GEOLOGI MINYAK BUMI
Adalah suatu cara untuk mencari dan menemukan akumulasi hidrokarbon dalam jumlah yang ekonomis dengan cara eksplorasi.
Adapun tahapannya sebagai berikut: 1) Eksplorasi Hidrokarbon:
• Geologi • Geofisika • Geokimia • Pemboran
Definisi Eksplorasi adalah pencarian lokasi dimana diduga terdapat kandungan hidrokarbon.
Dalam eksplorasi jika lapangan minyak sudah diketahui maka urut-urutannya: • Harus diketahui size dan capacity dari reservoir
• Harus diketahui geometri dan trap (pemboran delinasi) • Harus diketahui kualitas hidrokarbon: oil dan gas (ºAPI)
• Harus diketahui mekanisme pendorong reservoir (drive reservoir) • Harus diketahui jenis trap (stratigrafi, struktur atau kombinasi) 2. Produksi Hidrokarbon
• Menentukan rate produksi
• Menentukan prosentase recovery maksimum • Recovery selanjutnya
3. Pengilangan 4. Pemasaran
Tujuan utama ‘Petroleum Geologist’:
1. Menentukan lokasi hidrokarbon (Basin) 2. Pengukuran geometri reservoir
3. Kualitas
Dari ketiga komponen diatas dapat ditentukan: • Batuan Induk (Source Rock) • Kualitas Reservoir
• Perangkap (Trap)
• Batuan Penutup (Seal/Cap Rock)
CEKUNGAN (BASIN)
• TERBENTUKNYA CEKUNGAN SEDIMEN
Kulit bumi yang terdiri dari Lempeng Benua (Continental Plate) dan Lempeng Samudra (Oceanic Plate) yang kelihatan seolah mengambang diatas lapisan mantel yang plastis (F. B Taylor & A Wegener, 1910). Berdasarkan bentuk pinggiran benua dapat diketahui bahwa ratusan juta tahun yang lalu benua-benua saling menyatu, sedangkan keadaan seperti sekarang ini terjadi karena pemisahan.
Seperti yang telah diketahui, bagian dalam bumi sangat panas dan bersifat plastic-mobile sedangkan bagian luarnya dingin. Adanya perbedaan panas ini menyebabkan terjadinya arus konveksi (Vening Meinesz). Sama seperti pada waktu memasak air yaitu terjadi arus dari bawah keatas kemudian balik lagi kebawah.
Arus konveksi ini menyebabkan beberapa tempat pada kulit bumi terpisah dan menjadi bermacam-macam benua. Misalnya: benua afrika terpisah dengan benua amerika, India memisah dengan benua afrika kemudian bergerak keutara bertumbukan dengan benua asia sehingga menyebabkan terjadinya pegunungan himalaya.
DiIndonesia, pulau Sumatra dan Jawa yang merupakan bagian dari benua asia ditumbuk oleh lempeng samudra hindia, sehingga terjadilah penekukan lempeng samudra hindia kedalam lempeng benua asia dipulau Sumatra dan Jawa. Peristiwa tumbukan dan penekukan lempeng ini merupakan gejala tektonik yang menyebabkan terjadinya cekungan.
Gambar 3. Batas-batas Lempeng Didunia
• MEKANISME PEMBENTUKAN CEKUNGAN
o Konsep tektonik lempeng membawa pemikiran bahwa lempeng-lempeng didunia tidak tetap pada tempatnya, tetapi bergerak yang satu relatif terhadap yang lain. Adapun jenis pergerakan lempeng dibagi 3, yaitu:
1. Saling menjauh (Divergent) 2. Saling mendekat (Convergent) 3. Bergeser (Transform)
Ketiga pergerakan lempeng ini dapat mengakibatkan terjadinya suatu cekungan.
o Pembentukan Cekungan Menurut Konsep Tektonik Lempeng.
Arus konveksi yang terjadi pada astenosfer pada suatu waktu memberikan kenampakan seperti kubah dipermukaan bumi. Bila tekanan bertambah besar ketika magma mengalir keatas, maka kenampakan seperti kubah tersebut akan merekah dengan pola radial. Pada umumnya akan membentuk rekahan tiga cabang (Triple Junction).
Arus konveksi yang terus berlangsung, hanya akan memisahkan dua cabang rekahan, sedangkan cabang yang ketiga tetap menjadi Failed Rift.
Gambar 4. Bentuk Rekahan
• DEFINISI CEKUNGAN SEDIMEN
Adalah suatu depresi pada batuan dasar (Basement) tempat sedimen terakumulasi. Cekungan akibat pertumbukan dibagi 2, yaitu:
o Cekungan ‘Back Arc’
Terjadi antara busur kepulauan dan benua. Cekungan ini umumnya diisi oleh sedimen laut dangkal. ‘Heat Flow’ dari cekungan ini biasanya tinggi sampai sangat tinggi disebabkan oleh melelehnya lempeng samudra menghujam kedalam lempeng benua, sehingga terjadi aktifitas vulkanisme.
o Cekungan ‘Fore Arc’
Terletak antara busur kepulauan dan palung samudra. Cekungan ini diisi oleh lapisan sedimen dari berbagai macam facies berkisar antara facies ‘Fluvial’ sampai sekitar laut dalam. Berbeda dengan cekungan back arc, cekungan ini memiliki ‘Heat Flow’ sangat rendah. Hal ini disebabkan cekungan ini didasari oleh lempeng samudra yang dingin.
Gambar 5. Tektonik Lempeng
• KLASIFIKASI CEKUNGAN
Sejalan dengan perkembangan mekanisme pembentukan cekungan, klasifikasi cekungan didunia mengalami perkembangan pola yaitu dari pola berpikir ‘Statis’ menjadi ‘Dinamis’.
Klasifikasi cekungan didunia didasarkan pada prinsip tektonik lempeng. Salahsatu yang menggunakan prinsip ini adalah Klasifikasi Selley & Morill (1982) yang merupakan penggabungan klasifikasi Klemme & Huff (1972, 1980). Berdasarkan kombinasi tersebut didapat 10 tipe cekungan seperti pada tabel dibawah ini.
• GEOMETRI CEKUNGAN
Yaitu ukuran dan bentuk cekungan yang bervariasi.
o Pada umumnya cekungan mempunyai luas minimum 100 km². Pada cekungan-cekungan raksasa didunia, luasnya dapat mencapai beberapa juta km².
o Bentuk cekungan bervariasi dari berbentuk bulat hingga persegi panjang.
o Pada penampang cekungan dapat berbentuk simetri, asimetri ataupun tidak beraturan sama sekali.
Cekungan dapat juga dibedakan dari sedimen yang mengisinya. Berdasarkan elevasi dan hubungan antara Rs (Rate of Subsidence) dan Rd (Rate of Deposition), maka cekungan dapat didominasi oleh: sedimen darat, sedimen lingkungan laut dangkal dan sedimen lingkungan laut dalam.
o Pada umumnya Rs dan Rd pada cekungan berjalan bersamaan.
o Pada cekungan lingkungan laut dengan Rd sama dengan Rs. Cekungan tidak mengalami kekosongan karena cekungan akan diisi penuh oleh sedimen yang diendapkan pada lingkungan dangkal.
o Pada keadaan sebaliknya, yaitu penurunan cekungan. Rs lebih cepat dari Rd maka akan terjadi kekosongan yang pada akhirnya kekosongan ini nantinya akan diisi oleh sedimen.
Cekungan yang letaknya jauh dari daratan (terisolir) karena adanya tinggi topografi dapat diisi oleh karbonat atau evaporit tergantung kepada iklim. Akan tetapi mungkin juga hanya diisi oleh air dan disebut ‘Starved Basin’ karena hanya menerima sangat sedikit sedimentasi.
Lingkungan geologi yang dapat menghasilkan lapisan batuan yang kaya kandungan organik:
Large Anoxic Lakes (Danau Besar Anoxic)
Contoh: Danau Tangunyika <warm tropical-subtropical climatic>
Gambar 6. Large Anoxic Lakes
Anoxic Silled Basin (Cekungan Terikat) Contoh: Laut Baltic dan Laut Hitam
Anoxic Ocean Layers Caused by Up Welling Contoh: Arus Banguela diPeru
Gambar 8. Anoxic Ocean Layers Caused by Up Welling
Open Ocean Anoxic Layer
Contoh: Timur laut samudra Pasifik dan bagian utara samudra Hindia
• EUXINIC CONDITION
Dapat menghasilkan batuan induk yang berkualitas baik.
1) Semi Isolated Basin With All Water Ventilated (Fresh water tidak sampai kepuncak ambang). <After K. M Storm>
Gambar 9. Semi Isolated Basin With All Water Ventilated
2) Semi Isolated Basin With Euxinic Bottom Water (Aliran Fresh Water sampai kepuncak ambang). <After K. M Storm>
Gambar 10. Semi Isolated Basin With Euxinic Bottom Water
FAKTOR-FAKTOR UTAMA YANG MEMPENGARUHI FORMASI DAN KEJADIAN DARI MINYAK DAN GAS
• Pengendapan Source Rocks (Batuan Induk)
o Sumber material organik (algae, tumbuhan darat). o Matrik dari mineral [clay (±65%), karbonat (±21%)].
o Kondisi sejak pengendapan (oxic VS anoxic, kerja bakteri, marine VS fresh water)
• Generasi Hidrokarbon
o Efek waktu, temperatur, katalis, tipe material organik. o Kuantitas dan waktu.
o Minyak dan gas (komposisi secara detail).
• Ekpulsi dan Migrasi Kereservoir o Mekanisme.
o Fraksinasi.
o Kuantitas dan waktu.
o Transformasi direservoir (maturity, degradasi, reduksi sulfat). o Retensi (kualitas seal).
MULAJADI MINYAK BUMI DAN KAITANNYA DENGAN KONDISI GEOLOGI
1. MULAJADI MINYAK BUMI
• Pengertian minyak bumi
Minyak bumi berasal dari kata ‘Petroleum’ dimana ‘Petro’ berarti batuan dan ‘Leum’ berarti minyak.
o Petroleum = mengandung hidrokarbon dalam proporsi yang besar, tetapi kerapkali mengandung unsur lain seperti Nitrogen (N2), Sulfur (S2), Oksigen (O2) dan lain-lain.
o Hidrokarbon = suatu senyawa yang mengandung unsur Carbon dan Hydrogen.
• Sifat Fisis
o Warna : kuning, merah, hijau, cokelat, sampai hitam. Minyak berat bewarna hijau dan minyak ringan bewarna cokelat hitam sampai hitam.
o Bau : Keras => parrafinic + naphthene Ringan => unsaturated + nitrogen dan sulfur
o Fluorecency : yaitu gejala berpendarnya suatu zat sesaat setelah terkena sinar elektomagnetik. Dalam hal ini sinar ultraviolet (λ 2000-3000).
o Spesific Gravity : 0,6112-1,000 o Flamable (mudah terbakar).
• Komposisi kimia minyak bumi
o Sebagai senyawa organik
o Sederhana
o Terdiri dari hydrogen dan carbon
o Pengotor (kontaminan) relatif sedikit, misalnya: Nitrogen, Sulfur, Oksigen.
2. TEORI MULAJADI MINYAK BUMI
Minyak bumi terjadi didalam batuan. Ada dua teori mulajadi minyak bumi: a) Teori Organik
Sebagian besar akumulasi hidrokarbon pada batuan sedimen. Komposisi banyak mengandung hidrokarbon seperti pada zat organik. Kandungan logam pada minyak bumi mirip dengan kandungan logam pada organisme. Pada hidrokarbon terdapat chlorophyl phorpiri yang akan rusak pada suhu 200º C. Pada batuan sedimen terdapat sisa organisme yang mungkin dapat berubah menjadi minyak dan gas bumi.
b) Teori Anorganik
Teori ini berkembang pertama kali diRusia. Menyatakan bahwa hidrokarbon dapat dibuat secara sintetis dalam laboratorium dari kombinasi Metallic Carbides + air.
3. MEKANISME MULAJADI MINYAK BUMI Tahap pengendapan:
• Diendapkan sebagai sisa organisme (flora atau fauna). • Mengalami biodegradasi oleh bakteri.
• Umumnya berupa:
o Autohtone : algae, phytoplankton, cepapods. o Allohtone : herbaceous, woody.
• Diendapkan bersama dengan komponen klastik halus (lempung hitam) agar tidak rusak dan tersimpan dngan baik didalamnya.
• Secara geologi ada syarat proses geologi ialah: o Kecepatan sedimen besar.
o Kecepatan penurunan dasar cekungan besar.
• Agar terbentuk : Potential Mother Rocks dan Potential Reservoir Rocks
4. PROSES GEOLOGI YANG MENDUKUNG MULAJADI MINYAK BUMI
• Perkembangan tektonik mengontrol perkembangan stratigrafi sehingga terbentuk cekungan.
• Perkembangan stratigrafi yang menyediakan data tentang kemungkinan mulajadi minyak bumi karena adanya Thermal Conductivity.
• Tektonik mengontrol mulajadi minyak bumi: o Mulajadi batuan induk yang potensial o Mulajadi batuan reservoir yang potensial
o Perkembangan struktur geologi yang menjamin terbentuknya perangkap yang potensial.
Ketiganya dikontrol oleh perkembangan tektonik yang mengikuti perkembangan cekungan.
Indikasi potensi batuan induk berdasarkan TOC (Total Organic Carbon) menurut Waples (1985).
Tabel 2. Indikasi Potensi Batuan Induk Berdasarkan TOC
TOC (% berat) IMPLIKASI BATUAN INDUK
< 0,5 Potensi rendah
0,5-1 Kemungkinan sedikit berpotensi 1-2 Kemungkinan cukup berpotensi > 2 Kemungkinan berpotensi baik sampai sangat
