BAB VII TEKANAN KAPILER GURU

BAB VII

PENENTUAN TEKANAN KAPILER PADA SAMPLE
BATUAN RESERVOIR

7.1. Tujuan Percobaan
1) Menghitung kecepatan sedimentasi suatu suspensi yang dipengaruhi oleh
gaya gravitasi, gaya drag dan gaya apung dengan metode grafik.
2) Menunjukkan semakin besar jumlah volume, maka tekanan kapiler akan
semakin meningkat.
3) Membuktikan bahwa indicator pressure berbanding terbalik dengan
mercury saturation.

7.2. Teori Dasar
Distribusi fluida vertical dalam reservoir memegang peranan penting
didalam perencanaan well completion. Distribution secara vertikal ini
mencerminkan distribusi saturasi fluida yang menepati setiap porsi rongga
pori. Adanya tekanan kapiler ( Pc ) mempengaruhi distribusi minyak dengan
gas didalam rongga pori tidak terdapat batas yang tajam atau berbentuk zona
transisi. Oleh tekanan kapiler dapat dikonversi menjadi ketinggian diatas
kontak minyak air ( H ), maka saturasi minyak, air dan gas yang menempati

level tertentu dalam reservoir dapat ditentukan. Dengan demikian distribusi
saturasi fluida ini merupakan salah satu dasar untuk menentukan secara
efisien letak kedalaman sumur yang akan dikomplesi.
Di dalam batuan reservoir, gas, minyak dan air biasanya terdapat
bersama-sama dalam pori-pori batuan, yang masing-masing fluida tersebut
mempunyai tegangan permukaan yang berbeda-beda.
Dalam sistem hidrokarbon di dalam reservoir, terjadi beberapa
tegangan permukaan antara fluida, yaitu antara gas dan cairan, antara dua
fasa cairan yang tidak bercampur ( immicible ) dan juga antara cairan atau

61

62

gas dengan padatan. Kombinasi dari semua tegangan permukaan yang aktif
akan menentukan tekanan kapiler dan kebasahan dari batuan porous.
Tekanan kapiler ( Pc ) didefinisikan sebagai perbedaan tekanan yang
ada antara permukaan dua fluida yang tidak bercampur ( cairan-cairan atau
gas-cairan ) sebagai akibat dari terjadinya pertemuan permukaan yang
memisahkan mereka ( Amyx, J. W. 1960 ). Perbedaan tekanan dua fluida ini

adalah perbedaan tekanan antara fluida non wetting fasa ( Pnw ) dengan fluida
wetting fasa ( Pw ) atau :

Pc =P nw−Pwf
Tekanan kapiler mempunyai dua pengaruh yang penting dalam reservoir
minyak atau gas, yaitu :
1) Mengontrol distribusi fluida di dalam reservoir
2) Merupakan mekanisme pendorong minyak dan gas untuk bergerak
atau

mengalir melalui pori-pori reservoir sampai mencapai

batuan yang impermeable.
Tekanan kapiler di dalam batuan berpori tergantung pada ukuran pori-pori
dan macam fluidanya. Secara kuantitatif dapat dinyatakan dalam hubungan
sebagai berikut :

Pc =

2.σ.cosθ

=Δ ρ.g.h
r

Dimana :
Pc

= tekanan kapilerσ

=

tegangan permukaan antara

dua fluida
∆ ſ = perbedaan densitas dua fluida
g
= percepatan gravitasi
θ
= sudut kontak permukaan antara dua fluida
r
= jari-jari lengkung pori-pori

h
= selisih ketinggian permukaan kedua fluida

63

7.3.

PERALATAN DAN BAHAN

7.3.1Peralatan
Mercury Injection Capillary apparatus dengan komponen – komponen
sebagai berikut :
1)

Pump cylinder

2)

Measuring screw


3)

Make up. Nut

4)

Picnometer lid

5)

Sampel holder

6)

Observation window

7)

Pump scale


8)

Mecrometer dial

9)

Pressure hoss

10) 0 – 2 atm ( 0 – 30 psi ) pressure gauge
11) 0 – 5 atm ( 0 – 200 psi ) pressure gauge
12) 0 – 15 atm ( 0 – 2000 psi ) Pressure gauge
13) Vacum gauge
14) Pressure control
15) Pressure relief valve
16) Pump plunger
17) Yoke stop
18) Travelling yoke

64


Gambar
7.1 Mercury Injection Capillary Pressure Apparatus

Gambar 7.2 Vacum Gauge

65

Gambar 7.3 Sample Holder

Gambar 7.4 Pump Plunger

Gambar 7.5 Travelling Yoke

66

Gambar 7.6 Make-up Nut

Gambar 7.7 Pump Cylinder

`


Gambar 7.8 Picnometer Lid

67

Gambar 7.9 Pressure Control

Gambar 7.10 Pressure relief valve

7.3.2 Bahan
1) Fresh core
2) Gas
7.4.

Prosedur Kerja
7.4.1 Kalibrasi Alat
Yaitu untuk menentukkan volume picnometer ( 28;150 cc ).
1. Pasang picnometer lid pada tempatnya, pump metering plunger
diputar penuh dengan manipulasi handwheel.
2. Buka vacuum valve pada panel, sistem dikosongkan sampai

small gauge menunjukkan nol, kemudian panal valve ditutup,
picnometer dokosongkan samapai tekanan absolute kurang dari
20 micro.
3. Putar handwheel sampai matering plunger bergerak maju dan
mercury level mencapai lower reference mark.

68

4. Moveable scale ditetapkan dengan yoke stop ( pada 28 cc ) dan
handwheel dial diset pada pembacaan miring kanan pada angka
15.
5. Mercury diinjeksikanke picnometer sampai pada upper reference
mark, skala dan dial menunjukkan angka nol ( 0 ).
6. Jika pembacaan berbeda sedikit dari nol, perbedaan tersebut
harus ditentukan dan penentuan untuk dial handwheel setting
pada step 4. Jika perbedaan terlalu besar yoke stop harus direset
kembali dan deviasi pembacaan adalah ± 0,001 cc.
Karena dalam penggunaan alat ini memakai tekanan yang besar tentu
akan terjadi perubahan volume picnometer dan mercury. Untuk itu
perlu dilakukan preassre volume correction yaitu :

1) letakkan picnometer lid pada tempatnya, pump matering plunger
diputar penuh dengan memanipulasi handwheel.
2) Ubah panel valve ke vacuum juga small pressure gauge dibuka,
sistem dikosongkan sampai absolut pressure kurang dari 20
micro.
3) Mercury diinjeksikan sampai mencapai upper reference mark,
adjustmove able scale dial pada pembacaan 0,00 cc kemudian
tutup vacum valve.
4) Putar bleed valve mercury turun 3 mm dibawah upper reference
mark.
5) Putar pompa hingga mercury mencapai upper reference mark lagi
dan biarkan stabil selama ± 30 detik
6) Baca dan catat tekanan pada small pressure gauge serta
hubungan volume scale dan dial handwheel ( gunakan dial ) yang
miring kekiri sebagai pengganti 0 – 5 cc. Graduated interval
pada skala.

69

7) Step d, e, dan f diulang untuk setiap kenaikan tekanan pada

sistem, kemudian catat volume dan tekanan yang didapat. Jika
tekanan telah mencapai limit 1 atm, bukan nitrogen valve.
8) Jika telah mencapai limit gunakan 0,150 atm gauge.
9) Jika tes telah selesai, tutup panel nitrogen valve, sistem tekanan
dikurangi dengan mengeluarkan gas sampai tekanan sistem
mencapai 1 atm.
10) Data yang didapat kemudian diplot, maka akan terlihat
bagaimana terjadinya perubahan pressure volume.
A–B

= Perubahan volume oleh tekanan ( Pada tekanan rendah )

C–D

= Perubahan volume pada tekanan tinggi

E

= Inflektion point

7.4.2 Prosedur untuk menentukan tekanan kapiler
1) Siapkan core ( memperoleh core vol ) yang telah diekstraksi dengan
volume 1 – 2 cc, kemudian tempatkan pada core holder.
2) Picnometer lid dipasang pada tempatnya dan putar handwheel secara
penuh.
3) Ubah panel valve ke vacuum dan pressure gauge dibuka, sistem
dikosongkan samapai absolute pressure kurang dari 29 micron.
4) Tutup vacum, putar pump metering plunger sampai level mercury
mencapai lower reference mark.
5) Pump scale diikat dengan yoke stop dan handwheel dial diset pada
pembacaan 15 ( miring kekanan ). Dan berikan pembacaan pertama
28,150 cc
6) Mercury diinjeksikan sampai mencapai upper reference mark. Baca
besarnya bulk volume dari pup scale dan handwheel dial. Sebagai
contoh pembacaan skala lebih besar dari 12 cc dan dial menunjukkan
32,5 maka bulk volume sampal 12,325 cc.
7) Gerakkan pump scale dan handwheel dial pada pebacaan 0,000 cc.

70

8) Putar bleed valve, maka gas / udara mengalir ke sistem sampai
level mercury turun 3 – 5 mm dibawah upper reference mark.
9) Putar pompa sampai permukaan mercury mencapai tanda paling
atas dan usahakan konstan selama 30 detik
10) Baca dan catat tekanan ( low pressure gauge ) dan volume skala
serta handwheel dial ( miring ke kiri ) untuk mengganti 0 – 5 cc
graduated interval pada skala
11) Step 8, 9, dan 10 diulang untuk beberapa kanaikan tekanan. Jika
tekanan telah mencapai 1 atm buka nitrogen valve. Jika sistem
telah mencapai limit pada 0 -2 atm gauge, gauge diisolasi dari
sistem dan gunakan 0 – 150 atm gauge.
12) Step 11 diulangi sampai tekanan akhir didapat
Catatan : Fluktuasi thermometer ± 1 – 2 oC
13) Jika tes telah selesai, nitrogen valve ditutup. Tekanan sistem
dikurangi sampai mencapai tekanan atm dengan mengeluarkan
gas lewat bleed valve.

71

7.5. Hasil Percobaan dan Perhitungan

Tabel 7.1 Pengukuran tekanan kapiler

Actual
Indicato
No

r

.

Pressure
(atm)

Correct
Pressure
(atm)

Indicator

Pressure

Volume of Volume

Volume
of

Mercury

Correction Mercury

Injection

(cc)

Injection

Mercury
Saturatio
n (%)

(cc)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

0,1

0,15

25,103

0,015

25,088

83,626

2,5

2,55

22,5

0,2

22,3

74,333

3,5

3,55

17,5

0,233

17,267

57,556

4

4,05

15

0,25

14,75

49,166

6,5

6,55

13

0,3

12,7

42,333

7,5

7,55

10,333

0,32

10,013

33,376

10,5

10,55

9,1

0,362

8,738

29,129

15

15,05

9

0,4

8,6

28,666

22

22,05

8,64

0,435

8,205

27,35

35

35,05

8,6

0,48

8,12

27,066

58

58,05

7,89

0,508

7,382

24,066

70

70,05

7,6

0,517

7,083

23,61

75

75,05

7,4

0,521

6,879

22,93

72

14
15
16
17
18
19
20

80

80,05

7

0,525

6,475

21,583

85

85,05

6,95

0,528

6,422

21,406

90

90,05

6,9

0,532

6,368

21,226

95

95,05

6,7

0,536

6,164

20,546

105

105,05

6,5

0,55

5,95

19,833

115

115,05

6,4

0,575

5,825

19,416

120

120,05

6,3

0,59

5,71

19,033

Tabel 7.2 Hubungan antara Pressure dan Volume

Pressure (atm)
0
1
4
9
15
25
35
40
50
60
100
110
120
125
128
130
131
132
133
134
135
136
137
139
140

Volume (cc)
0,0
0,15
0,25
0,35
0,4
0,45
0,48
0,49
0,5
0,51
0,54
0,56
0,59
0,62
0,64
0,67
0,69
0,71
0,74
0,77
0,8
0,83
0,87
0,99
1,0

73

7.6. Pembahasan
Pada percobaan ini membahas mengenai tekanan kapiler yang
diberikan kepada suatu formasi batuan reservoir. Tekanan kapiler merupakan
perbedaan tekanan yang ada antara permukaan dua fluida yang tidak
tercampur, sebagai akibat dari terjadinya pertemuan permukaan yang
memisahkan fluida tersebut. Tekanan kapiler menyebabkan penyebaran
distribusi pada reservoir.
Ada dua grafik yang akan dibahas pada bab ini, yaitu:
Grafik 7.1 Hubungan Correct Pressure (atm) dan Mercury Saturation (%)

74

140

120.05
115.05

120

105.05

Correct Pressure (atm)

100

95.05
90.05
85.05
80.05
75.05
70.05

80

60

58.05

40

35.05
22.05

20

0

15.05
10.55
7.55
0

20

40

6.55

4.05 3.55

2.55

60

80

0.15
100

Mercury Saturation (%)

Grafik di atas merupakan grafik mercury saturation pada suatu
batuan reservoir terhadap correct pressure. Dari grafik tersebut dapat kita
ketahui bahwa correct pressure sangat mempengaruhi besar kecilnya
mercury saturation suatu batuan reservoir, karena apabila correct pressure
semakin besar maka mercury saturation pada batuan akan semakin kecil.
Misal, pada data ke-1 correct pressure sebesar 0,1 atm dan mercury
saturationnya sebesar 96,63 %. Akan tetapi, pada data ke-2 ketika correct
pressure diperbesar menjadi 2,05 atm batuan tersebut menghasilkan mercury
saturation lebih kecil, yaitu 82,69 %.

Grafik 7.2 Hubungan Volume (cc) dan Pressure (atm)

75

137
136
135
134
133
132
131
130
128
125
120
110
100

140
120

Pressure (atm)

100

139

140

80
60
50
40
35
25

60
40
20
0

0
0

4

1
0.2

9

15

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Volume (cc)

Grafik di atas membahas mengenai hubungan antara volume dengan
pressure yang terdapat dalam suatu formasi batuan reservoir. Dilihat dari
grafik di atas, dapat kita ketahui bahwa semakin besar

volume yang

terdapat dalam batuan, maka semakin besar pula pressure yang diberikan
kepada batuan tersebut. Seperti halnya pada grafik, ketika volume pada
batuan sebesar 0,15 cc, maka pressure yang diberikan adalah sebesar 1 atm.
Dan ketika volume dinaikkan menjadi 0,25 cc, pressure yang diberikan juga
bertambah besar yaitu 4 atm.
7.7 Kesimpulan
1) Penentuan tekanan kapiler dari suatu sampel formasi dapat dikatakan lebih
cepat dan efisien pada distribusi saturasi fluidanya, dari sumur.
2) Indicator pressure berbanding terbalik dengan mercury saturation yaitu
dengan berkurangnya indicator pressure akan meningkatkan mercury
saturation.
3) Berdasarkan dari data percobaan hubungan antara Mercury saturation
dengan nilai correct pressure berbanding tebalik, sedangkan pada

76

hubungan tekanan

dengan volume berbanding lurus Semakin besar

volume maka nilai tekanan akan semakin menigkat.
4) Seperti halnya pada grafik, ketika volume pada batuan sebesar 0,15 cc,
maka pressure yang diberikan adalah sebesar 1 atm. Dan ketika volume
dinaikkan menjadi 0,25 cc, pressure yang diberikan juga bertambah besar
yaitu 4 atm.
5) Dari percobaan diperoleh dari adanya distribusi tersebut, maka akan
terdapatnya zona transisi karena tidak terdapat batas fluida yang jelas.