SIFAT FISIK BATUAN

TUJUAN

Mengenali klasifikasi batuan (batuan beku, batuan sedimen dan batuan metamorf)

1. Mengenali sifat fisik dan mekanik batuan :

- Porositas

- Permeabilitas

- Saturasi fluida

- Tekanan kapiler

- Wettabilitas

- Kompressibilitas

- Strength Batuan

- Drillabilitas

- Hardness

- Abrasivitas

- Tekanan Pada Batuan

3. Memahami strength batuan dan kriteria penghancuran batuan
4. Memahami penerapan mekanika penghancuran batuan dalam operasi batuan
5. Memahami penggunaan metoda Cost Per Foot dan Specific Energy dalam operasi pemboran

II. SIFAT FISIK BATUAN RESERVOIR

1. POROSITAS

Porositas (Φ) merupakan perbandingan antara ruang kosong (pori-pori) dalam batuan dengan volume total batuan yang diekspresikan di dalam persen.

atau

dimana : Vp = volume ruang pori-pori batuan

Vb = volume batuan total (bulk volume)

Vg = volume padatan batuan total (grain volume)

Φ = porositas batuan

Porositas batuan reservoir dapat diklasifikasikan menjadi dua :

a. Porositas absolute, yang merupakan persen volume pori-pori total terhadap volume batuan total.

b. Porositas efektif, yang merupakan persen volume pori-pori yang saling berhubungan terhadap volume batuan total.

Selain itu, menurut terjadinya, porositas dapat diklasifikasikan menjadi dua, yaitu :

a. Porositas primer, merupakan porositas yang terbentuk pada waktu batuan sediment diendapkan.

b. Porositas sekunder, merupakan porositas batuan yang terbentuk sesudah batuan sediment terendapkan.

2. WETTABILITAS

Wettabilitas didefinisikan sebagai suatu kecenderungan dari adanya fluida lain yang tidak saling mencampur. Apabila dua fluida bersinggungan dengan benda padat, maka salah satu fluida akan bersifat membasahi permukaan benda padat tersebut, hal ini disebabkan adanya gaya adhesi. Dalam system minyak-air, benda padat, gaya adhesi A_T yang menimbulkan sifat air membasahi benda padat adalah :

dimana ;

σso = tegangan permukaan minyak-benda padat, dyne/cm

σsw = tegangan permukaan air-benda padat, dyne/cm

σwo = tegangan permukaan minyak-air, dyne/cm

qwo = sudut kontak minyak-air.

Suatu cairan yang dikatakan membasahi zat padat jika tegangan adhesinya positif (q <>o), yang berarti batuan bersifat water wet, sedangkan bila air tidak membasahi zat padat maka tegangan adhesinya negative (q > 90^o), berarti batuan bersifat oil wet.

Pada umumnya, reservoir bersifat water wet, sehingga air cenderung untuk melekat pada permukaan batuan, sedangkan minyak akan terletak diantara fasa air.

3. TEKANAN KAPILER

Tekanan kapiler (pc) didefinisikan sebagai perbedaan tekanan yang ada antara permukaan dua fluida yang tidak tercampur (cairan-cairan atau cairan-gas) sebagai akibat dari terjadinya pertemuan permukaan yang memisahkan mereka. Perbedaan tekanan dua fluida ini adalah perbedaan tekanan antara fluida “non wetting fasa” (Pnw) dengan fluida “wetting fasa” (Pw) atau :

Di reservoir biasanya air sebagai fasa yang membasahi (wetting fasa), sedangkan minyak dan gas sebagai non-wetting fasa atau tidak membasahi.

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

dimana :

Pc = tekanan kapiler

σ = tegangan permukaan antara dua fluida

cos q = sudut kontak permukaan antara dua fluida

r = jari-jari lengkung pori-pori

Δρ = perbedaan densitas dua fluida

g = percepatan gravitasi

h = tinggi kolom

Tekanan kapiler mempunyai pengaruh yang penting dalam reservoir minyak maupun gas, yaitu :

Ø Mengontrol distribusi saturasi di dalam reservoir

Ø Merupakan mekanisme pendorong minyak dan gas untuk bergerak atau mengalir melalui pori-pori reservoir dalam arah vertical.

4. SATURASI

Saturasi fluida didefinisikan sebagai perbandingan antara volume pori-pori batuan yang ditempati oleh fluida tertentu dengan volume pori-pori total pada suatu batuan berpori. Saturasi dapat dinyatakan dalam persamaan dibawah ini :

a. Saturasi minyak (So) adalah :

b. Saturasi air (Sg) adalah :

c. Saturasi gas (Sg) adalah :

Jika pori-pori diisi oleh gas-minyak-air, maka berlaku hubungan :

Sg + So + Sw = 1

Jika diisi oleh minyak dan air saja, maka :

So + Sw = 1

5. PERMEABILITAS

Permeabilitas didefinisikan sebagai suatu bilangan yang menunjukkan kemampuan dari suatu batuan untuk mengalirkan fluida. Teori tersebut dikembangkan oleh Henry Darcy. Darcy mengungkapkan bahwa kecepatan alir melewati suatu media yang porous berbanding lurus dengan penurunan tekanan per unit panjang, dan berbanding terbalik terhadap viskositas fluida yang mengalir.

Persamaan permeabilitas :

dimana :

V = kecepatan aliran, cm/sec

μ = viskositas fluida yang mengalir, cp

dP/dL= penurunan tekanan per unit panjang, atm/cm

k = permeabilitas, darcy

6. KOMPRESSIBILITAS

Menurut Geertsma, terdapat tiga macam kompressibilitas pada batuan yaitu :

a. Kompressibilitas matriks batuan, yaitu fraksional perubahan volume dari material padatan batuan (grain) terhadap satuan perubahan tekanan.

b. Kompressibilitas batuan keseluruhan, yaitu fraksional perubahan volume dari volume batuan terhadap satuan perubahan tekanan.

c. Kompressibilitas pori-pori batuan, yaitu fraksional perubahan volume pori-pori batuan terhadap satuan perubahan tekanan.

Batuan yang berada pada kedalaman tertentu akan mengalami dua macam tekanan, yaitu ;

Ø Internal stress yang berasal dari desakan fluida yang terkandung di dalam pori-pori batuan (tekanan hidrostatik fluida formasi)

Ø External stress yang berasal dari pembebanan batuan yang ada di atasnya (tekanan overburden)