TUGAS PENGENALAN EOR “Injeksi Surfaktan”
DOSEN PEMBIMBING : NOVIA RITA ST,MT. ANGGOTA KELOMPOK 4
- FAJRI FIRDAUS - TITO PAMBUDI - ROMEL - M.RIZKI - M HARIZAL
- ABDILLAH HERMEIDI - BOMANTARI GILANG P. - ADRIAN PUTRA - M. TAUFIK
JURUSAN TEKNIK PERMINYAKAN UNIVERSITAS ISLAM RIAU 2013
BAB I PENDAHULUAN
Peningkatan Perolehan Minyak Tahap Lanjut (Enhanced Oil Recovery) ialah perolehan minyak yang berasal dari salah satu atau beberapa metoda pengurasan yang menggunakan energi luar reservoir. Jadi perolehan minyak yang berasal dari injeksi tak tercampur, injeksi tercampur, injeksi kimiawi dan injeksi thermik merupakan perolehan minyak tahap lanjut, karena pada semua metoda tersebut, reservoir minyak memperoleh bantuan energi dari luar. Jenis energi yang dipakai ialah salah satu atau gabungan dari energi mekanik, energi kimiawi dan energi thermik. Disini, pemakaian istilah primer, sekunder, tersier dan seterusnya yang sering dipakai dalam primary recovery, secondary recovery, dan seterusnya dihindari, karena istilah – istilah tersebut tidak menunjukkan metoda yang dipakai. Selain itu, sekarang makin banyak digunakan metoda EOR pada awal kehidupan suatu reservoir atau sebelum produksi secara alamiah yang ekonomis berakhir. Namun tentunya harus dipastikan terlebih dahulu apakah penerapan metoda EOR yang dipilih itu dapat dibayar oleh kelebihan perolehan minyak dibandingkan dengan perolehan secara alamiah. Metode-metode EOR yang ada dapat dikelompokkan ke dalam empat bagian, yaitu : 1. Injeksi Tak Tercampur
Injeksi Air
Injeksi Gas
2. Injeksi Tercampur
Injeksi Gas CO2
Injeksi Gas Tak Reaktif (Inert)
Injeksi Gas Diperkaya
Injeksi Gas Kering Pada Tekanan Tinggi
3. Injeksi Kimiawi
Injeksi Polimer
Injeksi Surfactant
Injeksi Alkaline
4. Injeksi Thermal
Injeksi Air Panas
Injeksi Uap
Pembakaran Di Tempat
5. Injeksi Mikroba
Proses recoveri minyak bumi dapat dikelompokkan atas tiga fase, yaitu fase primer (primary phase), fase sekunder (secondary phase) dan fase tersier (tertiary phase). Pada fase primer diterapkan proses alami yang tergantung pada kandungan energi alam pada reservoir dan proses stimulasi menggunakan metode asam (acidizing), metode fracturing, dan metode sumur horizontal (horizontal wells). Pada fase sekunder diterapkan proses immiscible gas flood dan waterflood. Metode pada fase tersier sering juga disebut sebagai metode enhanced oil recovery (EOR). Metode EOR didefinisikan sebagai suatu metode yang melibatkan proses penginjeksian material yang dapat menyebabkan perubahan dalam reservoir seperti komposisi minyak, suhu, rasio mobilitas, dan karakteristik interaksi batuan-fluida. Meskipun metode EOR kadang disebut sebagai rekoveri tersier, namun bukan berarti metode EOR ini diterapkan setelah fase sekunder. Beberapa metode EOR dapat diterapkan setelah fase primer atau bahkan saat proses pencarian minyak (discovery) (Gomaa, 1997). Metode
EOR
dapat
dikelompokkan
berdasarkan
material
yang
diinjeksikan kereservoir yaitu metode panas (air panas, steam stimulation, steamflood), metode kimia (polimer, surfaktan, alkali), metode solvent-miscible (pelarut hidrokarbon, CO2, N2, gas hidrokarbon, campuran gas alam), dan lainnya (busa, mikrobial). Injeksi kimia mempunyai prospek kedepan yang sangat bagus, diharapkan pada reservoir yang telah sukses dilakukan injeksi air, namum kandungan minyak
yang masih bernilai ekonomis untuk diproduksikan. Tetapi pengembangannya masih memerlukan waktu yang cukup lama karena biaya dan resiko yang tinggi serta memerlukan teknologi yang sangat kompleks. Indikator yang penting dalam menentukan keberhasilan suatu injeksi kimia adalah : 1.
Kedalaman
2.
Tingkat heterogenitas reservoir
3.
Sifat-sifat petrofisik
4.
Kemiringan
5.
Mekanisme pendorong
6.
Cadangan minyak tersisa
7.
Saturasi minyak tersisa
8.
Viskositas minyak
Menurut Lake (1987), reservoir-reservoir minyak bumi berbeda dalam hal kondisi geologis alamnya, kandungan air dalam reservoir, dan sebagainya. Berdasarkan hal tersebut, metode optimum untuk merekoveri minyak bumi dalam jumlah yang maksimum pada suatu reservoir berbeda terhadap reservoir yang lain. Efektifitas surfaktan dalam menurunkan tegangan antar muka minyak-air dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya yaitu jenis surfaktan yang digunakan, konsentrasi surfaktan dan cosurfaktan yang digunakan, kadar garam larutan, dan adsorpsi larutan cosurfaktan. Jenis surfaktan yang harus disesuaikan dengan kondisi reservoir terutama terhadap jenis batuan, kadar garam, suhu, dan tekanan karena akan mempengaruhi daya kerja surfaktan untuk menurunkan tegangan antarmuka (IFT) minyak – air. Efektifitas surfaktan untuk menurunkan IFT akan berkurang dengan semakin tingginya kadar garam larutan. Menurut Mulyadi (2000), masalah umum yang ditemui pada sumur minyak adalah produksi minyak dan gas yang rendah, namun kandungan airnya sangat tinggi serta masalah mekanis lainnya seperti pompa injeksi macet dan mampat, dan sebagainya.
Hasil formulasi surfaktan yang telah dilakukan untuk keperluan oil well stimulation agent ataupun untuk flooding oleh Hambali et al. (2008), nilai IFT formula tersebut cukup bagus berkisar antara 3x10 -3 – 4x10-3dyne/cm. Bahkan pengujian dengan menggunakan core lab memperlihatkan kinerja yang cukup baik dimana recovery minyak bumi yang dilakukan mencapai 90 pe rsen. Tetapi seiring dengan perkembangan penelitian, ada kombinasi antara injeksi surfaktan dan injeksi polymer atau yang lebih dikenal dengan nama micellar-polymer flooding.
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Pengertian injeksi surfactant
Surfactant (surfactive active agent) adalah senyawa organik yang bersifat ampihifilic. Didefinisikan sebagai molekul yang mencari tempat diantara dua cairan (fluida) yang tidak dapat bercampur dan mempunyai kemampuan untuk mengubah kondisi. Surfaktan merupakan senyawa kimia yang memiliki aktivitas pada permukaan yang tinggi. Definisi surfaktan menurut IUPAC (1997) adalah suatu zat yang mempunyai kemampuan untuk menurunkan tegangan permukaan ( surface tension) suatu medium dan menurunkan tegangan antarmuka (interfacial tension) antar dua fasa yang sama tetapi berbeda derajat polaritasnya dalam suatu medium yaitu dengan cara melarutkan surfaktan ke dalam medium tersebut. Injeksi surfactant merupakan proses penginjeksian sejumlah surfaktan ke dalam reservoir dengan maksud agar terjadi penurunan tegangan (interfacial tension) antarmuka minyak-fluida injeksi supaya perolehan minyak meningkat. Efisiensi injeksi meningkat sesuai dengan penurunan tegangan antarmuka. Menurut Perkins (1988), pengertian antarmuka (interface) adalah bidang kontak antara dua senyawa dalam fasa yang sama, sedangkan permukaan ( surface) adalah jika antarmuka antara dua senyawa tidak dalam fasa yang sama. Selanjutnya Perkins (1988) menambahkan tegangan permukaan dari suatu cairan adalah tekanan internal di bawah permukaan cairan yang disebabkan oleh gaya tarik-menarik antar molekul cairan itu sendiri. Gaya tarik menarik tersebut menimbulkan tekanan dari dalam cairan melawan tekanan dari atas permukaan cairan, sehingga cairan tersebut cenderung untuk membentuk lapisan antarmuka dengan zat yang lain. Surfaktan dapat mempengaruhi kemampuan dari molekul cairan tersebut agar dapat berinteraksi dengan zat yang lain dengan cara menurunkan tegangan permukaannya. Peranan surfaktan yang begitu berbeda dan beragam disebabkan oleh struktur molekulnya yang tidak seimbang. Surfaktan merupakan molekul
amphifilik yang memiliki dua gugus yaitu polar dan nonpolar. Dan molekul surfaktan dapat divisualisasikan seperti berudu ataupun bola raket mini yang terdiri atas bagian kepala dan ekor.
Bagian kepala bersifat hidrofilik (suka air) merupakan bagian yang sangat polar, dan mengandung heteroatom sepert O, S, P, atau N yang terikat dalam gugus fungsional seperti alcoholmeter, ester, asam, sulfat, sulfonat, fosfat, amina, amida, dan lain sebagainya. sedangkan
bagian ekor bersifat hidrofobik (benci air/suka minyak) merupakan bagian nonpolar. Kepala dapat berupa anion, kation atau nonion, sedangkan ekor dapat berupa rantai linier atau cabang hidrokarbon dengan gugus alkil atau alkilbenzena.
Konfigurasi kepala-ekor tersebut membuat surfaktan memiliki fungsi yang beragam di industri (Hui, 1996; Hasenhuettl, 1997).
Gambar 2.1 Gambaran stuktur surfaktan
2.2 Injeksi Surfaktan
Injeksi surfactant bertujuan untuk menurunkan tegangan antarmuka dan mendesak minyak yang tidak terdesak hanya dengan menggunakan pendorong air. Jadi efisiensi injeksi meningkat sesuai dengan penurunan tegangan antarmuka (LC Uren & EH Fahmy). Ojeda et al (1954) mengidentifikasikan parameter-parameter penting yang menentukan kinerja injeksi surfaktan, yaitu : 1. Geometri pori. 2. Tegangan antarmuka. 3. Kebasahan atau sudut kontak. 4.
P
atau P/L.
5. Karakteristik perpindahan kromatografi surfactant pada sistim tertentu.
2.3 Tujuan injeksi surfactant
Injeksi surfactant ini ditujukan untuk memproduksikan residual oil yang ditinggalkan oleh water drive, dimana minyak yang terjebak oleh tekanan kapiler, sehingga tidak dapat bergerak dapat dikeluarkan dengan menginjeksikan larutan surfactant. Percampuran surfactant dengan minyak membentuk emulsi yang akan mengurangi tekanan kapiler. Setelah minyak dapat bergerak, maka diharapkan tidak ada lagi minyak yang tertinggal. Pada surfactant flooding kita tidak perlu menginjeksikan surfactant seterusnya, melainkan diikuti dengan fluida pendesak lainnya, yaitu air yang dicampur dengan polymer untuk meningkatkan efisiensi penyapuan dan akhirnya diinjeksikan air. Untuk m ki kondisi reservoir yang tidak diharapkan, seperti konsentrasi ion bervalensi dua, salinitas air formasi yang sangat tinggi, serta absorbsi batuan reservoir terhadap larutan dan kondisi-kondisi lain yang mungkin dapat menghambat proses surfaktan flooding, maka perlu ditambahkan bahan-bahan kimia yang lain seperti kosurfaktan (umumnya alkohol) dan larutan NaCl.
Disamping kedua additive diatas, yang perlu diperhatikan dalam operasi surfaktan flooding adalah kualitas dan kuantitas dari zat ters ebut. Sehingga dapat dikatakan bahwa tujuan dari injeksi surfactant yaitu : Menurunkan
tegangan permukaan
Menurunkan
tekanan kapiler
Menaikkan
effisiensi pendesakan dalam skala pori (mikroskopis)
2.4 Pemilihan injeksi surfactant
Surfaktan adalah senyawa organik yang dalam molekulnya memiliki sedikitnya satu gugus hidrofilik dan satu gugus hidrofobik dimana apabila ditambahkan ke suatu cairan pada konsentrasi rendah, dapat merubah karakteristik tegangan permukaan dan antarmuka cairan tersebut. Untuk meningkatkan recovery minyak secara optimum, sejumlah uji terhadap surfaktan dilakukan di laboratorium seperti uji kompatibilitas, uji pengukuran IFT, uji kestabilan terhadap panas, uji filtrasi dan uji adsorpsi sebelum implementasi injeksi surfaktan di suatu lapangan minyak. Dasar pertimbangan yang digunakan untuk memilih metoda pendesakan surfactant pada suatu reservoir, yang diperoleh dari data empiris diantaranya meliputi 1. Sifat fisik fluida reservoir yang terdiri dari : gravity minyak, viskositas minyak, komposisi dan kandugan kloridanya. 2. Sifat fisik batuan reservoir yang terdiri dari : saturasi minyak sisa, tipe formasinya,
ketebalan,
kedalaman,
permeabilitas
rata-rata
dan
temperaturnya. Kriteria seleksi untuk injeksi surfactant yang diharapkan dapat menghasilkan perolehan optimum adalah sebagai berikut : 1.Kualitas crude oil
Gravity : > 25 API
Viskositas : < 30 cp
Permeabilitas rata-rata (mD) : < 250
Kandungan klorida : < 20000 ppm
Saturasi minyak sisa : > 20
Jenis batuan : Sandstone
Komposisi diutamakan minyak menengah ringan (Light Intermediate)
2.Surfactant dan polimer
Ukuran dari slug adalah 5 – 15% dari volume pori (PV) untuk sistim surfactant yang tinggi konsentrasinya sedangkan untuk yang rendah besarnya 15 – 50% dari volume pori (PV).
Konsentrasi polimer berkisar antara 500 – 2000 mg/i
Volume polimer yang diinjeksikan kira-kira 50% dari volume pori.
3.Kondisi reservoir
Saturasi minyak >30% PV
Tipe fomasi diutamakan sandstone
Ketebalan formasi > 10 ft
Permeabilitas > 20 md
Kedalaman < 8000 ft
Temperatur < 175F
4.Batasan lain
Penyapuan
areal
oleh
water
flooding
sebelum
injeksi
surfactant
diusahakan lebih besar dari 50%
Diusahakan formasi yang homogen
Tidak terlalu banyak mengandung anhydrite, gypsum atau clay.
Salinitas lebih kecil dari 20000 ppm dan kandungan ion divale (Ca dan Mg) lebih kecil dari 500 ppm.
2.5 Proses injeksi surfactant
Secara
garis
besar
proses
injeksi
surfaktan
ditujukan
untuk
memproduksikan residual oil yang ditinggalkan oleh water drive, dimana minyak yang terjebak oleh tekanan kapiler, sehingga tidak dapat bergerak namun dapat dikeluarkan dengan menginjeksikan surfaktan. Percampuran surfactant dengan minyak membentuk emulsi yang akan mengurangi tekanan kapiler. Setelah minyak dapat bergerak, maka diharapkan tidak ada lagi minyak yang tertinggal. Injeksi surfaktan tidak mesti harus menginjeksikan surfaktan secara menerus, malainkan dapat juga diikuti dengan fluida pendesak lainnya, yaitu air yang dicampur dengan polymer untuk meningkatkan effisiensi penyapuan dan akhirnya diinjeksikan air sebagai fluida pendorong dibelakangnya. Untuk memperbaiki kondisi reservoir yang tidak diharapkan, seperti konsentrasi ion bervalensi dua, salinitas air formasi yang sangat tinggi, serta absorbsi (penyerapan) batuan reservoir terhadap larutan dan kondisi-kondisi lain yang mungkin dapat menghambat proses injeksi surfaktan, maka perlu ditambahkan bahan-bahan kimia yang lain seperti cosurfactant (umumnya alcohol) dan larutan Nacl. Disamping kedua additive diatas, yang perlu diperhatikan dalam operasi injeksi surfaktan adalah kualitas dan kuantitas dari zat tersebut. Pada dasarnya ada dua konsep yang telah dikembangkan dalam penggunaan surfaktan untuk meningkatkan perolehan minyak : a. Konsep pertama adalah larutan yang mengandung surfaktan dengan konsentrasi rendah diinjeksikan. Surfaktan dilarutkan didalam air atau minyak dan berada dalam jumlah yang setimbang dengan gumpalangumpalan surfaktan yang dikenal sebagai micelle. Sejumlah besar fluida (sekitar 15 - 60% pv) diinjeksikan kedalam reservoir untuk mengurangi tegangan
antar
muka
antara
minyak
dan
air,
sehingga
dapat
meningkatkan perolehan minyak. b. Pada konsep kedua, larutan surfaktan dengan konsentrasi yang lebih tinggi diinjeksikan kedalam reservoir dalam jumlah yang relative kecil (3-20% pv). Dapat dilihat pada Gambar 3.3. dibawah ini.
Dalam hal ini, micelles yang terbentuk dapat berupa dispersi stabil, air didalam hidrokarbon atau hidrokarbon didalam air. Injection Well
Water Injection Pump
Separation and Storage Facilit ies
Production Well
Surfactant Solution from Mixing Plant
4
1
Oil Zone
2
Sur fac tant
3
2
3
1
Polymer Solution
4
Driv e Water
Gambar 2.2 Proses Injeksi Surfaktan
2.6 Jenis- jenis surfactant
Surfaktan terdiri dari beberapa jenis tergantung pada jenis muatan yang terdapat pada “kepala” surfaktan tersebut. Jenis-jenis surfaktan yakni: 2.6.1
Sur faktan anionik.
Surfaktan ini memiliki kepala yang bermuatan negatif. Surfaktan jenis ini banyak digunakan pada industri laundri dan juga efektif dimanfaatkan dalam proses perbaikan atau perawatan tanah yang tercemar minyak dan senyawa hidrofobik lainnya. Surfaktan ini dapat bereaksi dalam air cucian dengan ion air sadah bermuatan positif seperti kalsium dan magnesium. Reaksi ini menyebabkan deaktifasi parsial pada surfaktan. Semakin banyak ion kalsium atau magnesium di dalam air maka makin banyak pula surfaktan anionik yang akan dideaktifasi. Surfaktan anionik yang banyak digunakan adalah senyawa alkil sulfat, alkil etoksilat dan sabun. Gambar 2.3 menunjukkan beberapa contoh surfaktan anionik.
Gambar 2.3 Contoh surfaktan anionik
2.6.2
Sur faktan kationik
Surfaktan jenis ini memiliki kepala yang bermuatan positif di dalam air. Terdapat tiga kategori surfaktan kationik jika didasarkan pada spesifikasi aplikasinya, yakni: a. Pada industri pelembut dan deterjen, surfaktan kationik menyebabkan terjadinya kelembutan. Penggunaan utamanya adalah pada produk-produk laundri sebagai pelembut. Salah satu contoh surfaktan kationik adalah esterquat. b. Pada laundri deterjen, surfaktan kationik (muatan positif) meningkatkan packing molekul surfaktan anionik (muatan negatif) pada antarmuka air. Contoh surfaktan ini adalah surfaktan dari sistem mono alkil kuartener. c. Pada pembersih rumah dan kamar mandi, surfaktan kationik sebagai agen disinfektan. Contoh-contoh surfaktan kationik ditampilkan pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Contoh surfaktan kationik.
2.6.3 Sur faktan nonionik
Surfaktan ini tidak memiliki muatan, sehingga menjadi penghambat bagi dekativasi kesadahan air. Kebanyakan surfaktan nonionik berasal dari ester alkohol lemak. Contoh surfaktan ini adalah ester gliserin asam lemak dan ester sorbitan asam lemak. Gambar 2.5 menunjukkan representasi surfaktan nonionik.
Gambar 2.5 Representasi surfaktan nonionik.
2.6.4 Sur factant amfoter /zwiterioni k
Surfaktan ini memiliki muatan positif dan negatif. Ia dapat berupa anionik, kationik atau ninionik dalam suatu larutan tergantung pada pH air yang digunakan. Surfaktan ini bisa terdiri dari dua gugus muatan dengan tanda yang berbeda. Contoh dari surfaktan amfoter adalah alkil betain seperti ditunjukkan pada Gambar 2.6.
Gambar 2.6 Contoh surfaktan amfoter
2.7 Sistem Pencampuran
Untuk mencampur komponen-komponen menjadi slug surfactant, diperlukan sistem penanganan yang tepat, antara lain harus memakai water treatment dan sistem pencampuran slug surfactant. Fasilitas water treatment diperlukan untuk menghilangkan kation-kation yang merugikan seperti Ca 2+, Mg2+ dan ion besi dengan ion-ion natrium dari pelembut air (water softener ).
2.8 Variabel yang mempengaruhi injeksi surfactant
Variabel-variabel yang mempengaruhi injeksi surfactant diantaranya adalah adsorbsi, konsentrasi slug surfactant, clay, salinitas. Absorbsi
•
Persoalan yang dijumpai pada injeksi surfactant adalah absorbsi batuan reservoir terhadap larutan surfactant. Absorbsi batuan reservoir pada slug surfactant terjadi akibat gaya tarik-menarik antara molekul-molekul surfactant dengan batuan reservoir dan besarnya gaya ini tergantung dari besarnya afinitas batuan reservoir terhadap surfactant. Jika adsorbsi yang terjadi kuat sekali, maka surfactant yang ada dalam slug surfactant menjadi menipis, akibatnya kemampuan untuk menurunkan tegangan permukaan minyak-air semakin menurun. Mekanisme terjadinya adsorbsi adalah sebagai berikut, surfactant yang dilarutkan dalam air yang merupakan microemulsion diinjeksikan ke dalam reservoir. Slug surfactant akan mempengaruhi tegangan permukaan minyak-air, sekaligus akan bersinggungan dengan permukaan butiran batuan. Pada saat terjadi persinggungan ini molekul-molekul surfactant akan ditarik oleh molekul-molekul batuan reservoir dan diendapkan pada permukaan batuan secara kontinyu sampai
mencapai titik jenuh. Akibatnya kualitas surfactant menurun karena terjadi adsorbsi sehingga mengakibatkan fraksinasi, yaitu pemisahan surfactant dengan berat ekivalen rendah didepan dibandingkan dengan berat ekivalen tinggi.
•
Konsentrasi Slug Surfactant
Konsentrasi surfactant juga berpengaruh besar terhadap terjadinya adsorbsi batuan reservoir pada surfactant. Makin pekat konsentrasi surfactant yang digunakan, maka akan semakin besar adsorbsi yang diakibatkannya mencapai titik jenuh.
Clay
•
Terdapatnya clay dalam reservoir harus diperhitungkan karena clay dapat menurunkan recovery minyak, disebabkan oleh sifat cla y yang suka air (Lyophile) menyebabkan adsorbsi yang terjadi besar sekali. Untuk reservoir dengan salinitas rendah, peranan clay ini sangat dominan.
Salinitas
•
Salinitas air formasi berpengaruh terhadap penurunan tegangan permukaan minyak-air oleh surfactant. Untuk konsentrasi garam-garam tertentu, NaCl akan menyebabkan penurunan tegangan permukaan minyak-air tidak efektif lagi. Hal ini disebabkan karena ikatan kimia yang membentuk NaCl adalah ikatan ion yang sangat mudah terurai menjadi ion Na+ dan ion Cl-, begitu juga halnya dengan molekul-molekul surfactant.Di dalam air ia akan mudah terurai menjadi ion RSO3- dan H+. Konsekuensinya bila pada operasi injeksi surfactant terdapat garam NaCl, maka akan membentuk HCl dan RSO3Na, dimana HCl dan RSO3Na buatan merupakan zat aktif permukaan dan tidak dapat menurunkan tegangan permukaan minyak-air. Selain mempengaruhi tegangan permukaan minyak-air, garam NaCl juga mengakibatkan fraksinasi surfactant yang lebih besar, sampai batuan reservoir tersebut mencapai titik jenuh.
2.9 Efisiensi pendesakan
Effisiensi pendesakan minyak diantaranya : 2.9.1
Areal Sweep Efficiency
Pada pelaksanaan waterflood, air diinjeksikan dari beberapa sumur injeksi dan produksi akan terjadi dari sumur yang berbeda. Ini akan menyebabkan terbentuknya distribusi tekanan dan streamlines di daerah antara sumur injeksi dengan sumur produksi. Dua faktor ini akan menentukan seberapa besar kontak waterflood dengan daerah antara tersebut. Besar daerah reservoir yang mengalami kontak dengan air ini yang disebut dengan Areal sweep efficiency.
Un swe t
Swe t t
(a)
(b)
Gambar 2.7. (a) Areal Sweep effisiensi, (b) Vertical Sweep effisiensi
Secara rumus, Areal sweep efficiency didefinisikan sebagai : E A
2.9.2
Luas area yang mengalami kontak dengan air OIP di reservoir ( pattern)
Mobility Efficiency
Efisiensi mobilitas merupakan efisiensi yang dipengaruhi oleh nilai saturasi minyak tersisa dan sifat pembasahan batuan. Didefinisikan sebagai fraksi minyak pada awal proses yang dapat diambil pada 100 % area vertikal. Persamaan efisiensi mobilitas adalah sebagai berikut :
E M
S oi / Boi
S oi
S orp / Boi
Boi
Untuk nilai Bo i konstan, maka persamaan diatas menjadi :
E M
S oi
S orp
S oi
dimana EM
= efisiensi mobilitas
Soi
= saturasi minyak awal
Sorp
= saturasi minyak residual/immobile oil
2.9.3 Verti cal Sweep Ef fi ciencies
Bervariasinya nilai permeabilitas pada arah vertikal dari reservoir menyebabkan fluida injeksi akan bergerak dengan bentuk front yang tidak beraturan. Semakin sedikit daerah berpermeabilitas bagus, semakin lambat pergerakan fluida injeksi. Ukuran ketidakseragaman invasi air adalah vertical sweep efficiency (Gambar 3.8), yang juga sering disebut sebagai invasion efficiency. Vertical sweep efficiency ini bisa didefinisikan sebagai bidang tegak lurus yang mengalami kontak dengan air injeksi dibagi dengan keseluruhan bidang tegak lurus di darah belakang front. Secara sederhana, vertical sweep efficiency ini menyatakn seberapa banyak bagian tegak lurus (vertikal) reservoir yang dapat dijangkau oleh air injeksi. Persamaan untuk vertical sweep efficiency adalah : E vert
Luas bidang tegak lurus yang mengalami kontak dengan air injeksi bidang tegak lurus yang tertutupi oleh water front
Ada beberapa hal yang mempengaruhi vertical sweep efficiency, ini : 1. Mobility Ratio Term injektivitas relatif ini adalah perbandingan indeks injekstivitas pada sembarang waktu dengan injektivitas pada saat dimulainya
waterflood . Pada M = 1, injekstivitas relatif cenderung konstan. Pada M < 1, terlihat bahwa injektivitas menurun seiring menaiknya radius flood front . Sedangkan untuk M > 1, injektivitas relatif meningkat seiring naiknya radius flood front . 2. Gaya Gravitasi Karena air merupakan fluida dengan densitas yang tinggi, maka ia cenderung untuk bergerak di bagian bawah reservoir. Efek ini disebut dengan gravity segregation dari fluida injeksi, merupakan akibat dari perbedaan densitas air dan minyak. Terlihat bahwa baik untuk sistem linear maupun untuk sistem five spot,
derajat
dari gravity
segeragation
ini
tergantung
perbandingan antara gaya viscous dengan gaya gravitasi,
dari
P h / P v
.
Sehingga laju alir yang lebih besar akan menghasilkan vertical sweep efficiency yang lebih baik pula. 3. Gaya kapiler Penelitian membuktikan bahwa volume hanya menurun sedikit walaupun laju alir injeksi dinaikkan sampai sepuluh kali lipat. 4. Crossflow antar lapisan 5. Laju alir Perhatikan semua properties yang mempengaruhi
vertical sweep
efficiency diatas. Keseluruhannya dipengaruhi oleh laju alir. 2.9.4
Volumetric sweep efficiency
Volumetric sweep efficiency
ini merupakan ukuran pendesakan tiga
dimensi. Definisi volumetric sweep efficiency adalah perbandingan antara total volume pori yang mengalami kontak dengan air injeksi dibagi dengan total volume pori area injeksi. Volumetric sweep efficiency dirumuskan dalam persamaan berikut : E vol E area * E vert Faktor-faktor yang mempengaruhi volumetric sweep efficiency sama dengan faktor-faktor yang mempengaruhi vertical sweep efficiency.
2.9.5
Displacement Efficiency
Displacement Efficiency didefinisikan sebagai jumlah total minyak yang berhasil didesak dibagi dengan total Oil in Place yang ada di daerah sapuan tersebut. Berdasarkan pengertian tersebut, Displacement Efficiency dapat dirumuskan dengan persamaan : E D
oil volume displaced by water OIP in the region swept by water
Efisiensi pendesakan ini merupakan efisiensi pendesakan tak bercampur dalam skala makroskopik yang digunakan untuk menggambarkan efisiensi pendesakan volume spesifik minyak oleh injeksi air pada batuan reservoir, sehingga dapat ditentukan seberapa efektifnya fluida pendesak menggerakkan minyak pada saat fluida pendesak telah membentuk kontak dengan minyak. Efisiensi pendesakan fluida reservoir dapat dilihat pada dua konsep berikut : 1. Konsep desaturasi Terjadi perubahan saturasi fluida dibelakang front seharga satu dikurangi saturasi residual fluida yang didesak, sehingga terdapat dua fasa yang mengalir yaitu minyak dan air. Sedangkan di depan front hanya minyak yang mengalir. 2. Konsep pendesakan Saturasi fluida pendesak pada front sama dengan satu dikurangi saturasi residual fluida itu sendiri. Dianggap minyak telah habis didesak sehingga yang dibelakang front hanya fluida pendesak yang mengalir. Displacement Efficiency mempunyai nilai maksimum, yang dirumuskan sebagai berikut : E Dma x
S oi
S or
S oi
1 S wc S or 1 S wc
Sedangkan nilai displacement efficiency pada saat breakthrough adalah :
E Dbt
S wbt
S wc
1 S wc
Injector ED
EA
EI
Gambar 2.8. Effisiensi Displacement
2.10
Mekanisme injeksi surfactant
Larutan surfaktan yang merupakan microemulsion yang diinjeksikan ke dalam reservoir, mula-mula bersinggungan dengan permukaan gelembunggelembung minyak melalui film air yang tipis, yang merupakan pembatas antara batuan reservoir dan gelembung-gelembung minyak. Surfaktan memulai perannya sebagai zat aktif permukaan untuk menurunkan tegangan permukaan minyak-air. Pertama sekali molekul-molekul surfaktan yang mempunyai rumus kimia RSO 3H akan terurai dalam air menjadi ion-ion RSO 3- dan H+. Ion-ion RSO 3- akan bersinggungan dengan gelembung-gelembung minyak, ia akan mempengaruhi ikatan antara molekul-molekul minyak dan juga mempengaruhi adhesion tension antara gelembung-gelembung minyak dengan batuan reservoir, akibatnya ikatan antara gelembung-gelembung minyak akan semakin besar dan adhesion tension semakin kecil sehingga terbentuk oil bank didesak dan diproduksikan. Pada operasi di lapangan, setelah slug surfaktan diinjeksikan kemudian diikuti oleh larutan polimer. Hal ini dilakukan untuk mencegah terjadinya fingering dan chanelling . Karena surfaktan dan kosurfactant harganya cukup mahal, di satu pihak polymer melindungi bank ini sehingga tidak terjadi fingering menerobos zone minyak dan di lain pihak melindungi surfaktan bank dari terobosan air pendesak. Agar slug surfaktan efektivitasnya dalam mempengaruhi sifat kimia fisika sistem fluida di dalam batuan reservoir dapat berjalan baik, maka hal-hal diatas
harus diperhatikan. Misalnya mobilitas masing-masing larutan harus dikontrol. bnMobilitas slug surfaktan harus lebih kecil dari mobilitas minyak dan air didepannya. Pelaksanaan dilapangan untuk injeksi surfaktan meliputi sistem perlakuan terhadap air injeksi, sistem pencampuran slug surfaktan dan sistem injeksi fluida.
Gambar 2.9 mekanisme injeksi surfactant
2.10.1 Contoh kasus
Pada contoh kasus ini menguji beberapa sample yang dibuat dalam beberapa skenario, dimana menggunakan sample surfactant yang memiliki konsentrasi berbeda-beda dan dibandingnya dengan sample pada air formasi. Penggunaan sample air formasi dalam melihat kinerja pendesakan merupakan contoh aplikasi dilapangan sebagai pendesakan secara natural flow. Sedangkan penggunaan 3 buah sample surfactant dengan konsentrasi berbeda berusaha untuk mendapatkan hasil optimal dari setiap konsentrasi.
Untuk pengujian Surfactant dilaboratorium dilakukan dengan 4 skenario percobaan sebagi berikut : #
Percobaan I Perendaman menggunakan air formasi.
#
Percobaan II Surfactant SSB8020 konsentrasi
#
1000 ppm.
Percobaan III Surfactant SSB8020 konsentrasi 2000 ppm.
#
Percobaan IV Surfactant SSB8020 konsentrasi 3000 ppm
Setelah dilakukannya pengujian laboratorium maka diperoleh sebagai berikut :
Gambar 2.10 Sample Laboratorium
Pada sample terlihat bahwa sample I hanya mendesak sedikit, dan sample 2 memperoleh hasil yang meningkat, dan sample III memberikan hasil yang lebih optimal. Pada sample IV dengan penggunaaan 3000 ppm surfactant lebih terlihat hasil yang sangat optimal. Adanya penurunan IFT sehingga dapat dilihat minyak akan terpisah dan dapat dilihat pada grafik berikut besar perolehan minyak terhadap waktu yang sama untuk setiap sampe berbeda. Bahwa surfactant dengan konsentrasi besar akan memperoleh minyak yang lebih besar dikarenakan efisiensi yang besar.
Grafik 2.1 Perolehan minyak vs Waktu
Dilihat dari grafik sebelumnya dapat disimpulkan bahwa semakin banyak konsentrasi surfactant semakin baik pendesakannya. Berikut dapat dilihat melaluigrafik jumlah minyak yang dapat didesak terhadap sample ;
Grafik 2.2 Perolehan Minyak vs Konsentrasi surfactant
Sedangkan dalam penggunaan konsentrasi yang semakin besar tentu saja memiliki efisiensi pendesakan yang semakin besar dan dapat disimpulkan akan meminimalisirkan jumlah minyak yang tersisa di reservoir atau yang disebut SOR. Dapat dilihat pada grafik berikut ini :
Grafik 2.3 SOR vs Konsentrasi Surfactant
2.10.2 Kelemahan dan kelebihan injeksi surfactant
Adapaun kelemahan dari injeksi surfactant yaitu : a. Sangat complex & mahal Biaya dan proses yang cukup rumit dalam penginjeksian surfactant ini juga menjadi kelemahan dari pengaplikasian injeksi surfactant di setiap lapangan migas. b. Daya meresap yang tinggi Konsentrasi yang cukup besar dalam penggunaan injeksi surfactant dikhawatirkan dapat merusak lingkungan sekitar, apalagi bila sumur terletak dekat dilingkungan masyarakat. c. Terjadinya interaksi surfactant & polymer ketika penginjeksian Dikarenakan harga surfactant yang cukup mahal,
biasanya injeksi
surfactant selalu bersamaan dengan injeksi polymer, sehingga polymer memiliki peranan tersendiri dalam penginjeksian. d. Terjadinya degradasi chemical pada temperature tinggi. Untuk kelebihan sendiri, injeksi surfactant mampu mendesak dan menyapu zona produksi terlebih dari SOR yang lebih baik dari pada injeksi air. Sehingga dapat menurunakn SOR hingga minimum.
BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan
Adapun beberapa kesimpulan yang dapat diambil dari ulasan bab sebelumnya yaitu : 1. Injeksi surfactant merupakan proses penginjeksian sejumlah surfaktan ke dalam reservoir dengan maksud agar terjadi penurunan tegangan (interfacial tension) antarmuka minyak-fluida injeksi supaya perolehan minyak meningkat. Effisiensi injeksi meningkat sesuai dengan penurunan tegangan antarmuka. 2. Injeksi surfactant ini ditujukan untuk memproduksikan residual oil yang ditinggalkan oleh water drive, dimana minyak yang terjebak oleh tekanan kapiler, sehingga tidak dapat bergerak dapat dikeluarkan dengan menginjeksikan larutan surfactant. Percampuran surfactant dengan minyak membentuk emulsi yang akan mengurangi tekanan kapiler. 3. Dasar pertimbangan yang digunakan untuk memilih metoda pendesakan surfactant pada suatu reservoir, yang diperoleh dari data empiris diantaranya meliputi Sifat fisik fluida dan Sifat fisik batuan reservoir. 4. Injeksi surfactant hanya cocok untuk Formasi yang relative homogen, Bukan lapisan karbonat (anhydrite, gypsum) dan clay yang besar., Areal sweep efficiency lebih dari 50%untuk waterflooding., Untuk penggunaan chemical, maka air klorida formation harus lebih dieprhatikan. 5. Semakin banyak konsentrasi surfactant semakin baik pendesakannya. Sehingga dapat meminimalisirkan nilai SOR. 6. Biaya dan proses yang cukup rumit dalam pengunjeksian surfactant ini juga menjadi kelemahan dari pengaplikasian injeksi surfactant di setiap lapangan migas 7. Dikarenakan harga surfactant yang cukup mahal,
biasanya injeksi
surfactant selalu bersamaan dengan injeksi polymer, sehingga polymer memiliki peranan tersendiri dalam penginjeksian.
8. Untuk kelebihan sendiri, injeksi surfactant mampu mendesak dan menyapu zona produksi terlebih dari SOR yang lebih baik dari pada injksi air. Sehingga dapat menurunakn SOR hingga minimum.
3.2 Saran
Dari pembahasan yang kami susun ini, kami mengharapkan agar dapat bermanfaat bagi pembaca dan bila terdapat banyak kesalahan dapat di benarkan dikesempatan yang akan datang.
Besar harapankami, agar materi dapat
dikembangkan lagi untuk menambah wawasan bagi generasi yang akan datang.
Pertanyaan !! 1. Jika terjadinya absorbsi antara surfactant dan batuan, apakah surfactant tersebut akan menutupi pori batuan ? Jawab : surfaktan tidak berpengaruh terhadap penyumbatan pori pori batuan, hal ini karena surfaktan dapat mengurangi wettability dari minyak dan batuan sehingga minyak yang tersapu oleh surfaktan dan akan mengalir sampai ke produksi. Jadi dengan demikian pori-pori batuan tidak akan tertutupi. 2. Kenapa surfaktan hanya digunakan untuk pendesakan terhadap minyak ringan? Jawab : karena surfaktan fungsinya hanya untuk mengurangi tegangan
antar
muka,mengurangi
tegangan
permukaan
dan
mengurangi tekanan kapiler jadi apabila viskositas minyak tinggi maka recovery factor yang dihasilkan dari injeksi surfaktan akan kecil. 3. Jelaskan jenis surfaktan berdasarkan karakteristik reservoirnya? Jawab :
a. surfaktan anionik baik digunakan untuk reservoir dengan jenis formasi batuan sandstone, dan air formasi tidak mengandung ion Mg dan Ca. Surfaktan jenis ini paling banyak digunakan karena surfaktan anionik lebih bagus dalam proses pendesakan dan harganya lebih murah. b. Surfaktan kationik baik digunakan untuk reservoir dengan jenis formasi batuan sandstone, karbonat dan limestone. Namun apabila surfaktan jenis ini berinteraksi dengan clay, maka akan menyebabkan perubahan jenis muatan surfaktan menjadi surfaktan anionik yang akan meyebabkan tidak efisien dalam menurunkan tegangan antar muka karena mengalami masalah seperti absobsi. c. Surfaktan nonionik baik digunakan untuk reservoir dengan kandungan salinitas yang tinggi. d. Surfaktan amfoter digunakan berdasarkan konsentrasi pH dari air yang digunakan dan karakteristik reservoir karena surfaktan amfoter memiliki 2 muatan sekaligus yaitu positif dan negatif.
