Paper Micellar Surf Act Ant

1 Daftar Pustaka

Injeksi Micellar Polymer

PENINGKATAN PEROLEHAN MINYAK DENGAN INJEKSI MICELLAR-POLYMER Eko Sumber Siswoyo Mahasiswa Teknik Perminyakan UPN “Veteran” Yogyakarta

Hasil Evaluasi dari proses produksi konvensional tahap lanjut (terutama pada injeksi air) air) menu menunj njuk ukka kan n bahw bahwa a besa besarn rnya ya gaya gaya kapi kapile lerr yang yang terj terjad adii meng mengak akib ibat atka kan n tida tidak k tersapunya fluida minyak secara merata. Gaya kapiler terjadi karena adanya tegangan antar muka (inter-facial (inter-facial tension, tension, IFT) minyak – air yang timbul dari pengaruh gaya viscous yang menyeb menyebabk abkan an tertin tertingga ggalnya lnya fluida fluida minya minyak k dibela dibelakan kang g zona zona penyap penyapuan uan air injeks injeksii (by passed oil). oil). Dengan injeksi Micellar-Polymer, diharapkan dapat menyapu dan mendorong by   passed oil dengan mengurangi tegangan antar muka antara minyak dengan air.

I. PENDAHULUAN

Dalam Dalam tahap tahap produk produksi si primer primer dan produksi produksi sekunder, sekunder, minyak minyak tidak dapat sepenuhnya sepenuhnya dikuras dikuras habis. habis. Hal terseb tersebut ut berart berarti, i, bahwa bahwa pada pada saat saat pros proses es prod produk uksi si bera berakh khir ir,, masih asih terdapat sisa minyak yang tertinggal di dalam reservoir. Hal ini disebabkan karena karena tidak sempurnan sempurnanya ya efisiensi efisiensi penyapuan reservoir dan terjebaknya miny inyak dalam matriks iks batuan. Penjebakan minyak tersebut dipe dipeng ngar aruh uhii oleh oleh teka tekana nan n kapi kapile ler, r, wettabilitas reservoir, serta sifat fisik fluida dan batuan reservoir lainnya. Usah Usaha a untu untuk k meng mengur uras as sisa sisa miny minyak ak yang yang tert tertin ingg ggal al ters terseb ebut ut,, dilakukan dengan metode EOR (Enhanced Oil Recovery ). ). Salah satu metod etode e EOR EOR yang yang dapa dapatt dipa dipaka kaii adalah metode injeksi kimia. Metode injeksi zat kimia ini dapat mengatasi masalah tersebut antara lain dengan cara-cara sebagai berikut : 1. Mengurangi mobilitas rat ratio antara air dengan minyak sehi sehing ngga ga dapa dapatt meni mening ngka katk tkan an efisiensi penyapuan. 2. Meningkatkan efisiensi pendesaka pendesakan n dengan dengan mengurangi mengurangi gaya-gaya kapiler dan menu enurunk runka an tega tegang ngan an anta ntar muka fluida. 3. Mempe emperb rbes esar ar poro poros sita itas dan dan permea permeabil bilita itas s batuan batuan sehing sehingga ga dapa dapatt meng menghi hila lang ngka kan n adan adanya ya tortuocity. 4. Meni Mening ngka katk tkan an tran transm smis isib ibil ilit ity y batuan.

5. Memecahkan rigid igide e batuan sehing sehingga ga fluida fluida dapat dapat menga mengalir lir dengan mudah. Denga engan n adany danya a inje injeks ksii zat kimia kimia terseb tersebut, ut, berart berartii akan akan terjad terjadii perubahan pada sifat fisik fluida dan batuan batuan reservoir reservoir yang berpengaruh berpengaruh terhad terhadap ap efisie efisiensi nsi pendes pendesaka akan n dan efisiensi penyapuan. Metode Metode injeks injeksii zat kimia kimia yang yang dibaha dibahas s pada pada paper paper kali kali ini adalah adalah injeksi micellar-polymer , sering disebut juga dengan injeksi surfaktan-polimer atau injeksi emulsi mikro II. DASAR TEORI 2.1. Konsep Pendesakan

Suatu Suatu fluida fluida yang yang terdap terdapat at di dalam reservoir apabila didesak oleh fluida fluida lainny lainnya, a, maka maka akan akan terdap terdapat at suatu zona transisi atau zona campuran. Zona tersebut mempunyai perubahan han saturasi dari flui luida pendesak dan fluida yang didesaknya deng denga an jara jarak k yang yang cukup ukup jelas elas,, 1. seperti yang terlihat pada Gambar 1. Zona transisi akan mempunyai mempunyai peru peruba baha han n satu satura rasi si flui fluida da deng dengan an variasi 100% fluida pendesak sampai 100% 10 0% flui fluida da yang yang dide didesa sak. k. Bagi Bagian an res reservo ervoir ir yang ang diis iisi oleh leh flui fluid da pendesak terus bertambah besar dan minyak yang terdesak terus berkur berkurang ang,, karena karena sebag sebagian ian mulai mulai terproduksi dari sumur produksinya. 2.1.1. Pendesakan Tak Tercampur 

Pende endes sakan kan tak terc tercam ampu purr (immici immicible ble displa dis placem cement  ent ) adalah proses pendesakan dengan

2 Daftar Pustaka menginjeksikan fluida yang mempunyai sifat tidak mencampur dengan fluida reservoir 3). Apabila fluida pendesak bersifat tidak membasahi, maka akan terbentuk suatu bidang antar permukaan, antara fluida yang membasahi dan fluida yang bersifat tidak membasahi. Fluida injeksi harus melalui bidang antar muka tersebut supaya dapat masuk ke reservoir, untuk itu diperlukan suatu gradien tekanan pendesakan (displacement   pressure). Pada lubang pori-pori yang kecil saja gradien tekanan yang diperlukan sangat besar, terutama pada lubang bor. Dengan demikian, pada umumnya injeksi fluida yang bersifat tidak membasahi akan lebih efisien jika digunakan pada daerah yang mempunyai lubang pori-pori yang besar. Apabila fluida pendesak bersifat membasahi, maka gradien tekanan pendesakan tidak mutlak diperlukan. Proses pendesakan akan terus berlangsung selama fluida yang didesak masih terus mengalir hingga dicapai suatu keadaan dimana fluida yang didesak akan merupakan fasa tidak kontinyu dan mempunyai harga permeabilitas efektif mendekati harga nol yang sudah dapat mengalir lagi. Proses pendesakan oleh fluida membasahi lebih efisien jika dibandingkan dengan pendesakan oleh fluida yang tidak membasahi. Hal ini terjadi karena adanya efek kapiler, gradien saturasi di belakang front , zona transisi yang sempit dan saturasi fluida yang diinjeksi lebih sempit. Apabila fluida pendesak lebih viscous daripada fluida yang didesak (seperti air mendesak gas atau minyak ringan) dan perbedaan porositas yang terdapat pada batuan reservoir tidak begitu banyak, maka bidang front akan lebih jelas nampak.  Jadi semua fluida yang didesak, baik gas ataupun minyak akan mengalir di depan front  sedangkan di belakang front  hanya terdapat saturasi sisa dari fluida-fluida yang didesak tersebut. Apabila air yang merupakan fluida pendesak kurang viscous jika dibandingkan dengan fluida yang didesak (misalnya minyak yang sangat berat) atau terdapatnya suatu

Injeksi Micellar Polymer perbedaan porositas yang sangat besar pada reservoir tersebut, maka zona transisinya akan semakin besar dan bidang front  antara fluida pendesak dengan fluida yang didesak tidak tampak dengan jelas. Di samping itu suatu penerobosan fluida pendesak lebih mungkin terjadi, sehingga akan meninggalkan residu fluida yang didesak oleh minyak. Ilustrasi mengenai proses geometri aliran, dapat dilihat pada Gambar 2. Asumsi – asumsi yang digunakan dalam persamaan fraksi aliran adalah 3) : 1. Aliran mantap (steady state), 2. Sistem pendesakan dari dua fluida yang tidak larut satu sama lain (immiscible), 3. Fluida tidak dapat dimampatkan, dan 4. Aliran terjadi pada media berpori yang homogen. Persamaan yang digunakan untuk meng-hitung efisiensi pendesakan dikembangkan pertama kali oleh Buckley-Leverret. Untuk pendesakan satu dimensi di dalam media berpori, fraksi aliran fluida pendesak adalah : f 1

=

M 1+M

−

λ 1Δρgsinα  ν(1

..........

M

=

+ M)

+

λ 1∇Pc  ν(1

(2-1)

λ 1

=

λ  2

................

k r1μ 2 k r2μ 1

......................... (2-2)

Fraksi aliran fluida yang didesak dapat dihitung dari persamaan fraksi aliran fluida pendesak, sebagai berikut :

f 1 =

μ1 μ 1 +μ 2

................

..................................

1 − f 1

(2-3) .................................

....................

(2-4)

f 2

=

Fraksi aliran adalah fungsi dari saturasi sepanjang variasi permeabilitas relatif. Plot antara fraksi aliran versus saturasi fluida pendesak disebut kurva fraksi aliran (fractional flow curve), yang biasanya bebrbentuk kurva – S. Bentuk sebenarnya dari kurva ini dan posisinya tergantung dari kurva

+ M)

3 Daftar Pustaka

Injeksi Micellar Polymer

permeabilitas relatif, viskositas fluida, densitas, sudut kemiringan dan hubungan saturasi-tekanan kapiler. Kemajuan front pendesakan tak tercampur dapat ditentukan dengan menghitung saturasi fluida pendesak sebagai fungsi waktu dan jarak dari slope kurva fractional flow. Termasuk   juga waktu breakthrough pada saat fluida pendesak tiba di ujung media berpori dan kemudian terproduksi water cut . Saturasi fluida pendesak rata-rata sebelum breakthrough ditentukan dengan material balance untuk media berpori, setelah brekthrough ditentukan dengan perluasan tangen terhadap kurva fractional flow pada satu titik yang menghubungkan kondisi di ujung  jalan keluar. Hal ini dapat dilakukan pada waktu yang berbeda-beda sampai   producing cut (yang sama dengan harga f 1 pada ujung jalan keluar) tercapai batas yang telah ditentukan. Efisiensi pendesakan minyak (ED), jika terdapat dua fluida di dalam proses pendesakan tak tercampur (immiscible) seperti yang digambarkan di atas, dapat dirumuskan sebagai berikut :

ED

=

1−

............

SoBα Sα Bo

............................... (2-5)

Berdasarkan persamaan fraksi aliran, maka faktor yang memperngaruhi pendesakan taktercampur adalah : 1. Mobilitas rasio

Suku kedua menyajikan perbandingan antara gaya gravitasional dan gaya viscous. Hal ini dapat ditulis lagi sebagai Bilangan Gravitasi (Ng), untuk kasus ini tekanan kapiler dapat diabaikan, adalah :

f 1 =

M [1 − N g sin α] ................ M +1

............

 N g =

(2-6)

λ  2Δρg u

..................................

...........

(2-7)

  Jika harga (Ng sin α ) berarti, gaya gravitasional akan cukup berpengaruh kuat terhadap kurva fraksi aliran. Harga positif yang lebih tinggi dari Ng sin α menurunkan fraksi aliran fluida pendesak pada saturasinya. Jadi pengaruh gaya gravitasional positif sama dengan pengaruh mobilitas rasio yang kecil. Gambar 3 menunjukkan pengaruh mobilitas rasio dan gaya gravitasional terhadap efisiensi pendesakan. 3. Tekanan Kapiler Pada suku ketiga persamaan fraksi aliran, menunjukkan perbandingan gaya kapiler dan gaya viscous. Gradien tekanan tekanan kapiler dalam arah aliran adalah positif, karena gradien saturasi air dan turunan tekanan kapiler berkenaan dengan saturasi air adalah negatif. Oleh karena itu pengaruh tekanan kapiler adalah untuk menaikkan aliran fraksional fluida pendesak pada saturasi air yang diberikan. Pengaruh ini lebih nyata pada saturasi air yang lebih luas, seperti didekat flood front . Akibatnya, jika tekanan kapiler cukup, maka saturasi front akan menyebar di atas jarak tertentu. Gambar 4 menunjukkan pengaruh tekanan kapiler terhadap profil saturasi dalam pendesakan tak tercampur.

Pada suku pertama dalam persamaan, yang menunjukkan gaya viscous merupakan faktor yang berpengaruh pada fraksi aliran. Pada harga saturasi tertentu, fraksi aliran fluida pendesak lebih kecil pada mobilitas rasio yang kecil. Akibatnya terjadi keterlambatan breakthrough dan meningkatkan efisiensi pendesakan pada volume yang diinjeksikan. Dengan kata lain, efisiensi pendesakan pada Distribusi Saturasi saat abandonment  akan lebih tinggi pada 2.1.2. mobilitas rasio yang lebih kecil Pendesakan karena berkurangnya   producing cut  Pada saat injeksi fluida mulai dari fluida pendesak. dilaksanakan melalui suatu sumur 2. Gaya Gravitasional injeksi, maka fluida injeksi tersebut akan mengisi pori-pori yang semula

4 Daftar Pustaka ditempati oleh fluida yang didesaknya. Fluida yang didesak tersebut akan berusaha menuju sumur produksi dengan mendesak fluida yang terdesak didepannya. Pada zona transisi akan terdapat suatu perkembangan saturasi, dari saturasi fluida pendesak di belakang dan saturasi fluida yang didesak di bagian depannya. Perubahan saturasi ini tidak dialami oleh bagian reservoir yang tidak tersapu oleh fluida pendesak. Apabila fluida yang dapat didorong yang terdapat di muka front lebih dari satu seperti minyak dan gas, maka distribusi saturasi yang berada di depan front akan lebih kompleks jika dibandingkan dengan hanya satu fluida saja. Contohnya adalah proses pendesakan air pada reservoir solution gas drive. Minyak dan gas yang ada dalam reservoir, keduanya dapat bergerak. Gas umumnya mempunyai viskositas yang lebih kecil dan mobilitas yang lebih besar dari minyak, sehingga gas akan lebih cepat bergerak meninggalkan minyak. Perbedaan mobilitas ini membentuk zona tertentu didepan front  yang mempunyai saturasi minyak yang lebih besar. Zona ini disebut zona “oil bank ”. Dalam zona transisi fluida pendesak dan fluida yang didesak, saturasi dan fraksi aliran fluida pendesak akan bertambah besar ke arah sumur injeksi, kemudian saturasi dan fraksi aliran fluida yang didesak akan bertambah besar ke arah sumur produksi. Pada beberapa proses injeksi, fluida yang diinjeksikan akan mengisi semua ruangan pori-pori di daerah reservoir yang tersapu. Ada juga kemungkinan bahwa fluida yang diinjeksikan tidak dapat mengisi semua pori-porinya, karena pori-pori tersebut ditempati oleh minyak, air atau gas yang merupakan suatu saturasi residu. 2.2. Cadangan Minyak Sisa

Cadangan minyak sisa merupakan cadangan minyak yang belum dapat terproduksi pada tahap produksi primer, karena cadangan minyak sisa tersebut terjebak dalam matrik batuan 5). Penjebakan minyak ini disebabkan oleh adanya gaya-

Injeksi Micellar Polymer gaya kapiler dan tidak sempurnanya efisiensi penyapuan dan pendesakan. Cadangan minyak sisa dapat dibedakan menjadi dua 5), yaitu : Unrecovered mobile oil , 1. yaitu cadangan minyak sisa karena berkurangnya kemampuan reservoir untuk mengangkatnya keatas, berkaitan dengan penurunan tekanan dan temperatur reservoir. Cadangan ini dapat diproduksi dengan proses konvensional, yaitu dengan memperbaiki ataupun menambah kinerja tekanan reservoir, misalnya dengan menggunakan metode Artificial Lift, seperti Electric Submersible Pump dan Gas Lift, ataupun dengan metode injeksi air (water flood ). Immobile oil , 2. merupakan cadangan minyak yang tersisa dari produksi primer dan sekunder. Minyak ini hanya dapat diproduksi dengan metode produksi tahap lanjut (Enhanced Oil Recovery, EOR)   Tahap produksi primer hanya dapat memproduksi 1/3 dari OOIP, dimana 2/3 dari OOIP tidak dapat diproduksi dengan teknologi konvensional. Penerapan teknologi EOR diharapkan dapat memproduksi sekitar 20% - 30% dari cadangan minyak sisa tersebut, seperti yang terlihat pada Gambar 5. 2.3. Mobilitas Fluida

Mobilitas fluida adalah suatu ukuran yang menunjukkan kemudahan suatu fluida untuk mengalir melalui media berpori dengan suatu gradien tekanan tertentu. Mobilitas Fluida didefinisikan sebagai perbandingan antara permeabilitas efektif fluida tersebut terhadap viskositasnya pada kondisi reservoir, sesuai dengan persamaan 4) :

λf  =

K f  µf 

..............

........................................ (2-8)

(Subscript f menunjukkan fluida-fluida tertentu, seperti minyak, air dan gas.)

Mobilitas merupakan fungsi dari sifat-sifat fluida batuannya, harganya bervariasi sesuai dengan saturasi,

5 Daftar Pustaka

Injeksi Micellar Polymer

tekanan dan temperaturnya. Mobilitas fluida akan berbeda-beda tergantung pada tempat fluida itu berada dan waktu pelaksanaan injeksi fluidanya. Mobilitas fluida kadang-kadang tidak beraneka ragam harganya untuk suatu reservoir pada saat proses pendesakan berlangsung, tetapi bila terjadi perubahan biasanya dicari harga rata-ratanya sehingga dapat digunakan untuk perhitungan. Mobilitas rasio didefinisikan sebagai perbandingan mobilitas minyak dengan mobilitas fluida pendesak. Mobilitas rasio air terhadap minyak dinyatakan sebagai :

M w,o =

λw λo

=

k rw k ro

x

............

μo μw

............

Ed =

(2-7)

Persamaan diatas menggunakan asumsi-asumsi : 1. Pendesakannya seperti pendesakan piston (  piston like displacement ), yaitu saturasi fluida yang didesak berkurang dengan tajam dari saturasi awal sampai dengan ke saturasi residunya setelah dilalui bidang front. 2. Pada daerah yang belum tersapu oleh fluida pendesak hanya terdapat satu aliran fluida saja yaitu fluida yang didesak, sedangkan pada daerah yang tersapu juga terdapat aliran satu macam fluida yaitu fluida yang merupakan fluida pendesak. 3. Seluruh batuan reservoir mempunyai spesifik permeabilitas yang sama (reservoir homogen isotropik) 4. Viskositas, permeabilitas efektif, mobilitas fluida pendesak dan fluida yang didesak dianggap tetap selama pendesakan berlangsung. 5. Apabila proses pendesakannya oleh fluida yang tercampur, maka permeabilitas efektif fluida pendesak dan fluida yang didesak adalah sama. Dengan demikian mobilitas rasionya dapat disederhanakan menjadi perbandingan viskositasnya saja. 2.4. Efisiensi Pendesakan

Efisiensi pendesakan adalah perbandingan antara volume hidrokarbon yang dapat didesak dari pori-pori dengan volume hidrokarbon total dalam pori-pori tersebut3). Dalam kenyataannya, efisiensi pendesakan merupakan fraksi minyak atau gas yang dapat didesak setelah dilalui oleh front  dan zona transisinya. Pada kasus pendesakan linier, contohnya media berpori berbentuk silinder seperti Gambar 2, kemudian semua pori-pori di belakang front dapat diisi oleh fluida pendesaknya, maka efisiensi volumetrik akan mencapai 100% dan hubungan umum yang menunjukkan efisiensi pendesakan adalah sebagai berikut :

S oi − S or  .............................. S oi

.............

(2-9)

Dalam kenyataan, harga Sor dan Ed akan konstan sampai pada bidang front mencapai titik produksinya. Pada saat dan sebelum breaktrough terjadi, efisiensi pendesakan ditunjukkan oleh persamaan :

S − (Sor ) BT (E d ) BT = oi .................... Soi ........

(2-10)

Harga Sor akan berkurang dan Ed akan bertambah dengan terus berlalunya zona transisi melalui sumur produksi, sehingga setelah zona transisi ini berlalu akan diperoleh harga Sor minimum yang merupakan harga saturasi minyak irreducible dan efisiensi pendesakan mencapai harga maksimum, sesuai dengan persamaan :

S − (Sor ) min (E d ) max = oi ................. Soi .........

(2-11)

2.5. Efisiensi Penyapuan

Efisiensi penyapuan didefinisikan sebagai perbandingan antara luas daerah hidrokarbon yang telah didesak di depan front dengan luas daerah hidrokarbon seluruh reservoir atau dengan luas daerah

6 Daftar Pustaka hidrokarbon suatu pola. 2.5.1.

Injeksi Micellar Polymer yang

terdapat

pada

Efisiensi Penyapuan Areal

Efisiensi penyapuan areal didefinisikan sebagai perbandingan antara luasan reservoir yang kontak dengan fluida pendesak terhadap luas areal total atau fraksional dari reservoir yang tersapu oleh fluida injeksi. Pada pola sumur yang terbatasi, efisiensi tersebut dapat diperkirakan sebagai fungsi dari bentuk pola, volume pori yang diinjeksikan dan perbandingan mobilitas. Kegiatan perolehan minyak tahap lanjut tidak semuanya menggunakan pola sumur terbatasi, sehingga efisiensi penyapuan areal akan lebih rendah dari coverage factor . a. Faktor Cakupan (coverage factor )

Coverage factor  (faktor cakupan) adalah perbandingan sederhana antara volume reservoir pada sumur dengan pola yang teratur, dengan volume reservoir total, seperti terlihat pada Gambar 6. Volume reservoir digunakan sebagai pengganti areal untuk memasukkan variasi ketebalan lapisan. b. Korelasi Efisiensi Penyapuan Areal

Untuk sumur dengan pola yang teratur pada reservoir yang homogen, diperlukan korelasi efisiensi penyapuan areal. Korelasi ini dipersiapkan untuk pengujian pendesakan dan dibantu dengan beberapa pertimbangan analitik. Efisiensi penyapuan areal pada volume pori yang telah diinjeksi, akan berkurang dengan naiknya perbandingan mobilitas. Perbandingan mobilitas akan meningkat dengan naiknya volume yang telah diinjeksikan, sehingga harga akhir untuk efisiensi penyapuan areal akan diambil pada harga volume pori yang telah diinjeksikan dihubungkan dengan limiting cut yang ditentukan dalam produksi. Hal yang perlu dicatat adalah daerah harga efisiensi penyapuan yang ditentukan dari korelasi tidak dapat menunjukkan beberapa anisotropi (directional permeability 

variation) atau hetero-genitas tertentu. Pada kebanyakan korelasi penyapuan areal, perbandingan mobilitas dihitung dengan memakai permeabilitas relatif endpoint, yang akan menghasilkan mobilitas rasio rata-rata. Mobilitas rasio didefinisikan sebagai perbandingan antara mobilitas total fluida dibelakang front pendesakan dengan di depan front pendesakan, dirumuskan dengan persamaan :

M=

(λ  r1 + λ  r2 ) b (λ  r1 + λ  r2 ) a

........................

........

(2-12)

Subskrip b dan a berturut-turut menunjukkan kondisi pada saturasi rata-rata di belakang front dan saturasi awal didepan front. c. Pengaruh Viscous Fingering

Front pendesakan yang tidak stabil akan menyebabkan fluida pendesak tersembul di dalam lebar finger  yang kecil melewati fluida terdesak. Sebagai hasilnya fluida terdesak tertinggal di belakang front pendesakan. Keadaan seperti ini terjadi di dalam reservoir yang homogen dan terlebih lagi pada heterogenitas reservoir. Viscous fingering berhubungan langsung dengan perbedaan viskositas antara fluida pendesak dengan fluida terdesak. Keberadaan viscous fingering pada proses pendesakan akan berpengaruh pada penentuan efisiensi pendesakan. Jika pengaruh viscous fingering tidak memasukkan pada perhitungan efisiensi pendesakan, dan diketahui pengaruh tersebut ada, maka harus dilakukan beberapa koreksi pada penentuan efisiensi penyapuan vertikal dan areal.   Jika pengaruh viscous fingering dimasukkan dalam perhitungan efisiensi pendesakan, maka volume yang tersapu sama dengan daerah terinvasi (invaded region). Sedangkan jika tidak, maka volume penyapuan hanya merupakan daerah yang terkena kontak dengan fluida pendesak (contacted  region). Perbedaan antara invaded 

7 Daftar Pustaka dan contacted region pada Gambar 7. 2.5.2.

Injeksi Micellar Polymer terdapat

Efisiensi Penyapuan Vertikal

Efisiensi penyapuan vertikal didefinisikan sebagai fraksi dari bagian vertikal pada reservoir yang tersapu oleh fluida injeksi. Efisiensi penyapuan vertikal dipengaruhi oleh gravitasi dan hetero-genitas lapisan reservoir. Pengaruh gravitasi disebabkan oleh perbedaan densitas antara fluida pendesak dengan fluida terdesak. Jadi pengaruh gravitasi dapat terjadi di semua reservoir (homogen dan heterogen). Gas akan mendahului minyak lewat bagian atas (over-rides) dan air akan mendahului minyak pada bagian bawah (underruns), karena itu terjadi breakthrough lebih awal di bagian atas dan bawah reservoir. Secara teori, stabilitas front pendesakan dan sudut ke arah mana menghadap (terhadap arah aliran) berhubungan dengan laju penginjeksian, mobilitas fluida dan perbedaan densitas.   Jika reservoir menunjukkan variasi permeabilitas dan porositas terhadap kedalaman, heterogenitas lapisan, flood front  akan terpengaruh oleh variasi tersebut. Fluida pendesak akan bergerak lebih cepat dilapisan dengan permeabilitas yang tinggi dan breakthrough terjadi lebih awal dalam sumur produksi. 2.6. Efisiensi Invasi

Efisiensi invasi didefinisikan sebagai perbandingan antara volume hidrokarbon dalam pori-pori yang telah didesak oleh fluida atau front terhadap volume hidrokarbon yang masih tertinggal di belakang front. Pada efisiensi penyapuan, seolaholah dianggap bahwa yang sedang mengalami proses pendesakan mempunyai sifat merata (uniform) ke arah vertikal. Pada keadaan yang sebenarnya, dalam reservoir jarang terjadi hal seperti itu. Oleh karena itu, supaya pengaruh aliran ke arah vertikal turut diperhitungkan, maka harus diketahui efisiensi invasi. Pengaruh perubahan sifat batuan ke arah vertikal dinyatakan dengan adanya perlapisan dalam reservoir yang sifat batuannya berbeda terutama permeabilitasnya. Pengaruh perlapisan terhadap bidang

front atau zona transisi adalah bidang front akan bergerak lebih cepat pada daerah dengan permeabilitas yang tinggi, sehingga breakthrough air akan lebih dahulu terjadi pada lapisan yang lebih permeabel. III. INJEKSI ZAT KIMIA

Injeksi zat kimia adalah salah satu metode EOR (Enhanced Oil Recovery ) dengan meng-injeksikan zat kimia ke dalam reservoir, dengan tujuan utama untuk mengubah sifat fisik fluida dan batuan reservoir yang berpengaruh terhadap peningkatan efisiensi pendesakan dan penyapuan. Untuk meningkatkan efisiensi penyapuan dapat dilakukan dengan mengurangi perbandingan mobilitas antara fluida injeksi dengan fluida reservoir, sedangkan untuk meningkatkan efisiensi pendesakan dapat dilakukan dengan mengurangi gaya kapiler. Di samping itu, injeksi zat kimia juga dapat memperbesar porositas dan permeabilitas batuan sehingga dapat menghilangkan adanya tortuocity , meningkatkan transmisibilitas, serta memecahkan rigide batuan 3.1. Jenis Zat Kimia 3.1.1. Surfaktan

  Tipikal monomer surfaktan kutub nonpolar (lypophile moiety ) dan kutub polar (hydrophile moiety ), atau disebut juga amphiphile. Struktur kimia monomer surfaktan secara umum dilambangkan dengan ‘tadpole’, dimana ekornya adalah kutub nonpolar dan kepalanya sebagai kutub polar, seperti terlihat pada Gambar 8.   Jenis-jenis Surfactant yang biasa digunakan dalam injeksi zat kimia adalah sodium dodecyl sulfate dan sulfonate, seperti terlihat pada Gambar 9 dan Gambar 10. Berdasarkan pada jenis kutubnya, surfactant dapat dibedakan menjadi 4 jenis, yaitu Jenis

Anionics

Cationics

Contoh Sulfonates, Sulfa-tes, Carboxyla-tes, Phosphates. Quaternary am-monium organics, Pyridinum, Imida-zolinium, Piperidi-

8 Daftar Pustaka

Nonionics

Injeksi Micellar Polymer

Aminocarboxylie Acids Amphoterics 3.1.2. Polimer 

  Jenis-jenis polimer yang dapat digunakan dalam proses injeksi polimer antara lain adalah  xanthan gum, hydrolized polyacrylamide (HPAM), polimer gabungan (copolymer ) antara monomer asam akrilik (acrylic acid ) dengan acrylamide, gabungan polimer antara acrylamide dengan 2-acrylamide 2metil propana sulfonat  (AM/AMPS), hydroxyethylcellulose (HEC), carboxymethyl-hydroxyethylcellulose (CMHEC),  polyacrylamide (PAM),   polyacrylic acid  , glucan, dextran  polyacrylic oxide (PEO), dan polyvinyl alcohol. Dari semua jenis tersbut,  jenis polimer yang banyak digunakan dalam aplikasi lapangan adalah xanthan gum , hydrolized   polyacrylamide dan copolymer  acrylic acid-acrylamide. Secara garis besar, jenis polimer yang beredar di pasaran dapat digolongkan menjadi dua jenis, yaitu  polyacrylamide dan  polysacharide. 1.

 Jika permeabilitas batuan reservoir rendah, maka polimer dengan konsentrasi rendah dapat digunakan untuk memperoleh kestabilan mobilitas yang sama 4).

nium. Alkyl-, Alkyl- acyl- Acyl-, Acylamin-do-, Aminepolyglycol.

Polyacrylamide

Molekul  polyacrylamide adalah rangkaian molekul yang sangat panjang dari unit molekul acrylamide. Struktur kimia unit acrylamide dan polimer  polyacrylamide dapat dilihat pada Gambar 11. Berat molekul dari  polyacrylamide antara 1 sampai 10 juta dan bersifat tahan terhadap serangan bakteri. Polyacrylamide mudah terkena kerusakan mekanik karena rantainya yang sangat panjang sehingga mudah putus, pecah. Polyacrylamide lebih sensitif  terhadap salinitas tetapi lebih tahan terhadap serangan bakteri. Pada penambahannya untuk menaikkan viskositas,  polyacrylamide merubah permeabilitas batuan reservoir, dan ini juga menurunkan mobilitas air injeksi.

2.

Polysacharide

Polysacharide terbentuk dari proses fermentasi pada bakteri (biopolimer). Jenis  polysacharide yang digunakan dalam proses injeksi adalah  xanthan gum, yang merupakan kotoran extracellular  yang terbentuk pada permukaan sel mikroba. Xanthan Gum dihasilkan dari aktivitas bakteri   xanthomonas campsentris pada media karbohidrat, dengan tambahan protein dan zat anorganik dari nitrogen. Pemanasan dilakukan untuk mematikan bakteri  xanthomonas campsentris, dan setelah itu polimer diendapkan dari kaldu dengan penambahan alkohol tertentu. Berat molekul ± 5 juta dan memiliki kerentanan yang relatif lebih besar terhadap bakteri jika di bandingkan dengan  polyacrylamide. Xanthan Gum tidak sensitif  terhadap salinitas dan tahan terhadap kerusakan mekanik, sehingga lebih mudah menanganinya dalam hubungannya dengan peralatan di lapangan. Kelemahan dari Xanthan Gum adalah menyebabkan adanya penyumbatan formasi dan lemah terhadap serangan bakteri. Problem pernyumbatan formasi dapat diperbaiki dengan filtrasi atau proses penambahan dan bactericides dapat untuk mencegah degradasi oleh bakteri.   Temperatur yang cocok untuk Xanthan Gum adalah 160 °F 4). Struktur kimia dari  polysacharide dapat dilihat pada Gambar 12. 3.2. Mekanisme Injeksi 3.2.1. Proses Injeksi Micellar Surfactan

Pencampuran antara surfaktan dengan minyak akan membentuk emulsi yang akan mengurangi tekanan kapiler. Pada injeksi micellarpolymer kita tidak perlu menginjeksikan zat kimia secara menerus, tetapi diikuti dengan fluida

9 Daftar Pustaka

Injeksi Micellar Polymer

pendorong lainnya, yaitu air untuk mengandung garam. Air garam meningkatkan efisiensi penyapuan menurunkan viskositas polimer. dan air pendorong. Skema injeksi  Jadi injeksi polimer tidak menurunkan surfaktan (micellar ) – polimer standar saturasi minyak sisa, tetapi dapat dilihat pada Gambar 13. memperbaiki perolehan minyak yang Secara garis besar, injeksi micellar – lebih dari injeksi air dengan polimer terdiri dari menaikkan volume reservoir yang • Chase water  , digunakan berhubungan. sebagai tenaga pendorong fluida injeksi dari sumur injeksi ke sumur 3.2.2. Hal-hal yang mempengaruhi Mekanisme Pendesakan produksi. Didasarkan pada sifat dan • Polimer slug   , penggunaan polimer dalam injeksi surfactan karakteristik reservoir, serta sifat berfungsi sebagai mobility buffer, fluida injeksi, terdapat hal-hal yang berpengaruh terhadap yaitu sebagai pengontrol mobilitas akan surfaktan dalam rangka effisiensi mekanisme pendesakan pada injeksi penyapuan dan melindungi micellar-polymer . surfaktan dari fluida pendorong. Hal-hal tersebut antara lain adalah : Mobility buffer biasanya berupa 1. Adsorbsi batuan reservoir  campuran dari 250 – 2500 gr/cm3 Adsorbsi batuan reservoir polymer, 0 - 1% alkohol, stabilizers cenderung mengadsorbsi surfaktan dan biocide, dimana volumenya dengan berat ekivalen yang tinggi berkisar antara 1 – 100% dari (500 atau lebih). Hal ini volume pori injersi (Vpf ). menyebabkan adanya friknisasi, • Micellar (Surfactan) Solution , semakin jauh dari titik injeksi berat berupa surfactan dan tambahan oil ekivalent semakin kecil. Jenis recovering agent yang berupa friksinasi ini yang menyebabkan alkohol (0-5%), cosurfactan (0-5%), recovery minyak semakin kecil, minyak, dan polimer. Volume karena fungsi petroleum sulfonat larutan berkisar antara 5 – 20% Vpf . menjadi kurang aktif. • Preflush , merupakan larutan Adsorbsi batuan reservoir pembuka yang berupa air garam disebabkan karena gaya tarik(Na+, Ca2+) yang berfungsi untuk menarik antara molekul surfaktan menurunkan salinitas air formasi, dengan batuan reservoir. Besarnya sehingga memungkinkan gaya ini tergantung dari afinitas terjadinya percampuran antara air batuan reservoir terhadap formasi dengan surfaktan yang surfaktan. diinjeksikan. Volume dari preflush 2. Clay berkisar antara 0 – 100% Vpf . Larutan surfaktan yang diinjeksikan ke dalam reservoir akan bersinggungan dengan permukaaan gelembung minyak, surfaktan bekerja sebagai zat aktif permukaan untuk menurunkan tegangan permukaan minyak-air. Molekul surfaktan (R . SO3H) terurai menjadi RSO3-3 dan H-2, ion RSO-3 akan bersinggungan dengan permukaan gelembung minyak dan membentuk ikatan yang semakin kuat, gaya adhesi kecil sehingga terbentuk oil bank  untuk didorong dan diproduksikan. Slug polimer yang diinjeksikan diantara slug fresh water  adalah untuk mengurangi kontak langsung dengan air reservoir yang

Sifat clay yang suka air akan menyebabkan adsorbsi yang terjadi besar sekali. Untuk reservoir yang mempunyai salinitas rendah, peranan clay sangat dominan. 3. Salinitas

10 Daftar Pustaka Salinitas formasi berpengaruh terhadap penurunan tegangan permukaan minyak-air. Pada konsentrasi NaCl tertentu akan mengakibatkan penurunan tegangan permukaan minyak-air menjadi tidak efektif lagi. Hal ini disebabkan karena ikatan kimia yang membentuk NaCl adalah ion yang sangat mudah terurai ++ menjadi Na dan Cl , demikian   juga dengan molekul surfaktan dalam air akan terurai menjadi R . SO3-3 dan H+. Konsekuensinya, bila dalam surfaktan flooding terdapat garam NaCl, maka akan membentuk HCl dan R . SO3 Na, dimana keduanya bukan merupakan zat permukaan dan tidak dapat menurunkan tegangan permukaan minyak-air. 4. Konsentrasi slug surfaktan

Konsentrasi surfaktan akan mempengaruhi adsorbsi. Semakin pekat konsentrasi surfaktan, maka akan semakin besar adsorbsi yang dihasilkan hingga mencapai titik   jenuh dimana batuan reservoir tidak lagi mengadsorbsi surfaktan. 5. Kelakuan Polimer  Polyacrylamide dan  polysacharide dikelom-pokkan dalam fluida nonnewtonian karena kelakuan alirannya terlalu kompleks yang tidak dapat dicirikan oleh satu parameter yaitu viskocitas. Perbandingan shear rate dan shear  stress tidak konstan. Karakteristik mobilitas pengontrol dapat ditentukan dengan mengukur viskositas dan faktor screening. 6. Adsorpsi Polimer

Injeksi Micellar Polymer adsorpsi dan volume pori yang tidak dapat dimasuki. Adsorpsi cenderung membentuk ujung slug polimer bergerak dengan kecepatan lebih rendah dari water  bank . Volume pori yang tidak dapat dimasuki cenderung membuat slug polimer bergerak dengan kecepatan lebih rendah dari water bank . 3.3. Kriteria Teknis dan Batasan

Proses screening pada injeksi micellar-polymer  meliputi pemilihan unuk kriteria sifat dan karakteristik reservoir, baik batuan maupun fluida reservoir. Hal-hal yang dipertimbangkan pada proses screening untuk pelaksanaan injeksi micellar-polymer, antara lain adalah mobilitas rasio, temperatur reservoir, saturasi mobile oil, permeabilitas reservoir, serta jenis dan kedalaman reservoir 2). a. Mobilitas Rasio Reservoir yang memiliki mobilitas rasio minyak-air dengan kategori sangat tinggi (diatas 50) ataupun sangat rendah (kurang dari 1) merupakan kriteria yang harus dihindari dalam pelaksanaan injeksi micellar-polymer . Dari uji coba dihasilkan hahwa injeksi micellar-polymer  mempunyai kinerja yang optimal pada reservoir dengan mobilitas rasio minyak-air pada kisaran harga 1 sampai 42. Indikasi lain yang dapat dijadikan patokan untuk kriteria mobilitas rasio adalah viscositas minyak. Viskositas minyak pada reservoir yang dianjurkan untuk injeksi micellar-polymer adalah antara 5 – 125 cp (maksimum pada harga 200).

Adsorpsi polimer tergantung dari jenis polimer dan batuan permukaan. Adsorpsi akan naik b. Temperatur Reservoir. sejalan dengan naiknya salinitas. Screening pada temperatur 7. Polimer Retention reservoir didasarkan pada penurunan performance kinerja Retensi polimer dibawah kondisi polimer yang berhubungan dengan reservoir akan selalu lebih rendah temperatur. Seabagai catatan, dari harga yang terukur di polyacrylamide akan mengalami laboratorium. penurunan pada temperatur diatas 8. Volume pori yang tidak dapat 250 oF, sedangkan xanthan gum pada temperatur diatas 175 oF. dimasuki Polimer mengalir melalui media berpori dengan kecepatan yang berbeda dengan air, karena

c. Saturasi Mobile Oil 

11 Daftar Pustaka Reservoir yang dianjurkan untuk pelaksanaan injeksi micellar polymer  adalah reservoir dengan harga saturasi mobile oil diatas 15 % PV.

Injeksi Micellar Polymer kadar Cl (dalam air formasi) 20000 ppm dan kadar ion Ca++ dan Mg++ 500 ppm. IV. CONTOH APLIKASI LAPANGAN

Aplikasi lapangan yang akan dibahas pada kesempatan ini adalah Berdasarkan pada rendahnya pada Loudon Pilot Field, United  mobilitas zat kimia injeksi States, tahun 1988. (terutama polimer), jika Loudon field digunakan sebagai dibandingkan dengan air injeksi lapangan uji coba injeksi micellarataupun air formasi, maka injeksi  polymer  dengan menggunakan pola micellar-polymer tidak akan effektif  five spot (4 sumur injeksi dan 1  jika diterapkan pada reservoir yang sumur produksi ditengah, dengan memiliki permeabilitas rendah.  jarak masing-masing 0,68-acre). Besarnya permeabilitas reservoir yang dianjurkan untuk injeksi 4.1. Karakteristik Reservoir  micellar-polymer  adalah diatas 20 Karaktersitik batuan : mD (angka minimum pada 10 mD). Lapisan : Missisipi e. Jenis Reservoir. Chester Ketebalan Rata(batupasir) Sebagian besar injeksi micellarrata : 13-ft polymer dilaksanakan pada formasi Kedalaman : 1550-ft batu pasir, walaupun tidak Permeabilitas menutup kemungkinan Rata-rata : 150 mD pelaksanaannya pada formasi Porositas : 19 % karbonat, walaupun dengan Var. Permeabilitas memperhatikan batasan yang (Dykstra-Parson) : 0,42 berkaitan dengan heterogenitas reservoir, dan besarnya kandungan kalsium dan magnesium karbonat. Karaktersitik fluida : Saturasi minyak Satu hal yang harus dihindari sisa : 25,5 % adalah reservoir yang mempunyai (setelah injeksi : 5-cp @ 78o F rekah yang besar. air) : 104.000 f. Kedalaman Reservoir. Viskositas ppm@TDS Salinitas air Kedalaman reservoir yang terlalu formasi dangkal tidak efektif untuk d. Permeabilitas Reservoir.

pelaksanaan injeksi micellarpolymer, demikian juga dengan 4.2. Desain Fluida Injeksi reservoir yang terlalu dalam. Fluida injeksi dirancang untuk Batasan pada reservoir yang dapat optimal dan effektif pada dangkal berkaitan dengan tekanan reservoir dengan kadar salinitas air injeksi yang akan digunakan. Hal formasi yang tinggi (yang perlu ini juga akan berhubungan dengan diperhatikan adalah perlunya  prepermeabilitas reservoir. Sedangkan flush dan larutan tidak mengandung pada reservoir yang dalam  petroleum sulfonate surfactant ) cenderung memiliki temperatur Desain pokok dari fluida injeksi reservoir salinitas air formasi yang yang digunakan pada Loudon Field  tinggi. adalah sebagai berikut : Micellar40 % Volume pori Sedangkan batasan-batasan pada Polimer (Vpf ) injeksi micellar-polymer, meliputi : Slug Viskositas 28-cp a. Sifat formasi yang relatif   Terdiri dari homogen campuran 2,3 wt b. Tingginya kandungan anhidrit, surfaktan (selain gipsum dan lempung dalam petroleum sulfonate) formasi dengan air garam c. Surfaktan yang ada saat ini, yang mengandung terbatas pada kondisi dimana biopolimer dengan

12 Daftar Pustaka

Injeksi Micellar Polymer konsentrasi ppm.

1000

-

Polimer Slug (sebagai buffer )

-

Tambaha n

-

-

-

Viskositas 38-cp Berupa air garam yang mengandung biopolimer dengan konsentrasi 1000 ppm. Oxigen Scavenger  Larutan Asam, dan Well Tracers

masalah adsorpsi, interaksi antara surfaktan dan polimer, serta • degradasi kimiawi pada temperatur yang tinggi. 4. Injeksi micellar-polymer akan efektif pada reservoir jenis batu pasir dengan komposisi fluida minyak yang menengah-ringan, dan tidak efektif pada reservoir yang memiliki temperatur serta salinitas air formasi yang tinggi. • •

TATA NAMA SIMBOL DAN SATUAN 4.3. Hasil Uji Coba

Hasil dari proses injeksi, mulai terlihat setelah 25 % Vpf  terproduksi, yang ditandai dengan peningkatan oil cut . Oil cut maksimum pada angka 0,26 tercapai pada saat 70 % Vpf  terproduksi (Gambar 14). Setelah produksi mencapai 225 % Vpf  , tercatat bahwa 60 % dari OOIP telah terproduksi. Pada interpretasi log induksi menunjukkan bahwa lapisan bagian bawah memiliki effisiensi penyapuan yang lebih besar jika dibandingkan dengan bagian atas. Sedangkan dari penelitian fluida produksi diperoleh data adanya penurunan viscositas polimer yang sangat besar serta pengurangan konsentrasi bakteri biopolimer. Pada akhir proses tercatat bahwa 60 % dari fluida injeksi ikut terproduksi ke permukaan.

M λ 1

= mobilitas rasio, = mobilitas fluida pendesak, m2/Pa s λ 2 = mobilitas fluida yang didesak, m2/Pa s ∆ ρ = perbedaan densitas, kg/m3  ν = kecepatan superficial (permukaan), m/s g = kecepatan gravitasi, m/s2 = sudut kemiringan, derajat α ∇ Pc = gradien tekanan kapiler kr1 = permeabilitas relatif fluida pendesak, kr2 = permeabilitas relatif fluida yang didesak µ 1 = viskositas fluida pendesak, Pa s µ 2 = viskositas fluida yang didesak, Pa s So = saturasi minyak rata-rata Sα

Bo V. KESIMPULAN 1.

Injeksi micellar-polymer  merupakan penyem-urnaan dari injeksi air, terutama yang berkaitan dengan effisiensi penyapuan dan peningkatan mobilitas. 2. Injeksi micellar-polymer  dapat meningkatkan perolehan minyak dengan jalan a. menurunkan tegangan permukaan antara minyak-air, b. membentuk emulsi minyak, dan c. memperbaiki mobilitas. 3. Masalah yangs sering dihadapi dalam pelaksanaan injeksi micellar-polymer antara lain adalah : proses yang mahal dan sukar, •

Bα Ed Soi

= saturasi minyak awal rata-rata = faktor volume formasi minyak, RB/STB = faktor volume formasi minyak awal, RB/STB = efisiensi pendesakan, fraksi = saturasi minyak mula, fraksi

DAFTAR PUSTAKA 1. Carcoana, Aurel, “Applied Enhanched Oil Recovery”, Englewood Cliffs, Prentice Hall, New Jersey, 1992. 2. Chang,

H.L., “Polymer Flooding   Technology : Yesterday,  Today and Tomorrow”, SPE 7043, Central Expwy, Dallas, Texas, 1978.

13 Daftar Pustaka 3. Dedy

4. Lake,

Injeksi Micellar Polymer

K., “Pengantar Metode Produksi Tahap Lanjut”, 5. Pinczewski, W.V. , “Enhanced Oil Jurusan Teknik Recovery ” , University of  Perminyakan, UPN New South Wales Sydney, “Veteran” Yogyakarta, 1994.  Yogyakarta, 1994. 6. Van Pollen, H.K., and Associates W.L., “Enhanched Oil Inc., “Fundamental of  Recovery”, Englewood Enhanched Oil Recovery”, Cliffs, Prentice Hall, New PennWell Books Co., Tulsa,  Jersey, 1989. Oklahoma, 1980.