PENGUKURAN PERMEABILITAS BATUAN SAMPEL DENGAN MENGGUNAKAN METODE FALLING HEAD DAN PERBANDINGAN DENGAN ANALISIS CITRA DIGITAL TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan tahap sarjana di Program Studi Fisika Oleh : KATHYA 10204003 PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
i ABSTRAK Pada tugas akhir ini telah dilakukan pengukuran nilai permeabilitas sampel batuan dengan metode Falling Head dan analisis citra digital menggunakan perangkat lunak DIPMA (Digital Image Processsing for Micro Analysis). Pengukuran dengan Falling Head menghasilkan data permeabilitas 3D sedangkan DIPMA mengestimasi permeabilitas 2D. Perhitungan permeabilitas 2D dan 3D dibandingkan untuk memahami hubungan antara hasil tersebut. Sampel batuan yang digunakan terdiri dari empat sampel batuan berbeda yang berbentuk core untuk Falling Head dan sayatan tipis untuk analisis citra digital. Permeabilitas yang didapat dari metode Falling Head dan analisis citra digital berturut-turut yaitu 14 D dan 0.14 D untuk batu A, 0.59 md dan 1.22 D untuk batu B, 0.29 md dan 0.57 D untuk batu C, dan 2.42 md dan 0.87 D untuk batu D. Dari data ini terlihat perbedaan yang sangat besar antara hasil pengukuran dengan Falling Head dan analisis citra digital. Hal ini terjadi karena adanya kompleksitas dari mikrostruktur batuan. Citra digital hanya melihat struktur 2D yang lebih sederhana daripada struktur 3D. Kata Kunci: permeabilitas, porositas, luas permukaan spesifik, Falling Head, citra digital.
ii ABSTRACT Measurement of rock sample permeability using Falling Head method and digital image analysis using DIPMA (Digital Image Processsing for Micro Analysis) has been done in this final project. Measurement with Falling Head give 3D permeability and DIPMA estimate 2D permeability since it is taken from 2 D image. Both 3D and 2D permeability are then compared to understand their relationship. This research use four different rock samples, cores are used for Falling Head and thin section is for digital image analysis. Permeability obtained from Falling Head method and digital image analysis are 14 D and 0.14 D for sample A, 0.59 md and 1.22 D for sample B, 0.29 md and 0.57 D for sample C, 2.42 md and 0.87 D for sample D respectively. We found large difference between measurement result of Falling Head and digital image analysis. This may due to complexity of rocks microstructure. Image saw only 2D structure which is more simple than 3D structure. Keyword: permeability, porosity, specific surface area, Falling Head, digital image.
DAFTAR ISI ABSTRAK... ABSTRACT... PRAKATA... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... DAFTAR GRAFIK... i ii iii v vii viii ix BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Ruang Lingkup Kajian... 3 1.4 Tujuan Penelitian... 3 1.5 Metode dan Teknik Pengumpulan Data... 3 1.6 Sistematika Penulisan... 4 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Permeabilitas... 5 2.2 Hubungan Permeabilitas dengan Besaran Lain... 7 2.3 Metode Pengukuran Permeabilitas... 11 v
vi BAB III METODEPENGUKURAN PERMEABILITAS 3.1 Metode Falling Head... 14 3.1.1 Alat dan bahan... 14 3.1.2 Langkah-langkah Pengukuran... 15 3.1.3 Metode Pengolahan Data... 17 3.2 Analisis Citra Digital... 18 3.2.1 Alat dan bahan... 18 3.2.2 Langkah-langkah Pengukuran... 18 3.2.3 Metode Pengolahan Data... 21 BAB IV PENGOLAHAN DATA DAN ANALISIS 4.1 Metode Falling Head... 23 4.2 Analisis Citra Digital... 29 4.3 Perbandingan Nilai Kedua Metode... 38 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 40 5.2 Saran... 41 DAFTAR PUSTAKA... 42 LAMPIRAN... 43
DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Penjelasan untuk Hukum Darcy.... 6 Gambar 2. Porositas 2 dimensi.... 8 Gambar 3. Porositas 3 dimensi.... 8 Gambar 4. Penjelasan untuk tortusitas.... 9 Gambar 5. (a) permeameter constant head, (b) permeameter falling head.... 12 Gambar 6. Sampel core batuan berpori.... 14 Gambar 7. Permeameter falling head sederhana.... 16 Gambar 8. Sampel sayatan tipis batuan.... 18 Gambar 9. Perbandingan sampel batuan dengan skala lingkaran.... 19 Gambar 10. Hasil penggabungan citra sampel ukuran 5220x3600 pixel.... 20 Gambar 11. Citra sampel hitam-putih ukuran 418x288 pixel.... 20 Gambar 12. Sayatan Tipis Batu A 1. Warna merah menunjukkan daerah pori. 30 Gambar 13. Sayatan Tipis Batu A 2. Warna merah menunjukkan daerah pori. 31 Gambar 14. Sayatan Tipis Batu B 1. Warna merah menunjukkan daerah pori. 32 Gambar 15. Sayatan Tipis Batu B 2. Warna merah menunjukkan daerah pori. 33 Gambar 16. Sayatan Tipis Batu C 1. Warna merah menunjukkan daerah pori. 34 Gambar 17. Sayatan Tipis Batu C 2. Warna merah menunjukkan daerah pori. 35 Gambar 18. Sayatan Tipis Batu D 1. Warna merah menunjukkan daerah pori. 36 Gambar 19. Sayatan Tipis Batu D 2. Warna merah menunjukkan daerah pori. 37 vii
DAFTAR TABEL Tabel 1. Permeabilitas Batuan... 7 Tabel 2. Porositas Batuan... 9 Tabel 3. Data Pengukuran Sampel Batu A... 23 Tabel 4. Perhitungan Permeabilitas Sampel Batu A... 24 Tabel 5. Data Pengukuran Sampel Batu B... 25 Tabel 6. Perhitungan Permeabilitas Sampel Batu B... 25 Tabel 7. Data Pengukuran Sampel Batu C... 25 Tabel 8. Perhitungan Permeabilitas Sampel Batu C... 26 Tabel 9. Data Pengukuran Sampel Batu D... 27 Tabel 10. Perhitungan Permeabilitas Sampel Batu D... 27 Tabel 11. Perbandingan Permeabilitas Hasil Pengukuran dan Perhitungan... 28 Tabel 12. Hasil Analisis TPCF Sampel Sayatan Tipis... 38 Tabel 13. Perbandingan Permeabiitas Sampel Batuan... 38 viii
DAFTAR GRAFIK Grafik 1. Permeabilitas Sampel Batu A... 24 Grafik 2. Permeabilitas Sampel Batu C... 26 Grafik 3. Permeabilitas Sampel Batu D... 27 Grafik 4. Grafik TPCF untuk Sayatan Tipis Batu A 1... 30 Grafik 5. Grafik TPCF untuk Sayatan Tipis Batu A 2... 31 Grafik 6. Grafik TPCF untuk Sayatan Tipis Batu B 1... 32 Grafik 7. Grafik TPCF untuk Sayatan Tipis Batu B 2... 33 Grafik 8. Grafik TPCF untuk Sayatan Tipis Batu C 1... 34 Grafik 9. Grafik TPCF untuk Sayatan Tipis Batu C 2... 35 Grafik 10. Grafik TPCF untuk Sayatan Tipis Batu D 1... 36 Grafik 11. Grafik TPCF untuk Sayatan Tipis Batu D 2... 37 ix