8 Sifat fisikokimia minyak jarak pagar dapat dilihat pada Tabel 2. dan komposisi asam lemak dalam
minyak jarak pagar dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 2. Sifat fisiko-kimia minyak jarak pagar
Analisis Satuan Nilai
Kadar air
c
0.07 Bilangan asam
a
mg KOHg lemak 3.21±0.21
Bilangan iod
b
mg iodg lemak 96.5
Bilangan penyabunan
a
mg KOHg lemak 198±0.5
Densitas
a
gcm
3
0.911 Sumber : Peace dan Aladesanmi 2008
a
; Hambali et. al. 2006
b
; Gubitz et. al. 1999
c
Tabel 3. Komposisi asam lemak dalam minyak jarak pagar Kandungan asam lemak
Sifat dan komponen Persentase
Asam miristat Jenuh, C 14:0
0–0.1 Asam palmitat
Jenuh, C 16:0 14.1–15.3
Asam stearat Jenuh, C 18:0
3.7–9.8 Asam arachidat
Jenuh, C 20:0 0–0.3
Asam behenat Jenuh, C 22:0
0-0.2 Asam palmitoleat
Tidak jenuh, C 16:1 0–1.3
Asam oleat Tidak jenuh, C 18:1
34.3–45.8 Asam linoleat
Tidak jenuh, C 20:2 29.0–44.2
Asam linolenat Tidak jenuh, C 22:3
0–0.3 Sumber : Gubitz et. al. 1999
2.2. ENHANCED OIL RECOVERY
Menurut Gomaa 1997, pengembangan Lapangan minyak dapat dikelompokkan atas tiga fase yaitu fase primer primary phase, fase sekunder secondary phase dan fase tersier tertiary
phase . Pada fase primer, produksi dikontrol dari tenaga alami yang tergantung pada kandungan
energi alam pada reservoir. Optimasi produksi pada fase primer antara lain stimulasi menggunakan metode asam acidizing, metode fracturing dan metode sumur horizontal horizontal wells. Pada
fase sekunder diterapkan penambahan energi dari luar seperti gas flood dan water flood. Metode pada fase tersier sering juga disebut sebagai metode enhanced oil recovery EOR. Metode Enhanced Oil
Recovery EOR didefinisikan sebagai suatu metode yang melibatkan proses penginjeksian dengan
penambahan material tertentu yang dapat menyebabkan perubahan fluida dalam reservoir seperti komposisi minyak, rasio mobilitas dan juga karakteristik interaksi batuan-fluida. Metode EOR dapat
dikelompokkan berdasarkan material yang diijeksikan ke reservoir yaitu metode panas air panas, steam stimulation
, steamflood, fireflood, metode kimia polimer, surfaktan, alkali, metode solvent- miscible
pelarut hidrokarbon, CO
2
, N
2
, gas hidrokarbon, campuran gas alam dan lainnya busa, mikrobial. Meskipun metode EOR kadang disebut sebagai recovery tersier, namun bukan berarti
metode EOR ini diterapkan setelah fase sekunder. Beberapa metode EOR dapat diterapkan setelah fase primer atau pada awal pengembangan. Menurut Haynes 1976, teknologi EOR sangat
bergantung karakteristik reservoir. Metode primer dan sekunder pada recovery minyak bumi biasanya mencakup 13 bagian dari
volume minyak awal OOIP karena gaya kapilaritas yang tinggi mampu memperangkap minyak
9 dalam pori-pori. Gaya kapilaritas merupakan hasil tegangan antar muka minyak-air menyebabkan
terikatnya fluida dalam pori-pori batuan sehingga recovery hanya 13 bagian dari OOIP. Walaupun banyak metode yang telah dilakukan dalam metode EOR, tetapi metode dalam menurunkan tegangan
antarmuka seperti surfactant flooding lebih memberikan harapan yang besar dalam peningkatan recovery
Zhang et. al., 2007. Menurut Wahyono 2009, waterflooding merupakan injeksi air yang dilakukan pada tahap
kedua produksi secondary recovery yang menjadi salah satu pilihan EOR Pertamina saat ini. Penginjeksian air waterflooding ke dalam pori-pori reservoir bertujuan agar tekanan reservoir
meningkat sehingga minyak terdorong yang mengakibatkan produksi naik atau penurunan produksi decline dapat diturunkan. Skema mekanisme recovery minyak dapat dilihat pada Gambar
4.
Gambar 4. Skema mekanisme recovery minyak Wahyono, 2009 Menurut Gulick dan William 1998, waterflooding telah dikenal sejak tahun 1860 tetapi
pada saat itu waterflooding sebagai upaya proses peningkatan recovery minyak bumi tidak dapat diterapkan secara luas. Hal ini dikarenakan karakteristik reservoir yang berbeda-beda tiap wilayah.
Menurut Lake 1989, reservoir-reservoir minyak bumi berbeda dalam hal kondisi geologis alamnya, kandungan air dalam reservoir dan sebagainya. Berdasarkan hal tersebut, metode optimum untuk
merecovery minyak bumi dalam jumlah yang maksimum pada suatu reservoir berbeda terhadap reservoir
yang lain. Mekanisme Perolehan Minyak
Perolehan Minyak Secara Konvensional
EOR Primer
Sekunder
Tersier Tenaga alami
Pengangkatan buatan
Injeksi air Penggunaan
tekanan Termal
Kimia
Alkali Surfaktan
Polimer Miscible
Lainnya : mikrobial, listrik, mekanis getaran,
pengeboran horizontal
CO
2
Miscible solvent Gas
inert Stimulasi uap panas
atau injeksi uap panas secara siklik
Uap panas atau air
panas Pembakaran
in-situ
Pendesakan busa
10 Menurut Salager 1977, chemical flooding dengan menggunakan formula surfaktan harus
memperhatikan beberapa faktor seperti : • Tahan terhadap temperatur dan tekanan reservoir.
• Tidak menyebabkan tersumbatnya pori-pori batuan. • Dapat menurunkan saturation residu oil SOR dan dapat merubah sifat kebasahan
wettability batuan • Dapat meningkatkan efisiensi displacement minyak dimana formula surfaktan harus mampu
menurunkan tegangan antarmuka antara minyak mentah dengan air formasi. • Adsorpsi formula surfaktan yang rendah oleh batuan reservoir dan tanah lempung untuk
mengurangi lose surfaktan. • Kompatibilitas yang baik dengan fluida pada reservoir khususnya terhadap senyawa kation
dua valen seperti Mg
2+
dan Ca
2+
. Menurut Ayirala 2002 ketika surfaktan diinjeksikan, surfaktan menyebar ke dalam minyak
dan air dan tegangan antar muka yang rendah meningkatkan nilai kapilaritas. Hasilnya, lebih banyak minyak yang tadinya dalam kondisi immobile berubah menjadi mobile. Menyebabkan perbaikan rasio
mobilitas yang efektif. Reservoir
minyak dan atau gas bumi adalah suatu batuan yang berpori-pori dan permeable tempat minyak danatau gas bergerak serta berakumulasi. Secara teoritis semua batuan, baik batuan
beku maupun batuan metamorf dapat bertindak sebagai batuan reservoir, tetapi pada kenyataan lebih dari 90 batuan reservoir adalah batuan sedimen. Jenis batuan reservoir akan berpengaruh terhadap
besarnya porositas dan permeabilitas Rachmat, 2009. Porositas menurut Levorsen 1954 adalah perbandingan antara volume total ruang pori-pori dan volume total batuan yang disebut porositas total
atau absolut.
Permeabilitas menurut Koesoemadinata 1978 dapat dinyatakan dalam rumus sebagai berikut : atau
dengan q adalah laju rata-rata aliran melalui media pori cm
3
dt, k adalah permeabilitas Darcy, A adalah luas alas benda yang dilalui aliran cm
2
, µ adalah viskositas fluida yang mengalir centipoise dan adalah tekanan per panjang benda atmcm.
Beberapa reservoir secara alami bersifat padat dan memperlihatkan permeabilitas yang rendah yang diakibatkan oleh kandungan endapan lumpur dan lempung yang tinggi serta ukuran
butiran yang kecil. Pada beberapa kasus, permeabilitas yang rendah terjadi pada daerah sekitar sumur bor yang mengalami penyumbatan selama proses pengeboran drilling berlangsung. Sumur yang
mengalami kerusakan akibat pengeboran dan ditambah dengan reservoir yang padat akibat kandungan mineralnya memperlihatkan laju produksi yang rendah sehingga sering menjadi tidak ekonomis.
Kondisi ini tetap akan ada walaupun tekanan reservoir tinggi. Pada kondisi ini, pemberian tekanan menggunakan injeksi fluida tidak akan memberikan keuntungan. Injeksi tekanan akan menjadi terlalu
tinggi akibat permeabilitas reservoir yang rendah Economides dan Nolte, 1989. Menurut Rachmat 2009, fluida reservoir terdiri dari minyak, gas dan air formasi. Minyak
dan gas kebanyakan merupakan campuran yang rumit berbagai senyawa hidrokarbon, yang terdiri dari golongan naftan, paraffin, aromatik dan sejumlah kecil gabungan oksigen, nitrogen, dan belerang. Air
formasi merupakan fluida reservoir yang tercampur dan terangkat bersama minyak bumi ke permukaan. Sedangkan Air injeksi merupakan air yang telah diolah untuk diinjeksikan kembali ke
11 dalam batuan reservoir melalui sumur injeksi untuk meningkatkan perolehan minyak pada secondary
phase pada sumur production well. Perbandingan kandungan air formasi dan air injeksi tersaji pada
Tabel 4. Tabel 4. Kandungan garam air formasi injeksi
Jenis Air Air Formasi
Air Injeksi mgL mgL
Kation
Sodium 5763 9862
Kalsium 296.6 256.5
Magnesium 41.3 1079.8 Ferrum 6.7
6.7
Anion
Klorida 9041.5 17019.4
Bikarbonat 842 134.2 Sulfat -
2317.3 Karbonat - -
Total 15,991.10 30,675.90
Sumber : Sugiharjo et. al. 2001 Unsur pokok terbesar dalam minyak bumi adalah hidrokarbon dengan konsentrasi antara 50–
95. Unsur lainnya merupakan senyawa-senyawa non-hidrokarbon seperti nitrogen, belerang, oksigen dan logam. Hidrokarbon minyak bumi merupakan senyawa organik yang terdiri dari karbon
dan hidrogen. Hidrokarbon digolongkan menjadi tiga jenis, yaitu hidrokarbon alifatik, hidrokarbon alisiklik, dan hidrokarbon aromatik. Secara garis besar minyak bumi mempunyai komposisi seperti
terlihat pada Tabel 5. Tabel 5. Komposisi minyak bumi
Komponen Bobot
Karbon 83,9-86,8 Hidrogen 11,4-14,0
Belerang 0,06-0,08 Nitrogen 0,11-1,70
Oksigen ± 0,50
Logam ± 0,03
Sumber : Speight 1980 Irapati 2008 mengatakan bahwa secara umum komposisi hidrokarbon minyak mentah
terdiri dari dua komponen yaitu komponen hidrokarbon dan non hidrokarbon. Berdasarkan sifat, susunan atau komposisi kimia dalam minyak mentah dapat digolongkan ke dalam tiga bagian yaitu
komponen hidrokarbon dan non hidrokarbon. Berdasarkan sifat, susunan atau komposisi kimia dalam minyak mentah dapat digolongkan ke dalam tiga bagian yaitu minyak mentah alkana, minyak mentah
siklo alkana dan minyak mentah campuran. Berikut adalah sifat dari jenis minyak mentah :
• Minyak mentah alkana mempunyai kerapatan relatif yang rendah, susunan hidrokarbonnya
bersifat alkana, mengandung kadar wax yang tinggi dan sedikit mengandung komponen
12 asphaltic, menghasilkan bensin dengan kualitas kurang baik karena mempunyai angka oktan
yang rendah, menghasilkan kerosine, solar dan wax yang bermutu baik.
• Minyak mentah sikloalkana mempunyai kerapatan relatif yang tinggi, susunan
hidrokarbonnya bersifat siklo alkana, sedikit sekali mengandung kadar lilin dan mengandung komponen asphaltic, menghasilkan bensin dengan kualitas baik karena mempunyai angka
oktan yang tinggi, menghasilkan kerosine yang kurang baik, solar bersifat ringan-berat sampai kurang baik, dapat diproses untuk pembuatan asphalt dan fuel oil.
• Minyak mentah campuran mempunyai kerapatan relatif diantara jenis parafinik dan
naftenik, Susunan hidrokarbonnya mengandung parafinik, naftenik dan aromatik, tipe minyak ini dapat diproses menjadi berbagai jenis produk minyak bergantung dari tipe unit
pengolahannya. Golongan parafinik merupakan senyawa HC jenuh alkana yang memiliki rantai lurus dan
bercabang dimana golongan ini merupakan fraksi yang terbesar di dalam minyak mentah. Golongan naftenik merupakan senyawa HC jenuh siklo alkana yang memiliki lima cincin atau enam cincin.
Golongan aromatik merupakan senyawa HC tidak jenuh yang memiliki enam cincin dimana golongan ini terdapat dalam jumlah kecil Irapati, 2008.
Kerusakan formasi sumur minyak bumi telah menyebabkan menurunnya produktivitas sumur minyak. Kerusakan formasi disebabkan oleh proses pemboran dan cara memproduksikan hidrokarbon
yang menyebabkan menurunnya permeabilitas sekitar lubang sumur. Produktifitas sumur dapat dipengaruhi oleh sifat kebasahan batuan wettability menjadi oil wet, tekanan kapiler yang tinggi,
water blocking , particle blocking dan emulsion blocking Mulyadi, 2000.
Wettability merupakan ukuran yang menjelaskan apakah permukaan dari batuan memiliki
kemampuan lebih mudah terlapisi oleh film minyak atau oleh film air. Surfaktan dapat menyusup ke daerah antar muka antar cairan dengan batuan dan dapat mengubah kutub dari permukaan batuan
sehingga akan mengubah wettability dari batuan tersebut Ashayer et. al., 2000. Sifat batuan yang cenderung basah air disebut water wet sedangkan sifat batuan yang cenderung basah minyak disebut
oil wet . Pada kondisi water wet, batuan diselubungi oleh air sedangkan pada kondisi oil wet, batuan
cenderung diselubungi oleh minyak. Pada kondisi oil wet, keberadaan minyak yang menyelubungi batuan menyebabkan meningkatnya ketebalan dari lapisan film pada batuan reservoir sehingga
menyebabkan berkurangnya laju alir. Sifat batuan oil wet dapat mengurangi produktivitas sumur hingga 15–85 Mulyadi, 2000.
Tekanan kapiler adalah tekanan yang timbul karena adanya perbedaan tegangan antar muka dari dua fluida yang immiscible tidak saling melarut pada daerah penyempitan pori-pori batuan.
Tingginya tekanan kapiler berbanding terbalik dengan jari-jari kapilernya dan berbanding lurus dengan tegangan antar muka. Tekanan kapiler yang tinggi akan menghambat aliran fluida minyak
sehingga minyak akan tertinggal di dalam pori-pori Allen dan Robert, 1993. Water blocking
merupakan kondisi dimana pori-pori reservoir tertutup oleh air formasi dalam jumlah yang banyak. Water blocking terjadi karena air yang bergerak akibat adanya gaya
kapilaritas air. Sifat air ini menyebabkan air akan memby-passed minyak dan menyebabkan minyak tertinggal di dalam pori-pori sebagai by-passed oil. Salah satu cara dalam mengatasi water blocking
adalah dengan menginjeksikan 1–3 surfaktan dalam formasi Allen dan Robert, 1993. Particle blocking
atau penyumbatan pori-pori oleh partikel-partikel tertentu lempung halus dan lumpur merupakan masalah umum yang sering dijumpai pada reservoir. Particle blocking dapat
diatasi dengan melarutkan partikel-partikel penyumbat dengan menggunakan surfaktan jenis tertentu. Surfaktan anionik dapat melarutkan lempung pada larutan asam Allen dan Robert, 1993. Menurut
McCune 1976, melalui penginjeksian asam ke dalam formasi reservoir carbonate yang padat dan
13 mengalami kerusakan biasa disebut stimulasi, diharapkan asam tersebut akan bereaksi dengan
beberapa mineral dan menciptakan pori-pori dan saluran pori yang lebih besar sehingga permeabilitas meningkat.
Emulsion block merupakan emulsi kental minyak dan air yang terbentuk pada lubang
reservoir dimana dapat mengurangi produksi minyak bumi Mulyadi, 2000. Emulsion block dapat
dihancurkan dengan cara menyuntikkan oil well stimulation agent ke dalam reservoir. Oil well stimulation agent
mampu menghancurkan emulsi dengan cara menghilangkan kestabilan emulsi Allen dan Robert, 1993.
14
III. METODE PENELITIAN
