Konten [Tampil]
Pembentukan scale secara umum selalu berhubungan dengan air, oleh karena itu perlu diketahui karakteristik dari air pada formasi yang cenderung terbentuk scale. Karakteristik air formasi yang perlu diketahui adalah komposisi kimia serta sifat fisik dari air formasi tersebut. Air formasi biasanya mengandung sejumlah zat (impurities) yang terbentuk sebagai akibat dari kontak antara air tersebut dengan batuan formasi. Selain itu, air formasi juga mengandung padatan yang berbentuk suspensi serta gas terlarut. Karakteristik air formasi secara garis besar dipengaruhi oleh keberadaan komponen-komponen tersebut, serta fenomena yang terjadi pada komponen-komponen tersebut berkaitan dengan adanya perubahan kondisi reservoir. Analisa terhadap air formasi dilakukan dengan analisa kuantitatif, yang digunakan untuk mengetahui besarnya kandungan masing-masing komponen dalam air. Metode yang digunakan bermacam-macam tergantung dari jenis komponen yang akan dianalisa.
Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam memperkirakan kecenderungan pembentukan scale dengan analisa air formasi antara lain adalah sebagai berikut :
a. Analisa yang dilakukan terhadap air formasi yang terproduksi ke permukaan hanya representatif untuk memperkirakan pembentukan scale pada peralatan di permukaan.
b. Apabila besarnya tekanan didasar sumur mendekati harga tekanan reservoirnya, maka data analisa yang baik akan didapat jika air formasi dianalisa pada kondisi tekanan dan temperatur dasar sumur. Untuk selanjutnya data tersebut akan representatif untuk memperkirakan pembentukan scale baik di permukaan maupun di dasar sumur.
Komposisi Kimia dan Sifat Fisik Air Formasi
Air dikenal sebagai larutan yang universal, karena air mempunyai daya larut yang besar sehingga terdapat begitu banyak zat inorganik dan organik yang terlarut didalamnya12). Zat inorganik yang terkandung dalam air terdiri dari bahan-bahan mineral, misalnya kombinasi metal-metal alkali dan alkali tanah, belerang, oksida besi, dan aluminium. Sedangkan contoh dari bahan-bahan organik adalah asam nafta dan asam gemuk.
Komponen utama yang harus diketahui adalah ion-ion yang terkandung dalam air, serta sifat fisik air yang berhubungan dengan proses pembentukan scale. Tabel IV-7 berikut ini menunjukkan komponen utama serta sifat fisik dari air formasi, sedangkan Tabel IV-8 menunjukkan sifat fisik air dalam keadaan murni.
Kation-kation yang terkandung dalam air antara lain adalah sebagai berikut :
a. Kalsium (Ca)
Kalsium merupakan komponen terbesar dalam air formasi, dengan konsentrasi mencapai 30.000 mg Ca / lt air. Kalsium juga merupakan komponen pembentuk scale yang paling dominan, karena dapat bereaksi baik dengan ion karbonat maupun sulfat dan mengendap untuk membentuk scale maupun padatan tersuspensi.
b. Magnesium (Mg)
Konsentrasi magnesium dalam air biasanya lebih rendah jika dibandingkan dengan kalsium, meskipun demikian seperti halnya kalsium, keberadaan magnesium juga akan menimbulkan permasalahan. Reaksi antara magnesium dengan ion karbonat dan sulfat akan akan menyebabkan pengendapan scale ataupun penyumbatan matriks batuan. Padatan yang terbentuk dari reaksi dengan ion karbonat antara magnesium dan kalsium mempunyai perbedaan, dimana MgSO4 bersifat dapat larut (soluble) sementara CaSO4 tidak. Demikian juga jika bereaksi dengan ion sulfat.
c. Sodium (Na)
Sodium juga merupakan komponen yang dominan dalam air, tetapi keberadaannya tidak menimbulkan masalah yang berhubungan dengan pengendapan scale yang tidak dapat larut, kecuali pengendapan sodium khlorida (NaCl) yang bersifat mudah larut, yang biasanya terjadi pada air formasi dengan pH yang tinggi.
d. Besi (Fe)
Besi biasanya terkandung dalam air dengan konsentrasi yang relatif rendah (kurang dari 1000 mg/lt), yang berupa ferric (Fe3+) dan ferro (Fe2+) ataupun dalam suatu suspensi yang berupa senyawa besi yang terendapkan. Ion besi dengan konsentrasi yang tinggi biasanya menunjukkan adanya problem korosi. Selain itu adanya pengendapan senyawa besi juga dapat mengakibatkan penyumbatan.
e. Barium (Ba)
Konsentrasi barium dalam air cenderung rendah, meskipun demikian reaksi barium dengan ion sulfat akan menimbulkan permasalahan besar, karena padatan bentukan yang terendapkan berupa barium sulfat (BaSO4) bersifat tidak larut.
f. Stronsium (Sr)
Seperti halnya kalsium dan barium, reaksi stronsium dengan ion sulfat akan membentuk scale stronsium sulfat yang juga bersifat tidak larut. Meskipun stronsium sulfat memiliki kadar kelarutan yang lebih besar dari barium sulfat, seringkali kedua jenis scale ini terendapkan secara bersama dan membentuk endapan scale campuran.
Anion-anion yang terkandung dalam air antara lain adalah sebagai berikut :
a. Khlorida (Cl)
Khlorida merupakan jenis anion yang paling dominan dalam air formasi maupun dalam air tawar. Ion khlorida pada umumnya membentuk senyawa dengan sodium sehingga dijadikan sebagai indikator harga salinitas dari air. Kandungan ion khlorida pada air tawar mencapai 3000 mg/lt, sedangkan pada air formasi dapat mencapai 20.000 sampai 30.000 mg/lt. Meskipun kandungan khlorida yang besar dapat menyebabkan terjadinya endapan sodium khlorida, hal ini tidak akan menimbulkan masalah karena bersifat mudah larut. Akan tetapi besarnya kandungan khlorida menunjukkan tingginya salinitas air, dan air dengan harga salinitas yang tinggi cenderung menimbulkan korosi.
b. Karbonat (CO3) dan Bikarbonat (H CO3)
Ion-ion ini dapat membentuk endapan scale yang tidak larut jika bereaksi dengan kalsium, dan membentuk scale yang larut dengan magnesium. Kandungan ion bikarbonat juga berpengaruh terhadap derajat keasaman (pH) larutan. Konsentrasi ion karbonat sering disebut sebagai phenophthalein alkalinity, sedangkan konsentrai ion bikarbonat disebut methyl orange alkalinity.
c. Sulfat (SO4)
Kandungan ion sulfat dapat menjadi masalah jika bereaksi dengan kalsium, barium ataupun stronsium. Reaksi dari ion-ion tersebut akan membentuk endapan scale yang bersifat tidak larut. Selain itu ion sulfat juga merupakan sumber makanan untuk jenis bakteri tertentu.
Sifat-sifat air formasi yang lain adalah sebagai berikut :
a. Derajat Keasaman (pH)
Derajat keasaman merupakan salah satu sifat air yang penting jika dikaitkan dengan terbentuknya scale. Besarnya pH air berpengaruh terhadap kadar kelarutan beberapa jenis scale. Semakin tinggi pH air, semakin besar pula kecenderungan terbentuknya scale. Jika harga pH semakin kecil (lebih asam) kecenderungan terbentuknya scale akan menurun, sebaliknya kecenderungan terjadinya korosi (corrosivity) akan meningkat. Air formasi biasanya mempunyai pH pada kisaran 4 sampai 8. Selain itu pH larutan jug adipengruhi oleh gas terlarut, dimana kandungan H2S dan CO2 yang terlarut dalam larutan akan menurunkan pH larutan.
b. Kandungan Padatan Tersuspensi
Kandungan padatan merupakan jumlah padatan yang tersaring dari sejumlah sampel air formasi dengan menggunakan saringan membran, yang menunjukkan perkiraan kecenderungan penyumbatan. Besar pori saringan yang biasanya digunakan berukuran 0,45 m. Padatan tersuspensi dapat berupa padatan organik maupun inorganik. Padatan organik antara lain adalah titik-titik minyak dalam air, asphalt, titik-titik emulsi serta parafin, sedangkan padatan inorganik dapat berupa pasir, lempung, silt, serta endapan scale. Selain jumlah, hal lain yang perlu diketahui dari padatan tersuspensi adalah distribusi ukuran partikel, bentuk sertakomposisi kimianya.
c. Turbiditas
Turbiditas air formasi dapat disebut sebagai ‘derajat kekotoran’ air formasi, yang merupakan ukuran dari kandungan padatan tersuspensi dan hidrokarbon dalam air formasi. Turbiditas dapat digunakan sebagai indikator kecenderungan terjadinya penyumbatan, terutama pada air injeksi.
d. Temperatur
Besarnya temperatur air formasi berpengaruh terhadap pH dan specific gravity air formasi, kecenderungan pembentukan scale, serta kadar kelarutan padatan dan gas dalam air formasi tersebut.
e. Specific Gravity
Specific gravity didefinisikan sebagai perbandingan antara densitas sampel air dengan densitas air murni, dengan satuan berat per unit volume (gr/ml). Air murni mempunyai harga berat sebesar 1,0 gr/lt, sehingga air formasi dengan specific gravity lebih besar dari 1,0 menunjukkan bahwa air formasi mengandung zat-zat terlarut (anion, kation, gas dan sebagainya). Semakin besar harga specific gravity air formasi, maka semakin besar juga zat-zat yang terlarut didalamnya. Sebagai perbandingan, specific gravity dari air formasi dengan kandungan 2% KCl adalah sebesar 1,010 dengan densitas 8,42 lbs/gal, sedangkan untuk air formasi yang terjenuhi kalsium khlorida mempunyai specific gravity 1,410 dengan densitas 11,76 lbs/gas 9).
f. Kandungan Gas Terlarut (Oksigen dan Karbon Dioksida)
Kandungan oksigen terlarut akan meningkatkan kecenderungan terjadinya korosi, dan adanya kandungan ion besi akan menyebabkan terbentuknya endapan senyawa besi yang bersifat tidak larut. sedangkan kandungan karbon dioksida akan berpengaruh terhadap pH air, kecenderungan terbentuknya scale dan korosi. Apabila air yang mengendung karbon dioksida mengalami penurunan tekanan, maka karbon dioksida akan cenderung terlepas dari larutan dan membentuk endapan berupa scale karbonat.
g. Kandungan Hidrogen Sulfida (H2¬S)
Kandungan H2S akan berpengaruh secara langsung terhadap kecenderungan terjadinya korosi. Hidrogen sulfida dapat terbentuk secara alami ataupun secara biologis dihasilkan dari kegiatan bakteri penghasil sulfat.
h. Populasi Bakteri
Keberadaan bakteri dalam air formasi kemungkinan besar menyebabkan terjadinya penyumbatan akibat pengendapan zat-zat yang dihasilkannya.
