2.4.3. Mekanisme Pendorong Reservoir
Setiap reservoir minyak pasti memiliki mekanisme pendorong. Mekanisme pendorong reservoir didefinisikan sebagai tenaga yang dimiliki oleh reservoir secara alamiah, sehingga menyebabkan dapat mengalirnya fluida hidrokarbon dari formasi menuju ke lubang sumur dan selanjutnya ke permukaan pada saat produksi berlangsung. Sedangkan besarnya tenaga pendorong ini tergantung dari da ri kondisi P dan T formasi dimana reservoir tersebut berada, dan pelepasan energinya dipengaruhi oleh proses dan sejarah s ejarah produksi yang dilakukan. Pada dasarnya ada empat sumber tenaga yang bekerja di res ervoir, yaitu : 1. Tenaga dorong eksternal / tekanan hidrostatik, yang biasanya berupa perembesan air (baik dari bawah maupun samping) dan pengembangan tudung gas. 2. Tenaga penggerak internal, yang terjadi karena adanya pembebasan gas terlarut dalam cairan. 3. Tenaga potensial, merupakan tenaga yang berasal dari formasi itu sendiri dan biasanya dipengaruhi oleh adanya gravitasi dan perbedaan kerapatan antara fluida formasi. 4. Tenaga permukaan fluida, berasal dari gaya-gaya kapiler dalam pori-pori batuan. Kenyataan yang ada di lapangan menunjukkan bahwa mekanisme pendorong yang ada tidak selalu bekerja sendiri-sendiri, akan tetapi lebih sering dijumpai dalam bentuk kombinasi. Sedangkan jenis-jenis reserevoir berdasarkan mekanisme pendorongnya dibedakan menjadi : 1. Depletion Drive Reservoir. 2. Gas Cap Drive Reservoir. 3. Water Drive Reservoir. 4. Segregation Drive Reservoir. 5. Combination Drive Reservoir.
2.4.3.1. Depletion Drive Reservoir
Sering pula disebut solution gas drive reservoir atau internal gas drive reservoir. Sumber energi utama yang mendorong minyak dari reservoir adalah ekspansi gas yang terbebaskan dari dalam larutan minyak selama penurunan tekanan reservoir, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.46. Pada kondisi awal tidak ditunjukkan adanya tudung gas bebas dan tidak ada water drive yang aktif. Kemudian gas yang terbentuk ini ikut mendesak minyak ke sumur produksi pada saat penurunan tekanan reservoir karena produksi tersebut. Setelah sumur selesai dibor menembus reservoir dan produksi minyak dimulai, maka akan terjadi suatu penurunan tekanan di sekitar lubang bor. Penurunan tekanan ini akan menyebabkan fluida mengalir dari reservoir menuju lubang bor melalui pori-pori batuan. Penurunan tekanan disekitar lubang bor akan menimbulkan terjadinya fasa gas. Pada saat awal, karena saturasi gas tersebut masih sangat kecil (belum membentuk fasa yang kontinyu), maka gas-gas tersebut terperangkap pada ruang antar butiran reservoirnya, tetapi setelah tekanan reservoir tersebut cukup kecil dan gas sudah terbentuk banyak atau dapat bergerak, maka gas tersebut turut serta terproduksi ke permukaan seperti yang terlihat pada Gambar 2.47. Sedangkan karakteristik dari depletion drive reservoir ini adalah : 1. Penurunan tekanan yang cepat. Karena tidak adanya fluida ekstra atau tudung gas bebas dalam jumlah besar yang akan menempati ruangan pori yang dikosongkan oleh minyak yang terproduksi. 2. Produksi minyak bebas air. Karena reservoir terisolir dan dengan tidak adanya water drive maka sangat sedikit atau hampir tidak ada yang ikut terproduksi bersama minyak selama masa produksi reservoir. Meskipun terdapat connate water tetapi hampirhampir tidak dapat terproduksi. Saturasi air interestial tidak akan terproduksi sampai tercapai harga saturasi minimum. 3. GOR bertambah dengan cepat pada semua struktur sumur.
Pada awal produksi, karena gas yang dibebaskan minyak masih terperangkap pada sela-sela pori-pori batuan, maka GOR produksi akan lebih kecil jika dibandingkan dengan GOR reservoir. Setelah tekanan reservoir mencapai tekanan di bawah tekanan saturasi, gas akan berkembang dari larutan pada saluran pori-pori diseluruh bagian reservoir. Pada waktu saturasi, gas akan bertambah dan membentuk suatu fasa yang kontinyu sehingga mencapai titik dimana gas dapat mengalir (saturasi keseimbangan). Akibatnya gas bebas ini akan mengalir ke lubang sumur. Gas juga akan bergerak vertikal akibat adanya gaya gravitasi yang pada akhirnya dapat membentuk tudung gas. Hal ini terus menerus berlangsung hingga tekanan reservoir menjadi rendah. Bila tekanan telah cukup rendah maka GOR akan menjadi berkurang sebab volume gas di dalam reservoirnyapun tinggal sedikit. Dalam hal ini GOR produksi dan GOR reservoir harganya hampir sama. 4. Ultimate recovery rendah. Produksi minyak dengan depletion drive biasanya merupakan metode recovery yang paling tidak efisien dengan perolehan pendapatan yang kurang dari 5 % hingga 25 %. Hubungan permeabilitas relatif (Kg/Ko) turut menentukan besarnya perolehan pendapatan dari reservoir jenis ini. Selain itu jika viscositas minyak bertambah, maka ultimate recovery minyak akan berkurang. Dengan demikian untuk reservoir jenis ini pada tahap teknik produksi primernya akan meninggalkan residual oil yang cukup besar.
Gambar 2.46. Solution Gas Drive Reservoir (Clark, N. J, 1969)
Gambar 2.47. Karakteristik Tekanan PI dan GOR pada Solution Gas Drive Reservoir (Clark, N. J, 1969) 2.4.3.2. Gas Cap Drive Reservoir
Reservoir gas cap drive dapat dikenali oleh adanya tudung gas yang relatif besar dengan water drive yang relatif kecil atau bahkan tidak ada, sedangkan reservoir dalam keadaan jenuh. Pada gas cap drive reservoir tenaga pendorongnya berupa pengembangan di dalam gas cap (tudung gas) akibat dari turunnya tekanan di dalam reservoir. Makin besar ukuran gas cap, maka efisiensi pendorong makin besar, karena dengan penurunan tekanan sedikit saja sudah dapat mendorong minyak yang cukup besar. Karakteristik reservoir dengan tenaga pendorong gas cap antara lain : -
Penurunan tekanan kecil, karena kemampuan dari tudung gas untuk mengembang dengan cepat, maka penurunan tekanan reservoir tidak begitu cepat jika dibandingkan dengan reservoir depletion drive dengan ukuran yang sama.
-
Produksi air kecil.
-
Kenaikan GOR cepat pada sumur-sumur dengan struktur tinggi, selama tudung gas mengembang ke zona minyak.
-
Recovery factor cukup tinggi yaitu berkisar antara 20 % - 40 %. Karakteristik reservoir gas cap drive dapat dilihat pada Gambar 2.48. berikut.
Gambar 2.48. Karakteristik Tekanan, PI dan GOR pada Gas Cap Drive Reservoir (Clark, N. J, 1969)
2.4.3.3. Water Drive Reservoir
Mekanisme pendorong jenis water drive reservoir merupakan jenis pendesakan yang paling efisien jika dibandingkan dengan mekanisme pendorong lainnya. Reservoir ini mengalami kontak langsung antara zona minyak dengan formasi air (aquifer) yang besar. Proses pendesakan air ini terjadi selama masa produksi berlangsung, dimana air formasi mengalami pengembangan akibat dari penurunan tekanan. Air formasi yang mengalami pengembangan ini akan merembes masuk ke dalam pori pori batuan dan mendesak minyak keluar dari ruang pori batuan tersebut. Kemudian air formasi tadi mengisi pori-pori batuan yang kosong akibat ditinggalkan oleh minyak. Dengan adanya pendesakan air ini, mungkin akan terjadi penyusutan ukuran pori. Proses pendesakkan air ini dapat pula terjadi apabila aquifer berhubungan dengan sumber air di permukaan atau dilakukan injeksi air. Untuk mendapatkan recovery yang besar, maka harus dihindari terjadinya water coning. Sedangkan tekanan reservoir dipengaruhi oleh laju produksi dan laju perembesan air. Ditinjau dari arah gerakan perembesan air dari aquifer, reservoir water drive ini dapat dibedakan menjadi :
a. Edge water drive, gerakan air disini sejajar dengan bidang perlapisan dan masuk dari arah samping. Zona produktif lebih tebal dari aquifer. b. Bottom water drive, gerakan air dari aquifer ke reservoir minyak adalah vertikal lurus dari bawah ke atas. Tebal lapisan minyak relatif lebih tipis dibandingkan dengan aquifernya. Batas air minyak terletak pada bidang datar atau sedikit menyimpang dari bidang datar. c. Bottom and edge water drive, gerakan air dari aquifer ke reservoir merupakan gabungan dari samping dan bawah. Karakteristik dari kedua mekanisme water drive tersebut adalah sama, hanya berbeda arah gerakannya ke dalam bidang batas antara minyak – air. Reservoir water drive mempunyai karakteristik yang dapat dipakai untuk mencirikan mekanisme pendorongnya, yaitu : 1. Penurunan tekanan reservoir adalah relatif kecil dan prosesnya bertahap, karena volume air yang masuk ke reservoir sebanding dengan volume minyak yang dikeluarkan. 2. Adanya air formasi yang ikut terproduksikan. 3. Water Oil Ratio (WOR), berubah dengan cepat dan membesar secara berlebihan, pada saat sumur menembus zona minyak pada struktur yang rendah. 4. Gas Oil Ratio (GOR) produksi relatif konstan, hal ini dikarenakan tekanan reservoir tetap besarnya di atas tekanan gelembung (Pb) untuk waktu yang lama sehingga tidak ada gas bebas di dalam reservoir (tidak ada initial gas cap), dan hanya ada gas terlarut yang ikut terproduksi bersama dengan minyaknya. 5. Harga PI relatif tetap, karena penurunan tekanan relatif kecil selama masa produksi. 6. Selama masa produksi sering dijumpai tekanan tetap lebih besar dari tekanan gelembung untuk waktu yang lama, sehingga produksi berupa satu fasa minyak. 7. Biasanya dijumpai pada perangkap struktur.
8. Recovery oil (minyak yang dapat dikuras) dari reservoir adalah berkisar antara 40 % - 85 %.
Gambar 2.49. Karakteristik Tekanan, PI dan GOR pada Water Drive Reservoir (Clark, N. J, 1969)
2.4.3.4. Segregation Drive Reservoir
Sering juga disebut gravity drainage atau gravitational segregation. Mekanisme pendesakan pada reservoir ini terjadi oleh adanya pemisahan atau perbedaan densitas fluida reservoir karena gaya gravitasi. Gravity drainage mempunyai peranan yang penting dalam memproduksi minyak dari suatu reservoir. Sebagai contoh bila kondisinya cocok, maka recovery dari solution gas drive reservoir bisa ditingkatkan dengan adanya gravity drainage ini. Ciri khas dari reservoir segregation drive ini, antara lain : -
Terdapat gas cap, baik besar maupun kecil. Seandainya dalam reservoir itu terdapat tudung gas primer (primary gas cap) maka tudung gas ini akan mengembang sebagai proses gravity drainage tersebut. Reservoir yang tidak mempunyai tudung gas primer segera akan mengadakan pembentukkan tudung gas sekunder (secondary gas cap).
-
Produksi air sangat kecil, karena dianggap tidak berhubungan dengan aquifer.
-
Umumnya terdapat pada perangkap struktur dengan kelerengan curam.
-
Primary recovery lebih besar dibandingakan dengan reservoir depletion drive, tetapi lebih kecil dibandingkan dengan water drive reservoir, yaitu berkisar antara 20 – 40 %. Primary recovery ini tergantung pada ukuran gas cap mulamula, permeabilitas vertikal, viscositas gas dan derajat kekekalan gasnya sendiri.
-
Sedangkan besarnya gravity drainage dipengaruhi oleh gravity minyak, permeabilitas zona produktif dan juga dari kemiringan formasinya sendiri, seperti yang terliht pada Gambar 2.50.
-
Penurunan tekanan lebih lama jika dibandingkan dengan depletion drive, karena pengembangan gas akan memberikan tenaga yang cukup lama.
Gambar 2.50. Gravity Drainage Drive Reservoir (Clark, Norman J, 1969) Sedangkan untuk pemisahan gas dari larutan memerlukan beberapa kondisi yang antara lain : a. Penurunan tekanan merata diseluruh zona minyak, sehingga gas yang terbentuk akan dapat bergabung dan bergerak ke atas sebagai aliran yang kontinyu.
b. Aliran gas ke atas berlangsung dengan gradien tekanan kecil, sehingga sistem fluida tidak terganggu. c. Gerakan ke atas dikontrol oleh harga mobilitas terkecil anta ra minyak dan gas. Terdapat dua proses pendorongan minyak yang berbeda pada segregation drive reservoir ini, yaitu : -
Segregation drive tanpa counter flow. Dimana gas yang keluar dari larutan tidak bergabung dengan gas cap, sehingga akan menambah keefektifan gaya dorong. Sering dijumpai pada formasi dengan permeabilitas kecil atau rendah, seperti lensa pasir. Produksi gas hanya dari fasa minyak, hasil dari gas cap tidak terbawa. Tidak terdapat gas coning atau water coning. Saturasi minyak tergantung dari tekanan reservoir. Bila gas cap cukup besar, GOR akan naik sampai waktu abandonment.
-
Segregation drive dengan counter flow. Disebut juga dengan gravity drainage. Gas yang dibebaskan dari dalam larutan akan bergabung dengan gas cap bila permeabilitas vertikal memungkinkan. Gas dari gas cap ikut terproduksikan bersama dengan minyak dalam bentuk aliran kontinyu dua fasa. Gerakan ke atas dikontrol oleh besar kecilnya mobilitas gas dan mobilitas minyak. Faktor-faktor kombinasi seperti viscositas rendah, specific gravity rendah,
mengalir pada atau sepanjang zona dengan permeablilitas tinggi dengan kemiringan lapisan cukup curam, ini semuanya akan menyebabkan perbesaran dalam pergerakan minyak dalam struktur lapisannya. Pada awal dari reservoir ini, GOR dari sumur-sumur yang terletak pada struktur yang lebih tinggi akan cepat meningkat sehingga diperlukan suatu program penutupan sumur-sumur tersebut. Laju penurunan tekanan tergantung pada jumlah gas yang ada. Jika produksi semata-mata hanya gas gravitasi, maka penurunan tekanan dengan
berjalannya produksi akan cepat. Hal ini disebabkan karena gas yang terbebaskan dari larutannya, terproduksi pada sumur struktur sehingga tekanan cepat turun. Bila gravity drainage baik atau bila laju produksi dibatasi untuk mendapatkan keuntungan maksimal dari gaya gravity drainage ini maka recovery yang didapat akan tinggi. Diagram karakteristik segregation drive terlihat pada Gambar 2.51.
Gambar 2.51. Kelakuan Gravity Drainage Reservoir (Cole, F. W, 1969) 2.4.3.5. Combination Drive Reservoir
Sebelumnya telah dijelaskan bahwa reservoir minyak dapat dibagi dalam beberapa jenis sesuai dengan jenis energi pendorongnya. Namun pada umumya di lapangan, energi-energi pendorong ini bekerja bersama-sama dan simultan. Bila demikian, maka energi pendorong yang bekerja pada reservoir itu merupakan kombinasi
beberapa
energi
pendorong,
sehingga
dikenal
dengan
nama
combination drive reservoir. Kombinasi yang umum dijumpai adalah antara gas cap drive dengan water drive seperti terlihat pada Gambar 2.52. Sedangkan bentuk kombinasi lainnya seperti antara depletion drive - water drive, depletion drive - segregation drive,
segregation drive - water drive, atau bahkan terdiri dari tiga mekanisme pendorong seperti depletion-segregation-water drive reservoir.
Gambar 2.52. Combination Drive Reservoir (Clark, Norman J, 1969) Ciri-ciri reservoir combination drive adalah : -
Penurunan tekanan relatif cepat, perembesan air dan pengembangan gas cap adalah faktor utama yang mengontrol tekanan reservoir.
-
Jika berhubnungan dengan aquifer, perembesan air lambat sehingga produksi air kecil.
-
Jika berhubungan dengan gas cap yang kecil, kenaikkan GOR konstan sesuai dengan pengembangan gas cap tersabut. Akan tetapi jika selama produksi, pengembangan gas cap ditambah gas bebas, GOR justru menurun.
-
Recovery tergantung pada keaktifan masing-masing mekanisme pendorong.
-
Biasanya primary recovery dari combination drive lebih besar dari depletion drive, tetapi lebih kecil dari segregation drive dan water drive. Semakin kecil pengaruh depletion, semakin besar harga recovery-nya.
-
Performance reservoir selama masa produksi mirip dengan reservoir depletion drive. Gambar 2.53. merupakan salah satu contoh kelakuan dari combination
drive, dengan water drive yang lemah dan tidak ada tudung gas pada reservoirnya. GOR yang konstan pada awal produksi dimungkinkan bahwa tekanan reservoir masih di atas tekanan jenuh. Di bawah tekanan jenuh, gas akan bebas sehingga GOR akan naik.
Gambar 2.53. Kelakuan Combination Drive Reservoir (Cole, F. W, 1969)
