M - II SIFAT FISIK BATUAN
2.1
Tujuan Pengujian Pengujian sifat fisik batuan untuk mengetahui sifat – sifat – sifat fisik dari batuan.
Cara ini dapat digunakan terhadap batuan yang tidak mudah hancur, mengembang dan melekat satu dengan yang lainnya, serta tidak meresap air bila dipanaskan.
2.2
Landasan Teori Sifat fisik batuan berbeda dengan sifat mekanik Batuan. Sifat fisik batuan
merupakan sifat asli yang dimiliki dari suatu batuan tanpa diberi gaya apapun, sedangkan sifat fisik batuan adalah sifat suatu batuan setelah diberi gaya dan diketahui dari hasil pengujian.
Sifat Fisik
: Bobot isi asli (Natural Density ), ), Bobot isi kering (Dry ( Dry
Density ) , Bobot isi jenuh (Saturated ( Saturated Density ), ), Apparent Specific Gravity , True Specific Gravity , Kadar air asli, Derajat Kejenuhan, Porositas, Void Ratio. Ratio.
Sifat Mekanik : Kuat tekan, Kuat Tarik, Modulus elastisitas, Poisons ratio. Kedua sifat tersebut tersebut dapat ditentukan
di laboratorium, laboratorium, maupun di
lapangan (insitu-test ( insitu-test ). ). Untuk menentukan sifat fisik batuan, diperlukan sampel batuan untuk dilakukan pengujian, pembuatannya dijelaskan sebagai berikut : 1.
Pengujian Sampel di Lapangan Pengujian sampel dilapangan dilakukan dari hasil pemboran inti ( core
drilling ) langsung kedalam batuan yang akan diselidiki dilapangan didapat inti yang berbentuk silinder. Inti tersebut langsung dapat digunakan untuk pengujian dilaboratorium dengan syarat tinggi sampel minimum dua kali diameternya. Setiap sampel yang diperoleh kemudian di ukur diameter dan tingginya, dihitung luas permukannya dan volumenya. 2.
Pengujian Sampel di Laboratorium Pengujian sampel dilakukan dari blok batu yang diambil dari lapangan
yang di bor dengan coring machine machine laboratorium. Sampel yang didapat
berbentuk silinder dengan diameter pada umumnya antara 50 – 70 mm dan tingginya dua kali diameter tersebut. Ukuran sampel dapat lebih besar dari ukuran yang di sebut diatas tergantung dari maksud pengujian. 2.2.1
Porositas Porositas didefinisikan sebagai perbandingan volume pori-pori (yaitu
volume yang ditempati oleh fluida) terhadap volume total batuan. Porositas batuan reservoir dapat diklasifikasikan menjadi dua, yaitu : 1.
Porositas absolut, adalah perbandingan antara volume pori total terhadap volume batuan total yang dinyatakan dalam persen.
2.
Porositas efektif, adalah perbandingan antara volume pori – pori yang saling berhubungan terhadap volume batuan total ( bulk volume) yang dinyatakan dalam persen. Besar kecilnya porositas dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu ukuran
butir, susunan butir, sudut kemiringan dan komposisi mineral pembentuk batuan. Tabel 2.1 Parameter Kualitas Porositas
Sumber : Anonim, 2009
Pada resevoir minyak,porositas berkisar antara 5%-40% tetapi pada umumnya 10% - 20%. Faktor yang menentukan besarnya porositas adalah : 1. Bentuk butir Porositas akan berubah dengan semakin menyusutnya butiran. 2. Keseragaman ukuran butir / sortasi Batuan sedimen yang keseragamanya ukuran butiran yang baik akan memiliki porositas dan permebilitasi yang baik dari pada batuan sortasi yang buruk . 3. Proses kompaksi selama dan setelah pengendapan
Proses kompaksi cenderung menutup rongga atau pori batuan dan memaksa fluida batuan didalamnya keluar dari partikel mineral alas saling menutup khususnya pada batuan sedimen berbutir halus. 4. Derajat sementasi dan kekorosityompakakan batuan Baru pasir yang derajat semetasinya tinggi akan memiliki porositas yang rendah,sedangkan untuk sedimen yang lunak dan tidak kompak memiliki porositas yang tinggi.mineral semen dapat berupa kalsium karbonat. Magnesium karbonat, iron karbonat, iron sulphides, limonite, hematite, dolomite, calcium sulphate ,clay dan material lain termasuk kombinasi dari material tersebut. 5. Susunan pengepakan partikel Dengan bertambahnya tekanan over burden, positas buruk, butiran pasir yang menyusut menuju peningkatkan perubahan dari pengepakan yang acak menjadi tertutup. 6. Rekaan dan growongan Adanya retakan dan growongan pada batuan akan memperbesar porositas.rekaan atau growongan akan menjadi faktor penting dalam penentuan harga positas dan permeabilitas pada batu gamping. 2.2.2
Kecepatan Aliran Fluida Kecepatan aliran darcy atau flux velocity (v) adalah laju alir rata-rata
volume flux per satuan luas penampang di media berpori. Sedangkan kecepatan rata-rata fluida yang melalui media berpori dikenal sebagai interstitial velocity (u). 2.2.3
Permeabilitas Permeabilitas
didefinisikan
sebagai
ukuran
media
berpori
untuk
meloloskan / melewatkan fluida. Apabila media berporinya tidak saling berhubungan maka batuan tersebut tidak mempunyai permeabilitas. Oleh karena itu ada hubungan antara permeabilitas batuan dengan porositas efektif. Sekitar tahun 1856, Henry Darcy seorang ahli hidrologi dari Prancis mempelajari aliran air yang melewati suatu lapisan batu pasir. Hasil penemuannya diformulasikan kedalam hukum aliran fluida dan diberi nama Hukum Darcy.
Sumber : Nanang, 2008
Gambar 2.1 Percobaan Darcy
Berdasarkan jumlah fasa yang mengalir dalam batuan reservoir, permeabilitas dibedakan menjadi tiga, yaitu : 1.
Permeabilitas Absolute (Kabs) Yaitu kemampuan batuan untuk melewatkan fluida dimana fluida yang
mengalir melalui media berpori tersebut hanya satu fasa atau disaturasi 100% fluida, misalnya hanya minyak atau gas saja. 2.
Permeabilitas Efektif (Keff) Yaitu kemampuan batuan untuk melewatkan fluida dimana fluida yang
mengalir lebih dari satu fasa, misalnya (minyak dan air), (air dan gas), (gas dan minyak) atau ketiga-tiganya. Harga permeabilitas efektif dinyatakan sebagai ko, kg, kw, dimana masing-masing untuk minyak, gas dan air. 3.
Permeabilitas Relatif (Krel) Yaitu perbandingan antara permeabilitas efektif pada kondisi saturasi
tertentu terhadap permeabilitas absolute. Harga permeabilitas relative antara 0 – 1 darcy. 2.2.4
Densitas Batuan Densitas batuan dari batuan berpori adalah perbandingan antara berat
terhadap volume (rata-rata dari material tersebut). Densitas spesifik adalah perbandingan antara densitas material tersebut terhadap densitas air pada tekanan dan temperatur yang normal, yaitu kurang lebih 10 3 kg/m3.
2.2.5
Saturasi Saturasi adalah perbandingan antara volume pori-pori batuan yang terisi
fluida formasi tertentu terhadap total volume pori-pori batuan yang terisi fluida atau jumlah kejenuhan fluida dalam batuan reservoir per satuan volume pori. Oleh karena didalam reservoir terdapat tiga jenis fluida, maka saturasi dibagi menjadi tiga yaitu saturasi air (Sw), saturasi minyak (So) dan saturasi gas (Sg). 2.2.6
Resistiviti Batuan reservoir terdiri atas campuran mineral-mineral, fragmen dan pori-
pori. Padatan-padatan mineral tersebut tidak dapat menghantarkan arus listrik kecuali mineral clay. Sifat kelistrikan batuan reservoir tergantung pada geometri pori-pori batuan dan fluida yang mengisi pori. Minyak dan gas bersifat tidak menghantarkan arus listrik sedangkan air bersifat menghantarkan arus listrik apabila air melarutkan garam. Arus listrik akan terhantarkan oleh air akibat adanya gerakan dari ion-ion elektronik. Untuk menentukan apakah material didalam reservoir bersifat menghantar arus listrik atau tidak maka digunakan parameter resistiviti. Resistiviti didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu material untuk menghantarkan arus listrik. 2.2.7
Wettabiliti Wettabiliti didefinisikan sebagai suatu kemampuan batuan untuk dibasahi
oleh fasa fluida atau kecenderungan dari suatu fluida untuk menyebar atau melekat ke permukaan batuan. Sebuah cairan fluida akan bersifat membasahi bila gaya adhesi antara batuan dan partikel cairan lebih besar dari pada gaya kohesi antara partikel cairan itu sendiri. Tegangan adhesi merupakan fungsi tegangan
permukaan
setiap
fasa
didalam
batuan
sehingga
wettabiliti
berhubungan dengan sifat interaksi (gaya tarik menarik) antara batuan dengan fasa fluidanya. Dalam sistem reservoir digambarkan sebagai air dan minyak atau gas yang terletak pada batuan.
Sumber : Nanang, 2008
Gambar 2.2 Kesetimbangan Gaya – Gaya Pada Batas Air – Minyak – Padatan
2.2.8
Tekanan Kapiler Tekanan kapiler (pc) didefinisikan sebagai perbedaan tekanan yang ada
antara permukaan dua fluida yang tidak tercampur (cairan – cairan atau cairan – gas) sebagai akibat dari terjadinya pertemuan permukaan yang memisahkan mereka. Perbedaan tekanan dua fluida ini adalah perbedaan tekanan antara fluida “non wetting fasa” (Pnw) dengan fluida “wetting fasa” (Pw). Di reservoir biasanya air sebagai fasa yang membasahi ( wetting fasa), sedangkan minyak dan gas sebagai non-wetting fasa atau tidak membasahi. Tekanan kapiler dalam batuan berpori tergantung pada ukuran pori-pori dan macam fluidanya.
2.3
Alat dan Bahan
2.3.1
Alat Alat yang digunakan untuk pengujian sifat fisik batuan meliputi :
1. Desikator 2. Pemanas (oven) dengan temperatur 105⁰C s/d 110⁰C 3. Jangka sorong ketelitian 0,1 mm. 4. Neraca Ohaus dengan ketelitian 0,01 gr. 5. Pompa vakum, untuk menjenuhkan sampel. 6. Stop watch. 7. Container . 2.3.2
Bahan Bahan atau sampel yang digunakan untuk pengujian sifat fisik batuan
adalah pecahan dari bongkahan batuan.
2.4
Prosedur Pengujian Pengujian sifat fisik batuan dapat dilakukan dengan langkah sebagai
berikut : 1. Siapkan ± 2 – 3 sampel. 2. Dimensi batuan diukur menggunakan jangka sorong. 3. Timbang berat kontainer kosong dan berat kontainer berisi sampel menggunakan neraca Ohaus dengan ketelitian 0,01 gr. 4. Lakukan penjenuhan sampel secara bertahap meliputi : a. Tahap I
: Lakukan pengisian air ¼ tinggi sampel dalam kontainer dan lakukan pemvakuman selama 15 menit.
b. Tahap II
: Lakukan pengisian air ½ tinggi sampel dalam kontainer dan lakukan pemvakuman selama 15 menit.
c. Tahap III
: Lakukan pengisian air setinggi sampel dalam kontainer dan lakukan pemvakuman selama 20 menit.
5. Sampel dijenuhkan dalam tabung vakum sengan daya isap kurang dari 0,008 kgf/cm2 selama 24 jam. 6. Batuan diangkat dari tempat pemvakuman setelah penjenuhan 24 jam. 7. Tiriskan air dari kontainer hasil penjenuhan secara perlahan agar butiran sampel tidak ikut terbuang. 8. Timbang berat jenuh sampel hasil penjenuhan. 9. Lakukan penimbangan untuk mengetahui berat jenuh tergantung pada sampel beserta kontainer. 10. Selanjutnya sampel dimasukan kedalam oven dengan suhu 105⁰ – 110⁰C selama kurang lebih 24 jam. 11. Laukan penimbangan berat kering sampel yang telah didinginkan terlebih dahulu. 12. Lakukan penimbangan berat kosong kontainer tergantung.
2.5
Rumus – Rumus Yang Digunakan Rumus yang digunakan untuk menentukan sifat fisik batuan sebagai
berikut : 1. Bobot Isi Asli (Natural Density ) −
2. Bobot Isi Kering (Dry Density ) −
3. Bobot Isi Jenuh (Saturated Density ) −
4. Apparent Spesific Gravity −
/ bobot isi air
5. True spesific Gravity −
/ bobot isi air
6. Kadar Air Asli (Natural Water Content ) −
100%
7. Saturated Water Content ( Absorption) −
100%
8. Derajat Kejenuhan (Degree of Saturation) − −
100%
9. Porositas =
− −
100%
10. Void ratio =
2.6
Data Hasil Pengamatan
2.7
Perhitungan
2.8
Analisa
1−
2.9
Kesimpulan
DAFTAR PUSTAKA
Aphin, 2012, “Sifat Fisik Batuan”. https://fileq.wordpress.com Diakses pada tanggal 27 Februari 2017 pukul 19.58 WIB Rohim, Abdul, 2011, “Sifat Fisik Batuan”.www.abdulrohim-betawi.blogspot.co.id Diakses pada tanggal 27 Februari 2017 pukul 18.09 WIB Ishak, 2014, “Mekanika Batuan”. www.tambang-veteran.blogspot.co.id Diakses pada tanggal 27 Februari 2017 pukul 18.20 WIB
