Hidrasi Gas Alam

                Ditemukan pertama kali di tahun 1811 oleh Sir Humphrey Davy. Hidrat adalah senyawaan kimia antara molekul tamu (gas2 alam, O2, N2, Kripton, Xenon, Argon, CO2,H2S, dst) dengan air.  Pada temperatur yang relatif rendah, molekul air cenderung berkumpul membentuk suatu rongga yang diikatoleh ikatan hydrogen antar molekul air. Rongga atau sarang2 air tersebut terbentuk dan luruh karena tidak stabil. Via ikatan van der waals, molekul tamu masuk ke dalam sarang tersebut dan terbentuklah hidrat. Bentuknya mirip es dan agak keruh. Reaksi hidrat adalah reaksi fisika. Setelah hidrat terbentuk, dia dapat dihilangkan kembali dengan cara diturunkan tekanannya atau dipanaskan. Dengan cara demikian, ikatan van der waals (antara molekul tamu dengan sarang air) serta ikatan hydrogen (antar molekul air) akan luruh dan pecah. Hanya ikatan kovalen antar molekul hidrogen dan oksigen sajalah yang tetap bertahan. Maklum, diperlukan energi yang relatif besar untuk memecahkannya.  Menurut hukum alam, kecuali hydrogen sulfida dan karbon dioksida, kelarutan para molekul tamu di dalam air, yang sebagian besar gas2 tsb, tidaklah besar. Untuk menaikkan kelarutan gas2 tsb, dibutuhkan tekanan yang lebih tinggi. Tidaklah heran, umumnya hidrat terjadi pada tekanan tinggi (untuk menaikkan kelarutan molekul tamu) dan pada temperatur rendah (supaya molekul2 air terangsang untuk membuat sarang2 air). Dua kondisi ini sangat fundamental bagi terbentuknya hidrat. Jika ingin hidrat terbentuk pada temperature yang lebih tinggi, maka dibutuhkan tekanan yang lebih tinggi pula.Kondisi lain dari pembentukan hidrat adalah “kecocokan” lubang sarang dengan ukuran molekul tamu itu sendiri. Menurut Prof. Sloan, supaya lubang pembentuk hidrat dapat distabilkan oleh molekul tamu,maka rasio dari diameter molekul tamu terhadap diameter lubang sarang hidrat haruslah antara 0,77 sampai dengan 1. Di bawah 0,77, molekul tamu terlalu kecil dan susah untuk membentuk hidrat karena tidak mampu menstabilkan sarang air, kecuali ada molekul tamu lain yang punya rasio yang masuk dalam rentang. Di atas 1, molekul tamu terlalu besar sehingga tidak dapat masuk ke sarang air tanpa berdistorsi. Artinya, gas2 seperti metana, H2S, CO2, ethylene, propylene, N2, Argon, Xenon, dst bisa membentuk hidrat karena nisbah-nya masuk dalam rentang. Tetapi seperti pentane, decane, nonane, hexane, heptane, toluene, benzene, dst tidak dapat membentuk hidrat.Data kurva kesetimbangan hidrat-gas alam bisa diperoleh dengan mudah di mana2. Proses simulasi juga bisa memberikan datanya. Kurva tersebut umumnya memotong phase envelope gas (yang bentuknya seperti bukit itu looh). Daerah di bawah kurva kesetimbangan hidrat-gas alam, hidrat tidak akan terbentuk. Mulai dari kurva tersebut dan menuju ke atas kurva, secara termodinamika, hidrat akan terbentuk (?) Kenapa harus disebut secara termodinamika? Karena sejatinya pembentukan hidrat adalah fungsi waktu. Seperti dikatakan pada pelbagai buku bahwa pembentukanes dari air itu terjadi pada temperatur 0 C dan tekanan 1 atmosfer, tetapi di laboratorium, penulis pernah membuktikan bahwa pada temperatur tersebut, esbelumlah terbentuk. Baru jika temperatur diturunkan  ke –1 C, es terbentuk. Es ini tetap stabil pada temperatur 0 C dan mulai meluruh jika temperaturdinaikkan ke 1 C. Jadi, supaya es dapat terbentuk dengan cepat, maka diperlukan temperatur operasi yang lebih rendah dari titik beku normalnya. Beda antara temperatur operasi dengan titik beku es, dikenal sebagai derajat pendinginan.                Kesimpulan adalah, hidrat tidak akan langsung terbentuk pada derah kesetimbangannya karena pada saat itu tidak ada derajat pendinginan. Jika hidrat diketahui akan terbentuk pada temperatur 5 C, maka pendinginan temperatur menuju 0 C akan mempercepat terjadinya hidrat.

gambar kandungan hidrat Gas Alam

Fluida Reservoir dan sifat sifat Fisik Fluida Reservoir

 FLUIDA RESERVOIR

1.  Jenis Fluida Reservoir:

                Minyak: minyak berat & minyak ringan

                Gas: gas kondensate, gas basah & gas kering

                Air

2. Sifat Fisik Fluida Reservoir

–        Densitas

–        Viskositas

–        Faktor Volume Formasi

–        Kelarutan Gas dalam Minyak

–        Kompressibilitas

–  Densitas

      Definisi :

Perbandingan antara berat minyak (lb) terhadap volume minyak (cuft) pada kondisi permukaan Biasa dinyatakan dalam specific gravity

g_o = spesific gravity

r_o = densitas minyak, lb/cuft

r_w = densitas air, lb/cuft

- Viskositas Minyak

 Definisi :

Ukuran ketahanan minyak terhadap aliran, atau ukuran besarnya keengganan minyak untuk mengalir

Satuan :

           centipoise (cp) atau gr/100 detik/1 cm

            Dipengaruhi :

            Temperatur dan jumlah gas terlarut

- Faktor Volume Formasi Minyak

  Definisi :

             Perbandingan volume minyak dan gas terlarut pada kondisi reservoir dengan volume minyak pada kondisi standard (14,7 psi, 60^oF)

- Kelarutan Gas dalam Minyak

    Definisi :

          Banyaknya SCF gas yang terlarut dalam satu STB minyak pada kondisi standar 14,7 psi dan 60 ^oF

          Dipengaruhi :

          Tekanan, Temperatur dan Komposisi Migas

- Kompressibilitas Minyak

  Definisi :

             Perubahan volume minyak akibat adanya perubahan tekanan

B_ob               : FVF pada tekanan buble point

B_oi                 : FVF pada tekanan reservoir

P_i                   : tekanan reservoir

P_b                  : tekanan buble point

Petroleum Engineering: Basic Terbentuknya Minyak dan Gas Bumi

Petroleum Engineering: Basic Terbentuknya Minyak dan Gas Bumi:          Dalam mencari minyak dan gas bumi diperlukanya suatu eksplorasi. Eksplorasi merupakan kegiatan mencari dan menemukan sumberdaya ...

Basic Terbentuknya Minyak dan Gas Bumi

         Dalam mencari minyak dan gas bumi diperlukanya suatu eksplorasi. Eksplorasi merupakan kegiatan mencari dan menemukan sumberdaya hidrokarbon dan memperkirakan potensi hidrokarbon dialam sebuah cekungan. Namun untuk melakukan suatu eksplorasi perlu adanya suatu sistem. System ini disebut dengan Basic Petroleum System yaitu proses untuk menemukanya kandungan hidrokarbon dibawah permukaan.  Didalam  Basic Petroleum System  terdapat  komponen komponen  penting yang harus ada. Komponen komponen tersebut adalah:

1. Source Rock
2. Reservoir Rock
3. Migrasi
4. Trap(jebakan/perangkat)
5. Maturasi
6. Cap
7. Kondisi Reservoar(Tekanan dan temperatur)

1. Source Rock

 Merupakan endapan sedimen yang mengandung bahan-bahan organik yang cukup untuk dapat menghasilkan minyak dan gas bumi ketika endapan terbeut tertimbun dan terpanaskan, dan dapat mengelurakan minyak dan gas bumi tersebut dalam jumlah yang ekonomis. Bahan organik yang terkandung disebut kaorgen. Karogen memiliki 4 tipe yaitu:
• Tipe 1
Alga dari lingkungan pengendapan lacustrine dan lagoon. Tipe seperti ini dapat mengahsilkan minyak dengan kualitas baik dan mampu menghasilkan gas.
• Tipe 2
Campuran dari tumbuhan dan mikroorganisme laut. Tipe seperti ini merupakan bahan utama minyak dan gas bumi
• Tipe 3
Tanaman darat dalam endapan yang mengandung batubara. Tipe seperrti ini umumnya menghasilkan gas dan sedikit minyak.
• Tipe 4
Bahan bahan tanaman yang teroksidasi. Tipe seperti ini tidak mampu menghasilkan minyak dan gas.


2. Reservoir Rock
Batuan yang mampu menyimpan dan mampu mengalirkan hidrokarbon. Diman batuan tersebut harus memiliki porositas sebagai penyimpan hidrokarbon dan permibilitas sebgai temppat megalirnya hidrokarbon. Jenis jenis Reservoir adalah:
• Siliclastic rock
• Carbonate Rock
• Igneous Rock (Batuan Beku)
• Metamorphic Rock


3. Migrasi
Proses transportasi minyak dan gas dari batuan sumber menuju Reservoir. Dalam transportasi hidrokarbon terjadi beberapa proses yaitu:

• Migrasi primer = Migrasi didalam skuen dari Source Rock
• Ekspulsion = Dari sekuen Source Rock menuju carrier bed
• Migrasi Skunder = Transportasi carrier bed menuju ke trap

4. Trap (Jebakan)
Bentuk dari suatu geometri atau facies yang mampu menhan minyak dan gas bumi untuk berkumpul dan tidak berpindah lagi. Suatu trap harus terdiri dari batuan Reservoir sebagai tenpat penyimpan hidrokarbon.dan suatu set Seal agar sebagai penutup agar tidak terjadi migrasi lagi.
Proses migrasi dan pembentukan trap tidak saling berhubungan dan terjadi di waktu yang berbeda. Waktu pembentukan trap sangat penting karena jika trap terbentuk sebelum hidrokarbon bermigrasi maka kemungkina akan ditemukanya akumulasi hidrokarbon didalam trap. Dan jika sebaliknya maka kemungkinan hidrokarbon telah melewati trap tersebut. Adapun tipe jebakan yaitu:
• Jebakan Struktural
Jebakan dipengaruhi oleh kejadian deformasi perlapisan dengan terbentuknya struktur lipatan dan patahan yang merupakan respon dari kejadian tektonik dan merupakan perangkap yang paling asli dan perangkap yang paling penting.
• Jebakan Stratigrafi
Jebakan yang dipengaruhi oleh variasi perlapisan secara vertikal dan lateral, perubahan facies batuan dan ketidakselarasan dan variasi lateral dalam litologi pada suatu lapisan reservoar dalam perpindahan minyak bumi.
• Jebakan Kombinasi
Kombinasi antara struktural dan stratigrafi. Dimana pada perangkap jenis ini merupakan faktor bersama dalam membatasi bergeraknya atau menjebak minyak bumi.

5. Maturasi

proses pematangan pada suatu reservoar untuk bisa menghasilkan minyak dan gas.

6.Cap rok (lapisan penutup)
suatu batuan yang bersifat impermeabilitas yang terdapat pada bagian atas suatu reservoar,sehingga dapat berfungsi sebagai penyekat/penutup fluida reservoar.

7.Kondisi reservoar (Tekanan dan Temperatur)
  Pengaruh tekanan dan temperatur dapat mempengaruhi terhadap sifat sifat  fisik minyak dan gas sehingga dapat menghasilkan/produksi minyak dan gas ke permukaan.

Teori asal usul terbentuknya Minyak diPermukaan Bumi

Pemahaman tentang proses pembentukan minyak bumi akan diperlukan sebagai bahan pertimbangan untuk menginterpretasikan hasil identifikasi. Ada banyak hipotesa tentang terbentuknya minyak bumi yang dikemukakan oleh para ahli, beberapa diantaranya adalah :

Teori Biogenesis (Organik)

Macqiur (Perancis, 1758) merupakan orang yang pertama kali mengemukakan pendapat bahwa minyak bumi berasal dari tumbuh-tumbuhan. Kemudian M.W. Lamanosow (Rusia, 1763) juga mengemukakan hal yang sama. Pendapat di atas juga didukung oleh sarjana lainnya seperti, New Beery (1859), Engler (1909), Bruk (1936), Bearl (1938) dan Hofer. Mereka menyatakan bahwa: “minyak dan gas bumi berasal dari organisme laut yang telah mati berjuta-juta tahun yang lalu dan membentuk sebuah lapisan dalam perut bumi.”

Teori Abiogenesis (Anorganik)

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.

Dari sekian banyak hipotesa tersebut yang sering dikemukakan adalah Teori Biogenesis, karena lebih bisa. Teori pembentukan minyak bumi terus berkembang seiring dengan berkembangnya teknologi dan teknik analisis minyak bumi, sampai kemudian pada tahun 1984 G. D. Hobson dalam tulisannya yang berjudul “The Occurrence and Origin of Oil and Gas”.

Berdasarkan teori Biogenesis, minyak bumi terbentuk karena adanya kebocoran kecil yang permanen dalam siklus karbon. Siklus karbon ini terjadi antara atmosfir dengan permukaan bumi, yang digambarkan dengan dua panah dengan arah yang berlawanan, dimana karbon diangkut dalam bentuk karbon dioksida (CO2). Pada arah pertama, karbon dioksida di atmosfir berasimilasi, artinya CO2 diekstrak dari atmosfir oleh organisme fotosintetik darat dan laut.

Pada arah yang kedua CO2 dibebaskan kembali ke atmosfir melalui respirasi makhluk hidup (tumbuhan, hewan dan mikroorganisme). Dalam proses ini, terjadi kebocoran kecil yang memungkinkan satu bagian kecil karbon yang tidak dibebaskan kembali ke atmosfir dalam bentuk CO2, tetapi mengalami transformasi yang akhirnya menjadi fosil yang dapat terbakar. Bahan bakar fosil ini jumlahnya hanya kecil sekali. Bahan organik yang mengalami oksidasi selama pemendaman. Akibatnya, bagian utama dari karbon organik dalam bentuk karbonat menjadi sangat kecil jumlahnya dalam batuan sedimen.

Pada mulanya senyawa tersebut (seperti karbohidrat, protein dan lemak) diproduksi oleh makhluk hidup sesuai dengan kebutuhannya, seperti untuk mempertahankan diri, untuk berkembang biak atau sebagai komponen fisik dan makhluk hidup itu. Komponen yang dimaksud dapat berupa konstituen sel, membran, pigmen, lemak, gula atau protein dari tumbuh-tumbuhan, cendawan, jamur, protozoa, bakteri, invertebrata ataupun binatang berdarah dingin dan panas, sehingga dapat ditemukan di udara, pada permukaan, dalam air atau dalam tanah.

Apabila makhluk hidup tersebut mati, maka 99,9% senyawa karbon dan makhluk hidup akan kembali mengalami siklus sebagai rantai makanan, sedangkan sisanya 0,1% senyawa karbon terjebak dalam tanah dan dalam sedimen. Inilah yang merupakan cikal bakal senyawa-senyawa fosil atau dikenal juga sebagai embrio minyak bumi.
Embrio ini mengalami perpindahan dan akan menumpuk di salah satu tempat yang kemungkinan menjadi reservoar dan ada yang hanyut bersama aliran air sehingga menumpuk di bawah dasar laut, dan ada juga karena perbedaan tekanan di bawah laut muncul ke permukaan lalu menumpuk di permukaan dan ada pula yang terendapkan di permukaan laut dalam yang arusnya kecil.

Embrio kecil ini menumpuk dalam kondisi lingkungan lembab, gelap dan berbau tidak sedap di antara mineral-mineral dan sedimen, lalu membentuk molekul besar yang dikenal dengan geopolimer. Senyawa-senyawa organik yang terpendam ini akan tetap dengan karakter masing-masing yang spesifik sesuai dengan bahan dan lingkungan pembentukannya. Selanjutnya senyawa organik ini akan mengalami proses geologi dalam perut bumi. Pertama akanmengalami proses diagenesis, dimana senyawa organik dan makhluk hidup sudah merupakan senyawa mati dan terkubur sampai 600 meter saja di bawah permukaan dan lingkungan bersuhu di bawah 50°C.

Pada kondisi ini senyawa-senyawa organik yang berasal dan makhluk hidup mulai kehilangan gugus beroksigen akibat reaksi dekarboksilasi dan dehidratasi. Semakin dalam pemendaman terjadi, semakin panas lingkungannya, penam-bahan kedalaman 30 – 40 m akan menaik-kan temperatur 1°C. Di kedalaman lebih dan 600 m sampai 3000 m, suhu pemendaman akan berkisar antara 50 – 150 °C, proses geologi kedua yang disebut katagenesis akan berlangsung, maka geopolimer yang terpendam mulal terurai akibat panas bumi.

Komponen-komponen minyak bumi pada proses ini mulai terbentuk dan senyawa–senyawa karakteristik yang berasal dan makhluk hidup tertentu kembali dibebaskan dari molekul. Bila kedalaman terus berlanjut ke arah pusat bumi, temperatur semakin naik, dan jika kedalaman melebihi 3000 m dan suhu di atas 150°C, maka bahan-bahan organik dapat terurai menjadi gas bermolekul kecil, dan proses ini disebut metagenesis.

Setelah proses geologi ini dilewati, minyak bumi sudah terbentuk bersama-sama dengan bio-marka. Fosil molekul yang sudah terbentuk ini akan mengalami perpindahan (migrasi) karena kondisi lingkungan atau kerak bumi yang selalu bergerak rata-rata sejauh 5 cm per tahun, sehingga akan ter-perangkap pada suatu batuan berpori, atau selanjutnya akan bermigrasi membentuk suatu sumur minyak. Apabila dicuplik batuan yang memenjara minyak ini (batuan induk) atau minyak yang terperangkap dalam rongga bumi, akan ditemukan fosil senyawa-senyawa organik. Fosil-fosil senyawa inilah yang ditentukan strukturnya menggunaan be-berapa metoda analisis, sehingga dapat menerangkan asal-usul fosil, bahan pembentuk, migrasi minyak bumi serta hubungan antara suatu minyak bumi dengan minyak bumi lain dan hubungan minyak bumi dengan batuan induk.