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

[email protected]

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

Penerapan Stimulasi Vibrasi Laboratorium Untuk Memprediksi Perubahan Sifat Fisik

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).

Syntax Literate, Vol. 2, No. 5 Mei 2017

Arief Rahman

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

(K_abs), peningkatan porositas

(φ), dan penurunan saturasi

minyak sisa yang terdapat di lokasi (S_or). 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 K_abs ) dan minyak yang tersisa (S_or).

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

Syntax Literate, Vol. 2, No. 5 Mei 2017

Penerapan Stimulasi Vibrasi Laboratorium Untuk Memprediksi Perubahan Sifat Fisik

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.

Syntax Literate, Vol. 2, No. 5 Mei 2017

Arief Rahman

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 , k_abs, dan S_or. 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

, k_abs, dan S_or. 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

(k_abs) dan

penurunan saturasi minyak sisa (S_or).

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

(k_abs) dan penurunan saturasi minyak sisa

(S_or) untuk seluruh batuan inti diwakili pada

angka

10Hz. Adapun untuk hasil dari perhitungan yang dimaksud dapat dilihat pada

tabel berikut:

Syntax Literate, Vol. 2, No. 5 Mei 2017

Arief Rahman

penurunan saturasi minyak sisa

(S_or) 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:

= frekwensi optimum (Hz).

= kecepatan gelombang shear (m/sec) 3.

= 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%.

Syntax Literate, Vol. 2, No. 5 Mei 2017

Penerapan Stimulasi Vibrasi Laboratorium Untuk Memprediksi Perubahan Sifat Fisik

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 S_or sebanyak

23%. Menurut analisis peneliti penurunan tersebut terjadi akibat adanya efek frekuensi

Syntax Literate, Vol. 2, No. 5 Mei 2017

Arief Rahman

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 S_or 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, K_abs,dan penurunan pada S_or.

Efek frekuensi vibrasi untuk batuan inti sintesis dan lapangan disajikan melalui

gambar berikut ini:

Gambar 6

Frekuensi Terhadap Porositas

Gambar 7

Frekuensi Terhadp Permeabilitas

Syntax Literate, Vol. 2, No. 5 Mei 2017

Penerapan Stimulasi Vibrasi Laboratorium Untuk Memprediksi Perubahan Sifat Fisik

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

(K_abs) dan penurunan saturasi minyak sisa (S_or).

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

Syntax Literate, Vol. 2, No. 5 Mei 2017

Arief Rahman

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

Alat Model 1

Alat Model 2

Sifat Fisik

Kondisi

Batuan

Awal

φ, %

20.42

25.96

27.1

26.23

28.4

K_abs,mD

875.13

1026.39

17.3

1030

17.7

S_{or, %}

0.52

0.4

23.1

0.38

28.8

Syntax Literate, Vol. 2, No. 5 Mei 2017

Penerapan Stimulasi Vibrasi Laboratorium Untuk Memprediksi Perubahan Sifat Fisik

Tabel 2

Perubahan porositas, Permeabilitas, Saturasi Minyak Sisa

Dari Kondisi Awal Ke Kondisi II

Sifat Fisik

Kondisi

Alat Model 1

Alat Model 2

Batuan

Awal

Kondisi I

% Kondisi II

φ, %

20.42

27.7

35.7

28.18

K_abs,mD

875.13

1054.24

20.5

1074.13

22.7

S_{or, %}

0.52

0.17

67.3

0.16

69.2

Tabel 3

Perubahan Porositas, Permeabilitas, Saturasi Minyak Sisa

Dari Kondisi I ke Kondisi II

Sifat

Alat Model 1

Alat Model 2

Fisik

Kondisi

Kondisi I Kondisi II

% Kondisi I

Batuan

φ, %

25.96

27.7

6.7

26.23

28.18

7.43

K_abs,mD

1026.39

1054.24

2.71

1030

1074.13

4.28

S_{or, %}

0.4

0.17

57.5

0.38

0.16

57.9

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

S_or. 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

Syntax Literate, Vol. 2, No. 5 Mei 2017

Arief Rahman

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.

Syntax Literate, Vol. 2, No. 5 Mei 2017

Penerapan Stimulasi Vibrasi Laboratorium Untuk Memprediksi Perubahan Sifat Fisik

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 21_stCentury 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: ___.

Syntax Literate, Vol. 2, No. 5 Mei 2017