Wandy Mau Sharing

PENGERTIAN PEMATANGAN
Pengertian pematangan atau pendewasaan minyak bumi (oil maturation) erat hubungannya dengan masalah waktu pembentukan dan pengertian batuan induk. Banyak ahli geologi minyak bumi berpendapat, bahwa langkah dalam sejarah pembentukan minyak bumi terjadi dalam atau dekat reservior pada waktu atau setelah migrasi primer selesai, dan terdiri dari suatu urutan perubahan purna-diagenesa yang menghasilkan hidrokarbon dari senyawa yang lebih berat dengan molekul rendah. proses ini disebut pematangan atau pendewasaan (maturation) dan hasilnya adalah minyak bumi yang sebenarnya (Dott dan Reynold, 1969). Semua perubahan ini bersifat kimia dan disebabkan berbagai perubahan lingkungan geologi dimana hidrokarbon tersebut berada. Dalam hal ini Phillipi (1965) berpendapat, bahwa proses pematangan terjadi dalam batuan induk, dan yang bermigrasi adalah minyak bumi yang asli. Suatu hal yang perlu direnungkan ialah, bahwa minyak bumi yang belum matang sebagai zat transisi tidak ditemukan. Sedangkan jika jenis minyak aspal dan parafin dianggap sebagai zat yang matang dan belum matang, maka pesoalannya menyangkut varietas jenis minyak bumi. Dalam hal ini beberapa penyelidik seperti Haeberle (1951) dan Hunt (1958) menunjukkan, bahwa fasies memegang peranan dalam menentukan jenis minyak bumi, seperti misalnya perbedaan derajat API. Terlepas daripada fasies, waktu dan perubahan lingkungan geologi juga dapat merubah minyak bumi secara kimia, hal mana juga dapat dipahami dari segi teori termodinamika. Pengertian minyak 'muda' dan 'matang' : minyak bumi yang bersifat naften atau aspal biasanya dianggap 'muda' (young oil), mengandung lebih banyak senyawa hidrokarbon dengan berat molekul tinggi, berat jenis tinggi (derajat API rendah), perbandingan atom hidrogen terhadap karbon rendah, dan pada umumnya mengandung lebih banyak senyawa yang mengandung belerang, nitrogen dan oksigen, serta kadar bensinnya rendah. Minyak parafin dianggap lebih matang (mature), dan merupakan hasil proses pematangan dari minyak bumi naften, dengan pembentukan senyawa Hidrokarbon dengan berat molekul dan berat jenis rendah, perbandingan atom hidrogen terhadap karbon rendah dan hanya sedikit mengandung belerang, nitrogen dan oksigen, dan kadar bensin tinggi. Secara termodinamika minyak bumi parafinis memang lebih rendah dan energi bebasnya lebih stabil. proses pendewasaan ini telah dikenal sejak Rogers (1850), dan memperlihatkan korelasi antara metamorfisme dinamis dan temperatur dengan sususnan batubara dan terdapatnya minyak dan gas bumi. Selain itu Rogers menyimpulkan bahwa minyak dengan berat jenis terendah mempunyai tingkat yang tertinggi, mengandung hidrokarbon ringan jenuh yang paling dan bagian terbesar dari hidrogen dan berat jenis yang paling rendah. 
 PROSES PEMATANGAN
Untuk proses pematangan ini diajukan berbagai macam hipotesa. 
 1. TEORI PERBANDINGAN KARBON ('CARBON - RATIO') DARI WHITE. 
 White (1915) menghubungkan terjadinya perubahan minyak bumi dengan metamorfisme regional, sebagaiman diperlihatkan pada perubahan barubara. Berdasarkan penelitiannya di pegunungan Appalachia disimpulkannya bahwa minyak bumi yang bertingkat paling rendah ditemukan di daerah dengan formasi yang mengandung endapan karbonan yang paling sedikit terubah. Minyak bumi yang lebih tinggi tingkatannya ditemukan di daerah dengan perubahan zat organik yang lebih lanjut, seperti misalnya, batubara sub-bitumina. Di daerah batubara - bitumina tingkatan minyak buminya akan lebih tinggi lagi. Jika perubahan residu karbon melampui 65 persen atau mungkin 75 persen dari karbon tetap dalam batubara murni, maka distilat minyak bumi terdapat berbagai gas pada temperatur batuan. Teori ini kembali lagi diungkapkan oleh Landes (1967) yang mengkorelasikan langsung antara cara terdapatnya jenis minyak serta gas bumi dengan tingkatan batubara (coal ranks) dan menyebutnya sebagai proses eometamorfisma. 
 2. FRAKSI MINYAK DALAM BATUAN (DAY, 1916). 
 Teori ini mengemukakan bahwa pendewasaan disebabkan karena fraksinasi minyak bumi dalam serpih lempung/batuan induknya. pada waktu migrasi, hidrokarbon yang tidak jenuh (naften, aromat) akan melekat pada lempung karena kapilaritas. dengan demikian minyak bumi yang bermigrasi akan lebih matang. 
3. HUBUNGAN BERAT JENIS (DERAJAT API) MINYAK BUMI TERHADAP UMUR DAN KEDALAMAN. 
Barton (1934) menemukan dari beberapa penelitiannya di daerah Gulfcoast, bahwa untuk umur yang sama, maka dalam terdapatnya minyak bumi makin meningkat kadar fraksi ringan dan derajat API-nya. Demikian pula untuk kedalaman yang sama, makin tua umurnya makin ringan minyak buminya. Hal yang sama ditemukan oleh McNab, Smith, dan Betts (1952). 
KESIMPULAN YANG DAPAT DIAMBIL : Makin dalam terdapatnya minyak bumi dan makin tua umurnya minyak bumi makin meningkatlah perbandingan hidrogen/karbon. Namun dalam hal gas, maka ditemukan keadaan sebaliknya, makin dalam dan makin tua gas tersebut, perbandingan hidrogen/karbon makin menurun. Dalam hal ini sumber organik minyak bumi serta lingkungan pengendapan batuan induk harus diperhitungkan, karena fasies merupakan faktor yang lebih kuat daripada kedalaman dan umur. Berbagai proses pendewasaan karena kedalaman dan umur yang telah diusulkan, yaitu : a. Hidrogenasi dan metilisasi. Dalam proses ini hidrokarbon yang tidak jenuh dijenuhi dengan hidrogen atau metil, dan merubah hidrokarbon siklis menjadi alifat. sebagai kemungkinan sumber hidrogen bebas diusulkan oleh Whitehead dan Breger (1960) cara iradiasi partikel alpa, sebagaimana tersirat dalam teorinya mengenai transformasi zat organik minyak bumi. Sumber lain adalah hasil aktivitas bakteri seperti dikemukakan oleh Zobell (1947). b. Reaksi katalitis dan 'cracking'. Peninggian temperatur dan pengaktifan katalisator akan mematahkan hidrokarbon berat menjadi hidrokarbon ringan/parafin. c. aromatisasi. Erdman (1965) mengajukan proses konversi yang terjadi karena penurunan progresif dalam daya larut minyak bumi dari zat aspal, yang khas merupakan penyusunan minyak muda atau minyak primitif. hal ini merupakan suatu polimerisasi senyawa aromatik menjadi kompleks aspal. Dengan demikian zat naften dan aromat akan ketinggalan, dan minyak yang bermigrasi akan menjadi lebih bersifat parafin. Pada proses ini atom hidrogen akan dilepaskan. d. Migrasi pemisahan dari fasa (Silverman, 1965). Konsepsi ini meliputi pemisahan secara fisik satu fasa dari sistem reservoir minyak bumi berfasa dua, yang kemudian yang diikuti oleh migrasi dari fasa yang telah dipisahkan dari reservoir asalnya. Hal ini meliputi pula penurunan tekanan untuk mendapatkan dua fasa (cairan dan uap). PEMATANGAN SEBAGAI KONVERSI GEOKIMIA MINYAK BUMI Proses pematangan minyak bumi mungkin lebih diyakinkan oleh konsepsi Andreev, Bogomolov, Dobryanski dan Kartev (1958). Proses ini didasarkan atas analisa termodinamika yang menyatakan, bahwa zat organik yang terdiri dari beraneka unsur (heteroelemental) mempunyai energi bebas lebih tinggi, dan transformasi spontan senyawa organik akan selalu terjadi dari enegi bebas lebih rendah. Hidrokarbon siklis yang tidak jenuh, terutama yang asimetris mempunyai energi bebas lebih tinggi daripada molekul jenuh yang sederhana. Penurunan kadar senyawa yang beroksigen dan dekarboxilasi dapat dipakai sebagai indeks transformasi.Dilain pihak dari segi termodinamika, perubahan dari normal hidrokarbon menjadi golongan metil yang bercabang lebih mungkin terjadi daripada sebaliknya, demikian pula dari parafin siklis menjadi parafin bercabang. Hal ini sesuai dengan hukum Reznichenko (1955), yaitu 'hukum akumulasi gugusan metil dalam reaksi kimia'. Dalam hal ini, secara termodinamika seri parafin merupakan minyak bumi yang paling stabil. Perubahan susunan kimia ini oleh ilmiawan soviet dinamakan sebagai : konversi geokimia minyak bumi. Proses ini menurut Andreev (1958) meliputi 11 tahap : 
1. permulaan, zat organik yang telah dideoxigenasikan dalam batuan sedimen (sapropel). 
2. Zat resin sekunder, yang terbentuk dengan timbulnya hidrokarbon, termasuk senyawa heterogen. 
3. Zat resin primer, yang belum mempunyai sifat hidrokarbon. Konversi menghasilkan residu tak larut selain hidrokarbon. 
4. Senyawa aromat yang berberat molekul tinggi, terdiri dari satu atau lebih cincin sikloparafin yang disambung oleh cincin aromat yang sebenarnya. 
5. Hidrokarbon aromat bisiklis dan monosiklis yang sederhana. 
6. Hidrokarbon sikloparafin-polisiklis : suatu tahap yang paling tidak stabil dan segera berkonversi menjadi zat yang berikutnya. 
7. Sikloparafin monosiklis dan bisiklis. 8. Hidrokarbon bersifat parafin : sebagai objek akhir dari semua. 
9. Gas alam jenis parafin. Gas ini dipisahkan karena menunjukkan dinamika munculnya gas dari hidrokarbon jenis yang berlainan. Gas terbentuk hanya pada stadium konversi yang kemudian. 
10. Senyawa yang banyak mengandung karbon dengan berat molekul tinggi dan berstruktur siklis, merupakan suatu hasil sekunder yang khas dan belum kehilangan daya larutnya dalam pelarut organik. zat ini merupakan mata penghubung antara zat grafit dan bagian hidrokarbon minyak bumi. 
11. tubuh grafit, merupakan hasil akhir pengkonversian minyak bumi atau sebagian minyak bumi. 


KONSEPSI PEMATANGAN PHILLIPI (1965)
 Phillipi (1965) berdasarkan pekerjaannya di Sumatera Selatan, Venezuela (1957) dan cekungan Ventura dan Los Angeles, menunjukkan bahwa pematangan (matiration) minyak bumi yang berhubungan dengan pembentukannya sendiri terjadi dalam batuan induk. Pendewasaan minyak bumi merupakan hasil degradasi termal zat organik, sehingga merupakan fungsi gradien geotemal. Hasil analisa hidrokarbon batuan induk pada batuan sedimen miosen dalam cekungan yang sama, menunjukkan terdapatnya peningkatan progresif daripada jumlah dan perubahan susunan kimia hidrokarbon minyak bumi dalam reservoir. Makin dalam letak batuan dan makin tua umur batuan tersebut, maka kesamaan susunan kimianya dengan minyak bumi tercapai.Hal ini menurut Phillipi (1965) adalah proses pematangan. 1. Dalam analisanya dari jenis hidrokarbon dalam batuan induk terhadap kedalaman didapatkan: Kadar hidrokarbon bersama dengan perbandingannya hidrokarbon/karbon non karbonat meningkat kuat. 2. Peningkatan ini lambat pada permulaan, tetapi sangat menyolok dalam serpih Miosen Atas (15 juta tahun). 3. susunan secara keseluruhan daripada hidrokarbon dengan titik didih di atas 325 derajat celcius tidak kelihatan berubah dalam proses pembentukan minyak bumi, tetapi sangat menyolok dan bersistem dalam susunan detailnya, antara lain lelebihan nomor atom karbon ganjil dalam kisaran C27 - C33 makin menghilang, dan parafin normal dalam kisaran C18 - C22 terbentuk. 4. Konsentrasi total hidrokarbon dengan titik didih diatas 325 derajat celcius meningkat dengan kedalaman dan umur, disertai pula peningkatan parafin normal dalam batuan serpih. Pada permulaan, jumlah hidrokarbon yang terbentuk jauh lebih sedikit daripada daya penyerapan zat organik non hidrokarbon, sehingga minyak (yang belum dewasa) yang mula-mula terbentuk akan tinggal ditempat terbentuknya (dalam zat organik) sampai stadium proses pembentukan minyak berikutnya. Jika jumlah minyak yang terbentuk melebihi daya penyerapan zat organik, barulah minyak bumi akan dikeluarkan, dan minyak yang dikeluarkan telah matang. Pendapat Phillipi (1965) ini menerangkan mengapa dalam lapisan semuda pliosen muda seperti minyak yang didapatkan di California telah matang. Keberatan terhadap teori ini adalah, bahwa minyak harus bermigrasi secara vertikal melalui serpih tebal yang rapat.
MIGRASI MINYAK BUMI
Definisi Migrasi 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. Jenis Migrasi Migrasi dibagi menjadi 3 macam(Vandenbroucke, 1993). yaitu : 
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. Jarak dari migrasi primer hidrokarbon pendek. Migrasi primer terjadi dengan lambat dan sulit, dikarenakan batuan sumber yang memiliki permeabelitas yang rendah. Migrasi primer akan terhenti ketika hidrokarbon mencapai tingkat permeabelitas yang memungkinkan terjadinya migrasi 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 meningkatKetika 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. Berlawanan dari gaya pelampungan adalah tekanan kapilaritas (Rondeel, 2001). Semakin besar pori dari suatu batuan, semakin kecil tekanan kapilaritasnya, dan semakin kecil pori dari suatu batuan, semakin besar tekanan kapilaritasnya. Gaya pelampungan bekerja untuk mengerakan 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 Migrasi tersier terjadi jika ada kebocoran (leakage) pada cap rocks yang menutupi reservoir.Cap rocks dengan pori-pori yang lebih kecil dari batuan dibawahnya, mampu menahan pergerakan naik dari minyak bumi. Pengisian yang progresif menyebabkan akumulasi meningkat, dapat menyebabkan bouyancy >>> capillary-entry pressure Fractures dan faults dapat menyebabkan kebocoran. 1. Syarat fisika untuk migrasi: • Perbedaan tetes dengan fasa kontinyu: kapilaritas/tegangan permukaan menghalangi bergeraknya tetes. • Kapilaritas tetes dalam pori/kontriksi: dalam keadaan statis pada tiap tonjolan terdapat keseimbangan tekanan sebelah menyebelah selaput pemisah. 2. Sumber tenaga migrasi • Kompaksi • Tegangan permukaan • Gravitasi pelampungan • Tekanan hidrostatik • Tekanan gas • Sedimentasi • Gradien hidrodinamik 3. Mekanisme migrasi • Dengan Pertolongan Air 1. Sebagai ‘Droplet’. Yaitu tetes-tetes kecil minyak yang dibawa arus air. 2. Sebagai ‘Micelle’ (Baker, 1962). Adanya gugusan hidroksil atau karboksil, pada ujung suatu molekul yang bertindak sebagai hidrofil sedangkan ujung lainnya hidrofob dapat melarutkan hidrokarbon. Tetes air yang dikelilingi oleh ujung-ujung yang hidrofil disebut ‘Micelle’.  Tanpa Batuan Air  Gerakan kapilaritas  Ekspansi gas  Pengapungan (Bouyancy)  Gerakan hidrolik 4. Jarak migrasi Ada 2 pendapat: 1. Migrasi jarak pendek • Terjadi dalam lensa-lensa reservoir sehingga sukar dibayangkan terjadi migrasi jarak jauh. • Tetes minyak sukar dibayangkan bergerak dalam kemiringan rendah. • Dalam tahap produksi tidak semua minyak dapat dikeluarkan (Irrecoverable) apabila migrasi jarak jauh, sebagian minyak bumi pasti ada yang ketinggalan disepanjang jalan yang dilalui 2. Migrasi jarak jauh • Minyak bumi bergerak dalam jarak pendek, bila diberi waktu yang cukup lama akan dapat bergerak jarak jauh. • Batuan reservoir umumnya menerus, sehingga minyak bumi dapat bermigrasi jauh. • Produksi minyak bumi bukan fungsi dari jarak sumur. • Kondisi perangkap tidak tetap • Penyelidikan geokimia batuan induk berjarak jauh dari tempat akumulasi.