhammad Rivai (071.13.150)

Tarida Surya Marpaung (071.13.228)

LABORATORIUM ANALISA BATUAN RESERVOIR

JURUSAN TEKNIK PERMINYAKAN

FAKULTAS TEKNOLOGI KEBUMIAN DAN ENERGI

UNIVERSITAS TRISAKTI

2014

DAFTAR ISI

Halaman

Daftar Isi

Daftar Gambar

Daftar Tabel

BA

BAB I

PENDAHULUAN

Reservoir adalah suatu tempat terakumulasinya minyak dan gas bumi.

Pada umumnya reservoir minyak memiliki karakteristik yang berbeda-beda

tergantung dari komposisi, temperature dan tekanan pada tempat dimana terjadi

akumulasi hidrokarbon didalamnya. Suatu reservoir minyak biasanya mempunyai

tiga unsur utama yaitu adanya batuan reservoir, lapisan penutup dan perangkap.

Beberapa syarat terakumulasinya minyak dan gas bumi adalah pertama

adanya batuan induk. Batuan induk merupakan merupakan batuan sedimen yang

mengandung bahan organik seperti sisa-sisa hewan dan tumbuhan yang telah

mengalami proses pematangan dengan waktu yang sangat lama sehingga

menghasilkan minyak dan gas bumi. Kedua adalah adanya batuan waduk

(Reservoir Rock). Batuan waduk (Reservoir Rock) merupakan batuan sedimen

yang mempunyai pori, sehingga minyak dan gas bumi yang dihasilkan batuan

induk dapat masuk dan terakumulasi. Ketiga adalah adanya struktur batuan

perangkap. Struktur batuan perangkap merupakan batuan yang berfungsi sebagai

penghalang bermigrasinya minyak dan gas bumi lebih jauh. Keempat adalah

adanya batuan penutup (Cap Rock). Batuan penutup (Cap Rock) merupakan

batuan sedimen yang tidak dapat dilalui oleh cairan (impermeable), sehingga

minyak dan gas bumi terjebak dalam batuan tersebut. Kelima adalah adanya jalur

migrasi. Jalur migrasi adalah merupakan jalan minyak dan gas bumi dari batuan

induk sampai terakumulasi pada perangkap.

Batuan adalah kumpulan dari mineral-mineral, sedangkan suatu mineral

dibentuk dari beberapa ikatan kimia. Komposisi kimia dan jenis mineral yang

menyusunnya akan menentukan jenis batuan yang terbentuk. Batuan reservoir

umumnya terdiri dari batuan sedimen, yang berupa batupasir dan karbonat

(sedimen klastik) serta batuan shale (sedimen non-klastik) atau kadang-kadang

vulkanik. Masing-masing batuan tersebut mempunyai komposisi kimia yang

berbeda, demikian juga dengan sifat fisiknya. Pada hakekatnya setiap batuan

dapat bertindak sebagai batuan reservoir asal mempunyai kemampuan menyimpan

dan menyalurkan minyak bumi. 

Salah satu kemampuan batuan adalah permeabilitas. Permeabilitas

didefinisikan sebagai ukuran media berpori untuk meloloskan/melewatkan fluida.

Apabila media berporinya tidak saling berhubungan maka batuan tersebut tidak

mempunyai permeabilitas. Dibeberapa reservoir ada yang memiliki permeabilitas

rendah dan tinggi. Permeabilitas sangat berpengaruh terhadap laju produksi suatu

sumur produksi. Jika permeabilitas suatu reservoir rendah maka laju produksi

sumur tersebut rendah dan sebaliknya bila permeabilitas suatu reservoir tinggi

maka laju produksi sumur tersebut tinggi. Pengecilan permeabilitas batuan

formasi ini akan mengakibatkan terhambatnya aliran fluida dari formasi menuju

ke lubang sumur sehingga pada akhirnya akan menyebabkan turunnya

produktivitas suatu sumur. Untuk meningkatkan laju produksi suatu sumur

dilakukan dengan cara stimulasi.

Stimulasi adalah merangsang sumur yang merupakan suatu proses

perbaikan terhadap sumur untuk meningkatkan harga permeabilitas formasi yang

mengalami kerusakan sehingga dapat memberikan laju produksi yang besar, yang

akhirnya produktifitas sumur akan menjadi lebih besar jika dibandingkan sebelum

diadakannya stimulasi sumur. Stimulasi dilakukan pada sumur-sumur produksi

yang mengalami penurunan produksi yang disebabkan oleh adanya kerusakan

formasi (formation damage) disekitar lubang sumur dengan cara memperbaiki

permeabilitas batuan reservoir. Metode stimulasi dapat dibedakan menjadi

Acidizing dan Hydraulic Fracturing.

Alasan dilakukanya stimulasi antara lain karena adanya hambatan alami

yaitu permeabilitas reservoir yang rendah sehingga menyebabkan fluida reservoir

tidak dapat bergerak secara cepat melewati reservoir dan hambatan akibat yaitu

yang sering disebut dengan kerusakan formasi (formation damage). Sasaran dari

stimulasi ini adalah formasi produktif, karena itu karakteristik reservoir

mempunyai pengaruh besar pada pemilihan stimulasi. Karakteristik reservoir

meliputi karakteristik batuan maupun karakteristik fluida reservoir terutama

berpengaruh pada pemilihan fluida treatment baik pada acidizing maupun pada

hydraulic fracturing, faktor lain yang berpengaruh dalam treatment ini adalah

kondisi reservoir yaitu volume pori, tekanan dan temperatur reservoir.

Hydraulic fracturing merupakan usaha membuat rekahan untuk jalan

mengalirnya fluida reservoir ke lubang sumur dengan cara menginjeksikan fluida

perekah pada tekanan diatas tekanan rekah formasi. Setelah formasi mengalami

perekahan fluida terus diinjeksikan untuk memperlebar rekahan yang terjadi.

Untuk menjaga agar rekahan tidak menutup kembali, maka rekahan yang terjadi

diganjal dengan pengganjal berupa pasir (proppant). Sementara acidizing

merupakan proses pelarutan material-material batuan yang terdapat disekitar

lubang tempat masuknya fluida reservoir ke dalam sumur dengan menginjeksikan

sejumlah asam ke dalam sumur atau lapisan produktif. Acidizing ini digunakan

untuk menghilangkan pengaruh kerusakan formasi disekitar lubang sumur yaitu

skin dengan cara memperbesar pori-pori batuan dan melarutkan partikel-partikel

penyumbat pori-pori batuan.

BAB II

TEORI DASAR

Permeabilitas adalah suatu sifat batuan reservoir, untuk dapat melewatkan

fluida melalui pori-pori yang berhubungan tanpa merusak partikel pembentuk atau

kerangka batuan tersebut. Permeabilitas ini penting untuk menunjukkan mudah

tidaknya fluida mengalir di dalam batuan reservoir. Permeabilitas biasa diberi

simbol K dengan unit satuan darcy atau dengan satuan luas. Di dalam reservoir

fluida yang mengalir biasanya lebih dari satu macam sehingga permeabilitas dapat

dibagi menjadi :

1. Permeabilitas absolute, yaitu kemampuan batuan untuk melewatkan fluida

dimana fluida yang mengalir melalui media berpori tersebut hanya satu fasa atau

disaturasi 100%

2. Permeabilitas efektif, 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.

3. Permeabilitas relative, merupakan perbandingan antara permeabilitas efektif

dengan permeabilitas absolute pada kondisi saturasi tertentu. Rumus-rumusnya

adalah :

Untuk mendapatkan harga permeabilitas digunakan rumus :

k= (Q .μ .L)/(A .(P1-P2))

Rumus untuk diatas mempunyai beberapa limitasi yaitu :

1. Alirannya mantap (steady state).

2. Fluida yang mengalir satu fasa

3. Viskositas fluida yang mengalir konstan

4. Kondisi aliran isothermal

5. Formasinya homogeny dan arahnya alirannya horizontal

6. Fluidanya incompressible

Dalam hal di lapangan dilakukan klasifikasi semi kuantitaif permeabilitas yaitu

Tabel 2.1

Klasifikasi Permeabilitas

Permeabilitas (mD) Keterangan

0-5 Ketat (tight)

5-10 Cukup (fair)

10-100 Baik (good)

100-1000 Baik sekali (very good)

Permeabilitas merupakan salah satu sifat batuan reservoir. Hampir

sebagian besar reservoir minyak dan gas bumi terdapat pada batuan sediment

yaitu pada batupasir (sandstone) dan karbonat limestone

a. Reservoir batupasir (sandstone reservoir)

sebagian besar (80%) reservoir yang ditemukan berada pada reservoir batupasir

dan hampir 60% -nya mengandung minyak bumi.

Gambar 2.1

Reservoir Batupasir

struktur reservoir ini berlapis - lapis, hal ini sebagai akibat proses pengendapan

batupasir seperti pada daerah pantai, dan delta.

b. Reservoir Karbonat (carbonate reservoir)

batuan karbonat terbentuk karena:

- detritial

- constructed, seperti terumbu karang

- chemical, terbentuk oleh pengendapan bicarbonate dan berasal dari marine muds

Gambar 2.2

Reservoir Karbonat

Dibeberapa lapangan minyak dan gas dapat dijumpai reservoir yang

memiliki permeabilitas yang rendah atau biasa disebut Tight Reservoir/Tight

Formation. Permeabilitas yang rendah bisa terjadi karena kerusakan formasi

ketika dilakukan pengeboran atau memang dari awal reservoir tersebut memiliki

permeabilitas yang rendah. Permeabilitas yang rendah berdampak pada rendahnya

laju produksi. Untuk meningkatkan laju produksi dan menaikan harga

permeabilitas, dilakukan dengan cara stimulasi.

Stimulasi adalah merangsang sumur yang merupakan suatu proses

perbaikan terhadap sumur untuk meningkatkan harga permeabilitas formasi yang

mengalami kerusakan sehingga dapat memberikan laju produksi yang besar, yang

akhirnya produktifitas sumur akan menjadi lebih besar jika dibandingkan sebelum

diadakannya stimulasi sumur. Stimulasi dilakukan pada sumur-sumur produksi

yang mengalami penurunan produksi yang disebabkan oleh adanya kerusakan

formasi (formation damage) disekitar lubang sumur dengan cara memperbaiki

permeabilitas batuan reservoir. Metode stimulasi dapat dibedakan menjadi

Acidizing dan Hydraulic Fracturing.

Alasan dilakukanya stimulasi antara lain karena adanya hambatan alami

yaitu permeabilitas reservoir yang rendah sehingga menyebabkan fluida reservoir

tidak dapat bergerak secara cepat melewati reservoir dan hambatan akibat yaitu

yang sering disebut dengan kerusakan formasi (formation damage), kerusakan

fomasi ini kebanyakan disebabkan oleh operasi pemboran dan penyemenan yang

menyebabkan permeabilitas batuan menjadi kecil jika dibandingkan dengan

permeabilitas alaminya sebelum terjadi kerusakan formasi, pengecilan

permeabilitas batuan formasi ini akan mengakibatkan terhambatnya aliran fluida

dari formasi menuju ke lubang sumur sehingga pada akhirnya akan menyebabkan

turunnya produktivitas suatu sumur.

Acidizing adalah salah satu proses perbaikan terhadap sumur untuk

menanggulangi atau mengurangi kerusakan formasi dalam upaya peningkatan laju

produksi dengan melarutkan sebagian batuan, dengan demikian akan

memperbesar saluran yang tersedia atau barangkali lebih dari itu membuka

saluran baru sebagai akibat adanya pelarutan atau reaksi antara acid dengan

batuan. Stimulasi dengan acidizing  dapat dilakukan dengan menggunakan tiga

metode yaitu :

1. Acid Washing

2. Acid fracturing

3. Matrix acidizing

         Acid washing adalah operasi yang direncanakan untuk menghilangkan

endapan scale yang dapat larut dalam larutan asam yang terdapat dalam lubang

sumur untuk membuka perforasi yang tersumbat. Acid fracturing adalah

penginjeksian asam ke dalam formasi pada tekanan yang cukup tinggi untuk

merekahkan formasi atau membuka rekahan yang sudah ada. Aplikasi acid

fracturing ini hanya terbatas untuk formasi karbonat, karena jika dilakukan pada

formasi batu pasir dapat menyebabkan keruntuhan formasinya dan mengakibatkan

problem kepasiran. Matriks acidizing dilakukan dengan cara menginjeksikan

larutan asam dan additif tertentu secara langsung ke dalam pori-pori batuan

formasi disekitar lubang sumur dengan tekanan penginjeksian di bawah tekanan

rekah formasi, dengan tujuan agar reaksi menyebar ke formasi  secara radial.

         Pada intinya, acidizing adalah proses pelarutan material-material batuan

yang terdapat disekitar lubang tempat masuknya fluida reservoir ke dalam sumur

dengan menginjeksikan sejumlah asam ke dalam sumur atau lapisan produktif.

Acidizing ini digunakan untuk menghilangkan pengaruh kerusakan formasi

disekitar lubang sumur yaitu skin dengan cara memperbesar pori-pori batuan dan

melarutkan partikel-partikel penyumbat pori-pori batuan.

Perekahan hidrolik ialah usaha membuat rekahan untuk jalan mengalirnya

fluida reservoir ke lubang sumur dengan cara menginjeksikan fluida perekah pada

tekanan diatas tekanan rekah formasi. Setelah formasi mengalami perekahan

fluida terus diinjeksikan untuk memperlebar rekahan yang terjadi. Untuk menjaga

agar rekahan tidak menutup kembali, maka rekahan yang terjadi diganjal dengan

pengganjal berupa pasir (proppant). Proppant yang digunakan harus mampu

mengalirkan fluida dan dapat menahan agar rekahan tidak menutup kembali, oleh

karena itu proppant tersebut harus memiliki permeabilitas yang besar dan

kekuatan yang cukup baik agar tidak mudah hancur terkena tekanan dan

temperatur yang tinggi. 

Perekahan hidrolika dilakukan apabila sumur mengalami penurunan

produksi, dan penurunan produksi ini disebabkan karena kecilnya permeabilitas

formasi. Perekahan hidrolika untuk tujuan tersebut, sekarang ini sudah sering

dilakukan. Keberhasilan perekahan hidrolik sangat tergantung pada banyak hal,

diantaranya adalah perencanaan awal (desain awal) perekahan hidrolika sebelum

perekahan hidrolika itu dilakukan. Perekahan hidrolika akan mendapatkan hasil

yang baik apabila dilakukan pada formasi yang berpermeabilitas kecil (< 10 md)

atau dimana damagenya agak dalam.

BAB III

PEMBAHASAN

Batuan adalah kumpulan dari mineral-mineral, sedangkan suatu mineral

dibentuk dari beberapa ikatan kimia. Komposisi kimia dan jenis mineral yang

menyusunnya akan menentukan jenis batuan yang terbentuk. Sedangkan reservoir

adalah suatu tempat terakumulasinya minyak dan gas bumi. Pada umumnya

reservoir minyak memiliki karakteristik yang berbeda-beda tergantung dari

komposisi, temperature dan tekanan pada tempat dimana terjadi akumulasi

hidrokarbon didalamnya. Jadi batuan reservoir itu sendiri merupakan batuan

sedimen yang mempunyai pori, sehingga minyak dan gas bumi yang dihasilkan

batuan induk dapat masuk dan terakumulasi. Hampir sebagian besar reservoir

minyak dan gas bumi terdapat pada batuan sediment yaitu pada batupasir

(sandstone) dan karbonat.

Salah satu sifat batuan reservoir itu adalah permeabilitas. Permeabilitas itu

adalah suatu sifat batuan reservoir, untuk dapat melewatkan fluida melalui pori-

pori yang berhubungan tanpa merusak partikel pembentuk atau kerangka batuan

tersebut. Jadi misalkan ada batuan yang memiliki porositas yang besar tetapi tidak

memiliki permeabilitas maka batuan tersebut tidak termasuk dalam batuan

reservoir. Maka dari itu permeabilitas sifat yang sangat penting. Jika batuan tidak

memiliki permeabilitas maka fluida tidak dapat dialirkan. Jenis-jenis permeabilitas

ada tiga. Pertama permeabilitas absolute. Permeabilitas absolute, yaitu

kemampuan batuan untuk melewatkan fluida dimana fluida yang mengalir melalui

media berpori tersebut hanya satu fasa atau disaturasi 100%. Kedua permeabilitas

efektif. Permeabilitas efektif, 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.

Dan yang terakhir permeabilitas relative. Permeabilitas relative, merupakan

perbandingan antara permeabilitas efektif dengan permeabilitas absolute pada

kondisi saturasi tertentu. Permeabilitas juga memiliki klasifikasi yang didasarkan

pada satuan luas. Permeabilitas yang berukuran 0 sampai 5 mD disebut

permeabilitas tight. Permeabilitas yang berukuran 5 sampai 10 mD disebut

permeabilitas fair. Permeabilitas yang berukuran 10 sampai 100 mD disebut

permeabilitas good. Permeabilitas yang berukuran 100-1000 mD disebut

permeabilitas very good. Permeabilitas reservoir dianggap ekomomis untuk

dikembangkan adalah dikisaran 20 < K < 500 mD.

Pada dilapangan minyak dan gas banyak terdapat reservoir yang memiliki

permeabilitas yang rendah. Kondisi permeabilitas yang rendah bisa disebabkan

karena kerusakan formasi atau memang dari awal reservoir tersebut memiliki

permeabilitas yang rendah. Kondisi reservoir yang memiliki permeabilitas yang

rendah atau yang dikenal sebagai tight formation/tight reservoir. Tight reservoir

dapat mengakibatkan laju produksi rendah. Selain kecilnya permeabilitas, laju

produksi rendah dapat diakibatkan karena adanya damage (kerusakan formasi).

Untuk meningkatkan laju produksi dan menaikan harga permeabilitas, dilakukan

dengan cara stimulasi.

Stimulasi itu sendiri adalah merangsang sumur yang merupakan suatu

proses perbaikan terhadap sumur untuk meningkatkan harga permeabilitas formasi

yang mengalami kerusakan sehingga dapat memberikan laju produksi yang besar,

yang akhirnya produktifitas sumur akan menjadi lebih besar jika dibandingkan

sebelum diadakannya stimulasi sumur. Metode stimulasi dapat dibedakan menjadi

Acidizing dan Hydraulic Fracturing. Sasaran dari stimulasi ini adalah formasi

produktif, karena itu karakteristik reservoir mempunyai pengaruh besar pada

pemilihan stimulasi. Karakteristik reservoir  meliputi karakteristik batuan maupun

karakteristik fluida reservoir terutama berpengaruh pada pemilihan fluida

treatment baik pada acidizing maupun pada hydraulic fracturing.

Acidizing adalah salah satu proses perbaikan terhadap sumur untuk

menanggulangi atau mengurangi kerusakan formasi dalam upaya peningkatan laju

produksi dengan melarutkan sebagian batuan, dengan demikian akan

memperbesar saluran yang tersedia atau barangkali lebih dari itu membuka

saluran baru sebagai akibat adanya pelarutan atau reaksi antara acid dengan

batuan. Acidizing cocok digunakan pada formasi batuan karbonat dikarenakan

bila dilakukan pada formasi batuan pasir asam tidak bereaksi pada batuan.

Stimulasi dengan acidizing  dapat dilakukan dengan menggunakan tiga metode

yaitu acidizing washing, acidizing fracturing dan matrix acidizing. Acid washing

adalah operasi yang direncanakan untuk menghilangkan endapan scale yang dapat

larut dalam larutan asam yang terdapat dalam lubang sumur untuk membuka

perforasi yang tersumbat. Acid fracturing adalah penginjeksian asam ke dalam

formasi pada tekanan yang cukup tinggi untuk merekahkan formasi atau

membuka rekahan yang sudah ada. Aplikasi acid fracturing ini hanya terbatas

untuk formasi karbonat, karena jika dilakukan pada formasi batu pasir dapat

menyebabkan keruntuhan formasinya dan mengakibatkan problem kepasiran.

Matriks acidizing dilakukan dengan cara menginjeksikan larutan asam dan additif

tertentu secara langsung ke dalam pori-pori batuan formasi disekitar lubang sumur

dengan tekanan penginjeksian di bawah tekanan rekah formasi, dengan tujuan

agar reaksi menyebar ke formasi  secara radial.

         Pada intinya, acidizing adalah proses pelarutan material-material batuan

yang terdapat disekitar lubang tempat masuknya fluida reservoir ke dalam sumur

dengan menginjeksikan sejumlah asam ke dalam sumur atau lapisan produktif.

Acidizing ini digunakan untuk menghilangkan pengaruh kerusakan formasi

disekitar lubang sumur yaitu skin dengan cara memperbesar pori-pori batuan dan

melarutkan partikel-partikel penyumbat pori-pori batuan.

Sementara hydraulic fracturing adalah usaha membuat rekahan untuk jalan

mengalirnya fluida reservoir ke lubang sumur dengan cara menginjeksikan fluida

perekah pada tekanan diatas tekanan rekah formasi. Setelah formasi mengalami

perekahan fluida terus diinjeksikan untuk memperlebar rekahan yang terjadi.

Untuk menjaga agar rekahan tidak menutup kembali, maka rekahan yang terjadi

diganjal dengan pengganjal berupa pasir (proppant). Proppant yang digunakan

harus mampu mengalirkan fluida dan dapat menahan agar rekahan tidak menutup

kembali, oleh karena itu proppant tersebut harus memiliki permeabilitas yang

besar dan kekuatan yang cukup baik agar tidak mudah hancur terkena tekanan dan

temperatur yang tinggi. Kegiatan ini berfungsi untuk menjaga produktivitas yang

permeabilitas reservoir suatu sumur tidak lebih baik dari sebelumnya. Keadaan ini

dikarenakan termampatnya jalan alir hidrokarbon yang hendak keluar dari

reservoir. Untuk dapat merekahkan batuan reservoir, sehingga jalan alir

hidrokarbon terbuka kembali, maka pada batuan tersebut harus diberikan tekanan

sampai melebihi tekanan dari gaya-gaya yang mempertahankan keutuhan batuan

tersebut.

BAB IV

KESIMPULAN

Kesimpulan dari penjelasan pengaruh permeabilitas pada tight reservoir

terhadap laju produksi adalah :

1. Bila permeabilitas reservoir rendah maka laju produksinya akan menjadi

rendah.

2. Tight reservoir bisa terjadi pada reservoir sandstone dan reservoir

carbonate.

3. Untuk meningkatkan laju produksi digunakan stimulasi.

4. Stimulasi acidizing digunakan untuk batuan/formasi karbonat.

5. Stimulasi hydraulic fracturing digunakan untuk batuan/formasi

batupasir.

DAFTAR PUSTAKA

Sumantri, R. 1996. “Buku Pelajaran Teknik Reservoir”. Jakarta: Trisakti

https://ngelmumigas.wordpress.com/category/teknik-reservoir/

http://alio-jasipto.blogspot.com/2012/09/hydraulic-fracturing.html

http://sianakteknikperminyakan.blogspot.com/2012/10/batuan-reservoir_7.html

http://fatmapetroleum.blogspot.com/2012/03/pengertian-stimulasi.html

http://kompre2006.wordpress.com/2010/05/09/stimulasi-sumur/