Syntax Literate : Jurnal Ilmiah
Indonesia � ISSN : 2541-0849
e-ISSN : 2548-1398
Vol. 2,
No 5 Mei 2017
PENERAPAN STIMULASI VIBRASI LABORATORIUM
UNTUK MEMPREDIKSI PERUBAHAN SIFAT FISIK BATUAN RESERVOIR ATAS CONTOH� BATUAN
LAPANGAN PADA BERBAGAI TEKANAN OVERBURDEN
Arief Rahman
Akamigas
Balongan Indramayu
Abstrak
Teknologi stimulasi vibrasi adalah
teknologi alternatif yang dapat digunakan untuk memprediksi perubahan sifat
fisik pada batuan reservoir. Pada penelitian ini peneliti mencoba membedah
penerapan teknologi tersebut dan fungsinya yang berperan sebagai cara yang dapat
digunakan untuk memprediksi suatu perubaha sifat fisik pada batuan berdasarkan
studi literatur. Pada penelitian ini digunakan batuan inti sintetis. Pada
pelaksanaannya batuan tersebut digunakan sebagai objek eksperimen. Studi
kepustakaan dan analisis data adalah
metode penelitian yang digunakan disini. Ragam prosedur eksperimen dilakukan
guna menemukan hasil dan/atau prediksi perubahan sifat fisik suatu batuan
reservoir. Dari penelitian ini didapat hasil berupa adanya kesamaan antara
batuan inti sintetis dan batuan inti lapangan. Kesamaan tersebut adalah adanya
peningkatan porositas dan
permeabilitas, serta adanya penurunan saturasi minyak sisa setelah kedua batuan
inti diberikan vibrasi dan tekanan overburden. Frekuensi optimal pada stimulasi
vibrasi atas batuan inti adalah 10Hz. Adanya persamaan tersebut memungkinkan
teknologi stimulasi vibrasi digunakan untuk memprediksi perubahan sifat fisik
batuan reservoir.
Kata Kunci: Teknologi
Stimulasi Vibrasi, Batuan Inti, Reservoir.
Pendahuluan
Dalam kamus
besar bahasa Indonesia reservoir disamartikan dengan waduk atau tempat
penyimpanan yang identik cairan sebagai objek penyimpanan (KBBI: 2002). Namun
dalam pengertian lain reversoir diartikan sebagai media berpori serta permeable dan tempat berkumpulnya HC.
Reservoir minyak dan gas reservoir merupakan kumpulan batuan berpori dan tempus
fluida yang berada pada kedalaman tertentu di bawah permukaan bumi. Kumpulan
tersebut merupakan akumulasi dari seluruh minyak dan gas bumi yang tersedia di
sekitar lokasi.
Gas bumi dan
minyak sendiri adalah dua sumber daya mineral yang memiliki nilai ekonomi yang
tinggi. Di samping dimanfaatkan untuk diolah menjadi sumber energi, produk
olahan setengah jadi juga kerap dijual guna mendapatkan keuntungan tersendiri.
Guna mendapatkan
sumber minyak dan gas bumi yang maksimal beberapa pihak melakukan eksploitasi
pada beberapa ladang minyak dan gas yang ada di Indonesia. Eksploitasi sendiri
merupakan kegiatan yang dilakukan dalam wujud pengeboran, pemasangan alat perminyakan,
penyimpanan minyak dan gas, serta pengolahan minyak dan gas (UU RI Nomor 22
Tahun 2001).
Eksploitasi
sendiri merupakan kegiatan industri melibatkan lembaga berpayung hokum dan
memiliki mandat dari negara. Pada prosesnya pihak yang melakukan eksploitasi
memiliki orientasi untuk mendapatkan produk guna dijual pada masyarakat untuk
memenuhi kebutuhan energi.
Pada proses
pelaksanaannya, eksploitasi dan/atau pengolahan minyak dan gas kerap mengalami
berbagai permasalahan.
Mulai dari pembebasan lahan, kondisi lapangan, hingga kondisi batuan. Pada
kasus batuan,
kerap ditemui
permasalahan yang relatif kompleks, salah satunya adalah perubahan sifat fisik
batuan.
Perubahan sifat
fisik batuan merupakan fenomena yang cenderung umum ditemui oleh beberapa eksploitator.
Pada tahap lebih lanjut para eksploitator umumnya melakukan penelitian guna
menangani masalah tersebut. Pada penelitian kali ini digunakan stimulasi
vibrasi guna memprediksi perubahan sifat fisik batuan reservoir pada suatu
lapangan.
Teknologi stimulasi
vibrasi merupakan metode yang masuk dalam golongan Enhance
Oil Recovery (EOR).
Ide dasar dari teknologi ini adalah kegiatan tektonik yang memberikan pengaruh
yang begitu signifikan pada formasi batuan. Teknologi ini menerapkan stimulasi
gelombang elastik dengan memanfaatkan generator berbentuk vibrator. Pada
pelaksanaannya vibrator yang digunakan berjumlah 2 buah dengan posisi satu
vibrator berada di atas permukaan dan sisanya berada di bawah permukaan.
Vibrator yang berada di bawah permukaan disebut dengan generasi pertama sedang
yang berada di atas permukaan disebut dengan generasi dua (Azis Tarmuzi: 2002).
Adapun tujuan dan manfaat diberlakukannya teknologi ini adalah untuk
meminimalisir saturasi minyak sisa, memperbaiki pergerakan minyak, mempercepat
proses pemisahan antara minyak dan gas, serta memperbaiki permeabilitas
relatif� minyak (Belonenko: 2000).
Pada dasarnya
terdapat berbagai macam teknologi yang dapat digunakan untuk menangani kasus
serupa. Teknologi stimulasi vibrasi adalah salah satu alternatif yang dapat
digunakan. Di samping dinilai lebih mudah dan praktis, metode ini juga dinilai
lebih ramah lingkungan karena hanya memanfaatkan laboratorium sebagai tempat
untuk dilakukannya stimulasi vibrasi, tidak harus terjun ke lapangan sebagaimana
metode penelitian pada umumnya.
Menurut hasil
analisis laboratorium yang
dilakukan pada pra penelitian, didapat kesimpulan bahwa teknlogi stimulasi
vibrasi memiliki pengaruh yang cukup signifikan pada permeabilitas absolut (Kabs), peningkatan porositas
(φ), dan penurunan saturasi
minyak sisa yang terdapat di lokasi (Sor).
Dengan hasil di atas, ditindaklanjuti dengan meneruskan� tujuan penelitian yakni menganalisis pengaruh stimulasi
vibrasi dan tekanan overburden pada
sifat fisik batuan reservoir, khususnya pada peningkatan porositas
permeabilitas absolut ( φ Kabs
) dan minyak yang tersisa (Sor).
Metodologi
Penelitian
Metode
penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah studi kepustakaan. Secara
sederhana studi kepustakaan diartikan sebagai kegiatan pengumpulan informasi
dan/atau data melalui material kepustakaan seperti buku, dokumen, catatan,� kisah sejarah atau lain sebagainya (Mardalis:
1999). Di samping pengertian di atas studi kepustakaan juga kerap diartikan
sebagai kegiatan mempelajari berbagai referensi dan/atau hasil penelitian lain
dengan bentuk penelitian yang juga sama guna mendapat landasan teori yang
sesuai dengan masalah yang akan diteliti (Sarwono: 2006).� Selain melakukan studi kepustakaan atau
kajian literatur,
dilakukan juga analisis data dari hasil
labortorium guna mengevaluasi dampak stimulasi vibrasi pada sifat fisik batuan
reservoir. Pada penelitian ini digunakan
Hesler Permeameter yang telah
dipadukan dengan vibrator sebagai instrumen penelitian.
Lebih lanjut,
pada penelitian ini akan dibentuk dalam 2 model alat yang berbeda, yakni model
1 dan model 2. Pada penelitian ini digunakan
4 efek frekuensi vibrasi yang akan digunakan untuk variasi efek vibrasi. Adapun
4 efek frekuensi vibrasi yang dimaksud adalah 5Hz, 10 Hz, 15Hz, dan 20Hz. Tidak
hanya menggunakan efek frekuensi vibrasi, pada tahap lanjut, dimanfaatkan
juga variasi efek tekanan overburden dengan ukuran mulai dari 100psig, 125 psig, 150 psig,
175 psig, dan 200 psig. Pada proses penelitian nanti akan diperiksa 2 kondisi, yakni
frekuensi Opt 10Hz dan Pob 100 psig (kondisi 1) serta frekuensi Opt 10Hz dan
Pob 200 psig.
Gambar 1
Skematik
Model Alat 1
Gambar 2
Skematik
Model 2
Di samping
menggunakan Hesler Permeameter juga digunakan porosimeter, ruska gas permeameter, dan
vibrator. Posisi batuan inti yang digunakan dalam penelitian ini berada di
kedalaman tidak lebih dari 1.800 meter dengan jenis sandstone. Lebih lanjut, penelitian ini dilakukan melalui 3 tahapan
yang berbeda, yakni tahapan pra vibrasi, tahapan pada saat vibrasi dan tahapan
pasca vibrasi.
Tahapan pertama
dilakukan dengan penelitian guna mencari data sifat petrofisik batuan inti (core) pada lapangan, yakni φ , kabs, dan Sor.
Pada tahap kedua,
dilakukan
pengujuan batuan inti (core) terhadap
frekuensi dan tekanan yang telah ditetapkan menggunakan alat model 1 dan 2.
Pada tahap lanjut �yakni tahapan 3� dilakukan
pengukuran pada φ , kabs,
dan Sor. Pengukuran sendiri tidak dilakukan begitu saja,
melainkan harus melalui tahapan khusus. Adapun tahapan yang dimaksud adalah
pengeringan batuan inti selama 24 jam di dalam oven.
Berikut adalah
prosedur umum analisis
efek frekuensi dan tekanan pada porositas, permeabilitas absolut dan penurunan
saturasi minyak;
1. Mempersiapkan
batuan inti (core) sebanyak 15 buah.
2. Melakukan
pemeriksaan terhadap rangkaian instrumen yang akan digunakan.
3. Mempersiapkan
air dengan pewarna merah guna memudahkan proses pengamatan atas paraffin yang telah diakumulasi pada flash berskala.
4. Melakukan
pengukuran porositas (φ),
permeabilitas absolut (kabs)
dan penurunan saturasi minyak sisa (Sor).
5. Masukkan
batuan inti yang telah dijenuhi dengan parafiin
ke dalam core holder yang telah
disiapkan. Pada proses lanjutan, dilakukan
vibrasi dengan frekuensi dan tekanan yang telah ditentukan sembari didesak
menggunakan air selama 15 menit.
6. Setelah
proses vibrasi dilakukan proses selanjutnya adalah pengukuran vinal untuk
mengetahui perubahan yang terjadi pasca kegiatan vibrasi.
Hasil
Penelitian
Efek frekuensi
vibrasi atas perubahan porositas batuan (φ),
permeabilitas absolut (kabs)
dan penurunan saturasi minyak sisa (Sor��)
untuk seluruh batuan inti diwakili pada angka 10Hz. Adapun untuk hasil dari
perhitungan yang dimaksud dapat dilihat pada tabel berikut:�
Gambar 3
Histogram
Frekuensi Terhadap Porositas
Gambar 4
Histogram
Frekuensi Terhadap Permeabilitas Absolut
Gambar 5
Histogram
Frekuensi Terhadap Permeabilitas Saturasi Minyak Siswa
Dari ketiga
gambar di atas diketahui bahwa terdapat peningkatan porositas batuan (φ) sebesar 25,96%, permeabilitas
absolut (kabs) sebesar
1.029,39 mD, dan penurunan saturasi minyak sisa (Sor) sebesar 0,4%. Dengan demikian hasil tersebut
menerangkan bahwa batuan inti (core)
10C sama dengan 10Hz.
Pada tahap
lanjutan ditentukan
frekuensi optimum melalui persamaan berikut:
ω
= Cs / 4H
Keterangan:
ω����� =���
frekwensi optimum (Hz).
Cs���� =���
kecepatan gelombang shear (m/sec)
3.
H������ =��
ketebalan formasi (m)
����������� Apabila
diketahui kecepatan gelombang shear adalah
1.000 meter/sec dengan ketebalan formasi 25 meter, maka frekuensi optimum
disini ialah 10Hz. Berdasarkan hasil di atas maka penerapan konsep ini dianggap
mampu diterapkan untuk memprogram frekuensi optimum mengingat ketebalan formasi
mendekati kenyataannya.
Gambar 3
Frekuensi
Terhadap Porositas
Gambar di atas
menjelaskan bahwa kenaikan φ Core diakibatkan
oleh adanya perubahan pada butiran yang semula tidak teratur menjadi teratur.
Di samping itu terdapat pula agitasi partikel pada rongga sehingga menimbulkan
gesekan pada fluida dan batuan dan menyebabkan proses pelarutan partikel pada
pori dan sementasi.� Pada tahap yang
lebih jauh kondisi ini akan menimbulkan disintegrasi material organik dan
agregat penyumbatan. Kondisi ini akan diteruskan hingga terbentuk peronggaan
dan menimbulkan peningkatan volume pori batuan. Akibat adanya hal tersebut
porositi batuan kemudian mengalami peningkatan hingga 27%.
Gambar
4
Frekuensi
Terhadap Permeabilitas
Merujuk dari
gambar di atas diketahui bahwa peningkatan permeabilitas terjadi akibat adanya
hubungan antarpori-pori batuan, yang dimana dengan adanya hubungan tersebut
batuan akan mengalami peningkatan pelulusan fluida yang lebih baik. Di samping
disebabkan oleh hubungan antar
pori,
pertambahan permeabilitas juga diakibatkan oleh hal lain, yakni adanya
penurunan tekanan kapiler dan penurunan viskositas.
Pada umumnya penurunan tekanan kapiler mempermudah minyak mengalami disposisi
dari keadalam semula. Artinya, pada kondisi ini, minyak akan sangat mudah lepas
dari kontak batuan dan/atau objek lain yang ada di dekatnya. Dengan kata lain
kondisi ini akan mempermudah minyak untuk mengalir di dalam reservoir. Adapun
peningkatan permeabilitas yang terjadi pada kondisi ini adalah 17%.
Gambar 5
Frekuensi
Terhadap Saturasi Minyak Sisa
����������� Merujuk
dari gambar di atas dapat diketahui bahwa penurunan Sor� � sebanyak 23%. Menurut analisis peneliti penurunan
tersebut terjadi akibat adanya efek frekuensi vibrasi.� Lebih lanjut, efek frekuensi vibrasi pada
penelitian ini menyebabkan perbaikian susunan partikel, yang pada tahap lanjut
perbaikian tersebut menyebabkan partikel penyumbat pori larut. Pada prosesnya
perbaikan susunan partikel diakibatkan oleh adanya proses agitasi partikel di
dalam rongga. Pada anggapan lain penurunan Sor
juga memiliki kaitan dengan peningkatan porositas dan permeabilitas. Dimana
peningkatan permeabilitas terjadi akibat adanya peningkatan porositas dan
perbaikian hubungan antara pori-pori.�
����������� Dengan
hasil-hasil di atas dapat dikatakan
bahwa secara keseluruhan efek frekuensi vibrasi dapat menyebabkan kenaikan pada
φ, Kabs, dan
penurunan pada Sor.
����������� Efek
frekuensi vibrasi untuk batuan inti sintesis dan lapangan disajikan melalui
gambar berikut ini:
Gambar 6
Frekuensi
Terhadap Porositas
Gambar 7
Frekuensi
Terhadp Permeabilitas
Gambar 8
Frekuensi
Terhadap Saturasi Minyak Sisa
Dari ketiga
gambar di atas diketahui terdapat persamaan hasil antara core sintesis dengan core lapangan.
Dengan demikian, persamaan kecenderungan keduanya memberikan gambaran pola
perubahan sifat fisik� antara core sintetis dan core lapangan. Adapun kesamaan itu sendiri adalah adanya
peningkatan pada porositi (φ), permeabilitas
(Kabs) dan penurunan saturasi
minyak sisa (Sor).
Untuk efek
tekanan overburden dan frekuensi
optimum 10Hz atas porositas, permeabilitas dan saturasi minyak sisa mengunakan
alat model 1 dan 2 dapat disimak melalui gambar berikut:
Gambar 9
Diagram
Perbandingan Poverburden Terhadap
Porositas
Gambar
10
Diagram
Perbandingan Poverburden Terhadap
Permeabilitas
Gambar
11
Diagram
Perbandingan Poverburden Terhadap
Saturasi Minyak Sisa
Gambar di atas
menerangkan bahwa pada proses ini didapatkan hasil berupa kondisi awal, dimana
kondisi tersebut meliputi kondisi I (frekuensi 10Hz dan tekanan 100 psig) dan
kondisi II (frekuensi 10Hz tekanan 200 psig). Adapun untuk prosentase kenaikan
ketiga hal di atas dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 1
Perubahan
Popularitas, Permeabilitas, Saturasi Minyak Sisa
Dari
Kondisi Awal Ke Kondisi I
Tabel 2
Perubahan
porositas, Permeabilitas, Saturasi Minyak Sisa
Dari
Kondisi Awal Ke Kondisi II
Tabel 3
Perubahan
Porositas, Permeabilitas, Saturasi Minyak Sisa
Dari
Kondisi I ke Kondisi II
Kendati telah
didapat sebuah kondisi optimum yang diakibatkan stimulasi vibrasi pada
frekuensi 10Hz dan tekanan 100 psig, kondisi tersebut masih dapat diperbaiki.
Pada kondisi lanjutan, yakni kondisi 2 dengan peningkatan variasi tekanan
frekuensi. Pada tahap ini ditemukan kondisi yang lebih baik dengan
jumlajh frekuensi senilai 10Hz dan tekanan overburden
senilai 200 psig. Kondisi ini membuktikan bahwa efek tekanan overburden terhadap stimulasi vibrasi
dapat menyebabkan kondisi sistem lebih confined.
Dari kondisi ini dapat ditarik
penalaran bahwa semakin tinggi tekanan overburden,
semakin tinggi nilai porositi dan permeabilitas, serta semakin rendah nilai
Sor. Dengan kata lain,
kondisi ini menunjukan bahwa terdapat efek positif dalam penggunaan overburden terhadap skala
laboratorium.�
Keterpengaruhan
jarak dari sumber getaran ke frekuensi stimulasi vibrasi dapat dilihat pada
alat model 1 dan 2. Pada alat model 2 vibrator diposisikan cenderung mendekatan
core holder, sehingga menyebabkan
hasil penelitian yang lebih baik, terlebih jika dibandingkan dengan alat model
1. Hasil tersebut kemudian memunculkan spekulasi bahwa keterpengaruhan jarak
dari sumber getaran memberi hasil yang positif dan/atau baik untuk skala
laboratorium.
Secara
keseluruhan teknologi stimulasi vibrasi pada batuan inti lapangan membuahkan
hasil yang baik pada kenaikan nilai porositi, permeabilitas dan saturasi minyak
sisa. Teknologi ini juga memberikan pandangan baru mengenai sebuah pendekatan
masalah. Pendekatan masalah yang digunakan dalam konteks ini adalah pendekatan
masalahan yang berorientasi pada peralihan pendekatan masalah secara kimiawi ke
fisika. Hasil-hasil di atas selanjutnya diharapkan memberikan dampak positif
dan/atau sumbangsih dalam prediksi awal pemanfaatan teknologi stimulasi
vibrasi, terlebih dengan adanya kesamaan antara batuan inti (core) sintetis dan batuan inti (core) lapangan.
Kesimpulan
Dari hasil dan
pembahasan di atas didapat beberapa kesimpulan sebagaimana berikut:
1. Frekuensi
optimal pada stimulasi vibrasi atas batuan inti lapangan adalah 10Hz.
2. Pengaruh
tekanan overburden atas frekuensi
stimulasi vibrasi membuat sistem cenderung confined
(tertutup akibat tekanan).
3. Adanya
kesamaan pola perubahan sifat fisik antara batuaan inti sintetis dan lapangan.
Hal ini tergambar dari adanya peningkatan yang sama pada porositi, permeabilitas,
serta saturasi minyak sisa pada kedua batuan inti.
4. Adanya
kesamaan pola perubahan pada kedua jenis batuan inti memungkinkan pemanfaatan
teknologi stimulasi vibrasi untuk memprediksi pola perubahan sifat fisik pada
batuan reservoir di lapangan.
BIBLIOGRAFI
___.
2002. Departemen Pendidikan Nasional Edisi Ke-3. Jakarta: Balai Pustaka
Gramedia.
Belonenko,
V. N. 2000. Vibroseismic Technology For
Increasing Hydrocarbon Bed Recovery. New Technology For The 21st Century
2000.
Jonathan,
Sarwono. 2006. Metode Penelitian
Kuantitatif dan Kualitatif. Yogyakarta: Graha Ilmua. �
Kitab
Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 22 Tahun 2001 Mengenai Minyak dan Gas.
Mardalis.
1999. Metode Penelitian Suatu Pendekatan
Proposal.Jakarta: Bumi Aksara.
Tarmuzi,
Azis. 2002. Teknologi Akustik dan
VIbrasi. Jakarta: ___.