Sifat Fisik Fluida

Published by Priant Taruh on Juni 12, 2017

Sifat fisik fluida terbagi menjadi 2 yaitu sifat fisik minyak dan sifat fisik gas.

Baca juga artikel lainnya: Sifat Fisik Batuan

A. Sifat Fisik Minyak

Fluida minyak bumi dijumpai dalam bentuk cair, sehingga sesuai dengan sifat cairan pada umumnya, pada fasa cair jarak antara molekul-molekulnya relatif lebih kecil daripada gas. Sifat fisik fluida terdiri dari lima jenis berikut ini:

1. Densitas

Densitas merupakan perbandingan antara massa dengan volume atau secara matematis dinyatakan sebagai berikut:

ρ = massa / volume

Berat jenis minyak (densitas minyak) sering dinyatakan dalam Specific gravity. Hubungan antara berat jenis minyak dengan Specific gravity didasarkan pada berat jenis air. Specific gravity (SG) minyak adalah perbandingan antara densitas fluida dengan densitas standar, dengan persamaan yang dapat dituliskan sebagai berikut:

SG oil = ρ oil / ρair

Dimana:

ρo = Densitas minyak, gr/cc
ρw = Densitas air, gr/cc

Di dalam dunia perminyakan, specific gravity minyak sering dinyatakan dalam satuan °API. Hubungan antara SG minyak dengan °API dapat dirumuskan sebagai berikut:

°API=(141.5/SG) - 131.5

Klasifikasi minyak berdasarkan °API:
  • Minyak ringan (light crude) > 30° API
  • Minyak sedang, berkisar 20 – 30°API
  • Minyak berat, berkisar 10 – 20°API

SG dan °API memiliki hubungan berbanding terbalik, dimana untuk SG tinggi maka ° API akan rendah atau bisa dikatakan sebagai minyak berat.

2. Viskositas

Viskositas minyak (μo) didefinisikan sebagai ukuran ketahanan minyak terhadap aliran, atau dengan kata lain viskositas adalah keengganan fluida untuk mengalir, dengan satuan centi poise (cp) atau gr/100 detik/1 cm.

Viskositas minyak dipengaruhi oleh temperatur, tekanan dan jumlah gas yang terlarut dalam minyak tersebut. Kenaikan temperatur akan menurunkan viskositas minyak, dan dengan bertambahnya gas yang terlarut dalam minyak maka viskositas minyak juga akan turun. Hubungan antara viskositas minyak dengan tekanan ditunjukkan pada Gambar berikut:

Hubungan Viskositas terhadap Tekanan

Gambar tersebut menunjukan bahwa tekanan awal berada di atas tekanan gelembung (Pb), pada saat diproduksikan, akan terjadi penurunan tekanan, pada saat mendekati Pb gas akan mulai mengembang (belum terjadi gelembung), akibat hal tersebut sehingga viskositas akan menurun. Pada saat menyentuh Pb maka gas akan berekspansi atau keluar dari minyak, hal tersebut akan mengakibatkan viskositas meningkat karena mulai berkurangnya gas yang terlarut didalam minyak.

Secara matematis, besarnya viskositas dapat dinyatakan dengan persamaan:

μ=F/A×∂y/∂v

Dimana:

μ = Viskositas, gr/(cm.sec)
F = Shear stress
A = Luas bidang paralel terhadap aliran, cm2
∂y/∂v = Gradient kecepatan, cm/(sec.cm)

3. Faktor Volume Formasi Minyak

Faktor volume formasi didefinisikan sebagai volume fluida reservoir pada kondisi di reservoir dengan volume fluida di permukaan pada kondisi standar (14.7 psi; 60°F). Satuan yang digunakan adalah bbl/stb.

Bo=0.972+(0.000147∙F1.175)
F=Rs (γg / γo )+1.25 T

Dimana:

Rs = Kelarutan gas dalam minyak, scf/stb
γo = Specific gravity minyak, lb/cuft
γgg = Specific gravity gas, lb/cuft
T = Temperatur, oF

Perubahan Bo terhadap tekanan

Gambar diatas menunjukan bahwa pada saat di reservoar kondisi masih undersaturated, pada saat diproduksi akan mengalami penurunan tekanan dimana pada saat sebelum menyentuh tekanan gelembung (Pb), maka volume akan terus meningkat akibat dari gas yang sudah mulai mau keluar dari minyak (belum keluar).

Pada saat melewati titik Pb maka akan terjadi ekspansi gas dimana gas yang terlarut didalam minyak akan keluar dari minyak. Hal tersebut mengakibatkan volume dari minyak akan berkurang setelah melewati titik Pb.

Tujuan perhitungan faktor volume formasi ialah agar kita mengetahui jumlah volume yang dibutuhkan untuk mendapatkan volume tertentu pada saat di reservoir.

Contohnya seperti, volume reservoir yang diproduksi 1 bbl dan pada saat sampai di permukaan ada 0.8 stb, berarti yang hilang akibat dari ekspansi gas ialah 0.2 bbl, berarti untuk menghasilkan 1 stb kita membutuhkan 1.2 bbl karena 0.2 tersebut merupakan gas yang terlarut didalam minyak dan akan berekspansi.

Download: Laporan Resmi AFR

4. Kelarutan Gas dalam Minyak

Kelarutan gas (Rs) adalah banyaknya SCF gas yang terlarut dalam satu STB minyak pada kondisi standar 14.7 psi dan 607° F, ketika minyak dan gas masih berada dalam tekanan dan temperatur reservoir.

Kelarutan gas dalam minyak (Rs) dipengaruhi oleh tekanan, temperatur dan komposisi minyak dan gas. Pada temperatur minyak yang tetap, kelarutan gas tertentu akan bertambah pada setiap penambahan tekanan. Pada tekanan yang tetap kelarutan gas akan berkurang terhadap kenaikan temperatur.

Gambar tersebut menunjukan bahwa pada kondisi di reservoir menuju titik Pb volume gas yang terlarut didalam minyak akan konstan, setelah melewati Tekanan gelembung (Pb) maka gas akan berekspansi sehingga volume dari gas yang terlarut dalam minyak akan terus mengalami penurunan,

5. Kompresibilitas Minyak

Kompressibilitas minyak didefinisikan sebagai perubahan volume minyak akibat adanya perubahan tekanan, secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut:
Persamaan tersebut dapat dinyatakan dalam bentuk yang lebih mudah dipahami, sesuai dengan aplikasi di lapangan, yaitu:
Dimana:

Bob = Faktor volume formasi pada tekanan bubble point
Boi = Faktor volume formasi pada tekanan reservoir
Pi = Tekanan reservoir
Pb = Tekanan bubble point

B. Sifat Fisik Gas

Sifat fisik gas terbagi menjadi empat yaitu densitas, viskositas, faktor volume formasi dan kompresibilitas gas.

1. Densitas Gas

Densitas didefinisikan sebagai massa tiap satuan volume dan dalam hal ini massa dapat diganti oleh berat gas. Sesuai dengan persamaan gas ideal, maka rumus densitas untuk gas ideal adalah: 

ρg = m / V = PM / RT

Dimana:

m = Berat gas, lb
V = Volume gas, cuft
M = Berat molekul gas, lb/lb mole
P = Tekanan reservoir, psia
T = Temperatur, °R
R = Konstanta gas = 10.73 psia cuft/lbmole °R

Rumus tersebut berlaku untuk gas dengan komponen tunggal, untuk gas campuran digunakan rumus berikut ini:

ρg = PMa /  zRT

Dimana:

z = Faktor kompresibilitas gas
Ma = Berat molekul tampak = Σ yi Mi
yi = Braksi mol komponen ke-i dalam suatu campuran gas
Mi = Berat molekul untuk komponen ke-i dalam suatu campuran gas.
SG gas = ρ gas / ρ udara

2. Viscositas Gas

Viskositas merupakan keenganaan fluida untuk mengalir. Viskositas gas akan naik dengan bertambahnya suhu, gas memiliki sifat yang akan berbeda dengan cairan, untuk gas sempurna viskositasnya tergantung dari tekanan. Gas sempurna berubah menjadi gas tidak sempurna bila tekanannya dinaikkan atau dimana gas tersebut mendekati zat cair.

Salah satu cara untuk menentukan viskositas gas yaitu dengan korelasi grafis (Carretal), dimana cara ini untuk menentukan viskositas gas campuran pada sembarang tekanan maupun suhu dengan memperhatikan adanya gas-gas ikutan, seperti H2S, CO2, dan N2. Adanya gas-gas non-hidrokarbon tersebut akan memperbesar viskositas gas campuran.

3. Faktor Volume Formasi Gas

Faktor volume formasi gas adalah perbandingan volume dari sejumlah gas pada kondisi reservoir dengan kondisi standard, dapat dituliskan:

Bg=Vres / Vsc

Dimana:

Bg = Faktor volume formasi gas, Cuft/SCF
Vr = Volume gas pada kondisi reservoir, Cuft
Vsc = Volume gas pada kondisi standar, SCF

Volume n mol gas pada kondisi standar adalah: Vsc=(Zsc nRTsc) / Psc

Volume n mol gas pada kondisi reservoir adalah: Vr=(Zr nRTr) / Pr

Jika disubstitusikan persamaan 2 dan 3 kedalam persamaan 1 maka harga Bg, yaitu:

Bg=0.0282 zT/P, Cuft/SCF
Bg=0.00504 zT/P, bbl/SCF

Dimana:

Zr = Faktor kompressibilitas gas pada kondisi reservoir.
Zsc = Faktor kompressibilitas gas pada kondisi standard (≈1)
Tr = Temperatur pada kondisi reservoir, °R
Tsc = Temperatur pada kondisi standard = 60°F = 520°R
Psc = tekanan pada kondisi standard = 14.7 psia

4. Kompresibilitas Gas

Kompresibilitas gas didefinisikan sebagai perubahan volume gas yang disebabkan oleh adanya perubahan tekanan yang mempengaruhinya. Kompressibilitas Gas dapat dinyatakan dengan:

Cg = -(1/V) (dV/dP)

Kompresibilitas gas terbagi menjadi dua, yaitu: kompressibilitas gas ideal dan kompressibilitas gas nyata.

a. Kompressibilitas gas ideal

Persamaan gas ideal adalah:

PV=nRT atau V=nRT/P

(dV/dP)=-nRT/P2

Kombinasi antara persamaan (1) dan (3) sebagai berikut:
b. Kompressibilitas gas nyata

Pada gas nyata, faktor kompressibilitas diperhitungkan. Persamaan tersebut adalah sebagai berikut:
V=nRT Z/P

Bila dianggap konstan, maka dapat diturunkan sebagai berikut:
Selain cara diatas terdapat cara lain untuk menentukan kompresibilitas yaitu dengan cara menggunakan hukum keadaan berhubungan yaitu:

Cg = Cpr / Ppc

Dimana:

Cpr = Pseudo-reduced compressibility
Ppc = Pseudo-critical pressure

Download: Kumpulan Materi Migas dan Geothermal

Saya bukan master ataupun ahli. Hanya seorang mahasiswa yang ingin sharing pengetahuan mengenai Migas, Geothermal dan Pengetahuan Umum lainnya.

Share this

Subscribe Yuk !!!

Postingan Terkait

Previous
Next Post »

   Berkomentarlah dengan Baik dan Sopan.