Batugamping Sebagai Reservoir Hidrokarbon

Batugamping Sebagai Reservoir Hidrokarbon

Dewasa ini kebutuhan dunia akan minyak bumi dan gas semakin meningkat. seiring dengan meningkatnya kebutuhan itu, para ilmuan dan para peneliti juga terus mencoba mengembangkan ilmu pengetahuan guna mendapatkan hasil produksi yang lebih banyak. Dalam hal ini batuan karbonat mulai menjadi perhatian khusus sebagai reservoir hidrokarbon. Lain halnya dengan batu pasir, reservoir batugamping lebih sulit dan lebih kompleks sifatnya. Hal ini disebabkan karena adanya berbagai macam porositas, juga struktur yang sangat mempengaruhi porositas tersebut. Porositas pada batugamping pada umumnya dikontrol oleh pelarutan matriks dan semen, semisalnya pelarutan butiran yang mengandung aragonit seperti koral dan moluska.

I. Pendahuluan

Batuan karbonat merupakan batuan reservoir bagi minyak dan gas bumi yang belakangan ini menjadi perhatian di industri migas. Di Indonesia sendiri, telah ditemukan juga cadangan minyak di batuan karbonat pada Formasi Baturaja, Formasi Kujung, dan lapangan minyak besar di Formasi Kais di Papua. Batuan karbonat adalah semua batuan yang terdiri dari garam karbonat. Dalam prakteknya adalah terutama gamping (limestone)dan dolomit.

Sedimen karbonat dihasilkan dari proses organik biokimia pada llingkungan laut bersih, hangat, shallow water. Daerah tropikal dan subtropikal dapat mencerminkan kondisi tersebut. Keadaan tertentu dapat ditunjukan sebagai faktor sedimen karbonat, misalkan karena adanya produksi sedimen yang tinggi dan akumulasi kalsium karbonat dari cangkang organisme. Faktor-faktor yang mempengaruhi sedimen karbonat adalah

1. Garis lintang dan iklim

Karbonat yang terbentuk pada air hangat neritik (0 – 200 m) terakumulasi pada garis lintang 30­⁰ utara dan selatan equator. Biasanya terbentuk dari pecahan organisme seperti koral, dengan pertumbuhan terbaik pada kedalaman kurang dari 30 m. Sedimen planktonik terbentuk pada kedalaman yang lebih dalam dengan garis lintang 40⁰ utara dan selatan. Endapan pada air dingin neritik terletak pada garis lintang 20⁰ – 40⁰ , terbentuk dari bryozoa, moluska dan foraminifera. Iklim dapat mengontrol rata-rata evaporasi atau hujan, mempengaruhi komposisi air laut dekat batas kontinental dan restricted basin.

2. Penetrasi cahaya

Penetrasi cahaya berkurang seiring dengan bertambahnya kedalaman air, tingginya garis lintang dan berkurangnya kejernihan air. Karbonat tumbuh pada zona shallow neritik , diatas 10 – 20 m dari permukaan laut. Batas terendah penetrasi cahaya berkisar antara 100 – 150 m yang merupakan batas zona euphotic, zona dimana fotosintetik organisme terjadi.

3. Salinitas

Keanekaragaman dan kelimpahan organisme laut terdapat pada salinitas normal marine yaitu 30 – 40 ppt (normal air laut sekitar 32 – 36 ppt).

II. Jenis-Jenis Batuan Karbonat

Pada umumnya batuan karbonat dapat dibagi menjadi empat macam, yaitu:

1. Batuan karbonat yang bersifat kerangka atau sebagai suatu terumbu (reef)

2. Batuan karbonat yang bersifat klastik

3. Batuan karbonat yang bersifat afanitik atau batugamping halus

4. Batuan karbonat yang bersifat dolomit dan kristalin

Dari keempat batuan karbonat tersebut, semuanya dapat bertindak sebagai batuan reservoir. Batugamping sebagai reservoir akan dibahas lebih lanjut.

a. Batuan karbonat yang bersifat kerangka atau sebagai suatu terumbu (reef)

Tipe batuan ini paling banyak didapatkan dalam batuan karbonat Tersier di Indonesia. Tipe ini sering membentuk tebing terjal pada singkapan, masif tak berlapis atau perlapisan buruk yang hanya kelihatan dari jauh.

Tipe gamping terumbu ini sering disebut “Boundstone” oleh Dunham, sedangkan berdasarkan terdapatnya lumpur karbonat diantara kerangka atau pecahan-pecahan kerangka Embrie dan Klovan membuat klasifikasi : Framestone, Bindstone, Bafflestone, Rudstone dan Floatstone.

Terdapat beberapa klasifikasi batugamping yang dapat digunakan, tetapi dalam industri minyak, klasifikasi Dunham (1962) yang dimodifikasi oleh Embry dan Klovan merupakan klasifikasi yang biasa digunakan. Klasifikasi Dunham didasarkan pada tekstur pengendapan awal. Faktor utama dalam dalam klasifikasi ini yang perlu diamati adalah :

Jika tekstur pengendapannya tidak dapat dikenali, maka klasifikasi Dunham tidak dapat digunakan, batuan harus dideskripsi berdasarkan ciri fisik atau diagenesis

Jika tekstur pengendapannya dapat dikenali, maka klasifikasi Dunham dapat digunakan dengan pembagian sebagai berikut :

- butiran kurang dari 10% dari seluruh batuan maka disebut mudstone. Mudstone terdapat dalam lingkungan carbonate platform dan cekungan. Calcareous mudstone berasal dari hancurnya calcareous alga hijau, pemisahan partikel-partikel skelatal besar, dan kemungkinan penyerapan inorganik dari air laut. Mudstone pada lingkungan cekungan dan slope berasal dari winnowed platform muds (periplatform ooze) atau berasal dari cangkang-cangkang nannoplankton coccoliths (nannofosil ooze). Mudstone berakumulasi pada lingkungan energi rendah.

- butiran lebih dari 10% dengan tetap didominasi oleh lumpur disebut wackestone, sedangkan bila butiran tidak didukung lumpur tetapi dengan matriks disebut packstone. Wackestone dan packstone diendapkan pada lingkungan energi transisi dimana arus tidak dapat memindahkan seluruh lumpur dari area tersebut dan tidak dapat memisahkannya dari butiran pasir. Area tersebut juga merupakan lingkungan energi rendah seperti pada mudstone hanya saja lebih dekat pada tempat dimana butiran-butiran pasir diendapkan, atau persentasi butiran-butiran pasir lebih tinggi diproduksi pada tempat pengendapan tersebut.

- Batuan seluruhnya berupa butiran disebut grainstone. Grainstone terbentuk dari butiran skeletal dan non skeletal; bioclast, ooids dan peloids. Umumnya terbentuk pada lingkungan energi tinggi seperti beaches, shoals atau nearby reefs.

- Jika butiran diikat pada waktu pengendapan oleh binding, baffling dan aktivitas framebuilding pada terumbu-pembangunan organisme disebut boundstone.

- Floatstone dan rudstone, ditambahkan pada klasifikasi Dunham untuk menggambarkan terumbu yang kasar-diperoleh dari endapan skeletal. Muddy floatstone adalah butiran skeletal dalam matriks lumpur; sandy floatstone mengandung matriks calcareous sand.Rudstone mungkin bersih, tanpa matriks, atau dengan pasir atau matrik lumpur antara tekstur yang didukung butiran.

- Framestone dan bafflestone terbentuk oleh pembangun terumbu skleletal robulus, seperti corals, stone red algae, bryozoa. Bindstone biasa sebagai komponen pada reef flat. Stromatolite alga merupakan bentuk tipe dari tekstur bindstone.

Batugamping terumbu adalah jenis sedimen biologi, yang merupakan suatu susunan dari rangka-rangka organisma yang terdiri atas Algae, Koral, Moluska dan Foraminifera.

Ditinjau dari segi ekologinya, organisma pembentuk terumbu dapat berkembang dengan baik dan mempunyai penyebaran pada daerah neritik yang dangkal dengan kedalaman maksimum 60m. Selain itu organisma pembangun terumbu memerlukan pula syarat untuk kelancaran hidupnya, yaitu sebagai berikut :

1. Sirkulasi air yang baik, berguna untuk membawa makanan dan pergantian oksigen.

2. Air laut yang bersih dan tidak dikotori sedimen, karena hal ini akan memudahkan masuknya sinar matahari untuk dapat diterima oleh organisma.

3. Salinitas yang normal, berkisar antara 27-38 perseribu.

4. Temperatur air yang agak hangat, antara 20-30⁰C.

b. Batuan karbonat yang bersifat klastik

Tipe klastik ini dapat dibagi lagi menjadi :

a. Bioklastik

b. Interklast/fragmenter

c. Chemiklastik

Gamping Tipe Bioklastik

Tipe gamping ini terdiri seluruhnya dari cangkang-cangkang atau fragmen-fragmen kerangka organisme. Biasanya dicirikan bahwa fragmen/cangkang pernah lepas, terutama jika ditransport.

Lingkungan Pengendapan

Lingkungan pengendapannya terdiri dari :

1. Sering merupakan laut yang beragitasi “shoal”, bagian-bagian dangkal dekat pantai (litoral) terutama jika bertekstur grainstone-packstone dengan partikel-partikel terabrasi.

2. Dapat pula dibagian-bagian teduh dekat suatu reef, dilagoon, difore reef; merupakan lembaran-lembaran dari reef yang dipecah-pecah gelombang kebagian air tenang, terutama jika bertektur packstone ataupun wackstone, dengan butiran yang terabrasi. Di fore reef biasanya merupakan breksi-talus runtuhan dari reef, terdiri dari pecahan-pecahan cangkang koral.

3. Sering pula neritik; misalnya jika terdiri dari organisme benthos, tanpa adanya abrasi, misalnya gamping foraminifera besar yang membentuk “bank” atau “biostrome”

Termasuk kedalam tipe bioklastik adalah gamping pelagis : terutamater diri dari globigerina dan textularia yang menghujani dasar laut dan sering membentuk kapur/chalk.

Terdapatnya gamping bioklastik; sering membentuk “biostrome” atau “bank” tetapi dapat pula sebagai “bioherm”.

Gamping Klastik Tipe Fragmenter (Bioklastik Maupun Chemical)

Jenis ini sering pula disebut “dendrital limestone” (Pettijohn, 1957, p. 401) namun istilah ini tak dianjurkan untuk dipakai. Tipe klastik fragmenter terdiri dari fragmen-fragmen yang asalnya tak jelas, dan dapat merupakan campuran. Istilah yang sering dipakai: calcarenite (<2 mm) dan calcirudite (> 2 mm) juga Grainy Limestone, Granular Limestone.

Cara terdapatnya jenis gamping ini adalah berlapis baik sering menyerupai batupasir dan dengan struktur sedimen silang siur, gelebur-gelombang dan sebagainya

Gamping Tipe Peralihan

Peralihan ke gamping bioklastik adalah biasa, sehingga menimbulkan persoalan klasifikasi. Sebaiknya didiskripsi yang baik. Juga peralihan/pencampuran oolite/pellet sering terjadi. Klasifikasi Dunham(1961) dipergunakan dalam diagran klasifikasi ini.

Tipe lain adalah Interklast : hasil perombakan/ erosi lapisan yang baru diendapkan. Biasanya berbutir kasar, sehingga sering merupakan breksi atau konglomerat.

Lingkungan Pengendapan

Gamping jenis ini pada umumnya, terutama yang bertekstur grainstone, diendapkan secara mekanis oleh arus laut. Konsep rezim aliran berlaku pula untuk tipe batuan ini, dan semua sturktur sedimen termasuk urutan-urutan turbidit dapat diharapkan. Misalnya : dibagian luar suatu shelf (platform) dimana banyak arus.

Contoh : Bagian bayangan angin dari terumbu pulau Seribu (Umbgrovw 1929) terdiri dari klastik rombakan dari terumbu. Jika butir-butir rombakan ini banyak mengandung matrix (packstone), maka sering dibagian yang terlindung dari arus gelombang (backreef), beralih pada tipe gelombang aphanitic (wackstone).

Gamping Tipe Chemiclastic atau Klastik Non Fragmenter

Tipe gamping ini jarang didapatkan di Indonesia, tetapi batuan ini merupakan reservoir minyak yang penting. Pengendapan dapat diamati di Kepulauan Bahama dan Great Salt Lake (USA).

Tipe batuan ini sering bergradasi ke tipe bioklastik dan tipe klastik fragmenter, malah campuran dari ketiga unsur sering terdapat bersama-sama.

Lingkungan Pengendapan dan Proses Pembentukkan

Agassiz (1896), oolit adalah pengendapan eolian, sedangkan penulis-penulis lain menyatakan sebagai marine. Masalah lain adalah apakah oolit diendapkan secara fisika-kimiawi (Vaughn, 1914), colloid gelatin atau atas bantuan ganggang cyanophycea (Rothpletz, 1892 dan wethered 1895). Menurut Bradley 1929, Bucher 1918, Eardly 1938, berdasarkan pengamatan di Great Salt Lake dan Green River Formasi, oolite dibentuk dalan air yag diombang-ambing (diagitasi) secara kuat/keras, dekat garis pantai, terlihat sering berasosiasi dengan struktur lapisaan silang-siur (cross bedding).

Illings (1954) menyatakan bahwa oolit terjadi di laut dangkal yang “supersaturated” akan kalsium karbonat, dan dimana terjadi aliran-aliran marine yang cukup kuat.

Eardly (1938) menyatakan bahwa karbonat diendapkan dipermukaan air sebagai kristal kecil (< 2 micron) yang kurang larut daripada butir-butir yang lebih besar. Setidaknya jatuh didasar laut dan waktu yang sama sejumlah molekul yang sama keluar dari larutan mengendap pada butir yang lebih besar. Butir ini tumbuh secara oolitis, karena akresi dan juga “corrosion” menjadi bundar, sewaktu diombang-ambing oleh arus.

c. Batuan karbonat yang bersifat afanitik atau batugamping halus

Gamping jenis ini terdiri dari butir-butir < 0,005 mm, tidak dapat diketahui

apakah terdiri dari fragmen-fragmen halus (pecahan-pecahan gamping) atau kristal-kristal halus.

Cara Pembentukkan

Cara pembentukkannya yaitu :

1. Dari penggerusan gamping yang telah ada, pengancuran terumbu oleh gelombang (micro-granuler-clastics).

2. Dari pengendapan langsung secara kimiawi dari air laut yang telah kelewat jenuh akan CaC0₃, sebagai jarum-jarum aragonit.

3. Dari pengendapan dengan bantuan ganggang hijau (chlorophycea) sebagai jarum-jarum aragonit.

Lingkungan Pembentukkan

Lingkungan pembentukkannya yaitu :

1. Diendapkan didaerah dangkal yang terlindung lagoon dibelakang terumbu.

2. Penguapan yang kuat, temperatur tinggi/tropis/subtropis

3. Dengan bantuan ganggang.

Biasanya kaya akan zat organik dan diacak-acak oleh binatang, sehingga tidak memperlihatkan perlapisan.

III. Terumbu Karbonat sebagai batuan resevoir

Terumbu ( reef ) dapat menjadi batuan reservoir yang sangat penting. Pada umumnya terumbu terdiri dari suatu kerangka, coral, ganggang, dan sebagainya yang tumbuh dalam laut yang bersih, berenergi gelombang tinggi, dan mengalami banyak pembersihan sehingga rongga-rongga antaranya khususnya menjadi sangat bersih. Dalam hal ini porositas yang didapatkan terutama dalam kerangka yang berbentuk rongga-rongga bekas binatang hidup yang tersemenkan dengan sparry calcite sehingga porositasnya diperkecil.

Bentuk reservoir terumbu

Pada umumnya dapat dibedakan menjadi 2 macam reservoir terumbu, yaitu:
Terumbu yang bersifat ‘ fringing ‘ atau merupakan suatu bentuk yang memanjang di lepas pantai.

Terumbu yang bersifat terisoler di sana-sini, yang sering disebut sebagai suatu ‘ pinnacle ‘ atau ‘ patch reef ‘ atau secara tepat dikatakan sebagai bioherm, yang muncul di sana-sini sebagai bentuk kecil secara tidak teratur.

Terumbu yang berbentuk linier, atau sebagai penghalang ( barrier ) biasanya berbentuk mamanjang sering kali cukup besar serta memperlihatkan suatu asimetri dan biasanya terdapat pada pinggiran suatu cekungan.

Terumbu tiang

Lapangan yang bersifat terumbu tiang ( pinnacle ) ditemukan di Libya yaitu lapangan Idris dalam cekungan Sirte yang didapatkan dari suatu terumbu berumur paleosen.

Contoh yang baik untuk terumbu tiang sebagai reservoir ialah yang didapatkan baru-baru ini di Irian Jaya, yaitu lapangan minyak Kasim dan Jaya. Lapangan Kasim-Jaya merupakan suatu akumulasi dalam kulminasi terumbu yang tumbuh di atas suatu kompleks terumbu yang merupakan suatu landasan. Bentuk terumbu Kasim-Jaya itu terdiri daripada batuan karbonat berenergi tinggi yang panjangnya 7 km dan lebarnya 2.5-3.5 km dan mempunyai ketinggian atau relief vertikal 760 m di atas landasan tempat terumbu itu tumbuh.

Contoh lain daripada batuan reservoir ini ialah di dalam Formasi Baturaja di laut Jawa sebelah Barat yaitu lapangan minyak kitty yang menghasilkan minyaknya dari terumbu batugamping.

Gamping klastik

Gamping klastik sering juga merupakan reservoir yang sangat baik, terutama dalam asosiasinya dengan oolit, dan sering disebut sebagai kalkarenit.

Jadi jelas, bahwa batuan reservoir yang terdapat di dalam oolit itu merupakan pengendapan berenergi tinggi dan didapatkan dalam jalur sepanjang pantai dengan arus gelombang kuat. Porositas yang didapatkan biasanya ialah jenis porositas intergranular, yang kadang-kadang diperbesar oleh adanya pelarutan. Batuan reservoir oolit terdapat misalnya di cekungan Illinnois ( Amerika Serikat ), dimana terdapat oolit dalam gamping yang berumur karbonat. Lapisan oolit ini disebut McClosky sand. Batuan ini terdiri daripada oolit yang kadang-kadang bersifat dolomit. Contoh yang paling penting adalah di Saudi Arabia yaitu dari Formasi Arab berumur jura muda, terutama dari anggota D.

Dolomit

Dolomit merupakan batuan reservoir yang jauh lebih penting dari jenis batuan karbonat lainnya. Harus di ingat pula, bahwa kebanyakan dari batuan karbonat seperti oolit ataupun terumbu sedikit banyak pula telah ikut didolomitasikan. Cara terjadinya dolomit ini tidak begitu jelas, tetapi pada umumnya dolomit ini bersifat sekunder atau sedikit banyak terbentuk setelah proses sedimentasi. Salah satu teori yang menyebutkan pembentukan porositas pada dolomit yaitu porositas timbul karena dolomitisasi batuan gamping sehingga molekul kalsit diganti dengan molekul dolomit, dan karena molekul dolomit lebih kecil daripada molekul kalsit maka hasilnya akan merupakan pengecilan volume sehingga tidak timbulah rongga-rongga.dolomit biasanya mempunyai porositas yang baik berbentuk sukrosit yaitu berbentuk menyerupai gula pasir. Rupa-rupanya dolomit ini terbentuk karena pembentukan kristal dolomit yang bersifat euhedron dan tumbuh secara tidak teratur diantara kalsit.