32

BAB IVPENGUKURAN PERMEABILITAS

4.1. TUJUAN1. Mengetahui pengertian permeabilitas dengan percobaan.2. Mengetahui cara menentukan nilai permeabilitas.3. Mengetahui besarnya permeabilitas dari suatu core.4. Mengetahui hubungan antara beda tekanan dengan permeabilitas.5. Mengetahui pemberian penilaian semi kuantitatif permeabilitas.

4.2. TEORI DASARPermeabilitas didefinisikan sebagai suatu bilangan yang menunjukkan kemampuan dari suatu batuan untuk mengalirkan fluida. Permeabilitas batuan merupakan fungsi dari tingkat hubungan ruang antar pori-pori dalam batuan.Definisi kwantitatif permeabilitas pertama-tama dikembangkan oleh Henry Darcy (1856) dalam hubungan empiris dengan bentuk differensial sebagai berikut:

Dimana :V= kecepatan aliran, cm/sec= viskositas fluida yang mengalir, centipoisedP/dL = gradien tekanan dalam arah aliran, atm/cmk = permeabilitas media berpori, darcyTanda negatif dalam Persamaan diatas menunjukkan bahwa bila tekanan bertambah dalam satu arah, maka arah alirannya berlawanan dengan arah pertambahan tekanan tersebut.

Beberapa anggapan yang digunakan oleh Darcy dalam Persamaan tersebut adalah:1. Alirannya mantap (steady state)2. Fluida yang mengalir satu fasa3. Viskositas fluida yang mengalir konstan 4. Kondisi aliran isothermal5. Formasinya homogen dan arah alirannya horizontal6. Fluidanya incompressible.Dalam batuan reservoir, permeabilitas dibedakan menjadi tiga, yaitu :1. Permeabilitas absolut, adalah permeabilitas dimana fluida yang mengalir melalui media berpori tersebut hanya satu fasa, misal hanya minyak atau gas saja.2. Permeabilitas efektif, adalah permeabilitas batuan dimana fluida yang mengalir lebih dari satu fasa, misalnya minyak dan air, air dan gas, gas dan minyak atau ketiga-tiganya.3. Permeabilitas relatif, adalah perbandingan antara permeabilitas efektif dengan permeabilitas absolut.Dasar penentuan permeabilitas batuan adalah hasil percobaan yang dilakukan oleh Henry Darcy. Dalam percobaan ini, Henry Darcy menggunakan batupasir tidak kompak yang dialiri air. Batupasir silindris yang porous ini 100% dijenuhi cairan dengan viskositas , dengan luas penampang A, dan panjanggnya L. Kemudian dengan memberikan tekanan masuk P1 pada salah satu ujungnya maka terjadi aliran dengan laju sebesar Q, sedangkan P2 adalah tekanan keluar. Dari percobaan dapat ditunjukkan bahwa Q..L/A.(P1 - P2) adalah konstan dan akan sama dengan harga permeabilitas batuan yang tidak tergantung dari cairan, perbedaan tekanan dan dimensi batuan yang digunakan.

Dengan mengatur laju Q sedemikian rupa sehingga tidak terjadi aliran turbulen, maka diperoleh harga permeabilitas absolut batuan. Ditunjukkan pada (Gambar 4.1)

Gambar 4.1 Diagram Percobaan Pengukuran Permeabilitas

Satuan permeabilitas dalam percobaan ini adalah :

Dari Persamaan diatas dapat dikembangkan untuk berbagai kondisi aliran yaitu aliran linier dan radial, masing-masing untuk fluida yang compressible dan incompressible. Pada prakteknya di reservoir, jarang sekali terjadi aliran satu fasa, kemungkinan terdiri dari dua fasa atau tiga fasa. Untuk itu dikembangkan pula konsep mengenai permeabilitas efektif dan permeabilitas relatif. Harga permeabilitas efektif dinyatakan sebagai Ko, Kg, dan Kw, dimana masing-masing untuk minyak, gas, dan air. Sedangkan permeabilitas relatif dinyatakan sebagai berikut:

Dimana masing-masing untuk permeabilitas relatif minyak, gas, dan air. Percobaan yang dilakukan pada dasarnya untuk sistem satu fasa, hanya disini digunakan dua macam fluida (minyak-air) yang dialirkan bersama-sama dan dalam keadaan kesetimbangan. Laju aliran minyak adalah Qo dan air adalah Qw. Jadi volume total (Qo + Qw) akan mengalir melalui pori-pori batuan per satuan waktu, dengan perbandingan minyak-air permulaan, pada aliran ini tidak akan sama dengan Qo / Qw. Dari percobaan ini dapat ditentukan harga saturasi minyak (So) dan saturasi air (Sw) pada kondisi stabil. Harga permeabilitas efektip untuk minyak dan air adalah :

Dimana :o = viskositas minyakw = viskositas air

Percobaan ini diulangi untuk laju permukaan (input rate) yang berbeda untuk minyak dan air, dengan (Qo + Qw) tetap kontan. Harga-harga Ko dan Kw pada Persamaan dan jika diplot terhadap So dan Sw akan diperoleh hubungan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.2 Dari Gambar 4.2 dapat ditunjukkan bahwa Ko pada Sw = 0 dan So = 1 akan sama dengan harga K absolut, demikian juga untuk harga K absolutnya (titik A dan B pada Gambar 4.2)

Gambar 4.2 Kurva Permeabilitas Efektif untuk Sistem Minyak dan Air(Craft, B.C., Hawkins M.F., 1959)

Hal penting untuk kurva permeabilitas efektif sistem minyak-air, yaitu:1. Ko akan turun dengan cepat jika Sw bertambah dari nol, demikian juga Kw akan turun dengan cepat jika Sw berkurang dari satu, sehingga dapat dikatakan untuk So yang kecil akan mengurangi laju aliran minyak karena Ko-nya yang kecil, demikian pula untuk air.2. Harga Ko dan Kw selalu lebih kecil dari harga K, sehingga diperoleh persamaan :Ko + Kw 1

4.3. PERALATAN DAN BAHAN4.3.1. Peralatan1. Core holder dan termometer2. Triple range flowmeter dengan selector valve3. Selector Valve (flowmeter selection valve)4. Pressure gauge5. Gas Inlet6. Gas Outlet

Gambar 4.3 Rangkaian Gas Parameter

4.3.2. Bahan1. Fresh Core2. Gas

4.4. PROSEDUR PERCOBAAN1. Pastikan regulating valve tertutup, hubungkan saluran gas inlet.2. Masukkan core pada core holder.3. Putar flowmeter selector valve pada tanda Large.4. Buka regulating valve, putar sampai pressure gauge menunjukkan angka 0,25 atm.5. Pilih range pembaca pada flowmeter antara 20 - 140 division.6. Jika pembacaan pada flowmeter di bawah 20, putar selector valve ke Medium dan naikkan tekanan sampai 0,5 atm.7. Jika pembacaan pada flowmeter di bawah 20, putar selector valve ke Small dan naikkan tekanan sampai 1,0 atm.8. Jika flowmeter tetap tidak naik dari angka 20, hentikan percobaan dan periksa core pada core holder (tentukan kemungkinan-kemungkinan yang terjadi).9. Jika flowmeter menunjukkan angka di atas 140 pada Large tebu, maka permeabilitas core terlalu besar.10. Percobaan kita hentikan atau coba naikkan panjang core atau kuramgi cross sectional area dari core.11. Catat temperature, tekanan dan pembacaan flowmeter.12. Ubah tekanan ke 0,25 atm dengan regulator.

13. Ulangi percobaan sebanyak 3 kali.14. Perhitungan:Persamaan yang digunakan dalam percobaan ini adalah:

Dimana: k=Permeabilitas, darcyg=Viskositas gas yang digunakan (lihat grafik), cpQg= Flow rate rata-rata (cc/dt) pada tekanan rata-rata, ditentukan dari grafik kalibrasi.L= Panjang sample, cmA= Luas penampang dari sample, cm2P= Pressure gradient, atm (0,25 atm, 0,5 atm, 1 atm)Catatan : Jika digunakan gas N2 maka Q = 1,0168 udara.

4.5. HASIL PERCOBAAN DAN PERHITUNGANPengukuran Permeabilitas Absolut dengan Gas Parameter1. Keadaan 1Diameter Core (d)=5,876 cmPanjang Core (L)=7,82 cmLuas Penampang Core (A)== = 27,104 cm2Beda Tekanan (P)=0,25 atm = 4 atm-1Flow Reading=6 cmLaju Aliran Gas=26,46 Viskositas Gas (g)=0,01825 cpPermeabilitas (K)=0,557 darcy2. Keadaan 2Diameter Core (d)=5,876 cmPanjang Core (L)=7,82 cmLuas Penampang Core (A)== = 27,104 cm2Beda Tekanan (P)=0,5 atm = 2 atm-1Flow Reading=9 cmLaju Aliran Gas=37,79 Viskositas Gas (g)=0,01825 cpPermeabilitas (K)=0,398 darcy3. Keadaan 3Diameter Core (d)=5,876 cmPanjang Core (L)=7,82 cmLuas Penampang Core (A)== = 27,104 cm2Beda Tekanan (P)=1 atm = 1 atm-1Flow Reading=12 cmLaju Aliran Gas=49,57 Viskositas Gas (g)=0,01825 cpPermeabilitas (K)=0,261 darcy

4.6. PEMBAHASAN

Grafik 4.1 Kurva Permeabilitas Absolut Vs 1/PPercobaan ini dilakukan untuk mengetahui permeabilitas suatu sample core pada tekanan 0,25 atm, 0,5 atm dan 1 atm. Selanjutnya menentukan besarnya temperatur, tekanan dan pembacaan flowmeter sesuai dengan petunjuk pada prosedur kerja yang diulangi sebanyak 3 kali pada tekanan yang berbeda-beda. Gas yang digunakan mempunyai viskositas sebesar 0.01825 centipoise.Setelah mendapatkan nilai seluruh data yang diperlukan, maka diperoleh hasil perhitungan sebagai berikut, Pada tekanan 0.25 atm nilai permeabilitas adalah 0,557 darcy, Pada tekanan 0,5 atm nilai permeabilitas adalah 0,398 darcy, Pada tekanan 1 atm nilai permeabilitas adalah 0,261 darcy.

4.7. KESIMPULAN1. Permeabilitas adalah ukuran kemampuan media berpori untuk mengalirkan atau melewatkan fluida.2. Salah satu cara menentukan permeabilitas adalah dengan menggunakan gas permeameter.3. Dari hasil perhitungan besar nilai permeabilitas untuk masing-masing core adalah: Core 1, K= 0,557 darcy Core 2, K= 0,398 darcy Core 3, K= 0,261 darcy4. Besarnya harga permeabilitas berbanding terbalik dengan beda tekanan. Semakin besar beda tekanan, maka semakin kecil nilai permeabilitasnya, begitu pula sebaliknya.5. Penilaian semi-kuantitatif permeabilitas pada masing-masing core adalah: Core 1, K= 0,557 darcymaka penilaian permeabilitasnya dianggap sangat baik. Core 2, K= 0,398 darcymaka penilaian permeabilitasnya dianggap baik. Core 3, K= 0,261 darcymaka penilaian permeabilitasnya dianggap baik.

31