Geologi Minyak Bumi Lengkap

DAFTAR ISI Cover Kata Pengantar Daftar Isi Daftar Gambar Daftar Tabel BAB I Pendahuluan

1.1 Pengertian Minyak Bumi 1.2 Sejarah Minyak Bumi

1.3 Proses Pembentukan Minyak Bumi

1.3.1

Teori Anorganik (Abiogenic)

1.3.2

Teori Organik 1.4 Petroleum System 1.4.1 Source Rock 1.4.2 Reservoir Rock 1.4.3 Migration 1.4.4 Timing 1.4.5 Trap

1.4.6 Cap / Seal Rock 1.4.7 Fracture Gradient

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Ilustrasi

Gambar 2. Ganggang hidup di danau tawar (juga di laut) mengumpulkan energi dari matahari dengan fotosintesa

Gambar 3. Ganggang yang mati akan terendapkan dan terkumpul di bagian dasar bercampur dengan batulempung membentuk batuan induk (Source Rock) Gambar 4. Source Rock terkubur di bawah batuan batuan lainnya. Proses penguburan

berlangsung jutaan tahun, tertutup salah satunya oleh batuan reservoir. Gambar 5. Source Rock (karbon) terkena panas dan bereaksi dengan Hydogen

membentuk HydroCarbon (CH4, C2H6...).

Gambar 6. Diagram tingkat kematangan minyak dan gas Gambar 7. The Petroleum System

Gambar 8. Source Rock

Gambar 9. Diagram Tingkat Pematangan

Gambar 10. Contoh Penampang Kedalaman Lapisan Batuan Gambar 11. Reservoir Rock

Gambar 12. Ilustrasi Primary Migration and Secondary Migration Gambar 13. Drainage Area

Gambar 14. Macam-macam perangkap hidrokarbon: perangkap stratigrafi (D), perangkap struktur (A-C) dan kombinasi (E).

Gambar 15. Cap Rock

Gambar 16. Fracture Gradient Curve

BAB I

PENDAHULUAN 1.1 Pengertian Minyak Bumi

Minyak (petroleum) berasal dari kata Petro = rock (batu) dan leaum = oil (minyak). Minyak sebagian besar terdiri dari campuran

molekul carbon dan hydrogen yang disebut dengan hydrocarbons. Minyak terbentuk dari siklus alami yang dimulai dari sedimentasi sisa-sisa tumbuhan dan binatang yang terperangkap selama jutaan tahun. Pada umumnya terjadi jauh dibawah dasar lautan. Material-material organic tersebut berubah menjadi minyak akibat efek combinasi temperatur dan tekanan di dalam kerak bumi. Kumpulan dari minyak dan gas tersebut membentuk reservoir-reservoir minyak dan gas.

Gambar 1. Ilustrasi

Kebutuhan akan bahan bakar minyak tersebut semakin meningkat setiap tahun sehingga memicu perkembangan ilmu pengetahuan untuk mencari minyak bumi tersebut. Minyak bumi dan gas biasa terdapat jauh dibawah dasar laut. Pemetaan geologi dan survey seismic digunakan untuk mendeteksi keberadaannya, namun hanya dengan pengeboran kita baru dapat memastikannya.

1.2 Sejarah Minyak Bumi

Minyak Bumi telah digunakan oleh manusia sejak zaman kuno, dan sampai saat ini masih merupakan komoditas yang penting.

Minyak Bumi menjadi bahan bakar utama setelah ditemukannya mesin pembakaran dalam, semakin majunya penerbangan komersial, dan meningkatnya penggunaan plastik.

Lebih dari 4000 tahun yang lalu, menurut Herodotus dan Diodorus Siculus, aspal telah digunakan sebagai konstruksi dari tembok dan menara Babylon; ada banyak lubang-lubang minyak di dekat Ardericca (dekat Babylon). Jumlah minyak yang besar ditemukan di tepi Sungai Issus, salah satu anak sungai dari Sungai Eufrat. Tablet-tablet dari Kerajaan Persia Kuno menunjukkan bahwa kebutuhan obat-obatan dan penerangan untuk kalangan menengah-atas menggunakan minyak Bumi. Pada tahun 347, minyak diproduksi dari sumur yang digali dengan bambu di China.

Pada tahun 1850-an, Ignacy Łukasiewicz menemukan bagaimana proses untuk mendistilasi minyak tanah dari minyak Bumi, sehingga memberikan alternatif yang lebih murah daripada harus menggunakan minyak paus. Maka, dengan segera, pemakaian minyak Bumi untuk keperluan penerangan melonjak drastis di Amerika Utara. Sumur minyak komersial pertama di dunia yang digali terletak di Polandia pada tahun 1853. Pengeboran minyak kemudian berkembang sangat cepat di banyak belahan dunia lainnya, terutama saat Kerajaan Rusia berkuasa. Perusahaan Branobel yang berpusat di Azerbaijan menguasai produksi minyak dunia pada akhir abad ke-19.

Tiga negara yang memproduksi minyak terbanyak adalah Arab Saudi, Rusia, dan Amerika Serikat. Sekitar 80 persen minyak dunia dihasilkan dari Timur Tengah, dengan 62,5 persennya berasal dari Arab 5: Arab Saudi, Uni Emirat Arab, Irak, Qatar, dan Kuwait.

Pada tahun 1950-an, biaya pengangkutan minyak menggunakan kapal tangker mencapai 33 persen dari harga minyak di teluk Persia, tetapi pada saat pengembangan supertangker pada tahun 1970-an, biaya pengangkutan menurun menjadi hanya 5 persen.

1.3 Proses Pembentukan Minyak Bumi

Proses pembentukan minyak yang dikenal hingga saat ini ada dua teori besar yaitu teori organik dan teori organik. Teori an-organik ini saat ini jarang dipakai dalam eksplorasi migas. Salah satu pengembang teori an organik ini adalah para penganut creationist – atau penganut azas penciptaan, itu tuh yang anti teori evolusi. Teori an-organic ini sering juga dikenal abiotik, atau abiogenic.

1.3.1

Teori Anorganik (Abiogenic)

Barthelot (1866) mengemukakan bahwa di dalam minyak bumi terdapat logam alkali, yang dalam keadaan bebas dengan temperatur tinggi akan bersentuhan dengan CO2 membentuk 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.

Berdasarkan teori anorganik, pembentukan minyak bumi didasarkan pada proses kimia diantaranya :

1.

Teori Alkalisasi Panas dengan CO2

Teori ini menyatakan bahwa didalam minyak bumi terdapat logam alkali dalam keadaan bebas dan bersuhu tinggi. Bila CO2 dari udara bersentuhan

dengan alkali panas tadi maka akan terbentuk ocetylena. Ocetylena akan berubah menjadi benzena karena suhu tinggi. Kelemahan logam ini adalah logam alkali tidak terdapat bebas di kerak bumi.

2.

Teori Karbida Panas dengan Air

Asumsi yang dipakai adalah ada karbida besi di dalam kerak bumi yang kemudian bersentuhan dengan air membentuk hidrokarbon, kelemahannya tidak cukup banyak karbida di alam

1.3.2

Teori Organik

Gambar 2. Ganggang hidup di danau tawar (juga di laut) mengumpulkan energi dari matahari dengan fotosintesa

Mungkin tidak ada yang menyangka sebelumnya bahwa secara alami minyak bumi yang ada secara alami ini dibuat oleh alam ini bahan dasarnya dari ganggang. Ya, selain ganggang, biota-biota lain yang berupa daun-daunan juga dapat menjadi sumber minyak bumi. Tetapi ganggang merupakan biota terpenting dalam menghasilkan minyak. Namun dalam studi perminyakan, diketahui bahwa tumbuh-tumbuhan tingkat tinggi akan lebih banyak menghasilkan gas ketimbang menghasilkan minyak bumi. Hal ini disebabkan karena rangkaian karbonnya juga semakin kompleks.

Gambar 3. Ganggang yang mati akan terendapkan dan terkumpul di bagian dasar bercampur dengan batulempung membentuk batuan induk (Source Rock)

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. Tentusaja 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 Source Rock (batuan Induk) yang kaya mengandung unsur Carbon (high TOC-Total Organic Carbon).

Proses pembentukan carbon dari ganggang menjadi batuan induk ini sangat spesifik. Itulah sebabnya tidak semua cekungan sedimen akan mengandung minyak atau gasbumi. Kalau saja carbon ini teroksidasi maka akan terurai dan bahkan menjadi rantai carbon yang tidak mungkin dimasak.

Gambar 4. Source Rock terkubur di bawah batuan batuan lainnya. Proses penguburan berlangsung jutaan tahun, tertutup salah satunya oleh

batuan reservoir.

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. Tentusaja kita tahu bahwa semakin kedalam atau masuk amblas ke bumi, akan bertambah suhunya. Ingat ada gradien geothermal ? (lihat penjelasan tentang pematangan dibawah).

Ketika proses penimbunan ini berlangsung tentu saja banyak jenis batuan yang menimbunnya. Salah satu batuan yang nantinya akan menjadi batuan reservoir atau batuan sarang. Pada prinsipnya segala jenis batuan dapat menjadi batuan sarang, yang penting ada ruang pori-pori didalamnya. Batuan sarang ini dapat berupa batupasir, batugamping bahkan batuan volkanik.

Gambar 5. Source Rock (karbon) terkena panas dan bereaksi dengan Hydogen membentuk HydroCarbon (CH4, C2H6...).

Minyak yang dihasilkan oleh batuan induk yang termatangkan ini tentusaja berupa minyak mentah. Walaupun berupa cairan, minyakbumi yang mentah ciri fisiknya berbeda dengan air. Dalam hal ini sifat fisik yang terpenting yaitu berat-jenis dan kekentalan. Ya, walaupun kekentalannya lebih tinggi dari air, namun berat jenis minyakbumi ini lebih kecil. Sehingga harus mengikuti hukum Archimides. Inget kan si jenius yang menurut hikayat lari telanjang ? Sambil berteriak, “Eureka ..

eureka !!”. Demikianlah juga dengan minyak yang memiliki BJ lebih rendah dari air ini akhirnya akan cenderung ber”migrasi” keatas.

Ketika minyak tertahan oleh sebuah bentuk batuan yang menyerupai mangkok terbalik, maka minyak ini akan

tertangkap atau lebih sering disebut terperangkap dalam sebuah jebakan (trap).

Seperti disebutkan diatas bahwa pematangan source rock (batuan induk) ini karena adanya proses pemanasan. Juga diketahui semakin dalam batuan induk akan semakin panas dan akhirnya menghasilkan minyak. Tentunya ada donk hubungan antara kedalaman dengan pematangan ? Ya tentusaja.

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.

Gambar 6. Diagram tingkat kematangan minyak dan gas

Dalam gambar diatas ini terlihat 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!

Dibawah ini peta yang menunjukkan cekungan-cekungan penghasil minyak bumi di Indonesia. Warna hijau menunjukkan cekungan yang telah menghasilkan minyak dan gas lebih besar dari 5 Boe (Billion Oil Ekivalen) atau diatas 5 Milyar barrel migas. Kemudian antara 1-5 Milyar, warna kuning menghasilkan 1-1000 juta barrel, dan kurang dari 10 juta barrel migas.

Terdapat suatu analogi yang bisa kita gunakan untuk menjelaskan terbentuknya hidrokarbon. Seperti halnya membuat kue, sebelum kita bisa menikmati kue itu maka kita harus mempunyai bahan dasar kue dan mengetahui proses pemuatan kue tersebut. Hal ini sama dengan minyak bumi, sebelum minyak bumi terjebak maka kita memerlukan elemen-elemen atau unsur-unsur

dan proses pembentuk minyak dan gas bumi.

Gambar 7. The Petroleum System

Berikut ini adalah pengenalan bagaimanakah minyak dari tempat awal minyak itu terbentuk sampai terakumulasi pada satu tempat, yang menjadi satu rangkaian yang dinamakan petroleum system. Faktor-faktor yang menjadi perhatian studi Petroleum System adalah batuan sumber (source rocks), pematangan (maturasi), reservoir, migrasi, timing, perangkap (trap), batuan penyekat (sealing rock) dan fracture gradient.

1. Batuan Induk (Source Rock) 2. Pematangan (Mature)

3. Reservoir Rock 4. Migration 5. Timing

6. Perangkap (Trap)

7. Batuan Penutup (Cap Rock) 8. Fracture Gradient

Gambar 8. Source Rock

Source rocks adalah endapan sedimen yang mengandung bahan-bahan organik yang dapat menghasilan minyak dan gas bumi ketika endapan tersebut tertimbun dan terpanaskan.

Bahan-bahan organik yang terdapat didalam endapan sedimen selanjutnya dikenal dengan kerogen (dalam bahasa Yunani berarti penghasil lilin).

1. Tipe I

Bahan- bahan organic kerogen Tipe I merupakan alga dari lingkungan pegendapan lacustrine dan lagoon.Tipe I ini dapat mengkasilkan minyak ringan (light oil) dengan kuallitas yang bagus serta mampu menghasilkan gas.

2. Tipe II

Merupakan campuran material tumbuhan serta mikroorganisme laut. Tipe ini merupakan bahan utama minyak bumi serta gas.

3. Tipe III

Tanaman darat dalam endapan yang mengandung batu bara. Tipe ini umumnya menghasilkan gas dan sedikit minyak.

4. Tipe IV

Bahan-bahan tanaman yang teroksidasi. Tipe ini tidak bisa menghasilkan minyak dan gas.

Gambar 9. Diagram Tingkat Pematangan

Kandungan kerogen dari suatu source rock dikenal dengan TOC (Total Organic Carbon), dimana standar minimal untuk 'keekonomisan' harus lebih besar dari 0.5%.

Implikasi penting dari pengetahuan tipe kerogen dari sebuah prospek adalah kita dapat memprediksikan jenis hidrokarbon yang mungkin dihasilkan (minyak, gas, minyak & gas bahkan tidak ada migas).

1.4.2 Pematangan (Mature)

Maturasi adalah proses perubahan secara biologi, fisika, dan kimia dari kerogen menjadi minyak dan gas bumi.

Proses maturasi berawal sejak endapan sedimen yang kaya bahan organic terendapkan. Pada tahapan ini, terjadi reaksi pada temperatur rendah yang melibatkan bakteri anaerobic yang mereduksi oksigen, nitrogen dan belerang sehingga menghasilkan konsentrasi 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). Gambar

disamping ini

menunjukkan proporsi relatif dari minyak dan gas untuk kerogen tipe II, yang tertimbun di daerah dengan gradien

geothermal sekitar 35 °C km -1 _{. Terlihat bahwa minyak bumi}

secara signifikan dapat dihasilkan diatas temperature 50 °C atau pada kedalaman sekitar 1200m lalu terhenti pada suhu 180 derajat atau pada kedalaman 5200m.

Gas yang dihasilkan karena factor temperatur disebut dengan termogenic gas, sedangkan yang dihasilkan oleh aktivitas bakteri (suhu rendah, kedalaman dangkal <600m) disebut dengan biogenic gas.

Gambar di bawah ini merupakan contoh penampang kedalaman dari lapisan-lapisan batuan sumber, serta prediksi temperatur dengan cara menggunakan contoh kurva di atas. Dari penampang ini dapat diprediksikan apakah source tersebut berada dalam oil window, gas window, dll. Metoda ini dikenal dengan metoda Lopatin ( 1971). Terlihat jelas, metoda

Lopatin hanya berdasarkan temperature dan mengabaikan efek reaksi kimia serta biologi.

Gambar 10. Contoh Penampang Kedalaman Lapisan Batuan

Gambar 11. Reservoir Rock

Batuan Reservoir adalah wadah permukaan yang diisi dan dijenuhi oleh minyak dan gas bumi. Ruangan penyimpanan minyak dalam reservoir berupa rongga-rongga atau pori-pori yang rendah. Pada hakekatnya, setiap batuan dapat bertindak sebagai batuan reservoir asal mempunyai kemampuan untuk menyimpan dan melepaskan minyak bumi.

Dalam hal ini batuan reservoir harus menyandang dua sifat fisik penting yaitu harus mempunyaiporositas yang memberikan kemampuan untuk menyimpan, dan juga kelulusan atau permeabilitas. Jadi secara singkat dapat disebut bahwa batuan reservoir harus berongga-rongga atau

berpori-pori yang

berhubungan. Porositas dan permeabilitas sangat erat hubungannya, sehingga dapat dikatakan permeabilitas tidak mungkin tanpa adanyaporositas, walaupun sebaliknya belum tentu demikian. Batuan dapat bersifat porous tetapi tidak permeabel.

Perbedaan antara porositas dan permeabilitas adalah bahwa porositas menentukan jumlah cairan yang terdapat, sedangkan permeabilitas menentukan jumlahnya yang dapat diproduksikan. Dilain pihak, suatu batuan reservoir juga dapat bertindak sebagai lapisan penyalur aliran minyak dan gas bumi dari tempat minyak bumi tersebut keluar dari batuan induk (migrasi primer) ke tempat berakumulasinya dalam

suatu perangkap. Bagian suatu perangkap yang mengandung minyak atau gas disebut reservoir. Jadi reservoir merupakan bagian kecil daripada batuan reservoir yang berada dalam keadaan demikian sehingga membentuk suatu perangkap.

Syarat-syarat untuk disebut reservoir minyak bumi adalah :

 Batuan reservoir diisi dan dijenuhi oleh minyak dan gasbumi, biasanya merupakan batuan yang berpori-pori.

 Lapisan Penutup (Cap Rock), batuan yang tidak tembus minyak, terdapat di atasreservoir.

 Perangkap reservoir, bentuk reservoir sedemikian rupa sehinga minyak bumi daoat tertampung.

Batuan yang menyandang

sifat porositas dan permeabilitas yang baik adalah batupasir dan karbonat (batugamping dan dolomit). Karena itu minyak dan gas bumi 61% didapat dari batupasir, 39% dari batuan karbonat dan sisanya 1% dari reservoir lain, misalnya rekahan-rekahan pada batuan beku.

1.4.4 Migration

Migrasi adalah proses trasportasi minyak dan gas dari batuan sumber menuju reservoir. Proses migrasi berawal dari migrasi primer (primary migration), yakni transportasi dari source rock ke reservoir secara langsung. Lalu diikuti oleh migrasi sekunder (secondary migration), yakni migrasi dalam batuan reservoir nya itu sendiri (dari reservoir bagian dalam ke reservoir bagian dangkal).

Gambar 12. Ilustrasi Primary Migration and Secondary Migration

Prinsip dasar identifikasi jalur-jalur migrasi hidrokarbon adalah dengan membuat peta reservoir. Kebalikannya dari air sungai di permukaan bumi, hidrokarbon akan melewati punggungan (bukit-bukit) dari morfologi reservoir. Daerah yang teraliri hidrokarbon disebut dengan drainage area (Analogi Daerah Aliran Sungai di permukan bumi). Jika perangkap tersebut telah terisi penuh (fill to spill) sampai spill

point, maka hidrokarbon tersebut akan tumpah (spill) ke tempat yang lebih dangkal. Berikut contohnya:

Gambar 13. Drainage Area

1.4.5 Timing

Waktu pengisian minyak dan gas bumi pada sebuah perangkap merupakan hal yang sangat penting. Karena kita menginginkan agar perangkap tersebut terbentuk sebelum

migrasi, jika tidak, maka hidrokarbon telah terlanjur lewat sebelum perangkap tersebut terbentuk.

1.4.6 Perangkap (Trap)

Perangkap adalah suatu kondisi dimana hidrokarbon tidak dapat mengalir keluar dan terjebak dalam batuan reservoar. Fungsi dari perangkap ini adalah untuk menampung adanya aliran hidrokarbon dan mengakumulasinya pada perangkap tersebut. Tanpa adanya perangkap, hidrokarbon akan mengalir hilang dan tidak akan terjadi suatu akumulasi hidrakarbon. Perangkap terbagi atas perangkap struktur, perangkap

stratigrafi atau perangkap kombinasi antara keduanya

Gambar 14. Macam-macam perangkap hidrokarbon: perangkap stratigrafi (D), perangkap struktur (A-C) dan kombinasi (E).

1.4.7 Batuan Penutup (Cap/Seal Rock) Gambar 15. Cap Rock

Batuan penutup adalah batuan yang memiliki permeabilitas dan porositas yang rendah, sehingga menghambat kandungan petroleum dalam reservoar untuk bermigrasi. Batuan penutup yang umum adalah serpih (shale) dan batuan avaporit.

1.4.8 Fracture Gradient

Didalam evaluasi prospek, kurva fracture gradient diperlukan diantaranya untuk memprediksi sejauh mana overburden rocks mampu menahan minyak dan gas bumi. Semakin tebal suatu overburden, maka semakin banyak

volume hydrocarbon yang mampu ‘ditahan’.

Gambar 16. Fracture Gradient Curve

Gambar dibawah diatas menunjukkan kurva fracture gradient dari gas, minyak dan air formasi dari sebuah lapangan. Berdasarkan kurva ini, jika kita memiliki sebuah perangkap dengan ketebalan overburden (c), maka ketebalan kolom gas maksimal yang mampu ditahan adalah (c-a), dan ketebalan kolom minyak adalah (c-b), selebihnya hidrokarbon tersebut akan merembes keluar penyekat.

DAFTAR PUSTAKA https://rovicky.wordpress.com/2008/02/21/proses-pembentukan-minyak-bumi/ http://infotambang.com/proses-pembentukan-minyak-bumi-berdasar-teori-anorganik-abiogenesis-p427-164.htm https://flutecast09.wordpress.com/2011/10/28/batuan-reservoir/ https://wulanmunir.wordpress.com/2012/01/28/syarat-minyak-bumi/ https://smiagiundip.wordpress.com/2013/03/31/petroleum-system/ http://cogangeologist.blogspot.co.id/2010/12/seal-perangkap.html http://ifham-sifaudin.blogspot.co.id/2014/01/karakteristik-fluida-reservoir.html