RESERVOIR DAN KUANTITAS RESERVOIR
Geologi Reservoir
Geologi adalah suatu cabang ilmu yang mempelajari sejarah dan struktur bumi dan bentukbentuk kehidupan di dalamnya, terutama seperti yang “terekam” dalam batuan. Cabang ilmu ini sangat penting di dalam ilmu teknik reservoir untuk memperkirakan akumulasi minyak yang mungkin terjadi. Pengetahuan geologi didasarkan pada observasi dan pengetahuan yang berhubungan dengan cabang-cabang ilmu yang lain. Prinsip utama adalah the present is the key to the past; yaitu bahwa proses yang berlangsung dalam bumi pada masa kini pada dasarnya sama dengan yang terjadi padamasa lalu.
Dengan menggunakan pengetahuan tentang proses dan observasi batuan dan formasi batuan, seorang petroleum geologist melakukan rekonstruksi sejarah geologi dan menentukan apakah formasi yang sedang dipelajari mengandung hidrokarbon atau tidak.
Dengan menggunakan pengetahuan tentang proses dan observasi batuan dan formasi batuan, seorang petroleum geologist melakukan rekonstruksi sejarah geologi dan menentukan apakah formasi yang sedang dipelajari mengandung hidrokarbon atau tidak.
Suatu reservoir minyak tidak berupa sebuah gua bawah tanah yang besar seperti jika kita mengartikan istilah oil pool. Reservoir merupakan suatu formasi yang terdiri dari batuan dengan rongga yang sangat kecil, disebut pore, yang dapat menyimpan fluida. Disamping mengandung berbagai jenis hidrokarbon, batuanreservoir umumnya mengandung air asin. Fluida ini, dalam keadaan kesetimbangan, akan berada secara berlapis dengan yang paling ringan (gas) berada paling atas, kemudian minyak, dan yang terberat (air) berada paling bawah.
Untuk dapat menyimpan minyak, suatu reservoir harus mempunyai bentuk dan konfigurasi tertentu serta mempunyai penyekat (seal) sehingga minyak dapat terperangkap. Di samping itu, reservoir harus mempunyai porositasminimum – yaitu batuan harus mempunyai ukuran rongga tertentu – dan reservoir tersebut harus bersifat permeable– yaitu rongga-rongga tersebut harus saling berhubungan – sehingga minyak dapat mengalir di dalam reservoir dan kemudian dapat diproduksikan melalui sumur-sumur produksi.
Asal Mula Minyak
Ada tiga syarat agar minyak terakumulasi di dalam suatu batuan, yaitu:
(1) harus ada sumber minyak dan gas dimana minyak tersebut terbentuk,
(2) batuan penyimpan (reservoir) harus bersifat porousdan permeable, dan
(3) harus ada perangkap yang menjadi penghalang bagi minyak untuk bergerak.
Minyak yang diketahui sekarang dipercaya berasal dari bahan organik yang terendapkan
bersamaan dengan terendapkannya partikel batuan selama pembentukan batuan sedimen
jutaan tahun yang lalu. Teori yang disebut teori organik ini menyatakan bahwa minyak dan
gas berasal dari jasad renik yang hidup di laut. Pada laut dangkal dengan air yang cukup
hangat, residu sejumlah besar binatang dan tumbuhan mikro jatuh ke dasar laut. Sebagian sisa
mahluk hidup tersebut termakan atau teroksidasi sebelum mencapai dasar laut dan sebagian
besar yang lain dapat mencapai dasar laut. Bakteri kemudian mengambil oksigen dari sisasisa organik tersebut dan kemudian secara perlahan memecahkan bahan organik tersebut
menjadi meterial yang kaya akan karbon dan hidrogen.
Sejalan dengan bertambahnya akumulasi sedimen, clay yang kaya akan bahan organik
terdesak ke dalam shales. Tekanan dan temperatur kemudian meningkat sementara berada
dalam keadaan diberati oleh ribuan feet endapan di atasnya. Dalam keadaan demikian,
melalui kejadian yang tidak pernah kita lihat, minyak bumi terbentuk. Ketika temperatur
mencapai kira-kira 150oF, substansi yang kaya akan karbon dan hidrogen mulai tergabung
secara kimiawi untuk membentuk ratusan molekul hidrokarbon yang berbeda-beda.
Hidrokarbon ini mempunyai rantai atom karbon dan atom hidrogen yang tersusun baik.
Proses konversi mencapai maksimum antara 225o sampai 350oF. Di atas temperatur ini,
molekul berat-berantai panjang pecah menjadi molekul yang lebih ringan-kecil, misalnya gas
metana. Akan tetapi, pada temperatur di atas 500oF, material organik mengalami karbonasi
dan hancur. Karena masalah temperatur inilah, mengapa lapisan yang sangat dalam tidak
dapat menghasilkan hidrokarbon.
Minyak bumi tidak terbentuk secara serentak dalam konsentrasi yang besar. Pada mulanya,
minyak ini tersebar sebagaimana halnya bahan organik pembentuknya. Setelah terbentuk,
minyak kemudian bermigrasi melalui batuan yang permeable. Tekanan formasi cenderung
mendesak minyak ke luar dari lapisan shale,yang relatif tidak permeable, menuju rekahan
dan formasi yang terbuka, misalnya batuan sandstone, di mana minyak dapat bergerak dari
satu pori ke pori yang lainnya. Minyak dan gas cenderung untuk mencari level yang lebih
dangkal (bergerak ke atas, ke arah permukaan). Kecuali minyak terperangkap di bawah tanah
oleh formasi geologi, minyak dapat sampai di permukaan sebagai oil seepyaitu minyak yang
muncul di permukaan dan terakumulasi sebagai “kolam” minyak.
Bermacam Teori Asal-usul Minyak Bumi
Berbagai macam teori mengenai terjadinya minyak bumi telah dikemukakan oleh para ahli.
Dewasa ini dikenal dua teori utama mengenai asal terjadinya minyak bumi:
1. Teori anorganik yang menyatakan bahwa minyak bumi berasal dari proses anorganik.
2. Teori organik yang didasarkan atas dua macam bukti, yaitu:
(a) percobaan laboratorium dan
(b) pemikiran geologi.
Teori Anorganik.
Teori ini mengemukakan bahwa terjadinya minyak bumi berdasarkan
proses kimia. Prose kimia tersebut diantaranya:
1. Teori alkali panas dengan CO2(Berthelot): Dengan asumsi bahwa di dalam bumi terdapat
logam alkali dalam keadaan bebas dan bertemperatur tinggi. Bila CO2dari udara
bersentuhan dengan alkali panas tadi maka akanterbentuk asitilen. Asitilen akan berubah
menjadi benzen karena suhu yang tinggi. Kelemahan teori ini adalah bahwa logam alkali
tidak terdapat bebas di dalam kerak bumi.
2. Teori karbida panas dengan air (Mendeleyeff): Asumsi yang dipakai adalah bahwa ada
karbida besi di kerak bumi dan kemudian bersentuhan dengan air membentuk hidrokarbon.
3. Teori letusan gunung: Asal vulkanik minyak bumi mula-mula dikemukakan oleh Von
Humbolt yang kemudian dikembangkan oleh Sivestri (1882) dan Coste (1903). Silvestri
menemukan minyak cair dan parafin yang padat dalam rongga lava basalt di gunung Etna.
Juga oleh Brun (1909) yang mengamati bahwa minyak bumi yang terdapat di pulau Jawa
berasal dari gunung api. Coste yang mengamati akumulasi minyak bumi pada batuan beku
di Mexico. Sebetulnya adanya minyak bumi tersebut bukan berasal dari magma, tetapi
karena fungsi batuan beku adalah sebagai saluran sehingga minyak bumi dapat bermigrasi
ke formasi di atasnya. Juga kadar metana dalam gas vulkanik sangat kecil.
Teori Organik. Teori ini telah banyak diterima oleh kalangan ahli perminyakan. Namun,
inipun belum memecahkan semua persoalan yang timbul. Persoalan itu diantaranya mengenai
sumber bahan organik. Masalah lain adalah mengenai migrasi. P.G Macquir adalah orang
yang pertamakali mengemukakan pendapatnya bahwa minyak bumi berasal dari tumbuhtumbuhan. Beberapa argumentasi telah dikemukakan untuk membuktikan bahwa minyak
bumi berasal dari zat organik, yaitu:
1. Minyak bumi mempunyai daya memutar bidang optik atau bidang polarisasi. Ini
disebabkan adanya kolestrol, zat lemak seperti yang terdapat didalam darah. Zat anorganik
diketahui tidak dapat memutar bidang optik.
2. Minyak bumi mengandung porfirin, suatu zat kompleks yang terdiri dari hidrokarbon
dengan unsur vanadium, nikel, dan sebagainya.
3. Susunan hidrokarbon yang terdiri dari unsur H dan C sangat mirip dengan zat organik,
yang terdiri dari H, C dan O walaupun yang disebut terakhir ini mengandung oksigen dan
nitrogen dalam jumlah cukup banyak.
4. Hidrokarbon terdapat di dalam sedimen resen. Diketahui pula bahwa zat organik banyak
terdapat di dalam lapisan sedimen dan merupakan bagian integral daripada sedimentasi.
5. Secara praktis lapisan minyak didapatkan setelah Kambrium sampai Pleistosen.
Menurut teori organik, prosespembentukan minyak bumi terdiri dari tiga stadium:
1. Pembentukkannya sendiri yang terdiri dari:
a. pengumpulan zat organik di dalam sedimen
b. pengawetan zat organik di dalam sedimen
c. transformasi zat organik menjadi minyak bumi
2. Migrasi minyak bumi yang terbentuk dan tersebar di dalam batuan sedimen ke perangkap.
3. Akumulasi tetes minyak yang tersebar di dalam lapisan sedimen sehingga berkumpul
menjadi akumulasi komersial.
Proses kimia organik umumnya dapat dipelajari dengan percobaan di laboratorium. Namun
demikian, berbagai faktor geologi mengenai cara terdapatnya minyak bumi serta
penyebarannya di dalam sedimen harus pula ditinjau. Fakta yang disimpulkan oleh Cox
(1954) ini diantaranya adalah:
1. Minyak bumi selalu terdapat dalam batuan sedimen dan umumnya sedimen marin, fasies
sedimen yang utama untuk minyak bumi memang terdapat di sekitar pantai.
2. Minyak bumi merupakan campuran kompleks hidrokarbon.
3. Temperatur reservoir rata-rata 107C, dan minyak bumi masih dapat bertahan sampai
200C. Di atas temperatur ini porfirin sudah tidak dapat bertahan.
4. Minyak bumi selalu terbentuk dalam keadaan reduksi, ditandai oleh adanya porfirin dan
belerang.
5. Minyak bumi dapat tahan terhadap perubahan tekanan dari 8 sampai 10.000 psi.
Selanjutnya, menurut Hedberg (1964), terdapat beberapa faktor lingkungan pengendapan
yang mempengaruhi proses pembentukkan minyak bumi, diantaranya:
1. Banyaknya produksi zat organik jenis tertentu
2. Terbentuknya suatu kondisi anaerob dan reduksi
3. Tidak adanya organisme yang merusak zat organik
4. Pengendapan sedimen halus secara cepat yang memberikan pengawetan kepada zat
organik dan mempunyai matriks yang kaya air untuk proses diagenesa
5. Adanya rongga reservoir pada waktu kompaksi.
Selanjutnya, dalam teori organik, dikenal proses transformasi zat organik. Beberapa hal yang
berkaitan dengan peristiwa tersebut diantaranya:
1. Degradasi termal: Akibat sedimen mengalami penimbunan dan pembenaman maka akan
timbul perubahan tekanan dan suhu. Perubahan suhu adalah faktor yang penting. Menurut
Welte (1964), proses transformasi merupakan degradasi termal yang mencakup
dekaboxilasi.
2. Reaksi katalis: Adanya katalis mempercepat proses kimia.
3. Radioaktivitas: Pembombardiran asam lemak oleh partikel alpha dapat membentuk
hidrokarbon parafin. Ini menunjukkan adanya pengaruh radioaktif terhadap zat organik.
Asal Mula Minyak
Ada tiga syarat agar minyak terakumulasi di dalam suatu batuan, yaitu:
(1) harus ada sumber minyak dan gas dimana minyak tersebut terbentuk,
(2) batuan penyimpan (reservoir) harus bersifat porousdan permeable, dan
(3) harus ada perangkap yang menjadi penghalang bagi minyak untuk bergerak.
Minyak yang diketahui sekarang dipercaya berasal dari bahan organik yang terendapkan
bersamaan dengan terendapkannya partikel batuan selama pembentukan batuan sedimen
jutaan tahun yang lalu. Teori yang disebut teori organik ini menyatakan bahwa minyak dan
gas berasal dari jasad renik yang hidup di laut. Pada laut dangkal dengan air yang cukup
hangat, residu sejumlah besar binatang dan tumbuhan mikro jatuh ke dasar laut. Sebagian sisa
mahluk hidup tersebut termakan atau teroksidasi sebelum mencapai dasar laut dan sebagian
besar yang lain dapat mencapai dasar laut. Bakteri kemudian mengambil oksigen dari sisasisa organik tersebut dan kemudian secara perlahan memecahkan bahan organik tersebut
menjadi meterial yang kaya akan karbon dan hidrogen.
Sejalan dengan bertambahnya akumulasi sedimen, clay yang kaya akan bahan organik
terdesak ke dalam shales. Tekanan dan temperatur kemudian meningkat sementara berada
dalam keadaan diberati oleh ribuan feet endapan di atasnya. Dalam keadaan demikian,
melalui kejadian yang tidak pernah kita lihat, minyak bumi terbentuk. Ketika temperatur
mencapai kira-kira 150oF, substansi yang kaya akan karbon dan hidrogen mulai tergabung
secara kimiawi untuk membentuk ratusan molekul hidrokarbon yang berbeda-beda.
Hidrokarbon ini mempunyai rantai atom karbon dan atom hidrogen yang tersusun baik.
Proses konversi mencapai maksimum antara 225o sampai 350oF. Di atas temperatur ini,
molekul berat-berantai panjang pecah menjadi molekul yang lebih ringan-kecil, misalnya gas
metana. Akan tetapi, pada temperatur di atas 500oF, material organik mengalami karbonasi
dan hancur. Karena masalah temperatur inilah, mengapa lapisan yang sangat dalam tidak
dapat menghasilkan hidrokarbon.
Minyak bumi tidak terbentuk secara serentak dalam konsentrasi yang besar. Pada mulanya,
minyak ini tersebar sebagaimana halnya bahan organik pembentuknya. Setelah terbentuk,
minyak kemudian bermigrasi melalui batuan yang permeable. Tekanan formasi cenderung
mendesak minyak ke luar dari lapisan shale,yang relatif tidak permeable, menuju rekahan
dan formasi yang terbuka, misalnya batuan sandstone, di mana minyak dapat bergerak dari
satu pori ke pori yang lainnya. Minyak dan gas cenderung untuk mencari level yang lebih
dangkal (bergerak ke atas, ke arah permukaan). Kecuali minyak terperangkap di bawah tanah
oleh formasi geologi, minyak dapat sampai di permukaan sebagai oil seepyaitu minyak yang
muncul di permukaan dan terakumulasi sebagai “kolam” minyak.
Bermacam Teori Asal-usul Minyak Bumi
Berbagai macam teori mengenai terjadinya minyak bumi telah dikemukakan oleh para ahli.
Dewasa ini dikenal dua teori utama mengenai asal terjadinya minyak bumi:
1. Teori anorganik yang menyatakan bahwa minyak bumi berasal dari proses anorganik.
2. Teori organik yang didasarkan atas dua macam bukti, yaitu:
(a) percobaan laboratorium dan
(b) pemikiran geologi.
Teori Anorganik.
Teori ini mengemukakan bahwa terjadinya minyak bumi berdasarkan
proses kimia. Prose kimia tersebut diantaranya:
1. Teori alkali panas dengan CO2(Berthelot): Dengan asumsi bahwa di dalam bumi terdapat
logam alkali dalam keadaan bebas dan bertemperatur tinggi. Bila CO2dari udara
bersentuhan dengan alkali panas tadi maka akanterbentuk asitilen. Asitilen akan berubah
menjadi benzen karena suhu yang tinggi. Kelemahan teori ini adalah bahwa logam alkali
tidak terdapat bebas di dalam kerak bumi.
2. Teori karbida panas dengan air (Mendeleyeff): Asumsi yang dipakai adalah bahwa ada
karbida besi di kerak bumi dan kemudian bersentuhan dengan air membentuk hidrokarbon.
3. Teori letusan gunung: Asal vulkanik minyak bumi mula-mula dikemukakan oleh Von
Humbolt yang kemudian dikembangkan oleh Sivestri (1882) dan Coste (1903). Silvestri
menemukan minyak cair dan parafin yang padat dalam rongga lava basalt di gunung Etna.
Juga oleh Brun (1909) yang mengamati bahwa minyak bumi yang terdapat di pulau Jawa
berasal dari gunung api. Coste yang mengamati akumulasi minyak bumi pada batuan beku
di Mexico. Sebetulnya adanya minyak bumi tersebut bukan berasal dari magma, tetapi
karena fungsi batuan beku adalah sebagai saluran sehingga minyak bumi dapat bermigrasi
ke formasi di atasnya. Juga kadar metana dalam gas vulkanik sangat kecil.
Teori Organik. Teori ini telah banyak diterima oleh kalangan ahli perminyakan. Namun,
inipun belum memecahkan semua persoalan yang timbul. Persoalan itu diantaranya mengenai
sumber bahan organik. Masalah lain adalah mengenai migrasi. P.G Macquir adalah orang
yang pertamakali mengemukakan pendapatnya bahwa minyak bumi berasal dari tumbuhtumbuhan. Beberapa argumentasi telah dikemukakan untuk membuktikan bahwa minyak
bumi berasal dari zat organik, yaitu:
1. Minyak bumi mempunyai daya memutar bidang optik atau bidang polarisasi. Ini
disebabkan adanya kolestrol, zat lemak seperti yang terdapat didalam darah. Zat anorganik
diketahui tidak dapat memutar bidang optik.
2. Minyak bumi mengandung porfirin, suatu zat kompleks yang terdiri dari hidrokarbon
dengan unsur vanadium, nikel, dan sebagainya.
3. Susunan hidrokarbon yang terdiri dari unsur H dan C sangat mirip dengan zat organik,
yang terdiri dari H, C dan O walaupun yang disebut terakhir ini mengandung oksigen dan
nitrogen dalam jumlah cukup banyak.
4. Hidrokarbon terdapat di dalam sedimen resen. Diketahui pula bahwa zat organik banyak
terdapat di dalam lapisan sedimen dan merupakan bagian integral daripada sedimentasi.
5. Secara praktis lapisan minyak didapatkan setelah Kambrium sampai Pleistosen.
Menurut teori organik, prosespembentukan minyak bumi terdiri dari tiga stadium:
1. Pembentukkannya sendiri yang terdiri dari:
a. pengumpulan zat organik di dalam sedimen
b. pengawetan zat organik di dalam sedimen
c. transformasi zat organik menjadi minyak bumi
2. Migrasi minyak bumi yang terbentuk dan tersebar di dalam batuan sedimen ke perangkap.
3. Akumulasi tetes minyak yang tersebar di dalam lapisan sedimen sehingga berkumpul
menjadi akumulasi komersial.
Proses kimia organik umumnya dapat dipelajari dengan percobaan di laboratorium. Namun
demikian, berbagai faktor geologi mengenai cara terdapatnya minyak bumi serta
penyebarannya di dalam sedimen harus pula ditinjau. Fakta yang disimpulkan oleh Cox
(1954) ini diantaranya adalah:
1. Minyak bumi selalu terdapat dalam batuan sedimen dan umumnya sedimen marin, fasies
sedimen yang utama untuk minyak bumi memang terdapat di sekitar pantai.
2. Minyak bumi merupakan campuran kompleks hidrokarbon.
3. Temperatur reservoir rata-rata 107C, dan minyak bumi masih dapat bertahan sampai
200C. Di atas temperatur ini porfirin sudah tidak dapat bertahan.
4. Minyak bumi selalu terbentuk dalam keadaan reduksi, ditandai oleh adanya porfirin dan
belerang.
5. Minyak bumi dapat tahan terhadap perubahan tekanan dari 8 sampai 10.000 psi.
Selanjutnya, menurut Hedberg (1964), terdapat beberapa faktor lingkungan pengendapan
yang mempengaruhi proses pembentukkan minyak bumi, diantaranya:
1. Banyaknya produksi zat organik jenis tertentu
2. Terbentuknya suatu kondisi anaerob dan reduksi
3. Tidak adanya organisme yang merusak zat organik
4. Pengendapan sedimen halus secara cepat yang memberikan pengawetan kepada zat
organik dan mempunyai matriks yang kaya air untuk proses diagenesa
5. Adanya rongga reservoir pada waktu kompaksi.
Selanjutnya, dalam teori organik, dikenal proses transformasi zat organik. Beberapa hal yang
berkaitan dengan peristiwa tersebut diantaranya:
1. Degradasi termal: Akibat sedimen mengalami penimbunan dan pembenaman maka akan
timbul perubahan tekanan dan suhu. Perubahan suhu adalah faktor yang penting. Menurut
Welte (1964), proses transformasi merupakan degradasi termal yang mencakup
dekaboxilasi.
2. Reaksi katalis: Adanya katalis mempercepat proses kimia.
3. Radioaktivitas: Pembombardiran asam lemak oleh partikel alpha dapat membentuk
hidrokarbon parafin. Ini menunjukkan adanya pengaruh radioaktif terhadap zat organik.
Geen opmerkings nie:
Plaas 'n opmerking