KARAKTERISASI SURFAKTAN POLIMER PADA SALINITAS PPM DAN SUHU 85 C

Transkripsi

1 Seminar Nasional Cendekiawan ke 3 Tahun 2017 ISSN (P) : Buku 1 ISSN (E) : KARAKTERISASI SURFAKTAN POLIMER PADA SALINITAS PPM DAN SUHU 85 C Radityo Danisworo 1, Sugiatmo Kasmungin 2, Agus Astra 3 1). Jurusan Teknik PerminyakanUniversitasTrisakti 2) Dosen Perminyakan UniversitasTrisakti 3) Dosen Perminyakan UniversitasTrisakti radityodanisworo@gmail.com sugiatmo_ftke@ac.id Abstrak Injeksi kimia menggunakan Polymer-Surfactant diharapkan dapat meningkatkan efisiensi pendesakan dan efisiensi penyapuan yang baik sehingga perolehan minyaknya dapat meningkat setelah dilakukan water flooding dari jumlah cadangan minyak mulamula (OOIP) di reservoir. Pada penelitian ini akan menggunakan Surfaktan Alpha Olefin Sulfonate (AOS) dan Polimer sintetik. adapun skenario variasi konsentrasi polimer sebesar 500 ppm, ppm, dan ppm, serta untuk variasi salinitas sebesar ppm. sedangkan untuk konsentrasi Surfaktan sebesar 0.5%, 1%, 1.5%, 2% dan 2.5.%. pengujian akan dilakukan pada suhu 85 C dan dilakukan pengamatan terhadap sifat fisik fluida antara lain viscositas, densitas, tegangan antarmuka (Inter Facial Tension). Untuk melihat perbandingan sifat fisik fluida antara surfaktan polimer dan surfaktan. Kata kunci: Uji Rheoligi, Surfaktan, Polimer, Tegangan Antarmuka, Salinitas. Pendahuluan Sebuah lapangan minyak dan gas bumi memiliki tiga tahapan produksi yang cukup kompleks yaitu : Primary, Secondary dan Tertiary. Seiring berjalannya waktu dan produksi rate yang beragam, maka sebuah lapangan akan memasuki tahap tertiary, dalam tahap tersebut proses EOR mulai dilakukan. apabila masih banyak minyak di dalam reservoir yang belum terangkat ke permukaan maka sebelum produksi secara alamiah yang ekonomis berakhir atau bisa pada awal kehidupan suatu reservoar digunakan metode injeksi kimia (chemical flooding) untuk meningkatkan perolehan minyaknya, sebab injeksi kimia dapat meningkatkan efisiensi penyapuan dan efisiensi pendesakan sehingga perolehan minyaknya dapat meningkat sekitar 60% dari jumlah cadangan mula-mula di reservoir. Injeksi kimia adalah salah satu metode pengurasan minyak tahap lanjut dengan menambahkan zat-zat kimia ke dalam reservoir dengan jalan injeksi penambahan zat-zat kimia. Injeksi kimia ini bertujuan untuk merubah sifat fisik dari fluida reservoirnya, yaitu menurunkan tegangan antar muka. apabila tegangan antarmuka memiliki nilai yang besar maka mobilitas minyak di reservoir akan berkurang sehingga perolehan minyak pada Primary Recovery maupun Secondary Recovery akan berdampak pada laju produksi yang menurun. Studi Pustaka Pada umumnya injeksi kimia diklasifikasikan menjadi tiga jenis, yaitu Injeksi Alkaline, Injeksi Polimer, dan Injeksi Surfaktan. Seiring dengan perkembangan penelitian ditemukan kombinasi antara Injeksi Polimer dengan Injeksi Surfaktan yang lebih dikenal dengan Micellar-Polymer Flooding. Dalam hal ini micellar-polymer flooding memiliki 239

2 tingkat perolehan yang lebih tinggi dibanding dengan ketiga jenis injeksi kimia yang lainnya. Proses EOR dengan injeksi surfaktan-polimer mempunyai efisiensi yang sangat tinggi. Proses yang dilakukan dari injeksi surfaktan-polimer adalah dengan dibantu oleh polimer sebagai buffer mobilitas. Tujuan utama dari injeksi surfaktan-polimer adalah untuk menurunkan tegangan permukaan diantara fasa minyak dan fasa air. Injeksi surfaktan - polimer didesain dengan melihat kelakuan tiga fasa adalah fasa air, fasa minyak dan fasa mikroemulsi, dengan perubah keadaan yang dilihat adalah air, minyak, surfaktan, polimer, total anion dan ion kalsium. Kombinasi Injeksi surfaktan-polimer merupakan metoda tertiary yang dapat meningkatkan perolehan minyak dengan cara : 1. Menurunkan tegangan permukaan antara minyak dan air. 2. Meningkatkan water wettability. 3. Dapat melarutkan minyak. 4. Mengemulsi minyak dan air. 5. Meningkatkan mobility minyak. Keuntungan dari injeksi surfaktan-polimer adalah : 1. Meningkatkan area dan displacement sweep efficiency. 2. Tidak toxic dan tidak korosif. 3. Menggunakan teknologi yang mirip injeksi air. 4. Menggunakan water-oil ratio di bawah waterflood level. Sifat Fisik Fluida Fluida reservoir terdiri dari fluida hidrokarbon dan air formasi. hidrokarbon sendiri terdiri dari fasa cair (minyak bumi) maupun fasa gas yang tergantung pada kondisi (tekanan dan temperatur) reservoir yang ditempati. perubahan kondisi reservoir akan mengakibatkan perubahan fasa serta sifat fisik fluida reservoir. sifat fisik fluida antara lain: Densitas: Densitas adalah ukuran dari besarnya tahanan fluida untuk mengalir. Densitas dilambangkan dengan simbol ρ dan dinyatakan dengan rumus : ρ =. (1) dimana : ρ m v = densitas, gr/ml = massa, gr = volume, ml Viskositas: Viskositas didefinisikan sebagai ketahanan internal suatu fluida untuk mengalir. viskositas terhadap air formasi dipengaruhi oleh temperatur, tekanan dan jumlah gas yang terlarut dalam minyak tersebut.semakin rendah viskositas suatu fluida, semakin besar pergerakan dari fluida tersebut. hubungan antara viskositas minyak dengan tekanan adalah bila tekanan reservoir mula-mula lebih besar dari tekanan gelembung (bubble point pressure) maka penurunan tekanan akan mengecilkan viscositas minyak (µ o ). Setelah mencapai bubble point pressure atau P b, penurunan tekanan selanjutnya akan menaikkan harga (µ o ). Keterangan ditunjukkan pada gambar sebagai berikut: 240

3 Seminar Nasional Cendekiawan ke 3 Tahun 2017 ISSN (P) : Buku 1 ISSN (E) : Gambar 1.1 Grafik Faktor Volume Formasi Minyak Tegangan antarmuka (Inter Facial Tension) Tegangan antarmuka merupakan suatu ikatan fluida yang saling bersentuhan terhadap fluida yang lain. tegangan antarmuka selalu lebih kecil dari pada tengangan permukaan karena gaya adhesi antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan dan udara. Adanya perbedaan gaya tarik-menarik dari kedua gaya tersebut menyebabkan adanya ketidak seimbangan gaya pada molekul-molekul kedua zat yang terletak di bidang antar muka. ketidak seimbangan ini menimbulkan gaya kerut atau tegangan. tegangan inilah yang disebut sebagai tegangan antarmuka atau Inter Facial Tension (IFT). Pengukuran tegangan permukaan atau tegangan antarmuka akan dijelaskan sebagai berikut: Metode Tensiometer Du Nouy Metode cincin Du Nouy bisa digunakan untuk mengukur tegangan permukaan ataupun tegangan antarmuka. Prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan untuk melepaskan suatu cincin platina iridium yang dicelupkan pada permukaan sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antarmuka dari cairan tersebut [15]. Metodelogi Penelitian Beberapa persiapan yang dilakukan sebelum memulai rangkaian percobaan antara lain persiapan alat dan bahan. Setelah alat dan bahan tersedia, rangkaian percobaan yang dilakukan di antaranya adalah sebagai berikut: Uji rheologi larutan fluida: a. Viskositas; b. Denistas c. Tegangan Inter Facial Tension. Bahan larutan yang disiapkan antara lain: Proses pembuatan larutan Surfaktan Polimer sesuai dengan konsentrasi yang telah di tentukan yaitu Surfaktan 0,5%, 1%, 1,5%, 2%, 2,5% dan Polimer 500 ppm, ppm, ppm ppm dengan perbandingan volum 1 ( satu) liter atau ml. Pengukuran viskositas: Alat yang digunakan untuk menentukan viscositas di laboratorium ini adalah Viscometer Ostwald jenis Viscometer Cannon-Fenske for Transparent Liquid Prosedur Percobaan 1. Masukkan contoh (tembus cahaya) kedalam gelas ukur. Kemudian contoh tersebut dihisap dengan Bulb atau karet penghisap sampai masuk kedalam viskometer dan melewati batas bawah. 241

4 2. Karet penekan dilepas, viskometer dan termometer dimasukkan kedalam oil bath. 3. Alat pengatur kenaikan suhu dihidupkan (temperatur sesuai dengan temperatur pengukuran SG dengan hidrometer). 4. Dengan karet penghisap, contoh dalam viskometer dihisap sampai melewati batas atas dan karet penghisap dilepas. 5. Stop watch dihidupkan pada saat contoh tepat melewati batas atas, dan matikan stop watch pada saat contoh melewati batas bawah. 6. Catat waktu yang diperlukan untuk mengalirkan contoh dari batas atas ke batas bawah. Pengukuran densitas: Menggunakan Densitometer: Pengukuran densitas dengan Densitometer.Jenis densitometer yang digunakan pada percobaan adalah Densitometer DMA 4100 M. Prinsip kerja alat ini adalah mengukur periode waktu secara otomatis dan elektronik yang didasarkan pada perubahan frekuensi yang masuk ke Oscilator pada saat diisi dengan contoh cairan atau gas yang berbeda. Besarnya frekuensi dipengaruhi oleh volume conotoh yang mengisi tabung Pengukuran tegangan antarmuka: Metode Tensiometer Du Nouy, metode cincin Du Nouy bisa digunakan untuk mengukur tegangan permukaan ataupun tegangan antarmuka. Prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan untuk melepaskan suatu cincin platina iridium yang dicelupkan pada permukaan sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antarmuka dari cairan tersebut. Hasil dan Pembahasan Sifat fisik fluida pada umumnya reservoir memiliki karakteristik fluida yang berbeda-beda tergantung dari komposisi, temperature dan tekanan pada tempat dimana terjadi akumulasi hidrokarbon didalamnya. Suatu reservoir minyak bisaanya mempunyai tiga sifat utama yaitu viskositas, densitasdan volume formasi. Hasil dari studi literature tentang pengaruh surfaktan polimer pada salinitas ppm dan suhu 85 C terhadap sifat fisik fluida adalah: Hasil pengujian Viscositas: Gambar Grafik 1.2 Larutan SP & Surfaktan VS Viskositas Pada grafik diatas dapat terlihat bahwa semakin bertambahnya konsentrasi surfaktan polimer maka akan bertambah juga nilai viskositas pada larutan tersebut. Dan 242

5 Seminar Nasional Cendekiawan ke 3 Tahun 2017 ISSN (P) : Buku 1 ISSN (E) : untuk larutan surfaktan sebagai baseline terlihat memiliki viskositas paling kecil diantara larutan surfaktan polimer. Hasil pengujuan densitas: Gambar Grafik 1.3 Densitas vs Larutan SP & Surfaktan Pada grafik diatas dapat terlihat bahwa semakin bertambahnya konsentrasi surfaktan polimer maka akan bertambah juga nilai densitas pada larutan tersebut. dan untuk larutan surfaktan sebagai baseline terlihat memiliki densitas paling kecil diantara larutan surfaktan polimer. Hasil pengujuan tegangan antar muka (Inter Facial Tension): Gambar Grafik 1.4 IFT vs Larutan SP & Surfaktan Pada grafik diatas dapat terlihat bahwa semakin bertambahnya konsentrasi surfaktan polimer maka akan bertambah juga nilai IFT pada larutan tersebut. dan untuk larutan surfaktan sebagai baseline terlihat memiliki nilai IFT paling kecil diantara larutan surfaktan polimer. Kesimpulan Berdasarkan hasin uji coba terhadap sifat fisik fluida pada larutan surfaktan polimer dan surfaktan sebagai base line dapat disimpulkan bahwa: 243

6 a) Pada hasil ujicoba sifat fisik fluida antara lain viskositas, densitas dan tegangan antar muka terlihat seiring penambahan konsentrasi surfaktan polimer maka akan pertambah juga nilai dari masing masing sifat fisik fluida. b) Nilai sifat fisik fluida yaitu viskositas, densitas dan tegangan antar muka yang paling tinggi terlihat pada larutan dengan konsentrasi Surfaktan sebanyak 2,5% dan polimer dengan konsentrasi 2000 ppm. c) Dapat disimpulkan bahwa larutan surfaktan polimer lebih memiliki nilai sifat fisik fluida yang lebih tinggi dari pada surfaktan murni sebagai base line pada suhu 85 C. Daftar Pustaka Abadli, Farid, 2012, "Simulation Study of Enhanced Oil Recovery by ASP (Alkaline, Surfactant and Polymer) Flooding for Norne Field C-segment." Thesis,Norwegian University of Science and Technology, pp: Arina, and Sugiatmo Kasmungin, 2015, "Studi Peningkatan Produksi Minyak Dengan Metode Injeksi Polimer Ditinjau Dari Bermacam Salinitas Air Formasi." Seminar Nasional Cendekiawan 2015 ISSN: ,pp: Eni, Hestuti, Usman Pasarai, and Sugihardjo, 2009, "Optimasi Rancangan Injeksi Kimia ASP untuk Implementasi Metoda EOR." Simposium Nasional IATMI 2009, pp: 1-7. Kristanto, Dedy, dan Wibowo. "Perencanaan Injeksi Kimia Untuk Meningkatkan Perolehan Minyak Menggunakan Surfactant-Polymer Flooding." Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia Kejuangan Pengembangan Teknologi Kimia untuk Pengolahan Sumber Daya Alam Indonesia Yogyakarta,pp: 1-6, Surfaktan, [Online Serial]. Available: TeganganPermukaan, 2 Mei [Online Serial]. Available: Tobing, Edward ML, 2012, "Peningkatan Perolehan Reservoir Minyak dengan Injeksi Polimer Skala Laboratorium." Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi LEMIGAS,pp: Xavier, Jos Antony. (2011). Effect of Varying Surfactant Concentration on Interfacial Tension in Tertiary Recovery of Crude Oil. Dalhousie University, Nova Scotia, USA 244