DETAIL DOCUMENT
PERHITUNGAN MODULUS ELASTIK UNTUK BERBAGAI MODEL GEOMETRI PORI BATUAN MENGGUNAKAN METODE ELEMEN HINGGA
Total View This Week0
Institusion
Institut Teknologi Bandung
Author
Firmansyah (STUDENT ID : 20215059)
(LECTURER ID : 0004056401)
(LECTURER ID : 0019108004)
Subject
 
Datestamp
0000-00-00 00:00:00 
Abstract :
Pemahaman mengenai sifat fisik batuan sangat penting dalam geofisika eksplorasi khususnya dalam interpretasi data seperti pemetaan lokasi cadangan hidrokarbon. Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa sifat fisik batuan (sifat elastik, kelistrikan, magnetik, dan lain-lain) dipengaruhi oleh kompleksitas mikrostruktur dan geometri pori pada batuan. Pada penelitian ini, perhitungan sifat elastik batuan dilakukan pada berbagai geometri pori berbasis pemodelan numerik sedangkan perhitungan modulus elastik menggunakan metode elemen hingga. Pemodelan numerik dilakukan sebagai studi awal untuk mengetahui pengaruh yang mungkin terjadi pada sifat elastik akibat kompleksitas mikrostruktur dan geometri pori. Geometri pori dalam penelitian ini diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu retakan (pada 2D berbentuk garis dan batang; pada 3D berbentuk jarum dan koin penny) dan akibat sortasi butiran (diamond, ellips dengan memvariasikan aspect ratio ????). Selain itu, pengaruh orientasi, ukuran dan distribusi geometri pori juga ditinjau untuk kasus 2D dan 3D. Penelitian tambahan telah dilakukan untuk mengkaji pengaruh lempung, jenis lempung, kepadatan butiran, dan distribusi lempung serta pengaruh dari saturasi fluida terhadap nilai modulus elastik batuan. Selain itu, telah dilakukan alternatif perhitungan menggunakan metode homogenisasi (upscaling) yaitu dengan membandingkan modulus bulk efektif pada sub-sampel yang berukuran lebih kecil terhadap sub-sampel yang berukuran lebih besar. Berdasarkan hasil perhitungan, semakin besar ukuran pori maka nilai modulus Young meningkat. Selain itu, perbedaan bentuk pori (pada kasus 3D) menunjukkan bahwa nilai modulus Young dari yang terbesar adalah pori berbentuk Koin Penny>Bola>Ellipsoida>Silinder>Polihedral>Diamond. Untuk hasil perhitungan pengaruh orientasi pori (pada kasus 2D) untuk beberapa bentuk pori menunjukkan hasil trend penurunan modulus Young efektif yang hampir sama dimana ketika sudut ????=90° terjadi penurunan nilai modulus Young maksimum. Sifat simetris hanya dialami oleh model pori tunggal berbentuk bar, ellips, dan diamond-shape 1, sedangkan untuk model pori diamond-shape 2 tidak simetris, sehingga dapat disimpulkan bahwa tidak semua orientasi pori tunggal bersifat simetris. Hasil perhitungan pengaruh variasi aspect ratio dengan porositas dibuat tetap menunjukkan adanya penyimpangan dibandingkan dengan teori Kachanov secara gradual seiring perubahan nilai aspect ratio. Hasil perhitungan Griffiths et al., 2017 juga menunjukkan penyimpangan yang sama. Sehingga hal ini menunjukkan porositas berperan penting sebagai parameter yang perlu diperhatikan ketika meninjau pengaruh aspect ratio, tidak bisa sembarang memvariasikan nilai a dan b. Selain itu, perlu diperhatikan bahwa ketika ?=0° terjadi penurunan nilai modulus Young seiring perubahan nilai aspect ratio (?) menuju 1. Sedangkan ketika ?=90° terjadi kenaikan nilai modulus Young seiring perubahan nilai aspect ratio (?) menuju 1, dimana sesuai dengan rumusan Kachanov et al., 1994. Pengaruh distribusi pori untuk beberapa model menunjukkan sifat yang sama yaitu jika pori terdistribusi dengan parallel/ sejajar satu sama lain akan memberikan dampak pada nilai modulus bulk efektif yang lebih kecil jika dibandingkan yang terdistribusi acak/random. Selain itu, untuk porositas lebih kecil dari 15% distribusi retakan teramati lebih sensitif dibandingkan untuk porositas di atas 15%. Pada hasil perhitungan pengaruh lempung menunjukkan bahwa semakin banyak fraksi lempung yang mengisi ruang pori pada batuan akan meningkatkan nilai modulus bulk efektifnya. Selain itu, perbedaan nilai modulus bulk intrinsik dari lempung (jenis lempung) juga mempengaruhi terhadap nilai modulus bulk efektifnya. Disamping itu, tingkat kepadatan dari butiran penyusun batuan juga mempengaruhi nilai modulus bulk efektifnya, dimana semakin padat (stiffer) maka modulus bulk efektifnya akan lebih besar dibandingkan dengan butiran yang lebih lunak (softer). Dan juga, distribusi lempung berpengaruh cukup signifikan ketika fraksi lempung dibawah 0.25 dari total ruang pori. Pendekatan homogenisasi (upscaling) yang telah dilakukan yaitu dengan membandingkan nilai modulus bulk efektif rata-rata dari sub-sampel yang berukuran lebih kecil terhadap sub-sampel yang berukuran lebih besar menunjukkan nilai modulus bulk efektif yang hampir sama, sehingga pendekatan ini dapat diterapkan pada penelitian mendatang untuk data citra yang berukuran besar. Kehadiran fluida (air) terlihat mempengaruhi modulus elastik batuan berpori, seiring dengan bertambahnya saturasi fluida (air) menyebabkan nilai modulus Bulk efektif meningkat. Distribusi penambahan fluida (air) diposisikan secara acak dengan mengisi bagian bawah dari model/citra batuan hingga terisi penuh.  

Institution Info

Institut Teknologi Bandung