ANALISA KIMIAWI AIR FORMASI

ANALISA KIMIAWI AIR FORMASI

( CHEMICAL ANALYSIS OF FORMATION WATER )

3.1    TUJUAN PERCOBAAN

Untuk menetukan besarnya harga indeks stabilitas guna mengetahui tingkat pengendapan perkaratan yang disebabkan air formasi.

3.2    DASAR TEORI

    Air formasi disebut pula dengan oil field water atau connate water atau interstitial water yaitu air yang terproduksi bersama-sama dengan minyak dan gas, karena adanya gaya dorong dari air (water drive) yang mengisi pori-pori yang ditinggalkan minyak. Air formasi hamper selalu ditemukan di dalam reservoir hidrokarbon. Air formasi diperkirakan berasal dari laut yang ikut terendapkan bersama dengan endapan sekelilingnya, karena situasi pengendapan batuan reservoir minyak terjadi pada lingkungan pengendapan laut.

    Keberadaan air formasi akan menimbulkan gangguan pada proses produktifitas sumur, tetapi walau demikian keberadaan air formasi juga mempunyai kegunaan cukup penting, antara lain :

1. Untuk mengetahui penyebab korosi pada peralatan produksi suatu sumur.
2. Untuk mengetahui adanya scale formation
3. Untuk dapat menentukan sifat lapisan dan adanya suatu kandungan yodium dan barium yang cukup besar dan dapat digunakan untuk mengetahui adanya reservoir minyak yang cukup besar.

Adapun kesulitan yang ditimbulkan karena adanya air formasi adalah :

1. Adanyakorosi
2. Adanya solid deposit
3. Adanya scale formation
4. Adanya emulsi
5. Adanya kerusakan formas

3.3 ALAT DAN BAHAN

Alat :

• Gelasukur 500 ml                : 3 unit
• Gelasukur 100 ml                : 1 unit
• Gelasukur 25 ml                : 2 unit
• Gelasukur 10 ml                 : 2 unit
• Gelaskimia 250 ml             : 4 unit
• Labuerlemenyer                : 6 unit
• Pipettetes                    : 9 unit
• PH meter                     : 1 unit
• Statif                        : 3 unit
• Corong                    : 3 unit
• Buret                        : 3 unit
• Batangpengaduk(stirrer)        : 3 unit

Bahan :

• Air suling
• Air formasi
• Methyil orange
• Phenolptaline
• K2CrO4
• AgNO3
• H2SO4

3. PROSEDUR PERCOBAAN

1. Penentuan pH

1. Dengan menggunakan pH meter dapat langsung menentukan harga pH dari sampel.
2. Dengan alat ukur elektrolit , kalibrasi alat sebelum digunakan dengan cara : mengisi botol dengan larutan buffer yang telah diketahui harga pH-nya, memasukkan elektroda pada botol yang berisi larutan buffer. Memutar tombol kalibrasi sampai digit menunjukkan harga pH larutan buffer.
3. Mencuci botol dan elektrodanya sebelum digunakan untuk menguji sampel dengan air destilasi untuk mencegah terjadinya kontaminasi.

2. PenentuanAlkalinitas

    Alkali dari suatu cairan biasa dilaporkan sebagai ion CO3-, HCO3 –danOH-, dengan mentitrasi air sampel dengan larutan asam lemah dan larutan indicator. Larutan penunjuk (indicator) yang digunakan dalam penentuan kebasahanCO3-danOH- adalahPhenolptalein (PP), sedangkanMethyil Orange (MO) digunakan sebagai indicator dalam penentuanHCO3 –.

• Prosedurpercobaan

1. Menganbil contoh air padagelastitrasisebanyak 5 cc dan menambahkan larutan Phenopltalein (PP) sebanyak 2 tetes.
2. Mentitrasi larutanH2SO4  0,02 N sambil digoyang. Warnaakan berubah dari  pink jadi jernih. Mencatat jumlah larutan asam tersebut sebagai Vp.
3. Menetesi lagi dengan 2 tetes Methyl Orange ,warna akan berubah jadi orange.
4. Mentitrasi lagi dengan H2SO4   0,02 N sampai warna menjadi merah muda. Mencatat banyaknya larutan asam total yaitu : jumlah asam (2) + asam (4) sebagaiVm.

• Perhitungan

Kebasahan P     = Vp / banyaknya cc contoh air

Kebasahan M     = Vm / banyaknya cc contoh air

Penentuanuntuksetiap ion dalammiliequivalen(me/L) dapatditentukandari table berikut :

Tabel 3.1 Klasifikasi konsentrasi ion

	HCO3-	CO3-	OH-
P = 0	M x 20	0	0
P = M	0	0	20 x P
2P = M	0	40 x P	0
2P < M	20 x (M-2P)	40 x P	0
2P > M	0	40 x (M-P)	20 x (2P-M)

C. Penentuan Kalsium dan Magnesium

• PenentuanKesadahan Total

1. Mengambil 20 ml air suling dan menambahkan 2 tetes larutan buffer kesadahan total dan 1 tetes indicator ,warna harus biru asli.
2. Menambahkan 5 ml contoh air ,warna akan berubah merah.
3. Mentitrasi dengan larutan kesadahan total hingga warna kembali jernih, mencatat volume pentitrasi.
4. Perhitungan :
5. Bilamenggunakanlarutan 1 ml = 2 epm

        Kalsium,me/L = mltiter*2mlcontohair

Bilamenggunakanlarutan 1 ml = 20 epm

        Kalsium,me/L = mltiter*20mlcontohair

• PenentuanKalsium (Ca) :

1. Mengambil 20 ml air suling,menambahkan 2 teteslarutanbuffer calverdan 1 tepungindicator calcer II ,warnaakanberubahmenjadicerah.
2. Menambahkan 5 cc air yang dianalisa. BilaadaCalarutan yang berubahmenjadikemerahan.
3. Mentitrasidenganlarutankesadahan total 20 epm,warnaakanberubahjernih, mencatat volume titrasi.

• Penentuan Magnesium (Mg) :

Magnesium,me/L = (kesadahantotal,me/L)-(kalsium,me/L)

3. PenentuanKlorida

1. Mengambil 20 ml air sampel,menambahkan 5 tetes K2CrO4,warna akanmenjadibening.
2. Mentitrasidenganlarutan AgNO3 1 ml = 0,001 g Clsampaiwarnacoklatkemerahan,mencatat volume pentitrasi.
3. Jikamenggunakan AgNO3 0,001 N :

Kadar Cl,mg/L = mltiter*1000mlcontohair

Jikamenggunakan AgNO3 0,01 N :

Kadar Cl,mg/L = mltiter*10000mlcontohair

4. Penentuan Sodium

1. Mengkonversikan mg/L anion dengan me/L dan menjumlahkan harganya.
2. Mengkonversikan mg/L kationdengan me/L dan menjumlahkan harganya.
3. Kadar sodium (Na) ,mg/L =(anion)-kation) x 23

5. GrafikHasilAnalisa Air

Hasil analisa air sering dinyatakan dengan bentuk grafik. Kita dapat menandai perbedaan dari contoh air dengan membandingkan dua macam contoh air (atau lebih) dari grafik tersebut.

6. PerhitunganIndeksStabilitas CaCO3

Indeks stabilitas ini didapat dengan memplotkan jumlah harga tenaga ion dengan Ca dan CO3 pada grafik yang telah disediakan ,bila indeks berharga positif berarti air sampel memiliki gejala membentuk endapan dan apabila bernilai negative bersifat korosif.

4.5     HASIL PENGAMATAN

• PH

PH air formasi A    = 7,09       

PH air formasi B    = 7,03

• Alkalinitas

Vp = 0,7 ml

Vm = 7 ml    2P < M    

Vcs = 5 ml

• Kesadahan total

Vt = 15000 me/L        Mg2+  =15000 me/L-1220 me/L

Ca2+= 1220 me/L            =13780 me/L x 12,2

    =168116 me/L   

• Klorida (Cl)

Volume titrasi = 42,5 ml                   AgNO30,01N

• Sodium

Tabel 3.2 Konsentrasi anion dan kation

Konsentrasi anion				Konsentrasi kation
Anion	BM	Me/L	Mg/L	Kation	BM	Me/L	Mg/L
HCO3-	61			Ca+2	40
CO3-2	60			Mg+2	24
OH-	17	0	0
Cl-	35,5
∑anion	173,5			∑kation	64

Sodium = ( ∑anion - ∑ kation)x 23 = hasil bisa dilihat di perhitungan.

4.6    PERHITUNGAN

A. Penentuan pH   

Tabel 3.3 Penentuan PH

Air formasi	Harga pH
A	7,09
B	7,03

   B. Alkalinitas

Vp (volume titrasi pertama)     = 0,7 ml

Vm (volume titrasi kedua)     = 7 ml

Vcs (volume contoh sampel)    = 5 ml

• P=VpVcs=0,7 ml5 ml=0,14

• M=VmVcs=7 ml5 ml=1,4

Tabel 3.4 Alkalinitas

	HCO3-	CO3-2	OH-
P=0	M x 20	0	0
P=M	0	0	20 x P
2P=M	0	40 x P	0
2P<M	20 (M-P)	40 x P	0
2P>M	0	40 x (M-P)	20 x (2P-M)

Berdasarkan sampel yang kami uji maka kami dapatkan nilai = 2P<M   

=2 x 0,14<1,4

=0,28<1,4      

• HCO3-=20 x (M-2P)

            =20 x (1,4-2x0,14)

            =20 x (1,4-0,28)

            =20 x 1,12

            =22,4 me/L

• CO3-   =40 x P

           =40 x 0,14

           =5,6 me/L

• OH-   =0

        C.   Penentuan Klorida (Cl -)

               Dengan menggunakan AgNO3 0,01 N maka:

              Kadar Cl- , meL=ml titer*10000ml contoh air

                                           =42,5 ml x 1000020 ml

                                           =425000 20me/L

                                           =21250 me/L

    D.   Penentuan Sodium

Tabel 3.5 konsentrasi anion dan kation

Konsentrasi anion				Konsentrasi kation
Anion	BM	Me/L	Mg/L	Kation	BM	Me/L	Mg/L
HCO3-	61	22,4	0,367	Ca+2	40	1220	61
CO3-2	60	5,6	0,186	Mg+2	24	168116	14009,66
OH-	17	0	0
Cl-	35,5	21250	598,59
∑anion	173,5	21278	599,143	∑kation	64	169336	14070,66

Sodium = ( ∑anion - ∑ kation)x 23

              =(21278-169336)x23

              =-3405334   

             =3405334

Anion :

• HCO3-=me/LBMx pangkat ion

            =22,461x 1

            =0,367 mg/L

• CO3-2=me/LBMxpangkat ion

          =5,660x 2

          =0,186 mg/L

• Cl-   =me/LBMx pangkat ion

          =2125035,5x 1

      =498,58mgL

Kation :

• Ca+2=me/LBMxpangkat ion

          =122040x 2

          =61 mg/L

• Mg+2=me/LBMxpangkat ion

           =16811624x2

           =14009,66 mg/L

Pengenceran :

1. Liquid (H2SO4)

V1N1=V2N2

Diket :  N1=18 N

    N2=0,2 N

    V2=250 cc

Ditanya : V1= ....?

Jawab :     V1N1  =V2N2   

    V1x18 N=250 cc x 0,2 N

             V1x 18 N=50 Ncc

                          V1=50 Ncc18 N

                          V1=2,778 cc

2. Solid (AgNO3 dan K2CrO4)

M=massaMrx1000V

• AgNO3

Diketahui : Mr : 194 gram/N

            N : 0,01 N

Ditanya : massa = ....?(gram)

Jawab : M=massaMrx1000volume

     0,01 N=m194 gr/Nx1000 ml500 ml

     0,01 N=m194 gr/Nx2

     0,01 N=m97 gr/N

              m=97gr/Nx 0,01 N

              m=0,97 gram

• K2CrO4

Diketahui : Mr = 170 gr/N

            M =0,1 N

            V  =250 ml

Ditanya : massa=....?(gram)

Jawab :M=mMrx1000mlV

    0,1 N=m170 gr/Nx1000 ml250 ml

    0,1 N=m170gr/Nx 4

    0,1 N=m42,5 gr/N

           m=42,5gr/Nx 0,1 N

           m=4,25 gram

4.7    PEMBAHASAN

          Air formasi biasanya disebut dengan oil field water atau connate water atau intertial water adalah air yang ikut terproduksi bersama-sama dengan minyak dan gas. Air ini biasanya mengandung bermacam-macam garam dan asam, terutama NaCl sehingga air asam dan bahkan asam sekali.

         Air formasi hampir selalu ditemukan di dalam reservoir hidrokarbon karena memang dengan adanya air ini ikut menentukan terakumulasinya hidrokarbon di dalam suatu akumulasi minyak, air selalu menempati sebagian dari reservoir ,minimal 10% dan maksimal 100% dari keseluruhan pori.

        Air formasi selain berasal dari lapisan itu sendiri atau juga berasal dari air formasi dari lapisan yang masuk ke dalam lapisan produktif,biasanya disebabkan oleh :

1. Penyemenan yang kurang baik
2. Kebocoran chasing yang disebabkan oleh :

• Korosi pada chasing
• Sambungan kurang tepat
• Pengaruh gaya tektonik rapat (patahan)

Sifat fisika air formasi :

• Kompressibilitas
• Kelarutan gas dalam air
• Viskositas air
• Berat jenis
• Konduktifitas

Sifat kimiawi ,meliputi :

• Ion-ion negatif(anion)
• Ion-ion positif(kation)

Beberapa kegunaan air formasi (analisa) :

• Untuk korelasi lapisan batuan
• Menentukan kebocoran chasing
• Menetukan kualitas sumber air untuk proses water fluding.

Reaksi yang menyebabkan scale :

• Ba Cl2+Na2SO4→BasO4+2NaCl
• CaCl2+Na2SO4→CaSO4+2NaCl
• Ca(HCO3)2→CaCO3+CO2+H2O

4.8    KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang telah kami lakukan dapat ditarik kesimpulan bahwa air formasi memiliki fungsi yang sangat penting dalam produksi minyak. Dengan adanya analisa air formasi,kita dapat mengetahui :

• Penyebab korosi pada peralatan sumur
• Adanya scale formation
• Dapat menentukan sifat lapisan dan adanya suatu kandungan yodium dan barium yang cukup besar dan dapat digunakan untuk mengetahui adanya reservoir minyak yang cukup besar.

Adanya kesulitan yang ditimbulkan karena adanya air formasi adalah:

• Adanya korosi
• Adanya solid deposit
• Adanya scale formation
• Adanya emulsi
• Adanya kerusakan formasi

Pertemuan antara Ca+2 dan  CO3-2 dapat menimbulkan scale yang akan menghambat proses produksi.

4.9    TUGAS

1. Senyawa yang sering dipakai di perminyakan selain di percobaan?hitung Mr nya!
2. Jelaskan istilah-istilah di bawah ini!

a.titrasi

b.reaksi penetralan

c.scale(buat beserta reaksi penentukannya)

d.skin formation

3. Kerjakan soal di bawah ini dengan baik dan teliti :

1. Sebanyak 100 gram NaOH dilarutkan ke dalam air sebanyak 14 ml. Berapakah mol dan kelarutan senyawa tersebut?
2. Jika diketahui suatu larutan H2SO4 memiliki konsentrasi 21 M ,maka buatlah konsentrasinya menjadi 14 M dengan volume 100 ml.

4. Sebutkan nama-nama senyawa berikut :

1. KCN
2. Na2O
3. SO2
4. Pb(CH3COO)2
5. CaCl2
6. CuSO4
7. SO3
8. (NH3)3PO4
9. Ca(CH3COO)2
10. Mg(NO3)2

Jawab:

1. KCN            Mr = 65

Na2O            Mr = 62

(NH3)3PO4        Mr = 146

Mg(NO3)2            Mr = 148

Ca(CH3COO)2        Mr = 158

2. Titrasi = Melakukan penyampuran volume larutan I dan larutan II dengan menggunakan buret. sampai mendapatkan hasil yang diinginkan dalam rangka menentukan konsentrasinya.

Reaksi penetralan =Reaksi antara asam dan basa, karena hasil reaksi antara asam dan basa adalah suatu zat yang bersifat netral.

Scale = peyumbatan /penimbunan senyawa-senyawa seperti CaSO4,CaCO3,dan MgSO4 yang menyebabkan luas pipa semakin kecildan mengganggu jalannya produksi.

Skin formation = kerusakan yang terjadi pada formasi.

3. A.  Diketahui : m= 100 gram

              Mr = 40

               V=14 ml

    Ditanya : n=....?

    Jawab : n=mMr

                        =100 gram40 ml

                        =2,5 mol

B.  Diketahui : Mr H2SO4 = 98

           M1=21 M

             M2=14 M

                        V1=1000 ml

     Ditanya : V2=....?

      Jawab : V1M1=V2M2

   1000 ml . 21 M=V2. 14 M

             21000 ml=14 V2

                            V2=21000 ml14

                            V2=1500 ml

     1.  a. KCN = kalium sianida

b. Na2O = natrium oksida

c. SO2 =belerang dioksida

d. Pb(CH3COO)2 = timbal(II) asetat

e. CaCl2 = kalsium klorida

f. CuSO4 = tembaga (II) sulfat

g. SO3 = belerang trioksida(sulfit)

h. (NH3)3PO4 =ammonium posfat

i. Ca(CH3COO)2 =kalsium asetat

j. Mg(NO3)2 = magnesium nitrat