Minyak Bumi

Teori Organis dan teori Anorganik

Teori proses pembentukan minyak yang dikenal hingga saat ini ada dua teori besar yaitu teori an-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.

Dongeng kali ini hanya untuk teori organik saja.

Proses pembentukan minyakbumi berdasar teori organik

Mungkin ngga ada yang menyangka sebelumnya bahwa secara alami minyak bumi yang ada secara alami ini dibuat oleh alam ini bahan dasarnya dariganggang. 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 (yang lanjut dan bikin mumet itu) diketahui bahwa tumbuh-tumbuhan tingkat tinggi akan lebih banyak menghasilkan gas ketimbang menghasilkan minyak bumi. Hal ini disebabkan karena rangkaian karbonnya juga semakin kompleks.

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.

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).

Reservoir (batuan Sarang)

Ketika proses penimbunan ini berlangsung tentusaja banyak jenis batuan yang menimbunnya. Salah satu batuan yang nantinya akan menjadi batuan reservoir ataubatuan 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.

Proses migrasi dan pemerangkapan

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).

Proses pematangan batuan induk (Source rock)

Untuk sedikit lebih canggih dalam memahami proses pembentukan migas, dongeng berikut ini menjelaskan hanya masalah pematangannya.

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.

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.

Cekungan-cekungan penghasil minyakbumi di Indonesia

Cekungan-cekungan sedimen di Indonesia itu tergambar dalam gambar disebelah atas ini tidak sama satu dengan yang lain, hal ini menunjukkan masih banyak yang belum diketemukan. Masih memerlukan teknologi, tenaga dan pikiran serta keahlian untuk mencari dan menemukannya.

 Eksplorasi Minyak dan Gas Bumi

Eksplorasi atau pencarian minyak  dan gas bumi merupakan  kajian yang panjang dan melibatkan beberapa bidang kajian kebumian dan disiplin ilmu-ilmu eksak. Dalam hal kajian dasar, suatu riset biasanya dilakukan oleh para ahli geologis, yaitu orang-orang yang pakar dalam ilmu kebumian. Ilmuwan tersebut yang bertanggung jawab dalam hal pencarian minyak dan gas bumi. Berikut ini disajikan gambar struktur geologi tanah yang memungkinkan terdapat minyak dan gas bumi.

Dalam ilmu geologi, untuk menentukan suatu daerah mempunyai potensi akan adanya minyak  dan gas bumi, ada beberapa kondisi yang harus terdapat pada  daerah tersebut. Apabila salah satu dari kondisi tidak ada, maka daerah tersebut kemungkinan tidak  mempunyai potensi atau bahkan tidak terdapat minyak dan gas bumi . Kondisi itu adalah:

1.      Batuan Sumber (Source Rock)

Yaitu batuan yang menjadi bahan baku pembentukan minyak dan gas Bumi. Pada umumnya yang berperan sebagai batuan sumber ini adalah batuan serpih. Karena batuan ini kaya akan kandungan unsur atom karbon (C) yang didapat dari cangkang - cangkang fosil yang terendapkan pada batuan. Sedangkan atom karbon (C) merupakan  unsur utama dalam rantai penyusun ikatan kimia hidrokarbon yang menjadi komponen utama dalam minyak dan gas bumi.

2.      Tekanan dan Temperatur

Agar dihasilkan senyawa hidrokarbon, tekanan dan temperatur yang tinggi di perlukan. Karena dengan tekanan dan temperatur akan menyebabkan ikatan kimia pada karbon yang ada dibatuan menjadi rantai hidrokarbon.

3.      Migrasi

Hidrokarbon yang  terbentuk dari proses tersebut harus dapat berpindah ke tempat yang memiliki nilai ekonomis untuk diproduksi, hal ini terjadi karena tidak semua minyak dan gas bumi terakumulasi dalam satu tempat. Sehingga pada tahapan ini sangat  menentukan  eksploitasi minyak dan gas bumi dilakukan.

4.      Reservoar

Adalah batuan yang menjadi wadah tempat minyak dan gas bumi terakumulasi dalam  proses migrasinya. Reservoar pada umumnya merupakan batu pasir dan batuan karbonat, karena kedua jenis batu tersebut memiliki pori yang cukup besar untuk menyimpan minyak dan gas bumi.

5.      Perangkap (Trap)

Perangkap atau trap akan melindungi reservoar dengan tujuan agar hidrokarbon yang terdapat pada reservoar  terakumulasi di satu tempat. Jika perangkap ini tidak ada maka hidrokarbon dapat mengalir ketempat lain yang berarti nilai ekonomisannya akan berkurang atau tidak ekonomis sama sekali. Perangkap dalam hidrokarbon terbagi 2 yaitu perangkap struktur dan perangkap stratigrafi. 

6.      Eksplorasi seismik

Eksplorasi seismik dilakukan sebelum pengeboran, dari ekplorasi seismik akan menghasilkan  gambaran lapisan batuan didalam bumi.

7.      Data resistiviti

Pada dasarnya setiap batuan yang berpori akan berisi fluida yang dapat berupa air, minyak atau gas. Untuk membedakan fluida tersebut dapat digunakan sifat resistan  dari fluida. Fluida air  akan memiliki nilai resistan yang lebih rendah dibandingkan dengan minyak, demikian pula nilai resistan minyak lebih rendah dibandingkan gas.

8.      Data berat jenis

Data berat jenis dapat diambil dengan menggunakan alat logging dengan bantuan bahan radioaktif yang memancarkan sinar gamma (γ). Pantulan dari sinar γ akan menggambarkan berat jenis batuan, dengan data ini dapat dibandingakan pori batuan yang berisi air dan batuan yang berisi hidrokarbon (minyak) karena minyak dan air memiliki berat jenis yang berbeda.

Setelah melakukan tahapan diatas baru dilakukan eksplorasi pengeboran dan jika memungkinkan dilakukan pengolahan di tempat tersebut, jika tidak maka minyak dan gas alam mentah diolah di tempat lain.

Pengolahan Minyak Bumi

Minyak mentah (petroleum) merupakan campuran yang kompleks, komponen utama terdiri dari hidrokarbon dengan sejumlah kecil komponen yang mengandung sulfur, oksigen dan nitrogen dan sangat sedikit komponen yang mengandung logam.

Struktur hidrokarbon yang terdapat pada minyak mentah:

1.    Alkana  C_nH_2n+2

Alkana ini memiliki rantai terbuka lurus dan bercabang, fraksi ini merupakan yang terbesar di dalam minyak mentah. Beberapa contoh senyawa alkana disajikan pada tabel berikut :

     Tabel II.1 Contoh senyawa alkana rantai lurus

Nama	Rumus Molekul	Rumus Struktur
metana	CH4	CH4
etana	C2H6	CH3CH3
propana	C3H8	CH3CH2CH3
butana	C4H10	CH3CH2CH2CH3
pentana	C5H12	CH3CH2CH2CH2CH3
hexana	C6H14	CH3CH3CH3CH2CH2CH3

2.    Siklo alkana C_nH_2n

Sikloalkana pada minyak bumi paling banyak adalah  cincin 5 (lima) yaitu siklo pentana ataupun cincin 6 (enam) yaitu siklo heksana.

                            

3.    Aromatik

Aromatik memiliki cincin 6 (enam)

Aromatik hanya terdapat dalam jumlah kecil, tetapi sangat diperlukan dalam bensin karena :

a.   Memiliki harga anti knock yang tinggi

b.   Stabilitas penyimpanan yang baik

c.   Dan kegunaannya yang lain sebagai bahan bakar (fuels)

Proporsi dari ketiga  hidrokarbon  tergantung pada sumber dari minyak bumi. Pada umumnya  alkana merupakan hidrokarbon yang terbanyak  yang terdapat pada minyak bumi. Sedangkan aromatik selalu merupakan komponen yang paling sedikit pada minyak bumi..

Minyak bumi pada umumnya ditemukan bersama-sama dengan gas alam. Minyak bumi yang telah dipisahkan dari gas alam disebut juga minyak mentah (crude oil). Minyak mentah dapat dibedakan menjadi 2 macam :

1.      Minyak mentah ringan (light crude oil), minyak ini mengandung kadar logam dan belerang yang rendah, mempunyai warna terang dan bersifat encer (viskositas rendah).

2.    Minyak mentah berat (heavy crude oil), minyak ini mengandung kadar logam dan belerang yang tinggi, memiliki viskositas tinggi sehingga harus dipanaskan agar belerang dan logamnya meleleh

Fraksi –fraksi pada minyak bumi dan kegunaannya

Fraksi	Jumlah atom C	Titik didih	Kegunaan
Gas	C1- C4	< 20 oC	Sebagai bahan bakar elpiji (LPG-Liquefied Petroleum Gas) dan bahan baku untuk sintesis senyawa organik.
Bensin (Gasolin)	C5-C10	40 – 180	Bahan bakar kendaraan bermotor.
Nafta	C5-C10	70 – 180	Fraksi nafta diperoleh dari fraksi bensin. Nafta digunakan untuk sintesis senyawa organik lainnya yang digunakan untuk pembuatan plastik, karet sintetis, deterjen, obat, cat, bahan pakaian, dan kosmetik.
Kerosin	C11- C14	180 – 250	Digunakan sebagai bahan bakar pesawat udara dan bahan bakar kompor parafin.
Minyak solar dan diesel	C15- C17	250 – 300	Digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermesin diesel; minyak solar untuk kendaraan mesin diesel dengan rotasi tinggi, sedangkan minyak diesel untuk rotasi sedang/rendah, disamping sebagai bahan bakar tungku di industri
Minyak pelumas	C18 - C20	300 – 350	Digunakan sebagai minyak pelumas. Hal ini terkait dengan kekentalan (viskositas) yang cukup besar.
Lilin	> C20	> 350	Sebagai lilin parafin untuk membuat lilin, kertas pembungkus berlapis lilin, lilin batik, korek api, dan bahan pengkilap, serta semir sepatu.
Minyak bakar	> C20	> 350	Bahan bakar di kapal, industri pemanas, dan pembangkit listrik.
Bitumen	> C40	> 350	Materi aspal jalan dan atap bangunan. Aspal juga digunakan sebagai lapisan anti korosi, isolasi listrik dan pengedap suara pada lantai

Posted in: Energi