Google Sifat Petrofisika pada Penelitian untuk Seismik | Dark Wizard of Scientist

May 30, 2013

Sifat Petrofisika pada Penelitian untuk Seismik

A. Petrofisika

Petrofisik adalah salah satu cabang geofisika yang mempelajari tentang sifat fisik dari suatu batuan.
Beberapa sifat fisik tersebut adalah :
  • Porositas (primer dan sekunder),
  • Permeabilitas (absolut, relatif),
  • Tingkat kejenuhan Air (water saturation)dan beberapa sifat fisik lainnya,
  • resistivitas batuan.
Mempelajari karakteristik fisik suatu batuan sangat penting karena kita akan lebih mengenal batuan yang akan kita amati tersebut. Di industri oil & gas misalnya, sifat fisik batuan sangat penting dipelajari mengetahui karakter reservoar (batuan tempat menyimpan hidrokarbon) sebagai batuan yang layak untuk dilakukan pengeboran ataupun perforasi (produksi) lebih lanjut.
Petrofisik juga merupakan salah satu mata kuliah yang harus diambil oleh mahasiswa yang mengambil jurusan teknik perminyakan. dengan mengetahui porositas, permeabilitas dan saturasi air dan oil pada batuan reservoir, dengan sifat-sifat tersebut dapat membantu meramalkan cadangan minyak di reservoir.
(petrofisika, 2011)

  1. Porositas Perbandingan rongga terhadap volume batuan (%)

Porositas merupakan representasi dari kemampuan suatu batuan reservoir untuk menyimpan fluida. Secara matematis porositas didefinisikan sebagai perbandingan ruang kosong terhadap volume keseluruhan dari suatu batuan:
Porositas (%) , φ =  (bulk of poresbulk volme) x 100 %

Porositas merupakan fungsi dari banyak faktor lithologi diantaranya heterogenitas penyemenan, leaching, kandungan lempung, tipe dari lempung (swelling atau nonswelling), dan sebagainya.

a. Porositas Primer :

Ruang alami antar butir atau antar kristal yang terbentuk dalam batuan pada saat konsolidasi, kompaksi, dan sementasi pada sedimen yang lepas. Porositas primer dapat berkurang akibat tekanan overburden dari batuan yang berada di atasnya. Tekanan overburden ini menekan batuan sehingga pori-pori batuan mengecil dan mengeluarkan sebagian fluida. Proses sementasi butiran batuan juga dapat mengurangi porositas primer. Umumnya batupasir menunjukkan tipe porositas ini. Pada batuan muda, berkurangnya porositas secara eksponensial terhadap kedalaman. Hubungan metematisnya :
φ =φoe-cD
dimana :
φ = Porositas pada kedalaman, D. 
c = Konstanta empiris
φo = Porositas perkiraan (umumnya 40 %)
Ømax pada batuan sedimen adalah 40 % dan terendah 0 %. Jika butiran yang mempunyai diameter sama disusun, akan diperoleh Ø dengan range 25.9 % hingga 47,6 % seperti yang terlihat pada gambar 2-1 dan Ø dengan variasi ukuran butir (gambar 2). Dalambatu pasir, Ø primer bisa mencapai lebih dari 47%, namun pada umumnya berada pada rentang 5% hingga 27%. Ø shale juga menurun terhadap kedalaman dengan laju penurunan yang jauh lebih cepat daripada batu pasir. Di permukaan, lumpur mempunyai Ø sekitar 40%. Jika tekanan normal, Ø shale pada kedalaman 10.000 kaki mencapai 5%.

b. Porositas skunder


Ruang dalam batuan yang terjadi setelah batuan terbentuk misalnya akibat proses disolusi, rekahan. Porositas ini akibat pelapukan butiran-butiran batuan oleh asam (contoh pada limestone) yang menyebabkan naiknya porositas, proses sementasi sekunder batuan oleh presipitasi material-material yang larut di air dalam pori batuan, atau air dari sirkulasi yang menyebabkan turunnya porositas. Leaching dimulai dari bagian terlemah pada batuan seperti bedding planes, sepanjang joint, sepanjang rekahan, kemudian menjalar perlahan keseluruh batuan yang membuat volume pori tambah besar.
 Porositas susunan butiran batuan (dari Western Atlas)
Gambar 1. Porositas yang berbeda-beda tergantung susunan butiran batuan (dari Western Atlas)
Cubic Arrangement of Spheres, 47.6% Porosity
Rhombohedral Arrangement of Spheres, 25.9% Porosity
`
Porositas dipengaruhi variasi ukuran butiran (dari Western Atlas).
Gambar 2. Porositas dipengaruhi variasi ukuran butiran (dari Western Atlas).

Dari ke dua jenis porositas tersebut dapat dibagi menjadi:

1.) Porositas absolut
Porositas absolut adalah persentase dari ruang kosong terhadap volume bulk batuan. Porositas absolut merupakan porositas total atau total ruang kosong yang tersedia dalam batuan.

2.) Porositas efektif
Porositas efektif adalah persentase dari volume pori yang berhubungan satu sama lain terhadap volume bulk. Porositas efektif menunjukkan indikasi kemampuan batuan untuk mengalirkan fluida melalui saluran pori-pori yang berhubungan. Ini berarti bahwa nilai porositas efektif akan sama atau lebih kecil dari nilai porositas absolut. Gambar 3 adalah contoh porositas efektif dan non efektif.
Porositas efektif, non-efektif, dan total (dari Western Atlas).
Gambar 3. Porositas efektif, non-efektif, dan total (dari Western Atlas).

Porositas dipengaruhi oleh:
ü Ukuran butir : Ukuran butir yang besar memiliki porositas yang lebih tinggi dengan range 0.35 – 0.4 daripada ukuran butir yang kecil.
ü Bentuk butir : Bentuk butir yang seragam memiliki porositas lebih tinggi daripada bentuk butir yang tidak seragam
ü Material semen : batuan yang matriksnya tersemen oleh silica atau kalsareus memiliki porositas yang rendah.

  1. Permeabilitas (K): Kemampuan batuan untuk meloloskan fluida (Darcy)

Hukum Darcy yang mendefinisikan aliran fluida dalam media berpori diturunkan secara empiris yaitu:
Dimana :
Q­ = Laju alir fluida (cm3/sec) A = Luas penampang media berpori (cm2)
μ = Viskositas fluida (cps) ΔP = P1 – P2 = Perbedaan tekanan (atm)
L = Panjang dari media berpori (cm) K = Permeabilitas (Darcy)
Gambar 4 berikut adalah beberapa variabel yang dapat mempengaruhi permeabilitas vertikal dan horizontal.


Permeabilitas dipengaruhi oleh bentuk dan ukuran butiran (dari Western Atlas)
Gambar 4. Permeabilitas dipengaruhi oleh bentuk dan ukuran butiran (dari Western Atlas)

Umumnya semakin besar porositas maka permeabilitas juga semakin besar, meskipun anggapan ini tidak selalu benar.
ü Permeabilitas Absolut : Kemampuan batuan meloloskan satu jenis fluida yang 100% jenuh oleh fluida tersebut.
ü Permeabilitas Efektif : Kemampuan batuan meloloskan satu macam fluida bila terdapat dua macam fluida yang immiscible. Permeabilitas efektif lebih kecil daripada permeabilitas absolut.
ü Permeabilitas Relatif : Perbandingan antara permeabilitas efektif dan absolut. Semakin besar saturasi air maka permeabilitas relatif air akan membesar sebaliknya permeabilitas relatif minyak akan mengecil hingga nol yaitu pada saat Sw = Swc (Critical water saturation).
Laju alir air dan minyak merupakan fungsi dari viskositas dan permeabilitas relatif, seperti pada persamaan berikut :

Permeabilitas fracture dapat dianggap sebagai fungsi dari lebar fracture.
K = 50.000.000 x lebar2 dimana k = Permeabilitas (Darcy) dan lebar dalam inch.
Hubungan permeabilitas dengan porositas :
ü Biasanya penambahan porositas diikuti dengan penambahan permeabilitas
ü Batuan yang tua dan kompak porositas dan permeabilitasnya kecil
ü Dolomitisasi menambah nilai porositas dan permeabilitas
ü Permeabilitas dipengaruhi juga oleh besar, bentuk dan hubungan antar butir.

  1. Saturasi Air : Persentase volume pori batuan yang terisi air formasi (%)

Biasanya ruang pori tersebut diisi oleh air ataupun minyak dan gas, namun bisa juga kombinasi ketiganya. Umumnya reservoir memiliki saturasi air 20% atau lebih yang berarti 20 % pori-pori diisi oleh air dan 80 % diisi oleh fluida lain. Secara umum reservoir yang dianggap komersil/ekonomis harus memiliki saturasi air lebih kecil dari 60%.
ü Saturasi Air Irreducible (Sw irr) : Saturasi air dimana seluruh cairan tertahan dalam batuan karena tekanan kapiler.
Dalam batuan granular terdapat hubungan antara irreducible water saturation, porositas, dan permeabilitas (gambar 5).
Chart yang menggambarkan hubungan antara irreducible water saturation, porositas, dan permeabilitas.
Gambar 5. Chart yang menggambarkan hubungan antara irreducible water saturation, porositas, dan permeabilitas.
Menentukan permeabilitas dengan Gb. 5.
1) Tentukan harga porositas pada skala bagian bawah
2) Tarik garis vertikal (porositas) hingga berpotongan dengan garis horizontal (saturasi air)
3) Baca pada garis diagonal kiri (permeabilitas)

Menentukan saturasi air dengan Gb. 5.
1) Tentukan harga porositas pada skala bagian bawah
2) Tarik garis vertikal (porositas) hingga berpotongan dengan garis diagonal (permeabilitas)
3) Baca pada skala vertikal bagian kiri (saturasi air).

a. Resistivitas : Daya tahan batuan terhadap arus (Ω-meter).


Air destilisasi mempunyai resistivitas di atas 106 ohm meter, berbeda dengan air yang tersaturasi dengan garam mempunyai resistivitas kurang dari 0.1 ohm meter. Salinitas pada well logging dinyatakan dalam satuan part per million (ppm). Air laut memiliki salinitas 30.000 – 35.000 ppm. Larutan garam pada suhu kamar memiliki salinitas sekitar 250.000 ppm atau sekitar 25 % berat.


Dimana:
V = Tegangan Listrik (Volt) I = Arus Listrik (Ampere)
R = Resistivitas (Ω-meter) r = Resistansi (Ω)
A = Luas (meter2) L = Panjang (meter)
Resistivitas

Resistivitas dari Cairan
Air garam dengan resistivitas = Rw (ohm-m)
Resistivitas dari Cairan

Resistivitas dari Batuan Basah
Butiran tak konduktif dicampur air garam dengan resistivitas = Rw (ohm-m)
Resistivitas dari Cairan


b. Konduktivitas (lawan resistivitas) (mho/m): Daya hantar arus dalam batuan.

C = 1000/R dimana C : Konduktivitas dan R : Resistivitas
Data analisis kimia dari air formasi juga dapat dikonversikan menjadi resistivitas air, meskipun hal ini bukanlah cara yang baik dibandingkan dengan penentuan melalui pengukuran resistivitas secara langsung. Resistivitas adalah pengukuran dasar dari saturasi fluida reservoir, resistivitas merupakan fungsi dari porositas, jenis fluida, dan jenis batuan. Hubungan antara resistivitas air (Rw) dengan resistivitas batuan basah (Ro), ditunjukkan dengan persamaan :
F = Ro / Rw
dimana :
F = Faktor formasi
Tabel 1. Perbedaan koefisien dan eksponen yang digunakan untuk menghitung Faktor formasi (F). (mod. after Asquith, 1980)

Namun percobaan juga menunjukkan hubungan antara faktor formasi dengan porositas:
F = 1 / φm
dimana :
m = eksponen sementasi yang bervariasi terhadap ukuran butir, distribusi butir, dan kompleksitas hubungan antar pori (tortuositas)
Archie menggabungkan persamaan faktor formasi dengan persamaan saturasi air sehingga gabungan tersebut dikenal dengan rumus Archie :

dimana n : eksponen saturasi, bergantung pada karakteristik formasi dan fluidanya. Dari uji laboratorium, nilai n berkisar antara 1.8 hingga 2.5. Dalam contoh ini kita memakai n=2.
Faktor formasi vs Porosity.
Gambar 6 Faktor formasi vs Porosity.

Cara menggunakan Chart :
1) Tentukan harga porositas
2) Tarik garis hingga berpotongan dengan garis m
3) Baca titik potong tersebut pada skala Faktor formasi

Harga m (eksponen sementasi) untuk batuan :
ü Tidak tersementasi (uncemented) < 1.4
ü Sangat sedikit tersemenkan (very slightly cemented) 1.4 – 1.6
ü Sedikit tersemenkan (slightly cemented ) 1.6 – 1.8
ü Cukup tersemenkan (moderately cemented) 1.8 – 2.0
ü Tersementasi tinggi (highly cemented), karbonat > 2.0

B. Beberapa Informasi Dasar Yang Dibutuhkan Dalam Interpretasi Log

Pada analisa log dibutuhkan informasi mengenai ;

1. Litologi (berhubungan dengan porositas, faktor formasi)

Log porositas membutuhkan konstanta matriks sebelum porositas dihitung. Batuan yang mengandung hidrokarbon (hydrocarbon bearing rock) umumnya berupa batupasir atau karbonat. Formasi yang hanya berisi pasir atau karbonat disebut dengan formasi bersih (clean formation), formasi ini relatif mudah diinterpretasikan. Namun bila mengandung lempung atau serpih (shale) maka formasi tersebut disebut dengan shaly formation dan reservoir jenis ini sulit untuk diinterpretasikan. Karena ukuran lempung yang sangat halus dan dapat mengikat air sehingga tidak dapat mengalir, adanya air ini akan mempengaruhi pembacaan log.

# Batupasir
Porositas batupasir umumnya < 40%. Jika porositas pada gas bearing zone < 7% atau pada oil bearing zone < 8%, biasanya pemeabilitas sangat rendah hingga tidak ada yang dapat diproduksi. 9% adalah batas terrendah untuk produksi. Jika permeabilitas rendah, saturasi air akan tinggi, dan jika harga Sw melebihi 60%, pada kebanyakan kasus pasir tersebut tidak produktif.

# Karbonat
Porositas karbonat umumnya juga < 40%. Tapi karbonat dapat berproduksi jika porositasnya > 4%. Hubungan saturasi air – porositas pada karbonat lebih variatif, pada satu kasus karbonat dapat berproduksi pada Sw = 70%, pada kasus lain berproduksi pada Sw = 30%, namun pada kebanyakan lapangan batasan saturasi air pada karbonat = 50%.
Tabel 2. Daftar persamaan dasar yang dipakai dalam evaluasi log.

(Bab II. Prinsip dasar Well Log, 2008)

DAFTAR PUSTAKA

Bab II. Prinsip dasar Well Log. (2008, 8 26). Retrieved 10 31, 2011, from Scribd: http://www.scribd.com/mobile/documents/57273314/download?commit=Download+Now&secret_password=
petrofisika. (2011, 08 30). Retrieved 10 25, 2011, from wikipedia: http://id.wikipedia.org/wiki/Petrofisik
Disusun Oleh : Ferdinand A.K Zendrato
Share this post

0 comments

Comment & suggestion....

:) :-) :)) =)) :( :-( :(( :d :-d @-) :p :o :>) (o) [-( :-? (p) :-s (m) 8-) :-t :-b b-( :-# =p~ :-$ (b) (f) x-) (k) (h) (c) cheer

 
© 2013 Dark Wizard of Scientist
Original Designed by BlogThietKe Cooperated with Duy Pham
Released under Creative Commons 3.0 CC BY-NC 3.0
Posts RSS Comments RSS
Back to top