Explorasi Minyak Bumi dan Gas Alam

Oleh

Helmi Abdulgani

Hampir semua minyak bumi dan gas yang ditemukan,  dari dulu sampai sekarang , terkumpul dalam formasi batuan sedimen di dalam lapisan-lapisan bumi. Formasi batuan sedimen ini befungsi sebagai tempat penampungan bagi minyak bumi dan gas sebelum dikeluarkan ke permukaan.   Oleh karena itu bila kita ingin mencari dimana kemungkian keberadaan minyak bumi dan gas,  kita harus terlebih dahulu mencari dimana keberadaan formasi batuan sedimen tersebut. Hanya bila kita berhasil menemukan lapisan batuan sedimen, barulah ada kemungkinan kita dapat menemukan minyak bumi dan  gas alam. Perhatikan, saya hanya mengatakan “kemungkinan kita dapat menemukan minyak dan gas alam”. Kenapa? Karena walaupun kita sudah berhasil menemukan lapisan batuan sediment, belum tentu didalamnya terkandung minyak bumi atau gas. Untuk memastikan ada atau tidaknya minyak bumi dan gas dalam suatu strata batuan sediment, perlu dilakukan beberapa pengoboran dengan biaya yang sangat mahal. Hanya dengan pengoboran itulah ada atau tidaknya minyak bumi atau gas dapat dipastikan. Pengamatan satellite, pengukuran perubahan gaya grafitasi bumi, pengukuran perubahan medan magnit bumi  dan lain-lainya hanya dapat membantu memprediksi kemungkinan keberadan minyak disuatu lokasi, tidak lebih dari itu. Tentu dengan adanya teknik-teknik yang lebih canggih yang disebut belakangan, dapat menaikkan tingkat keberhasilan mendapatkan formasi batuan sendiment yang mengandung minyak bumi dan gas.

Lapisan batuan sediment         

Batuan sedimen terbentuk dari lumpur dan pasir yang terbawa arus sungai, atau debu yang dibawa angin, dari daratan benua atau dari daratan pulau dan kemudian terkumpul di dalam cekungan-cekungan laut atau danau  yang tersebar di permukanan bumi. Prosess ini berlangsung terus menerus selama ratusan juta tahun sehingga endapan lumpur dan pasir mencapai ketebalan ribuan  meter.  Endapan lumpur dan pasir ini telah terpadatkan oleh tekanan air laut dan berat lumpur itu sendiri  ditambah dengan tekanan dan temperatur tinggi telah berubah menjadi batu sedimen yang sekarang dapat ditemukan baik didarat maupun di bawah laut. Lapisan-lapisan batuan sedimen yang dulu sebagai cekungan-cekungan di bawah laut, tetap saja disebut cekungan (basin) walupun sekarang telah berada  ribuan kilometer dari pinggir laut dan tertanam ribuan meter dibawah permukaan bumi . Bila minyak bumi atau gas ditemukan dalam batuan sedimen didarat, disebut lapangan minyak bumi atau gas onshore, sedangkan bila ditemukan dilaut disebut lapangan minyak atau gas offshore.  Pada page sebelumnya, kita telah membahas bagaiman lumpur dan pasir bercampur aduk dengan sisa  binatang dan tumbuhan kecil jaman purba yang memenuhi lautan dikala itu telah berubah menjadi minyak bumi dan gas. Kita tidak akan membahas tentang itu lagi disini. Bila Anda  ingin mengetahui lebih detail lagi baca artikel sebelumnya.

Di Indonesia terdapat kira-kira 60 sedimen basin yang telah diidentifikasikan, tersebar dari pulau Sumatera sampai ke Irian, dimana 73 % dari sedimen basin ini berada di lepas pantai. Diantara 60 sedimen basin ini 38 sudah diexplorasikan , dan 14 sedang berproduksi baik minyak atau gas alam.

Lapisan batuan sediment (basin) ini dapat dikatagorikan ke dalam 2 tipe yang berbeda berdasarkan jumlah minyak atau gas yang terkandung didalamnya.

   • Prolific sedimen basin kaya akan minyak dan gas  atau kedua-duanya. Di Indonesia prolific sedimen basin ini yang paling dikenal adalah back-arc sedimen basin yang terletak sebelah belakang pergunung bukit barisan. Kebanyakan back arc sendimen basin di Indonesia terletak di timur laut pulau Sumatra, Jawa bahagian Utara, dan Nusa Tenggara bahagian Utara . Hampir semua back –arc sedimen basin sekarang sedang memproduksikan minyak bumi atau gas

    • Sterile sedimen basin. Basin ini tidak mengandung minyak yang dapat diproduksi secara ekonomis, biasanya karena terlalu tipis sehingga kandungan minyaknya terlalu sedikit untuk dapat diproduksi secara ekonomis.

Mengintip susuan lapisan bumi dengan pantulan getaran seismic

Dimasa sekarang, semua batuan sedimen yang berpotensi mengandung minyak bumi dan gas tersembunyi jauh dibawah permukaan bumi, dan juga di bawah kedalaman air bila dilaut atau di danau. Kedua situasi ini menyebabkan kita tidak mungkin untuk melihat, dan menemukan lokasi dari lapisan batuan sendiment yang berkemungkinan mengandung minyak. Untuk itu satu-satunya cara adalah dengan menciptakan alat yang dapat melihat secara tidak langsung ke dalam perut bumi dan ke kedalaman laut.

Pada tahun 1930an engineer dan researcher menenukan suatu teknik pengukuran yang didasarkan pada pantulan gelombang energy getaran. Teknik ini memancarkan gelombang engergi getaran ke dalam bumi dan menangkap kembali sebagian dari energi getaran yang dipantulkan oleh lapisan batuan sedimen jauh dari dalam bumi. Dengan mempelajari dan mengalisa kharakteristik gelombang pantulan ini, engineer dapat menciptakan gambaran bentuk lapisan batuan yang tersembunyi di bawah permukan bumi. Teknik ini sekarang dikenal dengan sebutan “seismic reflection”. Technologi tembus pandang ini telah berkembang pesat sejak saat itu, dan sekarang telah menjadi jauh lebih canggih dan jauh lebih akurat sehangga dapat memenuhi tantangan dalam mengidentifikasikan prospek yang kecil sekalipun. Akhir-akhir ini dengan perkembangan computer hardware dan software yang sangat changgih ,engineer dan geologist dapat melihat dilayar komputer bentuk tiga dimensi dari lapisan bumi yang sebelumnya tersembunyi dari penglihatan manusia.

 Mendapatkan, mengumpulkan dan menganalisa data seismic

Di atas telah kita singgung tentang teknik seismic reflection. Di bahagian ini kita akan melihat lebih detail lagi bagaimana cara mendapatkan, mengumpulkan dan menganalisa data-data dari seismic reflection tersebut.

   • Pertama, energi getaran  gelombang seismic dipancarkan ke dalam bumi. Energi gelombang getaran ini dapat dihasilkan oleh thumper truck (truk pemukul bumi) dengan cara  memenjatuhkan benda yang berat ketanah secara teratur, atau dengan menggunakan explosive yang diledakkan dalam lobang yang digali beberapa meter di dalam tanah, dan kalau dilaut, dengan menggunakan “air gun” 

 

   •  Energi gelombang getaran seismic yang bersifat isotropic ini menjalar kesegala arah, dan setiap kali membentur lapisan batuan baru, jauh di dalam bumi, sebahagian dari energi ini akan dipantulkan kembali kepermukaan, (seperti cahaya yang dipantulkan oleh cermin) dan sebahagian lagi akan meneruskan perjalanan menembus lapisan-lapisan batuan bumi selanjutnya. Di samping itu setiap kali  gelombang getaran melalui lapisan batuan yang berbeda cepat rambatnya berubah

   • Iring-iringan energi getaran yang dipantulkan kembali ke permukaan dicatat oleh reseptor (receiver) yang sangat sinsitif yang disebut “geophone”  . Yang pertama sekali tiba di geophone adalah gelombang yang merambat dipermukaan, diikuti oleh gelombang yang datang dari lapisan geologi pertama, setalah itu dari lapisan giologi kedua, ketiga dan seterusnya. Dilaut prinsip yang sama juga digunakan. Disini  recivernya adalah  “hydrophone” yang dijejerkan dan di tarik oleh motor boat. Hidrophone mencatat setiap iring-iringan gelombang yang datang sama seperti apa yang dilakukan oleh geophone.

   • Operasi ini diulang berkali-kali dengan memindahkan vibrator pemancar gelombang dan receivernya ketempat yang berbeda-beda. Hanya jika jumlah data yang diperlukan sudah mencukupi, barulah opersi ini dihentikan. Bila kecepatan rambat gelombang dalam setiap lapisan giologi dapat diketahui, maka gembaran dari kedalaman setiap lapisan dapat diciptakan dengan menghitung waktu yang dibutuhkan oleh gelombang itu untuk kembali kepermukaan,  

Data yang diperoleh dari hasil oxplorasi ini begitu banyaknya, hanya dengan kemputer yang sangat kuat dan cepat serta software yang canggih ,gambar 3 D dari suatu lokasi dapat diciptakan. Sekarang dengan perkembangan computer yang begitu pesat gambar 4D -yaitu penambahan dimensi waktu- sudah pula dapat dibuat. Gambar 4D ini penting untuk mengontrol lapangan minyak bumi atau gas yang sedang berproduksi.

Dengan adanya gambar-gambar ini, lokasi-lokasi dimana minyak bumi dan gas tersembunyi dapat diperhitungkan dengan lebih mudah. Kemungkinan sukses dalam mendapatkan minyak bumi dan gas jauh lebih tinggi.

Walaupun demikian, seismic emiging tidaklah 100 % akurat, ada beberapa penyebab ketidak akuarat tersebut

Permasalahan yang dialami pada saat pencatatan gelombang akan menghasilkan data yang kurang akurat. Tanah yang lembut dan tidak merata yang terdapat didekat permukaan bumi dapat mengganggu jalannya iring-iringan gelombang sehingga susah dilakukan koreksi ketika data diproses. Pada kedalaman yang besar, energi gelombang yang dipantulkan sudah sangat lemah sehingga ini dapat menyebabkan kesalahan pada hasil penghitungan dan menghasilkan gambar yang kurang jelas. Pada daerah-daerah yang belum dibor secara extensive, kecepatan  rambatan gelombang sering sekali tidak diketahui dan ini dapat menyebabkan kesalahan kalkulasi dan menghasilkan gambar yang tidak benar. Pada daerah-daerah dengan struktur geology yang komplek, analisa seismic biasanya tidak dapat memberikan gambar yang dapat dipercaya.

Akhirnya penulis sangat berterima kasih pada pembaca sekalian kiranya dapat meberikan kritikan-kritikan dan saran supaya tulisan kecil ini dapat diperbaiki kalau ada kekeliruan, supaya kita semua mendapat mengambil manfaat dari tulisan ini.

Wassalam

Helmi Abdul gani.

 http://www.planete-energies.com/en/energy-sources-/oil-and-gas/exploration-the-search-for-oil-and-gas-deposits/oil-deposit-location-16.html&PHPSESSID=8e9c60133e9d451e761c64325ed3cc9b

http://en.wikibooks.org/wiki/The_Geology_of_Indonesia/Sedimentary_BasinEs

http://www.lbl.gov/Science-Articles/Archive/underground-oil-exploration-technology.html

Fundamental of Petroleum Second Edition. The University of Texas at Austin

http://www.youtube.com/watch?v=hCBIAJlztag

Lihat blog saya yang lain

www.isolasithermal.blogspot.com

www.pahammatematika.blogspot.com

Pembentukan Minyak Bumi dan Gas Alam

Oleh

Helmi Abdulgani

Petroleum adalah cairan   yang terbentuk secara alamiah, ditemukan dalam lapisan batuan sediment  di bawah permukaan bumi. Oleh karena itu sering disebut minyak bumi. Sebutan lain untuk minyak bumi adalah minyak mentah (crude oil). Minyak mentah adalah minyak yang baru keluar dari dalam perut bumi dan belum mengalami proses pemisahan ke dalam komponennya masing-masing. Crude oil  pada saat baru dikeluar dari dalam bumi bisa sekental dan sehitam ter, tetapi bisa juga seencer dan sebening air. Mengapa kita membutuhkan minyak bumi adalah karena  dalam minyak bumi tersimpan banyak energi yang sangat kita perlukan. Energi yang dikandung oleh minyak bumi dapat dilepaskan dengan membakarnya. Itulah yang terjadi dalam mesin motor, mesin mobil atau mesin jet pesawat udara dan dalam mesin-mesin industri lainnya. Pada zaman sekarang ini kita tidak bisa hidup dengan nyaman apabila kita mengalami kekurangan energy. Artinya kita akan menderita bila kekurangan bahan bakar minyak. Mesin listrikpun butuh bahan bakar yang berasal dari minyak bumi untuk menjalankannya, walaupun sekarang banyak juga yang menggunakan batu bara, tenaga panas bumi, tenaga nuklir, sinar matahari, tetapi yang paling banyak masih menggunakan bahan bakar yang berasal dari minyak bumi. Minyak mentah(Crude Oil) dalam proses defraksinasi dapat dipisah-pisahkan menjadi beberpa  jenis bahan bakar yang berbeda, seperti bensin, solar, minyak pesawat terbang, minyak tanah dan lain-lain sebagainya. Di samping itu minyak bumi ini setelah mengalami proses yang panjang dapat pula diubah menjadi bebagai jenis plastik, pupuk, dan bahan-bahan kimia lain. Sehingga dari bahan dasar minyak bumi berkembanglah dua jenis industry: yaitu industry perminyakan dan industry petrokimia.

Minyak bumi sudah digunakan sejak empat ribu tahun yang lalu di kerajan Babylon. Batu-batu catatan (tablet-tablet) yang ditemukan peninggalan kerajaan Persia zaman dulu, mencatat bahwa kalangan bangsawan Persia zaman itu sudah menggunakan petroleum untuk pengobatan dan pencahayaan. Pada zaman itu, minyak tidak didapatkan dengan pengeboran seperti sekarang ini karena pengetahuan dan technologi pada saat itu masih sangat primitive dibandingkan dengan yang  kita miliki sekarang. Pada zaman itu minyak hanya diambil dari kolom-kolam dimana minyak merembes dari dalam perut bumi dan mengumpul terapung di atas air di dalam kolam. Menurut catatan-catatan penjelajah Eropah, sumur minyak yang pertama ditemukan di Cina pada tahun 347M. Begitu juga sistim pengiriman gas dari satu tempat ke tempat lain dengan menggunakan pipa (bamboo pada saat itu) pertama sekali dilakukan di Negeri Cina jauh sebelum kita mengenal pipa baja.

Bagaimana terjadinya minyak bumi?

Ketika dikatakan bahwa minyak terbentuk dari sisa makhluk hidup jaman purba, banyak orang yang mengira bahwa minyak terbentuk dari bangkai-bangkai dinosaurus. Tentu dari bangkai-bangkai dinosaurus dalam kondisi yang tepat bisa saja terbentuk minyak. Tetapi, jauh sebelum munculnya dinosaurus, lautan  yang dipenuhi dengan binatang dan tumbuhan mikroskopik menyelimuti sebahagian besar  permukaan bumi. Kira-kira 550 juta tahun yang lalu, lautan purba ini telah dipadati oleh binatang-binatang kecil yang sebut plankton dan tumbuhan-tumbuhan (algae). Plankton dan algae merajai lautan purba saat itu.  Ketika planton dan algae ini mati, sebahagian besar tenggelam dan mengendap di dasar laut tertimbun dengan pasir dan lumpur. Dalam kondisi tertimbun dan berada dibawah permukaan laut, pasti oksigennya sangatlah sedikit. Dalam kondisi oksigen yang sangat minim ini, terjadilah prosess pembusukan (dikomposisi) oleh bakteri-bakteri. Pada proses dikomposisi, terjadilah memisahan oksigen, nitrogen, phosphor dan sulfur yang terkandung dalam bangkai-bangkai planton tersebut. Karena oksigen yang dikandung jasat-jasat ini sudah berkurang proses pembusukanpun berkurang pula kecepatanya,  sehingga dari prosess pembusukan itu tersisalah lumpur (sludge) yang kaya dengan karbon dan hidrogen. Kejadian ini berlangsung berjuta-juta tahun lamanya, sehingga tumpukan sedimen yang menimbun sisa jasat binatang-banatang dan tumbuhan-tumbuhan kecil ini makin lama makin tebal mencapai ribuan kaki.

Dibawah pengaruh tekanan sangat tinggi yang disebabkan oleh berat air laut dan timbunan sedimen serta temperatur yang tinggi pula - berasal dari dalam perut bumi- hal ini mengakibatkan sisa bangkai planton dan algae ini berubah menjadi hidrokarbon (minyak bumi dan gas). Jenis hidrokarbon yang terbentuk sangat tergantung pada tekanan dan temperatur ditempat pembentukannya. Jika temperaturnya rendah, akan terbentuk asphalt, pada tempertur menengah akan terbentuk minyak, dan pada temperature tinggi akan terbentuk gas. Pengamatan selanjutnya menunjukkan bahwa hidrokarbon mulai terbentuk pada temperatur 150 ˚F (65.5˚C) dan mencapai nilai optimum mulai pada temparatur  225 ˚F (107˚C) sampai dengan 350 ˚F (176.6˚C).  Di atas temperatur 350 ˚F (176.6˚C)  pembentukan hydrocarbon akan berkurang sehingga pada tempertur diatas 500 ˚F (260 ˚C) tidak lagi ditemukan hydrocarbon. Ini terjadi karena pada temperatur di atas ini semua material organik akan terbakar (carbonized). Konsequensinya adalah pada source rock yang tertanam jauh di dalam perut bumi tidak ditemukan hydrocarbon karena temperaturnya melebihi 260 ˚C . Begitu pula pada tempertus dibawah 150 ˚F (65.5˚C)  tidak ada (sangat sedikit) pembentukan hidrokarbon.

Sering kita dengar petroleum disebut bahan bakar fossil; ini karena  petroleum terbentuk dari sisa binatang dan tumbuhan yang sudah mati berjuta-juta tahun yang lalu. Energy yang dimiliki oleh petroleum ini semuanya berasal dari energy matahari yang dikumpulkan / diserap oleh binatang-binatang dan tumbuhan-tumbuhan  yang telah mati itu selama hidupnya.

Petroleum bukan energy yang terbarukan.

Petroleum yang kita pompa dari perut bumi sekarang, mulai terbentuk ratusan juta tahun yang lalu. Binatang-binatang dan tumbuhan-tumbuhan kecil yang menjadi sumber dari petroleum ini merajai lautan-lautan bumi zaman purba. Melihat pada skala waktu geology,  sejak periode cambrian 550 ±50 juta tahun lalu, binatang-binatang dan tumbuhan-tumbuhan kecil ini (di sebut juga Plankton) telah memadati lautan pada zaman itu. Dari sisa binatang- binatang  dan tumbuhan-tumbuhan inilah terbentuknya pertroleum. Jadi petroleum yang kita bor sekarang dan sebagian masih tersimpan sebagai cadangan minyak dan gas telah terbentuk dan terkumpul sejak ratusan juta tahun lalu,  dan jumlahnya sangat terbatas. Jika kita andaikan bahwa jumlah petroleum yang ada di bumi 60 x 10¹²   barel dan dibagikan dengan lamanya waktu 550 x10⁶ tahun untuk bumi memproduksinya, maka kita dapat menghitung berapa banyak minyak terbentuk dalam satu tahun, yaitu (60 x 10¹²) /( 550 x10⁶ )= 110 ribu barel pertahun. Proses pembentukan petroleum secara alamiah sangatlah lambat. Untuk perbandingan, lihatlah berapa banyak minyak diperlukan oleh Amerika saja. Kebutuhan minyak Amerika  pertahun, di tahun 2011, adalah 6.87 milyar barrel dan ini hanya 20 % dari kebutuhan minyak Dunia.  Jadi untuk memenuhi kebutuhan Amerika satu tahun, bumi perlu waktu sekitar 62 ribu tahun (6.87 x10⁹/110 x10³). Kita tidak mungkin menunggu ratusan jutaan tahun lagi untuk untuk mengantikan minyak bumi yang sudah kita ambil dari dalam bumi.Oleh karena itu minyak bumi dikatakan energy yang tidak terbarukan. Kita tidak sanggup menunggu selama itu.

Catatan tambahan

Pada 29 January 2008 Journal of Geophysical Resear Letter secara rinci memaparkan penemuan petroleum di bulan terbesar di planet Jupiter -Titan . Space.com , menulis dalam  artikel yang berjudul “ Titan has more oil than Earth” bahwa Titan memiliki ratusan kali lebih banyak gas alam dan cairan hidrokarbon lainya dari apa yang kita pernah miliki, sedang kita produksi ,dan semua reserve yang ada di Bumi. Begitu banyaknya hidrokarbon yang terdapat di bulan Titan, sehingga danau dan lautannya dipenuhi oleh cairan methane,  ethane dan cairan hidrokarbon lainnya.

Di Titan dimana temperature permukaannya minus 183˚C , dengan atmosphere yang didominasi oleh gas  methane, terjadi juga hujan seperti yang kita alami di Bumi. Tetapi tidak seperti di Bumi dimana hujan adalah air, hujan di Titan adalah methane cair yang jatuh  dari langit.

Untuk membaca detailnya klik Space.com ,

©Artikel ini dirangkai dari berbagai sumber, buku, majalah, tv, internet website dan lain-lain

Oleh Helmi Abdulgani

   Lihat blog Thermal Insulation and Refractory 
Lihat blog Paham Matematika