Perpustakaan Digital ITB

Aliran Non-Darcy biasanya timbul di area sekitar sumur bor pada reservoir gas maupun rekahan karena hydraulic fracturing. Ini disebabkan oleh aliran fluida dengan kecepatan tinggi dan mengakibatkan adanya tambahan kehilangan tekanan. Pada rejim aliran ini kehilangan tekanan tidak berlaku linear dengan kecepatan fluida. Tambahan kehilangan tekanan yang timbul dikarenakan adanya aliran inertial dari fluida. Pada produksi gas dan minyak ini bisa menyebabkan masalah baik pada reservoir gas, reservoir rekahan bahkan pada aliran multifase. Banyak studi yang dikembangkan untuk memahami mekanisme aliran Non-Darcy dan memprediksi parameter alirannya. Pendekatan analitis sering kali datang dari model yang sangat sederhana sementara pendekatan empiris biasanya terbatas pada kasus-kasus tertentu. Pendekatan dengan metode numerik adalah opsi untuk memodelkan aliran fluida. Belakangan ini metode Lattice Boltzmann mendapatkan popularitas karena implementasinya cukup robust untuk geometri kompleks seperti media berpori. Hal ini membuka kesempatan untuk memodelkan aliran fluida pada skala pori dan memprediksi sifat aliran fluida dengan menggunakan metode Lattice Boltzmann. Riset ini dipersiapkan untuk mempelajari efek dari geometri pori terhadap aliran Non-darcy. Aliran fluida disimulasikan dengan cara memberikan beda tekanan pada medium hingga kondisi aliran mencapai steady-state. Parameter aliran kemudian dihitung dan kondisi rerata di seluruh domain medium. Model yang dites adalah geometri sederhana seperti pipa divergen-convergen dan susunan bola regular (regular sphere packing) untuk mengetes kontribusi dari geometri pori terhadap aliran Non-Darcy. Beberapa aspek geometri pori yang diuji antara lain: rasio aspek, bentuk pori dan pengaturan butir (grain arrangement). Rasio aspek adalah rasio dari diameter badan pori terhadap leher pori. Bentuk pori menunjukkan sudut bentuk dari pori. Sementara pengaturan butiran berkaitan dengan struktur susunan bola teratur (regular sphere packing). Setelah hasil diperoleh dengan geometri sederhana, simulasi dilanjutkan dengan geometri kompleks untuk menguji kemampuan metode Lattice Boltzmann untuk memprediksi parameter aliran Non-Darcy. Geometri yang kompleks terdiri dari batuan sintetis yang dibuat dengan menggunakan metode susunan bola tidak teratur (irregular sphere packing) dan citra 3 dimensi (3D) batuan asli dari scan micro-CT. Batuan sintetis digunakan sebagai jembatan simulasi ke geometri pori yang lebih kompleks pada citra batuan 3D. Ada 2 citra batuan hasil micro-CT scan yang digunakan pada studi ini yaitu: batupasir Bentheimer dan batupasir TG. Citra 3D batupasir Bentheimer adalah data terbuka sementara batupasir TG di-scan dari sidewall core dari batuan reservoir lapangan gas TG. Resolusi citra batupasir Bentheimer sangat tinggi mencapai 3,5 micron sementara resolusi citra batupasir TG hanya setengahnya yaitu 8 micron. Batu Bentheimer memiliki sortase yang baik dengan pori intergranular yang jelas. Citra digitalnya juga berkualitas tinggi menandakan resolusi alat and prosesing citra yang sangat baik. Pada sisi lain hasil scan dari batu TG memiliki banyak gangguan citra. Proses filter sebelum digunakan pada simulasi cukup membuat kompromi terhadap kualitas citra. Maka ada potensi dari proses filter untuk mengurangi atau menambah ruang pori. Hasil dari simulasi mengindikasikan bahwa geometri pori mempengaruhi aliran Non-Darcy. Rasio aspek dan pengaturan butiran menunjukan efek yang cukup tinggi terhadap aliran fluida. Rasio aspek mempengaruhi ekspansi-kontraksi dari fluida sementara posisi butir mempengaruhi arah dari aliran. Kedua geometri ini menyebabkan aliran Non-Darcy yang cukup kuat. Sementara untuk factor bentuk, sudut bentuk dari pori sepertinya tidak signifikan mempengaruhi aliran NonDarcy. Hasil dari batuan sintetis dan sampel batu asli menunjukkan korelasi yang kuat antara permeabilitas dengan koefisien Non-Darcy (faktor beta). Permeabilitas dan faktor beta yang diprediksi dari simulasi berada pada rentang dari korelasi empiris. Namun hasil simulasi dari batu TG menunjukkan nilai permeabilitas dan factor beta yang pesimistis. Ini mungkin mengindikasikan bahwa kualitas citra dapat membatasi metode LBM untuk memprediksi parameter aliran.