Beberapa batuan secara umum dapat menyerap fluida, seperti air, minyak, atau gas atau kombinasinya. Reservoir engineering memusatkan objeknya pada jumlah fluida yang terkandung dalam batuan tersebut, pergerakan fluida ke batuan, atau sifat yang berhubungan lainnya. Sifat-sifat ini bergantung pada batuan dan sifat fluida terhadap batuan tersebut. Ada porositas (pengukuran ruang kosong dalam batuan), permeabilitas (pengukuran perpindahan fluida dalam batuan), Saturasi fluida (pengukuran distribusi kasar fluida dalam batuan), dan electrical conductivity of fluid-saturated rocks (pengukuran konduktivitas batuan termasuk fluidanya terhadap arus listrik). Sifat-sifat diatas merupakan parameter dasar untuk mendeskripsikan batuan.


I. Tentang Porositas


A. Pengertian Porositas
Porositas merupakan hal yang sangat penting untuk mengukur ruang kosong yang tersedia bagi tempat menyimpan fluida hidrokarbon. Porositas (Φ) adalah kemampuan suatu batuan untuk menyimpan fluida. Porositas adalah perbandingan ruang kosong /pori-pori dalam batuan dengan keseluruhan volume batuan dikali 100 (untuk menyatakan persen).
Porositas dibagi 2 berdasarkan asal usulnya :

1.      Original (Primary) Porosity
Porositas yang terbentuk ketika proses pengendapan batuan (deposisi) tanpa ada faktor lain. Pada umumnya terjadi pada porositas antar butiran pada batupasir, antar Kristal pada batukapur, atau porositas oolitic pada batukapur.
2.      Induced (Secondary) Porosity
porositas yang terbentuk setelah proses deposisi batuan karena beberapa proses geologi yang terjadi pada batuan tersebut, seperti proses intrusi, fault, retakan, dan sebagainya. Proses tersebut akan mengakibatkan lapisan yang sebelumnya non-porosity/permeabelitas menjadi lapisan berporositas. Contohnya retakan pada shale dan batukapur, dan vugs atau lubang-lubang akibat pelarutan pada batukapur.
Batuan yang berporositas original lebih seragam dalam karakteristik batuannya daripada porositas induced.
Porositas berdasarkan kualitas :
- Intergranuler : Pori-pori terdapat di antara butir.
- Interkristalin : Pori-pori terdapat di antara kristal.
- Celah dan rekah : Pori- pori terdapat di antara celah/rekahan.
- Pin-point porosity : Pori-pori merupakan bintik-bintik terpisah-pisah, tanpa terlihat bersambungan.
- Tight : Butir-butir berdekatan dan kompak sehingga pori-pori kecil sekali dan hampir tidak ada porositas.
- Dense : Batuan sangat kecil sehingga hampir tidak ada porositas.
- Vugular : Rongga-rongga besar yang berdiameter beberapa mili dan kelihatan sekali bentuk bentuknya tidak beraturan, sehingga porositas besar.
- Cavernous : Rongga-rongga besar sekali yang merupakan gua-gua, sehingga porositasnya besar.
Porositas berdasarkan kuantitas :
- ( 0% – 5 %) dapat diabaikan (negligible)
- (5% – 10%) buruk (poor)
- (10%- 15%) cukup baik (fair)
- (15%- 20%) baik (good)
- (20%- 25%) sangat baik ( very good )
- (>25%) istimewa ( excellent )
B. Faktor Yang Mempengaruhi Porositas
1. Susunan Batuan
Pemeriksaan porositas batuan salah satunya dengan melihat porositas gabungan batuan. Dalam memperkirakan nilai porositas, Slichter dan kemudian Graton dan Fraser menghitung porositas berbagai susunan batuan serupa. Porositas dengan susunan kubik atau biasa disebut cubic packing (agak kompak) adalah 47.6 %, sedangkan rombohedral (seperti belah ketupat, lebih kompak) adalah 25,96 %.
Berdasarkan susunan kubik, porositas dapat dihitung :
r adalah jari-jari, sehingga tingginya 2r.
karena  ada 8 butir (1/8) maka volume butir pasirnya :
2. Distribusi Batuan
Kita tahu bahwa di alam, batuan terdiri dari berbagai jenis dan ukuran yang tidak hanya menyebabkan perbedaan susunannya saja tapi juga angularity dan distribusi dari berbagai ukuran partikel akan mempengaruhi nilai porositas batuan.
Distribusi suatu batuan berhubungan erat dengan komposisi butiran dari batuan tersebut. Batuan dengan satu jenis unsur penyusun bisa memiliki porositas yang lebih besar daripada porositas batuan yang terdiri dari berbagai macam unsur penyusun. Misalnya saja  batupasir dapat tersusun dari butiran kuarsa, feldspar, limestone, fossil, dan chert. Keberagaman penyusun batuan ini sangat mempengaruhi besarnya porositas dari suatu batuan karena bentuk dan ukuran dari masing-masing penyusun yang berbeda. Jelas akan sangat berbeda perhitungannya dengan ukuran partikel yang seragam.
Semakin besar ukuran butiran, semakin besar ruang kosong yang akan diisi dengan batu lempung atau partikel-partikel  lebih kecil dan materi semen. Semakin banyak partikel kecil yang masuk, mengurangi jumlah pori-pori batuan. Seperti contoh hasil pengayakan antara batupasir (a) dengan batupasir serpihan (b)
Distribusi ukuran batuan dapat dilihat dari skewness (kecondongan). Eksperimen yang dilakukan oleh Tickell di pasir Ottawa menunjukkan bahwa porositas adalah fungsi dari skewness distribusi ukuran batuan. Secara umum, semakin kecil butiran dan semakin besar angularity maka porositas semakin besar. Semakin besar ukuran butiran maka semakin kecil porositas.
Material semen juga perlu diperhatikan karena semen akan menyegel batuan sehingga fluida tidak dapat mengalir.
3. Sementasi
Sementasi juga merupakan salah satu faktor penting yang dapat mempengaruhi porositas. Material semen juga perlu diperhatikan karena semen akan menyegel batuan sehingga fluida tidak dapat mengalir. Jika suatu batuan tersementasi dengan baik, maka kemungkinan besar akan terdapat banyak pori yang tidak berhubungan. Hal ini dapat menyebabkan porositas efektif dari batuan itu menjadi kecil, sebaliknya jika suatu batuan tidak tersementasi dengan baik, kemungkinan besar semakin banyak pori yang terhubungkan, sehingga harga porositas efektif semakin besar.
4. Kompaksi
Kompaksi dapat mempengaruhi harga dari porositas. Semakin dalam posisi batuan dari permukaan, beban yang diterima semakin besar. Tekanan yang disebabkan oleh akumulasi beban batuan yang berada di atasnya disebut tekanan overburden. Jika suatu batuan terkompaksi dengan baik artinya semakin dalam dari permukaan,  pori-pori dari batuan itu akan semakin kecil karena butiran penyusun semakin merapat, contohnya pada rhombohedral packing. Begitu pula sebaliknya, jika kompaksi semakin rendah maka presentasi pori akan semakin besar, contohnya saja pada cubic packing.
5. Angularitas
Jika derajat angularitas butiran penyusun batuan semakin besar (semakin jauh dari kebundaran/roundness), bentuk butirannya akan semakin menyudut. Hal ini akan menyebabkan daerah sentuh antar butiran yang satu dengan yang lainnya akan semakin besar jika dibandingkan dengan bidang sentuh antar butiran yang roundness-nya tinggi (daerah sentuhnya kecil). Sehingga, mengakibatkan ruang yang dapat ditempati fluida akan semakin berkurang dan porositasnya menurun.
C. Porositas Total dan Effective Porosity
Total Porosity / Absolute Porosity adalah perbandingan ruang kosong/ pori-pori dalam batuan dengan bulk volume batuan (dinyatakan dalam persen).
Effective Porosity adalah perbandingan ruang kosong/ pori-pori yang saling berhubungan dalam batuan dengan bulk volume batuan (dinyatakan dalam persen).
Porositas Residual adalah porositas yang besarnya merupakan perbandingan antara volume pori yang tidak berhubungan dengan volume bulk batuan (dinyatakan dalam persen).
Para reservoir engineering menginginkan nilai effective point yang besar karena berhubungan dengan kelancaran laju alir fluida dalam batuan. Untuk batuan dengan penyemenan yang buruk hingga pertengahan, porositas total kira-kira hampir sama dengan effective porosity. Sedangkan penyemenan yang sangat tinggi dan batukapur, kemungkinan terjadi perbedaan yang signifikan antara porositas total dengan effective porosity.
Susunan pori sangatlah kompleks, tetapi relatif terdistribusi merata. Kekompleksan susunan pori meningkat dari interaksi berbagai faktor dalam lingkungan geologi, yaitu pengepakan butir dan distribusi ukuran butir dari kerangka pecahan, tipe material yang mengisi bagian kosong, dan tipe kadar penyemenan. Induced porosity seperti batuan karbonat memiliki tingkat susunan pori yang lebih kompleks. Terkadang terdapat dua atau lebih sistem pori pada batuan. Materi dasar batuan biasanya kristal sebagai matriks. Matriks mengandung pori-pori kecil terbuka yang terdiri dari 1 sistem pori.  Sistem ini berasal dari struktur kristal dari dalam batuan. Sistem pori dapat juga berasal dari fracturing/ retakan, lepasan dari batuan utama, atau pelarutan.


II. Perhitungan Lab Porositas
Banyak metode yang dikembangkan untuk menghitung porositas batuan. Sebagian besar metode didesain untuk sampel core yang kecil, kira-kira seukuran biji cemara. 3 parameter dasar yang dibutuhkan untuk menghitung porositas yaitu bulk volume / volume keseluruhan batuan, volume butir, dan volume pori-pori. Metode untuk menghitung bulk volume pada umumnya dapat digunakan untuk menghitung porositas total dan effective porosity.
A. Volume Keseluruhan (Bulk Volume)
Meskipun bulk volume dapat dihitung dari dimensi sampel yang seragam menggunakan jangka sorong, prosedur yang biasa dipakai adalah dengan menjenuhkan core dengan cara divakumkan, lalu mengisi pori-porinya dengan suatu fluida. Hal ini sangat memudahkan perhitungan pada sampel yang memiliki bentuk tak teratur.

Menjenuhkan core dengan suatu fluida dapat diobservasi secara volumetric dan gravimetric. Keduanya sangat penting untuk menghindari rembesan fluida lain ke dalam pori-pori karena fluida dalam core yang dijenuhkan harus berada dalam 1 fasa. Masalah ini dapat diselesaikan dengan 3 cara (a) melapisi batuan dengan paraffin atau zat sejenisnya, (b) menjenuhkan batuan dengan fluida dengan cara dicelup ke dalamnya, atau (c) menggunakan mercury (Hg).
Perhitungan bulk volume secara volumetric dapat terselesaikan dengan mengukur langsung volume core dengan menggunakan jangka sorong. Perhitungan bulk volume secara gravimetric iukur dengan enggunakan alat electric Hg picnometer atau volumeter yang terlebih dahulu dikalibrasi dengan bola-bola besi.
Contoh :
Metode mencari Volume Bulk :
1.     Electric Hg Picnometer
Prinsip nya adalah dengan mengukur volume air raksa yang terganti dari core yg dijenuhkan. Telebih dahulu , alat ini dikalibrasi dengan menggunakan bola-bola besi untuk mendapatkan grafik simpangan vs volume. Bola besi dapat diasumsikan sebagai volume butir batuan. Setelah mendapatkan persamaan linier antara simpangan dan volume, kita ukur core yg telah dijenuhkan dan kita mendapatkan volume bulk dari simpangan yang didapat.
2.     Russel Volumeter
Prinsip kerja dari alat Russel Volumeter ini adalah mengukur volume fluida yang terdisplacement oleh volume core sehingga diketahui volume bulk dari core sample. Cara kerjanya adalah dengan menempatkan core sample pada core bottle. Sebelumnya Russel Volumeter harus diisi dengan fluida (tetrakloroetana atau mercury) dan dikalibrasi sehingga diketahui zero point. Setelah core sample dimasukkan maka fluida yang terdisplacement akan terlihat di graduated tube.
3.     Metode Volumetrik
Prinsip yang digunakan adalah dengan megukur secara langsung dimensi dari sample core dengan jangka sorong.
4.     Melapisi dengan paraffin
Prinsip kerjanya adalah dengan menghitung selisih berat kering, berat core yang dilapisi oleh paraffine dan berat core yang dilapisi paraffine yang direndam dalam air.
B. Volume Butir Pasir (Sand-Grain Volume)
Volume butir dapat dihitung dari berat kering sampel dan densitas butir pasir. Dari berbagai percobaan sebelumnya, hasil perhitungan akan cukup akurat apabila memakai densitas kuarsa sebesar 2.65 gm/cc sebagai densitas butir pasir.
Ada 2 metode yang sering digunakan :
1.      Teknik Melcher-Nutting
Pertama hitung dahulu bulk volume sampel. Kedua, hancurkan sampel sampai ukuran butiran lalu hitung volumenya.
2.      Teknik Russell
Langsung melihat perubahan volume yang terjadi pada alat Russell volumeter untuk menghitung bulk volume dan volume butir.
Porositas dapat dihitung dari hasil perhitungan volume butir (example 2-4) dan bulk volume (example 2-1). Nilai porositas yang didapat berupa nilai porositas total.
Contoh :
Ada metode untuk menghitung volume efektif butir (effective grain volume) dan effective porosityyaitu dengan Steven porosimeter dan The Bureau of Mines gas expansion porosimeter. Keduanya memakai prinsip gas expansion dengan cara mengembangkan udara dan melihat perubahan volumenya.
Contoh :
C. Volume Pori (Pore Volume)
Semua metode perhitungan volume pori menghasilkan effective porosity. Metode yang digunakan bisa mengambil udara dari dalam batuan (memvakumkannya)atau memasukkan fluida ke pori-pori batuan. Alat yang digunakan yaitu Washburn-Bunting porosimeter, The Kobe porosimeter, atau Mercury Pump Porosimeter. Di bawah ini adalah beberapa metode menentukan volume pori :
1.      Washburn-Bunting porosimeter
Alat ini  mengukur volume udara yang diambil dari ruang pori dengan membuat vakum sebagian dalam porosimeter dengan cara memanipulasi dari reservoir merkuri yang dipasang pada alat.
Cara menggunakan metode saturasi dengan mencelupkan sampel yang kering dalam fluida yang diketahui densitasnya untuk menentukan volume pori dari berat dengan fluida dikurangi berat sebelumnya.
Contoh :2.     Liquid Saturation
Menghitung selisih berat jenuh dengan berat kering core sample. Volume didapat dengan membagi selisih berat dengan densitas dari fluida penjenuh.
3.     Stevens Porosimeter Method
Digunakan alat yang disebut Stevens Porosimeter. Prinsip kerjanya adalah dengan menghitung saturasi udara yang terkandung dalam sampel core  kering. Alat ini memiliki sebuah core chamber yang dapat diisolasi terhadap tekanan atmosfer dan disekat dengan bagian lain dari alat ini sendiri. Alat pengisolasi itu adalah needle valve.
4.     Porosimeter berdasarkan Hukum Boyle
Prinsip kerja dari alat ini adalah menghitung perbedaan tekanan dari core chamber kosong (yang memiliki volume konstan) dengan core chamber yang diisi dengan sampel core. Sebelumnya alat ini dikalibrasi dengan bola-bola besi. Volume pori didapatkan dengan penerapan Hukum Boyle, yang menganggap tekanan berbanding terbalik dengan volume.
5.     Logging Method
Pada metode ini digunakan alat porosity log yang diturunkansecara langsung ke dalam sumur pada proses logging dan dapat mengukur porositas dari formasi reservoir.
D. Ketelitian dalam Perhitungan Nilai Porositas
Kesimpulan yang dapat diambil dari perhitungan di atas adalah ada 2 teknik yang digunakan dalam mencari nilai porositas, dengan Teknik Saturasi (seperti mengganti fluida dengan suatu sampel atau dengan penjenuhan) dan Teknik Gas-Expansion.
Apabila kita perhatikan, hasil dari teknik gas-expansion akan bernilai lebih tinggi dibandingkan teknik saturasi. Error absorpsi gas akan menyebabkan teknik gas-expansion lebih tinggi nilainya, sedangkan proses saturasi yang tidak penuh menyebaabkan teknik saturasi lebih rendah. Perbedaan rata-rata keduanya mencapai 0.8 % porositas dengan penyebaran nilai tinggi dan rendah antara 0.07 – 2 % porositas. Hal ini akan sangat berpengaruh apabila sampel yang diamati kecil. Oleh karena itu, kehati-hatian dalam pengamatan dan perhitungan akan sangat berpengaruh pada hasil yang didapat