Hakekat Kimia Minyak bumi

Hakekat Kimia Minyak bumi

Minyak dan gas bumi merupakan senyawa hidrokarbon, hal ini dikarenakan keduanya mempunyai komposisi utama hidrogen dan karbon. Pada gas bumi terkandung 65-70%berat karbon, 1-25%berat hidrogen, belerang  ≤0,2%berat, nitrogen 1-15%berat, sedangkan pada minyak mentah 83-87%berat karbon, 11-25%berat hidrogen, 0-6%berat belerang,0-0,7%berat nitogen, 0-0,5%berat oksigen, dan logam 0-0,1%berat.

Walaupun minyak bumi terutama hanya terdiri dari dua unsur yaitu hidrogen dan karbon namun kedua unsur ini dapat membentuk berbagai macam senyawa molekuler, baik dengan rantai sederhana, panjang, struktur melingkar, sampai bercabang kompleks. Molekul hidrokarbon pada minyak bumi misalnya normal Parafin, iso-parafin, siklo-parafin, aromatik, nafteno aromatik,  hetero-siklis, dan asfalten.

Hakekat Fisika Minyak bumi

Berat jenis atau graviti jenis merupakan sifat minyak bumi yang penting. API Grafity merupakan berat jenis yang umum dipakai. Makin kecil berat jenis minyak bumi atau makin tinggi derajat API-nya,  makin berharga minyak bumi itu karena lebih banyak mengandung bensin (fraksi ringan minyak bumi). Tinggi rendahnya berat jenis minyakbumi juga berpengaruh pada viskositasnya. Pada umumnya semakin tinggi derajat API atau makin ringan minyak bumi tersebut, makin kecil viskositasnya. Tinggi rendahnya derajat API juga berpengaruh pada titik didih minyakbumi, kalau API Grafity minyak bumi rendah, maka titik didihnya tinggi. Demikian sebaliknya kalau derajat API-nya tinggi, maka titik didihnya rendah, dan juga lebih mudah terbakar  atau mempunyai titik nyala yang lebih rendah daripada yang derajat API-nya rendah.  Ternyata terdapat hubungan antara berat jenis dengan nilai kalori minyak bumi, pada umumnya minyak bumi dengan API tinggi menghasilkan kalori yang lebih kecil daripada minyak bumi dengan API lebih rendah.

Minyak bumi memperlihatkan berbagai macam warna yang sangat berbeda-beda. Pada umumnya minyak bumi dengan berat jenis tinggi memiliki warna hijau kehitam-hitaman, sedangkan kalau berat jenisnya rendah berwarna coklat kehitam-hitaman. Warna ini disebabkan karena berbagai pengotoranm- misalnya oksidasi senyawa hidrokarbon, karena senyawa hidrokarbon sendiri tidak memperlihatkan warna tertentu. Minyak bumi menjadi berbau busuk berhubungan dengan pengaruh molekul penyusunnya,  senyawa-senyawa aromatik, nitrogen, ataupun belerang dapat memberikan bau busuk pada minyak bumi.

Gas bumi

Gas bumi biasanya terdiri dari hidrokarbon alam bertitik didih rendah. Gas bumi dapat terjadi sebagai gas bebas, yang merupakan fasa bebas daripada minyak bumi, umumnya terdapat pada bagian atas reservoir yang terisi minyak bumi maupun terlarut dalam minyak bumi.

Metana merupakan hidrokarbon penyusun utama gas bumi. Selain itu terdapat juga etana, propana, butana, pentanan, heksana, dan dalam beberapa kasus tertentu juga hektana, oktana, dan nonana dalam jumlah kecil.  Pengotoran dalam gas bumi umumnya disebabkan oleh kadar nitrogen, karbondioksida, hidrogen sulfida, dan juga helium. Kadar karbondioksida dan nitrogen yang tinggi menyebabkan gas tersebut mempunyai nilai yang lebih rendah karena nilai kalorinya menjadi rendah, sedangkan keberadaan hidrogen sulfida menyebabkan gas bumi tidak baik dipergunakan sebagai bahan bakar umum karena bersifat racun dan dapat menyebabkan korosi dalam pipa.

Pembentukan Minyak dan Gas bumi.

Ada dua teori yang dikembangkan untuk menjelaskan pembentukan minyak dan gas bumi, teori pertama adalah teori anorganik yang menyatakan bahwa hidrokarbon terbentuk secara anorganik, sedangkan teori kedua adalah teori organik. Teori organik menyatakan bahwa hidrokarbon berasal dari material organik yang diendapkan pada batuan sedimen berbutir halus.

Kerogen

Kerogen didefinisikan sebagai bagian material organik yang terdapat di dalam batuan sedimen yang tidak larut dalam pelarut organik sederhana karena molekulnya berukuran besar. Karakteristik kimia dan fisika kerogen sangat dipengaruhi oleh macam molekul biogenik material dan oleh transformasi akibat diagenesis molekul organik tersebut. Komposisi kerogen juga dipengaruhi oleh proses pematangan termal (katagenesis dan metagenesis; gambar 1) yang mengubah kerogen tersebut.

Gambar 1. Transformasi material organik dalam sedimen dan batuan sedimen (diataptasi dari Waples,1985 dalam Subroto, 2004)

Kerogen dapat dikelompokan menjadi empat tipe, yaitu :

Tipe 1. Material organik asalnya alga air tawar,  cenderung menghasilkan minyak setelah mengalami kematangan termal.

Tipe 2.  Material organik asalnya polen, spora, dan alga laut, dapat menghasilkan minyak dan gas setelah mengalami kematangan termal.

Tipe 3. Material organik asalnya berupa tumbuhan tingkat tinggi, cenderung memiliki potensi unruk menghasilkan gas.

Tipe 4. Berupa material organik yang mengalami reworked dan teroksidasi, biasanya tidak memiliki potensial untuk menghasilkan hidrokarbon

Konsep Akumulasi Hidrokarbon

Suatu reservoir adalah wadah tempat hidrokarbon berkumpul. Secara sederhana akumulasi hidrokarbon pada resevoir harus melalui berberapa proses dan syarat, seperti yang digambarkan pada gambar 2. Batuan reservoir hidrokarbon pada umumnya terdapat pada dua golongan batuan yaitu batuan reservoir detritus, seperti batupasir, konglomerat dan detritus kasar, batu lanau [dengan porositas sekunder], dan batuan reservoir karbonat – gamping. Batuan reservoir karbonat – gamping dibagi menjadi 4 macam, yaitu batuankarbonat kerangka, batuan karbonat klastik, batuan karbonat afanitik, dan batuan karbonat dolomit dan kristalin.

Gambar 2. Konsep Source Rock to Reservoir Rock (Subroto,2009)