Produksi dan formulasi surfaktan berbasis metil ester sulfonat dari olein sawit untuk aplikasi enhanced oil recovery

Abstract

The remaining oil in a reservoir that cannot be produced using the natural driving force (primary recovery) is about 50 to 80% of the initial oil volumes (IOIP). A secondary recovery technique such as waterflooding can only increase the recovery as much as 5 to 20% of the IOIP. Therefore, a method known as Enhanced Oil Recovery (EOR) has to be implemented in the reservoir in the effort to recover much more oil. One of the EOR methods is surfactant injection. The injection of surfactant solution is aimed to significantly reduce the capillary forces in the reservoir by lowering the oil-water interfacial tension within the pore spaces. Once the capillary force is diminished, the reservoir oil is much easier to be displaced and moved toward the production wells. This is an excellent opportunity to develop a type of vegetable oil-based surfactants. One of potential surfactant types to develop is methyl ester sulphonate surfactant (MES). This study was aimed at producing MES surfactant and formula-based methyl ester sulfonate surfactant from palm olein to be applied for in the process of improving oil recovery using carbonate formation fluids. Results of the study showed that the best condition was achieved in a sulphonation process done in 3-4 hours with the flowrate of dry air of 1.8 kg/hour and a purification performed without the addition of methanol in a pH of 8. The best MES surfactant-based formula for EOR applications on the formation of carbonate was the one with the composition of 0.3% MES surfactant, 0.3% Na2CO3, and 15,000 ppm salinity. MES surfactant produced from this formula had more heat resistance, higher salinity, and higher hardness than the commercial surfactants did. Results of the performance test of surfactant-based formula showed that the MES surfactant formula was compatible with formation water and injection water. The formed phase was a lower phase which was relatively stable on a heating up to day 77 (reservoir temperature of 70 and 112 °C) with a range of interfacial tension of 10-2 dynes/cm. The adsorption reached 152.86 μg active matter/g core and the incremental oil recovery using synthetic core of 8-19% and using native core of 9.1%. Surfactant solution coreflooding test with bottom-up flow direction resulted in a greater oil recovery (16%) than that with top-down flow direction. This was caused by the influence of gravity.

Sisa minyak di dalam reservoir pada proses produksi minyak bumi menggunakan tenaga pendorong alamiah (primary recovery) yang tidak dapat diproduksikan berkisar antara 50-80 % dari volume minyak mula-mula. Setelah reservoir dengan tenaga pendorong alamiah (primary recovery) dan secondary recovery sudah tidak dapat mendorong minyak untuk naik ke permukaan, maka untuk memproduksikan sisa minyak yang tertinggal perlu diterapkan metode peningkatan perolehan minyak tahap lanjut yang dikenal dengan istilah Enhanced Oil Recovery (EOR). Salah satu metode EOR yang digunakan yaitu injeksi kimia menggunakan surfaktan. Injeksi surfaktan merupakan salah satu cara untuk mengurangi sisa minyak yang masih tertinggal di dalam reservoir dengan cara menginjeksikan suatu zat aktif permukaan ke dalam reservoir sehingga tegangan antarmuka minyak-air dapat diturunkan. Dengan turunnya tegangan antarmuka maka tekanan kapiler pada daerah penyempitan pori-pori batuan reservoir dapat dikurangi sehingga minyak yang terperangkap dalam pori-pori dapat dapat dilarutkan dalam bentuk mikroemulsi dan diproduksikan. Agar dapat menguras minyak yang masih tersisa secara optimal maka diperlukan jenis surfaktan yang sesuai dengan kondisi air formasi dan reservoir tersebut. Hal ini merupakan peluang yang sangat baik untuk mengembangkan jenis surfaktan berbasis minyak nabati. Berdasarkan ketersediaannya, bahan baku minyak nabati yang dapat dimanfaatkan adalah minyak sawit. Hal ini mengingat potensi sawit Indonesia saat ini sangat besar, pada tahun 2010 total produksi CPO Indonesia mencapai sekitar 20 juta ton. Salah satu jenis surfaktan yang potensial untuk dikembangkan yaitu surfaktan metil ester sulfonat (MES). Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan surfaktan MES dan formula surfaktan berbasis MES dari olein sawit untuk aplikasi pada proses peningkatan perolehan minyak bumi menggunakan fluida karbonat. Ruang lingkup pelaksanaan kegiatan penelitian ini adalah (1) Kajian proses produksi surfaktan metil ester sulfonat berbasis olein sawit menggunakan reaktor Singletube Film Sulfonation Reactor (STFR), (2) Formulasi surfaktan MES meliputi penentuan konsentrasi surfaktan MES, penentuan salinitas optimum, pemilihan aditif dan co-surfaktan, dan (3) Uji kinerja formula surfaktan berbasis MES meliputi uji kompatibilitas, kelakuan fasa, uji ketahanan panas, uji filtrasi, uji adsorpsi dan uji core flooding skala laboratorium.