Pengaruh penambahan garam anorganik, pelarut alkohol, dan alkali terhadap formula " Surfaktan MES - Air Formasi - Minyak" (studi kasus Lapangan Sandstone)

i

PENGARUH PENAMBAHAN GARAM ANORGANIK,
PELARUT ALKOHOL DAN ALKALI TERHADAP FORMULA
“SURFAKTAN MES – AIR FORMASI – MINYAK”
(STUDI KASUS LAPANGAN SANDSTONE)

RISTA FITRIA

DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

ii

iii

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pengaruh Penambahan
Garam Anorganik, Pelarut Alkohol dan Alkali Terhadap Formula “Surfaktan MES
– Air Formasi – Minyak” adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan
maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari skripsi saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Desember 2014
Rista Fitria
NIM F34100003

iv

ABSTRAK
RISTA FITRIA. Pengaruh Penambahan Garam Anorganik, Pelarut Alkohol, dan
Alkali Terhadap Formula “Surfaktan MES – Air Formasi – Minyak” (studi kasus
Lapangan Sandstone). Dibimbing oleh ANI SURYANI dan ERLIZA HAMBALI.
Penggunaan surfaktan metil ester sulfonat (MES) untuk keperluan enhance

oil recovery (EOR) dikarenakan kemampuannya dalam menurunkan nilai IFT
minyak bumi–air mencapai 10-3 dyne/cm. Kinerja surfaktan dapat diketahui melalui
metode penurunan nilai IFT dan metode kelakuan fasa. Tujuan dari penelitian ini
adalah mengetahui kinerja surfaktan (MES) dengan penambahan garam anorganik,
co-surfactant dan alkali pada kondisi berbeda. Media pendispersi yang digunakan
pada penelitian ini adalah air formasi dan air demineral. Metode penurunan nilai
IFT menggunakan alat spinning drop tensiometer TX500D yang diuji pada suhu
40, 50, dan 60 oC. Pengujian menunjukkan bahwa penurunan nilai IFT dipengaruhi
oleh konsentrasi surfaktan, garam anorganik, pelarut alkohol dan alkali pada media
pendispersi air formasi dan air demineral. Metode kelakuan fasa dilakukan dengan
metode uji tabung yang dilakukan pada suhu 50 oC. Hasil terbaik metode kelakuan
fasa terjadi pada media pendispersi air formasi dengan penambahan 0,3% surfaktan
MES.
Kata kunci : Alkali, garam anorganik, interfacial tention (IFT), kelakuan fasa, metil
ester sulfonat (MES), pelarut alkohol

ABSTRACT
RISTA FITRIA. The Effect of Addition of Inorganic Salts, Solvents Alcohol, and
Alkali to Formula "MES surfactant - Water Formation - Oil" (Sandstone Field case
study). Supervised by ANI SURYANI and ERLIZA HAMBALI.

The application of methyl ester sulfonate (MES) surfactant for enhance oil
recovery (EOR) was due to its ability to reduce interfacial tension in crude oil-water
system that reaches 10-3 dyne/cm. Performance of methyl ester sulfonate (MES)
surfactant can be identified with the spinning drop IFT method and phase behavior
method. The objectives of this research were to determine of MES surfactant
performance with addition of inorganic salt, alcohol, and alkaly in different
conditions. The dispersing media used in this research is the formation water and
demineralized water. The spinning drop IFT method was conducted using spinning
drop tensiometer TX500C tested in 40, 50 and 60 oC. The researched showed that
reduction of IFT value was affected by surfactant, inorganic salt, solvent alcohol,
and alkali in the formation water and demineralized water dispersion medium. The
phase behavior method was conducted using test tube method performance at 50
o
C. The best result of phase behavior methode was found in formation water
dispersion medium with the 0,3% of methyl esteer sulfonat (MES) addition.
Keywords : Alkali, alcohol, inorganic salt, interfacial tension (IFT), methyl ester
sulfonate (MES), phase behavior

v


PENGARUH PENAMBAHAN GARAM ANORGANIK,
PELARUT ALKOHOL DAN ALKALI TERHADAP FORMULA
“SURFAKTAN MES – AIR FORMASI – MINYAK”
(STUDI KASUS LAPANGAN SANDSTONE)

RISTA FITRIA

Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknologi Pertanian
pada
Departemen Teknologi Industri Pertanian

DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

vi


viii

ix

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih
dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April 2014 ini ialah kinerja
surfaktan, dengan judul Pengaruh Penambahan Garam Anorganik, Pelarut Alkohol
dan Alkali Terhadap Formula “Surfaktan MES – Air Formasi – Minyak”.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Prof Dr Ir Ani Suryani DEA dan Prof
Dr Erliza Hambali selaku pembimbing, serta para teknisi SBRC LPPM IPB dan
teman-teman yang telah membantu jalannya penelitian. Ungkapan terima kasih
juga disampaikan kepada ayah, ibu, serta seluruh keluarga, atas segala do’a dan
kasih sayangnya. Semoga skripsi ini bermanfaat.

Bogor, Desember 2014
Rista Fitria


x

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
Latar Belakang

xi
xi
xiii
1
1

Perumusan Masalah

2

Tujuan Penelitian


2

Ruang Lingkup Penelitian

2

TINJAUAN PUSTAKA
Tegangan Antarmuka

3
3

Kelakuan Fasa

6

Pengaruh Garam Anorganik, Pelarut Alkohol dan Alkali terhadap Kinerja
Surfaktan


7

Metil Ester Sulfonat

11

Fluida Reservoir

13

METODE
Bahan

15
15

Alat

15


Prosedur Analisis Data

15

HASIL DAN PEMBAHASAN
Formulasi Larutan Surfaktan

17
17

Uji Densitas

19

Uji Nilai IFT

26

Uji Kelakuan Fasa


36

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
RIWAYAT HIDUP

39
39
40
40
100

xi

DAFTAR TABEL
1 Sifat fisiko kimia alkohol
2 Komposisi minyak bumi secara umum
3 Sifat fisika kimia fluida minyak lapangan sandstone yang digunakan dalam

penelitian
4 Sifat fisika kimia fluida air lapangan sandstone yang digunakan dalam
penelitian
5 Data viskositas pada media pendispersi air formasi
6 Data viskositas pada media pendispersi air demineral
7 Hasil uji kelakuan fasa

9
13
14
14
31
31
37

DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

11

12

13

Hubungan capillary number dengan oil recovery
4
Kadar garam dan tegangan antarmuka
5
Diagram pseudoterner air formasi-surfaktan-minyak
6
Proses transesterifikasi trigliserida dengan metanol
12
Reaksi sulfonasi metil ester
13
Hubungan antara konsentrasi surfaktan MES dan suhu pengukuran terhadap
nilai densitas larutan surfaktan dengan media pendispersi air formasi
20
Hubungan konsentrasi surfaktan MES dan suhu pengukuran terhadap nilai
densitas larutan surfaktan dengan media pendispersi air demineral
20
Hubungan konsentrasi NaCl dan suhu pengukuran terhadap nilai densitas
larutan surfaktan MES 0,3% dengan media pendispersi air formasi
21
Hubungan konsentrasi NaCl dan suhu pengukuran terhadap nilai densitas
larutan surfaktan MES 0,3% dengan media pendispersi air demineral
22
Hubungan konsentrasi dan jenis alkohol terhadap nilai densitas larutan
surfaktan MES 0,3% dengan media pendispersi air formasi pada suhu
pengukuran 40 oC
22
Hubungan konsentrasi dan jenis alkohol terhadap nilai densitas larutan
surfaktan MES 0,3% dengan media pendispersi air formasi pada suhu
pengukuran 50 oC
23
Hubungan konsentrasi dan jenis alkohol terhadap nilai densitas larutan
surfaktan MES 0,3% dengan media pendispersi air formasi pada suhu
pengukuran 60 oC
23
Hubungan konsentrasi dan jenis alkohol terhadap nilai densitas larutan
surfaktan MES 0,3% dengan media pendispersi air demineral pada suhu
pengukuran 40 oC
23

xii

14 Hubungan konsentrasi dan jenis alkohol terhadap nilai densitas larutan
surfaktan MES 0,3% dengan media pendispersi air demineral pada suhu
pengukuran 50 oC
24
15 Hubungan konsentrasi dan jenis alkohol terhadap nilai densitas larutan
surfaktan MES 0,3% dengan media pendispersi air demineral pada suhu
pengukuran 60 oC
24
16 Hubungan antara pengaruh konsentrasi NaOH dan suhu pengukuran
terhadap nilai densitas larutan surfaktan MES 0,3% dengan media pendispersi
air formasi
25
17 Hubungan antara pengaruh konsentrasi NaOH (%) dan suhu pengukuran
terhadap nilai densitas larutan surfaktan MES 0,3% dengan media
pendispersi air demineral
25
18 Hubungan konsentrasi surfaktan MES dan suhu pengukuran terhadap nilai
IFT larutan surfaktan dengan media pendispersi air demineral
26
19 Hubungan konsentrasi surfaktan MES dan suhu pengukuran terhadap nilai
IFT larutan surfaktan dengan media pendispersi air formasi
27
20 Hubungan pengaruh konsentrasi garam NaCl dan suhu pengukuran terhadap
nilai IFT larutan surfaktan MES 0,3% dengan media pendispersi air
demineral
29
21 Hubungan pengaruh konsentrasi garam NaCl dan suhu pengukuran terhadap
nilai IFT larutan surfaktan MES 0,3% dengan media pendispersi air
formasi
29
22 Mekanisme reaksi terbentuknya dinatrium karboksi sulfonat
30
23 Hubungan konsentrasi dan jenis alkohol terhadap nilai IFT larutan surfaktan
MES 0,3% dengan media pendispersi air demineral pada suhu 40 oC
33
24 Hubungan konsentrasi dan jenis alkohol terhadap nilai IFT larutan surfaktan
MES 0,3% dengan media pendispersi air demineral pada suhu 50 oC
33
25 Hubungan konsentrasi dan jenis alkohol terhadap nilai IFT larutan surfaktan
MES 0,3% dengan media pendispersi air demineral pada suhu 60 oC
33
26 Hubungan konsentrasi dan jenis alkohol terhadap nilai IFT larutan surfaktan
MES 0,3% dengan media pendispersi air formasi pada suhu 40 oC
34
27 Hubungan konsentrasi dan jenis alkohol terhadap nilai IFT larutan surfaktan
MES 0,3% dengan media pendispersi air formasi pada suhu 50 oC
34
28 Hubungan konsentrasi dan jenis alkohol terhadap nilai IFT larutan surfaktan
MES 0,3% dengan media pendispersi air formasi pada suhu 60 oC
34
29 Hubungan konsentrasi NaOH dan suhu pengukuran terhadap nilai IFT larutan
surfaktan MES 0,3% dengan media pendispersi pada air demineral
35
30 Hubungan konsentrasi NaOH dan suhu pengukuran terhadap nilai IFT larutan
surfaktan MES 0,3% dengan media pendispersi pada air formasi
35
31 Reaksi pembentukan petroleum soap
36
32 Formula 0,3% MES dan 1% NaOH dalam media pendispersi air formasi
39

xiii

DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7

Perhitungan total endapan kalsium karbonat
Prosedur pengujian formula surfaktan
Data hasil uji penurunan nilai IFT
Data hasil perhitungan standar deviasi
Dokumentasi sampel hasil formulasi
Data hasil uji kelakuan fasa
Dokumentasi hasil uji kelakuan fasa

44
44
46
56
64
89
95

1

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pemanfaatan surfaktan untuk keperluan enhance oil recovery (EOR)
memerlukan persyaratan yang lebih khusus meliputi: ultralow interfacial tension
(≤10-3 dyne/cm), kompatibel dengan air formasi dan stabil terhadap suhu reservoir,
pH berkisar 6 – 8, memiliki fasa III (fasa tengah) atau fasa II (-), dan oil recovery
incremental berkisar 15 – 20% original oil in place (OOIP) (BPMIGAS 2009). Bila
surfaktan mempunyai ultralow interfacial tension (Vo/Vs. Mikroemulsi atau emulsi fasa tengah adalah
emulsi terbentuk di fasa tengah, dalam kondisi tiga fasa (air-mikroemulsi-minyak),
berwarna translucent, terbentuk pada kadar salinitas optimum, Vw/Vs=Vo/Vs.
Emulsi fasa atas adalah emulsi yang terbentuk di fasa minyak, dalam kondisi dua
fasa, berwarna jernih, pada kadar salinitas tinggi cenderung membentuk emulsi di
fasa atas, Vw/Vs