Geokimia Organik 5. Pembentukan dan Komposisi Minyak Bumi - Pembentukan Minyak Bumi - Pentingnya Waktu dan Suhu dalam Pembentukan Minyak Bumi

(1)

1

Geokimia Organik

5. Pembentukan dan Komposisi Minyak Bumi

- Pembentukan Minyak Bumi

- Pentingnya Waktu dan Suhu dalam Pembentukan

Minyak Bumi

- Migrasi Hidrokarbon

- Komposisi Minyak Bumi

- Terbentuknya Bahan Bakar Fosil

(2)

Pembentukan Minyak Bumi

☻ _{Jumlah dan komposisi hidrokarbon tergantung pada}

komposisi bahan organik yang terikat pada struktur kerogen

☻ _{Pada kuliah yang lalu :}

Kerogen type I : kaya struktur asiklik, alifatik rantai menengah dan panjang  melimpah akan minyak

Kerogen type II : sedikit alifatik asiklik, tapi mampu menghasilkan minyak

Kerogen type III : dominasi struktur alifatik rantai pendek (≤ C₄)

yang diturunkan dari maseral vitrinit

Kerogen type IV : karbon intertinit, yang tidak menghasilkan

Secara pelan-pelan, selama katagenesis dan

metagenesis, kerogen berevolusi menjadi cairan yang

kaya hidrokarbon (minyak dan gas)



minyak bumi

(3)

R. Y. Perry Burhan Geokimia Organik 06 3

Generasi minyak bumi

Secara alami : senyawa yang cendrung membentuk batubara

humat biasanya kecil potensinya untuk membentuk minyak

(4)

Hidrokarbon dari Batubara

☻ _{Umumnya rantai alkil}__{metana pada vitrinit, terutama}

apabila kandungan liptinit/eksinit relatif tinggi

☻ _{Sekalipun kerogen type III ~ batubara humat, tetapi pada}

batubara humat tidak dapat membentuk minyak, karena struktur fisik dan kimianya cendrung untuk menyerap hidrokarbon cair

☻ _{Beberapa batubara humat yang dilaporkan dapat}

menghaslkan minyak : Latrobe Group dari Cekungan

Gippsland di Australia Tenggara  karena kandungan bahan

lipidnya (liptinit dan eksinit) tinggi yang berasal dari 1) lipid eksin spt, waks, resin, pollen yang terkonsentrasi selama diagenesis; 2) biomassa mikrobial (liptinit) hasil daur ulang

Karena secara alami senyawa pembentuk batubara

cendrung membentuk batubara humat

 sangat kecil

potensi pembentukan minyak

(5)

Variasi komposisi hidrokabon vs

kematangan kerogen

Selama diagenesis : hidrokarbon hanya yang diturunkan

organisme hidup saja (C₁₁ – C₃₅) dan CH₄ dari methanogenesis Pada katagenesis : pembentukan hidrokarbon terbagi dua 

pembentukan minyak (oil window) dan gas basah.

Hidrokarbon rantai panjang mulai terdegradasi pelan-pelan menjadi hidrokarbon rantai menengah dan pendek

Pembentukan minyak terbatas pada suhu 100-150 o_{C atau}

pada kedalaman 2.5 – 4 km)

Gas (C₁ – C₅) dihasilkan sampai pada suhu 230 o_{C dan}

kedalaman 6.5 km, kecuali CH₄ pada permukaan oleh methanogenesis  cracking zone

(6)

(7)

Reaksi pembentukan hidrokarbon

Reaksi siklisasi dan aromatisasi residu yang dibebaskan dari struktur kerogen

(8)

Reaksi pembentukan hidrokarbon

(9)

Pentingnya Waktu dan Suhu dalam

(10)

Pentingnya Waktu dan Suhu dalam

Pembentukan Minyak Bumi

Suhu : Peningkatan geothermal berkisar antara 10 – 80 o_C per km atau rata-rata 33 o_{C per km  pembentukan}

minyak bumi berkaitan dengan kedalaman pemendaman

Misalnya : di Cekungan Panonian Tersier (Eropa Tengah), yang mempunyai geothermal 50 o_{C per km sudah terbentuk} minyak pada zaman Pliosen

Waktu : Temperatur yang lebih tinggi akan mempersingkat waktu pembentukan minyak bumi  waktu bertambah

secara eksponensial dengan berkurangnya waktu

Misalnya : pembentukan minyak pada 60 o_{C membutuhkan} waktu 200 Ma, sedangkan pada 100 o_{C hanya}

(11)

Pentingnya Waktu dan Suhu dalam

Pembentukan Minyak Bumi

Kinetika pembentukan minyak bumi : ditentukan dengan TTI (time-temperature index), yang biasanya meningkat dua kali dengan kenaikan suhu 10 o_C

(12)

Model Mackenzie dan Quigley (1988) :

- labile kerogen (liptinit dan eksinit)  minyak - refractory kerogen (vitrinit)  gas

- inert kerogen (inertinit)  tidak menghasilkan hidrokarbon

(13)

Pentingnya Waktu dan Suhu dalam

Pembentukan Minyak Bumi

Model Mackenzie dan Quigley (1988) :

• minyak banyak terbentuk pada suhu 100 – 150 o_C • gas utama terbentuk pada suhu 150 – 230 o_C

• minyak yang tertinggal pada batuan induk mengalami pemecahan ikatan menjadi gas pada suhu 150 – 180 o_C

• minyak tidak bisa bertahan sepanjang rentang geologi pada > 160 o_C

(14)

Migrasi Hidrokarbon

Minyak bumi biasanya ditemukan di “reservoir” yang jauh dari batuan induknya, perpindahan minyak  migrasi

Migrasi minyak dibagi dua tahap : migrasi primer dan

migrasi sekunder

Migrasi primer : ekspulsi minyak bumi dari batuan sumber ke strata pembawa

Migrasi sekunder : perpindahan minyak bumi melalui batuan pengangkut menuju reservoir

Faktor yang berperanan dari batuan sumber dan batuan pengangkut : porosity dan permeability

(15)

Migrasi Hidrokarbon

Mackenzie dan Quigley (1988) : diterangkan dengan jenis hidrokarbon yang dibebaskan dari berbagai jenis

batuan sumber  ada 3 kelas batuan sumber, berdasarkan tipe kerogen dan konsentrasi inisialnya

Kelas 1 : dominan kerogen labil (oil-prone) pada

konsentrasi > 10 kg/t, mulai melepaskan minyak pada

suhu 100 o_{C dan pada 120 - 150}o_{C membebaskan sampai} 60-90 % kandungan minyak

Misalnya : batuan sumber North Sea Kimmeridge Clay Kelas 2 : masih mengandung kerogen labil dengan

konsentrasi < 5 kg/t, membebaskan minyak dalam bentuk kondensat dan diikuti gas kering

Misalnya : batuan sumber Nova Scotia dan Nile Delta Kelas 3 : mengandung refractory kerogen, yang

menghasilkan gas kering

(16)

Migrasi Hidrokarbon

Gabungan Kelas 1 dan Kelas 3

Misalnya : Mahakam Delta dan Gippsland Basin, Aust Gabungan Kelas 2 dan Kelas 3

Misalnya : batubara Australia

Tipe kerogen dan kandungannya diterangkan dengan PGI

(petroleum generation index; fraksi organik yang mengalami transformasi menjadi minyak) dan PEE

(petroleum expulsion efficiency; fraksi hidrokarbon yang digenerasi keluar dari batuan sumber) yang diplot versus suhu dengan kenaikan suhu dperkirakan 5 o_{C /Ma}

(17)

Migrasi Hidrokarbon

(18)

Migrasi Hidrokarbon :

Penjebakan dan pencadangan

• Migrasi sekunder diakhiri dengan penjebakan (trap), yang terbagi atas dua kelas : structural dan stratigraphic

(19)

Komposisi Minyak Bumi :



Komposisi kasar

Komposisi minyak mentah : hidrokarbon (alifatik dan aromatik), resin dan aspalten, dengan susunan unsur penyusun sebagai berikut :

Unsur penyusun Kelimpahan (%berat)

C

82.2 – 87.1

H

11.8 – 14.7

S

0.1 – 5.5

O

0.1 – 4.5

N

0.1 – 1.5

Lainnya

≤ 0.1

(20)

Komposisi Minyak Bumi :

 Komposisi kasar

Komposisi minyak mentah secara umum :

- 57 % hidrokarbon alifatik

- 29 % hidrokarbon aromatik

- 14 % resin

- 2 % belerang thiofenik yang terikut pada hidrokarbon aromatik Berdasarkan penggunaan dibagi atas dasar fraksi distilasi :

- gasoline ( C₄ – C₁₀ ) - kerosine ( C₁₁ – C₁₃ ) - diesel fuel ( C₁₄ – C₁₈ ) - heavy gas oil ( C₁₉ – C₂₅) - lubricating oil ( C – C )

(21)

Komposisi Minyak Bumi :

 Komposisi hidrokarbon

Hidrokarbon alifatik (jenuh atau parafin) :

- alkana asiklik ( lurus dan bercabang) – 33 %

- sikloalkana (naftena) – 32 %

Hidrokarbon aromatik – 35 %

Senyawa NSO – yang tergabung ke dalam hidrokarbon

aromatik

(22)

Komposisi Minyak Bumi :

(23)

Komposisi Minyak Bumi :

(24)

Komposisi Minyak Bumi :



Komposisi hidrokarbon pada minyak mentah

Minyak parafinik : terutama alkana asiklik dengan < 1% belerang

Minyak parafinik-naftenik : terutama alkana asiklik dan sikoalkana dengan < 1% belerang

Minyak aromatik-intermediat : > 50 % hidrokarbon aromatik dan biasanya > 1% belerang

(25)

Komposisi Minyak Bumi :



Komposisi biomarka

Biomarka : , 1 % berat dari total hidrokarbon, yang lazimnya diturunkan dari lipid, erikat pada struktur kerogen dan dibebaskan selama katagenesis

(26)

Komposisi Minyak Bumi :

(27)

Komposisi Minyak Bumi :

(28)