SOURCE ROCK BAB I PENDAHULUAN I.1
Pendahuluan Minyak bumi telah menjadi energi primadona berpuluh puluh tahun di dunia. Hal ini di karenakan besarnya energi yang diperoleh dari BBM (bahan bakar minyak ) lebih tinggi dibanding dengan sumber energi lainnya. Pengetahuan tentang minyak bumi ini sangat penting untuk kita ketahui, mengingat minyak bumi dan gas alam adalah suatu sumber energi yang tidak dapat diperbaharui atau non renewabale, renewabale , sedangkan penggunaan sumber energi ini dalam kehidupan kita sehari-hari cakupannya sangat luas dan cukup memegang peranan penting atau menguasai hajat hidup orang banyak. Sebagai contoh minyak bumi digunakan sebagai sumber energi yang banyak digunakan untuk memasak, kendaraan bermotor, dan industri, kedua bahan bakar tersebut berasal dari pelapukan sisa-sisa organisme sehingga disebut bahan bakar fosil. Minyak bumi merupakan campuran rumit dari ratusan rantai hidrokarbon, yang umumnya tersusun atas 85% karbon (C) dan 15% hidrogen (H). Selain itu, juga terdapat bahan organik dalam jumlah kecil dan mengandung oksigen (O), sulfur (S) atau nitrogen (N).Para geologis umumnya sependapat bahwa minyak bumi terbentuk selama jutaan tahun dari organisme, tumbuhan dan hewan, berukuran sangat kecil yang hidup di lautan purba. Begitu organisme laut ini mati, badannya terkubur di dasar lautan lalu tertimbun pasir dan lumpur, membentuk lapisan yang kaya zat organik yang akhirnya akan menjadi batuan endapan (sedimentary rock). Proses ini berulang terus, satu lapisan menutup lapisan sebelumnya. Lalu selama jutaan tahun berikutnya, lautan di bumi ada yang menyusut atau berpindah tempat. Deposit yang membentuk batuan endapan umumnya tidak cukup mengandung oksigen untuk mendekomposisi material organik tadi secara komplit. Bakteri mengurai zat ini, molekul demi molekul, menjadi material yang kaya hidrogen dan karbon. Tekanan dan temperatur yang semakin tinggi dari lapisan bebatuan di atasnya kemudian mendistilasi sisa-sisa bahan organik, lalu pelan-pelan mengubahnya menjadi minyak bumi dan gas alam. Bebatuan yang mengandung minyak bumi tertua
diketahui berumur lebih dari 600-juta tahun. Yang paling muda berumur sekitar 1-juta tahun. Secara umum bebatuan dimana diketemukan minyak berumur antara 10-juta dan 270-juta tahun. Ada banyak hipotesa tentang terbentuknya minyak bumi yang dikemukakan oleh para ahli, beberapa diantaranya adalah: 1. Teori Biogenesis (organik) Macqiur (Perancis, 1758) merupakan orang yang pertama kali mengemukakan pendapat bahwa minyak bumi berasal dari tumbuh-tumbuhan. Kemudian M.W. Lamanosow (Rusia, 1763) juga mengemukakan hal yang sama. Pendapat di atas juga didukung oleh sarjana lainnya seperti, New Beery Beer y (1859), Engler (1909), Bruk (1936), Bearl (1938) dan Hofer. Mereka menyatakan bahwa minyak dan gas bumi berasal dari organisme laut yang telah mati berjuta-juta tahun yang lalu dan membentuk sebuah lapisan dalam perut bumi . Secara alami minyak bumi yang ada dibuat oleh alam ini dengan bahan dasarnya dari ganggang. Selain ganggang, biota-biota lain yang berupa daun-daunan juga dapat menjadi sumber minyak bumi dan gas alam (Gambar 1.1).
GAMBAR 1.1 ASAL MULA MINYAK BUMI Tetapi ganggang merupakan biota terpenting dalam menghasilkan minyak dan gas. Namun dalam studi perminyakan diketahui bahwa tumbuh-tumbuhan tingkat
tinggi
tersebut
akan
lebih
banyak
menghasilkan gas dibandingkan
menghasilkan minyak bumi. Hal ini disebabkan karena rangkaian karbonnya juga semakin kompleks. Setelah ganggang-ganggang ini mati, maka akan teredapkan di dasar cekungan sedimen. Keberadaan ganggang ini bisa juga dilaut maupun di sebuah danau. Jadi ganggang ini bisa saja ganggang air tawar maupun ganggang air laut. Tentu saja batuan yang mengandung karbon ini bisa batuan hasil pengendapan di danau, di delta, maupun di dasar laut. Batuan yang mengandung banyak karbonnya ini yang disebut Sour ce
Rock
atau
yang batuan I nduk
kaya mengandung unsur Carbon
(Gambar 1.2).
GAMBAR 1.2 PEMBENTUKAN SOURCE ROCK Minyak yang dihasilkan oleh batuan induk ini tentu saja berupa minyak mentah. Walaupun berupa cairan, minyak bumi yang mentah ciri fisiknya berbeda dengan air. Dalam hal ini sifat fisik yang terpenting yaitu berat jenis dan kekentalan. Proses pembentukan carbon dari ganggang menjadi batuan induk ini sangat spesifik. Itulah sebabnya tidak semua cekungan sedimen akan mengandung minyak atau gas bumi. Kalau saja carbon ini teroksidasi maka akan terurai dan bahkan menjadi rantai carbon yang tidak mungkin dimasak. Proses pengendapan batuan ini berlangsung terus menerus. Kalau saja daerah ini terus tenggelam dan terus ditumpuki oleh batuan-batuan lain diatasnya, maka batuan yang mengandung karbon ini akan
terpanaskan. Tentu saja kita tahu bahwa semakin kedalam atau bumi maka akan bertambah suhunya. Hal ini disebabkan karena adanya ada gradien geothermal.
GAMBAR 1.3 SOURCE ROCK MEMBENTUK HYDROCARBON 2. Teori Abiogenesis (Anorganik) Barthelot (1866) mengemukakan bahwa di dalam minyak bumi terdapat logam alkali, yang dalam keadaan bebas dengan temperatur tinggi akan bersentuhan dengan karbondioksida dan membentuk suatu asitilena. Kemudian Mandeleyev (1877) mengemukakan bahwa minyak bumi terbentuk akibat adanya pengaruh kerja uap pada karbida-karbida logam dalam bumi . Yang lebih ekstrim lagi adalah pernyataan beberapa ahli yang mengemukakan bahwa minyak bumi mulai terbentuk sejak zaman prasejarah, jauh sebelum bumi terbentuk dan bersamaan dengan proses terbentuknya bumi. Pernyataan tersebut berdasarkan fakta ditemukannya material hidrokarbon dalam beberapa batuan meteor dan di atmosfir beberapa planet lain. Oleh karena itu , salah satu faktor utama terbentuknya minyak bumi yaitu adanya source rock atau batuan asal yang biasa disebut pula dengan batuan induk. Tanpa adanya source rock, oil reservoir tidak akan pernah terbentuk.
BAB II ISI II.1
Definisi Source Rock Batuan induk atau source rock 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. Source rock adalah batuan yang terbentuk dari jasad organisme yang telah mati dan terendapkan oleh sedimentasi ribuan tahun yang lalu. Akibat adanya proses alamiah (pressure dan temperature) di dalam kulit bumi, Source rock dapat berubah menjadi hidrokarbon atau lebih kita kenal dengan minyak mentah. Source rock inilah yang menjadi bahan baku pembentukan hidrokarbon. batuan ini kaya akan kandungan unsur atom karbon (C) yang didapat dari cangkang cangkang fosil yang terendapkan di batuan itu. Karbon inilah yang akan menjadi unsur utama dalam rantai penyusun ikatan kimia hidrokarbon. Contoh dari batuan source rock adalah batu gamping. Shale dan Coal memiliki kandungan organik yang tinggi dan menjadi hal yang menarik secara ekonomi. Sebaliknya, source rock HC mengeluarkan hanya sedikit minyak dan gas bumi
per unit volume batuan yang terakumulasi dalam batuan
reservoar. Pengawetan material organik tersebut merupakan suatu fungsi kandungan oksigen, tingkat tingkat
sedimentasi,
oksigenasi
dan
dan intensitas kehidupan bentonik.
aktifitas
bentonik
Menurunnya
menyebabkan meningkatnya
tingkat
fermentasi metana oleh bakteri. Akibatnya ada banyak atau sedikit material organik yang tersimpan di dalam sedimen. Material organik yang menghasilkan hidrokarbon tidak hanya memiliki unsur karbon saja, namun haruslah berasosiasi/terikat dengan unsur hidrogenKenyataannya adalah makin banyak hidrogen yang terikat dengan karbon justru akan makin banyak menghasilkan hidrokarbon. Untuk itu kita membutuhkan sebuah indikator untuk mengetahui jumlah hidrogen yang terkandung dalam suatu material organik. Indikator kandungan hidrogen dapat diperkirakan secara langsung melalui beberapa metode diantaranya
Rock-Eval
pyrolysis.
Rock-Eval
pyrolysis
dapat
memperkirakan
kandungan hidrogen dalam suatu material organik, dikenal sebagai nilai S2. Kombinasi plot antara nilai TOC dan nilai S2 saat ini merupakan metode terbaik dalam mengetahui kualitas material organik yang berasosiasi dengan seberapa banyak kandungan hidrogen dalam material organik tersebut. Jadi jika kita memiliki nilai S2 tinggi ( high S2 value ) sudah pasti mencerminkan batuan induk terbaik (better source rock) yang akan menghasilkan lebih banyak hidrokarbon.
II.2
Syarat Terbentuknya Source Rock Dalam geologi minyak bumi , batu mengacu pada batuan sumber dari mana hidrokarbon
telah dihasilkan atau mampu dihasilkan. Mereka membentuk salah satu elemen penting dari sebuah kerja sistem petroleum . Mereka adalah organik sedimen yang kaya yang mungkin telah disimpan dalam berbagai lingkungan termasuk laut air dalam, lakustrin dan delta . serpih minyak dapat dianggap sebagai source rock organik kaya tapi belum matang dari mana minyak sedikit atau tidak telah dihasilkan dan dikeluarkan
Gambar 2 diagram kandungan dominan karogen dan potensi hidrokarbon serta hubunganya dengan sedimentasi dan lingkungan
Tingkat sedimentasi yang rendah pada kondisi oksidasi lebih menghasilkan inertinite, dan sebaliknya pada kondisi anoxic (reduksi) lebih menghasilkan liptinite yang kaya H. Material organik pada source rock HC dibagi dalam 2 kelompok : 1. Bitumen : material organik larut yang hanya sedikit menunjukkan total TOC 2. Kerogen : material organik yang tidak larut yang lebih menjunjukkan total TOC
Batuan induk(source rock) diklasifikasikan dari jenis kerogen bahwa mereka mengandung, yang pada gilirannya mengatur jenis hidrokarbon yang akan dihasilkan : 1. Tipe Liptinite (tipe I Kerogen), berasal dari lipid alga setelah mengalami degradasi oleh bakteri, alterasi oleh proses dekomposisi, kondensasi dan polimerisasi. Endapan yang kaya liptinite dicirikan oleh warna gelap, laminasi, dan kaya akan TOC. Liptinite ini
terbentuk di danau dan lagoon, tetapi liptinite juga banyak dalam
lingkungan laut. Liptinite relatif kaya akan Hidrogen dan punya rasio H/C yang tinggi ; memiliki kandungan oksigen yang rendah dan ra sio O/C yang rendah. 2.
Tipe Exinite (tipe II Kerogen), berasal dari membran tumbuhan seperti spora, pollen, kutikula daun, dsb. Tumbuhan tersebut bukan hanya bukan hanya hidup di darat, swamp yang nantinya akan menghasilkan coal, akan tetapi bisa juga hidup di danau maupun di laut (ex : dinoflagellata dan phytoplankton). Exinite memiliki kandungan H atau H/C yang tinggi (lebih rendah dari Liptinite) dan kandungan O atau O/C yang relatif menengah. Kebanyakan sedimen laut dan source rock mengandung campuran liptinite, exinite dan vitrinite. Exinite berpotensial untuk menghasilkan oil, condensate dan wet gas.
3.
Tipe Vitrinite (tipe III Kerogen), berasal dari kayu tumbuhan (woody plant) yang terdegradasi. Vitrinite memiliki kandungan H atau H/C yang rendah, akan tetapi memiliki O/C yang tinggi. Kerogen ini merupakan komponen utama dari batubara (coal). Vitrinite ini bisa juga terjadi di laut dan di danau. Vitrinite tersebut sangat berpotensial untuk menghasilkan gas, akan tetapi bisa juga oil dan kondensat dalam juga yang terbatas.
4. Tipe Inertinite (tipe IV Kerogen), berasal dari tumbuhan yang teralterasi kuat, rombakan material organik. Karena proses oksidasi dan karbonisasi yang tinggi, kandungan H atau H/C menjadi sangat rendah. Batuan yang mengandung Inertinite ini kenyataannya tidak berpotensi untuk menghasilkan oil maupun gas.
Grafik rasio H/C dan O/C plot sering kita kenal sebagai Diagram Van Krevelen. Diagram Van Krevelen sejatinya berasal dari hasil studi coal macerals, yang menggambarkan perubahan komposisi tipe kerogen dikaitkan dengan kematangan (maturity). Pada dasarnya sangat jarang sebuah source rock mengandung hanya satu tipe kerogen. Sebagian besar sedimen mengandung dua atau lebih campuran tipe kerogen (mixed kerogen). Plot data biasanya berada atau masuk ke dalam dua zona tipe kerogen, misal Tipe I atau Tipe II bercampur dengan Tipe III atau Tipe I, II, III bercampur dengan Tipe IV. Kemunculan campuran tipe kerogen umumnya selalu ada dalam ploting nilai H/C dan O/C dalam diagram Van Krevelen, hal ini akan menyulitkan interpretasi data rock eval secara pasti.
Gambar 3 Diagram Pseudo-van Plot
Adapun syarat terbentuknya source rock lainnya adalah :
1. TOC ( total organic karbon ) merupakan kuantitas dari karbon organic yang terendapkan dalam batuan tersebut. Semakin tinggi nilai OC maka akan semakin
baik
source
rock
tersebut
dan
kemungkinan
terbentuknya
hidrokarbon akan semakin tinggi. TOC yang dapat menghasilkan adalah di atas 1%.
2. Kerogen merupakan kualitas dari carbon organic yang terendapkan dalam batuan tersebut. Keregon akan menentukan hidrokarbon yang akan di bentuk. Kerogen ada beberapa tipe . diantaranya : a. Kerogen tipe I - Terbentuk di perairan dangkal - Berasal dari algae yang bersipat lipid - H/C > 1.5 dan O/C < 0,1 - Menghasikan minyak b. Kerogen tipe II - Terbentuk di marine sedimen - Berasal dari algae dan protozoa - H/C antara 1,2 – 1,5 dan O/C antara 0,1-0,3 - Menghasilkan minyak dan gas c. Kerogen tipe III - Terbentuk di daratan - Berasal dari tumbuhan daratan - H/C < 1,0 dan O/C > 0,3 - Menghasilkan gas d. Kerogen tipe IV - Telah mengalami oksidasi sebelum terendapkan , sehingga kandungan karbon telah terurai sebelum terendapkan - Tidak menghasilkan hidrokarbon
GAMBAR 2.1 TEMPAT-TEMPAT PEMBENTUKAN KEROGEN
3. Maturity (pematangan) Maturity atau pametangan adalah proses perubahan biologi, fisika, dan kimia zat-zat organic menjadi hidrokarbon. Sehingga maturation ini disebut pula proses pematangan kerogen di source rock. Proses pematangan terjadi karena adanya kenaikan suhu atau terjadi pemanasan di dalam permukaan bumi. Proses yang dibantu oleh temperatur dan tekanan yang tinggi ini akan menyebabkan ikatan kompleks senyawa kimia dari kerogen terpecah menjadi ikatan yang lebih kecil dan kemudian mematangkannya menjadi bentuk cairan minyak ataupun gas. Dimana maturity di bagi 3 yaitu antara lain : a. Immature adalah sourcerock yang belum mengalami perubahan menjadi hidrokarbon b. Mature adalah source rock yang sedang mengalami perubahan menjadi hidrokarbon c. Overmature adalah source rock yang telah mengalami pematangan menjadi hidrokarbon.
GAMBAR 2.2 PEMATANGAN SOURCE ROCK Seperti disebutkan diatas bahwa pematangan source rock (batuan induk) ini karena adanya proses pemanasan. Juga diketahui semakin dalam batuan induk maka akan semakin panas dan akhirnya menghasilkan minyak dan gas. Tentunya akan ada hubungan antara kedalaman dengan pematangan. Proses pemasakan ini tergantung suhunya dan karena suhu ini tergantung dari besarnya gradien geothermalnya maka setiap daerah tidak sama tingkat kematangannya.Daerah yang dingin adalah daerah yang gradien geothermalnya rendah, sedangkan daerah yang panas memiliki gradien geothermal tinggi. Pada pada gambar dibawah dapat dilihat bahwa minyak terbentuk pada suhu antara 50-180 derajat Celsius. Tetapi puncak atau kematangan terbagus akan tercapai bila suhunya mencapai 100 derajat Celsius. Ketika suhu terus bertambah karena cekungan itu semakin turun dalam yang juga diikuti penambahan batuan penimbun, maka suhu tinggi ini akan memasak karbon yang ada menjadi gas.
GAMBAR 2.3 PENGARUH SUHU TERHADAP SOURCE ROCK Pada tahapan ini, terjadi reaksi pada temperatur rendah yang mereduksi oksigen, nitrogen dan belerang sehingga akan menghasilkan hidrokarbon.Proses ini terus berlangsung sampai suhu batuan mencapai 50 derajat celcius. Selanjutnya,efek peningkatan temperatur menjadi sangat berpengaruh sejalan dengan tingkat reaksi dari bahan-bahan organik kerogen. Karena temperatur terus mengingkat sejalan dengan bertambahnya kedalaman, efek pemanasan secara alamiah ditentukan oleh seberapa dalam batuan sumber tertimbun (gradien geothermal). Terlihat bahwa minyak bumi dapat dihasilkan diatas temperature 50 derajat atau pada kedalaman sekitar 1200 meter lalu terhenti pada suhu 180 derajat atau pada kedalaman sekitar 5200 meter.Sedangkan untuk gas terbentuk sejalan dengan bertambahnya temperature atau kedalaman. Batuan sumber tertentu yang disebut sebagai 'kelas dunia', yang berarti bahwa mereka tidak hanya dari kualitas yang sangat tinggi tetapi juga tebal dan distribusi geografis yang luas. Examples include: Contoh termasuk: a. Devon Tengah untuk menurunkan minyak Mississipian anoksik luas laut dan tempat tidur sumber gas di Benua Tengah dan Appalachia : (misalnya serpih Bakken
dari Basin Williston , yang Shale Antrim dari Cekungan Michigan , yang Shale Marcellus dari Appalachian Basin ). b. Kimmeridge tanah liat - ini Jurassic atas laut batulumpur atau setara stratigrafi yang dihasilkan sebagian besar minyak yang ditemukan di Laut Utara dan Laut Norwegia c. La Luna serpih - Pembentukan Turonian dihasilkan sebagian besar minyak di Venezuela d. Akhir Karbon bara - bara yang dihasilkan dari usia ini sebagian besar gas di selatan Laut Utara, Cekungan Belanda dan barat laut Jerman Basin e. Pembentukan Hanifah - Jurassic atas ini kaya karbonat Unit dilaminasi telah bersumber minyak di raksasa Ghawar lapangan di Arab Saudi II.3 Ciri Ciri Source Rock Yang Baik Berdasarkan material pembentukan dan proses nya, source rock dapat terklasifikasi antara source rock yang baik dan source rock kurang baik . Semakin tinggi nilai OC
maka akan semakin baik source rock tersebut dan kemungkinan terbentuknya hidrokarbon akan semakin tinggi. Salah satu contoh batuan source rock yang baik adalah shale. Shale merupakan jenis source rock yang baik dikarenakan batun shale kaya akan sumber organic (hidrokarbon) dan sisanya 10 % merupakan batuan karbonat seperti gamping dan batu bara dapat juga bertindak sebagai source rock yang baik. Shale, batu bara, dan gamping, dapat dikatakan sebagai source rock yang baik, dikarenakan batuan tersebut juga memiliki porositas dan permeabilitas yang cukup memungkinkan agar hidrokarbon dapat bermigrasi ke batuan reservoir, dan ditampung oleh batuan reservoir.
GAMBAR 2.4 SHALE SEBAGAI BATUAN INDUK
II.4 Batu Bara Sebagai Batuan Induk Hidrokarbon Pada saat ini, batubara dikenal sebagai bahan bakar antara lain untuk kepentingan pembangkit listrik tenaga uap, industri semen, industri baja. Penelitian batubara dibawah mikroskop memperlihatkan beberapa gambaran yang menunjukkan bahwa batubara berperan aktif dalam pembentukan hidrokarbon. Hal ini termasuk juga dengan didapatkannya veins dari unsur-unsur bitumen didalam batubara dan maceralmaceral yang menunjukkan adanya bahan yang sama dengan unsur bitumen tadi, didalam pengamatan mikroskop dengan menggunakan sinar fluorescence. Batuan induk hidrokarbon adalah suatu batuan yang mengandung unsur-unsur atau sisa-sisa jasad renik binatang laut atau air tawar maupun tumbuh-tumbuhan. Pada mulanya batuan diendapkan di laut dianggap sebagai satu-satunya batuan induk hidrokarbon. Namun saat ini, kenyataan telah membuktikan bahwa batuan yang mengandung unsur tumbuhan atau binatang air yang berasal dari darat dapat
menghasilkan minyak bumi dalam jumlah yang besar. Penemuan minyak di beberapa cekungan di dunia menunjukkan adanya asosiasi dengan lapisan-lapisan batubara seperti halnya penemuan minyak di delta Nigeria (Afrika), cekungan Gippsland, Caoper dan Eromanga (Australia), cekungan Mahakam dan Sumatera Selatan di Indonesia. Pada umumnya minyak bumi yang berasal dari sisa tumbuhan darat mempunyai kandungan lilin yang cukup besar. Hal ini telah diteliti oleh Hedberg (1968) dan Powel & Mc Kindy (1975) di manana telah diyakinkan bahwa kandungan lilin tersebut berasal dari unsure-unsur organic/tumbuhan yang mempunyai kandungan maceral eksinite. Beberapa peneliti antara lain Smith & Cook (1980), Smyth (1983), Tissot & Welte (1984) dan Cook (1987), berpendapat bahwa maceral dari group liptinite merupakan unsur yang penting dalam pembentukan hidrokarbon dan minyak bumi. Senyawa hidrokarbon terdiri atas karbon dan hidrogen. Unsur ini terdiri atas bisiklik alkali, hidrokarbon terpentin, dan pigmen kartenoid. Sebagai tambahan, munculnya turunan picene yang mirip dengan sistem aromatik polinuklir dalam ekstrak batubara dijadikan tanda inklusi material sterane-type dalam pembentukan batubara. Ini menandakan bahwa struktur rangka tetap utuh selama proses pematangan, dan tidak adanya perubahan serta penambahan struktur rangka yang baru. 1) Hidrokarbon Aromatik
Benzena merupakan senyawa aromatik tersederhana yang merupakan hidrokarbon aromatik. Untuk pertama kalinya benzene didisolasi pada tahun 1825 oleh Michael Faraday dari residu berminyak yang tertimbun dalam pipa gas di
London. Sumber utama benzena tersubtitusi dan senyawa aromatik lain adalah petroleum. Sampai tahun 1940, ter batubara merupakan sumber utama. Macam senyawa aromatik yang diperoleh sumber-sumber ini ialah hidrokarbon, fenol, dan senyawa heterosiklik aromatik. Hidrokarbon aromatik memiliki atom C yang tersusun dalam rangkaian rantai tertutup.
2) Hidrokarbon Aliphatik
Hidrokarbon Aliphatik memiliki atom C tersusun dalam rangkaian lurus / terbuka. Beberapa sifat kimia dan fisika dari suatu senyawa alifatik berasal dari dari bagian alkil molekul-molekulnya.
II.5 Hubungan Antara Source Rock dan Batuan Reservoir Reservoir adalah suatu tempat terakumulasinya minyak dan gas bumi. Pada umumnya reservoir minyak memiliki karakteristik yang berbeda-beda tergantung dari komposisi, temperature dan tekanan pada tempat dimana terjadi akumulasi hidrokarbon didalamnya. Suatu reservoir minyak biasanya mempunyai tiga unsur utama yaitu adanya batuan reservoir, lapisan penutup dan perangkap. Setiap reservoir yang ditemukan, akan diperoleh sekelompok molekul yang terdiri dari elemen kimia Hidrogen (H) dan Karbon (C). Minyak dan gas bumi terdiri dari kedua elemen ini, yang mempunyai proporsi yang beraneka ragam. Apabila ditemukan deposit hidrokarbon disuatu tempat, akan sangat jarang dapat ditemukan di tempat lain dengan komposisi yang sama, karena daerah pembentukkannya berbeda. Fluida reservoir terdiri dari fluida hidrokarbon dan air formasi. Hidrokarbon sendiri terdiri dari fasa cair (minyak bumi) maupun fasa gas, tergantung pada kondisi (tekanan dan temperatur) reservoir yang ditempati. Perubahan kondisi reservoir akan mengakibatkan perubahan fasa serta sifat fisik fluida reservoir. Fluida minyak bumi dijumpai dalam bentuk cair, sehingga sesuai dengan sifat cairan pada umumnya. Pada fasa cair, jarak antara molekul-molekulnya relatif lebih kecil daripada gas. Sifat-sifat minyak bumi yang akan dibahas adalah densitas dan spesifik grafiti, viskositas, faktor volume formasi, kelarutan gas, kompressibilitas dan tekanan bubble point.
Dalam hal ini, hidrokarbon yang terdapat dalam batuan induk (source rock) akan berpindah (migrasi) ke batuan reservoir. Hal ini dimungkinkan karena batuan induk dan batuan reservoir memiliki permeabilitas dan porositas yang memadai. 1. Sifat Sifat Fisik Batuan Reservoir Batuan adalah kumpulan dari mineral-mineral, sedangkan suatu mineral dibentuk dari beberapa ikatan kimia. Komposisi kimia dan jenis mineral yang menyusunnya akan menentukan jenis batuan yang terbentuk. Batuan reservoir umumnya terdiri dari batuan sedimen, yang berupa batupasir dan karbonat (sedimen klastik) serta batuan shale (sedimen non-klastik) atau kadang-kadang vulkanik. Masing-masing batuan tersebut mempunyai komposisi kimia yang berbeda, demikian juga dengan sifat fisiknya. Pada hakekatnya setiap batuan dapat bertindak sebagai batuan reservoir asal mempunyai kemampuan menyimpan dan menyalurkan minyak bumi. 1.1 Porositas Dalam reservoir minyak, porositas mengambarkan persentase dari total ruang yang tersedia untuk ditempati oleh suatu cairan atau gas. Porositas dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara volume total pori-pori batuan dengan volume total batuan per satuan volume tertentu, yang jika dirumuskan :
Dimana : ∅ = Porositas absolute (total), fraksi (%)
Vp = Volume pori-pori, cc Vb = Volume batuan (total), cc Vgr = Volume butiran, cc Porositas batuan reservoir dapat diklasifikasikan menjadi dua, yaitu:
1. Porositas absolut, adalah perbandingan antara volume pori total terhadap volume batuan total yang dinyatakan dalam persen, atau secara matematik dapat ditulis sesuai persamaan sebagai berikut :
2. Porositas efektif, adalah perbandingan antara volume pori-pori yang saling berhubungan terhadap volume batuan total (bulk volume) yang dinyatakan dalam persen
Dimana : ∅e = Porositas efektif, fraksi (%)
ρg = Densitas butiran, gr/cc ρb = Densitas total, gr/cc ρf = Densitas formasi, gr/cc
Berdasarkan
waktu
dan
cara
terjadinya,
maka
porositas
dapat
juga
diklasifikasikan menjadi dua, yaitu : 1. Porositas primer, yaitu porositas yang terbentuk pada waktu yang bersamaan dengan proses pengendapan berlangsung. 2. Porositas sekunder, yaitu porositas batuan yang terbentuk setelah proses pengendapan.
Besar kecilnya porositas dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu ukuran butir, susunan butir, sudut kemiringan dan komposisi mineral pembentuk batuan. Untuk pegangan dilapangan, ukuran porositas dapat dilihat pada Tabel 1. berikut :
1.2 Permeabilitas Permeabilitas
didefinisikan
sebagai
ukuran
media
berpori
untuk
meloloskan/melewatkan fluida. Apabila media berporinya tidak saling berhubungan maka batuan tersebut tidak mempunyai permeabilitas. Oleh karena itu ada hubungan antara permeabilitas batuan dengan porositas efektif. Sekitar tahun 1856, Henry Darcy seorang ahli hidrologi dari Prancis mempelajari aliran air yang melewati suatu lapisan batu pasir. Hasil penemuannya diformulasikan kedalam hukum aliran fluida dan diberi nama Hukum Darcy. Dapat dilihat pada gambar 2 dibawah :
Dimana : Q = laju alir fluida, cc/det k = permeabilitas, darcy μ = viskositas, cp dP/dL = gradien tekanan dalam arah aliran, atm/cm A = luas penampang, cm2
Besaran permeabilitas satu darcy didefinisikan sebagai permeabilitas yang melewatkan fluida dengan viskositas 1 centipoises dengan kecepatan alir 1 cc/det melalui suatu penampang dengan luas 1 cm2 dengan penurunan tekanan 1 atm/cm. Persamaan 4 Darcy berlaku pada kondisi : 1. Alirannya mantap (steady state) 2. Fluida yang mengalir satu fasa 3. Viskositas fluida yang mengalir konstan 4. Kondisi aliran isothermal 5. Formasinya homogen dan arah alirannya horizontal 6. Fluidanya incompressible
Berdasarkan jumlah fasa yang mengalir dalam batuan reservoir, permeabilitas dibedakan menjadi tiga, yaitu : • Permeabilitas absolute (Kabs) Yaitu kemampuan batuan untuk melewatkan fluida dimana fluida yang mengalir melalui media berpori tersebut hanya satu fasa atau disaturasi 100% fluida, misalnya hanya minyak atau gas saja. • Permeabilitas efektif (Keff) Yaitu kemampuan batuan untuk melewatkan fluida dimana fluida yang mengalir lebih dari satu fasa, misalnya (minyak dan air), (air dan gas), (gas dan minyak) atau ketiga-tiganya. Harga permeabilitas efektif dinyatakan sebagai ko, kg, kw, dimana masing-masing untuk minyak, gas dan air.
BAB III KESIMPULAN DAN SARAN III.1 Kesimpulan 1. Minyak bumi terbentuk selama jutaan tahun dari organisme, tumbuhan dan hewan, berukuran sangat kecil yang hidup di lautan purba. Begitu organisme laut ini mati, badannya terkubur di dasar lautan lalu tertimbun pasir dan lumpur, membentuk lapisan yang kaya zat organik yang akhirnya akan menjadi batuan endapan. 2. Terdapat dua teori terbentuknya minyak yaitu teori biogenesis dan anbiogenesis. 3. Terdapat 3 syarat terbentuknya source rock yaitu adanya total organic karbon ,
kerogen , dan maturity. 4. Untuk kerogen , ada 4 jenis kerogen yaitu tipe I, tipe II, tipe III, tipe IV yang dibedakan berdasarkan tempat terbentuk , asal , perbandingan H/C dan O/C serta hasilnya. 5. Maturation ini disebut pula proses pematangan kerogen di source rock karena adanya kenaikan suhu atau terjadi pemanasan di dalam permukaan bumi. 6. Terdapat 3 jenis maturity yaitu immature , mature dan overmature. III.2 Saran Adapun saran yang disampaikan oleh penulis yaitu semoga apa yang telah penulis rangkum pada makalah ini dapat dipelajari dan dapat berguna di masa yang akan datang.
