BAB II TEORI DASAR. Di dalam ilmu kebumian, permeabilitas (biasanya bersimbol κ atau k)

dokumen-dokumen yang mirip
BAB II LANDASAN TEORI

Batuan berpori merupakan media dengan struktur fisik yang tersusun atas bahan

BAB III METODE PENGUKURAN PERMEABILITAS. berupa rangkaian sederhana dengan alat dan bahan sebagai berikut :

BAB IV PENGOLAHAN DATA DAN ANALISIS. Pengukuran dilakukan pada empat sampel batuan berbeda. Data yang

PERMEABILITAS DAN ALIRAN AIR DALAM TANAH

BAB 1 PENDAHULUAN. Universitas Sumatera Utara

SIFAT FISIK TANAH DAN BATUAN. mekanika batuan dan dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu :

Bab 3 Parameter Petrofisis Batuan

HUBUNGAN SIFAT FISIK TANAH.

Air Tanah. Air Tanah adalah

Analisa Pola dan Sifat Aliran Fluida dengan Pemodelan Fisis dan Metode Automata Gas Kisi

Permeabilitas dan Rembesan

BAB IV VALIDASI MODEL SIMULASI DENGAN MENGGUNAKAN DATA LAPANGAN

BAB III. METODE PENELITIAN. A. Pembuatan Alat Modifikasi Permeabilitas Lapangan Untuk Aplikasi di

BAB II DASAR TEORI. Misalkan sembarang persamaan fisik melibatkan k variabel seperti berikut. u 1 = f ( u 2, u 3,..., u k )

BAB II KONSEP DASAR PERMODELAN RESERVOIR PANAS BUMI. Sistem hidrotermal magma terdiri dari dua bagian utama yaitu ruang magma dan

KARAKTERISTIKA ALIRAN DAN BUTIR SEDIMEN

BAB II TEORI DASAR. di bumi. Mineral biasa ditemukan dalam bentuk butiran yang diameternya

BAB II LANDASAN TEORI

PERTEMUAN IV DAN V VISKOSITAS

ISBN

BAB III SIFAT FISIK BATUAN RESERVOIR

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA. Lapisan bumi ditutupi oleh batuan, dimana material tersebut mengandung

BAB III METODE PENELITIAN. Penelitian ini menggunakan peralatan yang ada di laboratorim teknologi

Week 8 AKIFER DAN BERBAGAI PARAMETER HIDROLIKNYA

Seminar Nasional Cendekiawan 2015 ISSN:

BAB III TEORI DASAR. Hidrogeologi adalah bagian dari hidrologi (sub-surface hydrology) yang

BAB III PROSEDUR PENELITIAN. Menurut Arikunto (2006:26) Metode Penelitian adalah cara yang

BAB II TEORI DASAR. yang cukup banyak mendapatkan perhatian adalah porositas yang

MEKANIKA TANAH (CIV -205)

Data eksperimen didapat melalui pengolahan data skala centimeter dan skala

Analisa Injection Falloff Pada Sumur X dan Y di Lapangan CBM Sumatera Selatan dengan Menggunakan Software Ecrin

BAB 1 PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

JURNAL TUGAS AKHIR STUDI EKSPERIMENTAL DEBIT ALIRAN AIR TANAH PADA KONDISI AKUIFER BEBAS DAN AKUIFER TERTEKAN

BAB IV ANALISA DAN PERHITUNGAN

Rumus bilangan Reynolds umumnya diberikan sebagai berikut:

PEMISAHAN MEKANIS (mechanical separations)

ALIRAN. Prof. Dr. Ir. Sari Bahagiarti, M.Sc. Teknik Geologi

FIsika KTSP & K-13 FLUIDA STATIS. K e l a s. A. Fluida

PENGARUH PENAMBAHAN POLIMER EMULSI VINYL ACECATE CO ACRYLIC PADA TANAH LEMPUNG TERHADAP UJI PERMEABILITAS MELALUI CONSTANT HEAD PERMEABILITY TEST

Bab IV Analisis dan Diskusi

METODE BEDA HINGGA DALAM PENENTUAN DISTRIBUSI TEKANAN, ENTALPI DAN TEMPERATUR RESERVOIR PANAS BUMI FASA TUNGGAL

ACARA III VISKOSITAS ZAT CAIR

PENGUKURAN PERMEABILITAS BATUAN SAMPEL DENGAN MENGGUNAKAN METODE FALLING HEAD DAN PERBANDINGAN DENGAN ANALISIS CITRA DIGITAL TUGAS AKHIR

Soal No. 2 Seorang anak hendak menaikkan batu bermassa 1 ton dengan alat seperti gambar berikut!

AWAL GERAK BUTIR SEDIMEN

BAB II LANDASAN TEORI. bisa mengalami perubahan bentuk secara kontinyu atau terus-menerus bila terkena

BAB V ANALISA SENSITIVITAS MODEL SIMULASI

FENOMENA PERPINDAHAN. LUQMAN BUCHORI, ST, MT JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNDIP

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN. disimpulkan beberapa hal sebagai berikut, yaitu: dibandingkan lapisan lainnya, sebesar MSTB.

DRAINASE BAWAH PERMUKAAN (SUB SURFACE)

BAB I. PENDAHULUAN. maka tanah harus memiliki struktur yang baik, karena tanah merupakan material

Bab 3 MODEL MATEMATIKA INJEKSI SURFACTANT POLYMER 1-D

Bab II Tinjauan Pustaka

Rumus Minimal. Debit Q = V/t Q = Av

BAB II DASAR TEORI. 2.1 Definisi Fluida

INFILTRASI. Infiltrasi adalah.

PERANCANGAN SISTEM DISTRIBUSI AIR BERSIH DINGIN DARI TANGKI ATAS MENUJU HOTEL PADA THE ARYA DUTA HOTEL MEDAN

HIDRODINAMIKA BAB I PENDAHULUAN

I. PENDAHULUAN. tanggul, jalan raya, dan sebagainya. Tetapi, tidak semua tanah mampu mendukung

Berkala Fisika ISSN : Vol 10., No.1, Januari 2007, hal 1-5

III. KUAT GESER TANAH

STUDI REMBESAN DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE SEEP/W GEOSTUDIO ABSTRAK

SOAL MID SEMESTER GENAP TP. 2011/2012 : Fisika : Rabu/7 Maret 2012 : 90 menit

HUKUM STOKES. sekon (Pa.s). Fluida memiliki sifat-sifat sebagai berikut.

MEKANIKA FLUIDA DI SUSUN OLEH : ADE IRMA

PENENTUAN KOEFISIEN PERMEABILITAS TANAH TAK JENUH AIR SECARA TIDAK LANGSUNG MENGGUNAKAN SOIL-WATER CHARACTERISTIC CURVE

PRISMA FISIKA, Vol. IV, No. 1 (2016), Hal ISSN :

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1.2 Rumusan Masalah

Metode uji koefisien kelulusan air pada tanah gambut dengan tinggi tekan tetap

I. PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang

yang lain.. Kekentalan atau viskositas dapat dibayangkan sebagai peristiwa gesekan

Pemanfaatan Lubang Resapan Biopori (LRB) dan Perhitungan Permeabilitas Untuk Setiap Titik Lubang Resapan di Rawa Makmur Permai Bengkulu

SIMULASI PROSES EVAPORASI BLACK LIQUOR DALAM FALLING FILM EVAPORATOR DENGAN ADANYA ALIRAN UDARA

BAB II LANDASAN TEORI

Sistem Sumur Dual Gas Lift

BAB II GELOMBANG ELASTIK DAN EFEK VIBRASI

PEMODELAN PEREMBESAN AIR DALAM TANAH

HUKUM 1 THERMODINAMIKA. Agung Ari Wibowo S.T., M.Sc Politeknik Negeri Malang

Satuan Operasi dan Proses TIP FTP UB

Warna Tekstur Tanah Struktur Tanah Konsistensi Pori

BAB III ANALISA TRANSIEN TEKANAN UJI SUMUR INJEKSI

9/17/ FLUIDA. Padat. Fase materi Cair. Gas

SNI 2435:2008 Standar Nasional Indonesia

PRISMA FISIKA, Vol. IV, No. 01 (2016), Hal ISSN :

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIK

Uji Densitas dan Porositas pada Batuan dengan Menggunakan Neraca O Houss dan Neraca Pegas

BAB II ALIRAN FLUIDA DALAM PIPA. beberapa sifat yang dapat digunakan untuk mengetahui berbagai parameter pada

FENOMENA PERPINDAHAN LANJUT

BAB II TEORI ALIRAN PANAS 7 BAB II TEORI ALIRAN PANAS. benda. Panas akan mengalir dari benda yang bertemperatur tinggi ke benda yang

BAB II LANDASAN TEORI

BAB 3 METODE PENELITIAN

III. METODE PENELITIAN. Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah tanah lanau

Bab II Tinjauan Pustaka

Eksplorium ISSN Volume 34 No. 1, Mei 2013: 35-50

FLUIDA. Standar Kompetensi : 8. Menerapkan konsep dan prinsip pada mekanika klasik sistem kontinu (benda tegar dan fluida) dalam penyelesaian masalah.

DAFTAR ISI DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR SIMBOL... A. Latar Belakang B. Tujuan dan Manfaat C. Batasan Masalah...

B. FLUIDA DINAMIS. Fluida 149

Tinjauan Pustaka. Enhanced oil recovery adalah perolehan minyak dengan cara menginjeksikan bahanbahan yang berasal dari luar reservoir (Lake, 1989).

BAB I PENDAHULUAN. Pada bab pendahuluan ini, akan diuraikan latar belakang masalah

Transkripsi:

BAB II TEORI DASAR.1 Permeabilitas Di dalam ilmu kebumian, permeabilitas (biasanya bersimbol κ atau k) merupakan kemampuan suatu material (khususnya batuan) untuk melewatkan fluida. Besaran ini dapat diperoleh melalui perhitungan Hukum Darcy. Di dalam Hukum Darcy, permeabilitas merupakan bagian dari konstanta perbandingan yang berhubungan dengan laju aliran dan sifat fisis fluida (viskositas) dengan gradien tekanan yang diberikan pada medium berpori. Pada tahun 1856, Henry Darcy merumuskan hubungan yang sangat mendasar untuk mendefinisikan aliran fluida yang melewati batuan berpori. Pada hukum ini diasumsikan bahwa medium berpori telah tersaturasi dan fluida yang digunakan adalah air dengan viskositas sebesar 1cP. Secara matematis Hukum Darcy dapat dirumuskan sebagai berikut, yaitu : ( P P ) ka a Q (1) η L b dimana Q (m 3 /s) adalah total fluida dengan viskositas dinamik η (kg/m.s atau Pa.s) yang keluar per satuan waktu melewati medium berpori dengan permeabilitas k (m ), luas penampang A (m ), dan panjang L (m), dengan perubahan tekanan (P b -P a ). Penjelasan untuk Hukum Darcy dapat dilihat pada Gambar 1. 5

6 Gambar 1. Penjelasan untuk Hukum Darcy. Jika kedua ruas pada persamaan (1) dibagi dengan luas penampang A maka akan didapat persamaan : k q P ; () η Q q (3) A dimana q (m/s) dikenal sebagai kecepatan Darcy dan P adalah gradien tekanan dalam satuan atm/cm. Kecepatan Darcy q merupakan flux volume dan bukanlah kecepatan fluida yang sebenarnya. Jika dihubungan dengan kecepatan sebenarnya yaitu kecepatan rata-rata fluida di dalam pori maka akan didapat persamaan yang merupakan Hukum Dupuit-Forcheimer (Gueguen, 1994), yaitu : q v φ (4) dimana v adalah kecepatan pori dan φ adalah porositas. Satuan yang biasa dipakai untuk permeabilitas adalah darcy (D) atau milidarcy (md) dan dalam SI satuannya adalah m, dimana 1 darcy sama dengan 10-1 m. 1 Darcy 0.98693 x 10-1 m (5)

7 Menurut Gueguen (1994), permeabilitas 1 D merupakan permeabilitas yang cukup besar. Batuan vulkanik biasanya mempunyai permeabilitas tinggi yang dapat bernilai lebih dari 1 md. Permeabilitas berbagai macam batuan dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Permeabilitas Batuan (sumber : en.wikipedia.org/wiki/permeability_(fluid)) Permeabilitas Tinggi Sedang Rendah Pasir & Kerikil Bukan Gabungan Kerikil yang terpisah Pasir yang terpisah, pasir, & kerikil Pasir butiran halus, Lumpur, Lempung Batuan Gabungan Batuan dengan banyak retakan Batuan reservoir minyak Batu pasir Batu gamping, dolomite Granite κ (cm ) 10-3 10-4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 10 10 10 11 10 1 10 13 10 14 10 15 κ (millidarcy) 10 +8 10 +7 10 +6 10 +5 10 4 10 3 100 10 1 0.1 0.01 10-3 10-4. Hubungan Permeabilitas dengan Besaran Lain Besaran fisis suatu batuan akan dipengaruhi oleh besaran lain yang saling berhubungan. Permeabilitas erat kaitannya dengan porositas, tortuositas, jari-jari pori, luas penampang spesifik, dan sebagainya. Porositas adalah ukuran volume pori-pori yang tersedia pada batuan yang dapat diisi oleh gas, air, minyak, atau campuran dari ketiganya. Porositas (φ ) didefinisikan sebagai fraksi volume batuan V yang tidak terisi oleh unsur padatan (matriks). Gambar menunjukkan bagian matriks dan pori suatu batuan dalam D sedangkan untuk 3D dapat dilihat pada Gambar 3.

8 Pori Matriks Gambar. Porositas dimensi. Pori Matriks Gambar 3. Porositas 3 dimensi. Jika volume matriks adalah V s, dan volume pori sebagai V p V V s, maka porositas didefinisikan sebagai V V Vp φ s (6) V V Dengan melakukan sedikit penyesuaian, maka untuk media D seperti pada irisan penampang struktur mikro batuan dapat menggunakan hubungan sebagai berikut : Apori φ (7) A total dimana A adalah luas ruang pori dan A adalah luas ruang total. Porositas pori total berbagai macam batuan dapat dilihat pada Tabel.

9 Tabel. Porositas Batuan (sumber : Huebeck, Free University of Berlin) Batuan Pair (sand) dan Kerikil (gravel) Till Silt Lempung (clay) Clastic Sediments Batu gamping (limestone) Basalt Tuff Batu apung (pumice) Batu kristal dengan retakan (fractured crystalline rock) Batu kristal tidak dengan retakan (Unfractured crystalline rock) Porositas 0-50 % 10-0 % 35-50 % 33-60 % 3-30 % <1-30 % 1-1 % 14-40 % -87 % 1-5 % ~0.1 % Selain porositas, besaran lainnya yang dapat mempengaruhi permeabilitas adalah tortuositas. Penjelasan untuk tortuositas dapat dilihat pada Gambar 4. Tortuositas (τ) didefinisikan sebagai perbandingan antara panjang suatu pori yang saling terhubung antara satu dengan yang lainnya sehingga membentuk jalur yang dapat dialiri oleh fluida dari satu sisi ke sisi yang berseberangan (L ) dengan panjang dari sampel batuan tersebut (L). L L Gambar 4. Penjelasan untuk tortusitas.

10 Secara matematis, tortuositas dapat didefinisikan sebagai berikut : L' τ (8) L Silinder lurus memiliki nilai tortousitas 1, sedangkan untuk kebanyakan media berpori memiliki nilai tortousitas antara sampai 5. Dari besaran-besaran tersebut, nilai permeabilitas suatu medium berpori dari dapat ditentukan dengan menggunakan hubungan Kozeny-Carman. Penurunannya dilakukan berdasarkan aliran fluida melalui pipa kapiler yang memiliki luas penampang lingkaran dengan radius R (Mavko, 1998). Laju aliran dalam suatu pipa kapiler menurut hukum Hagen-Poiseulle dinyatakan sebagai : Q p 4 π R 8η ΔP L' (9) di mana L adalah panjang pipa kapiler. Kecepatan rata-rata diberikan oleh : Q v π R p R ΔP 8η L' (10) Karena diketahui bahwa medium pori sesungguhnya tidak lurus seperti yang terlihat pada Gambar 4, maka perlu didefinisikan sebuah volume representatif (Representative Elementary Volume, REV) yang juga dapat mendefinisikan panjang representatif dan kecepatan aliran. Waktu yang dibutuhkan fluida untuk melewati jalur tortous akan sama dengan waktu yang dibutuhkan untuk melewati REV. t L' v pipa L v REV (11)

11 Dengan mengombinasikan persamaan (1), (3), (4), (9), dan (10) maka didapat hubungan sebagai berikut : L' v pipa 8η L' R ΔP L v REV φη L k ΔP (1) Pada akhirnya didapat hubungan permeabilitas dengan besaran lain yaitu porositas, tortuositas, radius pipa kapiler sebagai berikut : φ R L φ R k (13) 8 L' 8τ Hubungan permeabilitas dengan luas permukaan spesifik diperoleh dari persamaan Konzeny-Carman sebagai berikut : φ s R (14) 3 4φ k 8τ s (15).3 Metode Pengukuran Permeabilitas Ada beberapa metode yang digunakan dalam menentukan permeabilitas baik dengan metode lapangan (in-situ) ataupun uji laboratorium. Pada uji laboratorium ada dua metode yang biasa digunakan yaitu metode Falling Head dan Constant Head dimana pemakaiannya disesuaikan dengan tipe sampel yang akan digunakan. Metode Constant Head digunakan pada batuan dengan permeabilitas tinggi, sedangkan metode Falling Head digunakan pada batuan dengan permeabilitas rendah. Pada metode Constant Head, ketinggian permukaan air dibuat konstan sedangkan pada metode Falling Head, ketinggian permukaan

1 air dibiarkan turun. Persamaan (16) digunakan untuk metode Constant Head dan persamaan (17) digunakan untuk metode Falling Head. Q L K (16) Δ H A K a L Δh ln (17) 0 At Δh t K adalah konduktivitas hidraulik dengan satuan cm/s yang sebanding dengan permeabilitas dan hubungannya adalah sebagai berikut : k ρ g K (18) η dimana adalah ρ massa jenis fluida, dan g adalah percepatan gravitasi (~10 m/s ). Gambar 5. (a) permeameter constant head, dan (b) permeameter falling head. (sumber : biosystems.okstate.edu/darcy/conductivity/mcwhorterhtm.html)

13 Pada Gambar 5 diatas, terlihat bahwa ketinggian permukaan air (h 1 ) pada permeameter constant head akan selalu dibuat tetap sehingga tidak ada perubahan tekanan. Sedangkan pada permeameter falling head, ketinggian permukaan air akan dibiarkan menurun sehingga terjadi perbedaan tekanan, dan yang diukur adalah beda ketinggian permukaan air awal dan akhir (Δh 0 dan Δh t ). Pengukuran dengan uji di lapangan dapat dilakukan metode Steady State Condition dimana air dari sumur lubang bor dipompa pada kecepatan aliran konstan dalam jangka waktu yang cukup lama dan metode Slug Test yang mengukur kecepatan naik atau turunnya permukaan air di dalam sumur setelah mengetahui volume air yang diambil dari atau dimasukkan ke dalam sumur.