PROGRAM STUDI TEKNIK GEOLOGI
FAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIAN
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
Berikan Penjelasan mengenai
1.
Reservoir Sandstone meliputi petrografi, diagenesis, dan reservoir quality (berikan contoh kasus dari hasil studi mencangkup deskripsi petrografi, diagenesis, dan implikasinya pada kualitas reservoir bersumber dari Paper berjudul : Petrografi, Diagenesis dan Karakteristik Reservoir pada Batupasir Area Sheikh, Attia Timur, Sinai Tengah, Mesir).2. Batuan Sedimen/ Sedimentary Rock
Batuan Sedimen adalah batuan yang terbentuk dari sedimen hasil rombakan batuan yang telah ada, akumulasi dari material organik atau hasil penguapan dari larutan. Batuan sedimen dapat berasal dari sedimentasi mekanis (hasil rombakan batuan asal), sedimentasi kimiawi (hasil penguapan larutan) maupun sedimentasi organik (hasil akumulasi organik).
Gambar 1 Siklus Pembentukan Batuan.
3. Klasifikasi Batuan Sedimen
Batuan sedimen sangat banyak jenisnya dan tersebar sangat luas (± 75% dari luas permukaan bumi) dengan ketebalan beberapa centimeter sampai beberapa kilometer. Berdasarkan proses pembentukan, batuan
sedimen dapat dikelompokan menjadi 5 yaitu : Batuan Sedimen Detritus (Klastik), Batuan Sedimen Karbonat, Batuan Sedimen Evaporit, Batuan Sedimen Batubara, dan Batuan Sedimen Silika (Gambar 1).
Gambar 2 Klasifikasi Batuan Sedimen.
4. Batuan Sedimen Klastik
Batuan sedimen yang terbentuk oleh proses sedimentasi secara mekanis terbentuk dalam suatu siklus sedimentasi yang meliputi pelapukan (fisik/kimiawi), erosi, transportasi, sedimentasi, dan diagenesa. Proses erosi dan transportasi terutama dilakukan oleh media air, angin atau es.
3.1 Komponen pebentuk batuan sedimen klastik
a) Butiran berupa mineral fosil atau fragmen.
b) Matrix merupakan material lebih halus dari butiran (<1/16 m) dan
c) Semen berupa material lebih halus dari semen terendapkan bersamaan dengan butiran dan matrik dapat berupa semen karbonat, silica, oksida besi, lempung dll.
Gambar 3 Komponen batupasir dilihat dari sayatan tipis.
3.2 Tekstur Batuan Sedimen Klastik
Tekstur batuan sedimen adalah segala kenampakan yang menyangkut butir sedimen seperti besar butir, kebundaran, pemilahan dan kemas.
Tekstur batuan sedimen mempunyai arti penting karena mencerminkan proses yang telah dialami batuan tersebut (terutama proses transportasi dan pengendapanannya) dan dapat digunakan untuk menginterpretasikan lingkungan pengendapan batuan sedimen.
5. Batupasir / Sandstone.
Batuan sedimen klastik yang memiliki ukuran butir antara 2cm-2mm dapat dikarakterisasi berupa properti, proses sedimentasi, provenance, diagenesis, morphologi sebagai reservoir/ tatanan tektonik.
4.1 Properti batupasir : Grains, Matrix, dan Autigenic Cement.
Batupasir umumnya didominasi oleh mineral feldspar, quartz, litik, dll sebagai butiran. Sedangkan semen yang
umum ditemukan adalah hasil precipitasi dan rekristalisasi berupa
4.2 Tektur Batupasir
a) Ukuran Butir
b) Sortasi/ pamilahan (keseragaman ukuran butir) c) Roundness/ Angularity (kebundaran)
d) Fabric (kemas) e) Porosity (porositas)
4.2.1 Besar Butir :
ukuran/diameter butiran, yang merupakan unsur utama dari batuan sedimen klastik, yang berhubungan dengan tingkat energi pada saat transportasi dan pengendapan.
Besar butir ditentukan oleh :
• Jenis pelapukan : kimiawi (butiran halus), mekanis (butiran kasar)
• Jenis transportasi
• Waktu/jarak transportasi • Resistensi
Gambar 4 Ukuran butir mencermikan energi pengendapan.
4.2.2 Pemilahan/sorting : derajat keseragaman besar butir.
Gambar 5 Pemilahan ukuran butir dipengaruhi oleh energi pengendapan .
• terpilah sangat baik
(Pengurangan energi pengendapan)
High energy Lower energy
• terpilah baik • terpilah sedang • terpilah buruk • terpilah sangat buruk
4.2.3 Kebundaran/roundness : tingkat kebundaran atau ketajaman sudut butir, yang mencerminkan tingkat abrasi selama transportasi.
Gambar 6 Derajat kebundaran mencerminkan tingkat maturity batuan sedimen klastik.
Kebundaran dipengaruhi oleh komposisi butir, besar butir, jenis transportasi, jarak transportasi dan resistensi butir.
• very angular (sangat menyudut), • angular (menyudut),
• sub angular (menyudut tanggung), • sub rounded (membundar tanggung), • rounded (membundar)
• well rounded (sangat membundar)
Gambar 7 Berbagai jenis kebundaran.
4.2.4 Kemas/fabric :
Sifat hubungan antar butir di dalam suatu masa dasar atau diantara semennya, sebagai fungsi orientasi butir dan packing. Kemas secara umum dapat memberikan gambaran tentang arah aliran dalam sedimentasi serta keadaan porositas dan permeabilitas batuan.
• Kemas terbuka (bila butiran tidak saling
bersentuhan)
• Kemas tertutup (bila butiran saling bersentuhan)
Gambar 8 Kontak butir pada batupasir yang berkembang seiring penambahan tingkat maturity.
4.2.5 Tingkat Maturitas Batupasir :
Mencerminkan tingkat stabilitas kimiawi, mineralogi, dan tekstur. Prosesnya memerlukan waktu yang lama semakin meningkatnya total energi kinetik pada batuan maka akan semakin mature. Textur maturity dicirikan dengan komponen clay yang semakin hilang, sortasi meningkat, semakin bundar, tidak terdapat fragmen dan mineral yang unstable., sebaliknya untuk immature sandstone akan memiliki banyak komponen clay, sortasi buruk, kebundaran buruk, dll.
4.2.5.1 Urutan Tingkat Maturitas Batupasir
a) Wackes : Immature
b) Litharenite c) Arkoses
d) Subarkose dan sublitharenite e) Quartz arenites : Super mature
4.2.5.2Diagenesis Batupasir :
Didefinisikan sebagai semua perubahan aspek fisika, kimia, dan biologi pada sedimen sesaat setelah terjadinya pengendapan butiran, akan tetapi sebelum mengalami proses metamorfosis (temperatur <150-200°C). Mencakup proses-proses kimiawi, biologi dan fisis yang mengubah sedimen menjadi batuan sedimen.
6.
Petrografi, Diagenesis dan Karakteristik
Reservoir pada Batupasir Area Sheikh, Attia
Timur, Sinai Tengah, Mesir.
6.1 Lokasi Penelitian :
Area Sheikh Attia, sebelah timur Sinai Tengah, terletak di antara lempeng Afrika dan lempeng Arab. Sebelah timur dibatasi oleh Teluk Aqaba (Laut Mati) dan sebelah barat dibatasi oleh Terusan Suez.
Gambar 9 Lokasi penelitian reservoir batupasir.
Batupasir yang ditemukan didaerah penelitian memiliki potensi hidrokarbon, tujuan penelitian untuk mengetahui karakter batupasir meliputi petrografi, diagenesis, lingkungan pengendapan pada dua sekuen yang berbeda sejarah diagenesanya dan karakter reservoir dengan menggunakan sampel permukaan untuk membantu pemahaman reservoir subsurface dan menjadi analogi untuk pemodelan bawah permukaan . Berdasarkan hasil penelitian pada diagenesis batuan sedimen mempengaruhi kualitas reservoir. Pada daerah ini dilakukan penelitian pada batupasir quartzose dan batupasir feldspatik. Diagenesa dipengaruhi oleh komposisi batuan, kedalaman pemendaman, dan proses tektonik.
6.2 Sampling Data
Ketebalan suksesi shikh Attia mencapai 185 m dan terdiri atas batupasir yang berlapis. Suksesi dibagi menjadi empat formasi dari bawah ke atas : Saribit El-Khadim (Kambrian), Abu Hamata (Kambro-Ordovisian), Adedia (Ordovisian-silurian), dan Malha( Awal Kapur).
Abu Hamata dibagi menjadi dua member yaitu Ras El-Naqab dan Nasib.
Total 78 sampel untuk studi petrografi dan petrofisika baik untuk analisis SEM dan XRD. Serta petrofisika analisis.
6.3 Hasil Studi
6.3.1 Litologi :
Stratigrafi sikuen hasil studi ditemukan unconformity antara Pre-Kambian basement dengan lapisan diatasnya. Secara lengkap stratigrafi daerah penelitian pada gambar 2. Pengukuran suksesi Sheikh Attia mencapai ketebalan 185 m, tidak ditemukan fosil, terdapat cross-bedded dengan interkalasi antara shale dan sandy shale. Struktur hasil deformasi tercermin pada fluvial sandstone dimana struktur biogenic yang ditemukan menunjukan lingkungan shallow marine.
6.3.2 Petrography dan Diagenesis
6.3.2.1 Petrography Observation
Hasil petrografi menunjukan batupasir memiliki perbedaan jumlah kandungan kuarsa, feldspar, dan fragmen batuan, dan dapat diklasifikasi menjadi quartzarenite to subarkose merujuk kepada klasifikasi Folk (1980).
Hasil investigasi batupasir memiliki ukuran butir dminan sedang – halus dan locally coarse, sortasi buruk-baik, butir kuarsa subangular-subrounded. Early Paleozoic sandstone memiliki teksture immature dengan kelimpahan butir menyudut, ukuran butir tidak seragam, dan jumlah matrix melimpah. Sedangkan Early Cretaceous sandstone memiliki karakteristik yang berbeda sekali yaitu membundar sempurna, sedikit jumlah fragmen dan feldspar menunjukan telah tertrasportasi jauhdari Sinai craton. Komposisi mineral pada batuan kuarsa (82.3-98%), feldspar (0-14.2%), fragmen rata-rata 2.7% namun pernah mencapai 9.8%. terdapat pula heavy mineral (0-9.3%)berupa zircon, tourmaline, non-opaque, dan opaque (Fe-Ti oxides).
Plate 1 Formasi Sarabit El-Khadim (Kambrian)
Plate 2 Formasi Abu Hamata (Cambro –Ordovisian)
Plate 3 Formasi Adedia (Ordovisian-Silurian)
Plate 4 FormasiMalha (Kapur Awal)
6.3.2.2 Diagenesis
Proses diagenesa utama yaitu mekanika awal, kompaksi kimia, disolusi mineral tidak stabil seperti feldspar, dan fragmen vulkanik, kaolinitization dan illitization, kuarsa, karbonat dan cementasi oksida besi.
6.3.2.3 Kompaksi
Seluruh batupasir pada daerah penelitian engalami kompaksi secara mekanika dan kimia yang intens selama pembebanan terjadi dan memiliki porositas awal 45%. Kompaksi secara mekanis terlihat dengan adanya deformasi mineral feldspar dan kuarsa yaitu simple dan complex fracturing dan kehadiran point kontak dan lurus (Plate 1(1) dan 4(2)).
Mulanya batupasir mengalami kompasi secara mekanis sampai sementasi oleh kalsit terjadi (Plate 2(6)) untuk batupasir dengan komposisi kalsit sedikit atau tidak ada maka kompaksi mekanika terus berlanjut hingga menghasilkan long-suture kontak (plate 4(4) dan plate 3 (6)). Kompaksi secara mekanika dan semen authigenik mengurangi porositas dan permeabilitas. Sedangkan diagenesa yang terjadi berupa pelarutan pada mineral yang tidak stabil meningkatkan porositas.
6.3.2.4 Pelarutan
Mineral yang tidak stabil akan melarut seiring dengan proses diagenesis batupasir, pelarutan umumnya terjadi pada mineral yang tidak stabil yaitu feldspar dan mineral vulkanik. Pada lingkungan dangkal pelarutan terjadi oleh air tanah, sedangkan semakin dalam air yang melarutkan dapat berasal dari fluida yang dihasilkan selama proses diagenesis.
Disolusi terjadi dua tahap yaitu awal dan akhir. Tahap awal akan melarutkan mineral tidak stabil (feldspar, vulkanik mineral (plate 1 (4) dan 3 (2&3)) menghasilkan pori untuk sementasi sekunder sebagian di tutup oleh clay coating. Tahap akhir pelarutan yang menghasilkan semen autigenik seperti kalsit.
Gambar 11 Ringkasan proses diagenesa yang terjadi pada masing-masing formasi.
6.3.2.5 Semen dan Mineral Autigenik
Bermacam-macam mineral autigeik ditemukan pada sayatan tipis dan SEM terdiri dari oksida besi, kuarsa, kalsit, dan kaolinit yang mengakibatkan berkurangnya porositas. Porositas sekunder yang terbentuk cukup banyak diakibatkan oleh pelarutan feldspar dan kalsit. Semen yang hadir pada sayatan tipis adalah kalsit, mineral lempung, kuarsa dan oksida besi.
Kuarsa : Jumlah tidak signifikan sebagai semen, namun berlimpah pada endapan Early Paleozoic dan Early Cretaceous. Sementasi kuarsa (plate 1(7), 2 (3 dan 4), 3 (6 dan 7)) dimulai pada awal dan berlanjut hingga diagenesa akhir setelah kompaksi intensif. Kuarsa overgrowth sangat berkembang pada sampel yang sedikit mengalami sementasi kalsit (plate 2 (3)).
Gambar 12 Sementasi oleh mineral kuarsa overgrowth dan silika serta karbonat yang teramati pada
Mineral Lempung : diagenesis mineral lempung ditemukan sangat bervariasi hasil observasi SEM. Kaolinit adalah mineral lempung yang paling ditemukan kaolinit terbentuk seluruhnya hasil pelarutan mineral feldspar. Mineral tersebut adalah mineral lempung paling umum ditemukan dibatupasir (plate 2(5) dan 3 (8)). Sedangkan smektit dan illit hadir dalam jumlah sedikit dibandingkan jumlah mineral lempung seluruhnya.
pengisian oleh kaolin : mengurangi porositas, tetapi tidak mengurangi permeabilitas (pengaruhnya sangat kecil)
pengisian illite : mengurangi permeabilitas
Gambar 13 Sementasi oleh mineral lempung diantaranya oleh
kaolinit, illite, smektite yang teramati pada sayatan tipis dan SEM.
Karbonat : semen kalsit adalah satu satunya mineral karbonat yang ditemukan pada batupasir didaerah penelitian. Semen ini merupakan yang terbanyak hadir berkisar 0-11.7% dari volume batuan dan rata-rata 4% pada Early Paleozoic dan 5% di Early Cretaceous. Hasil observasi SEM sementasi yang terjadi sangat kecil (>20nm), berupa scattered euhedral kristal micritic dan sparitic (plate 2 (6)). Kalsit hadir dalam intergranular pore-filling dan mengubah secara seluruhnya atau sebagian elemen klastik (plate 2 (4)).
Oksida Besi : Hadir secara bervariasi dari 1- 30.7% dengan rata-rata 6%, pada batupasir umumnya hadir
dalam jumlah yang sangat kecil dan mengisi pori dan mengurangi porositas. Selain itu ditemukan pula menyelimuti mineral uarsa, dan kuarsa yang overgrowth. Kehadiran mineral ini tersebar dimana-mana sebagai hematit dan juga geotit.
Gambar 14 Sementasi oleh mineral oksida besi, dan mineral berat lainnya seperti hematit dan geotit yang
teramati pada sayatan tipis.
Lingkungan Pengendapan
Batupasir daerah penelitian umumnya tidak ditemukan fosil, yaitu berupa batupasir cross-bedded dengan interkalasi shale dan sandy shale. Struktur sedimen lainnya yang ditemukan berupa cross-bedding, cross laminasi, struktur kimia, dan biogenik. Struktur sedimen yang hadir mencerminkan daerah fluvial sedangkan bigenik struktur yang terbentuk menunjukan area shallow marine, namun ukuran butir, dan observasi struktur serta hasil observasi ineral menunjukan seharusnya endapan lingkungan fluvial.
Analisis Petrofisika
a) Porositas dan densitas
Porositas batuan berkisar dari 3,08% sampai 27,60%
Densitas butir pada batuan berkisar dari 2,30 g/cm3 sampai 3,80 g/cm3.
Gambar 15 Hubungan linier negatif antara porositas dan densitas batupasir daerah penelitian.
b) Permeabilitas Gas
Nilai per eabilitas berkisar dari k 0,0 D u tuk batupasir ya g ko pak sa pai k 50 D u tuk batupasir yang lebih permeabel.
Gambar 16 Plot permeabilitas dan porositas pada batupasir daerah penelitian.
c) Flow Zone Indicator (FZI), Reservoir Quality Index (RQI) dan Normalized Porosity Index (NPI)
K adalah permeabilitas (mD), Φ adalah porositas efektif.
• NPI berkisar dari 0,0395 sampai 0,381
• RQI beriksar dari 0,011 sampai 0,988 μm
• FZI dari 0,035 sampai 8,794.
RQI batupasir Kapur Awal (0,383 μm) lebih tinggi dibanding batupasir Paleozoikum Awal (0,205 μm)
Gambar 17 Grafik hasil NPI dan porositas menunjukan hubungan yang linier dan positif.
d) Hambatan Listrik
Hambatan listrik untuk sampel yang diukur pada larutan yang tidak jenuh berkisar dari 25,20 sampai 588,40.
Hambatan listrik untuk sampel yang diukur pada larutan yang jenuh berkisar dari 3,20 sampai 57,90.
Hambatan listrik pada batupasir Kapur Awal lebih tinggi dibanding pada batupasir Paleozoikum Awal.
Nilai hambatan batupasir Paleozoikum Awal yang lebih rendah kemungkinan dikarenakan tingginya kandungan matriks mineral lempung dan oksida besi.
Kesimpulan
Batupasir pada daerah penelitian dapat diklasifikasikan menjadi quartzarenites sampai subarkose.
Mineral autigenik hasil diagenesis yang dikenali antara lain kalsit, kuarsa, oksida besi, dan mineral lempung.
Porositas dari batupasir daerah penelitian sangat dikontrol oleh bulk density, dimana porositas berkurang disaat bulk density meningkat. Porositas biasanya berkurang akibat kompaksi dan sementasi dari oksida besi, kuarsa, kalsit, dan kaolinit.
Jumlah porositas sekunder yang besar pada daerah penelitian diakibatkan oleh pelarutan feldspar dan kalsit akibat pembebanan yang progresif.
Permeabilitas batuan dipengaruhi oleh kehadiran mineral autigenik seperti kaolinit, smektit, dan illite.
Batupasir Paleozoikum Awal mengandung lebih banyak mineral lempung dibanding batupasir Kapur Awal dan mempunyai nilai permeabilitas yang rendah dibanding batupasir Kapur Awal.
Semakin tinggi nilai permeabilitan maka semakin tinggi indeks kualitas reservoir.
Berdasarkan observasi petrografi, batupasir Paleozoikum Awal merupakan batupasir immature yang dikarenakan kehadiran butiran-butiran menyudut, ketidakseragaman butir, kandungan matriks mineral lempung yang tinggi, dan kandungan feldspar yang tinggi, sedangkan batupasir Kapur Awal mempunyai kandungan fragmen batuan, mineral lempung, dan feldspar yang rendah.
Kualitas reservoir Kapur Awal lebih tinggi dibanding kualitas reservoir pada Paleozoikum Awal, yang dikonfirmasi oleh RQI (batupasir
Kapur Awal 0, 8 μ da batupasir
Paleozoiku Awal 0, 05μ )
Referensi :
o Mathisen, M.E., 1984. Diagenesis of Plio-Pleistocene non-marine sandstones, Cagayan Basin, Philippines, early development of secondary porosity in volcanic
sandstones. In: Surdam, R., McDonald, D.A. (Eds.), Clastic Diagenesis, Association of Petroleum Geologists,
Memoir, vol. 37. American Association of Petroleum Geologists, Tulsa,Oklahoma, pp. 177–193.
o Kassab, Mohamed A., Hassanain, Ibrahim M., Salem Alaa M., 2014. Petrography, Diagenesis, and Reservoir Characteristic of the Pre-Cenomanian Sandstone, Sheikh Attia Area, East Central Sinai, Egypt: Journal of African Earth Science Elsevier, 96, 122-138.
