Porositas Dan Permeabilitas

II-1

BAB II POROSITAS DAN PERMEABILITAS

II.1. Porositas II.1.1. Pengertian Porositas Porositas batuan adalah perbandingan antara volume ronggarongga pori terhadap volume total seluruh batuan. Porositas dinyatakan dalam bentuk persen (%). Porositas (ø) =

    

   

Porositas efektif yaitu rongga-rongga dalam batuan yang saling  berhungan sehingga porositas efektif lebih kecil daripada rongga pori pori total. Porositas ( ) =

     

   

II.1.2. Besaran Porositas Biasanya porositas berkisar antara 5% - 40% dan dalam  prakteknya berkisar 10% - 20% saja. Porositas 5% disebut porositas tipis (marginal porosity) dan umumnya bersifat nonkomersial. Secara teoritis porositas maksimum 47,6% yang berlaku untuk porositas intergranular. Besar porositas ditentukan dengan berbagai cara yaitu: 1. Di labolatorium, dengan porosimeter yang didasarkan pada hukum  boyle: gas digunakan sebagai pengganti cairan untuk menentukan volume pori tersebut. 2. Dari log listrik, log sonik dan log radioaktif. 3. Dari log kecepatan pemboran 4. Dari perkiraan dan pemeriksaan secara mikroskop. 5. Dari hilangnya inti pemboran.

II-2

II.1.3. Skala Visual Pemerian Porositas Di lapangan bisa kita dapatkan perkiraan secara visual dengan menggunakan peraga visual. Penentuan ini bersifat semi kuantitatif  dan dipergunakan suatu skala sebagai berikut: 1. 0  –  5% dapat diabaikan (negligible) 2. 5 -10% buruk (poor) 3. 10 -15% cukup (fair) 4. 15 -20% baik (good) 5. 20  –  25% sangat baik (very good) 6. > 25% istimewa (excellent) Pemeriksaan secara mikroscopi untuk jenis porositas dapat dilakukan secara kualitatif yaitu : 1.  pori Antar butir (intergranular) yang berarti pori-pori di dapat diantar butir-butir. 2. Antara kristal (interkristalin) dimana pori-pori berada di antara kristal-kristal. 3. Celah atau rekah yaitu rongga yang terdapat di antara celah -celah. 4. Bintik-bintik

harum

(pint-point

porosity)

berarti

pori

pori

merupakan bintik bintik terpisah tanoa kelihatan bersambung. 5. Ketat (tight) yang berarti butir butir berdekatan dan kompak  sehingga pori pori kecil sekali hampir tidak ada porositas. 6. Padat (dense) berati pori pori sangat kecil sehingga hampir tidak  ada porositas. 7. Gerowong (vugular) yang berarti rongga  –  rongga besar   berdiameter beberapa mili dan kelihatan sekali bentuk bentuknya tidak beraturan sehingga porositas besar. 8. Bergua  –  gua (cavernous) yaitu rongga rongga besar sekali sehingga sehingga mirip seperti gua dengan porositas besar.

II-3

II.2. Permeabilitas II.2.1. Pengertian Perbeabilitas Permeabilitas (kelulusan) adalah suatu sifat batuan reservoir  untuk dapat meluluskan cairan melalui pori  –  pori yang berhubungan tanpa merusak partikel pembentuk atau kerangka batuan tersebut. q=

 



 

(hukum darcy)

Ket: q kecepatan fluida dinyatakan dalam cm per secon m merupakan viskositas fluida yang mengalir  k (permeabilitas) dalam darcy  

adalah gradien hidrolik yang dinyatakan dalam atmosfer 

 percentimeter. Beberapa anggapan yang digunakan oleh Darcy dalam Persamaan 2-4 adalah : 1. Alirannya mantap ( steady state) 2. Fluida yang mengalir satu fasa 3. Viskositas fluida yang mengalir kostan. 4. Aliran laminer  5. Formasinya homogen dan arah alirannya horizontal 6. Fluidanya inkompresibel . 7. Tidak ada reaksi antara fluida yang mengalir dengan batuan yang dialiri. 8. Kondisi aliran isothermal atau temperaturnya konstan Tidak ada hubungan permeabilitas dengan porositas . Batuan yang permeabel selalu sarang (porous) tetapi batuan yang sarang  belum tentu permeabel. Hal ini disebabkan batuan yang berporositas tinggi belum tentu memiliki pori pori yang berhubungan satu sama lain. Juga sebaliknya porositas tidak tergantung pada besar butir  sedangkan permeabelitas merupakan suatu fungsi yang langsung terhadap besar butir.

II-4

Dalam batuan reservoir, permeabilitas dibedakan menjadi tiga, yaitu : 1. Permeabilitas absolut, adalah permeabilitas dimana fluida yang mengalir melalui media berpori tersebut hanya satu fasa, misal hanya minyak atau gas saja. 2. Permeabilitas efektif, adalah permeabilitas batuan dimana fluida yang mengalir lebih dari satu fasa, misalnya minyak dan air, air dan gas, gas dan minyak atau ketiga – tiganya. 3. Permeabilitas relatif, adalah perbandingan antara permeabilitas efektif dengan permeabilitas absolut.

II.2.2. Besaran Permeabelitas Satuan permeabelitas adalah darcy. Jadi suatu permeabelitas dengan k = 2 darcy memiliki arti bahwa suatu aliran sebesar 2 cc  persecon yang didapatkan melalui suatu penampang seluas 1 cm  persegi dengan panjang 1 cm di bawah suatu tekanan perbedaan 1 atmosfere untuk suatu cairan yang mempunyai kekentalan (viskositas) 1 sentipoise. Biasanya permeabelitas batuan kurang dari 1 darcy jadi satuan yang digunakan yaitu milli darcy (md) dimana 1 darcy = 1000 md. Dalam prakteknya permeabelitas berkisar antara 5  –  1000 darcy. Belum

tentu

suatu

batuan

yang

porositasnya

besar

maka

 permeabelitasnya besar misalnya servih yang kompak mempunyai  porositas 24 %

sedangkan permeabelitasnya cuman 0,000009 md.

Sementara batu pasir yang porositasnya lebih kecil yaitu 22,7% mempunyai permeabelitas 36,6 md (fettke, 1934). Cara menentukan permeabelitas yaitu: 1. Dengan

permeameter

yaitu

suatu

alap

pengukur

yang

menggunakan gas 2. Dengan penaksiran kehilangan sirkulasi dalam pengeboran. 3. Dari kecepatan pemboran 4. Berdasarkan test produksi dalam penurunan tekanan dasar lubang.

II-5

II.2.3. Skala Permeabelitas Semi-Kuantitatif  Secara perkiraan di lapangan dapat juga dilakukan pemerian semi kuantitatif sebagai berikut: 1. Ketat (tight) yaitu kurang dari 5 md. 2. Cukup (fair) antara 5  –  10 md. 3. Baik (good) antara 10  –  100md. 4. Baik sekali (very good) antara 100  –  1000 md.

II.2.4. Permeabelitas Relatif dan Efektif  Permeabelitas tergantung kepada ada atau tidak adanya cairan atau gas di dalam rongga tersebut. Sebagian contoh misalnya saja adanya air dan minyak. Berdasarkan gambar dibawah ini maka pada saat penjenuhan air kira kira 20 % maka permeabelitas minyak jika seluruhnya diisi oleh minyak adalah sedikit dibawah 0,7 kali sedangkan jika penjenuhan air kira kira 50% maka permeabelitas keseluruhan 0,3 kali daripada jika seluruh batuan diisi oleh air saja atau minyak saja. Pada penjenuhan 90% maka minyak tidak  mempunyai permeabelitas lagi sehingga air sendiri saja yang  bergerak. Dari grafik juga dapat disimpulkan bahwa minyak baru  bergerak jika penjenuhan lebih dari 10% dan air sama sekali tidak  dapat bergerak jika penjenuhannya dibawah 20%.

Sedangkan hubungan minyak dengan gas dapat dilihap pada gambar di bawah, jika minyak kurang dari 40% maka minyak sama

II-6

sekali tidak bisa bergerak dan hanya gas saja yang bisa bergerak. Secara berangsur angsur permeabelitas meningkat walaupun secara relatif sangat lambat sampai 100% dijenuhi oleh minyak.

II.3.Hakekat Rongga Pori II.3.1. Klasifikasi Rongga Pori Berdasarkan asal terjadinya maka rongga pori dibagi 2 yaitu: 1. Pori primer, disebut juga antar butir. Porositas primer dibentuk   pada saat batuan diendapkan sehingga sangat bergantung pada faktor sedimentasi. Pori primer terdapat pada pasir dan sedimen klastik. 2. Pori sekunder, pori yang terbentuk setelah terbentuk pori primer. Pori sekunder disebut juga pori terinduksikan karena porositasnya dibentuk oleh beberapa gejala dari luar seperti gejala tektonik dan  pelarutan. Pori sekunder terdapat pada batuan karbonat. Choquette dan Pray (1970) membagi porositas untuk batuan karbonat dan sebagian batu pasir menjadi 15 yang jenis dasarnya ada 3 yaitu: 1. Jenis porositas yang memiliki kemas. a. Antar-partikel.

Pori

porinya

terdapat

di

antara

partikel

(intergranular) misalnya batu pasir dan batu karbonat.  b. Intra-partikel. Pori pori terdapat di dalam butiran itu sendiri. Misalnya suatu posil yang di dalamnya terdapat lubang lubang. c. Antar-kristal. Pori porinya terdapat di antara kristal-kristal.

II-7

d. Cetakan (moldic). Rongga yang terbentuk karena hilangnya fosil dari dalam lumpur karbonat. e. Fenestral. Rongga yang besar yang terbentuk karena hilangnya  beberapa butir pembentuk batuan. f. Perlindungan (shelter). Rongga yang terlindungi oleh fosil dan sebagainya sehingga tidak diisi oleh batuan. g. Kerangka pertumbuhan. Misalnya kerangka binatang koral yang menyebabkan rongga yang diisi binatang tersebut terbuka.

2. Porositas Yang Tidak Memiliki Kemas ada 4 yaitu: a. Rekahan. Rongga yang terbentuk oleh tekanan luar sehingga terjadi celah pada batuan.  b. Saluran (channel). Terbentuknya saluran antar rongga karena adanya pelarutan dan sebagainya. c. Gerowong (vug). Lubang lubang besar yang terbentuk karena adanya pelarutan. d. Gua-gua (cavern). Rongga rongga yang berukuran besar yang disebabkan oleh pelarutan.

3. Porositas Yang Memilih Kemas atau Tidak ada 4 yaitu: a. Retakan. Batuan yang terbentuk karena patahan atau retakan.  b. Pemboran batuan. Rongga rongga terbentuk karena pemboran  pada batuan oleh hewan. c. Bioturbasi. Rongga rongga yang disebabkan oleh hewan dimana  batuan tersebut baru saja mengalami pengendapan. d. Penciutan. Sedimen yang baru saja diendapkan menjadi kering dan menciut sehingga timbul retakan yang menyebabkan pori  pori. Klasifikasi pori pori menurut chocquette dan pray sebagai  berikut: Golongan Megapori

Besar pori Besar

Diameter pori (mm) 32  –  256

II-8

Mesopori

kecil

4 - 32

Besar 

 

kecil

-4

 

Mikropor 

<

-

 

 

II.3.2. Rongga Pori Primer  Rongga primer terbentuk pada saat batuan terbentuk. Pada saat  butiran butiran diendapkan terjadilah rongga rongga di antara batuan tersebut. Faktor yang mempengaruhi besar kecilnya rongga primer  yaitu: 1. Besar Butir  Besar butir mempengaruhi ukuran pori pori tetapi tidak  mempengaruhi porositas total dari batuan. Berbeda dengan  permeabelitasnya, semakin besar ukuran butir jika disusun dalam  bentuk yang sama maka permeabelitasnya semakin besar. Batuan  pasir yang menghasilkan minyak bumi biasanya ukurannya antara 0,09 mm sampai 0,21 mm. 2. Pemilahan Pemilahan adalah cara penyebaran berbagai macam besar   butir. Semakin baik pemilahannya maka semakin hampir sama ukuran butir batuan tersebut. Semakin berbeda ukuran butir batuan maka semakin kecil porositas dan permeabelitas batuan tersebut karena ruang antara butir yang besar akan diisi oleh butir yang kecil. 3. Bentuk dan Kebundaran Butir  Patokan dalam bentuk butir adalah bola dan kebundaran erat kaitannya dengan ketajaman atau penyudutan. Jika bentuk butiran semakin mirip dengan bola maka porositas dan permeabelitas semakin tinggi. Segala bentuk yang menyudut maka akan memperkecil pori dan permeabelitasnya. 4. Penyusunan Butir 

II-9

Penyusunan butir tergantung pada bentuk butir, ukuran butir  dan keseragaman butir. Butiran yang berbentuk bola dan seragam mempunyai porositas 47,6 % untuk penyusunan kubus yang terbuka dan 25,9 % untuk rhombohedral. Permeabelitas tergantung kepada besar butir, bentuk dan penyusunan butir tersebut. Untuk   besar butir yang seragam maka porositasnya hanya tergantung pada  penyusunan butirannya. 5. Kompaksi dan Sementasi Kompaksi akan memperkecil pori pori butir. Sementasi terjadi  jika rongga rongga terisi larutan yang diendapkan oleh semen dan akan memperkecil pori pori batuan. Penyebaran butir dalam reservoir sangat tergantung kepada tekstur batuan dan tekstur batuan erat sekali hubungannya dengan mekanisme pengendapannya. Misalnya batu pasir yang diendapkan oleh arus traksi umumnya pemilahannya baik, kebundarannya lebih sempurna dan besar butirannya lebih seragam. Jika terjadi sementasi maka akan memperkecil rongga pori. Batu pasir yang siendapkan oleh aliran turbinit maka pemilahannya tidak baik. Pori pori batuan juga bisa mengalami perbesaran dan penyusutan. Perbesaran biasanya disebabkan oleh pelarutan dan biasanya terjadi  pada batuan karbonat. Penyusutan disebabkan oleh proses kompaksi dan penyemenan.

II.3.3. Rongga Pori Sekunder  Rongga pori sekunder adalah rongga pori yang terbentuk setelah  batuan terbentuk. Proses pembentukan pori pori sekunder yaitu: 1. Pori Pori Pelarutan Selai merupakan proses utama dalam menambah porositas,  pelarutan juga bisa memperbesar rongga rongga yang sudah ada. Rongga

rongga

dibesarkan

karena

daya

larut

mineral

 pembentuknya berbeda beda. Pori pori pelarutan biasanya terjadi di

II-10

 jalur pelapukan atau pada bidang ketidakselarasan. Macam  porositas yang didapat adalah jenis gerowong (vug).

2. Pori Pori Retakan atau Rekah  –  Rekah Rongga rongga jenis ini terdapat pada batuan yang pegas misalnya batuan karbonat, batuan servih dan batuan rijang. Penyebab terbentuk rekahan yaitu: a. Dilatasi Pada Gejala Struktur  Dislokasi sering menyangkut perubahan volume batuan yang sering diimbangi oleh terjadinya kekosongan. Hal ini dapat terjadi karena patahan dan lipatan. Lapisan batuan yang mengalami pematahan dapat retak  retak dan rekah sepanjang bidang pematahan.Proses repraksi mengakibatkan kekosongan pada batuan sehingga terbentuk  rekahan yang terbuka sehingga ada pori. Pada pelipatan terjadi tarik menarik antara puncak antiklin dengan dan lembah siklin sehingga menimbulkan retak retak.

 b. Pengembangan Batuan Pada Penghilangan Beban Yang Ada Di atasnya Dalam keadaan terpendam, lapisan batuan mendapat tekanan di atasnya. Jika lapisan di atasnya tererosi maka akan menyebabkan dilatansi atau perekahan. Rekahan ini diharapkan terjadi pada bidak ketidakselarasan.

3. Reduksi Volume Karena Kompaksi Pengendapan lempung biasanya disertai kadar air yang tingga. Jika terjadi kompaksi maka air akan keluar dan mereduksi volume dari lempung tersebut karena kompaksi ysng dikompensasi oleh rekahan rekahan. Menurut waldscmidt, fitzgerald dan lunsford (1956), rekahan dapat dibagi menjadi 4 golongan besar.

II-11

a. Terbuka, dengan pemisahan dinding yang jelas.  b. Sebagian Terisi, dengan dinding rekahan dilapisi oleh kristal. c. Terisi, dengan seluruhnya diisi oleh kristal. d. Tertutup, tidak kelihatan adanya pemisahan dinding rekahan. Pada

suatu

batuan

reservoir

 permeabelitas oleh karena retakan  porositas

rendah

di

dalam

bisa

didapatkan

2

jenis

yaitu permeabelitas dan

bongkahan

di

antara

retakan,

 permeabelitas dan porositas tinggi di dalam rekahan sendiri. Porositas rekahan biasanya ditentukan dari perhitungan log sonik  dan log densitas.