40
BAB III METODE PENGURASAN MINYAK TAHAP LANJUT
Banyak cara yang dilakukan didalam usaha untuk meningkatkan perolehan miny minyak ak dari dari rese reserv rvoi oirr, dima dimana na pada pada dasa dasarn rnya ya cara cara-c -car araa
ters terseb ebut ut dapa dapatt
meningkatkan perolehan minyak yaitu dengan menyentuh reservoir. Enha Enhanc nced ed Oil Oil Reco Recove very ry (EOR (EOR adal adalah ah upay upayaa untu untuk k meni mening ngka katk tkan an perolehan minyak dengan mengin!eksikan mengin!eksikan "luida (yang tidak biasa terdapat dalam reservoir, tanpa merusak "ormasi dari reservoir tersebut. Energi luar reservoir diperoleh diperoleh dengan mengin!eksikan mengin!eksikan "luida (yang tidak biasa terdapat terdapat ke dalam reservoir. #lasan #lasan dilaku dilakukan kan EOR adalah adalah dari dari hasil hasil perkir perkiraan aan-per -perkir kiraan aan reservo reservoir ir tersebut masih mempunyai !umlah cadangan yang cukup besar, tetapi tekanannya sudah menurun sehingga apabila dilakukan produksi tahap lan!ut maka hasilnya masih menguntungkan. $ekarang makin banyak digunakan metode EOR pada a%al kehidupan suatu reservoir atau sebelum produksi secara alamiah yang ekonomis berakhir. &emakaian &emakaian suatu metode metode EOR tentunya harus dipastikan lebih dahulu dahulu apakah penerapan metode EOR yang dipilih itu dapat dibayar oleh kelebihan perolehan minyak dibandingkan dengan perolehan secara alamiah 'alam 'alam bab ini akan akan dibaha dibahass mengen mengenai ai metod metode-me e-metod todee produk produksi si tahap tahap lan!ut yang digunakan untuk meningkatkan perolehan minyak atau dikenal !uga sebagai metode EOR (Enhanced Oil Recovery secara garis besar dapat dibagi men!adi lima kategori utama yaitu
). *n!ek *n!eksi si +ak +ak +erc +ercam ampu pur r *n!eksi
air (%ater "looding
*n!eksi
gas (gas "looding
. *n!ek *n!eksi si +ercam ercampu pur r *n!eksi
O (arbon 'ioide *n!ection
4)
*n!eksi
gas tidak reakti" (*nert /as *n!ection
*n!eksi *n!eks i #/ #/ *n!eksi 1idrokarbon
2. *n!e *n!ek ksi 3im 3imia ia%i %i *n!eksi
polymer (polymer "looding
*n!eksi
sur"actant (sur"actant "looding
*n!eksi
alkaline (caustic "looding
4. *n!e *n!eks ksii +her +hermi mik k $timulasi
uap (steam stimulation
*n!eksi
uap (steam "looding
*n!eksi
air panas (hot %ater "looding
&embakaran
di tempat (*n situ ombustion
. *n!e *n!eks ksii 5ikr 5ikrob obaa 5icrobial
5ethods (5EOR
3.1. Pengetian dan Tuuan EOR
&engertian EOR adalah berbagai cara yang dilakukan untuk meningkatkan la!u la!u produk produksi si dari dari suatu suatu reservo reservoir ir tanpa tanpa merusak merusak "ormas "ormasii yang yang ada, ada, sehing sehingga ga "aktor perolehan minyak dari suatu sumur produksi dapat meningkat. $edangkan alasan dilakukan Enhanced Oil Recovery (EOR ini karena dari hasil perkiraan perkiraan reservoir tersebut masih mempunyai !umlah cadangan yang masih besar, besar, tetapi tekanan sudah sangat menurun sehingga sehingga apabila apabila dilakukan dilakukan produksi tahap lan!ut maka hasilnya masih menguntungkan. 'engan 'engan demiki demikian an dapat dapat dinyat dinyataka akan n bah%a bah%a tu!uan tu!uan dari dari Enhanc Enhanced ed Oil Recovery (EOR adalah sebagai berikut ). 6ntuk 6ntuk mening meningkat katkan kan "aktor "aktor perole perolehan han minya minyak. k. . 5engurangi 5engurangi atau atau memperke memperkecil cil saturasi saturasi minyak minyak yang yang masih masih tertinggal tertinggal ($or . . 2. 5enurunkan 5enurunkan viskositas viskositas minyak minyak yang yang terdapat terdapat dalam reservo reservoir ir.. 4. 5engur 5engurang angii tekana tekanan n kapile kapilerr (& (&c pada sistem "luida batuan reservoir. . 5emberikan 5emberikan kekuat kekuatan an pengaliran pengaliran (drivin (driving g "orce pada pada la!u produksi produksi yang yang sudah rendah.
4
7. meningkatka meningkatkan n luas daerah daerah yang yang tersapu tersapu (s%ept (s%ept area area e""iciency e""iciency yang mana mana ini ini ter tergant gantun ung g pada pada kara karakt kter eris isti tik k rese reserv rvoi oirr dan dan !uga !uga pela pelaks ksan anaa aan n operasinya, seperti penempatan sumur in!eksi.
3.!. Pa"a#ete"$%a"a#ete" &ang #e#%enga"u'i %e"()e'an EOR
Bebe Bebera rapa pa "akt "aktor or yang yang pent pentin ing g yang yang sang sangat at berp berpen enga garu ruh h terh terhad adap ap keberh keberhasil asilan an dari dari operasi operasi pening peningkat katan an recover recovery y ini antara antara lain lain adalah adalah sebaga sebagaii berikut
3.!.1. M(*i)ita+ ,)uida
5obilitas "luida adalah suatu ukuran yang menun!ukkan kemudahan suatu "luida "luida untuk untuk mengal mengalir ir melalu melaluii media media berpor berporii dengan dengan suatu suatu gradie gradien n tekana tekanan n tertentu. 'ide"inisik 'ide"inisikan an sebagai sebagai perbandinga perbandingan n antara permeabilitas permeabilitas e"ekti" e"ekti" "luida "luida tersebut terhadap viskositasnya pada kondisi reservoir, sesuai dengan persamaan (2-) f
K f f
............................................. .................................................................... ...............................................................(2-) ........................................(2-)
'imana f 8 mobilitas "luida, md9cp
3 " " 8 permeabilitas e"ekti", md f 8
viskositas "luida, cp
5obilitas "luida ini menun!ukkan "ungsi dari pada si"at-si"at "isik "luida dan batuannya, !uga hargannya bervariasi sesuai dengan saturasi, tekanan dan temperatur temperatur.. 5aka hal ini mobilitas "luida akan berbeda-beda berbeda-beda tergantun tergantung g pada tempat "luida itu berada dan %aktu pelaksanaan in!eksi "luidanya.
3.!.!. Pe"*andingan M(*i)ita+ ,)uida
42
:ungsi dari mobilitas ini sacara umum menentukan dan meramalkan perilaku reservoir yang sedang atau akan dilakukan %ater "looding, dimana besaran ini menghubungkan antara mobilitas air yang ada dibelakang kontak airminyak ("ront dengan mobilitas minyak yang berada dalam oil bank. #pabila harga dari perbandingan mobilitas "luida ini semakin kecil, maka bagian yang tersapu oleh "luida in!eksi akan semakin besar. 3onsep yang secara umum digunakan didalam suatu perbandingan mobilitas adalah konsep aproksimasi bidang "ront yang rata yaitu dengan menggunakan beberapa anggapan sebagai berikut ).
&endesakan seperti gerakan piston, yaitu saturasi "luida yang didesak berkurang dengan ta!am dari saturasi a%al sampai dengan ke saturasi residunya setelah dilalui bidang "ront.
.
&ada daerah yang belum tersapu oleh "luida pendesak, hanya terdapat satu aliran "luida sa!a yaitu "luida yang didesak, sedangkan pada daerah yang sudah tersapu !uga terdapat aliran satu macam "luida yaitu "luida yang merupakan pendesaknya.
2.
$eluruh batuan reservoir mempunyai spesi"ikasi permeabilitas yang sama, atau dengan kata lain reservoirnya homogen dan isotropik.
4.
;iskositas, permeabilitas e"ekti" dam mobilitas "luida pendesak dan yang didesak dianggap tetap selama pendesakan berlangsung. 'engan asumsi-asumsi yang telah dikemukakan diatas, dapat dibuat suatu
hubungan mobilitas "luida sebagai berikut M
D d
K D . d K d . D
....................................................................................(2-
'imana 5
8 perbandingan mobilitas pada bidang "ront, tidak berdimensi.
D , K D , D
8 mobilitas, md9cp< permeabilitas e"ekti", md< dan viskositas, cp. 'ari
d , K d , d
"luida yang didesak pada daerah yang telah tersapu.
8 mobilitas, md9cp< permeabilitas e"ekti", md< dam viskositas, cp. 'ari "luida yang didesak pada daerah yang belum tersapu oleh air.
44
Bila proses pendesakanya adalah pendesakan oleh "luida yang miscible, maka permeabilitas e"ekti" "luida pendesak dan "luida yang didesak adalah sama, dengan demikian dengan hal ini perbandingan mobilitasnya dapat disederhanakan men!adi perbandingan viskositasnya sa!a, !adi bentuknya akan lebih sederhana.
3.!.3. P()a Su#u" Ine-+i dan P"(du-+i
&ola sumur in!eksi-produksi dibedakan sesuai dengan proyeksi di permukaan dari titik sumur menembus reservoir. $usunan sumur in!eksi-produksi terdiri dari pola teratur dan pola tidak teratur. 3eteraturan pola sumur in!eksi produksi dipengaruhi oleh keteraturan dalam kedudukan sumur yang dibor. &enempatan sumur in!eksi-produksi relati" terhadap sumur produksi dipengaruhi oleh geometri reservoir, mekanisme pendorong, kemiringan "ormasi dan arah permeabilitas utama.
3.!.3.1. Central Flooding
Central flooding atau centre-to-edge flooding adalah pola sumur in!eksi produksi dengan sumur-sumur in!eksi terletak di tengah-tengah reservoir dan sumur-sumur produksi mengelilinginya. Central flooding ditun!ukkan pada gambar 2.). &ola ini digunakan apabila =ona di luar batas reservoir mempunyai permeabilitas yang rendah, reservoir dengan tudung gas dan reservoir stratigra"i.
Ga#*a" 3.1. entral :looding )> 3.!.3.!. Peripheral Flooding
4
Peripheral flooding atau edge flooding adalah pola sumur in!eksi in!eksi produksi dengan sumur-sumur in!eksi di luar batas batas =ona minyak (oil bearing contour , sedangkan sumur-sumur produksi terletak di tengah-tengah reservoir. &ola ini digunakan pada reservoar dengan perangkap struktur dengan mekanisme pendorong adalah water drive. 3eunggulan peripheral flooding adalah dapat memberikan recovery yang maksimum dengan produksi air minimum. /ambar 2..
Ga#*a" 3.!. &eripheral :looding )> 3.!.3.3. Pattern Flooding
Pattern flooding adalah pola sumur in!eksi-produksi dengan penempatan sumur-sumur in!eksi dan produksi yang mengikuti pola-pola tertentu. /ambar 2.2. memperlihatkan macam-macam pattern flooding . +abel 2-) menun!ukkan karakteristik tiap pola yang menyatakan perbandingan !umlah sumur produksi terhadap sumur in!eksi. A. Direct Line Drive
$umur-sumur in!eksi dan produksi membentuk garis dan saling berla%anan pada pola ini.
47
Ga#*a" 3.3. &attern :looding)> B. Staggered Line Drive
$umur-sumur membentuk garis tertentu dengan sumur in!eksi dan produksi yang saling berla%anan dengan !arak yang sama pan!ang, yang ditarik secara lateral dengan ukuran tertentu. C. Four Spot
&ola ini terdiri dari tiga sumur in!eksi yang membentuk segitiga dengan sumur produksi terletak di tengah-tengahnya. D. Five Spot
&ola ini terdiri dari empat sumur in!eksi yang membentuk segiempat dengan sumur produksi terletak di tengah-tengahnya. &ola ini merupakan pola sumur in!eksi-produksi yang paling umum digunakan.
E. Seven Spot
4?
&ola ini terdiri dari sumur-sumur in!eksi yang ditempatkan pada sudut-sudut dari bentuk heksagonal dengan sumur produksi yang terletak di tengahtengahnya. &ola-pola sumur dengan sumur in!eksi mengelilingi sumur produksi disebut pola normal, sedangkan pola-pola sumur dengan sumur produksi mengelilingi sumur in!eksi disebut dengan pola inverted .
Ta*e) 3$1 3arakterisitik &ola $umur *n!eksi-&roduksi )>
&attern
Ratio o" producing %ells
'rilling pattern reAuired
+o in!ection %ells :our spot
EAuilateral triangle
$ke%ed "our spot
$Auare
:ive spot
)
$Auare
$even spot
EAuilateral triangle
*nverted seven spot
EAuilateral triangle
Cine spot
)92
$Auare
*nverted nine spot
2
$Auare
'irect line drive
)
Rectangle
$taggered line drive
)
O""set lines o" %ells
3.!.. E/i+ien+i Pen&a%uan 0E+
E""isiensi penyapuan atau s%ept e""iciency adalah suatu perbandingan antara luas daerah hidrokarbon seluruh reservoir, atau dengan luas daerah hidrokarbon yang terdapat dalam suatu pola. 'i dalam sistem reservoir yang sebenarnya, ternyata tidak semua daerah yang dapat tersapu oleh "luida pendesak ketika "rontnya telah sampai ke sumur produksi. @uas daerah ini yang terkena pengaruh pendesakan akan terus
4D
berkembang setelah "ront tersebut telah mencapai sumur produksi. 6ntuk menentukan bagian daerah yang tersapu oleh "luida pendesak dalam suatu pola sumur in!eksi-produksi, maka dikenal dengan e""isiensi penyapuan (Ep. 1arga e""isiensi penyapuan ini ditentukan dengan menggunakan model tertentu dalam suatu study, yaitu dengan mempertimbangkan harga-harga dari ketebalan produksi, porositas dan saturasi dari hidrokarbonnya.
3.!.2. E//i+ien+i Pende+a-an 0Ed
E""isiensi pendesakan atau e""iciency o" displacement adalah perbandingan antara volume tertentu yang dapat didesak, dari sebuah atau banyak pori-pori dengan volume hidrokarbon total yang terdapat didalam pori-pori tersebut. #tau secara sederhana disebut "raksi hidrokarbon yang dapat didesak setelah dilalui "ront dan =one transisinya. Bila suatu pendesakan dianggap pendesakan linier pada suatu sampel media berpori yang berbentuk silinder, seperti terlihat pada Ga#*a" 3.. +ahapan pada "ront pendesak tercampur di dalam reservoir,
selan!utnya semua pori-pori yang terletak dibelakang "ront dapat diisi oleh "luida pendesaknya. 5aka sesuai de"inisi e"isiensi volumetriknya akan mencapai )00 dan hubungan umum yang menun!ukkan e""isiensi pendesakan maka secara volumetris dapat ditulis dalam persamaan (2-2 sebagai berikut E d
S o i
S oi
S or
...................................................................................................(2-2
'imana Ed
8 e""isiensi pendesakan, "raksi
$oi
8 saturasi minyak mula-mula, (pada saat mula proses pendesakan , "raksivolume pori-pori
$or
8 saturasi minyak residual, "raksi volume pori-pori
'alam prakteknya, harga $ oi dan Ed harganya akan tetap sampai pada "ront mencapai titik produksinya. &ada saat sebelum breaktrough air ter!adi, e""isiensi pendesakan ditun!ukkan dengan persamaan (2-4
4>
E d
S oi ( S or BT S oi
............................................................................................(2-4
Ga#*a" 3.. 3eadaan &roses &endesakan)4
$elama proses berlangsung, harga $oi akan berkurang dan Ed akan selalu bertambah terus dengan terle%atkannya =one transisi melalui sumur produksi, sehingga setelah =one transisi ini berlalu akan diperoleh dari suatu harga dari $o minimum, yang merupakan saturasi minyak irreducible dan e""isiensi pendesakan akan mencapai suatu harga maksimum, secara matematis dapat dilihat pada persamaan (2- E d
S oi (S or min S oi
............................................................................................(2-
3.!.. E//i+ien+i In4a+i 0Ei
E""isiensi invasi atau e""iciency o" invasion adalah besarnya perbandingan antara volume hidrokarbon dalam pori-pori yang telah didesak oleh "luida atau "ront terhadap volume hidrokarbon yang masih tertinggal di belakang "ront.
0
'alam pembicaran mengenai e""isiensi penyapuan pola seolah-olah dianggap bah%a yang sedang mengalami proses pendesakan ini mempunyai si"atsi"at yang merata (uni"orm ke arah vertikal. $udah tentu dalam keadaan sebenarnya didalam reservoir hal ini !arang sekali ter!adi. :aktor utama yang mempengaruhi e""isiensi invasi (Ei adalah A. Penga"u' Pe")a%i+an
&engaruh perubahan si"at-si"at batuan reservoir ke arah vertikal adalah dinyatakan dengan terdapatnya suatu perlapisan didalam reservoir yang berbeda si"at-si"at batuannya, terutama sekali adalah permeabilitasnya. 'alam kondisi yang sangat ekstrim masing-masing lapisan ini dipisahkan oleh suatu lapisan impermeabel seperti misalnya terdapat shale breaks atau lainnya, untuk kondisi seperti ini umumnya si"at aliran yang ter!adi dianalisa satu persatu untuk masing-masing lapisan yang ada. +etapi meskipun demikian dalam keadaan sebenarnya pemisahan lapisan yang demikian baik itu !arang ter!adi, sehingga timbul komunikasi diantara lapisan-lapisan tersebut yang memerlukan analisa tersendiri. +erdapatnya perlapisan mempengaruhi keadaan bidang "ront dan bidang transisi. Bidang "ront dan =ona transisi akan bergerak lebih cepat pada lapisan yang lebih permeabel. Fadi dengan demikian breakthrough air akan lebih dahulu ter!adi pada lapisan yang permeabel. Bila lapisan-lapisan terdapat tersebut kontinya dari sumur in!eksi sampai sumur produksi, dipisahkan oleh batas-batas lapisan yang impermeabel dan diantara lapisan-lapisan tersebut terdapat perbedaan permeabilitas yang sangat menyolok, maka harga e""isiensi invasinya akan sangat kecil. 3ondisi ini !uga dipengaruhi
oleh harga perbandingan mobilitas
totalnya,
bila harga
perbandingan permeabilitas totalnya besar, maka e""isiensi yang diperolehnya akan kecil pula. B. Penga"u' G"a4ita+i
:aktor gravitasi sangat berpengaruh apabila terdapat perbedaan massa !enis antara "luida pendesak dengan "luida yang didesak. &engaruh gravitasi ini dapat di!elaskan sebagai berikut
)
:luida pendesak yang memiliki massa !enis lebih besar akan cenderung menu!u
bagian
ba%ah
"luida
yang
didesaknya
sehingga
akan
menguntungkan dan menyebabkan e"isiensi invasi yang relati" lebih besar.
:luida pendesak yang memiliki massa !enis lebih kecil akan cenderung menu!u bagian atas "luida yang didesaknya sehingga bentuk "ront yang ter!adi semakin tidak beraturan dan menyebabkan e"isiensi invasi mengecil.
3.3. ,a-t("$,a-t(" Yang Me#%enga"u'i E/e-ti4ita+ En'an5ed Oi) Re5(4e"&
5etoda EOR secara umum dapat sa!a diterapkan pada semua reservoir secara acak, tetapi yang men!adi pertanyaan apakah "luida in!eksi tersedia dalam !umlah yang cukup selama masa produksi, lalu apakah "luida in!eksi sesuai (compatible dengan batuan dan "luida reservoir, lalu apakah hasilnya akan baik. $emakin baik suatu EOR, tambahan perolehan yang dihasilkan dibandingkan dengan cara alamiah akan makin besar. Beberapa "aktor yang penting dalam menentukan keberhasilan suatu metoda Enhanced Oil Recovery (EOR adalah ). 3edalaman . $i"at-si"at &etro"isik 2. +ipe :ormasi 4. 3etebalan :ormasi . adangan 5inyak +ersisa 7. $aturasi 5inyak $isa ?. ;iskositas 5inyak
3.3.1. Keda)a#an
3edalaman reservoir merupakan "aktor yang penting dalam menentukan keberhasilan suatu EOR dari segi teknik dan ekonominya.
'ari segi teknik, !ika kedalaman reservoir kecil maka tekanan in!eksi yang dikenakan terhadap reservoir tersebut !uga kecil, karena tekanan yang diberikan kepada reservoir dibatasi oleh tekanan rekah suatu "ormasi. 'ari segi ekonomis, !ika kedalaman reservoir kecil maka biaya pemboran sumur !uga akan kecil, demikian pula !ika dilakukan in!eksi gas, biaya kompresor akan cukup kecil. 3.3.!. Si/at$+i/at Pet"(/i+i-
Besaran-besaran petro"isik yang mempengaruhi keberhasilan suatu metoda EOR adalah
&orositas (
&ermeabilitas (3
&ermeabilitas relative sebagai "ungsi saturasi (3 r% dan 3 ro
+ekanan kapiler (&c &orositas yang semakin besar akan menghasilkan cadangan sisa yang
semakin besar pula, hal ini akan membuat prospek EOR lebih baik. &ermeabilitas
yang
besar
biasanya
lebih
mengguntungkan
bagi
diterapkannya suatu metoda EOR, tetapi !ika harga permeabilitas diatas suatu ambang batas tertentu, mungkin penerapan metoda EOR tidak ekonomis lagi karena sebagian besar minyak sudah diproduksikan pada produksi alamiah sebelumnya. +ekanan kapiler mempengaruhi besarnya saturasi minyak tersisa di reservoir.
3.3.3. Ti%e ,("#a+i
&ada dasarnya semua batuan dapat men!adi batuan reservoir asalkan mempunyai porositas dan permeabilitas yang cukup, namun pada kenyataannya hanya batuan sedimen yang banyak di!umpai sebagai batuan reservoir, khususnya reservoir minyak. Batuan sedimen yang banyak ditemui yaitu batuan pasir dan batuan karbonat. 3.3..
Kete*a)an ,("#a+i
2
&ada EOR ketebalan "ormasi mempengaruhi dari per"orma untuk setiap metode yang digunakan. $ehingga untuk tiap metode dapat optimal !ika ketebalannya sesuai secara teori. 3.3.2. 6adangan #in&a- te"+i+a
adangan minyak tersisa suatu reservoir mempunyai hubungan langsung dengan nilai ekonomi penerapan suatu metoda EOR padanya. $emakin besar cadangan
tersisa, makin besar kemungkinan suatu
proyek EOR
akan
menguntungkan. 3.3.7. Satu"a+i Min&a- Si+a
Besarnya saturasi minyak tersisa menentukan mudah atau sukarnya pendesakan atau pengurasan yang dilakukan oleh "luida in!eksi nantinya. $emakin kecil harga saturasi minyak tersisa, semakin kecil kemungkinan untuk memperoleh keuntungan dari EOR. 1al ini disebabkan oleh dua hal, yaitu pertama penggurasan minyak memerlukan metoda yang mahal dan kedua, !umlah minyak yang harus menanggung biaya penguasan makin kecil. 3.3.8. 9i+5(+ita+ Min&a-
;iscositas minyak merupakan unsure penting dalam memilih metoda EOR yang cocok dan !uga dalam penentuan keberhasilan metode tersebut. 'alam hal pendesakan tak tercampur, besaran yang mementukan e""ekti"itas penyapuan ialah perbandingan mobilitas "luida pendesak ( K d d dengan minyak yang didesak ( K o 9 o . $emakin kecil perbandingan mobilitas, semakin baik e""isiensi
penyapuanya. 1al ini ter!adi !ika viscositas minyak semakin kecil.
3..
PEMILIHAN
METODA
EOR
KARAKTERISTIK RESER9OIR
BERDASARKAN
DATA
4
'engan berkembangny berkembangnyaa ilmu pengetahuan pengetahuan dan teknologi maka semakin semakin banyak terdapat metoda EOR. +iap-tiap metoda EOR tersebut akan mempunyai mekanisme yang berbeda-beda dimana masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangan kekurangannya nya tergantun tergantung g dari karakteristi karakteristik k reservoir reservoir yang sesuai dilapangan dilapangan.. Berikut ini akan dibicarakan mengenai macam-macam metoda EOR ditin!au dari karakteristik reservoir
3..1. INJEKSI TAK TER6AMPUR
Gang ang
dima dimaks ksud ud
deng dengan an
*n!e *n!eks ksii
+ak
+erca ercamp mpur ur
atau atau
*mmi *mmici cibl blee
'isplacement adalah proses pendesakan minyak oleh "luida yang tidak bercampur. bercampur. 'alam hal ini, "luida pendesak tersebut bisa berupa air atau gas. Bila "luida pendesak air, maka proses ini disebut in!eksi air (%ater "looding, sedangkan bila gas, maka proses ini disebut dengan in!eksi gas (gas "looding. &ros &roses es yang yang ter! ter!ad adii pada pada pend pendes esak akan an tak tak terc tercam ampu purr
(imm (immis isci cibl blee
disp displac lacem ement ent, , miri mirip p deng dengan an peng pengin in!e !eks ksian ian "lui "luida da pada pada opera operasi si Hpres Hpressu sure re maintenance maintenanceII (mempertahan (mempertahankan kan tekanan. tekanan. &ada operasi operasi pressure pressure maintenance maintenance,, pengin!eksian "luida dimaksudkan untuk mempertahankan tekanan reservoir tetap besar sehingga minyak mampu sampai ke permukaan. $edang $edangkan kan pada pada proses proses pendes pendesaka akan n tercamp tercampur ur,, pengin pengin!ek !eksian sian "luida "luida dimaks dimaksudk udkan an untuk untuk mendes mendesak ak sisa minyak minyak yang yang masih masih terting tertinggal gal direser direservoi voir r (yang tidak mampu naik ke permukaan. +ertinggalnya minyak tersebut, akibat dari tekanan reservoir sudah sedemikian kecilnya sehingga minyak sudah tidak mampu lagi mangalir ke permukaan, atau dengan kata lain saturasi minyak sudah mencapai batas saturasi minyak sisa (residual oil saturation.
3..1.1. Ine-+i Ai" 0:ate" ,)((ding.
*n!eksi air adalah salah satu metoda EOR yang paling banyak dipakai di hampir semua lapangan minyak sampai saat ini. 1al ini dikarenakan air memiliki si"at si"at kee"ek kee"ekti" ti"an an untuk untuk mendes mendesak ak minyak minyak relati relati"" baik baik untuk untuk berbag berbagai ai kondis kondisii karakteristik reservoir. $elain daripada itu "aktor murahnya harga air !uga ikut menentukan. &roses pengin!eksian air (%ater "looding dari permukaan ke dalam
reservo reservoir ir minyak minyak,, adalah adalah didasar didasarkan kan pada pada suatu suatu kenyat kenyataan aan bah%a bah%a air aAui"er aAui"er berperan sebagai pengisi atau pengganti minyak yang terproduksi di samping berperan sebagai media pendesak. $edang $edangkan kan pertim pertimban bangan gan lain lain dilaku dilakukan kannya nya in!eks in!eksii air, air, adalah adalah bah%a bah%a sebagian besar batuan reservoir bersi"at %ater %et (si"at kebasahan, sehingga "asa air lebih banyak ditangkap oleh batuan, dan akibatnya minyak akan terdesak dan bergerak ketempat lain (sumur. 6ntuk reservoir minyak yang mempunyai viskositas lebih besar dari 00 cp, akan akan sukar sukar dilaku dilakukan kan proses proses in!eks in!eksii air, air, karena karena akan akan cender cenderung ung ter!ad ter!adii "ingering yang berhubungan dengan mobilitas. Begitu !uga dengan reservoir yang heterogen akan cenderung ter!adi "ingering 0Ga#*a" 3.2.
Ga#*a" 3.2 Penga"u' Hete"(genita+ Re+e"4(i" Pada P"(+e+ :ate" ,)((ding 25)
&engin!eks &engin!eksian ian yang dimaksud disini merupakan merupakan penambahan penambahan energi ke dalam dalam reserv reservoi oirr mela melalu luii sumu sumurr-su sumu murr in!e in!eks ksi. i. #ir #ir akan akan mend mendesa esak k miny minyak ak mengikuti !alur-!alur arus yang dimulai dari sumur in!eksi dan berakhir pada sumur produksi. &ada saat partikel air yang bergerak dari sumur in!eksi ini akan sampai pada sumur produksi, pada saat dimana air mulai terproduksi.
7
'alam se!arahnya, se!arahnya, %ater "looding pertama pertama kali ter!adi sebagai suatu hasil dari in!eksi air yang tidak disenga!a pada daerah &ithole ity &ennsylvania di tahun )D7. pada tahun )DD0, Fohn : arll menyimpulkan bah%a air yang yang diin diin!e !eks ksik ikan an ke dalam dalam sumur sumur bor bor deng dengan an keda kedala lama man n yang yang dang dangka kall mamp mampu u mendorong mendorong minyak dari reservoir reservoir dan memberi man"aat man"aat dalam meningkatkan meningkatkan perolehan minyak. &ada saat ini air dirasakan sebagai "ungsi utama dari in!eksi air dalam mempertahankan mempertahankan tekanan tekanan reservoir reservoir yang memberikan sumur-sumur sumur-sumur itu mempunyai umur produkti" yang lebih pan!ang. Ga#*a" 3. tersebut memperlihatkan pula kedudukan partikel air yang
memben membentuk tuk batas batas air-mi air-minya nyak k sebelu sebelum m (a dan sesudah sesudah (b tembus tembus air ( (ate ater r Breakthrou Breakthrough gh pada sumur sumur produksi. produksi. :raksi air yang turut terproduksi terproduksi ini akan makin lama makin besar, sehingga suatu saat s aat produksi sumur ekonomis lagi.
Ga#*a" 3.. 3edudukan #ir $epan!ang Falur #rus sebelum dan sesudah +embus air pada $umur &roduksi 7
3..1.1.1. Tuuan dan a)a+an %enggunaan ine-+i ai"
+u!uan u!uan dari dari dilaku dilakukan kannya nya in!eksi in!eksi air kedalam kedalam reservo reservoir ir minyak minyak adalah adalah untuk untuk mengembali mengembalikan kan tekanan tekanan reservoir reservoir,, seperti keadaan semula !uga sebagai gaya pendorong. :akt :aktor or-" -"ak akto torr
yang yang
memp mempen enga garu ruhi hi
penggunaan in!eksi air, air, adalah
dan dan
yang yang
perl perlu u
dipe diperh rhat atik ikan an
?
;iskositas air lebih tinggi, disebabkan karena mobilitas air yang cukup rendah sehingga perbandingan mobilitasnya sangat e"ekti" sebagai "luida pendesak.
#ir biasanya mudah tersebar kesekitar reservoir sehingga menghasilkan e""isiensi penyapuan yang cukup tinggi.
5udah diperoleh dan harganya cukup murah.
Berat kolom air di dalam sumur produksi, secara langsung turut membantu penekanan sehingga akan mengurangi tekanan in!eksi yang diberikan dari permukaan, !ika dibandingkan dengan in!eksi gas, dari segi ini berat air sangat menolong.
E""isiensi pendesakan air !uga cukup baik, sehingga harga $ or sesuai in!eksi sekitar 20 , cukup mudah didapat. &ada kondisi tertentu, air tidak bisa sebagai "luida pendesak yang baik,
bila
$angat kecilnya saturasi minyak terdapat didalam reservoir pada saat in!eksi air dilakukan, hal ini disebabkan oleh karena sangat basarnya e""isiensi recovery pada saat tahap produksi primernya, dan atau sangat besarnya $%c (saturation %ater connate.
+erlalu besarnya variasi permeabilitasnya atau adanya stratigra"i didalam batuan reservoir, sehingga dapat menimbulkan beberapa penerobosan atau chanelling air yang diin!eksikan ke sumur-sumur produksinya.
3ehilangan volume yang diin!eksikan karena kebocoran casing, penyemenan yang tidak sempurna, terdapat komunikasi dengan =ona gas, pengaruh "ill-up sehingga volume air yang diin!eksikan tidak cukup untuk keperluan pendesak ke dalam reservoir yang ditu!u. 'alam pelaksanan in!eksi air akan dibutuhkan persediaan air dalam
!umlah yang besar. &ersediaan air dapat diperoleh dari air permukaan (sungai, danau, laut atau ba%ah permukaan. $yarat-syarat air untuk in!eksi adalah ). +ersedia dalam !umlah yang cukup sepan!ang masa in!eksi . +idak mengandung padatan-padatan yang tidak dapat larut 2. secara kimia%i stabil dan tidak mudah bereaksi dengan elemen-elemen yang terdapat dalam system in!eksi dan reservoir.
D
5asalah utama yang sering dihadapi dalam operasi in!eksi air adalah apabila "luida in!eksi tidak compatible dengan air "ormasi, sehingga dapat menimbulkan problema-problema yang lebih serius, seperti endapan scale, korosi, serta timbulnya problem clay s%elling yang !ustru menghambat porositas dan permeabilitas yang ada. Oleh karena itu air yang digunakan sebaiknya harus diperhatikan sehingga tidak menimbulkan masalah yang lebih serius.
3..1.!. Ine-+i Ga+
&roses in!eksi gas tak tercampur dalam teknik produksi lan!ut pada prinsipnya sama dengan proses in!eksi air (%ater "looding. 6saha ini terutama ditu!ukan untuk meningkatkan energi dorong didalam reservoir, yaitu dengan melakukan
pengin!eksian
"luida
gas
melalui
sumur-sumur
in!eksi
dan
memproduksikan minyaknya melalui sumur-sumur produksi pada suatu pola geometri tertentu. $ehingga proses tersebut, diharapkan "luida minyak masih tertinggal dirongga pori batuan akan mampu didesak kepermukaan. Besarnya pertambahan recovery minyak yang akan diperoleh disamping tergantung pada !umlah minyak yang masih tertinggal, !uga tergantung pada besarnya e"isiensi pendesakan yang dapat dicapai. E"isiensi recovery merupakan ukuran kemampuan untuk menghasilkan lebih banyak minyak dari pada dengan menggunakan tenaga alamiah pada la!u produksi yang ekonomis. $eperti yang telah di!elaskan sebelumnya bah%a e""isiensi recovery meliputi pertama, e""isiensi pendesakan minyak didalam rongga pori-pori batuan, yaitu e""isiensi pendesakan yang menyatakan ukuran kemampuan suatu "luida pendesak untuk menguras minyak yang masih tertinggal di dalam rongga pori pori batuan reservoir. 3edua, e""isiensi penyapuan (s%eep e""iciency, yaitu e""isiensi yang menyatakan besarnya volume "luida reservoir yang dapat disapu oleh "luida in!eksi, atau e""isiensi yang menyatakan besarnya luas daerah yang berhasil disapu oleh "luida in!eksi baik secara lateral maupun vertikal. 'alam hal ini "aktor-"aktor seperti si"at "isik "luida dan batuan reservoir, geometri lapisan reservoir, si"at "luida in!eksi dan besarnya tekanan in!eksi yang
>
diberikan akan mempengaruhi tingkat e""isiensi pendesakan yang akan dicapai. $ehingga secara keseluruhan perencanaan in!eksi gas tak tercampur dalam proyek produksi sekunder ini didasarkan atas "aktor-"aktor tersebut diatas.
3..1.!.1. Penga"u' Ka"a-te"i+ti- Re+e"4(i"
$ecara "isik kelakuan dari suatu proses in!eksi gas sangat dipengaruhi oleh kondisi reservoir minyaknya. 3arena hal ini secara langsung akan mempengaruhi tingkat kemudahan dari "luida-"luida tersebut untuk mengalir di dalam rongga pori-pori batuan. Beberapa karakteristik yang akan mempengaruhi proses pendesakan antara lain yaitu hubungan antara si"at karakteristik "luida dan batuan reservoir dimana proses pendesakan tersebut berlangsung seperti permeabilitas relati" dari masingmasing "liuda, tekanan kapiler, viskositas "luida dan si"at kebasahan (%etability batuan terhadap masing-masing "luidanya. #danya geometri kemiringan lapisan reservoir memungkinkan ter!adinya e"ek gravity segregation, yang mana hal ini !uga akan mempengaruhi besarnya e""isiensi pendesakan minyaknya. Berkenaan dengan ter!adinya suatu proses pendesakan minyak-gas yang tidak saling melarut (immiscible maka distribusi dari masing-masing "luida sangat dipengaruhi oleh si"at kebasahan (%ettability. 6ntuk suatu tingkat kebasahan tertentu, distribusi dari masing-masing "luida semata-mata tidak tergantung pada saturasi setiap "asa, tetapi tergantung !uga pada arah perubahan saturasinya. #da dua bentuk yang menun!ukkan arah dari perubahan saturasi "luida, pertama yaitu arah drainage yang menun!ukkan kondisi aliran dimana saturasi "asa pembasah berkurang. 3edua yaitu imbibisi yang menun!ukkan kondisi aliran dimana saturasi "asa pembasah bertambah. &ada umumnya proses in!eksi gas tak tercampur ini merupakan proses drainage. $kema dari arah perubahan saturasi untuk proses tersebut dapat diperlihatkan pada Ga#*a" 3.7. /ambar tersebut memperlihatkan bah%a "luida minyak berusaha untuk menutupi seluruh rongga pori-pori batuan dan berusaha untuk menempati rongga
70
pori-pori yang lebih sempit, karena adanya tekanan kapiler dari "luida. 'alam hal ini dianggap saturasi air sangat kecil sehingga dapat diabaikan. $ebaliknya "luida gas cenderung untuk tidak kontak dengan bidang permukaan batuan, sehingga pada harga saturasi yang masih rendah "luida gas akan cenderung mengumpul dan menempati rongga pori-pori batuan yang besar didalam batuan reservoir.
Ga#*a" 3.7. $kema proses drainage dari pendesakan minyak oleh "luida gas. )>
6ntuk lebih !elasnya maka hubungan antara permeabilitas relati" dengan perubahan saturasinya dapat diperlihatkan pada Ga#*a" 3.8. &ada /ambar terlihat bah%a pada saat proses pendesakan dimulai "luida gas in!eksi sudah mengalir pada kedudukan saturasi yang relati" sangat rendah. *ni dimungkinkan karena "luida gas mempunyai viskositas yang relati" !auh lebih kecil dibanding dengan minyak, disamping mempunyai si"at tidak membasahi. $ehingga "luida gas pendesak akan mudah mengalir mele%ati rongga pori-pori yang besar. 1al ini lebih lan!ut akan mengakibatkan kenaikan yang cepat sekali dari permeabilitas relati" gas. $ebaiknya akan menurunkan secara drastis harga permeabilitas relati" minyaknya. 'engan semakin menurunya harga "raksi saturasi minyak maka pada suatu saat adanya perubahan saturasi minyak hanya akan berpengaruh sedikit terhadap harga dari permeabilitas gas.
7)
Ga#*a" 3.8.
3urva permeabilitas relati" terhadap perubahan harga saturasi gas)> 1al ini karena "luida minyak yang menempati rongga pori-pori batuan yang kecil sudah tidak dapat didesak lagi oleh "luida gas pendesak. $ehingga akan didapat harga saturasi minyak residual ($or yang cukup besar pada akhir proses pendesakan.
3..1.!.!. Ge(#et"i "e+e"4(i"
$alah satu "aktor dari geometri reservoir yang dapat mempengaruhi operasi in!eksi gas adalah kemiringan lapisan reservoir. 'engan adanya kemiringan lapisan ( yang cukup besar, kemungkinan ter!adi e"ek gravity segregation !uga akan semakin besar. /ravity segregation adalah suatu konsep yang berdasarkan anggapan bah%a pendesakan minyak oleh gas dapat ter!adi karena adanya pemisahan gas didalam reservoir sebagai akibat adanya perbedaan rapat massa (berat !enis. 3arena gas !auh lebih ringan dari minyak maka bila permeabilitas vertikal memungkinkan, gas akan mengalir ke atas masuk kedalam tudung gas atau membentuk tudung gas sekunder, sedangkan "luida minyaknya akan menempati ruangan yang ditinggalkan oleh gas. 3euntungan yang didapat dengan timbulnya e"ek gravity segregation ini adalah meningkatnya e""isiensi pendesakan.
7
3euntungan yang didapat dengan timbulnya e"ek gravity segregation ini adalah meningkatkan e"isiensi pendesakan. 6ntuk lebih !elasnya dapat dilihat pada persamaan "raksi aliran diba%ah ini
) f g
!. K . K ro t . o )
o o. g . sin
K ro K rg
.
o
......................................................(2-7
g
Berdasarkan persamaan tersebut terlihat bah%a e"ek gravity segregation akan mencapai harga maksimum !ika ).
1arga permeabilitas minyaknya cukup besar.
.
;iskositas minyaknya cukup rendah, sedangkan massanya cukup besar.
2.
&enampang aliran (# cukup luas.
4.
5empunyai kemiringan lapisan yang cukup besar.
.
kecepatan pengin!eksian cukup rendah.
'engan adanya e"ek gravity segregation ini, maka harga "raksi aliran yang didapat semakin kecil, dengan demikian akan memperbesar recovery minyak sampai gas breaktrough tercapai.
3..1.!.3. Penga"u' Te-anan Ine-+i Te"'ada% Re5(4e"& Min&a-.
Besarnya pengaruh tekanan in!eksi terhadap recovery minyak pada type pendesakan tercampur dapat di!elaskan dengan menggunakan illustrasi yang diberikan $lobod dan 3och, seperti yang terlihat pada ga#*a" 3.;.
72
Ga#*a" 3.;.
&erbandingan &roses &endesakan +ercampur #ntara @o% &ressure /as *n!ection 'engan 1igh &ressure /as *n!ection )> Ga#*a" 3.;. tersebut menggambarkan suatu hubungan antara !arak
dengan perubahan saturasi "luida, di mana saturasi "luida reservoir dibagi masingmasing untuk komposisi komponen berat, komponen intermediate dan gas yang larut dalam minyak. &ada proses pendesakan dengan tekanan rendah (lo% pressure in!ection, harga saturasi dari "luida reservoir dibelakang "ront akan menurun terus sampai mencapai harga residual ($or, dan setelah harga ini tercapai maka harga saturasinya tidak akan berubah lagi. 'i belakang "ront "luida reservoir tidak mengalami perubahan komposisi dari komposisi a%al. $ebaliknya pada proses pendesakan dengan tekanan tinggi, terlihat bah%a di daerah belakang "ront saturasi "luida reservoir akan menurun lebih ta!am daripada dalam proses lo% pressure gas in!ection. 1al ini karena sebagian dari "asa gas in!eksi berubah dari "asa "luida yang diperkaya dengan
74
sebagian komponen dari "luida reservoir, sehingga men!adikan "asa gas in!eksi lebih viscous. 'emikian halnya dengan "asa "luida reservoir
yang sebagian
komponennya melarut dengan "luida gas in!eksi, sehingga menyebabkan menurunya viskositas dari "luida minyaknya. 'engan menurunya harga-harga dari perbandingan viscositas minyak dengan viskositas gas akan menyebabkan meningkatnya e""isiensi pendesakan. 'engan demikian semakin besar tekanan pengin!eksian gas maka recovery minyak yang diperoleh akan semakin besar. $edangkan !umlah gas yang diperlukan untuk mempertahankan tekanan reservoir pada tekanan tertentu dapat diperkirakan dengan cara sebagai berikut 5aka didapat &ersamaan (2-? " "# "f ...........................................................................................(2-?
'imana Rs 8 perbandingan gas minyak untuk gas yang berasal dari larutan R" 8 perbandingan gas minyak untuk gas yang berasal dari gas bebas R 8 perbandingan gas minyak produksi (total &roduksi (untuk satuan volume minyak di permukaan 5inyak (reservoir
8 Bo J R".Bg
/as (permukaan
8 Rs J R"
*n!eksi (untuk satuan volume minyak di permukaan /as (reservoir
8 * (Rs J R"
*
8 "raksi gas poduksi yang diin!eksikan kembali
6ntuk mempertahankan tekanan, volume "luida yang keluar harus sama dengan volume "luida yang masuk, seperti dalam &ersamaan (2-D $
Bo "f . Bg .............................................................................(2-D ( "# "f . Bg
3..1.!.. Ke)e#a'an da"i Ine-+i Ga+ Ta- te"5a#%u".
&enggunaan gas sebagai "luida pendesak yang tidak bercampur sudah berlangsung cukup lama, tetapi akhir-akhir ini sudah tidak begitu disukai lagi karena pendesakan tidak e"isien, dan kini peranannya diganti oleh air.
7
Bebe Beberap rapaa alasa alasan n yang yang mend mendasa asarr tida tidak k e"isi e"isien enny nyaa gas gas sebag sebagai ai "lui "luida da pendesak, antara lain
gas bisanya bersi"at tidak membasahi terhadap batuan reservoir, oleh karena itu gas akan bergerak melalui rongga pori-pori yang lebih besar dan bergerak lebih cepat cepat dari minyak. minyak. Bila saturasi saturasi gas telah ada sebelumnya, sebelumnya, maka maka gas tersebut akan menempati rongga pori-pori yang lebih besar, sehingga gas yang diin!eksikan boleh !adi akan mendesak lebih banyak gas dari pada minyak.
:luida gas mempunyai viskositas yang relati" !auh lebih kecil dari minyak, sehingga gas cenderung mele%ati minyak bukan mendesaknya.
3arena bukan merupakan "luida yang membasahi dan menempati rongga pori pori yang relati" besar dimana aliran paling mudah ter!adi, maka hal ini lebih lan!ut lan!ut akan mengakibatkan mengakibatkan kenaikan yang cepat sekali pada permeabilitas permeabilitas relati" gas dan sebaliknya akan menurunkan permeabilitas relati" minyak.
'eng 'engan an bert bertam amba bahn hnya ya perm permea eabi bili lita tass rela relati ti"" gas, gas, maka maka akan akan besa besarr pula pula mobili mobilitasn tasnya ya dan ini menyeb menyebabk abkan an semakin semakin burukn buruknya ya proble problema ma channe channelin ling. g. $ehingga akan didapat harga saturasi minyak residual ($or yang cukup besar pada akhir proses pendesakan gas.
3..!. INJEKSI TER6AMPUR 0MIS6IBLE DISPLA6EMENT DISPLA6EMENT
A. Penge"tian Mi+5i*)e Di+%)a5e#ent. Di+%)a5e#ent.
77
5iscible 5iscible 'isplacemen 'isplacementt atau pendesakan tercampur dide"inisikan sebagai pendesakan suatu "luida terhadap "luida lain untuk bercampur dan membentuk suatu "asa yang homogen, sehingga tidak nampak lagi batas-batas "asa kedua "luida tersebut. 1asil dari percampuran ini dapat keluar dari pori-pori dengan mudah sebagai satu "luida. 'alam hal e"isiensi pendesakan dalam pori-pori sangat tinggi. Gang termasuk in!eksi tercampur adalah in!eksi O , in!eksi gas diperkaya, in!eksi gas kering pada tekanan tinggi, in!eksi gas tidak tidak reakti" 'asar dari pengertian tentang ter!adinya percampuran antara "luida pendesak dengan "luida yang didesak yang dalam hal ini adalah minyak reservoir yang diterangkan diterangkan dengan dengan suatu 'iagram
+erner. erner. &ada diagram terner menyatakan menyatakan
komposisi dari suatu sistem dimana proses tersebut berlangsung pada tekanan dan temperatur tertentu. 'iagram terner dilukiskan sebagai segitiga sama sisi, yang masing-masing puncak digambarkan oleh suatu komponen 0)i'at Ga#*a" 3.1<. . masing-masing puncak dan sisi dari tiga komponen dinyatakan dengan presentase. 6ntuk puncak komponen mempunyai harga )00, sedangkan masing-masing sisi yang yang berhad berhadapa apan n dengan dengan puncak puncak kompon komponen en mempun mempunyai yai harga harga nol persen persen.. ' adalah merupakan daerah dua "asa yang berisi gas dan cairan (minyak pada tekanan dan temperatur tertentu. 'i daerah dua "asa ini gas dan minyak tidak dapat bercampur. &ada tekanan konstan dan temperatur naik, daerah dua "asa akan bertambah bertambah leba lebarr. $eda $edang ng pada pada temp tempera eratu turr kons konsta tan n dan dan teka tekana nan n naik naik,, daer daerah ah dua dua "asa "asa mengecil. 6ntuk itu pada in!eksi gas yang tercampur adalah baik dengan tekanan tinggi dan temperatur rendah, sebab daerah dua "asa akan diperkecil sehingga gas dan minyak cepat tercampur. tercampur.
7?
Ga#*a" 3.1<. 'iagram +erner +erner 6ntuk $istem 1idrokarbon.)
&ada # pada diagram terner tersebut diatas merupakan kurva cairan !enuh yang merupakan batas antara daerah dua "asa dan minyak. B adalah kurva uap !enuh yang merupakan batas antar daerah dua "asa dan gas. /aris #B atau disebut !uga Htie lineI adalah garis yang menun!ukkan hubungan dua titik pada kurva uap !enuh dan kurva cairan !enuh, yang masing-masing titik menguraikan komposisi dari cairan dan gas yang ada dalam keseimbangan satu sama lain pada temperatur dan tekana tekanan n yang yang berlak berlaku. u. Fika Fika penamb penambaha ahan n tie line line dalam dalam arah konsen konsentra trasi si komponen intermediate sampai ketitik kritis ( yaitu titik pertemuan antara kurva uap !enuh dan kurva cairan !enuh , maka "asa gas dan minyak akan tercampur. 'aerah 'aerah campur campuran an kritis kritis sering sering disebu disebutt Hsuper Hsuper kritik kritikalI. alI. 'aerah 'aerah ini dapat dapat dibagi dalam dua bagian yaitu daerah dua bagian yaitu daerah E dan daerah :. 'aerah 'aerah E adalah adalah daerah daerah campur campuran an kritis kritis pada pada range range kompos komposisi isi tekana tekanan n dan temperatur yang berlaku dan dapat tercampur dengan gas daerah /. 'aerah : adalah adalah campur campuran an kritis kritis yang yang dapat dapat tercam tercampur pur dalam dalam semua semua propor proporsi si minyak minyak daerah O. 'i atas kurva uap !enuh adalah daerah / yang terdiri dari "asa gas, sedangkan diba%ah kurva cairan !enuh adalah daerah O yang terdiri dari minyak. 'aerah / dan daerah O tidak dapat bercampur dalam semua proporsi sebelum mencapai titik kritis .
7D
B. Penentuan Te-anan Te"5a#%u"
+ekanan rercampur minimum (++5 atau yang terkenal dalam istilah internasionalnya
H5inimum
5icible
&ressure
(55&I
adalah
tekanan
pendesakan terendah dimana gas dapat tercampur (larut dengan minyak yang didesak melalui proses kelarutan dinamik atau kelarutan multi kontak. &ada proses kelarutan dinamik, gas yang diin!eksikan ke dalam minyak mentah (crude oil akan menguapkan kandugan hidrokarbon yang mempunyai berat molekul intermediate berdasarkan proses pendesakan gas teruapkan (;apori=ing gas drive, seperti ditun!ukan pada Ga#*a" 3.11.
Ga#*a" 3.11. &endesakan /as +eruapkan secara ;apori=ing /as 'rive (3ristanto, '. 'an $ugihard!o, )>>7
'iagram segitiga 0Ga#*a" 3.11. dapat diterangkan bah%a pertama gas yang diin!eksikan tidak tercampur dengan minyak O, akan tetapi mempunyai komposisi campuran m) di daerah dua "asa dengan komposisi minyak )) dan gas gl. $elan!utnya gas gl akan mengalami beberapa kali kontak dengan minyak yang baru secara terus menerus dan gas tersebut akan diperkaya dengan hidrokarbon intermediate sehingga komposisi gas akan bergerak sepan!ang kurva Hde% pointI
7>
sampai mencapai titik Hplant pointI, dimana titik ini gas akan terus tercampur dengan minyak O. &ada kelarutan dinamik ter!adi ini berarti bah%a komposisi "luida, densitas dan viskositasnya akan berubah secara kontinyu didalam reservoir dan ter!adi transisi kelakuan "asa. $i"at "isik "luida dan transisi kelakuan "asa ini akan menentukan tingkat e"ekti"itas pendesakan minyak dengan gas selain si"at-si"at "isik batuannya sendiri. &enentuan tekanan tercampur dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu secara korelasi, persamaan keadaan (eAuation o" state dan percobaan laboratorium. 3orelasi empirik antara gas dan minyak dalam penentuan ++5 telah dikemukaan oleh beberapa ahli, yaitu korelasi yelling dan 5etcal"e, 1olm dan Fosendal, Cational &etroleum ouncil, ronAuist, #lston, $ebastian dan Orr. Ga#*a" 3.1!. menun!ukkan korelasi tekanan percampuran pada pendesakan /as
secara ;apori=ing.
Ga#*a" 3.1!. 5enun!ukkan 3orelasi +ekanan &ercampuran &ada pendesakan /as secara ;apori=ing ($talkup, )>D4
3orelasi-korelasi tersebut terutama menggambarkan hubungan antara ++5 dengan temperatur, kandungan "raksi ringan (), C, O, "raksi intermediate (-7 kandungan -20, impuritis C dan 1$, berat molekul J, berat molekul minyak, densitas minyak dan !enis minyak (aromatik,
?0
napthanik, para"inik. $ehingga dapat disimpulkan bah%a setiap korelasi mempunyai variabel yang berlainan antara yang satu dengan lainnya, oleh karena itu pemakaian korelasi akan lebih berarti apabila diambil korelasi yang mempunyai komposisi dan !enis minyak yang dipakai dalam percobaan. Benmekki, telah memperkirakan harga ++5 dengan menggunakan persamaan keadaan &eng Robinson, 1ukum percampuran dan penggabungan dari ;an 'er all (miing rule and combining rule dan Hthree body "orce e""ectI. 'ari persamaan tersebut dapat ditentukan Hphase evelopeI dan selan!utnya dapat digunakan untuk menentukan harga ++5. $elan!utnya $tadler, menggunakan persamaan &eng Robinson dibantu dengan Hsupercritikal chromatographyI dengan gas sebagai pendorong untuk memperkirakan harga ++5. 'isini data &;+ sangat diperlukan terutama untuk menentukan pseudokomponen, tekanan kritik, temperatur kritik, "aktor accentrik dan parameter interaksi. &ada penentuan ++5 dengan percobaan dilaboratorium dapat ditentukan menggunakan alat Rissing Bubble #pparatus (RB# dan $limtube. &enentuan ++5 menggunakan alat RB# dilakukan dengan pengamatan secara visual pada kondisi tekanan dimana gas kelihatan terlarut dalam minyak, yaitu dengan mengamati gelembung gas yang diin!eksikan dari katup pada dasar sight glass dari %indo%ed cell kemudian gelembung tadi bergerak keatas kedalam kolom air pada bagian ba%ah dan minyak pada bagian atas. Bentuk dari buble tersebut akan berkembang dari sperical men!adi ellipsoidal, ellipsoidal cap dan akhirnya men!adi skirted ellipsoidal cap dan selan!utnya akan tercampur dengan minyak. 3elakuan "asa ini akan tergantung dari tekanan operasi, apabila tekanan operasi berada diatas ++5 maka selama gelembung gas bergerak keatas didalam kolom minyak akan ter!adi proses multi kontak tercampur seperti diterangkan diatas.
$edangkan penentuan ++5 dengan menggunakan slimtube ( )i'at Ga#*a" 3.13 akan menggambarkan proses pendesakan yang stabil dan dispersi
yang sangat rendah, karena pendesakan minyak tergantung pada kelakuan "asa. $limtube diisi minyak kemudian didesak dengan gas pada kondisi tekanan tertentu, setelah pendesakan mencapai ). volume pori gas maka dihitung
?)
produksi minyaknya sebagai "aktor perolehan ( recovery. Fika dengan penambahan tekanan pendesakan lebih tinggi diperoleh pertambahan produksi minyak yang relati" sangat kecil, maka tekanan tersebut adalah tekanan tercampur minimumnya.
Ga#*a" 3.13. $kema #lat $limtube (3ristanto, '. 'an $ugihard!o, )>>7
&ada percobaan ini digunakan slimtube yang berisi pasir kuarsa dengan pan!ang )D>0 cm, diameter tube 0.72> cm, porositas .? , permeabilitas gas ).D02 darcy serta volume pori ).D2D cc pada temperatur 4 o dan )D.772 cc pada )0o. $elan!utnya slimtube ini diisi dengan minyak mentah dengan komposisi 1$, O, C, ). , 2, i-4, n-4, i-, n-, 7 dan ?J, dengan variasi tekanan sesuai dengan tekanan pendesakan yaitu 000, D00, 2000, 2D00, 4000 psig. 3emudian didesak oleh gas yang telah dimampatkan dengan la!u aliran )0 cc9!am. :luida yang keluar dari slimtube dimasukkan kedalam separator serta produksi minyak dan gas dicatat selang %aktu 0 menit, saat breakthrough !uga diamati yaitu pertama kali gas mulai ikut terproduksi.
?
$ete $etela lah h in!e in!eks ksii menc mencap apai ai gas gas ). ). &; pend pendesa esaka kan n dila dilan! n!ut utka kan n untu untuk k beberapa cc lagi kemudian in!eksi gas dihentikan, selan!utnya dilakukan blo%do%n yaitu tekanan pada slim tube diturunkan sampai 0 psig tanpa adanya in!eksi gas. $emua produksi minyak dan gas dicatat serta komposisi produksi gas dan minyak setelah breakthrough dianalisa.
Ga#*a" 3.1. &enentuan ++5 &ada &endesakan O -5inyak (3ristanto, ' dan $ugihar!o, )>>7
&erole &erolehan han minyak minyak dari dari pendes pendesaka akan n O-minya -minyak k pada pada setiap setiap tekana tekanan n pendesakan diperlihatkan pada gambar 2.)4. terlihat bah%a perolehan minyak pada saat tekanan pendesakan , hal ini ter!adi baik pada perolehan minyak saat breakthrough, pendesakan ), volume pori (;& maupun saat blo%do%n. $elan!utnya untuk tekanan pendesakan pada dan diatas ++5, naiknya tekanan pendesakan hanya ter!adi kenaikan perolehan minyak yang relati" kecil sekali, hal ini ter!adi pada saat breakthrough, ), volume pori dan saat blo%do%n. $ehingga !elas dapat ditentukan bah%a besarnya ++5 adalah 200 psig, karena setelah tekanan tekanan tersebut tersebut penambahan penambahan tekanan tekanan pendesakan pendesakan hanya menaikan menaikan perolehan perolehan minyak yang sangat kecil.
6. Jeni+$eni+ Ine-+i Te"5a#%u"
?2
#da empat !enis in!eksi tercampur, tercampur, yaitu in!eksi karbon dioksida, in!eksi gas yang tidak reakti", in!eksi gas kering pada tekanan tinggi dan in!eksi gas yang diperkaya.
3..!.1.
Ine-+i Ka"*(ndi(-+ida 06O !
*n!eksi gas O atau sering !uga disebut sebagai in!eksi gas O tercampur yaitu yaitu dengan dengan mengin mengin!ek !eksik sikan an se!umla se!umlah h gas O ke dalam dalam reservo reservoir ir dengan dengan melalu melaluii sumur sumur in!eks in!eksii sehing sehingga ga dapat dapat dipero diperoleh leh minyak minyak yang yang tertin tertingga ggal. l. O adalah molekul yang stabil dimana ) atm carbon mengikat atom oksigen, berat moleku molekulny lnyaa 44.0), 44.0), temper temperatu aturr kritik kritik 2).0 2).0
o
O dan tekanan kritik ?2.2 Bars
())7D.7 psi
3..!.1.1 3..!.1.1.. A)a+an A)a+an #enggu #engguna-an na-an 6a"*(ndi( 6a"*(ndi(=ida =ida 06O! +e*agai ga+ ine-+i.
#dapun alasan digunakannya O sebagai gas in!eksi karena sesuai dengan si"at daripada O itu sendiri, yaitu O termasuk gas yang tidak bereakti" dengan "luida dan batuan reservoir O term termasu asuk k gas gas yang yang tida tidak k berb berbah ahay ayaa bagi bagi manu manusia sia dan dan !uga !uga bagi bagi lingkungan O termasuk gas yang tidak memberikan si"at korosi" dan tak berbau $umber dari gas O yang digunakan digunakan dalam proyek proyek ini, harus diperhatikan diperhatikan karena karena itu menyan menyangku gkutt !umlah !umlah volume volume yang yang harus harus disedi disediaka akan n selama selama in!eksi in!eksi berlangsung. 6mumnya gas O yang yang dipe diperl rluk ukan an bera berasal sal dari dari sumu sumurr yang yang memang senga!a di bor untuk "luida in!eksi, disamping itu !uga tidak luput dari sumu sumurr-su sumu murr gas gas hidr hidrok okar arbo bon, n, yang yang kemu kemudi dian an gas-g gas-gas as ini ini dipr dipros oses es untu untuk k meng mengha hasil silka kan n gas gas in!e in!eks ksi. i. Biasa Biasany nyaa dari dari pros proses es sumu sumurr yan yan kedu keduaa ini ini tida tidak k mencukupi, sedangkan gas O di in!eksikan ke dalam reservor, maka minyak akan mengalami perubahan kimia "isika sebagai berikut a.&engembangan volume minyak b. &enurunan viscositas c.3enaikan densitas d. Ekstrak Ekstraksi si sebagi sebagian an kompo komponen nen minyak minyak
?4
3..!.1.! 3..!.1.!.. Ke)e*i'an Ke)e*i'an dan Ke-u Ke-u"ang "angan an IneIne-+i +i 6O!
&enggunaan &enggunaan O untuk untuk mening meningkat katkan kan perole perolehan han minyak minyak mulai mulai menari menarik k banyak perhatian se!ak )>0. #da beberapa alasan (kelebihan utama, sehingga dilakukan in!eksi O yaitu ). *n!eksi O O mengembangkan minyak dan menurunkan viskositas. . 5emb 5emben entu tuk k
"lu "luida ida
berca ercamp mpur ur deng engan min minyak yak kare karena na ekst ekstra rak ksi, si,
penguapan dan pemindahan pemindahan kromatologi. 2. *n!eksi O O bertindak bertindak sebagai #olution sebagai #olution ga# drive sekalipun drive sekalipun "luida tidak bercampur sempurna. 4. &erm &ermuk ukaa aan n "luid "luidaa camp campur ur (%i#cible ( %i#cible front !ika rusak akan memperbaiki diri. . O akan bercampur dengan minyak yang telah berubah men!adi "raksi -7. 7. O
mudah
larut rut
di
air menyebabkan
air
mengembang ang
dan
men!adikannya bersi"at agak asam. ?. 3eterca 3etercampu mpuran9 ran9mis miscib cibilit ility y dapat dapat dicapai dicapai pada pada tekana tekanan n diatas diatas )00 psi pada beberapa reservoir. D. O meru merupa paka kan n =at =at yang yang tida tidak k berb berbah ahay aya, a, gas gas yang yang tida tidak k muda mudah h meleda meledak k dan tidak tidak menimb menimbulk ulkan an proble problem m lingku lingkunga ngan n !ika !ika hilang hilang ke atmos"ir dalam !umlah yang relati" kecil. >. O dapa dapatt dipe dipero role leh h dari dari gas gas buan buanga gan n atau atau dari dari rese reserv rvoi oirr yang yang mengandung O . $edangkan beberapa kekurangan in!eksi O adalah seabagai berikut ). 3elaru 3elarutan tan O di air dapat menaik menaikkan kan volume volume yang yang diperluk diperlukan an selama selama bercampur dengan minyak. . ;iskositas iskositas yang rendah rendah dari setiap setiap gas O O bebas bebas pada tekanan tekanan reservoir reservoir yang yang rendah rendah akan akan menyeb menyebabk abkan an penemb penembusa usan n yang yang lebih lebih a%al a%al pada pada sumur produksi sehingga mengurangi e""isiensi penyapuan.
?
2. $etelah "luida tercampur terbentuk, viskositas minyak lebih rendah dari pada
minyak
reservoir
sehingga
menyebabkan
"ingering
dan
penembusan yang belum %aktunya. 4.
6ntuk mengurangi "ingering maka diperlukan in!eksi slug %ater.
. O dengan air akan membentuk asam karbonik yang sangat korosi". 7. *n!eksi alternati" slug O dan air memerlukan sistem in!eksi ganda dan hal ini akan menambah biaya dan kerumitan sistem. ?. 'iperlukan in!eksi dalam !umlah yang besar ( K )0 5: gas untuk memproduksi satu $+B minyak. D. $umber O biasanya tidak diperoleh ditempat yang berdekatan dengan proyek in!eksi O sehingga memerlukan pemipaan dalam !arak yang pan!ang.
3..!.1.3. Su#*e" 6O!
$umber O sangat menentukan dalam keberhasilan proyek in!eksi O, sebab O yang diperlukan harus tersedia untuk !angka %aktu yang pan!ang. /as yang tersedia !uga harus relati" murni sebab beberapa gas seperti metana dapat meningkatkan tekanan yang diperlukan untuk bercampur, sedangkan yang lainnya seperti hidrogen sul"ida berbahaya dan berbau serta menimbulkan permasalahan lingkungan. &erlu diperhatikan bah%a adanya kesulitan dalam menentukan volume aktual dan %aktu pengantaran gas ke proyek, sebab kebocoran dapat ter!adi pada proyek in!eksi skala besar selama periode %aktu yang pan!ang. :aktor yang tidak diketahui lainnya adalah volume O yang harus dikembalikan lagi ( recycle. Fika gas O menembus sebelum %aktunya ke dalam sumur produksi, maka gas ini harus diproses dan O diin!eksikan kembali. $umber O alami adalah yang tebaik, baik yang berasal dari sumur yang memproduksi gas O yang relati" murni ataupun yang berasal dari pabrik yang mengolah gas hidrokarbon yang mengandung banyak O sebagai kontaminan.
?7
$umber yang lain adalah kumpulan gas ( #tack ga# dari pembakaran batubara (coal fired . #lternati" lain adalah gas yang dilepaskan dari pabrik amonia. Beberapa kelebihan sumber tersebut adalah &abrik amonia dan lapangan minyak yang dapat didirikan berdekatan 3uantitas O dari tiap sumber dapat diketahui /as O yang dilepaskan dari pabrik amonia cenderung dapat dikumpulkan dalam sebuah area industrial yang tersedia +idak memerlukan pemurnian, karena O yang diperoleh mempunyai kemurnian >D &Pull%an kellog'()**+. 3eberhasilan suatu proyek O tergantung pada ). 3arakteristik minyak . Bagian reservoir yang kontak secara e"ekti" 2. +ekanan yang biasa dicapai 4. 3etersediaan dan biaya penyediaan gas O
3..!.1.. Si/at$+i/at Ka"*(n Di(-+ida
#dapun O diin!eksikan kedalam reservoir, maka minyak akan mengalami perubahan kimia "isika sebagai berikut ). &engembangan volume (s%elling . &enurunan viscositas 2. 3enaikan densitas 4. Ekstraksi sebagian komponen minyak
A. Penge#*angan 9()u#e 0+>e))ing
O yang terlarut dalam minyak akan mengakibatkan pengembangan volume ( #welling minyak. &engembangan volume dalam minyak ini dinyatakan dengan "aktor #welling , yang dide"inisikan sebagai perbandingan volume minyak yang telah di!enuhi O dengan volume minyak a%al sebelum di!enuhi O. 1arga "aktor #welling lebih besar dari satu menun!ukkan ter!adinya #welling . $imon dan /raue menyatakan bah%a "aktor #welling dipengaruhi oleh "raksi mol O yang terlarut dalam minyak (L O dan ukuran molekul minyak,
??
seperti ditun!ukkan pada ga#*a" 3.12. 6kuran molekul minyak dinyatakan sebagai perbandingan berat molekul minyak dengan densitas minyak (59M.
Ga#*a" 3.12 $%elling :actor terhadap 5ol :raksi O
1asil penelitian elker dan 'unlop menun!ukkan bah%a "aktor #welling dipengaruhi pula oleh tekanan dan temperatur, seperti terlihat pada ga#*a" 3.1. 1olm dan Fosendal mengatakan bah%a pengembangan volume minyak dipengaruhi
oleh adanya metana. #danya metana dalam
menghambat pengembangan volume oleh O .
minyak akan
?D
Ga#*a" 3.1. &engaruh +emperatur terhadap &engembangan 5inyak )) &engaruh penambahan volume "luida reservoir bila di!enuhi dengan O
&ada berbagai tekanan dapat dilihat pada ga#*a" 3.17. Ga#*a" 3.17. memperlihatkan minyak separator (tidak ada gas hidrokarbon yang di!enuhi O untuk kurva C, #aturated #eparator oil , minyak reservoir (ada gas hidrokarbon yang di!enuhi oleh O untuk kurva C, #aturated re#ervoir fluid dan minyak hanya di!enuhi oleh gas hidrokarbon untuk kurva reco%bined re#ervoir fluid .
Ga#*a" 3.17. /ra"ik ;olume Relati" 5inyak terhadap +ekanan pada +emperatur )44 o: untuk :luida Reservoar .e#t Te/a# 4 B. Penu"unan 9i+-(+ita+
#danya O yang terlarut dalam minyak akan menyebabkan penurunan viskositas. $imon dan /raue menyatakan bah%a besarnya penurunan viskositas tersebut dipengaruhi oleh tekanan dan viskositas minyak a%al (sebelum di!enuhi
?>
O, 1arga perbandingan viskositas campuran minyak-O dengan viskositas minyak a%al (Nm9No akan lebih kecil untuk viskositas minyak a%al (No yang lebih besar, pada tekanan saturasi tertentu. &engaruh O terhadap penurunan viskositas minyak akan lebih besar untuk minyak kental (vi#cou#. 3enaikan tekanan saturasi akan menyebabkan menurunnya viskositas minyak untuk suatu !enis minyak, seperti terlihat pada ga#*a" 3. 18.
Ga#*a" 3.18 ;iskositas ampuran O rude Oil &ada +emperatur )0 0:2
6ntuk satu !enis minyak kenaikan tekanan saturasi akan menyebabkan menurunnya viskositas minyak 0Ga#*a" 3.1;.
D0
6.
Ga#*a" 3.1; 'ensitas dan ;iscositas 5inyak sebagai :ungsi dari +ekanan $aturasi O ()+ Kenai-an Den+ita+
+erlarutnya O dalam minyak akan menyebabkan kenaikan densitas. &enelitian 1olm dan Fosendal menemukan bah%a besarnya kenaikan densitas dipengaruhi oleh kenaikan saturasinya. 3enaikan "raksi mol akan menyebabkan turunnya densitas apabila "raksi mol O terlarut telah mencapai suatu harga tertentu. Ga#*a" 3.!<. menun!ukkan pengaruh "raksi mol O terhadap perubahan densitas minyak.
D.
Ga#*a" 3.!<. &engaruh :raksi 5ol O terhadap &erubahan 'ensitas 5inyak 01; E-+t"a-+i Se*agian K(#%(nen Min&a-
3arakteristik
O
yang
terpenting
adalah
kemampuannya
untuk
mengekstraksi sebagian komponen minyak. 1asil studi 5en=ie dan Celson menun!ukkan bah%a minyak dengan gravity 2 o#&* pada temperatur )2 o: dan tekanan 2000 psi akan mengalami ekstraksi lebih besar dari 0 . &enelitian 1olm dan Fosendal menun!ukkan bah%a volume relati" minyak akan menurun akibat adanya ekstraksi sebagian "raksi hidrokarbon dalam minyak, seperti ditun!ukkan pada ga#*a" 3.!1. Ta*e) III$3 . menun!ukkan komposisi hidrokarbon yang terekstraksi selama proses pendesakan O, dimana "raksi menengah (?20 hampir semuanya terekstraksi, sedangkan harga ekstraksi "raksi ringan ( 7 dan "raksi berat (42 sangat kecil.
D)
Ga#*a" 3.!1. &erubahan ;olume 5inyak yang 'i!enuhi O pada Mead-Strawn $+O terhadap 3enaikan +ekanan ()> Ta*e) III$! 3omposisi pada Pona +ransisi $elama &endesakan untuk +ekanan Bervariasi dan +emperatur )2 o: ()>
3..!.1.2. Mi+5i*i)it& Dan Penga"u'n&a
Mi#cibility
dide"inisikan
sebagai
kemampuan
suatu
"luida
untuk
bercampur dengan "luida lain dan membentuk satu "asa yang homogen sehingga tidak nampak batas-batas antara kedua "luida tersebut. +ercapainya %i#cibility O dan minyak ditandai dengan mengecilnya tegangan permukaan sampai mendekati nol. 3ondisi tekanan, temperatur dan komposisi harus memenuhi syarat tertentu
untuk
mencapai
%i#cibility.
tercapainya %i#cibility O dan minyak adalah
3emurnian 3arbondioksida
3omposisi minyak
+emperatur
+ekanan
:aktor-"aktor
penting
untuk
D
A. Ke#u"nian Ka"*(ndi(-+ida 06O!
1asil percobaan dengan berbagai tingkat kemurnian O yang digunakan menun!ukkan bah%a semakin murni O semakin besar kemampuan %i#cibilitynya. #danya 1 4 dan C di dalam O akan mempengaruhi ter!adinya %i#cibity sedangkan adanya 1$ di dalam O berpengaruh lebih sedikit dibandingkan dengan adanya 1 4 dan C.
B. K(#%(+i+i Min&a-
1olm dan Fosendal menyatakan bah%a komposisi minyak dalam sistem biner (diagram dua "asa !uga akan mempengaruhi tekanan yang diperlukan untuk pendorongan tak tercampur (%i#cible, seperti terlihat pada ga#*a" 3.!!.
Ga#*a" 3.!!. 3orelasi +ekanan Mi#cible pada *n!eksi O Berdasarkan Berat 5ol J ()> Ta*e) III$3 mencantumkan komposisi O dan hidrokarbon selama
pendorongan O terhadap minyak Mead-Strawn pada 00 psi dan )2 o:. 3omponen -4 hanya terdapat se!umlah kecil sa!a dalam "asa gabungan =at cair dan uap pada daerah %i#cible. #nalisa produksi "asa uap selama pendorongan setelah breakthrough O tetapi sebelum %i#cible bank memperlihatkan penguapan
komponen
-4
cenderung
menempati
bagian depan
"ront
D2
pendorongan. #danya kenaikan persen mol -4 dari ,)) men!adi )0,D7 pada daerah ini menun!ukkan proses penguapan tersebut. O akan terabsorbsi (terserap ke dalam minyak pada saat O diin!eksikan dan komponen ringan akan menguap, sehingga terbentuklah kesetimbangan "asa. 3omponen -20 atau biasa disebut "raksi J (komponen dari keatas terekstraksi lebih banyak, seperti ditun!ukkan dari hasil pengamatan komposisi rata-rata pada daerah %i#cible sebagai berikut ?7, O < , -20 dan hanya ),) -4. Ta*e) III$3 3ombinasi 3omposisi :asa airan dan 6ap +erproduksi $elama &endesakan O pada +ekanan 00 psi dan +emperatur )2 o: untuk 5inyak Mead-Strawn ()>
6. Te#%e"atu"
+emperatur - /ambar 2.. memperlihatkan bah%a tekanan pendesakan tercampur akan semakin besar untuk temperatur yang semakin besar pula (baik untuk masing-masing berat molekul J maupun untuk berat molekul J yang makin besar.
D4
D. Te-anan
+ekanan yang diperlukan untuk pendesakan tercampur akan dipengaruhi oleh kemurnian O, komposisi minyak dan temperatur reservoir. +abel ***-2 menun!ukkan bah%a tekanan pendesakan tercampur O terhadap minyak reservoir dengan adanya komponen hidrokarbon ringan -4 di dalam minyak reservoar tidak begitu mempengaruhi proses %i#cibility. 1olm dan Fosendal memberikan suatu kesimpulan bah%a tekanan in!eksi agar ter!adi pendesakan tercampur ditentukan oleh adanya komponen J dalam minyak reservoir. /ambar 2.. menun!ukkan bah%a temperatur !uga akan mempengaruhi tekanan pendesakan tercampur, sehingga dapat diperoleh perkiraan tekanan pendesakan tercampur dengan korelasi "raksi J . 3..!.1.. Jeni+$Jeni+ Pende+a-an 6O !
Fenis-!enis pendesakan O terdiri dari #olution ga# drive dan dyna%ic %i#cible drive. 3eduanya akan dibahas dalam sub bab berikut ini.
A. S()uti(n Ga+ D"i4e
3elarutan O di dalam minyak semakin besar dengan adanya kenaikan tekanan, diikuti pula dengan pengembangan volume minyak yang semakin besar. 1olm dan Fosendal melakukan pengamatan terhadap !enis pendesakan ini dengan menggunakan Berea Sand#tone sepan!ang 4 "eet yang telah di!enuhi oleh minyak dengan gravity o#&*. &en!enuhan dilakukan pada tekanan >00 psi dengan 4?, &; minyak dan sisanya air asin. 5inyak yang diproduksikan adalah sebesar )4, O*& pada tekanan mencapai 400 psig dan )D,7 O*& pada tekanan mencapai 00 psig, seperti terlihat pada Ta*e) III$. O merupakan gas yang masuk dalam larutan dengan pengembangan minyak sebagai suatu kenaikan tekanan, sebaliknya minyak dapat keluar dari larutan dengan penurunan tekanan.
B. D&na#i5 Mi+5i*)e D"i4e
D
$i"at O yang cukup penting adalah kemampuannya mengekstraksikan atau menguapkan sebagian "raksi hidrokarbon minyak reservoir. Ta*e) III$! menun!ukkan bah%a komposisi daerah transisi selama in!eksi berlangsung pada tekanan yang bervariasi dan temperatur )2 o:, ternyata komposisi menengah yang paling banyak terekstraksi. $kema kondisi %i#cible dan mendekati %i#cible dari proses pendesakan gas O pada temperatur )2 o: diperlihatkan pada ga#*a" 3.!3. Ga#*a" 3.!3. merupakan hasil penelitian 1olm dan Fosendal yang dapat di!elaskan sebagai berikut
'ua gambar bagian atas memperlihatkan tekanan pendesakan O terhadap minyak pada tekanan )D00 dan 00 psi. O pada saat diin!eksikan akan mengekstraksi
hidrokarbon
-20
dan
membentuk
=ona
transisi
O dan hidrokarbon. @uasnya =ona transisi O dan hidrokarbon merupakan "ungsi dari tekanan pendesakan. Pona transisi yang cukup pan!ang menandakan pendesakan pada tekanan yang rendah. 3onsentrasi hidrokarbon yang tinggi akan terdapat pada =ona transisi dengan tekanan pendesakan yang tinggi dan total re#idual #aturation yang lebih rendah akan tertinggal dalam media porous setelah proses pendesakan.
Total re#idual #aturation yang tidak turut terdesak untuk proses pendesakan O terhadap minyak pada tekanan )D00 psi dan temperatur )2 o: adalah )>J, berarti komponen ) sampai )D ikut terdesak oleh pendesakan gas O tersebut. 3omponen hidrokarbon J tidak ikut terdesak untuk proses pendesakan
o
pada tekanan 00 psi dan temperatur )2
:, hal ini
membuktikan bah%a semakin besar tekanan pendesakan maka semakin banyak komponen hidrokarbon yang turut terproduksi (komponen )-) ikut terproduksi pada tekanan 00 psi dan temperatur )2
o
:. +ekanan
pendesakan yang tinggi dibutuhkan untuk mendapatkan recovery minyak yang tinggi.
/ambar 2.2. bagian ba%ah memperlihatkan bah%a gas O telah tercampur dengan oil in place pada saat tekanan pendesakan O menyebabkan O dan minyak tercampur secara sempurna. Ekstraksi hidrokarbon tidak ter!adi dalam
D7
hal ini dan analisa =ona transisi memperlihatkan ter!adinya campuran O dan oil in place dalam satu "asa. Ta*e) III$ S()uti(n Ga+ D"i4e Dengan 6O!? Diine-+i-an Pada Te-anan ;<< P+i 19)
Ga#*a" 3.!3. $kema &endesakan O menurut 1olm dan Fosendal
)>
3..!.1.7. Diag"a# Te"ne"
#da dua cara untuk membuat 'iagram +erner dimana hal tersebut tergantung pada keadaan O apakah berasosiasi dengan metana atau komponen menengah.
5etode
pertama
pada
Ga#*a" 3.!,
menun!ukkan
kondisi
percampuran yang diterapkan terhadap in!eksi dengan O atau metana. &ada metode kedua titik O pada diagram +erner 0Ga#*a" 3.!2 ditempatkan sepan!ang garis antara titik ) dengan -7. 'imana titik tersebut selan!utnya dapat dibandingkan terhadap ethana atau propana. 3elakuan pada metode ini analog dengan gas yang diperkaya.
D?
Ga#*a" 3.! 3elakuan :asa dari 5etana dan O $elama *n!eksi(0+
Ga#*a" 3.!2 'iagram +erner 'engan @etak O Berdasarkan Berat 5olekul(0+ &ada kenyataannya tidak ada metode yang sempurna secara menyeluruh dan
untuk menggambarkan e"ek secara lebih akurat kehadiran tetrahedral dibutuhkan dengan penggabungan i sampai C , O, -7, ?J 0Ga#*a" 3.!.
DD
Ga#*a" 3.! 3elakuan 6ntuk $istem Empat 3omponen O (0+
3..!.1.8. S5"eening 6"ite"ia 0Ine-+i 6O!
$creening riteria untuk in!eksi karbondioksida adalah Ta*e) III @ 2 $reeening riteria untuk *n!eksi O )>
D>
3..!.1.;. Me-ani+#e Ine-+i 6O!
5ekanisme dasar in!eksi O adalah bercampurnya O dengan minyak dan membentuk "luida baru yang lebih mudah didesak dari pada minyak reservoir a%al. &roses pelaksanaannya sama seperti pada proses EOR lainnya, yaitu dengan mengin!eksikan se!umlah gas O yang telah direncanakan melalui sumur-sumur in!eksi yang telah ada, kemudian minyak yang keluar diproduksikan melalui sumur produksi 0Ga#*a" 3.!7. #da empat !enis mekanisme pendesakan in!eksi O. 'alam pelaksanaan ini, gas O yang diin!eksikan, dapat dilakukan dengan beberapa cara sebagai berikut
*n!eksi O secara kontinyu selama proyek berlangsung.
*n!eksi arbonate ater (*n!eksi slug O diikuti air.
#danya slug O oleh cairan yang diikuti dengan air (*n!eksi slug O dan air secara bergantian.
#danya slug O oleh cairan yang diikuti in!eksi air dan O (*n!eksi O dan air secara simultan.
>0
6ntuk gas yang diba%a dengan mengin!eksikan terus menerus gas O ke dalam reservoir maka diharapkan gas O ini dapat melarut dalam minyak dan mengurangi viskositasnya, dapat menaikkan densitas (sampai tahap tertentu, yang kemudian diikuti dengan penurunan densitas, dapat mengembangkan volume minyak dan menekstraksi sebagian minyak, sehingga minyak akan lebih banyak terdesak keluar dari media berpori. 6ntuk cara yang kedua, yaitu dengan mengin!eksikan c arbonat water ke dalam reservoir. $ebenarnya carbonat water adalah percampuran antara air dengan gas O (reaksi O J 10 sehingga membentuk air karbonat yang digunakan sebagai in!eksi dalam proyek O "looding. +u!uan utama adalah untuk ter!adi percampuran yang lebih baik terhadap minyak sehingga akan mengurangi viskositas dari minyak serta mengembangkan sebagian volume minyak sehingga dengan demikian penyapuan akan lebih baik. &ada cara yang ketiga, yaitu membentuk slug penghalang dari O yang kemudian diikuti air sebagai "luida pendorong. $ama seperti cara pertama dan kedua, pembentukan slug ini untuk lebih dapat mencampur gas O kedalam minyak, kemudian karena adanya air yang ber"ungsi sebagai pendorong maka diharapkan e"isiensi pendesakan akan lebih baik. 6ntuk cara yang keempat sebenarnya sama dengan cara yang ketiga tetapi disini lebih banyak "luida digunakan O untuk lebih melarutkan minyak setelah proses penyapuan terhadap pendesakan minyak, maka minyak yang telah tersapu dan akan diproduksikan melalui sumur produksi.
>)
Ga#*a" 3.!7 5ekanisme *n!eksi O(1+
'ari studi yang dilakukan menun!ukkan bah%a in!eksi O dan air secara simultan terbukti merupakan mekanisme pendesakan yang terbaik diantara keempat metode tersebut (oil recovery sekitar 0 . 'isusul kemudian in!eksi slug O dan air bergantian. *n!eksi langsung O dan in!eksi slug O diikuti air sama buruknya dengan kemampuan mengambil minyak hanya sekitar . 'alam semua kasus, pemisahan gaya berat antara O dan air ter!adi sebelum setengah dari batuan batuan recovery tersapu oleh campuran dari dua "luida tersebut.
3..!.!. Ine-+i Ga+ Tida- Rea-ti/ 0Ga+ Ine"t N!
'alam pembicaraan disini, yang dimaksud dengan gas yang tidak reakti" adalah gas nitrogen (C.
3..!.!.1. Ke)e*i'an dan -e-u"angan ine-+i ga+ ine"t 0N!
:enomena dari pendesakan tercampur dari "luida reservoir oleh gas inert hanya ter!adi dalam sebuah range yang sempit dari komposisi "luida, tekanan, suhu dan volume. Fumlah reservoir yang dicalonkan untuk diin!eksikan gas inert men!adi terbatas oleh karena hal di atas. $ebagai tambahan pada pendesakan tercampur ini "aktor-"aktor yang berikut harus dipertimbangkan
>
). 5encegah ter!adinya penurunan tekanan reservoir, yang mana akan menyebabkan ter!adinya kehilangan cairan oleh karena peristi%a kondensasi retograd. . &ermeabilitas batuan reservoir mungkin terlalu kecil bagi dipakainya metode in!eksi yang menggunakan cairan. 2. 5encegah ter!adinya perpindahan "luida ke dalam daerah tudung gas a%al dengan adanya minyak mentah yang hilang. 4. /as inert yang menggantikan gas alam di =ona minyak maupun di daerah tudung gas, akan tetap tinggal di dalam reservoir. . Citrogen adalah suatu gas yang ringan dan akan tetap tinggal di dalam tudung gas, sementara 0 pada tekanan tinggi kemungkinan akan lebih berat dari "luida pada tudung gas, sehingga cenderung untuk bermigrasi ke arah ba%ah. 7. 5inyak mentah dengan 2 0#&* gravity atau lebih mempunyai prospek yang sangat baik dengan metode in!eksi ini. ?. 3edalaman reservoir harus cukup besar sedemikian rupa, sehingga tekanan miscibilitas dapat dicapai tanpa menyebabkan ter!adinya keretakan "ormasi. D. 1eterogenitas reservoir ataupun peretakan mungkin mengurangi arti metode ini, tetapi mungkin !uga "aktor-"aktor ini sangat tidak "avorable bagi metode enhanced oil recovery yang lain. 3euntungan utama dari gas inert dibandingkan dengan gas alam bah%a dari hasil pembakaran gas alam akan diperoleh gas hasil pembakaran atau gas inert sebanyak sampai )0 kali volume gas alam yang dibakar. /as inert adalah agent pendesakan yang hampir sama baiknya dengan lean natural ga#2 #pabila pendesakan dilakukan pada tekanan yang cukup tinggi, maka sesungguhnya hampir semua minyak dapat diperoleh atau diproduksikan dengan pendesakan tercampur. 3euntungan lain dengan dipakainya gas inert adalah ). Fika tudung gas ada, in!eksi gas ini akan mencegah ter!adinya perembesan minyak ke dalam =ona tudung gas. /as inert akan lebih suka tinggal sebagai residu pada saat abandon%ent dari pada gas alam.
>2
. *n!eksi gas akan menghasilkan perolehan lebih banyak !ika dibandingkan dengan pendesakan air, pada reservoir dengan permeabilitas yang kecil. 2. Realisasi penyediaan gas alam kemungkinan tidak akan stabil karena harga dan persediaan gas alam dimasa datang akan dikontrol oleh pemerintah. &eraturan seperti ini mungkin membatasi atau melarang in!eksi dengan gas alam. 3orosi mungkin merupakan kerugian yang sangat penting dalam operasi yang memakai boiler dan atau gas sisa pembakaran untuk pendesakan minyak secara tercampur. 3arena uap air, 0, dan nitrous oides ada di dalam gas ini, dimana begitu gas mengalami pendinginan segera terbentuk nitric acids dan %eak carbonic serta uap air terkondensasi. Fika hal ini tidak dipelihara, asam yang pada tekanan atmos"ir tidak membahayakan ini, secara perlahan-lahan berkonsentrasi se!alan dengan bergeraknya gas yang secara bertingkat mendapat penekanan, sehingga
akan
dicapai
suatu
tingkat
konsentrasi
asam
tertentu
yang
mengakibatkan ter!adinya korosi pada tingkat yang tidak aman lagi bagi peralatan yang ada &Kueh%'()**+2 #danya breakthrough (tembus gas dari gas nitrogen yang diin!eksikan pada sumur-sumur produksi merupakan masalah yang serius dan !uga masalah dalam hal pembiayaan. 1al ini disebabkan dengan terkandungnya inert gas pada gas alam yang diproduksikan, maka nilai kalori panas dan gas tersebut menurun, sehingga menimbulkan masalah serius !ika gas ini akan di!ual atau dipakai sebagai bahan bakar di lapangan. Oleh karenanya semua kerugian dan biaya harus dipertimbangkan dengan hati-hati untuk dibandingkan dengan penambahan produksi atau keuntungan yang akan diperoleh atau diharapkan.
3..!.!.!. Su#*e" ga+ ine"t 0N!
$ebagian besar gas in!eksi diperoleh dari lapangan minyak-gas terdekat. /as-gas dari minyak dan lapangan-lapangan gas selalu mengandung hidrokarbonhidrokarbon yang cukup dan dapat dicairkan sampai batas lapangan untuk perolehannya.
>4
&ada lapangan-lapangan ini, hidrokarbon dapat dicairkan dari lapangan gas yang tidak baik dalam suatu penyerap dengan minyak gas sebagai penghisap. 5inyak ini kemudian dikeluarkan unsur propana, butana dan unsur pokok minyak-gas alam, yang pada gilirannya dipisahkan dengan destilasi "raksi di menara debutni3er dan menara deproni3er yang merupakan material-material yang sesuai untuk in!eksi gas inert. +erdapat tiga proses untuk menghasilkan gas tidak reakti" untuk in!eksi, yaitu boiler yang berbahan bakar gas, mesin gas lepasan dan nitrogen dari pemisahan cyrogenic. /as alam yang telah lama diin!eksikan ke dalam reservoir dengan hasil yang memuaskan di seluruh dunia. &ada kebanyakan reservoir in!eksi gas alam dapat mempertahankan tekanan. #kan tetapi keterbatasan suplai dan biaya yang semakin meningkat membuat perlunya suatu gas alternati". /as yang tidak reakti" (inert ga# seperti C murni atau campuran yang didominasi C dapat di!adikan sebagai alternati" pengganti gas alam.
3..!.!.3. Si/at$+i/at ga+ ine"t 0N!
/as alam telah lama diin!eksikan ke dalam reservoir dengan hasil yang memuaskan di seluruh dunia. &ada kebanyakan reservoir in!eksi gas alam dapat mempertahankan tekanan. #kan tetapi keterbatasan suplai dan biaya yang semakin meningkat membuat perlunya membuat suatu gas alternati". /as yang tidak reakti" (inert ga# seperti C murni atau campuran yang didominasi C dapat di!adikan alternati" pengganti gas alam. 1asil dari beberapa percobaan mengindikasikan bah%a C tidak cocok sebagai bahan pendesak tercampur (miscible displacement agent, sebab memerlukan tekanan yang tinggi untuk dapat bercampur. #kan tetapi C dan minyak dapat bercampur pada suatu kondisi tertentu melalui proses penggandaan kontak yang dapat di!elaskan pada 'iagram +erner. #da tiga proses untuk menghasilkan gas tidak reakti" untuk in!eksi, yaitu ). Boiler yang berbahan bakar gas. . 5esin gas lepasan.
>
2. Citrogen dari pemisahan cryogenic.
3..!.!.. Mi+5i*i)it& dan %enga"u'n&a
+ekanan miscibilitas adalah besarnya tekanan dimana "luida yang diin!eksikan dapat tercampur dengan minyak reservoir yang diin!eksi, pada temperatur reservoir. 6ntuk
menentukan
besarnya
tekanan
miscibilitas,
maka
dilakukan
percobaan pada minyak reservoir dengan membuat kontak berulang-ulang antara minyak reservoir dengan gas inert yang diin!eksikan. 'alam percobaan ini minyak reservoir diin!eksi dengan C (Citrogen dalam suatu tabung dengan pan!ang 7 "eet dengan tekanan in!eksi sebesar 4.D0 psi pada suhu reservoir. 1asilnya memperlihatkan bah%a miscibilitas diperoleh setelah ter!adi kontak berulang-ulang dan sekitar >0 pore volume dari C &Peter#on' ()4*+2 1ubungan antara tekanan miscibilitas minimum diperlukan untuk men!amin bagi ter!adinya miscibilitas antara propana atau butana pada keadaan cair apabila diisi oleh lean gas, flue ga#' atau nitrogen. $ebagai contoh, pada suhu )70 o: n-butana akan tercampur dengan nitrogen hanya bila tekanan lebih besar dari 2.700 psi. *ni berarti !uga bah%a suatu slug butana diin!eksikan ke dalam reservoir pada suhu )70 o :, maka diperlukan untuk mengatur agar tekanan lebih besar dari 2.700 psi dengan tu!uan untuk men!amin ter!adinya miscibilitas atau percampuran dari butana dengan gas nitrogen yang diin!eksikan, %alaupun miscibilitas antara butana dengan minyak dapat dicapai hanya pada tekanan sekitar ) psi sa!a. 'ari hasil beberapa studi laboratorium kelihatannya gas nitrogen bukanlah merupakan agen yang cocok untuk meningkatkan perolehan minyak secara pendesakan tercampur. alaupun demikian hal itu bukanlah merupakan suatu argumentasi yang cukup kuat untuk menghentikan percobaan-percobaan dalam mengganti gas alam sebagai bahan in!eksi, dengan gas inert. 1al ini disebabkan semakin mahalnya gas alam sebagai bahan bakar.
>7
3..!.!.2. Diag"a# Te"ne"
&ada diagram +erner diterangkan bah%a percampuran antara C dan minyak mentah ter!adi melalui proses kontak yang berulang-ulang (penggandaan kontak seperti yang terlihat pada Ga#*a" 3.!8.
Ga#*a" 3.!8 'iagram +erner 6ntuk &encampuran #ntara C dengan 5inyak 5entah 4 +
5asing-masing po!ok segitiga me%akili C )00, ? )00 dan )-7 )00. +itik tengah pada dasar segitiga (titik # adalah C murni yang bercampur dengan ? 0. 5inyak tanah mencapai keseimbangan pada temperatur dan tekanan tertentu. +itik kesetimbangan 5) berada dalam daerah dua "asa dan memiliki unsur cairan @) dan gas /) lebih mudah bergerak untuk kontak dengan minyak mentah dibandingkan dengan cairan. /as /) dan minyak mentah mendekati kesetimbangan. &ada saat yang sama titik kesetimbangan dari campuran berada pada titik 5 yang dihasilkan dari gas / dan cairan @. gas /) mengandung kira-kira 2 hidrokarbon ringan, gas / 40 dan gas /2 0. $elama gas terus mengalir dalam pasir minyak, proses ini berulang sampai bercampur dengan minyak (oil in place. &ada titik kritis komposisi gas dan cairan adalah sama. &endesakkan minyak reservoir akhirnya mendekati )00 pada u!ung depan =ona miscible.
>?
3..!.!.. K(ndi+i ,a+a Da)a# Re+e"4(i"
3ondisi "asa di dalam reservoir dimana proses miscibilitas antara nitrogen (C dengan minyak reservoir diperoleh dari kontak yang berulang-ulang seperti yang digambarkan pada 'iagram +erner 0Ga#*a" 3.!8. $udut diagram menggambarkan )00 C, )00 ? J dan )00 pm ()7. +itik tengah pada sisi dasar, titik #, adalah C murni yang menghubungkan minyak mentah dengan komposisi 0 ()-7 dan 0 minyak tanah dan C akan
mencapai
kesetimbangan
pada
tekanan
dan
suhu tertentu.
+itik
kesetimbangan 5) terletak pada daerah dua "asa, dan mempunyai se!umlah "asa cair @) dan se!umlah "asa gas /). :asa gas /) akan lebih mudah bergerak daripada "asa cair @), maka ter!adi kontak antara /) dengan minyak mentah. 3emudian gas /) dan minyak mentah akan menu!u ke suatu titik kesetimbangan. 6ntuk pengertian yang sederhana, titik kesetimbangan dari campuran adalah pada perpototngan garis atau tie line 5 pada gambar diatas menghasilkan / dan cairan @. ritical point yaitu critical point dimana gas dan cairan mempunyai komposisi yang sama. &endesakan minyak reservoir akan mendekati )00 pada u!ung depan =one miscible.
S5"eening 6"ite"ia
$creening riteria untuk in!eksi gas yang tidak reakti" adalah Ta*e) III @ S"eeening 6"ite"ia Untu- Ine-+i Ga+ Tida- Rea-ti/ 0Ga+ Ine"t N! 19)
>D
3..!.!.8. Me-ani+#e ine-+i ga+ N!
&ada suatu lapangan dimana dilakukan in!eksi gas inert selain "asilitas produksi yang biasa ada seperti block station, maka diperlukan instalasi khusus yang mengolah gas yang akan diin!eksikan, kemudian kompressor dan pompa untuk mengin!eksikan gas ke dalam reservoir. *nstalasi untuk memisahkan gas inert dari gas alam yang dihasilkan sumur produksi akan dipasang !ika diperlukan. $arana produksi yang ada biasanya adalah separator tekanan tinggi, separator tekanan rendah, heater, treater kompresor 00 1p dan 1p serta gas plant. $arana in!eksi meliputi nitrogen plant yaitu, instalasi pengolahan yang memproduksikan gas nitrogen. /as C yang dihasilkan disalurkan ke kompresor 000 1p dengan tekanan D0 psig, kemudian oleh kompresor ini C dikirimkan ke kompresor 400 1p dengan tekanan )00 psig, untuk diin!eksikan ke dalam sumur in!eksi dengan tekanan antara D000 sampai )0000 psig.
>>
#da 2 macam yang dipakai untuk memproduksikan gas inert. 3etiga proses ini adalah ). &roses :lue /as . &roses /as Engine Ehaust 2. &roses ryogenic &ada &roses 5lue 6a#, sebagai bahan dasar adalah gas alam yang dimasukkan kedalam ketel uap &boiler+, dari sini gas yang dihasilkan dialirkan melalui Co reaktor untuk membatasi kadar Co di dalam gas, kemudian gas dimasukkan kedalam %ater scrubber untuk membersihkan uap air dari gas yang selan!utnya gas dikirim ke alat pengering &dryer#+, maka dari sini dihasilkan "lue gas yang dengan kompressor siap diin!eksikan ke dalam sumur in!eksi seperti yang terlihat pada Ga#*a" 3.!;. &ada proses 6a# Engine E/hau#t , gas yang dipakai adalah gas yang dihasilkan dari gas sisa pembakaran mesin. $ebagai bahan dasar sama dengan pada proses "lue gas yaitu udara dan gas alam, yang dengan perbandingan tertentu dipakai sebagai bahan bakar mesin. /as hasil sisa pembakaran ini sebelum di in!eksikan ke dalam sumur !uga dile%atkan melalui Co,ater $eparator, dan 'ryers. $etelah itu gas engine ehaust ini siap diin!eksikan dengan kompressor ke dalam sumur in!eksi 0Ga"n*a" 3.3<.
Ga#*a" 3.!;. &roses &roduksi :lue /as ()+
)00
Ga#*a" 3.3< P"(+e+ P"(du-+i Ga+ Engine E='au+t19)
&erbedaan proses pengolahan antara proses flue ga# dan proses gas sisa pembakaran mesin akan menentukan produksi gas inert, dimana untuk proses flue ga# untuk setiap train dipakai apabila produksi gas yang diinginkan tidak kurang dari 20 55sc"d, sedangkan pada ga# engine e/hau#t yang terbesar untuk setiap train hanya mampu berproduksi sekitas )0 55sc"d. 'an
pada
proses
Cryogenic
7,
yang
dimaksud
adalah
untuk
memproduksikan nitrogen murni, yang dipisahkan dari udara. &rosesnya, udara dengan kompresor disalurkan melalui separator air, kemudian dengan melalui head echange terlebih dahulu dimasukkan ke dalam kolom distilasi dimana gas C yang sangat ringan ini akan dihasilkan dari puncak kolom distilasi, yang selan!utnya siap diin!eksikan dengan kompresor nitrogen seperti yang terlihat pada Ga#*a" 3.31. $etiap satu train cryogenic nitrogen mampu menghasilkan mulai kurang dari )55sc"d sampai lebih dari )00 55sc"d. &ada proses pengolahan untuk nitrogen digunakan suatu instalasi. *nstalasi pengolahan untuk memisahkan nitrogen dari gas hasil produksi sumur produksi disebut nitrogen re%ovel plant . #lat ini tidak perlu ada !ika gas hasil sumur produksi yang mengandung nitrogen langsung dipakai untuk gas in!eksi, sedangkan !ika gas tersebut akan di!ual atau dipakai sendiri sebagai bahan bakar maka nitrogen removel plant men!adi penting. 1al ini disebabkan karena dengan hadirnya nitrogen di dalam gas alam akan menurunkan nilai kalor panas sampai sekitar >0 Btu9cu"t, dengan kandungan nitrogen antara 4 sampai .
)0)
Ga#*a" 3.31. &roses &roduksi /as ryogenic C ()+ &rinsip ker!a suatu nitrogen re%ovel plant adalah !uga proses cryogenic
nitrogen, yaitu dalam hal ini C dipisahkan dari gas alam pada temperatur rendah, tetapi bukan dari udara.
3..!.3. Ine-+i Ke"ing Pada Te-anan Tinggi
&ada tekanan tinggi, ketercampuran pendorong gas dapat dicapai dengan gas hidrokarbon kering (lean hydrocarbon, "uel gas dan nitrogen. &erencanaan pendorong gas yang menguapkan biasanya hanya memerlukan perhatian supaya ketercampuran antara minyak dan gas in!eksi tercapai dan terpelihara. &engguanaan in!eksi gas kering pada tekanan tinggi perlu memperhatikan kedua hal sebagai berikut
Besarnya tekanan miscibilitas
3ondisi "asa dalam reservoir
3..!.3.1. Mi+5i*i)t& dan Penga"u'n&a
5iscibilitas pada diagram +erner yang tergambar pada temperatur reservoir, H%i#cibilityI hanya dapat dicapai antara gas dan minyak dari campuran masingmasing komposisi yang tetap / dan O bila garis Ogt merupakan garis singgung pada kurva dew point . *ni hanya akan ter!adi pada tekanan lebih besar atau sama dengan H%i#cibility pre##ureI &m, yang merupakan garis singgung melalui O pada titik kritik 0Ga#*a" 3.3!.
)0
Ga#*a" 3.3! +ekanan +ercampur (5iscibility &ressure &ada *n!eksi /as 3ering+ekanan +inggi() )
H Mi#cibility Pre##ureI tidak tergantung dari karakteristik "ormasi dan kondisi pendesakan. 1al ini dapat ditentukan secara percobaan menggunakan suatu media poros batuan dengan permeabilitas tinggi, dimana kecepatan "luida yang tinggi dapat tercapai. 5edia porous dibuat sepan!ang )- meter, sehingga =ona miing dapat terbentuk. 5edia porous yang telah di!enuhi oleh minyak ini diletakkan secara vertikal. $ample gas kemudian diin!eksikan, pendesakan dibuat pada tekanan yang secara bertahap semakin besar dan recovery yang diperoleh dicatat. &ercobaan ini memperlihatkan bah%a recovery minyak semakin meningkat dengan kenaikan tekanan, namun recovery akan berharga konstant setelah mencapai tekanan tertentu. +ekanan inilah yang dikenal sebagai minimum miscibility pressure. &enentuan masing-masing miscibility pressure memerlukan D hingga )0 pendesakan. &eker!aan laboratorium ini pada umumnya memerlukan %aktu lima hari 'ari percobaan tersebut didapatkan bah%a recovery makin meningkat dengan naiknya tekanan yang kemudian stabil.
3..!.3.!. K(ndi+i ,a+a Da)a# Re+e"4(i"
)02
Ga#*a" 3.33. 3ondisi :asa $elama *n!eksi /as 3ering 'engan +ekanan +inggi (0+ Ga#*a" 3.33 menun!ukkan kondisi "asa selama in!eksi gas kering dengan
tekanan tinggi. 3omposisi a%al dari minyak yang diin!eksikan adalah titik O. +itik O dihubungkan dengan titik / dimana titik / adalah komposisi dari gas in!eksi (gas kering pada tekanan tinggi. +itik O disebelah kanan garis singgung dari pada Hcritical point I menun!ukkan komposisi minyak yang mengandung komponen menengah &inte%ediate+. &ada Ga#*a" 3.3, menun!ukkan tahapan pada "ront pendesakan tercampur di dalam reservoir.
Keadaan 1
&endesakan pada %aktu mulai in!eksi, pendesakan adalah tidak tercampur dan /O memotong daerah dua "asa. 'engan demikian ada residu minyak dengan komposisi O yang tetap tinggal di belakang "ront gas-minyak. 5inyak O dan gas / belum mencapai kesetimbangan thermodinamik. &erubahan "asa yang ter!adi pada %aktu dan tempat tertentu hasilnya adalah komposisi gas /) dan komposisi minyak O). komponen menengah dan komponen berat men!adi makin banyak terkandung dalam gas. Keadaan !
3omposisi minyak O) cenderung untuk menyusut. $aturasi minyak dibelakang "ront hingga saat ini tetap diba%ah harga kritik dan tetap tinggal terperangkap di dalam pori batuan. $ementara gas /) didesak ke arah "ront oleh in!eksi gas / berikutnya.
)04
Keadaan 3
/as /) men!adi berhubungan dengan residu minyak yang baru sa!a terbentuk (dari komposisi O. $elama "luida tidak dalam keadaan kesetimbangan, maka ter!adi perubahan "asa dan menghasilkan gas / dan minyak O yang mana dalam keadaan kesetimbangan. /as / dalam keadaan berhubungan dengan "ront. 5inyak O dalam hubungannya dengan gas / tidak akan memberikan komposisi menengah lebih banyak, dan komposisi tersebut men!adi O. 3ema!uan "ront ini berlangsung hingga komposisi gas dalam hubungannya dengan minyak mulamula men!adi /t yaitu titik singgung dari garis O ke kurva H dew point I. &ada tingkat ini H%i#cibilityI antara /t dan O telah tercapai.
Keadaan
&endesakan tercampur (miscible dimulai pada tahap ini tidak ada minyak sisa yang tertinggal dibelakang "ront. 'ibelakang H %i#cible bank I dengan terlebih dahulu residu minyak dengan komposisi O), O dan seterusnya hingga komposisi menengah habis oleh in!eksi gas /, batas komposisi minyak yang tidak tersapu adalah Op yaitu pada u!ung garis melalui titik /. 5inyak Op tidak dapat dirubah men!adi komponen lebih lan!ut oleh gas / dan ini merupakan HunrecoverableI pada kondisi ini ternyata bisa diabaikan. &engalaman dari beberapa operasi lapangan menun!ukkan bah%a suatu H%i#cible bank I terbentuk setelah gas diin!eksikan ber!alan lebih kurang ) meter dari sumur in!eksi.
)0
Ga#*a" 3.3. +ahapan &ada :ront &endesak +ercampur 'alam Reservoir ()+ Ke)e*i'an dan Ke-u"angan Ine-+i Ga+ Ke"ing Te-anan Tinggi
3elebihan dari in!eksi gas kering pada tekanan tinggi adalah ). E"isiensi pendesakan mendekati )00. . @ebih ekspansi" daripada propana atau gas yang diperkaya. 2. +idak ada masalah yang ter!adi pada ukuran slug sehubungan dengan in!eksi yang ter!adi secara kontinyu. 4. /as dapat diin!eksikan kembali. 3ekurangan dari in!eksi gas kering pada tekanan tinggi adalah ). &roses ini terbatas, sebab reservoir minyak harus kaya komponen -4 . &roses ini memerlukan tekanan in!eksi yang besar 2. Biaya yang diperlukan untuk gas alam mahal, gas-gas pengganti memerlukan tekanan yang lebih besar. Su#*e" Ga+ Ke"ing Pada Te-anan Tinggi
Beberapa sumber gas in!eksi yang potensial digunakan untuk in!eksi gas kering antara lain /as hidrokarbon kering (lean hydrocarbon yang dihasilkan dari gas separator di lapangan dan gas sisa dari pabrik (bahan bakar alami.
)07
/as hidrokarbon murni yang dihasilkan pipa transmisi gas. 5lue ga# yang dihasilkan dari pembakaran gas sisa pabrik (bahan bakar di dalam ketel uap. /as buangan mesin. &engolahan nitrogen di tempat.
!..!.3.2. Si/at$+i/at Ga+ Ke"ing Pada Te-anan Tinggi
$i"at-si"at gas kering pada tekanan tinggi ini pada dasarnya dapat dicapai dengan gas 1idrokarbon, flue ga#, dan nitrogen. 'imana komponen-komponen 7 dalam gas akan meningkat karena gas ini akan ma!u terus untuk bertemu dengan minyak sampai ter!adi pencampuran. 'ari Ta*e) III$7 dapat !uga terlihat parameter-parameter atau si"at-si"at khusus dari in!eksi ini. 3etercampuran antara minyak dengan gas in!eksi ini harus tercapai dan terpelihara dengan perencanaan yang baik. :aktor-"aktor yang men!adi si"at-si"at untuk gas-gas 1idrokarbon, nitrogen, dan campuran C O seperti "aktor kompressibilitas untuk gas-gas alam, C , dan viscositas untuk gas 1idrokarbon, C, dapat dilihat pada sub bab mengenai kompressibilitas gas dan viscositas gas seperti yang telah di!elaskan pada Ba* !.
3..!.3.. S5"eening 6"ite"ia
$creening riteria untuk in!eksi gas kering pada tekanan tinggi Ta*e) III @ 7 $reeening riteria 6ntuk *n!eksi /as &ada +ekanan +inggi()+
)0?
3..!.3.7. Me-ani+#e Ine-+i Ga+ Ke"ing Pada Te-anan Tinggi
*n!eksi gas kering biasanya memerlukan daerah in!eksi yang luas ( )000 acre. Reservoir yang cocok untuk in!eksi ini adalah karbonat dan sandstone dengan tingkat strati"ikasi yang tinggi dan kurang heterogen. *n!eksi gas yang menguapkan berbeda dengan in!eksi gas yang mengembun maupun dengan in!eksi tercampur pada kontak pertama ( fir#t contact %i#cible flood . &ada in!eksi gas yang menguapkan, gas produksi dapat ditekan sampai tekanan tercampur dan diin!eksikan kembali untuk mempertahankan pendesakan tercampur. Mobility ratio pada in!eksi gas yang menguapkan secara keseluruhan rendah. &ada dua metode terakhir, se!umlah kecil dinding pelarut tersebut dipertahankan untuk pendesakan yang e"ekti". *n!eksi yang menguapkan bukanlah proses pendesakan "luida. &erbedaan penting lainnya antara ketiga metode tersebut adalah bah%a pada in!eksi gas yang menguapkan, gas produksi dapat ditekan sampai tekanan tercampur dan
diin!eksikan kembali
untuk
mempertahankan
pendesakan
tercampur. 'alam in!eksi gas yang mengembun dan in!eksi tercampur pada kontak pertama, produksi pelarut menurunkan penyapuan tercampur. /as 1idrokarbon murni banyak yang digunakan karena pada saat ini murah dan tersedia dalam !umlah yang cukup. Mobility ratio pada in!eksi gas yang
)0D
menguapkan secara keseluruhan lebih rendah dibandingkan dengan in!eksi gas yang mengembun atau in!eksi tercampur pada kontak pertama. Banyak in!eksi yang menguapkan dilakukan pada reservoir tipis atau yang memiliki tebal )0 "t. &enyapuan vertikal dapat diperbaiki melalui penyebaran melintang (tran#ver#e di#per#ion dengan mempertimbangkan volume yang besar dari gas terlarut yang diin!eksikan. +ekanan tercampur dengan gas alam, gas buangan, atau nitrogen biasanya cukup tinggi sehingga membatasi pemakaian metode daya dorong gas yang menguapkan pada reservoir dengan kedalaman kira-kira 000 "t atau lebih.
3..!.. Ine-+i ater Alternating !a" 0:AG
ater alternating gas (#/ in!ection yaitu metode EOR dimana gas dan air
diin!eksikan scara
bergiliran. &roses ini
menggunakan
mikroskopik
displacement dari gas dengan menggunakan slugging uuntuk mengontrol mobilitasnya. /as disini e"ekti" untuk mendorong minyak yang tidak dapat di!angkau oleh air, dengan demikia #/ dapat meningkatkan pendesakan minyak baik secara makrosskopik maupun mikroskopik. 1eterogenitas dan permeabilitas tinggi dan channel dapat men!adi alasan untuk
menggunakan
metode #/.
Camun, distribusi dan
lokasi dari
heterogenitas tersebut tidak berhubungan dan pada situasi tertentu
dapat
menguntungkan untuk in!eksi gas. 6ntuk lebih !elasnya dapat dilihat pada Ga#*a" 3.32.
#/ dibedakan men!adi 5iscible #/ (5#/ atau *mmiscible #/ (*#/, tetapi ada !uga yang menggunakan variasi lainnya seperti $imultaneous #/ ($#/, :oam assisted #/ (:##/.
)0>
Ga#*a" 3.32 *n!eksi ater #lternating /as () 3..!..1. Me-ani+#e :AG A. Pen&a%uan Mi-"(+-(%i-
/as"looding memberikan beberapa keunggulan dibandingkan %ater"looding. /as hidrokarbon larut di dalam minyak sampai pada titik tertentu, tergantung pada suhu, tekanan dan komposisi hidrokarbon. 3etika gas bertemu minyak undersaturated, beberapa gas akan terlarut dalam minyak dan menyebabkan s%elling dan penurunan viskositas. $%elling akan meningkatkan saturasi minyak di reservoir dan memobilisasi beberapa minyak, e"ekti" mengurangi kapasitas minyak sisa sebagai residu bahkan !ika saturasi minyak sisa tidak berubah. ;iskositas menurun menyebabkan rasio mobilitas yang lebih menguntungkan dan meningkatkan e"isiensi dari %ater"lood berikutnya.
B. Pen&a%uan Ma-"(+-(%i-
/as memiliki viskositas !auh lebih rendah daripada minyak dan air. 1al ini menyebabkan ter!adinya "ingering dan gas mendahului minyak minyak. 'engan kata lain, keuntungan dari in!eksi gas untuk penyapuan secara mikroskopik yang menutupi pada penyapuan secara #/ bertu!uan untuk memperoleh keuntungan pada penyapuan oleh in!eksi gas secara mikroskopis dengan menutupi kekurangan secara makroskopik sehingga diharapkan tidak adanya kelemahan. 6ntuk mekanisme pada #/ lebih !elasnya terlihat pada Ga#*a" 3.3
))0
Ga#*a" 3.3 5ekanisme *n!eksi #/()
3..3.
INJEKSI KIMIA
&rinsip dari metoda ini adalah menambahkan =at kimia kedalam reservoir dengan !alan in!eksi dan bertu!uan untuk mengubah si"at-si"at "isik9kimia "luida reservoir dengan "luida pendesak. $asaran utamanya adalah untuk mengurangi tekanan
kapiler
atau menaikkan viscositas "luida pendesak agar dapat
memperbaiki e"isiensi pendesakan (Ed dan e""isiensi penyapuan (Es. 3..3.1. Ine-+i P()i#e"
*n!eksi polimer pada dasarnya merupakan in!eksi air yang disempurnakan. &enambahan polimer ke dalam air in!eksi dimaksudkan untuk memperbaiki si"at "luida pendesak, dengan harapan perolehan minyaknya akan lebih besar. *n!eksi polimer dapat meningkatkan perolehan minyak yang cukup tinggi dibandingkan dengan in!eksi air konvensional. #kan tetapi mekanisme pendesakannya sangat kompleks dan tidak dipahami seluruhnya. Fika minyak reservoir lebih sukar bergerak dibandingkan dengan air pendesak, maka air cenderung menerobos minyak, hal ini akan menyebabkan air cepat terproduksi, sehingga e""isiensi pendesakan dan recovery minyak rendah. &ada kondisi reservoir seperti diatas, in!eksi polimer dapat digunakan. &olimer yang terlarut dalam air in!eksi akan mengentalkan air, mengurangi mobilitas air dan mencegah air menerobos minyak.
)))
'ua hal yang perlu diperhatikan dalam in!eksi polimer adalah heterogenitas reservoir dan perbandingan mobilitas "luida reservoir.
Hete"(genita+ Re+e"4(i"
;ariasi permeabilitas dan rekahan mempunyai peranan yang penting pada aliran "luida di dalam reservoir, oleh karena itu akan mempengaruhi perolehan minyak. #ir atau "luida akan mencari =ona-=ona bertekanan rendah sehingga akhirnya mencapai sumur produksi !ika air atau "luida tersebut diin!eksikan dengan tekanan tertentu. Pona-=ona dengan permeabilitas tinggi dan rekahan akan memberikan tekanan terkecil untuk ter!adinya aliran, umumnya "luida in!eksi akan mengalir melalui =ona tersebut. 3eadaan tersebut menyebabkan minyak yang tinggal di dalam =ona dengan permeabilitas rendah akan dile%ati begitu sa!a. 5inyak didesak pada =ona permeabilitas tinggi dengan "luida in!eksi sehingga saturasi minyak sisa akan rendah pada =ona ini. 3etidakseimbangan la!u aliran =ona permeabilitas tinggi dengan =ona permeabilitas rendah akan ter!adi karena saturasi minyak berkurang dan permeabilitas air bertambah. 3etidakseimbangan ini akan menghasilkan tingginya OR pada sumur produksi sehingga ulti%ate recovery minyak men!adi rendah. ;ariasi permeabilitas dalam arah vertikal menyebabkan "luida in!eksi yang bergerak ma!u sebagai "ront yang tidak beraturan. 6kuran variasi ini dinyatakan dengan e"isiensi penyapuan ( #weep efficiency atau e"isiensi invasi (invation efficiency. ;ariasi permeabilitas dalam arah hori=ontal akan menyebabkan "luida in!eksi bergerak dalam arah hori=ontal dengan rate yang tidak sama dan akhirnya akan mencapai sumur produksi dalam %aktu yang tidak sama pula. 3eadaan ini dinyatakan dengan e"isiensi penyapuan areal (areal #weep efficiency. E"isiensi penyapuan volumetris menyatakan ukuran tiga dimensi pengaruh heterogenitas reservoir, yang dihasilkan dari pola penyapuan vertikal (vertikal #weep. E"isiensi penyapuan areal merupakan "ungsi dari karakteristik reservoir dan letak lokasi sumurnya. &ola geometri sumur in!eksi-produksi yang tidak tepat akan mengurangi e"isiensi penyapuan areal. &olimer dapat mengurangi kerugian
))
akibat pengaruh permeabilitas dan rekahan, sehingga akan memperbaiki e"isiensi vertikal dan e"isiensi penyapuan areal.
Pe"*andingan M(*i)ita+
&erbandingan mobilitas air terhadap minyak adalah perbandingan mobilitas air di dalam reservoir dengan mobilitas minyak di dalam reservoir, yang dapat dinyatakan dengan rumus
3 % N % Q % 5 ................................................................................(2-> 3 o Q o N o
3eterangan 5
8 perbandingan mobilitas air terhadap minyak
3 %
8 permeabilitas e"ekti" air
N%
8 viskositas air
3 o
8 permeabilitas e"ekti" minyak
No
8 viskositas minyak
Q %
8 mobilitas air
Q o
8 mobilitas minyak &ermeabilitas tidak konstan tetapi tergantung pada saturasi "luida relati" di
dalam reservoir dan perubahan minyak yang terdesak di dalam reservoir. &ermeabilitas e"ekti" air akan bertambah !ika saturasi minyak akan berkurang sehingga akan menyebabkan perubahan %obility ratio pada saat minyak terproduksi. Besarnya %obility ratio biasanya diukur pada saat permeabilitas e"ekti" air terhadap saturasi minyak sisa dan permeabilitas e"ekti" minyak terhadap saturasi air a%al. &endesakan minyak oleh air akan e"isien !ika %obility ratio lebih kecil atau sama dengan satu, sedangkan %obility ratio yang lebih besar akan menyebabkan air lebih mudah bergerak dan membentuk fingering mele%ati minyak sehingga minyak tetap tinggal di dalam reservoir. &olimer dapat
))2
memperbaiki %obility ratio dan akan menambah e"isiensi pendesakan di dalam reservoir.
3..3.1.1. Jeni+$eni+ P()i#e"
&olimer terdiri dari se!umlah unsur-unsur kimia yang dapat larut dalam air sehingga memperkecil mobilitas air dalam reservoir. #da dua tipe dasar polimer yang saat ini banyak digunakan untuk EOR yaitu poly#acharide dan polyacryla%ide. 3edua !enis polimer tersebut mempunyai si"at-si"at dan struktur kimia yang berbeda. 1. P()&+a5'a"ide
Poly#acharide atau 8Biopoly%erI yang digunakan dalam proses in!eksi adalah anthan gum. Bahan ini mempunyai berat molekul sekitar lima !uta. $truktur molekul dari anthan gum ini mempunyai suatu tingkat kekuatan pada rantai polimer, dimana hal ini akan memberikan daya tahan yang baik terhadap kerusakan mekanis. 9anthan gu% rentan terhadap aktivitas bakteri, karena pada kenyataanya mikroba-mikroba dalam "ormasi merusak molekul polimer. 9anthan gu% dihasilkan dari aktivitas mikrobial 9antho%ona# ca%#entri# pada media karbohidrat, dengan penambahan protein dan =at anorganik dari nitrogen. Biopoli%er ini merupakan kotoran ekstrasel yang terbentuk pada permukaan sel mikroba. :ermentasin air daging ini dipasteurisasi untuk membunuh 9antho%ona# ca%#entri#2 3emudian polimer diendapkan dengan suatu alkohol yang sesuai. $etelah biopoly%er terlarut yang digunakan sebagai %obility control agent' harus digunakan perlakuan yang khusus untuk melindungi polimer dari serangan bakteri karena dapat menurunkan kualitas polimer dan memproduksi selsel yang mempunyai diameter ) mikron dan pan!angnya sampai 7 mikron. Bakteri tersebut dapat $el-sel ini lebih besar dari polimer dan dapat menyumbat memperburuk "ormasi dengan menyumbat reservoir pada saat in!eksi. Bakteri aerob yang kebanyakan menyerang anthan gum adalah tipe p#eudo%onad2 $ehingga 3euntungan dari polimer !enis ini adalah lebih tahan terhadap kerusakan
))4
mekanis atau shear degradation, tetapi mudah rusak atau tidak tahan terhadap bakteri. $truktur kimia dari Poly#acharide diperlihatkan pada Ga#*a" 3.1.
Ga#*a" 3.37. $truktur kimia &olysacharide4 !. P()&a5"&)a#ide
5olekul polyacrylamide merupakan rangkaian yang sangat pan!ang dari molekul
acrylamide.
$ebagai
polimer,
strukturnya merupakan
rangkaian
perulangan dari acrylamide, dengan berat molekul rata-rata berkisar ) K )0 !uta. +idak seperti biopolymer, molekul polyacrylamide sangat "leksibel. *a sangat pan!ang dengan diameter kecil yang membuat polimer rentan terhadap kerusakan mekanik atau penurunan shear. Camun lebih kebal terhadap se rangan bakteri.
Ga#*a" 3.38 Rumus 'asar #crylamide1 )
Bila dikombinasi secara kimia%i untuk membentuk polimer, maka strukturnya adalah
))
Ga#*a" 3.3; Rumus 'asar &olimer $ecara 3imia%i1+ K"ite"ia Se)e-+i Penggunaan P()&#e"
&ada dasarnya in!eksi polimer adalah merupakan in!eksi air yang disempurnakan, untuk memperbaiki si"at "luida pendesak dengan harapan perolehan minyaknya akan lebih besar. +etapi tidak semua kegagalan in!eksi air dapat
ditanggulangi
perbandingan
dengan
mobilitas
yang
in!eksi kurang
polimer.
Bila
penyebabnya
menguntungkan
dan
batuannya, maka in!eksi polimer akan dapat menanggulanginya.
Ta*e) III$7 K"ite"ia Se)e-+i Untu- Ine-+i P()i#e" 1;
adalah
heterogenitas
))7
&enggunaan polimer dapat mengurangi pengaruh yang kurang baik dari variasi permeabilitas den "racture, sehingga dapat memperbaiki e""isiensi penyapuan vertikal (e""isiensi invasi maupun e""isiensi penyapuan berpola, seperti yang terlihat pada Ga#*a" 3.<. 5eskipun demikian ada satu syarat lain yang harus dipenuhi agar in!eksi polimer dapat berhasil, yaitu kondisi reservoir yang sesuai seperti pada Ta*e) III$7.
Beberapa panduan yang digunakan untuk memilih reservoir yang akan dilakukan in!eksi polimer antara lain ). &erbandingan mobilitas antara sampai 0 dan terdapat variasi distribusi permeabilitas yang cukup besar. . 5emiliki permeabilitas dan viskositas minyak yang cukup tinggi. 2. +emperatur reservoir kurang dari 0 K 200 0:. 4. $aturasi minyak bergerak harus cukup tinggi. . 'iutamakan reservoir batu pasir 7. Reservoir dengan daya dorong air yang produksi air a%alnya kecil atau tidak ada sama sekali.
3..3.1.!. Me-ani+#e Ine-+i P()i#e"
))?
$eperti halnya pada metoda lainnya dalam proyek peningkatan perolehan minyak, maka saat "luida diin!eksikan masuk ke dalam sumur dan kontak pertama ter!adi maka mekanisme mulai beker!a. 'engan adanya penambahan se!umlah polimer ke dalam air, akan meningkatkan viskositas air sebagai "luida pendesak, sehingga mobilitas air sendiri men!adi lebih kecil dari semula dengan demikian mekanisme pendesakan men!adi lebih e"ekti". &olimer ini ber"ungsi untuk meningkatkan e"isiensi penyapuan dan invasi, sehingga $or yang terakumulasi dalam media pori yang lebih kecil akan dapat lebih tersapu dan terdesak. 'alam usaha proyek poli%er flooding ini membutuhkan analisa dan kriteria yang tepat terhadap suatu reservoir, oleh karena itu studi pendahuluan merupakan "aktor yang penting.
Ga#*a" 3.< 5ekanisme *n!eksi &olimer )> &elaksanaan operasi in!eksi polimer di lapangan pada garis besarnya dibagi
men!adi dua, yaitu sistem pencampuran polimer dan sistem in!eksi polimer.
A. Si+te# Pen5a#%u"an P()i#e"
&encampuran polimer umumnya dilakukan di dalam "asilitas pencampur seperti ditun!ukkan pada Ga#*a" 3.1. Bagian utama dari peralatan ini adalah pencampur (%i/er polimer kering, yang mengukur butiran dan serbuk polimer di
))D
dalam pengatur aliran air untuk memberikan dispersi yang seragam. &ersiapan ini menyebabkan polimer kontak dengan aliran air yang berputar ( #wirling #trea% didalam alat funnel-#haped . Fenis merk dagang pera%atan tersebut itu adalah /#O dan Dow %i/er . @a!u "eed polimer untuk pencampuran diatur dengan sebuah #peed feed anger . @a!u alir perlu diatur untuk memberikan kebutuhan percampuran di dalam funnel . #ir yang tersisa setelah tercapai konsentrasi polimer yang diinginkan dimasukkan ke dalam pencampur sebagi aliran by pass yang bercampur dengan dispersi polimer dibagian ba%ah alat pencampur (%i/er . &erlakuan terhadap polimer kering yang disimpan di dalam feed hopper umumnya dilakukan dengan salah satu !arak sebagai berikut. 'alam skala operasi kecil, karung-karung seberat 0 pounds polimer dimasukkan ke dalam feed hoper atau ke dalam #torage bin dan dialirkan ke feed hoper secara pneu%atik (pompa angin.
Ga#*a" 3.1 'iagram $istem &encampur &olimer 3ering 0 3arena la!u larutan polimer yang berkonsentrasi tinggi begitu lambat,
dibutuhkan tangki-tangki pencampur yang relati" besar di bagian ba%ah. +angkitangki ini biasanya di isi dengan nitrogen untuk mengeluarkan oksigen yang berasal dari udara. *ni !uga adalah tempat yang biasanya untuk memasukkan pemakan oksigen (o/ygen #cavenger atau biosida bila diperlukan. &olimer yang telah tercampur dalam tangki diin!eksikan secara langsung dengan menggunakan pompa !enis po#itive di#place%ent2 Fika dikha%atirkan akan ter!adi penyumbatan
))>
permukaan ( face plugging di sumur in!eksi, well head cartridge filter bisa digunakan untuk memastikan polimer yang telah diin!eksikan tidak terdapat penggumpalan gel dari polimer dengan konsentrasi tinggi. &ersiapan larutan polimer dari polimer emulsi atau dari persediaan tidak begitu kompleks. 1anya dibutuhkan pengukuran air dan penambahan =at-=at kimia. airan polimer seringkali dapat disempurnakan dengan %i/er #tati# atau %i/er in-line tanpa memakai tangki pencampur yang besar. 3onsentrasi polimer yang tinggi disimpan di dalam sebuah tangki dengan menggunakan pompa dengan ukuran untuk mengontrol kecepatan polimer yang masuk ke dalam mier.
B. Si+te# Ine-+i P()i#e"
*n!eksi "luida ke dalam reservoir melalui beberapa sumur umumnya dilakukan dengan memakai sistim mani"old 0Ga#*a" 3.!. menggambarkan sistim yang sederhana. 3arena umumnya digunakan pompa po#itive di#place%ent untuk mengin!eksikan "luida ke dalam reservoir, la!u aliran volumetris total dapat dikontrol untuk melihat program in!eksi secara keseluruhan. +anpa alat pengontrol aliran pada masing-masing sumur, aliran relati" dapat ditentukan dengan flow re#i#tance (daya tahan aliran dalam masing-masing sumur in!eksi. 6ntuk mengimbangi in!eksi yang terkontrol, dibutuhkan !enis kontrol aliran pada masing-masing sumur. 'alam beberapa kasus, !ika "luida yang diin!eksikan adalah air atau slug tercampur (%i#cible #lug , throttling valve sederhana dapat untuk mengatur aliran "luida. Fika se!umlah sumur menerima "luida dari satu pompa dalam !umlah besar, alat-alat pengontrol tersebut men!adi tidak stabil karena seluruh sistim saling berhubungan. &erubahan sedikit sa!a dari alat throttling (katup penyumbat pada satu sumur menyebabkan perubahan aliran di semua sumur yang lain karena la!u alir total tetap konstan. Camun sistim ini tetap beker!a !ika cukup monitoring terhadap la!u in!eksi pada masing-masing sumur. *n!eksi polimer polycryla%ide memerlukan larutan khusus dalam masalah pengontrolan la!u in!eksi. &olimer-polimer tersebut rentan terhadap penurunan shear pada saat mele%ati throttling valve. ara yang umumya digunakan untuk
)0
mengontrol rate (kecepatan adalah penempatan tubing pan!ang dengan diameter relati" kecil. 3arena polimer-polimer sedikit sensiti" terhadap viscous shear daripada vi#coela#tic #hear di dalam pipa ori"ice atau peralatan yang serupa, tubing-tubing tersebut menyempurnakan sasaran (tu!uan kontrol aliran tanpa menurunkan kualitas polimer. 'iameter tubing dihitung berdasarkan shear rate untuk la!u alir yang diinginkan, sedangkan pan!ang coil (tubing dihitung berdasarkan tekanan yang harus dihilangkan sebelum memasukkan %ellhead.
Ga#*a" 3.! 'iagram $istem 5ani"old 'istribusi *n!eksi :luida 4 3..3.!. Ine-+i Su"/a5tant
*n!eksi sur"actant digunakan untuk menurunkan tegangan antarmuka minyak-"luida in!eksi supaya perolehan minyak meningkat. Fadi e""isiensi in!eksi meningkat sesuai dengan penurunan tegangan antarmuka &:2C ;ren and E2< 5ah%y+. #khir tahun )>?2 disebutkan oleh /ale dan $andvik bah%a ada empat kriteria pokok yang harus dipenuhi sur"actant untuk meningkatkan perolehan, yaitu ). +egangan permukaan antara air-minyak rendah . #dsorpsi rendah 2. 3ompatibel dengan "luida reservoir 4. Biaya murah. *n!eksi sur"actant ini ditu!ukan untuk memproduksikan residual oil yang ditinggalkan oleh %ater drive, dimana minyak yang ter!ebak oleh tekanan kapiler,
))
sehingga tidak dapat bergerak dapat dikeluarkan dengan mengin!eksikan larutan sur"actan. &ercampuran sur"actant dengan minyak membentuk emulsi yang akan mengurangi tekanan kapiler. $etelah minyak dapat bergerak, maka diharapkan tidak ada lagi minyak yang tertinggal. &ada sur"actant "looding kita tidak perlu mengin!eksikan sur"actant seterusnya, melainkan diikuti dengan "luida pendesak lainnya, yaitu air yang dicampur dengan polimer untuk meningkatkan e"isiensi penyapuan dan akhirnya diin!eksikan air. 6ntuk memperbaiki kondisi reservoir yang tidak diharapkan, seperti konsentrasi ion bervalensi dua, salinitas air "ormasi yang sangat tinggi, serta absorbsi batuan reservoir terhadap larutan dan kondisi-kondisi lain yang mungkin dapat menghambat proses sur"actant "looding, maka perlu ditambahkan bahan bahan kimia yang lain seperti cosur"aktant (umumnya alkohol dan larutan Cal. 'isamping kedua additive diatas, yang perlu diperhatikan dalam operasi sur"actant "looding adalah kualitas dan kuantitas dari =at tersebut. &ada dasarnya ada dua konsep yang telah dikembangkan dalam penggunaan sur"actant untuk meningkatkan perolehan minyak. 3onsep pertama adalah larutan yang mengandung sur"actant dengan konsentrasi rendah diin!eksikan. $ur"actant dilarutkan di dalam air atau minyak dan berada dalam !umlah yang setimbang dengan gumpalan-gumpalan sur"actant yang dikenal sebagai micelle. $e!umlah besar "luida (sekitar ) K 70 atau lebih diin!eksikan ke dalam reservoir untuk mengurangi tegangan antarmuka antara minyak dan air, sehingga dapat meningkatkan perolehan minyak. &ada konsep kedua, larutan sur"actant dengan konsentrasi yang lebih tinggi diin!eksikan ke dalam reservoir dalam !umlah yang relati" kecil (2 K 0 &;. 'alam hal ini, %icelle# yang terbentuk bisa berupa dispersi stabil air di dalam hidrokarbon atau hidrokarbon di dalam air.
3..3.!.1. Si/at$+i/at +u"/a5tant
$ur"actant adalah bahan kimia yang molekulnya selalu mencari tempat diantara dua "luida yang tidak mau bercampur dan sur"actant mengikat kedua
)
"luida tersebut men!adi emulsi. $ur"actant yang berada di dalam slug harus dibuat agar membentuk %icelle, yaitu sur"actant yang akti" dan mampu mengikat air dan minyak pada konsentrasi tertentu. Fika konsentrasinya masih kecil, maka campuran sur"actant tersebut masih berupa monomor (belum akti". 6ntuk itu setiap slug perlu diketahui 5-nya (Critical Micelle# Cocentration yaitu konsentrasi tertentu, sehingga campuran sur"actant yang semula monomor berubah men!adi %icelle. $ur"actant yang umum dipakai dalam proses eksploitasi EOR adalah sodium sul"onate yang ionik bermuatan negati". $edangkan !enis lain !arang dipakai. @arutan sur"actant yang biasa digunakan di lapangan untuk pendesakan minyak sisa hasil pendorongan air, terdiri dari komponen sur"actant, air, minyak dan alkohol sebagai co#urfactant2 ampuran cairan sur"actant ini dii!eksikan ke dalam reservoir
sebagai
slug kemudian didorong oleh larutan
polimer
untuk
memperbaiki mobilitas aliran, selan!utnya diikuti pendorongan air agar hemat bahan polimer. $lug yang biasa digunakan dari - ) &; (&ore ;olume, diharapkan kemampuannya menghasilkan tambahan perolehan diatas perolehan !ika digunakan #econdery recovery2
3..3.!.!. Ba'an$*a'an &ang diguna-an da)a# ine-+i +u"/a5tant
&enentuan kuantitas dan kualitas sur"actant yang digunakan untuk in!eksi perlu diketahui agar residu oil yang tertinggal bisa didesak dan diproduksikan dengan cara menurunkan tegangan permukaan minyak-air. 6ntuk memperbaiki kondisi reservoir yang tidak diharapkan, yang dapat menghambat operasi in!eksi sur"actant, maka perlu ditambahkan bahan-bahan kimia lain seperti kosur"actant dan larutan Cal. $etelah kuantitas dan kualitas sur"actant serta additive ditentukan, maka dilakukan pencampuran larutan. @arutan ini dapat berbentuk larutan biasa atau dalam bentuk microemulsion.
A. K)a+i/i-a+i Su"/a5tant
$ur"actant dapat diklasi"ikasikan men!adi empat kelompok, yaitu 1. Ani(n
)2
).). /aram-#sam arboylic a.
/aram sodium dan potasium dari asam lemak rantai lurus (soap#.
b.
/aram sodium dan potasium dari asam lemak minyak kelapa.
c.
/aram sodium dan potasium dari asam minyak tall.
d.
/aram amine.
e.
#cylated polypeptides.
).. /aram #sam $ul"onat a.
@inear alkyl ben=en sul"onat (@#$.
b.
1ygher alkyl ben=en sul"onat.
c.
Ben=en, toluen, ylen dan cumenesul"onat.
d. @ignusul"onat. e.
&etroleum sul"onat
".
C-acyl-n-alkyltaurates.
g. &ara"in sul"onat ($#$. $econdary n-alkyltaurates. h. #l"a ole"in sul"onat (#O$. i.
Ester sul"osuccinate.
!.
#lkyl napthalen sul"onat.
k.
*sethionates.
l.
/aram ester dari phosporic dan polyphosporic.
m. &er"luorinated anion. !. Kati(n
a.
#mine rantai pan!ang dan garam-garamnya.
b.
'iamines dan polyamines dan garam-garamnya.
c.
/aram uartenary #mmonium.
d.
&olyoythelenated #mine rantai pan!ang.
e.
uarterni=ed &olyoythelenated rantai pan!ang.
".
#mine Oides.
3. N(ni(n
a.
&olyoythelenated #lkylphenols, alkylphenol ethoylates.
b.
&olyoythelenated rantai lurus alkohol, alkohol ethoylates.
c.
&olyoythelenated mercaptans
)4
d.
Rantai pan!ang asam Ester arboylic.
e.
#lakanolamine kondensat, #lkanolamides.
".
+ertiery #cetylenic /licol.
. A#%'(te"i-
$ur"actant !enis ini mengandung dua atau lebih aspek !enis lain. $ebagai contoh a%photerik mungkin mengandung anion group dan non polar group. $ur"actant !enis ini tidak pernah digunakan dalam perolehan minyak. +ermasuk dalam sur"actant ini adalah !enis-!enis aminocarboylic.
B. Kuantita+ Su"/a5tant
3uantitas sur"actant adalah penentuan volume sur"actan yang dibutuhkan dalam pendesakan agar residual oil yang tertinggal dapat didesak dengan cara menurunkan tegangan permukaan. $lug sur"actan yang digunakan !angan terlalu banyak karena tidak ekonomis dan sebaliknya !angan terlalu sedikit karena mengakibatkan permukaan minyak tak semuanya dilalui. &enentuan slug sur"actant ini dapat dilakukan di laboratorium. &rinsipnya adalah beberapa buah core dari "ormasi yang akan didesak ditentukan besar porositasnya. 3emudian pada masing-masing core tersebut diin!eksikan slug sur"actant dengan volume tertentu yang berbeda-beda. 'ari percobaan ini dapat diketahui harga volume sur"actant yang menghasilkan recovery yang paling tinggi. $ehingga bila ingin digunakan pada skala lapangan yang sebenarnya, tinggal mengalikan harga yang paling tinggi tersebut dengan volume pori-pori reservoir yang akan didesak. 'engan demikian volume sur"actant yang diperlukan untuk in!eksi dapat ditentukan. #tau dengan cara lain seperti yang telah dikemukakan oleh Taylor dan dikembangkan oleh !ri#. ara ini menun!ukkan hubungan antara !arak yang ditempuh dengan konsentrasi larutan sur"actant, yaitu c t
,
k
c /
,
............................................................................................ (2)0
'imana
)
8 konsentrasi, "raksi volume sur"actant.
+
8 %aktu pendesakan, detik.
k
8 koe"isien dispersi, cm9dt.
8 !arak, cm.
ore yang diin!eksi dengan sur"actant kemudian dicatat seberapa !auh !arak yang ditempuh sur"actant, dimulai dari titik in!eksi sampai in!eksi mencapai )0 dan >0 pore volume. $olusi dari Pe"+a#aan 03$1< adalah sebagai berikut
/) ................................................................... (2-)) , KT
C 0. ) erf
'imana Er" 8 error "unction
) 9 9 )0 K >0 ............................................................................ (2t 2.7, ) L>0 dan L)0 adalah !arak yang ditempuh sur"actan bertepatan dengan in!eksi sur"actant mencapai >0 dan )0 pore volume dari titik in!eksi. 6ntuk aplikasi lapangan, maka volume sur"actan yang diperlukan dapat ditentukan dari =#f
C / =p
...................................................................................... (2)2
'imana ;s"
8 volume sur"actant yang diperlukan, &;.
8 "raksi volume sur"actant yang diperlukan.
;p
8 volume pori-pori total reservoir, satuan volume.
'ari pengalaman di lapangan, penentuan volume slug sur"actant dengan cara diatas akan mendapatkan hasil optimum sekitar sampai )0 pore volume.
6. Kua)ita+ Su"/a5tant
3ualitas sur"actant adalah e"ektivitas ker!a dari sur"actant untuk menurunkan tegangan permukaan antara air-minyak, sehingga residual oil yang tertinggal dapat didesak dan diproduksikan.
)7
$ur"actant dide"inisikan sebagai molekul yang mencari tempat diantara dua cairan yang tak dapat bercampur dan mempunyai kemampuan untuk mengubah kondisi. Bahan utama dari sur"actant ini adalah Petroleu% Sulfonate, dimana =at ini dihasilkan dari sul"onatisasi minyak mentah (distilasi minyak. Petroleu% #ulfonate mempunyai daya a"initas terhadap air dan minyak. 5olekul ini mempunyai dua bagian, satu bagian larut dalam minyak dan satu bagian lainnya larut dalam air. $ur"actant yang mempunyai daya a"initas kuat terhadap minyak disebut oil-soluble (mahagoni dan yang kuat terhadap air disebut water #oluble &green acid+' Rumus kimia dari sul"onate adalah R-$O21, dimana R adalah gugusan atom-atom aromatik. 3ualitas sur"actant ditentukan dari parameter berat ekuivalennya, semakin besar berat ekuivalen sur"actant yang digunakan, maka e"ektivitas ker!a untuk menurunkan tegangan permukaan minyak-air semakin baik dan begitu sebaliknya. &enggunaan sur"actant dengan konsentrasi yang terlalu tinggi tidak sa!a mengakibatkan absorbsi, tapi !uga men!adi tidak ekonomis. #gar diperoleh kelarutan yang baik dalam minyak atau air dan tak terlalu terpengaruh oleh absorbsi batuan reservoir serta tahan terhadap kontaminasi garam-garam "ormasi dan pengaruh mineral-mineral clay, maka perlu ditentukan berat ekuivalennya yang optimum. 1asil penelitian 6ale dan Sandvick , memberikan suatu recovery minyak yang tertinggi dapat dicapai dengan sur"actant yang mempunyai berat ekuivalen antara 2? - 4?, seperti terlihat pada Ga#*a" 3.3.
)?
Ga#*a" 3.3 1ubungan Berat Ekuivalen 'engan Recovery 5inyak yang 'ihasilkan ()+ #dapun kerakteristik dari petroleu% #ulfonate yang merupakan bahan dasar
sur"actant adalah seperti yang terdapat pada Ta*e) III$7. Bila akan menggunakan sur"actant dengan berat ekuivalen yang dikehendaki, maka tinggal mencampur dua atau beberapa !enis sur"actant tersebut. $ebagai =at tambahan (additive dalam slug sur"actant biasa digunakan >Co#urfaktant>' sebab =at ini mempunyai banyak "ungsi dalam pendesakan ini, antara lain mengatur viskositas yang cocok untuk mengontrol mobilitas. Beberapa !enis alkohol yang digunakan sebagai cosur"actant adalah osur"actant -propanol, )-pentanol, p-pentanol, )-heanol, -heanol. 'ari pengalaman di lapangan, penggunaan osur"actant ini, ternyata dapat meningkatkan recovery minyak sampai 0. 1al ini disebabkan karena selain ikut mendesak, sur"actant !uga turut melarutkan minyak. Pat tambahan lain yang sering dipakai adalah larutan elektrolit Cal yang digunakan sebagai pre"lush, untuk menggerakkan air "ormasi yang tidak cocok dengan komposisi slug sur"actant.
D. Pe)a"ut dan Aditi4e
&elarut utama sur"actant adalah air dan minyak. $ul"onate yang merupakan hasil industri penyulingan suatu campuran =at-=at kimia disebut Petroleu% 5eed#tock , dilarutkan dalam minyak atau air sehingga membentuk %icelle-%icelle yang merupakan %icroe%ul#ion dalam air atau minyak. Micelle-%icelle ber"ungsi sebagai medium yang miscible baik terhadap minyak atau air. @arutan yang menggunakan air atau minyak sebagai pelarutnya, tergantung pada bentuk larutan yang dikehendaki, apakah aueou# #olution atau %icroe%ul#ion (oil-e/ternal atau water-e/ternal %icroe%ul#ion. 'alam sistem aueou# #olution, pelarut utamanya adalah air. $edangkan untuk oil-e/ternal adalah minyak, dan water-e/ternal pelarut utamanya adalah air.
)D
$ebagai =at tambahan dalam slug sur"actant digunakan kosur"actant, umumnya adalah alkohol. Co#urfactant sering digunakan karena mrmpunyai banyak "ungsi dalam sistem pendesakan, antara lain viscositas larutan dapat diatur dengan co#urfactant untuk kontrol mobilitas.
E. Si+te# Pen5a#%u"an
6ntuk membentuk larutan slug sur"actant diperlukan tiga komponen utama, yaitu sur"actant, hidrokarbon dan air. $edangkan sebagai tambahan adalah cosur"actant dan larutan elektrolit. 3omposisi dari masing-masing komponen diatas berbeda-beda untuk larutan sur"actant yang diinginkan. #da tiga macam larutan sur"actant yaitu ). #Aueous solution . Oil eternal 2. %ater eternal 6ntuk
mencampur
komponen-komponen
men!adi
slug
sur"actant,
diperlukan sistem penanganan yang tepat, antara lain harus memakai %ater treatment dan sistem pencampuran slug sur"actant. :asilitas %ater treatment diperlukan untuk menghilangkan kation-kation yang merugikan seperti a J, 5gJ dan ion besi dengan ion-ion natrium dari pelembut air ( water #oftener . $emua komponen yang diperlukan bagi pembuatan slug sur"actant diukur !umlahnya dalam tangki pencampuran, kemudian dilakukan pengadukan agar tercampur homogen. $lug yang berisi hidrokarbon sul"onat dan air perlu dipanaskan terlebih dahulu. &emanasan ini bertu!uan untuk mengurangi kemungkinan ter!adi pengendapan pada sumur in!eksi, menurunkan viskositas slug sur"actant, sekaligus akan membuat slug sur"actant lebih stabil. $etelah disaring slug tersebut dicampur dengan cosur"actant pada volume yang dikehendaki. osur"actant akan menaikkan stabilitas dari slug sistem. 3emudian slug sur"actant ditempatkan dalam pre *n!ection hold tank sebelum digunakan.
3..3.!.3. 9a"ia*e)$4a"ia*e) Yang Me#%enga"u'i Ine-+i Su"/a5tant
)>
;ariabel-variabel yang mempengaruhi in!eksi sur"actant diantaranya adalah adsorbsi, konsentrasi slug sur"actant, clay, salinitas. A. Ad+("*+i
&ersoalan yang di!umpai pada in!eksi sur"actant adalah adsorbsi batuan reservoir terhadap larutan sur"actant. #dsorbsi batuan reservoir pada slug sur"actant ter!adi akibat gaya tarik-menarik antara molekul-molekul sur"actant dengan batuan reservoir dan besarnya gaya ini tergantung dari besarnya a"initas batuan reservoir terhadap sur"actant. Fika adsorbsi yang ter!adi kuat sekali, maka sur"actant yang ada dalam slug sur"actant men!adi menipis, akibatnya kemampuan untuk menurunkan tegangan permukaan minyak-air semakin menurun. 5ekanisme ter!adinya adsorbsi adalah sebagai berikut, sur"actant yang dilarutkan dalam air yang merupakan microemulsion diin!eksikan ke dalam reservoir. $lug sur"actant akan mempengaruhi tegangan permukaan minyak-air, sekaligus akan bersinggungan dengan permukaan butiran batuan. &ada saat ter!adi persinggungan ini molekul-molekul sur"actant akan ditarik oleh molekul-molekul batuan reservoir dan diendapkan pada permukaan batuan secara kontinyu sampai mencapai titik !enuh. #kibatnya kualitas sur"actant menurun karena ter!adi adsorbsi sehingga mengakibatkan frak#ina#i, yaitu pemisahan sur"actant dengan berat ekivalen rendah didepan dibandingkan dengan berat ekivalen tinggi. B. K(n+ent"a+i S)ug Su"/a5tant
3onsentrasi sur"actant !uga berpengaruh besar terhadap ter!adinya adsorbsi batuan reservoir pada sur"actant. $emakin pekat konsentrasi sur"actant yang digunakan, maka akan semakin besar ad#orb#i yang diakibatkannya, hingga mencapai suatu titik konsentrasi tertentu di mana batuan reservoir di!enuhi oleh "luida pendesak sur"actant. $emakin tinggi kosentrasi sur"actant, adsorbsi yang ter!adi akan semakin besar, tetapi penurunan tegangan permukaan minyak air terus berlangsung karena batuan reservoir akan mencapai titik !enuh dalam mengabsorbsi sur"actant. &enggunaan sur"actant dengan konsentrasi lebih tinggi selain mengakibatkan tegangan permukaan minyak air turun dengan cepat !uga dapat lebih a%al dalam memperoleh minyak !ika dibandingkan dengan konsentrasi rendah.
)20
6. 6)a&
+erdapatnya clay dalam reservoir harus diperhitungkan dalam penentuan !enis sur"actant yang akan digunakan dalam in!eksi sur"actant. 3arena clay dapat menurunkan recovery minyak, disebabkan oleh si"at clay yang suka air ( :yophile menyebabkan adsorbsi yang ter!adi besar sekali. 6ntuk reservoir dengan salinitas rendah, peranan clay ini sangat dominan. D. Sa)inita+
$alinitas air "ormasi berpengaruh terhadap penurunan tegangan permukaan minyak-air oleh sur"actant. 6ntuk konsentrasi garam-garam tertentu, Cal akan menyebabkan penurunan tegangan permukaan minyak-air tidak e"ekti" lagi. 1al ini disebabkan karena ikatan kimia yang membentuk Cal adalah ikatan ion yang sangat mudah terurai men!adi ion Ca J dan ion l -, begitu !uga halnya dengan molekul-molekul sur"actant.'i dalam air ia akan mudah terurai men!adi ion R$O 2dan 1J. 3onsekuensinya bila pada operasi in!eksi sur"actant terdapat garam Cal, maka akan membentuk 1l dan R$O 2 Ca, dimana 1l dan R$O2 Ca bukan merupakan =at akti" permukaan dan tidak dapat menurunkan tegangan permukaan minyak-air. $elain mempengaruhi tegangan permukaan minyak-air, garam Cal !uga mengakibatkan "raksinasi sur"actant yang lebih besar, sampai batuan reservoir tersebut mencapai titik !enuh.
3..3.!.. Pe"ti#*angan dan *ata+an %e#a-aian +u"/a5tant
'asar pertimbangan yang digunakan untuk memilih metoda pendesakan sur"actant pada suatu reservoir yang diperoleh dari data empiris diantaranya meliputi ). $i"at "isik "luida reservoir yang terdiri dari gravity minyak, viskositas minyak, komposisi dan kandungan chloridanya.
)2)
. $i"at "isik batuan reservoir yang terdiri dari saturasi minyak sisa, tipe "ormasinya,
ketebalan,
kedalaman,
permeabilitas
rata-rata
dan
temperaturnya. $edangkan syarat-syarat dan batasan-batasan yang digunakan dalam pemilihan metoda pendesakan sur"actant dapat dirinci sebagai berikut ). 3ualitas crude oil /ravity ;iskositas
S #&* T 20 cp
3andungan klorida
T 0000 ppm
3omposisi diutamakan minyak menengah ringan (@ight *ntermediate . $ur"actant dan polimer 6kuran dari slug adalah K ) dari volume pori (&; untuk sistim sur"actant yang tinggi konsentrasinya sedangkan untuk yang rendah besarnya ) K 0 dari volume pori (&;. 3onsentrasi polimer berkisar antara 00 K 000 mg9i ;olume polimer yang diin!eksikan kira-kira 0 dari volume pori. 2. 3ondisi reservoir $aturasi minyak
S20 &;
+ipe "omasi
diutamakan sandstone
3etebalan "ormasi
S )0 "t
&ermeabilitas
S 0 md
3edalaman
T D000 "t
+emperatur
T )? :
4. Batasan lain &enyapuan areal oleh %ater "looding sebelum in!eksi sur"actant diusahakan lebih besar dari 0 'iusahakan "ormasi yang homogen +idak terlalu banyak mengandung anhydrite, pysum atau clay. $alinitas lebih kecil dari 0000 ppm dan kandungan ion divalen (a dan 5g lebih kecil dari 00 ppm.
)2
3..3.!.2. Me-ani+#e ine-+i +u"/a5tant
@arutan sur"actant yang merupakan %icroe%ul#ion yang diin!eksikan ke dalam reservoir, mula-mula bersinggungan dengan permukaan gelembunggelembung minyak melalui "ilm air yang tipis, yang merupakan pembatas antara batuan reservoir dan gelembung-gelembung minyak. $ur"actant memulai perannya sebagai =at akti" permukaan untuk menurunkan tegangan permukaan minyak-air. &ertama sekali molekul-molekul sur"actant yang mempunyai rumus kimia R$O21 akan terurai dalam air men!adi ion-ion R$O 2- dan 1J. *on-ion R$O 2akan
bersinggungan
dengan
gelembung-gelembung
minyak,
ia
akan
mempengaruhi ikatan antara molekul-molekul minyak dan !uga mempengaruhi adhe#ion ten#ion antara gelembung-gelembung minyak dengan batuan reservoir, akibatnya ikatan antara gelembung-gelembung minyak akan semakin besar dan adhe#ion ten#ion semakin kecil sehingga terbentuk oil bank didesak dan diproduksikan. &ada operasi di lapangan, setelah slug sur"actant diin!eksikan kemudian diikuti oleh larutan polimer. 1al ini dilakukan untuk mencegah ter!adinya fingering dan chanelling . 3arena sur"actant J cosur"actant harganya cukup mahal, di satu pihak polimer melindungi bank ini sehingga tidak ter!adi fingering menerobos =one minyak dan di lain pihak melindungi sur"actant bank dari terobosan air pendesak. #gar slug sur"actant e"ektivitasnya dalam mempengaruhi si"at kimia "isika sistem "luida di dalam batuan reservoir dapat ber!alan baik, maka hal-hal diatas harus diperhatikan. 5isalnya mobilitas masing-masing larutan harus dikontrol. 5obilitas slug sur"actant harus lebih kecil dari mobilitas minyak dan air didepannya. #kan tetapi pada praktek dilapangan e""ekti"itas ker!a "luida pendesak sur"actant tidak sesuai yang diharapkan, antara lain karena adanya adsobsi batuan reservoir terhadap larutan sur"actant. #dsobsi menyebabkan ter!adinya "raksinasi, yaitu pemisahan molekul sur"actant. 5olekul-molekul sur"actant yang bergerak paling depan akan mempunyai berat ekivalen yang lebih kecil dibandingkan
)22
dengan molekul-molekul yang bergerak dibelakangnya. $ehingga sur"actant yang mempunyai berat ekivalen yang lebih kecil mempunyai kualitas yang !elek. A. Si+te# Pe")a-uan Te"'ada% Ai" Ine-+i
:asilitas perlakuan terhadap air in!eksi akan sangat bergantung pada persediaan air untuk in!eksi dan keperluan-keperluan lain. 'alam beberapa kasus, kebutuhan perlakuan minimum terhadap "iltrasi air dilakukan melalui penyaringan tekanan bumi diatomaeous. Fika air dipakai sebagai slug tercampur &%i#cible #lug+ atau "ormasi polimer, proses penyaringan air dilakukan dengan penukaran ion %ater so"tener. @angkah ini digunakan untuk menghilangkan bermacam-macam kation pengganggu dengan ion-ion sodium dari regin di dalam water #oftener seperti diperlihatkan pada Ga#*a" 3..
Ga#*a" 3. 'iagram $istem &erlakuan #ir 0 B. Si+te# Pe"5a#%u"an S)ug Su"/a5tant
3omponen-komponen slug tercampur (%i#cible mempunyai komposisi berbeda-beda pada kebanyakan rumus-rumus dari %icellar . 3ebanyakan slug terdapat paling sedikit terdiri dari empat komponen berbeda petroleun #ulfonat , "asa cairan (encer, hidrokarbon dan cosur"actant. $emua komponen tersebut kecuali cosur"actant, diukur didalam tangki pencampur yang luas dimana mereka tercampur sampai men!adi homogen, seperti dapat dilihat pada Ga#*a" 3.2.
)24
:iltrasi diperlukan slug yang umumnya memanas sebelum dipompa mele%ati "ilter. 'engan memanaskan lebih dahulu mempunyai beberapa maksud, menstabilkan slug, memperbaiki penyaringan yang menyebabkan turunnya viskositas slug dan mengurangi kemungkinan terendapkannya para"in di dalam sumur in!eksi. $etelah "iltrasi, osur"actant yang hampir selalu alkohol, terukur di dalam slug. osur"actant menaikkan kesetabilan micellar dan secara serempak merubah viskositas untuk memenuhi kebutuhan mobilitas di dalam reservoir. $lug tersebut biasanya ditempatkan di dalam tangki penyimpanan prein?ection sebelum dii!eksikan di dalam sumur. $ebuah pompa po#itive di#place%ent digunakan untuk mengin!eksikan slug pada la!u alir seperti sebelumnya.
Ga#*a" 3.2 'iagram $istem &encampuran $lug $ur"actant 0 6. Si+te# Ine-+i ,)uida
*n!eksi "luida ke dalam reservoir dengan melalui beberapa sumur umumnya dilakukan dengan memakai sistem mani"old. 3arena biasanya digunakan pompa positive displacement untuk mengin!eksikan "luida di dalam reservoir, la!u aliran volumetris total dapat dikontrol, untuk melihat program in!eksi secara keseluruhan. Ga#*a" 3.. menggambarkan pengin!eksian sur"actant ke dalam reservoir suatu lapangan.
)2
Ga#*a" 3.. 5ekanisme *n!eksi $ur"actant)0
+anpa alat pengontrol aliran pada masing-masing sumur, aliran relati" ditentukan dengan mengukur daya tahan aliran dalam aliran masing-masing sumur in!eksi. 6ntuk mengimbangi in!eksi yang tak terkontrol, dibutuhkan beberapa !enis kontrol aliran pada masing-masing sumur. Fika "luida yang diin!eksikan adalah atau slug tercampur &%i#cible #lug+, throttling valve sederhana cukup untuk mengukur aliran. Fika se!umlah sumur mendapat "luida dari satu pompa dalam !umlah yang besar, alat-alat pengontrol dapat men!adi tidak stabil karena seluruh sistem saling berhubungan. &erubahan sedikit sa!a pada pera%atan throttling pada sumur menyebabkan perubahan aliran di sebuah sumur yang lainnya, karena la!u alir total tetap konstan. Camun sistem ini tetap dapat beker!a !ika cukup memonitoring terhadap la!u in!eksi pada masing-masing sumur. 3..3.3. Ine-+i A)-a)ine
*n!eksi alkalin atau kaustik merupakan suatu proses dimana p1 air in!eksi dikontrol pada kisaran harga )-)2 untuk memperbaiki perolehan minyak. Beberapa si"at batuan dapat mempengaruhi terhadap in!eksi alkalin. *on divalen dalam air di reservoir, !ika !umlahnya cukup banyak dapat mendesak slug alkalin karena mengendapnya hidroksida-hidroksida yang tidak dapat larut. 6yp#u% dan anhydrit !ika !umlahnya melebihi dibandingkan dengan !umlahnya yang ada didalam tracer akan menyebabkan mengendapnya a(O1 dan
)27
membuat slug CaO1 men!adi tidak e"ekti". lay dengan kapasitas pertukaran ion yang tinggi dapat menghasilkan slug CaO1 dengan menukar hidrogen dari sodium. @imestone dan dolomit bersi"at tidak reakti" dan reaksi dengan komponen silika di dalam batu pasir sangat lambat dan tidak lengkap, sedangkan resistivitas alkalin dengan batuan reservoir dapat ditentukan di laboratorium. 'ari pengalaman di lapangan, penggunaan osur"aktan ini, ternyata dapat meningkatkan recovery minyak sampai 0 1al ini disebabkan karena selain ikut mendesak, osur"aktan !uga turut melarutkan minyak. Pat tambahan lain yang sering dipakai larutan elektrolit Cal yang digunakan sebagai preflu#h, untuk menggerakkan air "ormasi yang tidak cocok dengan komposisi slug sur"aktan. *n!eksi alkaline sebagai salah satu alternati" in!eksi kimia, mempunyai pengaruh dalam peningkatan recovery yang dapat dibandingkan dengan in!eksi kimia lain &emilihan bahan pada *n!eksi alkaline dilakukan berdasarkan p1 tertinggi, karena p1 yang tinggi dapat menurunkan tegangan permukaan minyak. Bahan kimia yang menghasilkan p1 tinggi pada konsentrasi yang rendah adalah CaO1. 1asil pengamatan laboratorium menun!ukkan bah%a kondisi optimum pada in!eksi alkaline dicapai dengan konsentrasi CaO1 0,) berat dan ukuran slugnya sekitar ) volume pori, selain itu bahan kimia in!eksi ini paling murah dibandingkan dengan bahan untuk in!eksi kimia lainnya.
3..3.3.1. Ba'an Ki#ia Ine-+i A)-a)ine
Bahan kimia yang umumnya banyak dipakai adalah #odiu% hidrok#ida. Sodiu% ortho#ilikat' a%%oniu% hidrok#ida' potta##iu% hidrok#ida' tri#odiu% pho#pat' #odiu% karbonat' #odiu% #ilikat dan poly ethyleni%ine, !uga termasuk =at organik yang dian!urkan untuk dipakai. 1arga dari bahan-bahan kimia tersebut merupakan pertimbangan yang penting dimana CaO1 dan #odiu% orthi#ilikat tidak begitu mahal dan lebih e"ekti" dalam menaikkan perolehan minyak tambahan. 'alam in!eksi alkaline terdapat beberapa mekanisme, yaitu penurunan tegangan anter permukaan, emulsi"ikasi, perubahan kebasahan dan penghancuran
)2?
rigid interfacial fil%, dimana semua itu dapat menyokong terhadap kenaikan recovery minyak. #kibat dari mekanisme diatas secara makroskopis adalah perbaikan areal dan volumetrik s%eep e"isiency, yaitu dengan perubahan mobility ratio atau perubahan permeabilitas minyak-air. &ercobaan in!eksi alkaline di laboratorium menun!ukkan perbaikan penyapuan minyak. $edangkan secara mikroskopis adalah merubah minyak yang tak dapat bergerak &i%%obile+ dalam media berpori men!adi dapat bergerak &%obili3ed+, yaitu dengan emulsi"ikasi dan penurunan tegangan antar permukaan. 'alam aplikasi in!eksi ini di lapangan, disarankan untuk melakukan pilot te#t terlebih dahulu, yaitu sebagai kelan!utan dari evaluasi laboratorium. 3..3.3.!. Me-ani+#e Ine-+i A)-a)ine
5ekanisme in!eksi alkaline berhubungan dengan reaksi antara CaO1 dengan asam organik pada minyak di reservoir. Reaksi ini akan mengakibatkan ter!adinya penurunan tegangan permukaan, emulsi"ikasi, perubahan kebasahan dan peleburan rigid interfacial fil%. 3eempat hal ini akan dibahas dalam sub bab berikut ini.
A. Penu"unan Tegangan Pe"#u-aan
+aber, et2 al2 membuat hubungan antara perubahan bilangan kapiler dengan perubahan saturasi minyak, seperti terlihat pada Ga#*a" 3.7.
)2D
Ga#*a" 3.7. Bilangan 3apiler vs $aturasi 5inyak Residual )>
Bilangan kapiler dide"inisikan dengan persamaan sebagai berikut C c
Nv U
......................................................................................(2-)4
3eterangan N
8 viskositas
v
8 kecepatan
U
8 tegangan permukaan 1arga bilangan kapiler untuk in!eksi air adalah )0-, sedangkan untuk
meningkatkan perolehan minyak, harga ini harus dinaikkan men!adi lebih besar dari )0-4. 3enaikan bilangan kapiler dapat dilakukan dengan menurunkan tegangan permukaan sampai ribuan kali atau lebih !ika viskositas dan kecepatan adalah konstan. 5inyak umumnya mempunyai tegangan permukaan sebesar dyne9cm dan tegangan permukaan dapat mencapai 0,00) dyne9cm !ika dilakukan in!eksi alkaline. /radien
tekanan
harus
dapat
melebihi
tekanan
kapiler
kesempurnaan in!eksi air. &ersamaan untuk tekanan kapiler dapat dituliskan
untuk
)2>
&c
V U r
...................................................................................(2-)
3eterangan &c
8 tekanan kapiler
R
8 !ari-!ari pori batuan reservoir
/radien tekanan pada in!eksi air umumnya adalah 0,02D psi9cm. +egangan permukaan (U sebesar 0,00 dyne9cm dapat diperoleh dengan in!eksi alkaline.
B. E#u)+i/i-a+i
&enemuan oke menyatakan bah%a emulsi"ikasi akan ter!adi di reservoir pada p1, konsentrasi CaO1 dan salinitas yang optimum serta apabila konsentrasi asam di reservoir mencukupi. $ebuah hasil penelitian laboratorium menyatakan bah%a hasil in!eksi emulsi air dalam minyak (water in oil e%ul#ion akan lebih baik dibanding dengan in!eksi air, seperti terlihat pada ga#*a" 3$8. 5c#uli""e menambahkan bah%a peningkatan perolehan minyak dapat diperoleh dengan ter!adinya emulsi di reservoir.
)40
Ga#*a" 3.8. &engaruh Emulsi #ir dalam 5inyak terhadap &erolehan 5inyak )> #da dua sistem aliran emulsi, yaitu emulsi"ikasi entrain%ent dan
emulsi"ikasi entrap%ent .
Emulsi"ikasi entrain%ent , yaitu !ika emulsi"ikasi ter!adi akibat reaksi CaO1 dengan minyak di reservoir, kemudian emulsi tersebut masuk ke dalam air in!eksi dan mengalir bersamanya sebagai minyak-minyak yang sangat halus.
Emulsi"ikasi entrap%ent , yaitu !ika ada sebagian emulsi yang terperangkap kembali selama proses pengalirannya sehingga akan menghambat pergerakan air in!eksi dan mobilitas air in!eksi men!adi berkurang. Ga#*a" 3.;. memperlihatkan si"at pergerakan "ront yang merupakan
keuntungan lain dari emulsi"ikasi ini dan dapat di!elaskan sebagai berikut
5il% (la%ella akan terbentuk bersamaan dengan ter!adinya perubahan kebasahan dari oil-wet men!adi water-wet di dekat "ront bagian belakang yang mengandung sedikit emulsi. (gambar 2.4>.
:a%ella yang terbentuk akan menghambat aliran in!eksi pada pori-pori yang mengakibatkan gradien tekanan yang besar di belakang "ront. (gambar 2.4>b.
:a%ella akan pecah pada saat melalui kerongkongan pori, sehingga ter!adi gradien saturasi yang ta!am di daerah "ront. (gambar 2.4>c.
/ambar 2.4>d. memperlihatkan ketiga proses tersebut secara mikroskopis untuk bagian depan, belakang dan di "ront.
)4)
Ga#*a" 3.;. +ekanan dan 'istribusi :luida dalam 3olom &asir pada *n!eksi #lkaline )> C. Pe"u*a'an Ke*a+a'an
/aya kapiler akan cenderung untuk menahan minyak pada media berpori, hal ini dapat dikurangi, dihilangkan atau diubah dengan mekanisme perubahan kebasahan. agner dan @each menyatakan bah%a dengan mengubah p1 air in!eksi akan ter!adi reaksi antara air in!eksi dan =at akti" permukaan, akibatnya ter!adi perubahan kebasahan. 'ua kemungkinan ter!adinya perubahan kebasahan pada in!eksi alkaline adalah perubahan kebasahan dari water-wet men!adi oil-wet atau oil-wet men!adi water-wet .
Pe"u*a'an Ke*a+a'an Da"i ater#et Menadi $il#et
5ichael dan +imming menyatakan bah%a mekanisme yang ter!adi pada perubahan kebasahan dari water-wet ke oil-wet , seperti yang ditun!ukkan pada ga#*a" 3.2< adalah sebagai berikut
$i"at batuan berubah dari water-wet men!adi oil-wet pada saat konsentrasi =at perubahan kebasahan meningkat, akibatnya gaya kapiler akan mendorong minyak pada kerongkongan pori yang lebih sempit. (gambar 2.0a.
)4
5inyak tersebut akan pecah dan mengalir sepan!ang kerongkongan pori bersamaan dengan penurunan tegangan permukaan oleh =at perubah itu. (gambar 2.0b.
5inyak tersebut men!adi retak-retak sepan!ang kerongkongan pori apabila =at perubah kebasahan berkurang sehingga batuan mulai berubah lagi men!adi water-wet . (gambar 2.0c.
5inyak yang retak-retak tersebut akan pecah dan lepas dari batuan !ika batuan telah men!adi water-wet kembali, kemudian mengalir melalui kerongkongan pori bersama air in!eksi. (gambar 2.0d
3euntungan perubahan kebasahan dari water-wet men!adi oil-wet dapat dilihat !uga dari dukungannya terhadap si"at pergerakan emulsi, seperti yang diterangkan pada mekanisme emulsi"ikasi.
Ga#*a" 3.2<. 5ekanisme &ergerakan 5inyak Residual dan &erubahan 3ebasahan )> Pe"u*a'an Ke*a+a'an Da"i $il#et Menadi ater#et
5ungan, Erlich dan agner menyatakan bah%a kenaikan perolehan minyak ter!adi pada perubahan kebasahan batuan dari oil-wet men!adi water-wet . &erubahan permeabilitas relati" minyak dan air ter!adi seiring dengan perubahan kebasahan batuan ini, hal ini akan menyebabkan perbaikan terhadap %obility ratio pengin!eksian dan penurunan OR. agner dan @each menyatakan bah%a kenaikan perolehan minyak dengan turunnya OR dapat disebabkan oleh in!eksi
)42
asam maupun CaO1. Ga#*a" .21. memperlihatkan kenaikan perolehan minyak dengan turunnya OR yang disebabkan oleh in!eksi asam.
Ga#*a" 3.21. 1ubungan antara &erolehan 5inyak dan .ater-,il "atio ()> D. Pe)e*u"an %igid &nter'acial Fil(
Beberapa
"amili
hidrokarbon cenderung untuk
membentuk
rigid
interfacial fil%. 5il% ini sesungguhnya akan hancur dan masuk ke dalam minyak, tetapi prosesnya sangat lambat. 5il% akan melipat membentuk simpul-simpul yang mengakibatkan minyak tidak dapat keluar dari media berpori !ika fil% ini masuk ke dalam ruang pori yang kecil. 3..3.3.3. Penga"u' Da)a# Ine-+i A)-a)ine
)44
*n!eksi alkaline dipengaruhi oleh beberapa hal, yaitu konsentrasi CaO1, karakteristik reservoir dan komposisi "luida reservoir dan air in!eksi. 3etiganya akan dibahas dalam sub bab berikut ini. A. K(n+ent"a+i NaOH
"ei#berg dan Do#cher mengamati tegangan antar muka antara air-minyak pada minyak ali"ornia dan didapatkan bah%a pada range p1 tertentu tegangan antar muka akan minimum, seperti terlihat pada gambar 2.. 'engan pengamatan yang sama pada minyak Tia @uana' De 5errer mengemukakan bah%a tegangan antar muka akan minimum pada harga konsentrasi kritis tertentu, pada gambar 2.2. 'ari kedua hal tersebut dapat disimpulkan bah%a tegangan antar muka akan minimum pada range p1 dan konsentrasi CaO1 tertentu. &entingnya konsentrasi yang tepat pada in!eksi alkalin ini dikemukakan oleh Subkow, dimana agar didapat emulsi minyak dalam air pada proses emulsi"ikasi di "ormasi, konsentrasi CaO1 harus cukup, karena konsentrasi CaO1 yang berlebihan akan menyebabkan emulsi"ikasi yang sebaliknya (air dan minyak atau tidak ter!adi emulsi sama sekali, $ecara umum hasil percobaan in!eksi core dilaboratorium menun!ukkan bah%a 3onsentrasi e"ekti" yang dapat meningkatkan perolehan minyak adalah konsentrasi yang menghasilkan tegangan antar permukaan diba%ah 0.0) dyne9cm. &ada kebanyakan minyak tegangan permukaan sebesar tersebut diatas dicapai untuk konsentrasi CaO1 0.) berat dan p1 ). K ).4. Beberapa !enis minyak yang menghasilkan tegangan yang cukup rendah, tidak menun!ukkan perolehan minyak yang maksimum, melainkan perolehan minyak naik dengan naiknya in!eksi kumulati".
)4
Ga#*a" 3.2!.
+egangan #ntarmuka vs p1 untuk 5inyak ali"ornia )> B. Ka"a-te"i+ti- Re+e"4(i"
&erolehan minyak pada in!eksi alkaline tergantung pada interaksi antara bahan kimia yang ditambahkan dengan "luida reservoir. Bahan kimia ini diharapkan untuk bertahan lama di dalam reservoir sehingga mendapatkan kontak yang maksimum dengan "luida reservoir. 1al-hal yang perlu diperhatikan dalam in!eksi alkaline berkaitan dengan pengaruh karakteristik reservoir ini, yaitu 1. St"u-tu" dan Ge()(gi Re+e"4(i"
'alam kaitannya dengan e"isiensi pendesakan in!eksi alkaline, hal-hal yang perlu dihindari adalah
Reservoir
dengan sesar
dan rekahan
yang memungkinkan
ter!adinya distribusi minyak yang tidak merata. 3etebalan total reservoir yang !auh lebih besar dari ketebalan =ona minyak. @uas =ona minyak yang kecil atau =ona minyak yang tipis di atas aAui"er yang tebal. Reservoir dengan tingkat perlapisan yang tinggi. 1eterogenitas batuan yang tinggi dan perkembangan porositas serta permeabilitas yang rendah.
)47
!. Keda)a#an dan Te#%e"atu"
'ari hasil pengukuran di laboratorium didapatkan bah%a dengan semakin dalam dan semakin tinggi temperatur reservoir, maka konsumsi alkalinnya akan semakin besar.
3. Jeni+ Batuan Re+e"4(i"
Fenis batuan reservoir sangat berpengaruh terhadap e"ektivitas penggunaan in!eksi alkaline. &engaruh tersebut dapat dilihat dari tiga segi, yaitu besarnya reaktivitas, luas permukaan dan daya adsorbsi.
$egi Besarnya Reaktivitas Batugamping dan dolomit tidak reakti" (reaksinya
1.
dengan CaO1 sangat lambat. Batulempung (clay bervariasi tergantung pada
!.
kapasitas pertukaran ionnya. $emakin tinggi kapasitas pertukaran ionnya maka semakin besarnya reaktivitasnya. /ypsum dan anhydrit sangat reakti" dan reaksinya
3.
dengan CaO1 mengakibatkan penghancuran a$O4 dan pengendapan a(O1. *n!eksi alkaline yang banyak mengandung anhydrit adalah in!eksi alkaline pada core dari /rayburg, seperti ditun!ukkan pada ga#*a" 3$22
)4?
Ga#*a" 3$22 +est *n!eksi CaO1 pada Core 'olomit dari /rayburg )> $egi @uas &ermukaan
5inyak sisa setelah in!eksi alkaline terdapat pada matrik oil-wet dan berbentuk fil%-fil%. 3etebalan fil% ini tergantung pada kualitas pendesakan emulsinya. 5inyak sisa akan lebih banyak !ika luas permukaan batuan semakin besar. *n!eksi alkaline tidak akan e"ekti" pada batuan yang mempunyai luas permukaan yang besar, seperti batu lempung dan silt. &engaruh luas permukaan ini ditun!ukkan oleh percobaan in!eksi air dan alkaline pada kolom campuran pasir, yaitu pasir Otta%a Co. )7 (0,07? m 9gr dan tepung silika (0,D> m 9gr. 1asil percobaan terlihat pada gambar 2-70
$egi 'aya #dsorbsi Batuan dengan daya adsorbsi yang besar akan menghambat e"isiensi
pendesakan oleh in!eksi alkaline. 'aya adsorbsi batuan akan menyebabkan alkaline menempel pada permukaan batuan dan !umlah alkaline akan berkurang.
6. K(#%(+i+i ,)uida Re+e"4(i"
3andungan kimia pada "luida reservoir dan in!eksi air hangat sangat berpengaruh mekanisme dalam in!eksi alkalin. K(#%(+i+i Min&a- $i"ert menemukan bah%a dalam minyak terdapat seratus macam sur"actant atau lebih. &erbedaan !enis minyak menyebabkan komposisi sur"actant yang berbeda pula, sehingga menyebabkan bentuk kurva tegangan permukaan yang
)4D
berbeda. Erlich menemukan bah%a dengan terlepasnya komposisi tertentu pada minyak, berakibat penting pada tegangan antar permukaan antara cairan dengan cairan atau cairan dengan padatan. 1al ini diper!elas oleh penemuan Fohansen dan 'unning, bah%a dengan mengeluarkan asphalten dari minyak sangat mengurangi kebasahan terhadap gelas kapiler. Beberapa hasil pengamatan yang penting sehubungan dengan komposisi minyak serta pengaruhnya terhadap mekanisme in!eksi alkaline dapat dilihat pada ta*)e III$8. Ta*e) III$8 ,a#i)i Hid"(-a"*(n &ang Penting Pada Me-ani+#e ine-+i A)-a)in 19)
5ekanisme &enurunan tegangan permukaan
:amili 1 #sam karboksilat
Rumus 5olekul ROO1
&erubahan kebasahan
#sphalten
R1OO1
&embentukan rigid
&orphyrin
2412 C4O4:el
#ldehide
RO1
3eton
ROR
#sam karboksilat
ROO1
Citrogen Organik
RCO
3eterangan R8 gugus alkyl
K(#%(+i+i Ai" ,("#a+i dan Ai" Ine-+i 3adar padatan yang terlarut yaitu berupa senya%a garam atau berupa ion bebas baik pada air "ormasi maupun pada in!eksi air sama-sama mempengaruhi terhadap mekanisme in!eksi dan konsumsi alkalin. 5ultivalen ion akan mengurangi slug CaO1 !uga sangat mempengaruhi kurva tegangan permukaan, terutama ion kalsium dan magnesium, ion kalsium lebih merugikan dibandingkan dengan ion magnesium. Reaksi antara CaO1 dengan ion kalsium dan magnesium akan membentuk sabun kalsium dan magnesium, akan tetapi keduanya bukan =at akti" permukaan, sehingga akan mengurangi slug CaO1 dan tegangan antar muka akan naik dengan keberadaan kedua ion tersebut. 1asil percobaan di laboratorium menyatakan bah%a kadar
)4>
kalsium yang dii!inkan pada air in!eksi adalah ?0 ppm dan ion magnesium sampai ?00 ppm, sedangkan kadar kalsium yang dii!inkan pada air "ormasi sampai 00 ppm. &ada !umlah tertentu garam Cal berguna untuk men!un!ung mekanisme dalam in!eksi alkalin !uga berguna untuk mengurangi konsumsi CaO1. 3egaraman di reservoir diperlukan pada proses perubahan kebasahan, yaitu membuat batuan reservoir cenderung men!adi oil-wet , sedangkan pada konsentrasi yang lebih besar diperlukan untuk ter!adinya emulsi air dalam minyak. &engaruh Cal terhadap tegangan antarmuka, Fennings menyatakan bah%a diba%ah 0000 ppm, adanya Cal pada air in!eksi bukan sa!a membuat tegangan antarmuka tetap rendah akan tetpai !uga dapat menurunkan keperluan akan konsentrasi CaO1.
3..3.3.. Pe"en5anaan La*("at("iu#
&erencanaan @aboratorium dalam in!eksi alkaline atau kaustik perlu untuk melihat lapangan-lapangan yang prospekti". &erencanaan @aboratorium perlu mempertimbangkan hal-hal sebagai berikut ). Bilangan #sam Bilangan asam adalah se!umlah milligram 3O1 yang diperlukan untuk menetralkan ) gram minyak mentah agar tercapai p1 sebesar ?.0. 6ntuk kandidat yang bagus, bilangan asamnya kira-kira 0. mg 3O19gram minyak mentah. 'isamping itu sampel !uga harus bebas dari pemecah emulsi, inhibitor, atau bahan kimia lapangan minyak lainnya. . &enurunan tegangan antarmuka +egangan antarmuka antara minyak mentah dengan padatan kaustik harus kurang dari 0.0) dyne9cm. &engukuran dapat menggunakan #pinning drop (pada kondisi tekanan-temperatur ambient dengan dead oil atau pendant drop apparatu# (pada kondisi tekanan-temperatur reservoir dengan live oil . :luida yang digunakan dalam pengukuran harus me%akili "luida reservoir dan air in!eksi yang akan dipakai. 2. &erubahan kebasahan
)0
Fika reservoir basah minyak, CaO1 dapat men!adikan basah air. *mbibition test atau pengukuran sudut kontak dapat digunakan untuk mempela!ari kebasahan. 4. &embentukan emulsi 6ntuk mempela!ari pembentukan emulsi dengan padatan CaO1, percobaan yang sederhana adalah dengan mengocok padatan CaO1 pada volume dan konsentrasi yang sudah diketahui dengan minyak mentah pada tabung gelas. +ipe emulsi yang terbentuk ditentukan dan viscositasnya diketahui. . :ilm kaku Beberapa minyak mentah dapat membentuk "ilm kaku pada bidang kontak dengan air asin. 1al ini bisa dipela!ari dengan menggunakan sudut kontak atau tegangan antarmuka. 7. Reaksi antar batuan reservoir dengan mineral @enning dan @ohn#on &()*0+ merekomendasikan prosedur untuk menentukan reakti"itas kaustik batuan reservoir sebagai berikut a. 5embersihkan sekitar 700 gr yang telah dihaluskan dengan ekstraksi toluen dan mengeringkannya. b. 5embentuk pasir yang kering dan bersih per berat ( men!adi silinder dengan pan!ang )D in dan diameter ). in. 5en!enuhi pasir tersebut dengan air destilasi dan menentukan &;-nya. c. $etelah pen!enuhan dengan air destilasi, maka dilakukan in!eksi padatan kaustik (CaO1 dengan konsentrasi . d. 5elan!utkan in!eksi kaustik sampai p1 e""luent dari kolom mendekati p1 padatan in!eksi. 5engukur volume total padatan e""luent yang terkumpul pada titik ini. e. Reaktivitas
batuan
kaustik
(R,
kemudian
mengukur
dengan
menggunakan persamaan " )00 = P= C 9 . ....................................................................... (2-
)7 3eterangan R
8 meA CaO1 yang dikonsumsi tiap )00 gram batuan
))
;
8 milimeter
&;
8 milimeter
8 meA CaO19ml
8 gram batuan
$elama u!i pendesakan diatas, data-data berikut harus didapat ). &ermeabilitas . p1 dan konsentrasi CaO1 dalam air produksi 2. &embentukan emulsi, si"at-si"at rheologi, dan stabilitasnya 4. &erolehan minyak sebagai "ungsi dari &; yang diin!eksikan 3..3.3.2. K"ite"ia Pe#i)i'an Re+e"4(i"
$creening criteria sebelum dilakukan in!eksi alkalin antara lain adalah
Reservoir harus sesuai dengan in!eksi air, karena penambahan alkalin dapat meningkatkan perolehan minyak dibandingkan hanya dengan in!eksi air.
+idak ada rekahan.
Reservoir tidak memiliki tudung gas (gas cap, karena adanya tudung gas menyebabkan se!umlah minyak yang mobil kembali di!enuhi oleh gas di dalam tudung gas.
*n!ektivitas harus cukup. *n!ektivitas dapat turun karena mobilisasi beberapa emulsi yang terbentuk dan adanya penyumbatan.
+emperature reservoir kurang dari 00o:. #pabila temperature lebih besar, maka pemakaian aliran harus lebih banyak dan emulsi men!adi tidak stabil.
&ada reservoir batupasir.
;iscositas minyak kurang dari 00 cp. 3arena pada viscositas yang lebih besar akan lebih cocok pada in!eksi thermal.
Bilangan asam (acid number sebaiknya lebih besar dari 0. mmg 3O19gr minyak mentah.
+egangan antar muka antara minyak mentah dengan larutan alkalin kurang dari 0.0) dyne9cm.
)
3elebihan in!eksi alkaline dalam menutupi kebutuhan in!eksi lainnya sehubungan dengan permasalahan teknis, adalah karena in!eksi alkaline baik pada kondisi /ravity dari menengah sampai tinggi ()2 - 2W#&*. ;iskositas tinggi (sampai 00 cp. $alinitas cukup tinggi (sampai 0000 ppm.
Ga#*a" 3.27 &erbandingan p1 $ecara 6mum yang 'igunakan &ada *n!eksi #lkaline )0
3.4.3.4. Injeksi Micellar-Polymer 3.4.3.4.1. Screening Criteria Injeksi Micellar-Polimer
Kriteria
seleksi
untuk
micellar-polimer
flooding
merupakan
penggabungan dari injeksi polimer dan injeksi suraktan, adapun kriteria seleksi tersebut adalah :
Heterogenitas
)2
Heterogenitas batuan yang diharapkan untuk injeksi ini adalah heterogenitas batuan yang sedang. Pada heterogenitas batuan yang sedang, injeksi air dapat memperbaiki distribusi permeabilitasnya. Pada micellar-polimer flooding digunakan polimer sebagai fluida pengentalnya, polimer dengan aquier dan tudung gas yang besar, rekahan, geroong, sesar, !thie "one#, harus dihindari sebab akan mengakibatkan polimer loss yang besar. $egitu pun juga dengan slug suraktan yang diinjeksikannya sebab jika adanya rekahan dan sesar maka distribusi saturasi minyaknya tidak merata sehingga efisiensi pendesakannya tidak optimum.
%emperatur reser&oir %emperatur reser&oir yang cocok untuk injeksi ini adalah lebih kecil dari '(( o). %emperatur tinggi akan menurunkan kestabilan polimer terutama bila terdapat oksigen terlarut, logam dan organisme tertentu.
*iskositas minyak *iskositas minyak yang sesuai adalah lebih kecil dari +(( cp. ntuk mendesak minyak yang kental diperlukan polimer dalam jumlah yang besar sehingga kurang ekonomis.
Kandungan klorida Kandungan klorida di dalam salinitas air ormasi kurang dari '(((( ppm.
Permeabilitas Permeabilitas yang cocok untuk pelaksanaan micellar-polimer flooding ini lebih besar dari '( m, sebab jika permeabilitasnya kecil akan terjadi degradasi mekanik yang diakibatkan karena polimer retensi sebagai akibat dari penjebakan dan penyerapan.
Kedalaman Klasifikasi kedalaman yang sesuai untuk micellar-polimer flooding kurang dari ((( eet.
/aturasi mobil oil
)4
0eser&oir yang dianjurkan untuk pelaksanaan micellar-polimer adalah reser&oir dengan harga saturasi di atas 123 P*. 3.4.3.4.2. Batasan dan Sifat Injeksi Micellar-Polimer
4njeksi 5icellar-Polimer adalah salah satu injeksi kimia yang menggunakan suraktan dan polimer sebagai fluida pendesaknya, atau dapat dikatakan penggabungan antara injeksi suraktan dan injeksi polimer yang memiliki tujuan untuk meningkatkan perolehan minyak dengan jalan memperbaiki efisiensi penyapuan dan efisiensi pendesakan. 4njeksi micellar-polimer dikatakan meningkatkan perolehan minyak sebab mekanisme pendesakannya dapat merubah siat fisik fluida dan batuan reser&oir, diantaranya : 1. 5engurangi mobilitas rasio antara air dengan minyak sehingga dapat meningkatkan efisiensi penyapuan (sweep eficiency). 2. 5eningkatkan efisiensi pendesakan (displacement eficiency) dengan mengurangi gaya-gaya kapiler dan menurunkan tegangan antar muka fluida. 3. 5emperbesar porositas dan permeabilitas batuan sehingga dapat menghilangkan adanya tortuosity . 4. 5eningkatkan transmisibility batuan. 5. 5emecahkan rigid batuan sehingga fluida dapat mengalir dengan mudah. 4njeksi kimia ini dapat dilakukan dengan eekti pada reser&oirreser&oir batupasir, dengan komposisi fluida minyak yang menengah-ringan, dan tidak eekti pada reser&oir yang memiliki temperatur serta salinitas air ormasi yang tinggi sebab jika temperatur reser&oir terlalu tinggi maka akan menurunkan kestabilan polimer sebagai fluida pendesaknya. $egitu pula untuk salinitas yang tinggi yaitu dengan adanya konsentrasi-konsentrasi garam tertentu 67a8l9 akan menyebabkan penurunan tegangan antar muka tidak eekti lagi. 3.4.3.4.3. Parameter yang Mempengarui Mekanisme Pendesakan
)
idasarkan pada siat dan karakteristik reser&oir, serta siat fluida injeksi, terdapat hal-hal yang akan berpengaruh terhadap mekanisme pendesakan pada injeksi micellar-polimer. Hal-hal tersebut, antara lain : 1. dsorbsi batuan reser&oir dsorbsi batuan reser&oir cenderung mengadsorbsi suraktan dengan berat ekui&alen yang tinggi. Hal ini menyebabkan adanya fraksinasi, semakin jauh dari titik injeksi berat ekui&alen semakin kecil. ;enis raksinasi ini yang menyebabkan perolehan minyak semakin kecil, karena ungsi petroleum sulfonat menjadi kurang akti. '. 8lay /iat clay yang suka air akan menyebabkan adsorbsi yang terjadi besar sekali. ntuk reser&oir yang mempunyai salinitas rendah, peranan clay sangat dominan. +. /alinitas /alinitas ormasi berpengaruh terhadap penurunan tegangan permukaan minyak-air.
Pada
konsentrasi
7a8l tertentu akan mengakibatkan
penurunan tegangan permukaan minyak-air menjadi tidak eekti lagi. Hal ini disebabkan karena ikatan kimia yang membentuk 7a8l merupakan ion yang sangat mudah terurai menjadi 7a < dan 8l-, demikian juga dengan molekul suraktan dalam air akan terurai menjadi 0/=++- dan H <. Konsekuensinya, bila dalam injeksi suraktan terdapat garam 7a8l, maka akan membentuk H8l dan 0/= +7a, dengan keterangan keduanya bukan merupakan "at permukaan dan tidak dapat menurunkan tegangan permukaan minyak-air. >. Konsentrasi slug suraktan Konsentrasi suraktan akan mempengaruhi adsorbsi. /emakin pekat konsentrasi suraktan, maka akan semakin besar adsorbsi yang dihasilkan hingga mencapai titik jenuh, akibatnya batuan reser&oir tidak lagi mengadsorbsi suraktan. 2. Kelakuan polimer
)7
Polyacrylamide dan polysacharide dikelompokkan ke dalam fluida non7etonian karena kelakuan alirannya terlalu kompleks yang tidak dapat dicirikan oleh satu parameter yaitu &iskositas. Perbandingan shear rate dan shear stress tidak konstan. Karakteristik mobilitas pengontrol dapat ditentukan dengan mengukur &iskositas dan aktor screening. ?. dsorbsi polimer dsorbsi polimer tergantung dari jenis polimer dan batuan permukaan. dsorbsi akan naik sejalan dengan naiknya salinitas. @. Polimer retention 0etensi polimer di baah kondisi reser&oir akan selalu lebih rendah dari harga yang terukur di laboratorium. . *olume pori Polimer mengalir melalui media berpori dengan kecepatan yang berbeda dengan air, karena adsorbsi dan &olume pori yang tidak dapat dimasuki. dsorbsi cenderung membentuk ujung slug polimer bergerak dengan kecepatan lebih rendah dari water bank . *olume pori yang tidak dapat dimasuki cenderung membuat slug polimer bergerak dengan kecepatan lebih rendah dari ater bank.
3.4.3.4.4. Baan !imia Injeksi Micellar-Polimer
. /uraktan %ipikal monomer suraktan kutub non polar 6lypophile moiety 9 dan kutub polar 6hydrophile moiety 9, atau disebut juga amphiphile. /truktur kimia monomer suraktan secara umum dilambangkan dengan tadpole! , dengan keterangan kutub nonpolar diposisikan sebagai ekor dan kutub polar sebagai kepalanya ;enis-jenis suraktan yang biasa digunakan dalam injeksi kimia adalah sodium dodecyl sulfate dan sulfonate. $. Polimer
)?
;enis-jenis polimer yang dapat digunakan dalam proses injeksi polimer antara lain adalah "anthan #um, hydroli$ed polyacrylamide (%P&'), polimer gabungan (copolimer), antara monomer asam acrylic dengan acrylamide, gabungan polimer antara acrylamide dengan 2acrylamide 2 metil
propana
sulfonate
(&'&'P*),
hydro"yethylcellulose
(+'%,+),
polyacrylamide (P&'), polyacrylic acid- #lucan- de"tran polyacrylic o"ide (P,)- dan poly/inyl alcohol . ari semua jenis tersebut, jenis polimer yang banyak digunakan dalam aplikasi lapangan adalah "anthan #um- hydroli$ed polyacrylamide- dan copolimer acrylic acidacrylamide. /ecara garis besar, jenis polimer yang beredar di pasaran dapat digambarkan menjadi ' jenis, yaitu Polyacrylamide dan Polysacharide. 1. Polyacrylamide 5olekul polyacrylamide adalah rangkaian molekul yang sangat panjang dari unit molekul acryalamide. $erat molekul dari acrylamide antara 1-1( juta dan bersiat tahan terhadap serangan bakteri. Polyacrylamide mudah terkena kerusakan mekanik karena rantainya yang sangat panjang sehingga mudah putus, pecah. Polyacrylamide lebih sensiti&e terhadap salinitas tetapi lebih tahan terhadap serangan bakteri. Pada penambahannya, untuk menaikkan &iskositas, polyacrylaimde merubah permeabilitas batuan reser&oir, dan ini juga menurunkan mobilitas air injeksi. ;ika permeabilitas batuan reser&oir rendah, maka polimer dengan konsentrasi rendah dapat digunakan untuk memperoleh kestabilan mobilitas yang sama.
2. Polysacharide Polysacahride terbentuk dari proses ermentasi pada bakteri 6biopolimer9. ;enis polysacharide yang digunakan dalam proses injeksi adalah Aanthan gum, yang merupakan eAtracelluler yang terbentuk pada permukaan sel mikroba. Banthan gum dihasilkan dari akti&itas bakteri
)D
Aanthomonas campsentris pada media karbohidrat, dengan tambahan protein dan "at anorganik dari nitrogen. Pemanasan dilakukan
untuk
mematikan
bakteri
Aanthomonas
campsentris, dan setelah itu polimer diendapkan dari kaldu dengan penambahan alkohol tertentu. $erat molekul C 2 juta dan memiliki kerentanan yang relati&e lebih besar terhadap bakteri jika dibandingkan dengan polyacrylamide. Banthan gum tidak sensiti&e terhadap salinitas dan tahan terhadap kerusakan mekanik, sehingga lebih mudah menanganinya dalam hubungan dengan peralatan di lapangan. Kelemahan dari Aanthan gum adalah menyebabkan adanya penyumbatan ormasi dan lemah terhadap serangan bakteri. Problem penyumbatan ormasi dapat diperbaiki dengan filtrasi atau proses penambahan dan baktericides dapat untuk mencegah degradasi oleh bakteri. %emperature yang cocok untuk Aanthan gum adalah 1?( o).
3.4.3.4.". Mekanisme Injeksi Micellar-Polimer
Percampuran antara suraktan dengan minyak akan membentuk emulsi yang akan mengurangi tekanan kapiler. Pada injeksi micellar-polimer, kita tidak perlu menginjeksikan "at kimia secara menerus, tetapi diikuti dengan fluida pendorong lainnya, yaitu air untuk meningkatkan efisiensi penyapuan dan air pendorong. 5ekanismenya terdapat pada #am$ar 3."%.
)>
#am$ar 3."% Skema injeksi surfaktan &micellar ' ( polimer&2)'
/ecara garis besar injeksi micellar-polimer terdiri dari : 1. +hase water igunakan sebagai tenaga pendorong fluida injeksi dari sumur injeksi ke sumur produksi. '. 'obility 0uffer aper 5erupakan sejumlah air garam yang didalamnya mengandung polimer yang
berungsi
untuk
mengkondisikan
kandungan
polimer
dari
konsentrasi mobility buffer sampai dengan konsentrasi polimer sama dengan nol sebelum didorong dengan chase water . +. 'obility 0uffer 6Polimer /lug9 Penggunaan polimer dalam injeksi suraktan sebagai mobility buer, yaitu sebagai pengontrol mobilitas suraktan dalam rangka efisiensi penyapuan dan melindungi suraktan dari fluida pendorong. 5obility buer biasanya berupa campuran dari '2(-'2(( gramDcm' polimer, (-13 alkohol, komposisi &olume stabili"er dan biocide berkisar antara 1-1((3 dari &olume pori injeksi. >. *lu# ('icellar solution) $erupa suraktan dan tambahan oil reco&ery agent yang berupa alkohol 6(-239, kosuraktan 6(-239, minyak, dan polimer. *olume larutan berkisar antara 2-'(3 &olume pori injeksi. 2. Prelush 5erupakan larutan pembuka yang berupa air garam yang berungsi menurunkan salinitas air ormasi, sehingga memungkinkan terjadinya percampuran antara air ormasi dengan suraktan yang diinjeksikan. *olume dari preflush berkisar (-1((3 &olume pori injeksi.
)70
Earutan suraktan yang diinjeksikan ke dalam reser&oir akan bersinggungan dengan permukaan gelembung minyak, suraktan bekerja sebagai "at akti permukaan untuk menurunkan tegangan permukaan minyak-air. 5olekul suraktan 60/=+H9 terurai menjadi 0/= +-+ dan H-', ion 0/=+- akan bersinggungan dengan permukaan gelembung minyak dan akan membentuk ikatan semakin kuat, gaya adhesi kecil sehingga terbentuk oil bank untuk didorong dan diproduksikan. /lug polimer yang diinjeksikan diantara slug resh ater adalah untuk mengurangi kontak langsung dengan air reser&oir yang mengandung garam. ir garam menurunkan &iskositas polimer. ;adi, injeksi polimer tidak menurunkan saturasi minyak sisa, tetapi memperbaiki perolehan minyak yang lebih dari injeksi air dengan menaikkan &olume reser&oir yang berhubungan.
3.4.3.". Injeksi *lkaline-Surfaktan-Polimer &*SP'
4njeksi lkaline-/uraktan-Polimer sudah diaplikasikan di dunia lebih dari '( tahun. 7amun demikian, sampai sekarang hanya sedikit yang berhasil terutama yang berskala besar kecuali di 8hina. $eberapa 4njeksi /P sudah diuji coba di beberapa lapangan minyak di 8hina. 5eskipun tambahan perolehan minyak yang didapatkan sampai '23 dari ==4P, penerapan skala komersial belum dilakukan.
3.4.3.".1. Screening +riteria Injeksi *lkaline-Surfaktan-Polimer &*SP'
Kriteria
untuk
pelaksanaan
injeksi
lkaline-/uraktan-Polimer
merupakan penggabungan antara injeksi lkaline, injeksi /uraktan, serta 4njeksi Polimer. dapun kriterianya dapat dilihat pada %abel 444.F
)7)
,a$el III. Screening Criteria *SP Flooding &ttps//000.scri$d.com/document/1)%1)"23/-Injeksi-!imiaedit-doc' 3.4.3.".2. Baan !imia Injeksi *lkaline-Surfaktan-Polimer
$ahan-bahan yang digunakan untuk 4njeksi lkaline-/uraktanPolimer antara lain : . lkaline ;enis alkaline yang paling sering dipakai dalam 4njeksi /P yaitu *odium %ydro"ide (a%). 7amun, jenis *odium +arbonate (a 2+3 ) juga bisa digunakan dalam injeksi ini. $. /uraktan $eberapa jenis /uraktan yang digunakan dalam 4njeksi /P antara lain : &lkyl 0en$ene *ulfonates
Petroleum *ulfonates
i#nosulfonates
Petroleum +arbo"ylates
0iolo#ically Produced *urfactants
8. Polimer alam 4njeksi /P, jenis polimer yang digunakan yaitu : %ydroly$ed Polyacrylamide (%P&'). $eberapa polimer dengan berat molekul yang berbeda juga digunakan sebagai prelush, &*P slu#, dan di/in# slu#.
)7
3.4.3.".3. Mekanisme Injeksi *lkaline-Surfaktan-Polimer
5ekanisme penting pada /P flooding adalah keterkaitan antara sabun yang dihasilkan dari reser&oir dan suraktan yang disuntikkan. mumnya, salinitas optimal untuk sabun tidak rendah. ntuk memenuhi salinitas optimum rendah, konsentrasi alkalin yang disuntikkan harus sangat rendah sehingga alkalin yang disuntikkan lebih rendah dari pada yang dibutuhkan, dengan demikian alkalin tidak bisa menyebar ke depan. ntuk mengatasi masalah ini, suraktan sintetis ditambahkan karena salinitas optimum untuk suraktan tinggi. $ila sabun dan suraktan dicampur, kisaran salinitas optimum di mana 4)% dapat mencapai nilai terendah dan melebar jangkauannya. Hubungan dan interaksi /P dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. 4njeksi alkalin mengurangi adsorpsi /uraktan dan polimer. '. lkali bereaksi dengan minyak mentah untuk menghasilkan sabun. /abun memiliki salinitas optimum rendah, sedangkan suraktan sintetis
memiliki salinitas optimum yang relati tinggi. 8ampuran
sabun dan suraktan sintetis memiliki salinitas yang lebih luas dengan 4)% yang rendah. +. Gmulsi dapat meningkatkan efisiensi penyapuan. /abun dan /uraktan membuat emulsi menjadi stabil, karena berkurangnya 4)%. Polimer dapat membantu menstabilkan emulsi, karena &iskositasnya yang tinggi dapat menghambat peleburan. >. da persaingan adsorpsi antara Polimer dan suraktan. =leh karena itu, ditambahkannya polimer dapat mengurangi adsorpsi suraktan, begitupun sebaliknya. 2. 5enambahkan polimer dapat meningkatkan efisiensi penyapuan. 5ekanisme yang terjadi dalam injeksi /P adalah :
5enurunkan tegangan permukaan antara 64)%9 minyak dan air. Gmulsifikasi antara minyak dan air. ettability alteration.
)72
Perbaikan harga mobilitas.
5ekanisme /P flooding dapat dilihat pada ambar +.2F.
#am$ar 3." Mekanisme *SP 5looding. &ttp//ffden-2.pys.uaf.edu/ 0e$proj/2126spring6271"/ 8ea69roege/ 8ea69roege/*SP.tml' 3.4.3.".4. Performance eser:oir Setela Injeksi *lkaline-SurfaktanPolimer
Perormance
reser&oir
setelah
injeksi
/P
tergantung
pada
karakteristik reser&oir tersebut yang lebih sesuai atau tepat untuk pelaksanaan injeksi /P. 7amun, dari data-data yang diperoleh dari keberhasilan injeksi /P pada sumur-sumur produksi yang telah dilakukan, dapat diambil perormance reser&oir setelah injeksi /P. Penambahan perolehan minyak yang dapat diharapkan dari injeksi /P adalah sekitar I'(3 dari ==4P, tetapi diperlukan konsentrasi polimer yang tinggi agar mobility control lebih eekti.
3... INJEKSI PANAS 0THERMAL DISPLA6EMENT
*n!eksi thermal adalah salah satu metode EOR dengan cara mengin!eksikan energi panas ke dalam reservoir untuk mengurangi viskositas minyak yang tinggi
)74
yang akan menurunkan mobilitas minyak, sehingga akan memperbaiki e"isiensi pendesakan dan e"isiensi penyapuan. #dapun !enis-!enis proses thermal adalah sebagai berikut ).
*n!eksi #ir &anas
.
*n!eksi 6ap &anas
2.
&embakaran di tempat (*n-$itu ombustion
4.
$timulasi 6ap &enggunaan proses thermal dalam EOR sangatlah luas, hal ini disebabkan
oleh reservoir yang mengandung minyak berat tidak dapat diproduksi secara ekonomis oleh in!eksi air atau in!eksi gas. Reservoir ini umumnya mengandung minyak dengan #&* gravity )0 K 0, dengan viscositas pada temperatur reservoir 00 K )000 cp. 5eskipun pada beberapa kasus permeabilitasnya cukup besar, tetapi energi reservoirnya tidak cukup untuk memproduksi minyak tersebut karena viscositasnya yang sangat tinggi. 'engan kenaikan temperatur yang kecil mengakibatkan penurunan viscositas yang cukup besar dan inilah yang merupakan dasar dari proses thermal, yaitu dengan cara memberi energi panas pada reservoir agar temperaturnya naik. *n!eksi panas dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu in!eksi "luida panas (in!eksi air panas dan in!eksi steam, stimulasi uap dan in-#itu co%bu#tion (pembakaran di tempat. $ebelum membicarakan tentang in!eksi thermal lebih lan!ut, maka perlu mengetahui dasar-dasar perpindahan panas dan beberapa "aktor yang berpengaruh dalam in!eksi thermal.
'iba%ah ini digambarkan parameter-parameter untuk *n!eksi thermal yang merupakan screening criteria secara umum untuk penerapan in!eksi ini. Ta*e) III @ 1< $reeening riteria untuk *n!eksi &anas )0
)7
A. K(n+e% Da+a" Pe"%inda'an Pana+
&anas yang diin!eksikan kereservoir akan mengalami perpindahan panas baik secara konduksi, konveksi maupun radiasi. &erpindahan panas dapat dide"inisikan sebagai transmisi energi dari suatu daerah ke daerah lain sebagai akibat adanya perbedaan temperatur diantara kedua daerah tersebut.
K(ndu-+i
3onduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah bertemperatur tinggi ke daerah bertemperatur rendah. 'i dalam satu =at (padat, cair atau gas atau aliran panas akibat perbedaan temperatur antara berbagai =at yang bersentuhan langsung secara "isik. &ersamaan dasar perpindahan panas secara konduksi diusulkan pertama kali oleh @2B2@ 5ourier &(4+2 &ersamaan ini menyatakan bah%a la!u perpindahan panas oleh konduksi dalam suatu =at (Ak adalah sama dengan perkalian ketiga besaran berikut
3onduktivitas panas dari =at, k (B+69!am-"t-:.
@uas penampang dalam =at (diukur tegak lurus terhadap arah aliran panas, # ("t.
/radien temperatur d+9d (o:9"t, yaitu la!u perubahan temperatur + dalam arah aliran .
)77
k K!
dT XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX.(2-)? d/
1ukum thermodinamika ), panas merupakan energi dalam transit yang mengalir dari tempat bertemperatur tinggi ke tempat bertemperatur rendah, Fadi aliran panas adalah positi" !ika gradien temperatur negati".
K(n4e-+i
3onveksi adalah proses trans"er energi yang disebabkan oleh aksi serentak dari kegiatan-kegiatan konduksi, penyimpanan energi dan gerakan aduk. 3onveksi merupakan mekanisme perpindahan panas yang terpenting antara suatu permukaan benda padat dengan cairan atau gas. @a!u perpindahan panas konveksi dapat dihitung dengan persamaan c 8 hc # + ........................................................................................ (2-)D 'imana c
8 la!u perpindahan panas konveksi, B+69!am.
hc
8 satuan konduktsi termal untuk konveksi yang dinamakan koe"isien perpindahan panas konveksi, B+69!am K"t -o:.
#
8 luas permukaan panas konveksi, "t.
+
8 beda antara temperatur permukaan (+p dengan temperatur pada suatu titik tertentu dalam suatu "luida, o:.
3oe"isien perpindahan panas
konveksi merupakan "ungsi dari geometri
(dimensi dan bentuk permukaan, kecepatan aliran konveksi, si"at "isik "luida, perbedaan temperatur.
Radia+i
Radiasi adalah proses perpindahan panas dari benda bertemperatur tinggi ke benda bertemperatur rendah, dimana kedua benda tersebut dipisahkan oleh ruang bebas dan ruang vakum.
)7?
&ersamaan dasar untuk radiasi thermal dari suatu radiator ideal (benda hitam dikemukakan oleh $te"an-Bolt=mann sebagai berikut Ar 8
#) +)Y4 ..................................................................................(2-)>
'imana Ar 8 la!u perpindahan panas radiasi, B+69!am.
8 konstanta $te"an-Bolt=mann8 ).?)2 L )0 -> B+69!am-"t-oR 4 #) 8 luas permukaan, "t +)Y 8 temperatur absolute permukaan, oR.
B. ,a-t("$,a-t(" Penting Da)a# P"(+e+ Ine-+i T'e"#a)
Beberapa "aktor penting yang berpengaruh dalam proses in!eksi thermal diantaranya adalah kapasitas panas, konduktivitas panas, di"usivitas panas, pengaruh panas terhadap "luida dan batuan reservoir, serta kehilangan panas (heat loss.
apa"ita" Pana"
3apasitas panas adalah banyaknya panas yang diperlukan untuk menaikkan temperatur suatu benda tiap satuan massa sebesar ) dera!at. &ersamaan dasar perpindahan panas yang menyatakan hubungan panas yang ditran"er ke suatu benda dan temperaturnya dapat ditulis dA 8 m dt ......................................................................................... (2-0 'imana m
8 massa, lb.
8 panas spesi"ik, B+69lb-o:.
dt
8 perubahan temperatur, o:.
dA
8 !umlah panas yang ditran"er,B+6.
5enurut Kopp, kapasitas panas suatu bahan campuran sama dengan !umlah kapasitas panas elemen-elemen penyusunnya. Berdasarkan hukum ini 5ark dan @angenhein telah mengembangkan persamaan untuk menghitung kapasitas panas volumerik dari batuan berpori yang berisi minyak dan air, yaitu 8 $o o o J $% % % J ()- r r ........................................... (2-)
)7D
'imana
8 kapasitas panas volumerik, B+69"t2-o:.
8 porositas batuan, "raksi.
$
8 saturasi, "raksi.
8 densitas (lb9"t2.
8 panas spesi"ik, B+69lb-o:
$ubskript o, % dan r menun!ukan untuk minyak, air dan batuan. 5enurut 5arou !li, panas spesi"ik dari kebanyakan minyak dapat dihitung secara empiris dengan persamaan C 0
0.2DD 0.0004 T
0.0)7 0 0.
........................................................................ (2
'imana 0
8 panas spesi"ik minyak, B+69lb-o:.
+
8 temperatur, o:.
Ga#*a" 3.< 3apasitas &anas Beberapa Batuan Reservoir 4
&anas spesi"ik air yang barada dalam interval temperatur )00 K 00 0:, dapat dihitung dengan persamaan
C w ).004 7.0 )0
4
T ).?> )0 T 7
.............................................. (2-2
)7>
'alam prakteknya harga % 8 ).0 B+69lb-o:.
ondu*tivita" Pana"
3onduktivitas panas adalah si"at material yang menun!ukkan banyaknya panas yang berpindah melalui suatu penampang material per satuan %aktu dalam kondisi steady state. 5aterial yang mempunyai konduktivitas panas tinggi disebut konduktor, sedangkan material yang mempunyai konduktivitas panas rendah disebut isolator. 3onduktivitas panas tiap material berbeda tergantung pada tekanan dan temperatur. &ersamaan dasar konduktivitas panas dituliskan sebagai K
k dt ! ........................................................................................ (2 d/
4 'imana
3
8 konduktivitas panas, B+69!am-"t-0:.
Ak
8 la!u perpindahan panas konduksi, B+69!am.
#
8 luas penampang tegak lurus aliran, "t.
Di/u+i4ita+ Pana+
'i"usivitas panas adalah perbandingan antara konduktivitas panas dengan hasil kali antara densitas dan kapasitas panas. 'inyatakan dalam persamaan
8 3h 9 (c ...................................................................................... (2-
3eterangan
8 di"usi"itas panas, "t9!am.
3h
8 konduktivitas panas, B+69!am-"t-:.
c
8 kapasitas panas volumetrik, B+69"t2- :
'i"usivitas panas sangat dipengaruhi oleh konduktivitas panas dan kapasitas panas. $emakin banyak !umlah panas yang di trans"er, maka harga di"usivitas semakin tinggi, tetapi sebaliknya semakin tinggi konduktivitas panasnya, maka harga di"usivitas panasnya semakin kecil.
)?0
So%erton dan Boo3er dalam percobaannya dengan berbagai macam batuan mendapatkan
bah%a
di"usivitas
panas
bertambah
kecil
dengan naiknya
temperatur.
Penga"u' Pana+ Te"'ada% ,)uida dan Batuan Re+e"4(i"
'engan adanya penurunan viskositas maka mobilitas minyak (ko9No akan bertambah besar, sehingga kecepatan aliran minyak akan bertambah besar. &oston dan ienbrand telah menyelidiki pengaruh temperatur terhadap saturasi minyak residual dan saturasi air irreducible. 'itin!au dengan persamaan 'arcy aliran linier, yaitu = o ).)?
k o dP
o d/
................................................................................. (27
3eterangan d&9d 8 gradient tekanan, psi9"t. ;o
8 kecepatan aliran minyak, bbl9"t-hari.
&ada Ga#*a" 3.1, memperlihatkan saturasi air irreducible bertambah besar dan saturasi minyak residual mengecil dengan adanya kenaikan temperatur. Bertambahnya $%ir, disebabkan oleh si"at water wet batuan reservoir yang semakin kuat dengan naiknya temperatur, sedang berkurangnya $or dipengaruhi oleh turunnya viskositas minyak. &ada Ga#*a" 3.! dan 3.3 , ditun!ukkan bah%a permeabilitas air-minyak dan permeabilitas absolut akan berkurang dengan naiknya temperatur. 3eadaan ini menun!ukkan bah%a permeabilitas batuan terhadap minyak bertambah besar sedangkan terhadap air tidak begitu besar.
)?)
Ga#*a" 3.1. a. /ra"ik $aturasi *rreducible ;s +emperatur )2
b. /ra"ik $aturasi 5inyak Reducible ;s +emperatur )2
Ga#*a" 3.! &erbandingan &ermeabilitas Relati" #ir-5inyak ;s $aturasi #ir )2
)?
Ga#*a" 3.3 &engaruh +emperatur +erhadap &ermeabilitas #bsolut)2 'alam sistim air-minyak, sudut kontak akan men!adi kecil dengan naiknya
temperatur. 1al ini disebabkan oleh sistim air-minyak lebih bersi"at water wet . 'engan adanya perubahan si"at-si"at "isik "luida dan batuan reservoir akibat kenaikan suhu, maka pengaruhnya terhadap reservoir akan meningkatkan ulti%ate recovery dan la!u produksi.
Ke'i)angan Pana+ 0 +eat Lo""
'alam suatu in!eksi, kehilangan panas ter!adi se!ak uap keluar dari generator hingga uap tersebut mencapai reservoir. 3andungan panas uap sebagian akan hilang dipermukaan, dalam sumur in!eksi serta di lapisan cap rock dan base rock yang berhubungan dengan pengembangan =one uap. &ada Ta*e) III$11 akan diperlihatkan keadaan la!u kehilangan panas untuk beberapa macam pipa yang sudah umum di gunakan.
Ta*e) III$11 Lau Ke'i)angan Pana+ Be*e"a%a Ti%e Pi%a 2,)
)?2
Ke'i)angan %ana+ di %e"#u-aan
6ap atau air panas yang meninggalkan generator mengalir melalui pipe line di permukaan menu!u ke %ell head. 'ari keadaan ini akan ter!adi kehilangan sebagian panas yang disebabkan karena adanya perbedaan temperatur "luida di sekelilingnya. 6ntuk memperkecil kehilangan panas yang ter!adi, maka pipe line diberi isolasi. 3ehilangan panas dipermukaan disebabkan oleh perpindahan panas konduksi melalui pipa dan isolasinya. $edangkan pada bagian dalam dan luar pipa disebabkan oleh konveksi. @a!u kehilangan panas untuk pipa berisolasi dapat dinyatakan dengan persamaan
A#urface
, K in# l Ti To ro K ..................................................................... (2-? ln in# ri ho r o
3eterangan
3ins
8 konduktivitas thermal isolasi, B+69!am-"t-0:.
l
8 pan!ang pipa,"t.
+i
8 temperatur dalam pipa, 0:.
+o
8 temperatur di luar pipa, 0:.
ro
8 !ari-!ari luar pipa, in.
ri
8 !ari-!ari dalam dari isolasi, in.
ho
8 koe"isien kombinasi untuk konveksi dan radiasi, B+69!am-"t -0:.
Ke'i)angan %ana+ di +u#u" ine-+i
)?4
@a!u kehilangan panas di sumur in!eksi ini !umlahnya lebih besar dibandingkan di #trea%line. 1al ini disebabkan karena adanya perpindahan panas dari "luida panas ke "ormasi di sekitar lubang sumur. 'alam proyek in!eksi uap, untuk mengurangi kehilangan panas yang lebih besar di lubang sumur, maka digunakan tubing berisolasi. 1al ini dimaksudkan untuk mengurangi pengaruh panas terhadap casing yang sudah disemen. @a!u kehilangan panas di sumur in!eksi dimana uap diin!eksikan melalui tubing adalah Awb
r to to Kh
l
T #t b l a ..................................................... (2 Kh r to to D
3eterangan
b
8 la!u kehilangan panas didasar sumur, B+69!am.
rto
8 !ari-!ari luar tubing, rt.
Nto
8 over-all heat trans"er coe""isient, B+69!am-"t-0:.
3h
8 konduktivitas panas "ormasi, B+69!am-"t-0:.
"(t
8 "ungsi konduksi panas transient, tak berdimensi.
+st
8 temperatur uap, 0:.
b
8 temperatur geothermal permukaan, 0:.
@
8 pan!ang tubing, "t.
a
8 gradient geathermal, 0:9"t.
Ke'i)angan Pana+ Di Re+e"4(i"
3ehilangan panas ke cap rock den ba#e rock dapat dinyatakan sebagai "raksi dari total in!eksi panas yang diusulkan oleh "a%ey &()+ dari Mar/ dan :angenhei%' yaitu
)?
.c )
) e td erfc t D , t D ) ................................................ (2 t D >
3eterangan t'
8 tak berdimensi.
8 di""usivitas panas, "t 9hari,
t
8 %aktu, hari.
h
8 ketebalan "ormasi, "t.
Ga#*a" 3. 3ehilangan &anas ;ertikal ;s aktu4 Ga#*a" 3. dapat digunakan untuk memperkirakan kehilangan panas ke
cap rock dan ba#e rock setiap saat selama in!eksi uap berlangsung. 'alam hal ini cap rock dan ba#e rock dianggap mempunyai si"at thermal dan si"at "isik yang sama. &roses thermal ini tidak baik untuk kondisi reservoir dengan =ona minyak yang tipis dan mempunyai tudung gas yang besar serta mempunyai perlapisan shale yang tebal, karena akan berpengaruh terhadap transmibilitynya. 3...1. Ine-+i Ai" Pana+
*n!eksi air panas merupakan salah satu metode thermal recovery yang digunakan untuk reservoir yang mempunyai viscositas tinggi. 5etode ini !uga
)?7
banyak digunakan untuk reservoir-reservoir dangkal yang mempunyai range viscositas antara )00 K )000 cp. *n!eksi air panas akan mempengaruhi mobility ratio ratio %ater %ater drive drive dalam dalam reservo reservoir ir dan karena karena itu akan akan menamb menambah ah perole perolehan han minyak. #ir yang diin!eksikan diin!eksikan pada reservoir dipanaskan terlebih dahulu sampai temperatur lebih tinggi dari pada temperatur reservoir mula-mula, tetapi lebih rendah dari temperatur penguapan air. #ir panas akan mengalir secara kontinyu ke lapisan yang lebih dingin dalam reservoir kemudian secara berangsur-angsur akan ter!adi kehilangan panas sehingga akhirnya temperatur mendingin sampai ter!adi temperatur reservoir mula-mula pada daerah yang terpanasi. Pona Pona terp terpan anasi asi dan dan regi region on atau atau bank bank air air yang yang mend mendin ingi gin n akan akan seger segeraa terakumulasi setelah in!eksi air panas dimulai. Bank air yang mendingin secara kontinyu akan terbentuk di depan =ona yang terpanasi ikut terbentuk !uga, tetapi dengan la!u yang lebih lambat. 1al ini ter!adi karena perpindahan panas hampir ter!adi ter!adi seketika, seketika, dan ratio kapasitas kapasitas panas air dengan batuan sekitar dua atau tiga unit unit &; air air pana panass haru haruss diin diin!e !eks ksik ikan an untu untuk k mema memana nask skan an satu satu volu volume me bulk bulk reservoir. 'istr 'istrib ibus usii tempe tempera ratu turr dala dalam m =one =one yang yang terp terpan anasi asi terga tergant ntun ung g kepa kepada da kehilangan panas di cap rock dan base rock, tetapi kecepatan leading edge tidak bergantung pada kehilangan panas. 3ecepatan ini berbanding lurus dengan "lu Ga#*a" 3.2 3.2 air air dan ter tergant gantun ung g pada ada kapa kapasi sita tass panas anas air air dan batu batuan an.. Ga#*a"
menun!ukkan distribusi saturasi dan temperatur pada hot water drive. drive. 1ubungan kecepatan dengan kapasitas panas menurut Diet3 menurut Diet3 adalah adalah sebagai berikut =tr =t
)
() %c% %c% Sor oco () Sor wcw
.............................................. ...................................................... ........ (220
'imana cm
8 kapas apasit itas as panas anas spes spesi" i"ic ic mate materi rial al matri atri , kca kcal9 l9kg kg...
co
8 kapasitas panas spe spesi"ic "ic minyak, kcal9kg..
c%
8 kapasitas panas spe spesi"ic "ic air, kcal9kg..
)??
$or
8 saturasi minyak tersisa, "raksi.
;t
8 kecepa epatan "ron ront temp emperatur +, m9hari.
; tr
8 kecepa epatan "ron ront trac racer, m9hari. ri.
m
8 densitas material matri, kg9m2.
o
8 de d ensitas minyak, kg9m2 .
%
8 de d ensitas air, kg9m2.
8 porositas, "raksi.
Ga#*a" 3.2 'istribusi $aturasi dan +emperatur +emperatur pada 1ot ater ater 'rive )>
&ertama kali minyak akan di desak oleh air dingin sebelum front panas sampai. #ir panas akan mendingin lebih cepat dalam !ari-!ari yang kecil &#%all finger#+' sehingga panas ber!alan lambat dalam reservoir. 6lah dini dari hot water drive lebih drive lebih buruk daripada cold water drive sebab drive sebab hot water kurang kurang viscous viscous diband dibanding ingkan kan dengan dengan cold water tetapi hakekatnya hakekatnya masih mendorong minyak dingin. Berangsur-angsur kemudian kehilangan panas dari dari hot hot %ate %aterr chan channe nels ls akan akan mena menamb mbah ah temp temper eratu aturr reser reservo voir ir deng dengan an cara cara konduksi. 1al ini akan mengurangi viscositas minyak dan meningkatkan e"ek %ater drive.
)?D
'alam hot water channel#, channel# , temperatur yang lebih tinggi akan mengurangi oilwater oilwater vi#co#ity vi#co#ity ratio. ratio. #kibatnya pendeskan lebih e"ekti" dan saturasi minyak yang tersisa lebih rendah pada bagian yang tersapu dari lapisan minyak. &enamb &enambaha ahan n keuntu keuntunga ngan n dari dari in!eks in!eksii air panas panas biasan biasanya ya ter!adi ter!adi setelah setelah breakthrough air dingin pada sumur produksi, dan kenaikkan recovery minyak biasanya disertai dengan tingginya OR (.ater (.ater ,il "atio. "atio. &elaksanaan dari in!eksi ini adalah setelah se!umlah air yang diperlukan untuk in!eksi, dipanaskan dalam pemanas air yang telah disediakan, sampai lebih tinggi tinggi daripa daripada da temper temperatu aturr reservo reservoir ir mula-m mula-mula ula tetapi tetapi lebih lebih kecil kecil daripa daripada da temp temper eratu aturr peng pengua uapa pan n air air. 3emu 3emudi dian an deng dengan an bant bantua uan n komp kompres resor or "lui "luida da diin!e diin!eksi ksikan kan ke dalam dalam sumur sumur in!eks in!eksii menu!u menu!u reservo reservoir ir sebaga sebagaii target target.. $etelah $etelah sampai pada target yang diharapkan, maka panas yang terkandung dalam air panas akan berpindah ke sebagian besar "luida reservoir itu, sehingga temperatur "luida reservoir akan naik. 'engan naiknya temperatur "luida reservoir, maka viscositas minyak akan mengecil dan mobilitas "luida reservoir akan naik lebih besar dari "luida pendesak. $ehingga "luida yang didesak akan lebih mudah bergerak ke sumur produksi.
3...1.1 3...1.1.. Keun Keuntung tungan an Dan Ke"u Ke"ugian gian IneIne-+i +i Ai" Pana+ Pana+
3euntungan in!eksi air panas adalah a. &ros &roses es pend pendesa esaka kan n pana panass sang sangat at simpe simpell dan dan dapa dapatt ber" ber"un ungs gsii seba sebaga gaii %ate %ater r "lood. b. 'esign dan operasinya sebagian besar dapat menggunakan "asilitas %ater "lood. c. E"isiensi E"isiensi pendesaka pendesakan n lebih lebih baik baik dari %ater "lood convention conventional. al. 3erugian in!eksi air panas adalah a.
#ir #ir memp mempun unya yaii kapasi kapasita tass panas panas yan yang g rend rendah ah dib diban andi ding ng ste steam am..
b.
&erlu adanya treatment khusus untuk mengontrol korosi, problem scale, s%elling maupun problem emulsi.
)?>
c.
&ada sand yang tipis, se!umlah panas akan hilang pada overburden dan underburden, hal ini akan men!adi kritis apabila "ormasi underburden dan overburden berupa shale.
d.
3ehilangan panas cukup besar pada rate in!eksi rendah dan "ormasi sand yang tipis.
3...!. Ine-+i Ua%
*n!eksi uap merupakan suatu proses pendesakan minyak seperti halnya dengan in!eksi air. 6ap diin!eksikan secara terus-menerus melalui sumur in!eksi dan minyak yang didesak diproduksikan melalui sumur lain yang berdekatan. $elama uap bergerak didalam reservoir antara sumur in!eksi dan sumur produksi, terbentuk daerah atau =ona-=ona yang masing-masing memiliki karakteristik tersendiri. Pona-=ona tersebut dibagi berdasarkan adanya perbedaan temperatur dan saturasi "luidanya, =ona-=ona tersebut adalah =ona uap, =ona solvent, =ona air panas, =ona kondensat temperatur rendah atau oil bank, dan =ona "luida reservoir. 5asing-masing =ona mempunyai mekanisme pendesakan terhadap minyak sehingga menyebabkan distribusi saturasi "luida tidak merata. &ro"il temperatur didalam reservoir antara sumur in!eksi dan sumur produksi akan berubah berangsur-angsur yaitu semakin turun. Ga#*a" 3.7, men!elaskan kondisi yang terbentuk dengan adanya uap yang diin!eksikan ke dalam reservoir dan dapat ditun!ukkan bah%a saturasi minyak sisa yang terkecil ter!adi pada =ona uap.
Ga#*a" 3. &embagian =ona pada in!eksi uap
()>
)D0
Ga#*a" 3.7. 'istribusi +emperatur 'an $aturasi *n!eksi 6ap 'i Reservoir )
$aat uap diin!eksikan, suatu =ona yang !enuh uap akan terbentuk disekitar sumur in!eksi dan =ona uap ini terus meluas se!alan dengan !umlah uap yang diin!eksikan. 3arena adanya persentuhan antara uap dengan "ormasi dimana temperatur "ormasi lebih rendah, maka akan ter!adi proses kondensasi uap yang selan!utnya membentuk =ona kondensat panas. 5inyak meninggalkan =ona uap karena adanya proses destilasi uap, dimana "raksi minyak ringan akan menguap membentuk =ona baru yaitu =ona solvent di depan muka =ona uap. 3arena pengaruh penurunan temperatur, maka minyak akan berkurang viskositasnya dan minyak akan didorong oleh muka =ona uap maupun =ona air panas. 6ap yang diin!eksikan akan terkondensasi membentuk =ona kondensat dingin seiring dengan ber!alannya %aktu. Besarnya saturasi
)D)
minyak sisa tergantung pada besarnya saturasi minyak a%al dan "aktor lainnya yaitu temperatur dan komposisi minyak.
3...!.1. Si/at$Si/at Ua%
Fika ) lb di panaskan pada temperatur constant & s (psia dan temperatur a%al +i (: hingga mencapai temperatur !enuh + s (temperatur maksimum sebelum air tersebut men!adi uap, maka banyaknya panas yang diserap oleh air h %, pada kondisi tersebut ditulis dengan persamaan h% 8 % (+s K +i, +i 2 : .................................................................(2-2) % 8 panas spesi"ik air (B+69lb-: dalam range temperatur antara +i sampai +s. &enambahan panas yang terus berlangsung pada air dengan temperature +s tersebut, akan menyebabkan mulai terbentuknya uap, tetapi ternyata temperatur air tersebut tidak berubah sampai semua air berubah men!adi uap. Fumlah panas lv (B+69lb yang dibutuhkan untuk merubah "asa air dari liAuid men!adi uap pada temperatur dan tekanan yang sama disebut entalpi penguapan (enthalpy o" vapori=ation. 6ap pada temperatur +s dan tekanan &s disebut uap !enuh. &anas yang dikandung uap tersebut dinyatakan dengan persamaan 1s 8 h% J lvXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX(2-2 &emanasan lebih lan!ut dengan mengusahakan tekanan konstant pada & s, akan mengubah uap !enuh (pada temperatur + s dan tekanan & s men!adi superheated steam, dengan temperatur +sup dan tekanan &s. 3andungan panas dari uap superheated dihitung dengan persamaan 1sup 8 hs Js (+sup +sXXXXXXXXXXXXXXXXXXX(2-22 'imana s 8 3alor !enis air, B+6Zlb o: pada temperatur antara +s K +sup Fika !umlah panas yang diserap oleh air pada temperatur +s adalah Ll v, dimana L (lb adalah "raksi air yang dibuat men!adi uap. 6ap dalam keadaan ini merupakan campuran dari air !enuh. 6ap ini merupakan uap basah dengan kualitas L. 3andungan panas h s atau entalpi dari campuran diberikan sebagai berikut
)D
hs 8 h% J Llv...........................................................................................(2-24 volume ) lb uap basah tersebut adalah ; 8 ()-L ; % JL;s.................................................................................(2-2 'imana ;% 8 ;olume air !enuh ;s
8 ;olume uap !enuh
3...!.!. M(de)$M(de) Studi
&erolehan minyak dengan kondisi in!eksi panas yang terus menerus secara ekonomis akan berlangsung baik sepan!ang net value minyak yang didesak per satuan %aktu melebihi biaya untuk menghasilkan panas per satuan %aktu. $tudi teoritis laboratorium memperlihatkan bah%a la!u kehilangan panas adalah "aktor penting yang menentukan ekonomis kelayakan proyeksi in!eksi uap. Beberapa model studi yang telah dikembangkan diantaranya adalah sebagai berikut
A. M(de) Ma"= dan Langen'ei#
5ar dan @angenheim, telah mendapatkan suatu metode untuk meramalkan pengembangan =ona uap, untuk satu sumur in!eksi dengan la!u yang konstan di dapat persamaan daerah terpanasi #(t untuk !angka %aktu t. 'alam pemodelannya 5ar dan @angenheim membuat beberapa anggapananggapan yaitu Cap rock dan ba#e rock merupakan batuan yang homogen dan isotropik dengan ketebalan tidak terhingga. 5ekanisme panas konduksi dalam arah radial diabaikan. 6ap mendesak minyak tanpa hot water bank2 5inyak yang didesak adalah tidak kompresibel. @a!u in!eksi dan kualitas uap konstan. &ada =ona uap temperatur uap seragam. 3ehilangan panas ke cap rock dan ba#e rock hanya oleh makanisme konduksi.
)D2
3etebalan reservoir konstan +idak ada kehilangan panas ke dalam =one liAuid di depan "ront kondensasi. 6ntuk model 5ar dan @angenheim persamaan la!u pendesakan minyak dapat dinyatakan sebagai volume =one uap di dalam reservoir yaitu
Ai / , , / e erfc/ ) XXXXXXXXXXXXXX(2-27 # , M / T "
B. -odel ill(an et al
1ampir sama dengan model Mar/ dan :angenhei%. 5odel ini menghitung ukuran daerah penyapuan pada suatu %aktu se!ak permulaan in!eksi uap. 6ntuk memprediksi perolehan minyak digunakan model saturasi Buckley-:everett . .ill%an !uga melakukan studi percobaan untuk memperkirakan kelakuan lapangan pada proses in!eksi panas. 3esimpulan yang didapat adalah *n!eksi uap memiliki perolehan minyak yang lebih banyak dibandingkan dengan in!eksi air biasa. &erolehan meningkat karena adanya penurunan viskositas dan ekspansi panas minyak. *n!eksi
digunakan
khususnya
untuk minyak kental karena dapat
menurunkan perbandingan viskositas minyak-air dengan ta!am. &erolehan dengan in!eksi uap lebih tinggi dibandingkan dengan in!eksi air panas. 5inyak terproduksi sesaat sebelum uap breakthrough memiliki #&* yang lebih rendah dibandingkan dengan OO*& karena distilasi uap. &rosentase peningkatan dalam perolehan minyak dengan tekanan dan temperatur uap tinggi lebih rendah peningkatan
dalam
panas
dibandingkan dengan prosentase
yang diperlukan untuk meningkatkan
temperatur uap tersaturasi tekanan tinggi $aturasi minyak sisa setelah in!eksi uap tidak tergantung saturasi minyak a%al.
)D4
5assa air yang dibutuhkan dalam bentuk uap untuk memanasi reservoir lebih kecil daripada !ika air diin!eksikan dalam bentuk cairan. 6ntuk meminimalkan panas yang dibutuhkan, la!u in!eksi harus tinggi, pola in!eksi harus kecil dan "ormasi harus tebal. Fika saturasi minyak a%al tinggi, perolehan minyak tiap bbl uap yang diin!eksi !uga akan tinggi.
6. Met(de K("e)a+i Ga##a
&erilaku produksi minyak dari metode in!eksi uap dapat diperkirakan berdasarkan metode prediksi perilaku in!eksi uap H3orelasi /ammaI yang hasilnya akan disa!ikan dalam bentuk gra"ik, sehingga dalam pnentuan perkiraan perilaku lebih mudah dari metode-metode di atas. 'ata yang diperlukan diambil dari @apangan 3ern River, !adi untuk penerapannya mempunyai keterbatasan sebab belum tentu lapangan yang ada memiliki karakteristik yang sama dengan @apangan 3ern River. @angkah-langkah prediksi perilaku produksi in!eksi uap menurut 5etode 3orelasi /amma tersebut adalah
1. 5embaca kehilangan panas secara vertical (" hv sebagai "ungsi in!eksi panas
dari /ambar 2.74 !. 5enghitung besarnya panas yang diin!esikan dengan &ersamaan 2.2?
Ain? 0.),D # ! $h () f hv t " i ........................................................ (2.2? dimana in!
8 @a!u in!eksi panas, 55B+69gross acre"t
*
8 @a!u in!eksi, BB@9'9gross acre"t
h
8 Enthalpy, B+69lbm
[t
8 aktu, tahun
i
8 *ndeks pertambahan %aktu
3. 5enghitung "aktor pemakaian panas, G dari Ga#*a" 3.; . 5enghitung la!u panas e"ekti" dengan &ersamaan 2.2D
)D
e 8 in! G
.................................................................................... (2.2D
2. 5enghitung besarnya perolehan minyak dari Ga#*a" 3.7< . 5engulangi langkah-langkah di atas untuk pertambahan %aktu
Besarnya perolehan minyak ditentukan dari langkah-langkah di atas denagn men!umlahkan uap yang diin!eksikan secara kumulati", besarnya ratio minyak9uap !uga dapat dihitung.
Ga#*a" 3.8
3ehilang &anas +erhadap @apisan Overburden 'an 6nderburden
Ga#*a" 3.;
:aktor &enggunaan &anas $ebagai :ungsi 3ualitas $team
7
7
)D7
Ga#*a" 3.7< Recovery 5inyak $ebagai :ungsi &anas E"ekti" *n!eksi 'an $aturasi 5inyak 5obile 7
Ga#*a" 3.71 Enthalpy et $team $ebagai :ungsi 3ualitas $team 'an +ekanan 7
3...!.3. Keuntungan dan Ke"ugian
)D?
3euntungan ). 6ap mempunyai kandungan panas yang lebih besar dari pada air, sehingga e"isiensi pendesakan lebih e"ekti". . "ecovery lebih besar dibandingkan dengan in!eksi air panas untuk !umlah input energi yang sama. 2. 'idalam "ormasi akan berbentuk =one steam dan =one air panas, dimana masing-masing =one ini akan mempunyai peranan terhadap proses pendesakan minyak ke sumur produksi. 4. E"isiensi pendesakan sampai 70 OO*&. 3erugian ). +er!adinya kehilangan panas di seluruh transmisi, sehingga perlu pemasangan isolasi pada pipa. . $pasi sumur harus rapat, karena adanya panas yang hilang dalam "ormasi. 2. +er!adinya problem korosi, scale maupun emulsi. 4. 3arena adanya perbedaan gravitasi, "ormasi pada bagian atas akan tersaturasi steam, sehingga e"isiensi pendesakan pada "ormasi bagian atas sangat baik. Oleh karena itu secara keseluruhan, e"isiensi pendesakan vertikalnya kurang baik. . 3ecenderungan ter!adinya angket oil sangat besar, tergantung pada "aktor heterogenitas batuan.
3...!.. Me-ani+#e Pende+a-an Da)a# P"(&e- Ine-+i Ua%
)DD
Berdasarkan teori, idealnya se%aktu uap diin!eksikan ke dalam reservoir, suatu =ona yang !enuh uap akan terbentuk disekitar sumur in!eksi. +emperatur di dalam =ona uap tersebut mendekati harga temperatur dari uap sesungguhnya. $e%aktu steam bergerak men!auhi sumur in!eksi, temperatur steam akan turun dan hal ini akan terus berlangsung karena adanya penurunan tekanan. &ada suatu !arak tertentu pada sumur in!eksi, penurunan temperatur ini akan mengakibatkan steam terkondensasi dan membentuk Hhot %ater bankI. &ada =ona steam, minyak terdesak karena proses distilasi dan tenaga dorong dari steam tersebut. $edangkan pada daerah hot %ater bank pendesakan disebabkan karena ter!adi perubahan "isik pada karakteristik minyak dan batuan reservoir. &erubahan tersebut meliputi ). &engembangan volume minyak . &enurunan viskositas dan sor 2. &erubahan permeabilitas relati".
Ga#*a" 3.7!. 'iagram +ekanan-Entalphi 6ntuk 6ap Fenuh (Oil and /as Fournal )
)D>
+etapi kenyataan di lapangan ternyata sangat berbeda dengan teori, karena tiap uap diin!eksikan ke dalam reservoir, uap tersebut akan membentuk sebuah saluran ("inger melalui !alur pori-pori yang termudah menu!u kesumur produksi. 'engan terus berlangsungnya in!eksi maka saluran tersebut akan semakin besar dan karena gaya gravitasi maka saluran ini biasanya akan berada pada bagian atas reservoir, sehingga menutupi minyak yang akan diproduksikan. 3arena gaya gravitasi ini maka mengakibatkan sepertiga bagian atas reservoir disapu oleh uap, dan dua pertiga sisanya disapu oleh hot %ater bank. $ehingga ter!adi e""isiensi penyapuan vertikal yang tidak seimbang. E""isiensi yang tidak seimbang ini akan semakin bertambah !ika terdapat =ona gas pada reservoir. (:aroug #li dan 5eldau, ))>?D. *n!eksi uap pada dasar reservoir mungkin e"ekti" dalam mengurangi masalah diatas, tetapi ini berlaku !ika reservoir dan viskositas minyak homogen. &ada reservoir berlapis in!eksi uap harus dilaksanakan pada interval yang berbeda supaya ter!adi distribusi uap keseluruh =ona minyak yang sama. 6ntuk reservoir heterogen telah dikembangkan bahan-bahan kimia dan gel tahan temperatur tinggi untuk menyumbat daerah yang potensial ter!adi loss, sehingga uap tidak hilang (3napp dan elbourn, )>?D. Biasanya sebelum melakukan steam "looding, terlebih dahulu dilakukan pengin!eksian uap kedalam sumur dan kemudian sumur ditutup untuk beberapa hari, dengan tu!uan untuk mengurangi tekanan balik yang akan ter!adi sebagai reaksi dari in!eksi terhadap "luida reservoir. 5engingat biaya investasi dan biaya operasi suatu proyek uap lebih besar bila dibandingkan dengan metode lainya, maka selain analisa teknik perlu dilakukan tin!auan ekonomi dan kemungkinan pengembangannya.
3...3. Pe#*a-a"an di Te#%at 0In$Situ 6(#*u+ti(n
$n-#itu co%bu#tion adalah proses pembakaran sebagian minyak dalam reservoir untuk mendapatkan panas , dimana pembakaran dalam reservoir dapat berlangsung bila terdapat cukup oksigen (O yang diin!eksikan dari permukaan. 6ntuk memulai pembakaran dipakai minyak pembakar yang dinyalakan dengan
)>0
listrik, kemudian pembakaran berlangsung terus dengan minyak reservoir dan in!eksi O terus dilakukan, sehingga pembakaran bergerak menu!u sumur produksi. +emperatur pembakaran dapat mencapai 700 K )00 0:. &anas yang ditimbulkan memberi e"ek penurunan viskositas, pengembangan dan destilasi minyak dengan e"ek gas drive dan #olvent e/traction, semua ini akan menyebabkan minyak terdesak ke sumur produksi. 6ntuk lebih !elasnya dapat dilihat pada Ga#*a" 3.73.
Ga#*a" 3.73. $kema proses in-situ ombustion 4
Berhubung pemakaian in situ combustion memakan biaya yang relati" besar, maka diharapkan peningkatan recovery yang lebih besar den lebih cepat. 6ntuk memenuhi alasan ini keadaan reservoir (si"at batuan, si"at "luida reservoir, ukuran reservoir dan kedalaman lapisan sangat menentukan keberhasilan in-situ combustion. $ecara teknis, metoda ini dapat dikatakan berhasil bila pembakaran dapat berlan!ut sampai sumur produksi, dan ini dapat tercapai apabila Reservoir
dapat
menyediakan
cukup
bahan
bakar
untuk
pembakaran. &embakaran tidak padam oleh hilangnya panas dan liAuid blocking.
proses
)>)
$edangkan kriteria kondisi reservoir yang cocok untuk metoda ini adalah #&* gravity minyak . ;iskositas minyak 0. 3edalaman reservoir 000 "t, dan ketebalan lapisan S )0 "t. Fenis batuan reservoir batupasir dan sisa minyak S 00 bbl9acre-"t.
*n-situ combustion disebut !uga "ire "lood, sesuai dengan cara perambatan pembakaran, metode ini dapat dibagi ). :or%ard ombustion . Reverse ombustion *n-situ combustion merupakan salah satu metode EOR yang paling sulit dalam pengontrolan di lapangan atau dalam simulasi pada sebuah komputer. +etapi metode ini dapat menghasilkan persen pendapatan yang paling tinggi dibandingkan metode thermal yang lain.
3...3.1. ,(">a"d 6(#*u+ti(n
6ntuk !enis ini arah pergerakan muka pembakaran searah dengan arah pergerakan udara in!eksi. &enyalaan dilakukan dekat dengan sumur in!eksi dan pembakaran merambat menu!u sumur produksi. Fadi pada "or%ard combustion, muka pembakaran bergerak dari sumur in!eksi ke sumur produksi, seperti terlihat pada Ga#*a" 3.7. Fika in!eksi dibalik, yaitu in!eksi udara pada sumur in!eksi diberhentikan dan kemudian ditukar dari sumur produksi, Hoil bankI akan didesak menu!u arah sebaliknya (sumur in!eksi sehingga akan mele%ati daerah pembakaran, sedangkan "ront pembakaran bergerak terus tanpa berubah arah yaitu te tap menu!u sumur produksi. 3arena temperatur dan kandungan panas dari daerah pembakaran sangat besar, minyak akan dipanaskan sampai temperatur antara 00-?00 o:. +emperatur yang tinggi ini akan mengurangi viskositas minyak, sehingga minyak dengan viskositas yang tinggi dapat diproduksikan melalui sumur in!eksi yang berubah men!adi sumur produksi.
)>
Banyak variasi dalam pelaksanaan proses "or%ard *n-situ combustion berdasarkan kandungan air dalam udara yang diin!eksikan. Berdasarkan kadar air terhadap udara yang diin!eksikan, maka "or%ard combustion dapat dibagi men!adi 'ry combustion et kombustion ombustion o" :or%ard combustion and %ater "lood atau O:O.
Ga#*a" 3.7. &ergerakan 5uka &embakaran &ada :or%ard ombustion )> A. D"& 6(#*u+ti(n
&ada dry co%bu#tion, in!eksi udara kering dilakukan melalui sumur in!eksi udara ini akan bereaksi dengan bahan bakar di reservoir, dimana campuran ini pada temperatur tertentu akan terbakar (menyala. 'aerah didepan %uka pe%bakaran akan naik temperaturnya dan dengan adanya udara bercampur dengan bahan bakar, perambatan pembakaran akan ter!adi. 'ibagian lain, daerah dibelakang %uka pe%bakaran' pembakaran akan berlangsung terus hingga bahan bakar di daerah tersebut habis. 3arena pembakaran ini akan mengambil O dari udara in!eksi, maka udara yang sampai didepan %uka pe%bakaran merupakan udara sisa. 1al ini merupakan kelemahan pemakaian dry co%bu#tion pada reservoir yang mengandung bahan bakar dalam !umlah yang besar, karena untuk mendapatkan la!u pembakaran minimum diperlukan la!u in!eksi udara yang besar berarti menaikkan biaya
)>2
kompresi udara, dimana biaya ini memegang peranan penting dalam menentukan keberhasilan proyek secara ekonomis. 'i lain pihak, secara teknis, kompresor !uga memiliki kemampuan terbatas.
B. :et 6(#*u+ti(n
&ada wet co%bu#tion, udara yang diin!eksikan ke dalam reservoir, bukan merupakan udara kering tetapi mengandung air. 3egunaan air yang diikutsertakan pada udara in!eksi adalah untuk menaikkan e"isiensi panas. &anas yang ditimbulkan pembakaran pada in-situ combustion dimaksudkan untuk menaikkan temperatur minyak agar viskositas minyak menurun. Pona pembakaran bergerak lebih lambat dari pergerakan "luida, berarti dibelakang =ona pembakaran diharapkan tidak ada lagi minyak yang bergerak. 'aerah dibelakang =ona pembakaran mempunyai temperatur yang sangat tinggi. #pabila dibiarkan, panas akan menyebar ke lapisan atas dan lapisan ba%ah dari lapisan sasarannya, berarti ini merupakan panas yang terbuang. #ir yang terkandung dalam udara in!eksi akan menyerap panas dengan e"ek konduksi, kemudian ter!adi penguapan. 6ap yang ter!adi akan masuk ke dalam =ona pembakaran dan la!unya lebih besar, sehingga uap akan menembus muka pembakaran dan memasuki daerah yang lebih dingin. &ada daerah yang lebih dingin ini akan ter!adi lagi pelepasan panas oleh uap air tersebut dan ter!adi kondensasi. Fadi dapat dilihat bah%a panas yang tertinggal pada batuan dibelakang =ona pembakaran oleh air yang terkandung pada udara in!eksi dipindahkan ke =ona di depan muka pembakaran 2
6. 6(#*inati(n (/ ,(">a"d 6(#*u+ti(n and :ate" ,)((ding 06O,6A:
Co%bination of 5orward
Co%bu#tion and .ater 5looding di sebut
!uga partially uenched co%bu#tion (pemadaman sebagian pembakaran. 3adar air pada udara in!eksi lebih besar dibandingkan %et combustion. 'ari percobaan laboratorium didapatkan bah%a pada temperatur 400 o:, oksigen akan habis dalam !arak 0.4 sampai 2.2 "t. maka dengan adanya air yang diin!eksikan pada =ona pembakaran akan memadamkan sebagian pembakaran, s ehingga oksigen bergerak lebih !auh lagi hingga bertemu minyak pada suhu 400 o:.
)>4
'aerah pembakaran bergerak dengan kecepatan air pendingin dan semua proses (pemanasan dan penguapan sebagian air, pendapatan panas dari "ormasi dan pembangkitan panas oleh pembakaran ter!adi dalam satu gerak yang cepat sekali terlihat pada gambar #ir yang terdapat pada udara in!eksi tidak akan teruapkan seluruhnya dan air ini akan menyerap =ona pembakaran hingga temperatur =ona ini turun, tertapi masih di!aga diatas suhu (panas yang dapat melan!utkan pembakaran, dan temperatur di depan %uka pe%bakaran masih dapat melakukan de#tila#i crude oil (mengendapkan bahan bakar pada batuan dan mengalirkan komponen ringan hidrokarbon. 5akin kecil temperatur =one co%bu#tion' makin kecil pula panas yang hilang ke lapisan atas dan ba%ah dari target. &emadaman sebagai pembakaran disini diartikan karena tidak semua bahan bakar yang terendap pada batuan dipakai. &enurunan temperatur =one co%bu#tion secara terus-menerus mengakibatkan pembakaran padam sebelum bahan bakar tersedia habis. &ada Ga#*a" 3.72 dapat dilihat distribusi temperatur dan pemindahan panas pada ketiga !enis forward co%bu#tion diatas.
)>
Ga#*a" 3.72 &emindahan &anas &ada :or%ard ombustion )>
)>7
3...3.!. Re4e"+e 6(#*u+ti(n
&roses Reverse ombustion pertama-tama dimulai seperti pada proses forward co%bu#tioan' yaitu dengan mengin!eksikan udara melalui sumur in!eksi yang pada akhirnya akan men!adi sumur produksi. $etelah proses pembakaran berlangsung agak lama sehingga mempunyai !arak agak !auh dari sumur in!eksi, udara diganti arahnya yaitu dari sumur in!eksi. *n!eksi udara yang terus menerus dari sumur produksi akan mendorong minyak menu!u sumur in!eksi, sedangkan arah "ront pembakaran bergerak dari sumur in!eksi ke sumur produksi. 5inyak di sekitar sumur produksi terbakar secara spontan maka pemberian oksigen untuk re#erve co%bu#tion terpotong dan proses tersebut akan kembali men!adi proses forward co%bu#tion. 6dara yang diin!eksikan melalui sumur in!eksi membentuk cerobongcerobong udara kearah sumur produksi sehingga pembakaran dapat berlangsung disekitar sumur produksi dengan sumber oksigen dari sumur in!eksi. 5inyak produksi rever#e co%bu#tion akan berbeda dengan minyak produksi forward co%bu#tion, dilihat dari pergerakan "ront pembakaran. 5inyak produksi rever#e co%bu#tion telah mengalami pembakaran dan !uga tentunya mengalami e"ek konduksi. 5inyak di depan "ront pembakaran pada rever#e co%bu#tion mengalami penurunan viskositas akibat e"ek konduksi dan siap untuk bergerak. 5inyak bergerak ke arah sumur produksi melalui =ona pembakaran karena tekanan sumur in!eksi lebih besar dari tekanan sumur produksi. $eluruh minyak yang dapat terbakar di reservoir akan terbakar pada =ona pembakaran dan sisanya akan bergerak masuk sumur produksi, oleh karena itu kualitas minyak produksi rever#e co%bu#tion lebih rendah dibandingkan dengan minyak produksi forward co%bu#tion. 3euntungan rever#e co%bu#tion adalah dapat diproduksinya minyak i%%obile #e%i-#olid dari suatu reservoir sesuai dengan proses pergerakan "ront pembakarannya. Operasi in!eksi udara pada reserve combustion ini dapat dilihat ilustrasinya pada Ga#*a" 3.7.
)>?
Ga#*a" 3.7 *lustrasi &roses Reverse ombution4 3...3.3. Ke)e*i'an Dan Ke-u"angan InSitu 6(#*u+ti(n
3elebihan *n-$itu ombustion (2 3ecuali untuk minyak yang memberikan coke dalam !umlah kurang dari ) lb9cu"t dan ketebalan reservoir )0 "t atau kurang, pemanasan reservoir dengan menggunakan in!eksi uap lebih murah dibandingkan forward co%bu#tion2 2 6ntuk ketebalan, tekanan dan la!u in!eksi panas yang tertentu, salah satu proses mungkin dapat lebih murah tergantung pada konsumsi bahan bakar dan kedalaman reserevoir. Camun !ika harga bahan bakar meningkat, biaya pemanasan dengan menggunakan in!eksi uap men!adi lebih besar. 2 Endapan coke yang semakin meningkat dapat membuat in!eksi uap lebih menguntungkan. 02 3ehilangan
panas
di
lubang
sumur
yang
bertambah
karena
bertambahnya kedalaman akan membuat forward co%bu#tion lebih menguntungkan. 2 Fika !arak yang harus dipanasi dalam reservoir bertambah, pemanasan dengan menggunakan co%bu#tion lebih menguntungkan. 2 Fika ketebalan pasir berkurang dan tekanan bertambah ' co%bu#tion lebih menguntungkan dibandingkan in!eksi uap.
)>D
*2 Fika la!u in!eksi berkurang, biaya in!eksi uap men!adi relati" lebih menguntungkan dibandingkan dengan udara. 3ekurangan *n-$itu ombustion ). $n-#itu co%bu#tion memiliki kecenderungan hanya menyapu minyak bagian atas daerah minyak sehingga penyapuan vertikal pada "ormasi yang sangat tebal biasanya buruk. :ront pembakaran menghasilkan uap baik dari penguapan maupun raeksi pembakaran. 6ap akan memobilisasi dan mendesak minyak berat ke depan "ront, tetapi saat ter!adi pengembunan uap air, air pengembunan akan mengendap di ba%ah uap air dan gas pembakaran sehingga menyebabkan aliran uap terkumpul di bagian atas daerah minyak. . 3ebanyakan panas yang dihasilkan dari in-#itu co%bu#tion tidak digunakan dalam pemanasan minyak, sebaliknya digunakan untuk memanaskan lapisan oil-bearing , interbedded #hale dan tudung serta dasar batuan. *n-situ combustion akan layak secara ekonomi !ika ada sedikit material batuan, sebagai contoh memiliki porositas dan saturasi yang tinggi dan tebal pasir cukup. 2. 5inyak yang kental dan berat cocok untuk in-situ combustion sebab memberikan bahan bakar yang diperlukan. +etapi perbandingan udara terhadap minyak yang dibutuhkan tinggi, sementara harga !ual pada umumnya lebih rendah dibandingkan dengan minyak ringan. 4. *nstalasi in-#itu co%bu#tion memerlukan biaya investasi yang besar. #kan tetapi instalasi permukaan mengkonsumsi bahan bakar lebih sedikit dibandingkan peralatan air panas atau generator uap. . Beberapa permasalahan serius dalam in-situ combustion antara lain a.+erbentuknya emulsi air minyak yang memiliki kekentalan seperti susu kental akan dapat menyebabkan permasalah pada pemompaan dan menurunkan produktivitas sumur. b. +erproduksinya air panas yang memiliki p1 rendah (asam, yang kaya akan sul"at dan besi, yang menyebabkan polusi lingkungan dan permasalahan korosi pada sumur produksi.
)>>
c.&roduksi pasir dan caving meningkat yang dapat menyebabkan penyumbatan pada liner. d. &enyumbatan lubang sumur produksi karena pengendapan karbon dan lilin sebagai hasil peretakan panas minyak. e.&roduksi gas
yang membahayakan lingkungan seperti
karbon
monoksida dan hidrogen sul"ida. ". 3erusakan tubing dan liner karena terlalu tingginya temperatur pada sumur-sumur produksi.
3...3.. Pe)a-+anaan P"(&e- In$+itu 6(#*u+ti(n
$uatu pembakaran dia%ali dengan penyalaan dan panas yang dihasilkan akan merambat secara konduksi. 'engan tersedianya oksigen yang cukup, crude oil sekitarnya akan ikut terbakar setelah temperatur nyalanya tercapai. Bahan bakar untuk tahap lan!ut bukan lagi crude oil (hidrokarbon ringan sampai berat. 'engan naiknya temperatur, minyak akan lebih mudah bergerak sehingga sebagian minyak terdesak akan men!auhi =one pembakaran. Bahan bakar yang dipergunakan adalah endapan hidrokarbon yang mempunyai perbandingan atom 91 yang relati" besar yang disebut coke. 'alam in!eksi pada in-#itu co%bu#tion dapat dibagi tiga tahapan, yaitu +ahap $ebelum &enyalaan +ahap &enyalaan +ahap @an!ut &embakaran
1.
Ta'a% Se*e)u# Pen&a)aan
+ahap ini bertu!uan untuk menaikkan harga saturasi gas di reservoir sampai mencapai harga saturasi kritis ($gc, di ba%ah harga ini gas tidak dapat bergerak, yaitu dengan mengin!eksikan gas ke dalam reservoir. #pabila saturasi gas reservoir kecil ($g 8 $gc, maka 3rg 8 0, maka gas akan sulit mengalir dan akan menghalangi pencampuran oksigen dengan bahan bakar. Bila keadaan ini berlarutlarut, maka pembakaran dapat padam, dan kasus ini dekenal dengan sebutan Hliuid blocking I.
00
$edangkan bila ter!adi penyalaan terlalu a%al atau yang disebut dengan penyalaan dini &pre%ature ignition+2 *ni dapat ter!adi bila gas yang diin!eksikan adalah udara. 6dara mengandung 0 volume oksigen. Oksigen dengan crude oil akan melakukan reaksi eksoterm. 'alam kondisi temperatur reservoir ()00 0: reaksi oksidasi crude akan ber!alan lambat. +etapi tahap sebelum penyalaan memakan %aktu yang lama, penyalaan spontan dapat ter!adi, ini disebabkan si"at crude oil untuk melakukan reaksi oksidasi, yaitu dengan naiknya temperatur reaksi oksidasi akan bertambah cepat. #da beberapa !enis crude oil yang dapat melakukan reaksi oksidasi yang cukup cepat pada suhu )00 0:. 6ntuk keadaan seperti ini, dian!urkan untuk melakukan in!eksi pada tahap sebelum penyalaan menggunakan gas yang tidak melakukan reaksi eksoterm dengan crude oil' seperti halnya udara. $etelah harga saturasi gas ditetapkan, selan!utnya dilakukan tahap penyalaan.
!.
Ta'a% %en&a)aan
'alam tahap ini, daerah penyalaan dekat dengan sumur in!eksi dan %aktu untuk mendapatkannya relati" singkat. Bila penyalaan yang ter!adi !auh dari sumur in!eksi mengakibatkan ter!adinya arah gerak pembakaran balik (re#erve co%bu#tion, "ront bergerak ke arah sumur in!eksi. $aat "ront tiba di sumur in!eksi, temperatur akan tinggi melampaui daya tahan peralatan ba%ah permukaan. Bila %aktu penyalaan terlalu lama, maka akan memakan biaya pengeluaran yang lebih besar karena %aktu penyalaan dapat mencapai berminggu-minggu. 6ntuk mendapatkan penyalaan yang diinginkan, tersedia beberapa metode penyalaan dan ini disesuaikan dengan keadaan reservoirnya. Strange' mengelompokkan metode penyalaan men!adi dua yaitu penyalaan spontan dan penyalaan buatan.
Pen&a)aan S%(ntan
&enyalaan spontan adalah penyalaan yang mengandalkan reaksi oksidasi antara oksigen dengan crude oil. &anas akan menaikkan temperatur "ormasi dan reaksi oksidasi akan lebih mudah berlangsung pada temperatur yang tinggi. Cyala spontan akan ter!adi apabila temperatur "ormasi mencapai temperatur nyala. aktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan temperatur nyala, oleh +adema dan
0)
ai!ama diturunkan dari panas yang dilepaskan reaksi oksidasi dan absorbsi panas "ormasi.
Pen&a)aan Buatan
$ebagian reservoir mempunyai kondisi a%al yang tidak menguntungkan untuk mencapai temperatur nyala secara spontan. :ormasi dangkal mempunyai temperatur a%al yang rendah, ini menyebabkan reaksi oksidasi pada kondisi a%al ber!alan sangat lambat sedangkan pada lapisan tipis panas akan banyak hilang ke lapisan atas dan lapisan ba%ah. &enyalaan buatan memberikan %aktu penyalaan yang relati" pendek, dan dapat dimaksudkan untuk memperpendek !arak daerah penyalaan dari sumur in!eksi. 3erugian metoda penyalaan buatan adalah temperatur sumur in!eksi relati" tinggi, dengan demikian diperlukan peralatan komplesi yang dapat tahan pada temperatur tersebut, dimana harganya relati" mahal. 5etode penyalaan buatan dapat menggunakan electric heater, do%nhole burner, in!eksi "luida panas, atau chemical.
3.
Ta'a% )anut Pe#*a-a"an
$etelah nyala ter!adi, diharapkan pembakaran merambat sampai sumur produksi tercapai. &ada proses ini bahan bakar yang digunakan berbeda dengan proses penyalaan !enis hidrokarbon ringan. $etelah terdesak lebih dahulu, sehingga bahan bakar yang digunakan adalah endapan hidrokarbon yang disebut coke2 Coke mempunyai perbandingan atom 91 yang besar. Fenis ini sulit terbakar dibandingkan dengan crude oil umumnya. +iga "aktor utama yang menentukan perambatan pembakaran, yaitu bahan bakar, oksigen dan temperatur. ampuran bahan bakar dengan oksigen akan terbakar pada temperatur tertentu, berikut reaksinya O J bahan bakar + 8 O J O J air 1arga tergantung dari !enis bahan bakar, semakin besar harga perbandingan atom 91, maka semakin besar harga . 1arga tergantung dari !enis bahan bakar. $emakin besar harga perbandingan atom 91, semakin besar harga . Bahan bakar untuk pembakaran
0
terbentuk selama proses pembakaran, bersamaan dengan terakumulasinya minyak, air dan gas. 'aerah akumulasi mempunyai !arak yang relati" tetap dari "ront pembakaran. &embentukan daerah akumulasi ini disebabkan panas hasil pembakaran menyebar, menaikkan temperatur sekelilingnya, merubah si"at air dari "luida reservoir. &ada distribusi saturasi mengikuti pada distribusi temperatur yang terbentuk.
3...3.2. Lau Ine-+i
&roses pembakaran membutuhkan oksigen, oksigen diperoleh dari "luida in!eksi. 6dara sebagian "luida yang umum digunakan mempunyai kandungan oksigen kira-kira ) volume, dengan mengatur la!u in!eksi udara la!u perambatan dapat ditentukan . @a!u in!eksi udara mempunyai batas minimum. ;ariabel yang penting dalam penentuan la!u minimum adalah kehilangan panas =ona pembakaran dan !umlah choke yang tersedia. &anas yang ditimbulkan pembakaran akan segera tersebar dan harus mampu memberikan temperatur =ona pembakaran di atas =ona minimum. #pabila !umlah bahan bakar cukup, panas yang dihasilkan =ona pembakaran dapat diperbesar dengan memperbesar la!u in!eksi. &ercobaan yang dilakukan oleh 5artin et al. terhadap unconsolidated sand, temperatur di ba%ah 700 o: tidak dapat
mempertahankan
pembakaran,
karena
!enis
bahan
bakar
!uga
mempengaruhi, maka temperatur minimum tidak mutlak untuk semua kasus. @a!u
indeksi
minimum
adalah
syarat
agar
pembakaran
dapat
dipertahankan. &engunaan la!u indeksi minimum belum tentu memberikan hasil yang paling menguntungkan. $atu keuntungan yang dapat diharapkan dengan menggunakan la!u indeksi minimum adalah la!u perolehan relati" besar. @a!u indeksi yang besar menghasilkan la!u perambatan pembakaran yang besar, dengan la!u perambatan yang besar tersebut la!u perolehan relati" besar.
3.... Sti#u)a+i Ua%
02
$timulasi uap bersiklus disebut !uga steam soak process, cyclic steam in!ection, dan hu"" and pu"" process. +u!uan stimulasi uap adalah untuk meningkatkan produktivitas sumur produksi dengan menurunkan viskositas minyak, bila viskositas minyak turun maka mobilitas minyak akan bertambah. 5eningkatnya mobilitas minyak tentunya akan meningkatkan produktivitas sumur. 3enaikan la!u produksi minyak pada beberapa siklus yang dilakukan, dapat dilihat pada Ga#*a" 3.77. *n!eksi steam bersiklus, berbeda dengan steam drive. 'alam proses in!eksi thermal dengan steam drive seluruh batuan reservoir dipanasi secara terus menerus (kontinyu. 'alam in!eksi uap bersiklus, steam diin!eksikan melalui sumur produksi, pengin!eksian steam dilakukan dalam beberapa hari atau beberapa minggu, setelah itu maka sumur didiamkan, yang dikenal dengan periode perendaman (soak period setelah melalui tahapan soak maka sumur dapat diproduksikan lagi, Ga#*a" 3.78.
Ga#*a" 3.77
&eningkatan &erolehan 5inyak 'engan *n!eksi $team Bersiklus
7
04
Ga#*a" 3.78
$timulasi $team 1u""-&u"" 7 3....1. Me-ani+#e Sti#u)a+i Ua%
$elama proses in!eksi uap berlangsung berbagai mekanisme produksi ter!adi dan bersi"at komplek. +elah diketahui bah%a adanya penurunan viskositas minyak di =ona terpanasi dekat sumur akan mempengaruhi la!u produksi. 5enurut &arts, mekanisme produksi dengan peningkatan "asa gas yang tidak dapat terkondensasi !uga menyertai mekanisme di atas. 5ekanisme ini ter!adi karena penurunan !umlah gas terlarut dengan adanya kenaikan temperatur. $elain karena pengaruh temperatur, penurunan !umlah gas terlarut !uga dapat disebabkan oleh reaksi-reaksi kimia. Reaksi-reaksi tersebut meliputi ). 'ecarboylation minyak (dekomposisi O dari radikal KO. . &embentukan 1$ dari sul"ur yang terkandung dari radikal minyak. 2. &embentukan 1, O, 14, dan O dari rekasi air dengan minyak. 4. &embentukan O dari dekomposisi dan reaksi mineral carbonat dan bikarbonat yang tidak terlarut.
&arts !uga berpendapat bah%a pada steam drive ter!adi dekomposisi gas, dan dapat diambil suatu anggapan bah%a mekanisme yang sama !uga ter!adi pada proses in!eksi uap bersiklus, setidak-tidaknya selama "asa in!eksi steam (hu"". #danya gas tersebut memberikan tambahan tenaga pendorong dalam produksi
0
minyak. $elain itu tambahan tenaga pendorong yang lain ter!adi karena air dan minyak yang ada di pori-pori batuan akan berubah men!adi steam dengan adanya pemanasan dan penurunan tekanan pada "asa produksi, ekspansi gas terlarut, dan ekspansi liAuid akan ter!adi karena terpanasi. 5ekanisme yang paling berpengaruh dalam meningkatkan tenaga pendorong pada "asa produksi adalah mekanisme yang ter!adi secara gravity drainage dan solution gas drive. 3ondensasi steam yang ter!adi selama perendaman (soaking serta produksi cenderung menurunkan tekanan di sekitar sumur, proses ini akan meningkatkan la!u alir "luida. $edangkan menurut /omma, mekanisme yang paling utama dalam in!eksi uap bersiklus untuk meningkatkan la!u produksi minyak adalah penurunan viskositas minyak sehubungan dengan adanya kenaikan temperatur. $elain itu mekanisme seperti yang disebutkan di ba%ah ini !uga memberikan pengaruh dalam peningkatan perolehan minyak. ).
&er"oration dan ellbore leaning 5inyak berat ditandai dengan "aktor skin yang tinggi, sehubungan dengan ter!adinya endapan aspal di sekitar lubang sumur. @ubang per"orasi kadangkadang tersumbat oleh campuran minyak berat dan pertikel-partikel padatan dari "ormasi. *n!eksi uap menaikkan temperatur seingga endapan-endapan aspal tersebut dapat dibersihkan dan la!u produksi naik.
.
&eningkatan &ermeabilitas Relati" 5inyak &ada temperatur tinggi, permeabilitas relati" minyak meningkat sehubungan dengan penurunan saturasi minyak tersisa dan meningkatnya saturasi air irreducible. 5ekanisme ini sama dengan mekanisme yang ter!adi pada in!eksi air panas.
2.
3enaikan +ekanan 'ra%do%n $team yang diin!eksikan akan menaikkan tekanan reservoir di sekitar lubang sumur. 3etika sumur diproduksikan kembali pada tekanan alir dasar sumur yang rendah akan menaikkan la!u produksi. 1al ini dapat ter!adi karena
07
adanya peningkatan perbedaan tekanan alir reservoir dengan tekanan alir dasar sumur. 4.
&engaruh /ravity 'rainage $ebagian steam yang berada di reservoir pada "asa uap akan medorong minyak. $ama dengan proses gravity drainage pada steam drive.
3....!. Pe"-i"aan Pe"i)a-u P"(du-+i
6ntuk reservoir yang mempunyai tekanan yang rendah dan ketebalan "ormasi yang tipis, mekanisme produksi yang dapat ter!adi setelah in!eksi steam adalah gravity drainage. 5etode +o%son dan Boberg memperhitungkan pengaruh gravity drainage terhadap la!u produksi dengan menggunakan &ersamaan 2.2?. dalam pengembangan persamaan tersebut diasumsikan distribusi "luida reservoir seperti pada /ambar 2.?7, dengan batas antara minyak dengan air cukup !elas (pada batas tersebut tidak ada percampuran minyak dengan air.
).,? o k o (hh hw ,
o
,
o ln(r h 9 r w 0.4
............................................................... (2.2?
&ersamaan tersebut diatas selain dapat digunakan untuk menghitung la!u produksi minyak, !uga dapat digunakan untuk menghitung la!u produksi air. &erhitungan dilakukan dengan penggantian si"at-si"at "isik minyak dengan si"at-si"at "isik air. 'isarankan untuk menggunakan &ersamaan 2.2? di atas, ketinggian h h harus diperhitungkan untuk masing-masing interval %aktu. &erkiraan tersebut dapat dilakukan dengan memperhitungkan besarnya la!u alir dari =ona yang tidak terpanasi ke =ona yang terpanasi. Besarnya la!u alir dari =ona yang tidak terpanasi ke =ona yang terpanasi dapat dihitung dengan persamaan di ba%ah ini.
c
?.0D, k o h( P e P h ................................................................. (2.2D oc ln( r e 9 r h
'imana &e
8 +ekanan pada =ona yang tidak terpanasi, psia
&h
8 +ekanan pada =ona terpanasi, psia
h
8 3etebalan "ormasi, "t
0?
\oc
8 ;iskositas minyak tidak terpanasi, cp
5inyak yang tertinggal di =ona yang terpanasi pada interval %aktu
t,
adalah !umlah minyak yang terproduksi dikurangi dengan !umlah minyak yang mengalir dari =ona yang tidak terpanasi ke =ona yang terpanasi, dapat dihitung dengan &ersamaan 2.2>. ( o c t .................................................................................. (2.2>
&erubahan ketinggian rata-rata minyak ( h , di =ona yang terpanasi dengan interval %aktu (i-) sampai * dihitung dengan &ersaman 2.40.
hi ) hi
( S o S or ( r h r w ,
,
................................................... (2.40
'ari harga ( h yang diperoleh dari &ersamaan 2.40 di atas, maka besarnya harga hh dapat dihitung dengan &ersamaan 2.4). di ba%ah ini.
hh 4h B ()7h , B , hw Dh , B 0. ......................................... (2.4) ,
'imana besarnya harga B dihitung dengan &ersamaan 2.4..
B ln
0. ............................................................................... (2.4 r w r h
'engan menggunakan pendekatan seperti yang dilakukan oleh +o%son dan Boberg, Fones mengembangkan suatu persamaan untuk reservoir dengan suatu
gravity drainage. 'ari pengembangan persaman tersebut besarnya la!u
produksi minyak dapat dihitung dengan persamaan di ba%ah ini. o
?.0D, k o hS h ( hh hw o Bo 5 o
ln(r h 9 r w
............................................................... (2.42
'imana Bo
8 :aktor volume "ormasi minyak
:o
8 :aktor scale konstan untuk minyak yang diproduksikan
0D
Ga#*a" 3.7;
'rainage /ravity #ssumsi +o%son dan Boberg 7 3....3. Keuntungan Dan Ke"ugian Sti#u)a+i Ua%
3euntungan stimulasi uap adalah ).
E"ekti" diterapkan pada reservoir yang dangkal dengan viskositas yang cukup besar dan kontinuitas lateral yang !elek.
.
&eriode produksi umumnya lebih pan!ang dibanding periode penutupan.
2.
&ertambahan rate produksi lebih cepat diperoleh dibanding dengan metode pendesakan (displacement.
4.
&embersihan lubang bor lebih baik, karena organic solid yang ada di dekat lubang bor larut, clay lebih stabil.
.
Fumlah minyak yang diperoleh persatuan volume steam lebih besar dibandingkan pada steam in!eksi. 3erugian stimulasi uap adalah
).
&roses in!eksi sangat dibatasi oleh kedalaman sumur.
.
'apat timbul problem s%elling, hal ini harus dihindari.
2.
'iperlukan treatment air yang akan dipanasi men!adi uap di permukaan.
3..... Pe#ana+an Lu*ang Su#u"
$timulasi thermal dengan menggunakan metode pemanasan lubang sumur merupakan metode thermal yang paling tua. &eralatan yang digunakan untuk metode ini dapat berupa pemanasan elektrik atau pembakaran gas. &emanasan
0>
lubang bor meningkatkan la!u produksi minyak terhadap reservoir-reservoir yang mempunyai permasalahan minyak yang viscous atau minyak-minyak para""in.
3....2. Me-ani+#e Pe#ana+an Lu*ang Su#u"
$ama seperti proses stimulasi thermal yang lain. $timulasi thermal dengan pemanasan lubang bor, peningkatan la!u produksi minyak dilakukan dengan cara menurunkan viskositas minyak dan melarutkan atau mencegah ter!adinya endapan aspal serta padatan organik lainnya. &anas dipindahkan ke dalam reservoir dengan cara konduksi. &ada saat produksi, "luida reservoir akan memba%a kembali panas tersebut dari reservoir ke lubang sumur serta perlu !uga diperhatikan bah%a pada saat pemanasan akan ter!adi penurunan la!u produksi untuk sementara %aktu. $umur produksi dengan %ater cut yang tinggi dapat menimbulkan masalah. 6ntuk mengurangi %ater cut dapat dilakukan dengan menaikkan temperatur di sekitar sumur sehingga harga viskositas minyak di sekitar lubang bor akan turun. Besarnya panas yang dipindahkan oleh "luida yang terproduksi dapat ter!adi dengan &ersamaan 2.7. A p , dh .7) ( o M o w M w T pdh ............................................. (2.44
3..... Pe"-i"aan Pe"i)a-u P"(du-+i
6ntuk menghitung distribusi temperatur dan besarnya produksi dapat dihitung berdasarkan 5etode $child. 'istribusi temperatur tidak berdimensi dalam kondisi steady state untuk aliran panas dan "luida secara radial dapat dihitung dengan &ersamaan 2.4.
r T T i T T i T D T pdh T pdh T i r w
b
................................................ (2.4
'imana T i
8 +emperatur mula-mula reservoir, o:
T pdh
8 Resultan temperatur "luida terproduksi dengan interval terpanasi,
T
8 +emperatur di sembarang tempatdi reservoir, o:
o
:
)0
r 9 r w
8 Farak darisumur dinyatakan sebagai kelipatan dari lubang
sumur 8 3onduktivitas thermal "ormasi, B+69"t-'- o:
"
1arga b, merupakan la!u per unit temperatur pada pemanas, dimana panas yang dipindahkan oleh "luida yang diproduksi dapat dihitung dengan &ersamaan 2.44. 6ntuk menghitung besarnya harga b dapat dihitung dengan persamaan b
A p , dh
ht " T pdh
............................................................................. (2.47
+emperatur "luida dasar sumur yang terproduksi, + dh dapat diukur dari "luida di kepala sumur, untuk perhitungan dapat diperkirakan dari persamaan di atas. $etelah mendapatkan harga substitusinya maka persamaan di ba%ah ini dapat digunakan untuk perhitungan, yaitu A pdh () % h ...................................................................................
'imana e""isiensi pemanasan,
%h
(2.4?
dihitung untuk "raksi panas yang keluar dari
heater , A dan masuk ke "ormasi. &ro"il temperatur radial di reservoir sekitar lubang sumur yang dipanasi diperoleh melalui &ersamaan 2.4. 6ntuk idealisasi persamaan tersebut dapat dilihat pada gambar (nanti di ba%ah ini, merupakan plot !arak radial tidak berdimensi dengan temperatur tidak berdimensi. aktu minimum yang dibutuhkan untuk mencapai kondisi steady state dengan asumsi kandungan panas di reservoir adalah steady state serta tidak ada kehilangan panas ke "ormasi dapat dihitung dengan &ersamaan 2.4D. ,
t min
, ht r w M " T pdh ( r eD % h A ( , b
,b
)
.................................................. (2.4D
#pabilah harga b 8 maka t %in dihitung dengan &ersamaan 2.4> di ba%ah ini. ,
t min
, ht r w M " T pdh %hA
ln r eD ...........................................................
(2.4> 1arga r eD dapat dihitung dengan &ersamaan 2.0 di ba%ah ini.
))
r eD
r e r w
............................................................................................
(2.0 'imana r e merupakan radius perembesan dari sistem aliran. 3etika harga b bertambah besar yaitu saat masa la!u produksi pada steady state naik maka daerah yang terpanasi di sekitar lubang sumur dalam perkembangannya secara radial akan turun, hal ini disebabkan "luida yang terproduksi. 1asil-hasil dari perkembangan tersebut dapat dilihat pada gambar (yang kedua di ba%ah. /aris putus-putus pada gambar tersebut merupakan garis yang menghubungkan untuk kondisi steady state yang diperhitungkan secara teori. 'ari gambar tersebut kita mendapat suatu pen!elasan bah%a rasio respon yang lebih besar diperoleh dari crude yang lebih viscous.
Ga#*a" 3.8<
/ra"ik 'istribusi +emperatur &ada 3ondisi $teady $tate 'ari &emanasan 'asar $umur 7
)
Ga#*a" 3.81
/ra"ik @a!u &roduksi 5inyak &ada 3ondisi $teady $tate ;s @a!u &roduksi 5inyak 6nstimulated +idak Berdimensi
7
3....7. Keuntungan Dan Ke"ugian Pe#ana+an Lu*ang Su#u"
3euntungan pemanasan lubang sumur ).
+er!adinya e"ek s%elling dapat dihindari.
.
+idak diperlukan peralatan treatment air seperti pada stimulasi steam.
2.
3ehilangan panas di permukaan dapat dihindari.
4.
+idak dibutuhkan adanya penyekat (isolasi untuk menghindari adanya kehilangan panas di permukaan. 3ekurangan pemanasan lubang sumur
).
@a!u panas yang dibangkitkan oleh pemanas lubang sumur dibatasi oleh temperatur maksimum dinama pemanas tersebut dapat dioperasikan secara aman.
.
#danya kerusakan logam pada daerah pemanasan, kerusakan tersebut harus dicegah.
2.
+emperatur yang tinggi dapat meningkatkan la!u korosi pada lingkungan dasar sumur.
4.
&anas yang berlebihan dapat mengakibatkan timbulnya endapan organik atau kerak arang (coking yang merusak produktivitas serta menghalangi perpindahan panas dari alat pemanas ke "luida yang dipanasi.
)2
3..2. INJEKSI MIKROBA 0Mi5"(*ia) En'an5ed Oi) Re5(4e"&
*n!eksi mikroba adalah suatu metode pengurasan minyak tahap lan!ut dengan cara mengin!eksikan mikroba ke dalam reservoir untuk meningkatkan perolehan minyak. Bakteri yang ada dalam reservoir kemungkinan berasal dari sisa-sisa populasi bakteri yang ada pada saat pembentukan minyak bumi. #da kemungkinan adalah karena penetrasi sepan!ang aAui"er dari permukaan. &enetrasi
)4
bakteri dari permukaan bisa memerlukan %aktu yang bertahun-tahun, selama air tersebut mengandung karbon atau bahan organik dalam batuan yang mereka le%ati. #danya bakteri dalam reservoir akan mempunyai pengaruh seperti ). &enyumbatan pori, yaitu penyumbatan pada pore throat sehingga akan memperkecil porositas dan permeabilitas batuan. 1al ini dapat diakibatkan oleh adanya bakteri yang berspora atau dapat !uga sebagai adanya pertumbuhan bakteri itu sendiri. . 'egradasi hidrokarbon Fenis hidrokarbon sangat dipengaruhi oleh komposisi dan ikatan kimia. Fobell &()1+ mengamati kemampuan mikroba dalam mendegradasi hidrokarbon. a. 1idrokarbon
ali"atik
lebih
mudah
didegradasi
daripada
hidrokarbon aromatik. b. Rantai pan!ang lebih mudah didegradasi daripada rantai pendek. c. 1idrokarbon tidak !enuh lebih mudah didegradasi daripada hidrokarbon !enuh. d. 1idrokarbon rantai bercabang lebih mudah didegradasi daripada hidrokarbon rantai lurus. 2. &engasaman &#ouring+' produksi asam oleh mikroba sebagai hasil proses glikolisis atau proses "ermentasi. &roduksi asam ini dapat mengakibatkan adanya perubahan porositas dan permeabilitas. Fika bereaksi dengan karbonat dan menghasilkan O permeabilitas pada reservoir karbonat diharapkan naik. /as O ini dapat mengakibatkan ter!adinya oil s%elling sehingga viscositas minyak akan turun. .3..2.1. S&a"at$S&a"at Mi-"(*a Untu- Ine-+i Mi-"(*a
5ikroba yang akan digunakan dalam in!eksi mikroba harus memenuhi syarat-syarat tertentu, antara lain
5empunyai ukuran kecil sehingga mudah bergerak diantara pori-pori batuan.
+ahan terhadap tekanan tinggi karena reservoar minyak umumnya mempunyai tekanan tinggi apabila dilihat dari kedalamannya.
)
+idak membutuhkan banyak nutrisi dan akan lebih baik !ika dapat berkembang pada media garam mineral yang terdapat dalam air "ormasi dengan menggunakan bagian dari minyak mentah sebagai sumber karbon dan energi.
'apat melakukan metabolisme secara anaerob, karena kadar oksigen di dalam reservoar sangat minim.
1asil dari metabolismenya dapat membantu memobilisasi minyak di dalam reservoar.
+idak menimbulkan e"ek-e"ek negati" terhadap si"at-si"at minyak dan reservoar. Ta*e) III$1! $creening riteria 6ntuk *n!eksi 5ikroba )> Parameter
Kriteria Seleksi
Batuan Reservoar
Tekanan, psi Permeabilitas, mD Ketebalan, ft Saturasi Minyak, %PV Kedalaman, ft Temperatur, !" $enis atuan
< 3000 150 Tidak kritis Tidak kritis < 000 < 1#0 Sandstone atau limestone
Fluida Reservoar
Gravity minyak, ! &P' Visk!sitas minyak, (p Salinitas &ir "!rmasi, ppm
15 Tidak kritis < 100000
3..2.!. ,a-t(" Yang Me#%enga"u'i A-ti4ita+ Mi-"(*a
&erubahan recovery minyak karena adanya in!eksi mikroba tergantung dari per"ormance microba, akti"itas serta beberapa lama mikroba dapat bertahan lama hidup. 'i dalam reservoir mikroba digunakan sebagai subyek. 3ondisi yang cenderung mempengaruhi per"ormance dari mikroba diantaranya tekanan, temperature dan salinitas. +emperatur optimum untuk perkembangan mikroba antara 20-40 o. ada dua tipe mikroba yang dapat hidup dan berkembang biak
)7
diatas D0 o, meskipun tekanan tidak menun!ukkan batas setinggi temperatur namun perkembangan aliran yang membentang dapat mengurangi tekanan s ebesar 2000 k&a. #daptasi dari kelakuan bakteri dengan mengembangkan mereka di ba%ah kekuatan tekanan untuk mengembangkan kekuatan in!eksi. $alinitas yang tinggi menyebabkan pertumbuhan mikroorganisme kurang baik, tetapi ada !uga mikroorganisme dapat menyebabkan kekentalan air diatas 4 beratnya. :aktor-"aktor lain yang cenderung mempengaruhi kelakuan in!eksi mikroba adalah tingkatan dengan tipe-tipe lain dari perkembangan dan aktivitas proses metabolisme. 3..2.3. Met(de Pengine-+ian Mi-"(*a
#da metode untuk pengin!eksian mikroba, yaitu ). ara
). *solasi strain dengan seleksi. ara ini dilakukan berdasarkan si"at kompetisi dari organisme terhadap organisme lain. 'engan seleksi ini diharapkan bakteri bisa berkembang sesuai dengan kondisi yang telah kita tetapkan disamping mencegah bentuk lain yang tidak diharapkan. . *nteraksi populasi dari mikroba dapat digolongkan beberapa tipe interaksi dan dapat dipakai sebagai pengu!ian dalam mendapatkan strain
)?
yang unggul yaitu dengan u!i antagonis. 6ntuk men!aga kestabilan strain yang unggul diperlukan teknik-teknik atau cara-cara tertentu karena mikroba di alam sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan yaitu tekanan, temperatur, p1, salinitas yang dapat mengakibatkan si"at genetik sehingga dapat tidak unggul lagi.
&roses pengin!eksian mikroba o
+reatment dengan menggunakan che%ical flocculating agent untuk memisahkan padatan.
o
Deare#i dan penambahan biocide untuk meminimalisi pertumbuhan bakteri.
o
&enyaringan melalui pasir atau diatomaceus-earth "ilter.
o
&enyaringan melalui cartridge-"ilter sebelum dialirkan ke dalam tangki pengumpul.
o
&enyaringan dengan polishing-"ilter sebelum diin!eksikan.
o
&enambahan substansi biocide, inhibitor korosi, oygen-scavanger.
o
&engin!eksian.
&enambahan biocide dimaksudkan untuk menghambat pertumbuhan bakteri serta mengembalikan ke keadaan normal. 6ntuk itu biocide yang akan digunakan harus stabil secara kimia%i maupun biologis, tidak terserap oleh batuan atau terpecah dalam minyak dan dapat mengalir bersama-sama polimer.
3..2.. Me-ani+#e Ine-+i Mi-"(*a
Beberapa proses dasar yang merupakan mekanisme dari in!eksi mikroba adalah sebagai berikut
&roduksi #sam #sam ini melarutkan matrik batuan sehingga dapat menaikkan porositas dan permeabilitas batuan.
&roduksi /as
)D
/as karbondioksida (O yang dihasilkan melalui proses "ermentasi akan menyebabkan pengembangan volume ( #welling minyak, penurunan viskositas minyak, kenaikan densitas minyak dan ekstraksi sebagian komponen minyak. /as lainnya yang dihasilkan adalah metana (1 4, hidrogen (1 dan nitrogen (C. #danya gas ini menyebabkan bertambahnya tekanan reservoar, sehingga draw-down dan la!u produksi akan meningkat. Ga#*a" 3.8! memperlihatkan pertumbuhan mikroba dan produksi gas dalam suatu eksperimen di laboratorium.
Ga#*a" 3.8! &ertumbuhan 5ikroba dan &roduksi /as dalam $uatu Eksperimen di @aboratorium 7
&roduksi &elarut &roduksi pelarut (etanol, butanol, aseton dan isopropanol oleh mikroba berman"aat selama proses in!eksi mikroba sebab senya%a tersebut akan bercampur (%i#cible dengan minyak sehingga viskositas minyak turun dan mobilitasnya akan meningkat.
&roduksi $ur"actant &roduksi sur"actant akan menurunkan tegangan antar permukaan air-minyak sehingga minyak sisa akan terdesak dan dapat terproduksikan ke permukaan.
