Memahami tentang geologi minyak bumi

Ø Memahami tentang geologi minyak bumi

Materi Pokok      :

1.     Pengertian geologi minyak

2.     Teori terbentuknya hidrokarbon

3.     Syarat-syarat terbentuknya hidrokarbon

4.     Sifat-sifat fisik hidrokarbon

5.     Pengertian batuan induk

6.     Batuan reservoir

7.     Keberadaan hidrokarbon pada reservoir

8.     Migrasi minyak bumi

9.     Perangkap minyak dan gas bumi

Materi Pembahasan    :

A.    Pengertian geologi minyak

Geologi minyak Bumi adalah salah satu cabang ilmu geologi untuk mengetahui keberadaan minyak Bumi di bawah tanah, kemudian mengeksplorasi dan memproduksinya. Secara umum ada dua jenis geologi minyak Bumi, yaitu geologi eksplorasi minyak Bumi yang mencakup pencarian minyak Bumi dan geologi produksi minyak Bumi.

B.    Teori terbentuknya hidrokarbon

Dari beberapa referensi, 3 faktor utama dalam pembentukan hidrokarbon (minyak-gasbumi) – dalam konteks petroleum system – adalah:

>>Ada bebatuan sumber (SourceRock) yang secara geologis memungkinkan terjadinya pembentukan minyak dan gas bumi.

>>Ada perpindahan (migrasi) hidrokarbon dari bebatuan asal menuju ke “bebatuan reservoir “ (reservoir rock), umumnya sandstone atau limestone yang berpori-pori dan ukurannya cukup untuk menampung hidrokarbon tersebut.

>>Ada jebakan geologis. Struktur geologis kulit bumi yang tidak teratur bentuknya, akibat pergerakan dari bumi sendiri (misalnya gempa bumi dan erupsi gunung api) dan erosi oleh air dan angin secara terus-menerus, dapat menciptakan suatu “ruangan” bawah tanah yang menjadi jebakan hidrokarbon. Kalau jebakan ini dilingkupi oleh lapisan yang impermiable, maka hidrokarbon tadi akan diam di tempat dan tidak bisa bergerak kemana-mana lagi atau merembes keluar. Lapisan impermeable tersebut biasa disebut sebagai batuan penutup (Seals/Caps Rock).

Analisis keadaan geologi lainnya, adanya batuan reservoir, merupakan tempat hidrokarbon terakumulasi. Batuan tersebut memiliki syarat utama, yakni: permeabelitas yang baik dan porositas yang tinggi. Temperatur bawah tanah, yang semakin dalam semakin tinggi, juga merupakan faktor penting lainnya dalam pembentukan hidrokarbon. Hidrokarbon kebanyakan ditemukan pada suhu moderat (dari 107° C ke 177° C)

C.   Syarat-syarat terbentuknya hidrokarbon

Element atau unsur minyak bumi bisa dibagi menjadi 5 bagian :

1.     Batuan induk (Source): batuan yang mempunyai banyak kandungan material organik. Batuan ini biasanya batuan yang mempunyai sifat mampu mengawetkan kandungan material organik seperti batu lempung atau batuan yang punya banyak kandungan material organik seperti batu gamping.

2.     Batuan penyimpan (Reservoir): batuan yang mempunyai kemampuan menyimpan fluida seperti batu pasir dimana minyak atau gas dapat berada di antara butiran batu pasir. Atau bisa juga di batu gamping yang banyak rongga-rongganya. Intinya batu yang punya rongga dan rongga-rongga ini terhubung satu sama lain.

3.     Batuan penutup (Seal): batuan yang impermeable atau batuan yang tidak gampang tembus karena berbutir sangat halus dimana butiran satu sama lain sangat rapat. 

4.     Migrasi (Migration): berpindahnya minyak atau gas bumi yang terbentuk dari batuan induk ke batuan penyimpan sampai dimana minyak dan gas bumi tidak dapat berpindah lagi.

5.     Jebakan (Trap): bentuk dari suatu geometri yang mampu menahan minyak dan gas bumi untuk dapat berkumpul.

Proses juga tidak kalah pentingnya dengan unsur penyusun minyak bumi. Kalau kita punya unsur tapi proses tidak mendukung atau sebaliknya maka minyak bumi juga tidak akan terbentuk. Proses juga bisa dibagi menjadi 5 tahap.

1.     Pembentukan (Generation): Tekanan dari batuan2 di atas batuan induk membuat temperatur dan tekanan menjadi lebih besar dan dapat menyebabkan batuan induk berubah dari material organik menjadi minyak atau gas bumi

2.     Migrasi atau perpindahan (Migration): Senyawa hidrokarbon (minyak dan gas bumi) akan cenderung berpindah dari batuan induk (source) ke batuan penyimpan (reservoir) karena berat jenisnya yang ringan dibandingkan air.

3.     Pengumpulan (Accumulation): Sejumlah senyawa hidrokarbon yang lebih cepat berpindah dari batuan induk ke batuan penyimpan dibandingkan waktu hilangnya jebakan akan membuat minyak dan gas bumi terkumpul

4.     Penyimpanan (Preservation): Minyak atau gas bumi tetap tersimpan di batuan penyimpan dan tidak berubah oleh proses lainnya seperti biodegradation (berubah karena ada mikroba-mikroba yang dapat merusak kualitas minyak).

5.     Waktu (Timing): Jebakan harus terbentuk sebelum atau selama minyak bumi berpindah dari batuan induk ke batuan penyimpan.

D.   Sifat-sifat fisik senyawa Hidrokarbon

i.                   Sifat Fisik Alkana

Pada temperatur kamar (25 C) dan tekanan satu atmosfer senyawa alkana memiliki wujud yang berbeda-beda. Untuk mengetahui wujud alkana dapat dilihat dari titik didih dan titik lelehnya. Perhatikan data titik didih dan titik leleh senyawa alkana pada tabel berikut ini

Dari data tersebut alkana rantai lurus (n-alkana) yang mengandung C1 sampai dengan C4 berwujud gas, C5 sampai dengan C17berwujud cair, dan mulai C 18 berwujud padat. Titik didih n-alkana bertambah sesuai dengan kenaikan Mr senyawanya. Titik didih alkana bercabang lebih rendah dari titik didih rantai lurus.

Titik leleh alkana tidak seperti titik didihnya yaitu sesuai dengan Mr nya. Massa jenis alkana umumnya lebih rendah dari 1,00 g mL–1
(massa jenis air pada suhu 4 rC). Buktinya minyak terapung di atas air. Alkana tidak larut di dalam air sebab termasuk senyawa nonpolar. Alkana larut di dalam pelarut nonpolar seperti karbon tetraklorida, kloroform, dan benzena.

ii.                 Sifat Fisik Alkena

Alkena mempunyai sifat tidak larut dalam air, massa jenis lebih kecil dari satu, dan titik didih bertambah tinggi dengan meningkatnya jumlah atom C. Perhatikan tabel titik didih dan massa jenis alkana berikut ini.

Alkena memiliki sifat fisika yang sama dengan alkana. Perbedaannya yaitu, alkena sedikit larut dalam air. Hal ini disebabkan oleh adanya ikatan rangkap yang membentuk ikatan π. Ikatan π tersebut akan ditarik oleh hidrogen dari air yang bermuatan positif sebagian.

iii.              Sifat Fisik Alkuna

Sifat fisik alkuna mirip dengan sifat-sifat alkana maupun alkena, Berdasarkan titik didihnya, tiga senyawa alkuna terpendek berwujud gas. Perhatikan tabel disamping!

Alkuna sangat sukar larut dalam air tetapi larut di dalam pelarut organik seperti karbontetraklorida. Massa jenis alkuna sama seperti alkana dan alkena lebih dari air.  Titik didih alkuna mirip dengan alkana dan alkena. Semakin bertambah jumlah atom C harga Mr makin besar maka titik didihnya makin tinggi.

E.    Batuan Induk

Batuan Induk adalah batuan karbonat yang berasal dari zat-zat organic yang terendapkan oleh batuan sedimen. Sehingga tidak terjadi siklus carbon seperti selayaknya. Justru karbonat terendapkan dan menjadi batu. Contoh dari batuan source rock adalah batu gamping, dan kini telah di temukan hidrokarbon yang terbentuk dari batu bara.

F.     Batuan Reservoir

Batuan penyimpan (Reservoir): batuan yang mempunyai kemampuan menyimpan fluida seperti batu pasir dimana minyak atau gas dapat berada di antara butiran batu pasir. Atau bisa juga di batu gamping yang banyak rongga-rongganya. Intinya batu yang punya rongga dan rongga-rongga ini terhubung satu sama lain.

G.   Keberadaan hidrokarbon pada reservoir

Reservoir adalah tempat minyak dan gas ( migas atau petroleum )terakumulasi di dalam bumi, yang dapat berbentuk perangkap struktur (structuraltrap ) atau perangkap stratografi ( stratigraphical trap )Evaluasi terhadap suatu reservoir dimulai sejak reservoir migas ditemukanoleh satu pemboran eksplorasi. Apabila reservoir tersebut dinilai prospektif sehingga kemudian dikembangkan ( developed ), serta diproduksikan minyak danatau gasnya, maka evaluasi reservoir merupkan pekerjaan rutin yang tidak dapatdiabaikan, yang harus dilakukan berkesinambungan guna menentukan strategipengurasan ( recovery ) yang paling menguntungkan.Memproduksikan migas dari reservoir berbeda dengan mengeluarkanminyak dari dalam suatu tangki minyak. Minyak terproduksikan dari dalamreservoir karena tenaga dorong alamiah ( natural reservoir drive mecanism ) yangbekerja pada reservoir tersebut Selain itu jumlah minyak yang bisa diproduksikantergantung kepada cara memproduksikan serta letak ( lokasi ) sumur sumurpenghasilnya. Minyak dari dalam tangki bisa kita peroleh seluruhnya, namunminyak dari dalam reservoir tidak seluruhnya bisa kita peroleh . Hanya sebagiankecil minyak bisa diperoleh dengan mengandalkan tenaga dorong alamiahnya.Berbagai teknologi telah sdikembangkan dan diterapkan guna meningkatkanperolehan minyak dari reservoir, antara lain dengan melaksanakan teknik secondary oil recovery, tertiary/enhanced oil recovery (EOR), horizontaldrilling,microbial technology, dan lain lain.

H.   Migrasi

Migrasi merupakan proses perpindahan hidrokarbon dari satu tempat ke tempat lain. Migrasi di pengaruhi oleh besarnya gaya apung atau buoyancy. Lawan dari gaya apung sendiri adalah kapilaritas atau gaya isap. Jika gaya kapilaritas lebih besar dari pada gaya apung makan tidak akan terjadi migrasi.Migrasi dibagi menjadi 3 macam. yaitu :

1. Migrasi primer yaitu perpindahan hidrokarbon dari source rock ke karier bed. Migrasi primer berjalan lambat karena minyak bumi harus cukup untuk keluar dari batuan induk yang memiliki permeabilitas matrik yang rendah. Migrasi primer berakhir ketika hidrokarbon telah mencapai “permeable conduit” atau “carrier bed” untuk terjadinya migrasi sekunder

2.      Migrasi sekunder yaitu perpindahan hidrokarbon dari carier bed ke jebakan atau trap. Problem yang sering dihadapi adalah pore throat lebih kecil dibanding oil stringers, karenanya oil stringrs akan tertahan. untuk dapat bergerak, maka “bouyancy” >>> “capillary-entry pressure (setelah akumulasi tercapai).Jika capillary-entry pressur >>> buoyancy, maka migrasi sekunder .Akan terhenti hingga capillary-entry presure tereduksi dan Buoyant force meningkat

3.      Migrasi tersier terjadi jika ada kebocoran (leakage) pada cap rocks yang menutupi reservoir.Cap rocks dengan pori-pori yang lebih kecil dari batuan dibawahnya, mampu menahan pergerakan naik dari minyak bumi. Pengisian yang progresif menyebabkan akumulasi meningkat, dapat menyebabkan bouyancy >>> capillary-entry pressure Fractures dan faults dapat menyebabkan kebocoran.

I.       Perangkap minyak dan gas bumi

Traps adalah tempat di bawah permukaan dimana petroleum tidak dapat melanjutkan migrasinya

-     Perangkap Struktur (Structural Trap)

a)     Perangkap yang didominasi oleh lipatan,  

b)     Perangkap yang didominasi oleh sesar,   

c)     Perangkap yang berasosiasi dengan piercement features

d)    Perangkap Stratigrafi (Stratigraphic Traps)

e)     Primary or depositional stratigraphic traps,

f)       Perangkap stratigrafi  berasosiasi dengan ketidakselarasan

g)    Secondary or diagenetic stratigraphic traps

-      Combination Of Structural &Stratigraphi

illustrasi gambar

Perangkap Struktur Antiklin, dengan memperlihatkan suatu closur (tutupan). Dalam perangkap struktur terdapat fluida gas, minyak, & air dalam batuan reservoar, masing-masing dibatasi oleh batas minyak air (WOC), dan batas minyak gas (GOC)

Perangkap Stratigrafi, beda fasies (lenses)

Perangkap Stratigrafi, bidang ketidakselarasan  <!--[if !mso]>