MIGRASI MINYAK DAN GAS BUMI Oleh :
Lailatul Maghfiroh (13640046) I. PENDAHULUAN
Dalam geologi minyak bumi, migrasi diartikan sebagai pergerakan minyak dan gas di bawah permukaan. Migrasi primer merupakan sebutan untuk tahapan dari proses migrasi, berupa ekspulsi hidrokarbon dari source rock(batuan sumber) yang berbutir halus dan berpermeabelitas rendah ke carrier bed yang memiliki permeabelitas lebih tinggi.
Minyak bumi dan gas bumi bermigrasi karena disebabkan penguburan, kenaikan volume, pemadatan dan pemisahan. Yang perlu diketahui air, minyak dan gas hanya akan bermigrasi melalui zona yang cukup permeabel dimana ruang antara partikel batuan saling berhubungan dan cukup besar sehingga memungkinkan gerakan fluida ke jalur trap. Selain itu, migrasi utama minyak dari sumber ke reservoir adalah sebagai berikut:
1. Air mengalir menuju energi potensial terendah
2. Lumpur clay sering memiliki tekanan tidak normal karena mereka sangat lambat dalam melepas air.
3. Jalan dari migrasi selama pemadatan adalah batupasir, ketidakselarasan, rekahan ataupun patahan, dan biothermal terumbu
Untuk lebih memahami tentang migrasi minyak dan gas bumi, maka dalam paper ini akan di bahas tentang migrasi minyak dan gas bumi, proses dan jenis – jenis migrasinya.
II. PEMBAHASAN A. Definisi Migrasi
penguburan, pemadatan, dan peningkatan volume dan pemisahan dari konsituen source rock. Harus ada ruang (porositas) dalam batuan untuk memungkinkan pergerakan. Selain itu harus ada permeabilitas dalam batuan untuk memungkinkan adanya aliran.
Migrasi didefinisikan sebagai pergerakan minyak dan gas di bawah permukaan. Migrasi primer merupakan sebutan untuk tahapan dari proses migrasi, berupa ekspulsi hidrokarbon dari source rock(batuan sumber) yang berbutir halus dan berpermeabelitas rendah ke carrier bed yang memiliki permeabelitas lebih tinggi. Akumulasi merupakan pengumpulan dari hidrokarbon yang telah bermigrasi dalam keadaan yang secara relatif diam dalam waktu yang lama. Trap merupakan istilah dimana migrasi terhenti dan akumulasi terjadi.
Jika minyakbumi berasal dari bahan organik dan tersebar dalam batuan sumber, kemungkinan bentuk fisik minyakbumi yang terbentuk adalah berupa tetes-tetes kecil. Karena itu untuk terjadinya suatu akumulasi diperlukan pengkonsentrasian, antara lain keluarnya tetes-tetes tersebut dari reservoir dan kemudian bergerak ke perangkap. Koesoemadinata (1980) menyatakan ada beberapa faktor tertentu sebagai sumber tenaga untuk terjadinya migrasi minyakbumi baik primer maupun sekunder, yaitu kompaksi, tegangan permukaan, gravitasi pelampungan (buoyancy), tekanan hidrostatik, tekanan gas, sedimentasi, dan gradien hidrodinamik.
B. Syarat Fisika Untuk Migrasi
Ada dua syarat fisika untuk minyak bermigrasi, diantaranya yaitu:
1. Perbedaan tetes dengan fasa kontinu: kapilaritas/tegangan permukaan menghalang – halangi bergeraknya tetes.
Jika mulai masuk dalam kontriksi maka terjadilah keadaan seperti Gambar 1.
A B
Gambar 1. Diagram lubang pori memperlihatkan hubungan kapilaritas
A. Tetes minyak dalam keadaan tidak bergerak
B. Tetes minyak dalam keadaan ditekan untuk bergerak
C. Sumber Tenaga Untuk Migrasi
Selain gradien hidrodinamik dan daya pelampungan, masih ada beberapa sumber tenaga lain untuk menggerakkan migrasi. Harus dibedakan antara mekanismenya sendiri dengan suber penggerak.
Berbagai jenis sumber penggerak yang mungkin ialah:
a. Kompaksi
b. Tegangan permukaan
c. Gravitasi pelampungan
d. Tekanan hidrostatik
e. Tekanan gas
g. Gradien hidrodinamik
D. Penyebab Minyak Bermigrasi
Ada empat sebab kenapa minyak bermigrasi, diantaranya yaitu:
1) Pengkuburan - sebagai batuan yang terkubur jauh di dalam bumi, maka tekanan pun akan besar karena tekanan batuan diatasnya yang kompak sehingga menghasilkan kekuatan mendorong dan meremas yang besar untuk mendesak air, minyak dan gas bumi sehingga keluar dari source rock.
2) Kenaikan Volume - Pematangan cairan atau gas dari padat, menyebabkan peningkatan volume yang signifikan yang menyebabkan rekahan dari source rock. Hidrokarbon yang dihasilkan akan berpindah keatas melalui rekahan yang ada.
3) Pemadatan - pemadatan dari dasar source rock oleh beban batuan diatasnya memberikan tekanan yang menyebabkan mereka akan bergerak, dan mencari jalur yang termudah yaitu (melalui dasar yang paling berpori atau rekahan dan patahan yang ada) berpindah ke tempat yang memiliki tekanan lebih rendah yaitu berada di tempat yang lebih dangkal dari sebelumnya.
4) Pemisahan - Gravitasi pemisahan gas, minyak dan air mengambil tempat dalam batuan reservoir yang biasanya airnya jenuh. Akibatnya, minyak bumi akan selalu mencoba naik sampai mereka terjebak atau lolos ke permukaan bumi (rembesan minyak). Yang perlu diketahui air, minyak dan gas hanya akan bermigrasi melalui zona yang cukup permeabel dimana ruang antara partikel batuan saling berhubungan dan cukup besar sehingga memungkinkan gerakan fluida ke jalur trap.
Ada beberapa mekanisme migrasi yang telah diajukan, namun masih belum ada yang memuaskan. Beberapa mekanisme tersebut ialah:
1. Dengan Pertolongan Air
Air membawa minyak untuk bergerak:
a) Sebagai Droplet, yaitu tetes – tetes kecil yang dibawa arus air.
b) Sebagai Micelle, adanya gugusan hidroxil atau karboxil pada ujung suatu molekul yang bertindak hidrofil sedangkan ujung lainnya hidrofob, dapat melarutkan hidrokarbon. Hal ini dapat dipersamakan dengan sabun/deterjen. Partikel semacam itu, dimana suatu tetes kecil dikelilingi oleh ujung – ujung yang hidrofil disebut micelle. Karena air dan minyak larut (1 fasa), maka tak ada lagi tegangan permukaan dan kapilaritas tak berlaku lagi, dan minyak sebagai tetes – tetes kecil dalam bentuk emulsi atau koloid dapat mengalir ke luar pada waktu kompaksi/migrasi primer.
c) Pelarutan zat induk minyak (non hidrokarbon) dalam air
pula imbibisi. Cara migrasi semacam ini dapat terjadi pada migrasi primer dimana kompaksi telah berhenti.
b) Pelarutan dalam gas dan ekspansi gas
Minyak dapat larut dalam gas, terutama pada temperatur dan tekanan tinggi. Gas diketahui dapat bermigrasi lebih leluasa melalui batuan berhubung dengan tegangan permukaannya yang kecil. Menurut Sokolov (1964), difusi molekul gas melalui batuan serpih sangat besar. Koefisien difusi metan = 10-4 sampai 10-9 cm/sekon. Karena adanya suatu pembebasan tekanan (pressure realese) di sesuatu tempat, maka gas berexpansi dan membawa minyak bumi sebagai larutan. Ada pula kemungkinan, minyak bumi yang bergerak membentuk suatu selaput pada gelombung – gelembung gas. Juga gas campur minyak mempertinggi mobilitas minyak (memperkecil tegangan permukaan). Teori pelarutan dalam gas kembali diusulkan sebagai mekanisme utama untuk migrasi primer oleh Neglia (1979). Dia berpendapat dari cekungan sedimen selama zat organiknya mengandung hidrogen. Suatu proses pelarutan hidrokarbon cair terjadi dalam gas bertekanan tinggi dan mengekstraksi minyak bumi dari batuan induk. Gas merembas melalui rekahan – rekahan mikro dalam batuan induk.
Mekanisme ini dapat terjadi pada migrasi primer maupun sekunder. c) Teori pelampungan (buoyancy)
Karena perbedaan berat jenis minyak bumi dan air, maka suatu gumpalan minyak akan selalu melambung mencari tempat yang tinggi. Hal ini hanya dapat terjadi jika suatu fasa menerus yang cukup besar dapat terbentuk sehingga tekanan ke atas yang terjadi dapat mengarungi Pc. Adanya suatu sentakan (triggering action) memungkinkan terbentuknya suatu gumpalan dari tetes – tetes minyak yang tersebar disana – sini. Gumpalan kemudian bergerak ke atas mengikuti kemiringan penyekat batuan reservoir, dan tetes – tetes minyak yang ada di jalannya akan ikut tertarik dan membuat gumpalan tersebut suatu fasa menerus yang lebih besar dan mempercepat lagi gerakan.
Mekanisme ini hanya mungkinterjadi dalam lapisan penyalur dalam taraf migrasi sekunder. Cara bermigrasi ini sangat berkaitan dengan teori akumulasi Gussow.
Gerakan hidrolik terjadi terutama karena adanya air yang terperas ke luar oleh kompaksi, ataupun karena gradien hidrodinamik. Sebetulnya teori ini sangat berkaitan dengan teori akumulasi King Hubbert. Dalam hal ini air yang bergerak, mendorong suatu gumpalan minyal untuk bergerak dalam arah yang sama. Jelas pula disini bahwa suatu fasa menerus yang cukup besar harus tercapai dulu sebelum tekanan kapiler dapat diimbangi/diarungi. Arah gerakan ini tidak selalu ke atas kemiringan (undip), tetapi dapat juga menuruni kemiringan.
e) Teori pengaliran minyak bumi melalui matrik zat organik/kerogen Masalah kapilaritas sebagai pengahalang utama untuk migrasi adalah disebabkan bahwa batuan pada umumnya dan batuan induk bersifat nidrofil atau aleofobe, tidak dibasahi minyak. Hal ini tidak jadi masalah jika migrasi terjadi melalui jaringan kerogen yang bersifat kontinu dalam batuan.
F. Jenis – Jenis Migrasi 1. Migrasi Primer
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.
Saat ini, ada tiga mekanisme migrasi primer yang membawa perhatian serius bagi kebanyakan ahli geokimia petroleum, yaitu difusi, ekspulsi fasa minyak, dan pelarutan dalam gas.
Difusi sebagai mekanisme aktif dalam migrasi hidrokarbon, terjadi secara terbatas pada batuan sumber yang tipis atau pada tepian unit batuan sumber yang tebal. Pengkonsentrasian diperlukan untuk memungkinkan terjadinya migrasi primer, dimana difusi dapat menyebabkan akumulasi hidrokarbon dalam ukuran yang cukup besar.
Ekspulsi hidrokarbon dalam kaitannya dengan migrasi primer terjadi dalam fasa hidrofobik. Ini terjadi pada umumnya sebagai hasil perekahan mikro selama pergerakan hidrokarbon. Ketika tekanan dalam batuan sudah melebihi kekuatannya menahan tekanan, perekahan mikro terjadi, terutama pada bidang lemah dari batuan tersebut, seperti bidang perlapisan. Sehingga batuan yang terlaminasi mungkin menghasilkan hidrokarbon dengan tingkat efisiensi yang lebih tinggi daripada batuan yang masif.
Momper (1789) dalam Rondeel (2001) menyatakan bahwa dalam banyak kasus tidak ada perekahan mikro atau ekspulsi yang terjadi sebelum jumlah bitumen yang dihasilkan batuan sumber mencapai batas ambang tertentu.
Mills (1923) dan Sokolov (1964) dalam Koesoemadinata (1980) sehubungan dengan pelarutan minyakbumi dalam gas dan ekspansi gas, menyatakan bahwa minyak dapat larut dalam gas, terutama pada temperatur dan tekanan tinggi. Gas diketahui dapat bermigrasi dengan lebih leluasa melalui batuan bergubung tegangan permukaannya yang kecil. Karena suatu pembebasan tekanan, maka gas berekspansi dan membawa minyakbumi terlarut. Rondeel (2001) menyatakan bahwa mekanisme pelarutan ini hanya terjadi bergantung pada keberadaan gas yang dipengaruhi oleh tingkat katagenesis dan kapabilitas batuan sumber untuk menghasilkan gas.
sekunder. Migrasi primer dapat terjadi baik secara lateral, ke atas dan ke bawah bergantung pada karakteristik carrier bed yang ada di dekat batuan sumber.
2. Migrasi Sekunder
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.
Gambar 2. Migrasi Sekunder
Ketika hidrokarbon berhasil keluar dari batuan sumber dan mengalami migrasi sekunder, pergerakan dari hidrokarbon akan dipengaruhi oleh gaya pelampungan (bouyancy). Teori pelampungan (dalam Koesoemadinata, 1980) menerangkan mekanisme pergerakan minyak bumi karena adanya perbedaan berat jenis minyakbumi dan air. Suatu gumpalan minyak dalam air akan selalu melambung mencari tempat yang lebih tinggi. Gumpalan ini kemudian bergerak ke atas mengikuti kemiringan penyekat batuan reservoir.
hidrokarbon, tetapi tekanan kapilaritas melawan gaya pelampungan tersebut. Sehingga apabila gaya pelampungan yang bekerja lebih kecil dari pada tekanan kapilaritas, maka migrasi dari hidrokarbon tidak akan terjadi. Aliran hidrodinamik yang merupakan gaya ketiga yang mengerakan hidrokarbon dapat mengubah pergerakan dari hidrokarbon, tetapi hal ini kurang memperngaruhi dasar bahwa gaya pelampungan dan tekanan kapilaritas merupakan faktor utama yang menentukan pergerakan dari hidrokarbon.
Migrasi sekunder terjadi pada arah yang dipengaruhi oleh gaya pelampungan yang paling besar. Pergerakan ini awalnya menuju ke arah atas, dan lalu mengikuti kemiringan carrier bed apabila hidrokarbon menemui lapisan dengan permeabelitas kurang di atas carrier bed. Keberadaan struktur dan perubahan fasies mungkin menyebabkan tekanan kapilaritas lebih dominan daripada gaya pelampungan, sehingga arah migrasi mungkin akan berubah, dan atau terhenti.
3. Migrasi Tersier
