jenis-jenis mekanisme pendorong dan batuan reservoir

TENAGA PENDORONG RESERVOIR

Chevron Anticline, Maykop Fm, Azerbaijan,

2001

3. Berdasarkan Tenaga Pendorong

• Tenaga pendorong reservoir adalah tenaga alamiah yang dapat menggerakkan minyak di dalam reservoir menuju ke dalam sumur.

• Dapat berupa:

1. Rock and Liquid Expansion, 2. Depletion (Solution Gas) Drive, 3. Gas Cap Drive, 4. Water Drive, 5. Segregation (Gravity Drainage) Drive, 6. Combination Drive.

1. Rock and Liquid Expansion Drive Reservoir

• Pada tekanan (res. maupun dasar sumur) di atas bubble-point, hanya ada minyak, air-konat (interstitial), dan batuan reservoir di dalam reservoir. Sejalan dengan penurunan tek. reservoir akibat produksi minyak maka batuan, air konat, dan minyak memuai sesuai dengan kompresibilitas masing-masing. Akibatnya, volume pori batuan reservoir mengecil dan volume fluida bertambah sehingga air dan minyak terdorong keluar dari pori-pori batuan menuju ke lubang sumur.

• Karena kompresibilitas batuan, air konat, dan minyak relatif kecil maka mekanisme dorong ini termasuk mekanisme pendorong yang paling tidak efisien dan hanya menghasilkan produksi minyak yang relatif sedikit.

• Tenaga dorong ini dicirikan oleh tekanan reservoir yang cepat turun dan gas oil ratio (GOR) yang konstan.

• Batuan reservoir menderita gaya tekan yang berasal dari :

o Internal Stress dari tekanan fluida yang berada di dalam pori-pori batuan

o External Stress dari beban batuan dan fluida di atasnya (overburden)

4

• Keluarnya fluida dari batuan menyebabkan penurunan internal stress dan meningkatkan effective stress dari beban overburden sehingga mengakibatkan perubahan volume matriks, pori-pori, dan bulk batuan.

EXTERNAL

STRESS

2. Depletion (Solution Gas) Drive Reservoir

• Tenaga pendorong solution gas (depletion gas) drive, berasal dari pengembangan gas yang terbebaskan dari minyak sebagai akibat penurunan tekanan selama proses produksi.

• Gas yang terbebaskan dari minyak membentuk gelembung-gelembung gas, dan bersama minyak membentuk aliran dua fasa menuju sumur.

• Reservoir depletion gas drive dapat memproduksikan minyak karena pengembangan gas, jika gas yang terbebaskan dari cairan tidak membentuk gas cap.

5

P > Pb

P ≤ Pb

Ciri-ciri DepletionDrive Reservoir

6

P > Pb

P ≤ Pb

Kondisi awal adalah reservoir tak-jenuh Tek. reservoir dipertahankan oleh keluarnya

gas dari cairan Tek. reservoir turun cepat dan kontinyu Producing GOR konstan pada P > Pb, kmd.

naik ke suatu harga maksimum, selanjutnya turun dengan cepat

Perlu cara prod. artificial lift lebih awal Recovery factor antara 5-30%

3. Gas Cap Drive Reservoir

• Apabila tekanan reservoir berada di bawah tekanan gelembung (tek. saturasi) minyak, maka fraksi ringan akan terbebaskan dari minyak dan membentuk fasa gas yang kemudian terakumulasi di bagian atas zona minyak membentuk tudung gas (gas cap).

• Bila terjadi penurunan tekanan akibat diproduksikannya minyak, maka gas cap yang memiliki kompresibilitas tinggi akan mengembang dan menekan zona minyak di bawahnya.

Ciri-ciri Gas Cap Drive Reservoir

P < Pb

Tek. reservoir turun perlahan dan kontinyu

Producing GOR meningkat secara kontinyu di sumur-sumur pada struktur atas (akibat coning)

Sumur-sumur bisa berproduksi secara natural flow dalam waktu lama bila volume gas cap besar

Recovery factor antara 20 – 40%

4. Water Drive Reservoir

• Bila suatu reservoir berhubungan dengan aquifer yang besar, maka selama proses produksi berlangsung, air akan masuk ke dalam reservoir mendesak minyak dan mengisi pori-pori batuan yang telah ditinggalkan oleh minyak yang terproduksi.

• Proses ini terjadi akibat pengembangan volume air di dalam aquiver dan penyusutan pori-pori batuan yang disebabkan oleh penurunan tekanan reservoir.

• Masuknya air ke dalam zona minyak menyerupai proses pendorongan, dimana air berfungsi sebagai fluida pendorong dan minyak sebagai fluida yang didorong.

• Mekanisme ini merupakan mekanisme pendorong yang paling efisien.

Ciri-ciri Water Drive Reservoir

P > Pb

Tekanan reservoir tetap tinggi

Producing GOR tetap rendah

Produksi air ada sejak awal dan semakin lama semakin tinggi

Sumur-sumur berproduksi secara sembur alam sampai produksi air menjadi berlebihan

Recovery factor 35 – 75%

5. Segregation (Gravity) Drive Reservoir

P ≤ Pb

Reservoir dengan kemiringan (dip) tinggi

Permeabilitas batuan tinggi dalam arah dip (kemiringan lapisan)

Gas cenderung migrasi ke updip, minyak migrasi ke downdip ke arah sumur, sehingga energi gas terperangkap secara alamiah

Recovery factor tinggi, mirip water drive

6. Combination Drive Reservoir

• Pada suatu reservoar umumnya dijumpai dua atau lebih mekanisme pendorong yang bekerja bersama-sama, dalam keadaan tersebut reservoarnya disebut dengan combination drive reservoar.

Ciri-ciri Combination Drive Reservoir • Penurunan tekanan

relatif cukup cepat secara teratur

• Laju pengurasan naik secara perlahan

• Apabila terdapat gas cap, maka pada sumur-sumur yang terletak di bagian atas reservoir akan menghasilkan GOR yang cukup besar.

• Faktor perolehan lebih besar dibanding dengan solution gas drive tetapi lebih kecil jika dibandingkan dengan gas cap dan water drive.

16

BATUAN RESERVOIR

Pinch out Channel

RESERVOIR HIDROKARBON

Reservoir adalah batuan porous dan pemeabel yang menjadi tempat terakumulasinya fluida hidrokarbon (minyak dan/atau gas) di bawah permukaan tanah dan memiliki suatu sistem tekanan alamiah yang tunggal.

“A porous and permeable underground formation containing an

individual and separate natural accumulation of producible

hydrocarbons (oil and/or gas) which is confined by impermeable rock or

water barriers and is characterized by a single natural pressure

system.” (Oil Gas Glossary)

Syarat Utama Batuan Reservoir:

Porous (memiliki porositas), dan

Pemeabel (memiliki permeabilitas).

Contoh singkapan (out crop)

batuan reservoir

Contoh inti bor (core) batuan reservoir

Core Data

Slab & Polished sandstone

JENIS-JENIS BATUAN RESERVOIR • Batuan beku dan metamorf yang rekah-rekah (fractured) dapat

menjadi batuan reservoir. Lapangan Jatibarang Jawa Barat memiliki

reservoir yang berupa batuan volkanik tufa.

• Paling umum, batuan reservoir merupakan batuan sedimen, baik

sedimen klastik maupun non-klastik.

• Batuan sedimen klastik yang umumnya menjadi reservoir

hidrokarbon:

– Batupasir,

– Batu serpih (shale),

– Batuan karbonat klastik.

• Batuan sedimen non-klastik yang umumnya menjadi reservoir

hidrokarbon adalah batuan karbonat non-klastik:

– Limestone (batu gamping),

– Dolomit (dolostone).

Diagram tiga komponen penyusun batuan sedimen

Wentworth Grain Size Scale

1. BATUPASIR • Batupasir adalah batuan sedimen yang tersusun dari butiran-butiran

berukuran pasir (diameter 1/16 sd. 2 mm).

• Berdasarkan jenis mineral atau material pembentuk butirannya, batupasir dibagi menjadi:

– Batupasir kwarsa (quartzose sandstone),

– Batupasir graywacke (graywacke sandstone),

– Batupasir arkose (arkose sandstone).

a) Batupasir Kwarsa

Tersusun dari 90% atau lebih butiran-butiran kwarsa detritus dan bersih dari mineral clay (Gb.1a).

Diendapkan pada lingkungan tepi kontinen yang landai (Gb.1b).

Merupakan batuan reservoir yang sangat baik.

Contoh: batupasir Formasi Talang Akar, batupasir Formasi Air Benakat, batupasir Formasi Tanjung.

Gb. 1a. Batupasir Kwarsa (quartzose sandstone)

QUARTZ SANDSTONE

Quartz arenite

QFL Composition click picture for large version

Description

Pure, coarse grained quartz sand with cross bedding. The slight pink

color staining along the cross bedding is iron contamination, and was not

part of the original composition. The cross beds are probably large scale

trough type resulting from the migration of large ripples.

Antietam formation, Cambrian, Virginia.

b) Batupasir Graywacke

Tersusun dari fragmen-fragmen berbagai macam batuan seperti:

batuan beku basalt, rijang, feldspar, mineral mafik, lempung dan

shale. Matriknya terdiri atas: mineral lempung, oksida besi, klorit,

chert dan mika. (Gambar 2a).

Disebut juga sebagai “dirty sand” atau “shally sand”.

Pemilahan tidak begitu baik sehingga kurang baik sebagai

batuan reservoir.

Diendapkan pada lingkungan tepi kontinen dengan kemiringan

sedang (Gambar 2b).

Gb. 2a. Batupasir Graywacke

SANDSTONE

Lithic feldspathic wacke

sandstone

QFL Composition click picture for large version

Description

Pure, coarse grained quartz sand with cross bedding. The slight

pink color staining along the cross bedding is iron contamination,

and was not part of the original composition. The cross beds are

probably large scale trough type resulting from the migration of

large ripples.

Antietam formation, Cambrian, Virginia.

c) Batupasir Arkose

Tersusun dari fragmen-fragmen kwarsa dan feldspar yang

tidak bulat dan tidak terpilah dengan baik (Gambar 3a).

Batupasir arkose merupakan hasil dari “granite wash” pada

lereng yang curam dan diendapkan pada cekungan yang

dalam (Gambar 3b).

Umumnya bersih dari lempung.

Mengandung radio aktif.

Contoh: batupasir di lapangan Pendopo (Sumatera Selatan).

Gb. 3a. Batupasir Arkose

SANDSTONE

Arkosic (feldspathic)

sandstone

QFL Composition

Description

In this closeup the quartz and orthoclase grains stand out

individually. Notice the absence of matrix among the grains; you

can see down the sides and almost under the grains, an indication

of little or no matrix.

The sand grains here are very large, some even drifting over

into the granule size range (2-4 mm) which would technically

make this a gravel (conglomerate). We put it here since most of the

grains fall into the sand category.

2. BATU SERPIH (SHALE) • Batu serpih adalah batuan sedimen yang berlaminasi dan berbutir

halus (diameter < 1/16 mm), bahkan mengandung banyak butiran

berukuran < 2 mikron.

• Ketebalan laminasi serpih antara 0,1 sd. 0,5 mm.

• Serpih merupakan campuran secara mekanis dari ± 50% silt, 35%

mineral lempung dan 15% mineral kimiawi atau authigenic.

• Paling banyak dijumpai di alam dibanding batuan sedimen yang

lainnya.

• Semakin banyak kandungan bahan organiknya, warna serpih

semakin gelap.

• Warna merah menunjukkan serpih mengandung hematit.

• Warna kebiruan atau abu-abu menunjukkan serpih mengandung

mineral siderit atau ankerit.

SHALE

Mudstone

QFL Composition

Description

Fine grained rock composed of lithified clay making the rock shale.

Pure clays (such as kaolinite) tend to be white or tan, although varying

amounts of other components are usually present. Other components may be

iron oxides or organic matter. The dark color of this specimen respresents the

presence of incompletely decayed organic matter (humus) making the rock

dark gray (the rock looks light colored because of the way light is reflected;

the detail picture shows its true coloration).

Shales normally have a fine lamination structure. This image is looking at

the side of the rock, and you will note no layering or laminations visible.

Technically that makes this a mudstone. Mudstone is made of the same stuff

as shale, but it has been distrupted by something that destroyed the

laminations. Often the disruption is caused by bioturbation; organisms

burrowing through the sediment and ingesting it to extract food.

a) Serpih Silika

Tersusun sebagian besar dari butiran-butiran kwarsa detritus atau

silika amorf dalam ukuran “silt” yang bersih dan bulat.

Kandungan lainnya adalah ferro iron, karbonat, glaukonit, dan

bahan-bahan organik.

b) Serpih Arkose

Dicirikan oleh kandungan lebih dari 10% feldspar berukuran “silt’”.

Kandungan lainnya adalah butiran-butiran kwarsa setengah-runcing

sampai bulat.

c) Serpih Mika

Tersusun dari muscovite flakes dan butiran-butiran kwarsa

berukuran “silt” pada bidang laminasinya.

Teksturnya berukuran antara pasiran dan lempungan.

d) Serpih Klorit

Tersusun dari mineral-mineral feldspar dan kwarsa berukuran “silt”.

Matriks-nya sebagian besar mineral klorit.

3. BATUAN KARBONAT KLASIK

• Tersusun dari partikel-partikal karbonat yang berupa: – fragmen-fragmen organik,

– butiran-butiran yang berasal dari batuan karbonat yang terbentuk lebih sebelumnya,

– oolit yang tertransportasi dan terpilah sebelum diendapkan.

a) Kalkarenit, yaitu batuan karbonat klastik yang pemilahannya baik dan mengandung > 50% detritus karbonat berukuran “pasir” (diameter < 1/16 sd. 2 mm.

b) Kalsirudit, yaitu batuan karbonat klastik yang pemilahannya baik dan mengandung > 50% detritus karbonat berukuran “pebble” (diameter 2 sd. 64 mm).

4. BATUAN KARBONAT NON-KLASIK

• Batuan karbonat adalah batuan yang terutama tersusun dari mineral-mineral atau garam-garam karbonat.

• Pembentukan mineral karbonat dikontrol oleh 3 faktor: 1. Faktor alami organisme yang memproduksi unsur karbonat.

2. Faktor temperatur air.

3. Faktor proses diagenesa.

• Aragonit (CaCO3, Orthorhombic): – Temperatur air 20o – 30oC,

– pH air > 7,

– Konsentrasi Mg terlarut tinggi,

– Ada unsur-unsur lain seperti: komponen organik, Sr (strontium), Ba dan Pb.

• Kalsit (CaCO3, Hexagonal): – Temperatur air ± 10oC,

– pH air rendah , < 7,

– Konsentrasi Mg terlarut rendah atau tidak ada,

– Ada unsur-unsur lain seperti: SO4, Na2CO3, (NH4)2CO3, dan komponen organik tertentu.

• Dolomit (CaMg(CO3)2): – Temperatur air >30oC,

– Rasio Mg/Ca sangat tinggi, >5,

– Transformasi ion dalam larutan sangat tinggi.

• Magnesit (MgCO3): – Biasanya berasosiasi dengan evaporit.

• Siderit (FeCO3).

a) Batu Gamping (Lime Stone)

Tersusun sebagian besar dari mineral kalsit , ditunjukkan dengan

kandungan unsur CaO dan CO2 lebih dari 95%.

Mineral-mineral lain yang terkandung al.: dolomit, ankerit

(CaFe(CO3)2, magnesit (MgCO3), siderit (FeCO3), dan aragonit

(CaCO3).

Banyak cara klasifikasi batuan karbonat, al: Grabau, Pettijohn,

Robert Folk, Robert Dunham, Leighton-Pendexter, dan Kendall.

BATUAN RESERVOIR DARI KARBONAT NON-KLASIK:

b) Dolomit (Dolostone)

Tersusun sebagian besar dari mineral dolomit.

Kadang-kadang mengandung mineral kalsit.

Permukaan dolostone berwarna terang bila masih “fresh”, tetapi

berwarna kelabu bila sudah lama karena proses oksidasi terhadap

unsur besi yang ada dalam batuan.

Tekstur berbutir medium dan sering terdapat celah-celah halus.

Klasifikasi Batuan Limestone

(after Folk, 1959)

Klasifikasi Batugamping (Limestone)

(after Dunham, 1962)

Micrite Limestone

Composition

Micrite = lime mud; CaCO3, the

mineral calcite. Micrite is the

equivalent of clay (rock = shale) in

clastics. Originally deposited as

microscopic aragonite needles, but now

converted to calcite and then calcite

cemented to form the rock. See Origin

of Micrite for more details.

Description

Dense, uniform, fine grained rock with conchoidal fracture.

Faint, weak laminations running parallel to top of picture (see

next to penny). The laminations are probably algal laminates,

produced on tidal flats by colonies of blue-green algae.

Biosparite

Composition

Fossils, some whole some fragmented,

cemented by a spar matrix (crystalline

calcite). Most of the fossils are crinoid

stem fragments, but favositid

(honeycomb) corals and

stromatoporoids are also common.

Description These are mostly crinoid stem fragments. Crinoids, also called

sea lilies, are echinoderms (related to star fish). The calyx

(body with feeding arms) was supported above the bottom on

a stem composed of small calcite discs stacked together

similar to a stack of pocker chips. When the animal died and

decayed the individual stem discs would separate and be

washed around on the bottom. Here we see a scattered

collection of various size discs, some on end view (appearing

round) and some in side view (appearing rectangular).

DOLOMITE Algal laminated dolomite

Composition

Dolomite/dolostone = CaMg(CO3)2.

Rock probably began as a calcitic rock

(CaCO3) (an algal laminated micrite),

but was converted to dolomite after

formation.

Description

In this detail we can more easily see the algal laminates (faint

horizontal laminations running from left to right). Also notice the

gray, almost chalky appearance; this is typical of dolomite. With

experience dolomite can be recognized on site with outneed for an

acid test. This rock, by the way, reacts very weakly with acid,

producing very fine bubbles, slowly.

Tipe Porositas Pada Batupasir

Tipe Porositas Pada Batuan Karbonat

Interparticle Porosity

Intraparticle Porosity

Sampai Minggu Depan

58