Laporan Sifat Porositas Batuan

A.    TUJUAN

Untuk mengetahui tingkat porositas dari masing-masing batuan.

B.     LANDASAN TEORI

SIFAT MEKANIK BATUAN

Selain daripada sifat-sifat fisik dari batuan terdapat sifat-sifat mekanik batuan yang berpengaruh pula dalam penembusan batuan. Sifat-sifat mekanik tersebut meliputi : strength batuan, drillabilitas batuan, hardness batuan, abrasivitas batuan, tekanan batuan dan elastisitas batuan.

1.      Porositas batuan

2.      Massa Jenis Batuan

3.      Strength batuan

4.      Drillabilitas batuan

5.      Hardness batuan

6.      Abrasivitas batuan

7.      Tekanan batuan

8.      Elastisitas batuan.

1.      Porositas Batuan

Porositas merupakan hal yang sangat penting untuk mengukur ruang kosong yang tersedia bagi tempat menyimpan fluida hidrokarbon.

Porositas (Φ) adalah kemampuan suatu batuan untuk menyimpan fluida.

Porositas didefinisikan sebagai perbandingan volume pori-pori (yaitu volume yang ditempati oleh fluida) terhadap volume total batuan. Ada dua jenis porositas yaitu porositas antar butir dan porositas rekahan. Secara matematis porositas dapat dituliskan sebagai berikut:

                  Sebagai contoh, apabila batuan mempunyai media berpori dengan volume 0,001 m³, dan media berpori tersebut dapat terisi air sebanyak 0,00023 m³, maka porositasnya adalah:

Pada kenyataannya, porositas di dalam suatu sistem panas bumi sangat bervariasi. Contohnya didalam sistem reservoir rekah alami, porositas berkisar sedikit lebih besar dari nol, akan tetapi dapat berharga sama dengan satu (1) pada rekahannya. Pada umumnya porositas rata-rata dari suatu sistem media berpori berharga antara 5 – 30%.

Berdasarkan asal usulnya porositas dibagi menjadi 2, yaitu :

v  Original (Primary) Porosity

Porositas yang terbentuk ketika proses pengendapan batuan (deposisi) tanpa ada faktor lain. Pada umumnya terjadi pada porositas antar butiran pada batupasir, antar Kristal pada batukapur, atau porositas oolitic pada batukapur.

v  Induced (Secondary) Porosity

Porositas yang terbentuk ketika proses pengendapan batuan (deposisi) tanpa ada faktor lain. Pada umumnya terjadi pada porositas antar butiran pada batupasir, antar Kristal pada batukapur, atau porositas oolitic pada batukapur.

Berdasarkan waktu dan cara terjadinya, maka porositas dapat juga diklasifikasikan menjadi dua, yaitu :

1. Porositas primer, yaitu porositas yang terbentuk pada waktu yang bersamaan dengan proses pengendapan berlangsung.

2.      Porositas sekunder, yaitu porositas batuan yang terbentuk setelah proses pengendapan.

Besar kecilnya porositas dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu ukuran butir,susunan butir, sudut kemiringan dan komposisi mineral pembentuk batuan. Untuk  pegangan dilapangan, ukuran porositas dapat dilihat pada Tabel 1. berikut :

Porositas (%)	Kualitas
0-5	Dianggap jelek sekali
5-10	Dianggap jelek
10-15	Dianggap sedang
15-20	Dianggap baik
Diatas 20	Sangat baik

Faktor Yang Mempengaruhi Porositas

v  Susunan Batuan

Pemeriksaan porositas batuan salah satunya dengan melihat porositas gabungan batuan. Dalam memperkirakan nilai porositas, Slichter dan kemudian Graton dan Fraser menghitung porositas berbagai susunan batuan serupa. Porositas dengan susunan kubik atau biasa disebut cubic packing (agak kompak) adalah 47.6 %, sedangkan rombohedral (seperti belah ketupat, lebih kompak) adalah 25,96 %.

v  Distribusi Batuan

      Kita tahu bahwa di alam, batuan terdiri dari berbagai jenis dan ukuran yang tidak hanya menyebabkan perbedaan susunannya saja tapi juga angularity dan distribusi dari berbagai ukuran partikel akan mempengaruhi nilai porositas batuan.

Distribusi suatu batuan berhubungan erat dengan komposisi butiran dari batuan tersebut. Batuan dengan satu jenis unsur penyusun bisa memiliki porositas yang lebih besar daripada porositas batuan yang terdiri dari berbagai macam unsur penyusun. Misalnya saja  batupasir dapat tersusun dari butiran kuarsa, feldspar, limestone, fossil, dan chert. Keberagaman penyusun batuan ini sangat mempengaruhi besarnya porositas dari suatu batuan karena bentuk dan ukuran dari masing-masing penyusun yang berbeda. Jelas akan sangat berbeda perhitungannya dengan ukuran partikel yang seragam.

      Semakin besar ukuran butiran, semakin besar ruang kosong yang akan diisi dengan batu lempung atau partikel-partikel  lebih kecil dan materi semen. Semakin banyak partikel kecil yang masuk, mengurangi jumlah pori-pori batuan. Seperti contoh hasil pengayakan antara batupasir (a) dengan batupasir serpihan (b).

Distribusi ukuran batuan dapat dilihat dari skewness (kecondongan). Eksperimen yang dilakukan oleh Tickell di pasir Ottawa menunjukkan bahwa porositas adalah fungsi dari skewness distribusi ukuran batuan. Secara umum, semakin kecil butiran dan semakin besar angularity maka porositas semakin besar. Semakin besar ukuran butiran maka semakin kecil porositas.

Material semen juga perlu diperhatikan karena semen akan menyegel batuan sehingga fluida tidak dapat mengalir.

v  Sementasi

Sementasi juga merupakan salah satu faktor penting yang dapat mempengaruhi porositas. Material semen juga perlu diperhatikan karena semen akan menyegel batuan sehingga fluida tidak dapat mengalir. Jika suatu batuan tersementasi dengan baik, maka kemungkinan besar akan terdapat banyak pori yang tidak berhubungan. Hal ini dapat menyebabkan porositas efektif dari batuan itu menjadi kecil, sebaliknya jika suatu batuan tidak tersementasi dengan baik, kemungkinan besar semakin banyak pori yang terhubungkan, sehingga harga porositas efektif semakin besar.

v  Kompaksi

                  Kompaksi dapat mempengaruhi harga dari porositas. Semakin dalam posisi batuan dari permukaan, beban yang diterima semakin besar. Tekanan yang disebabkan oleh akumulasi beban batuan yang berada di atasnya disebut tekanan overburden. Jika suatu batuan terkompaksi dengan baik artinya semakin dalam dari permukaan,  pori-pori dari batuan itu akan semakin kecil karena butiran penyusun semakin merapat, contohnya pada rhombohedral packing. Begitu pula sebaliknya, jika kompaksi semakin rendah maka presentasi pori akan semakin besar, contohnya saja pada cubic packing.

       

v  Angularitas

            Jika derajat angularitas butiran penyusun batuan semakin besar (semakin jauh dari kebundaran/roundness), bentuk butirannya akan semakin menyudut. Hal ini akan menyebabkan daerah sentuh antar butiran yang satu dengan yang lainnya akan semakin besar jika dibandingkan dengan bidang sentuh antar butiran yang roundness-nya tinggi (daerah sentuhnya kecil). Sehingga, mengakibatkan ruang yang dapat ditempati fluida akan semakin berkurang dan porositasnya menurun.

2.      Massa Jenis Batuan

Massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda.Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa jenis rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total volumenya. Sebuah benda yang memiliki massa jenis lebih tinggi(misalnya besi) akan memiliki volume yang lebih rendah daripada bendabermassa sama yang memiliki massa jenis lebih rendah (misalnya air).Satuan SImassa jenis adalah kilogram per meter kubik (kg·m-3). Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massajenis yang berbeda. Dan satu zat berapapun massanya berapapun volumenya akanmemiliki massa jenis yang sama.

3.      Strength Batuan

Strength pada batuan adalah kemampuan batuan untuk mengikat komponen-komponennya bersama-sama. Jadi dengan kata lain apabila suatu batuan diberikan tekanan yang lebih besar dari kekuatan batuan tersebut, maka komponen-komponennya akan terpisah-pisah atau dapat dikatakan hancur. Lebih lanjut lagi, kriteria kehancuran batuan diakibatkan oleh adanya : Stress (tegangan) dan Strain (regangan). Tegangan dan regangan ini terjadi apabila ada suatu gaya yang dikenakan pada batuan tersebut.

4.      Drillabilitas

Drillabilitas batuan (rock drillability) merupakan ukuran kemudahan batuan untuk dibor, yang dinyatakan dalam satuan besarnya volume batuan yang bisa dibor pada setiap unit energi yang diberikan pada batuan tersebut. Drillabilitas batuan dapat ditentukan melalui data pemboran (drilling record).

Selanjutnya dengan pengembangan model pemboran, drillabilitas batuan dapat ditentukan dengan menggunakan roller cone bit.

5.      Hardness

Hardness atau kekerasan dari batuan, merupakan ketahanan mineral batuan terhadap goresan.

6.      Abrasivitas

Merupakan sifat menggores dan mengikis dari batuan, sehingga sering menyebabkan keausan pada gigi pahat dan diameter pahat. Setiap batuan mempunyai sifat abrasivitas yang berbeda-beda, pada umumnya batuan beku mempunyai tingkat abrasivitas sedang sampai tinggi, batu pasir lebih abrasif daripada shale, serta limestone lebih abrasif dari batu pasir atau shale. Ukuran dan bentuk dari partikel batuan menyebabkan berbagai tipe keausan, seperti juga torsi dan daya tekan pada pahat.

7.      Tekanan pada Batuan

Merupakan tekanan-tekanan yang bekerja pada batuan formasi. Tekanan-tekanan tersebut harus diperhatikan dalam kegiatan pemboran. Karena berpengaruh dalam cepat-lambatnya laju penembusan batuan formasi.

8.      Elastisitas

Adalah sifat elastis atau kelenturan dari suatu batuan.

C.    ALAT DAN BAHAN

1. Batu beku dan sedimen

2. Gelas ukur

3. Microwave

4. Timbangan

5. Pemotong batu

D.    LANGKAH-LANGKAH PERCOBAAN

1.      Menimbang batu pada keadaan awal (massa normal).

2.      Memasukkan batu ke dalam gelas ukur,di rendam dalam air selama satu malam.

                       

3.      Menimbang massa basahnya.

                       

4.      Memanaskan batu ke dalam microwave dengan suhu 90 ^oC selama 30 menit.

                       

5.      Kemudian, menimbang  batu lagi (massa kering).

E.     DATA PENGAMATAN

No	Jenis Batuan	Massa normal(gram)	Volume (cm3)	Massa jenis(g/cm3)	Massa kering(gram)	Massa basah(gram)	Porositas
1	Sedimen	93,17	42	2,25	90,7	94,7	4,22 %
2	Sedimen	76,39	29	2,65	75,59	76,87	1,66 %
3	Beku	57,34	31	1,95	56,91	60,55	6,01 %
4	Beku	84,58	33	2,59	84,38	85,75	1,6 %
5	Beku	97,56	45	2,22	97	99,77	2,77 %

F.     ANALISIS DATA

1.      Sedimen

           

                                 

                       

2.      Sedimen

           

           

 

3.      Beku

           

           

4.      Beku

           

           

 

5.      Beku

           

           

G.    PEMBAHASAN

Pada sifat mekanik ini, kami mengukur tingkat porositas batuan. Porositas sendiri merupakan tingkat penyerapan fluida pada batu. Pada percobaan ini, kami menggunakan jenis batu yang berbeda-beda. Batu yang kami gunakan adalah batu batuan beku dan sedimen.

Hal pertama yang dilakukan adalah mengukur massa masing-masing batu dengan keadaan yang berbeda(biasa, kering, basah). Setelah didapatkan massanya, kita dapat menghitung massa jenis dari masing-masing batuan. Massa jenisnya dihitung menggunakan persamaan:

Porosita batuan sendiri dapat dicari menggunakan persamaan:

                             

Dari persamaan diatas telah didapatkan nilai porositas untuk masing-masing batuan.

·         Batuan sedimen    : 4,22%

·         Batuan sedimen    : 1,66%

·         Batuan beku          : 6,01%

·         Batuan beku          : 1,6%

·         Batuan beku          : 2,77%

Dari hasil diatas terlihat batuan yang memiliki porositas paling tinggi, yaitu batuan beku. Secara umum batuan beku memiliki struktur bahan penyusun yang lebih rapat dibandingkan dengan batuan sedimen sehingga mempunyai nilai porositas yang lebih rendah. Namun dalam praktikum ini digunakan batuan beku yang memiliki pori yang cukup besar dan banyak sehingga nilai porositasnya lebih tinggi.

Sementara nilai porositas batuan sedimen relative lebih besar karena senyawa penyusunnya tersusun kurang rapat. Namun pada percobaan kali ini jenis batuan sedimen yang digunakan mempunyai senyawa penyusun yang lebih rapat dibandingkan dengan batuan beku yang digunakan pada percobaan ini, Sehingga didapatkan data yang menyatakan bahwa batu beku mempunyai porositas yang lebih besar dari pada batu sedimen.

H.    KESIMPULAN

1.      Semakin rapat tingkat struktur batuan maka porositasnya akan semakin kecil.

2.      Porositas dari batuan dapat dicari menggunakan persamaan :

3.      Dari percobaan yang telah dilakuka,  batuan yang memiliki porositas tertinggi adalah batuan baku (6,01%).