Dasar dasar geologi migas

A. Petrology

Adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari batuan pembentuk kulit bumi yang mencakup cara terjadinya, komposisi batuan tersebut dan hubungannya dengan proses-proses dan sejarah geologinya.

Batuan pembentuk kulit bumi secara umum dapat dibagi menjadi tiga jenis :

1. Batuan Beku

Terbentuk sebagai akibat pembekuan magma didalam permukaan bumi dan diatas permukaan bumi (lelehan).

2. Batuan Sedimen

Terbentuk sebagai akibat pengendapan material yang berasal dari pecahan, bongkah batuan yang hancur karena proses alam, kemudian tertransportasi oleh air, angin, es dan terakumulasi dalam satu tempat serta termampatkan/kompaksi menjadi satu lapisan batuan baru. Batuan sedimen mempunyai ciri berlapis sebagai akibat endapan yang berulang.

3. Batuan Metamorf

Batuan metamorf berasal dari batuan beku atau batuan sedimen yang termalihkan (terubah) di dalam bumi sebagai akibat temperatur dan tekanan yang sangat tinggi, sehingga terjadi perubahan sifat fisik dan kimia.

B. Perangkap Reservoir

Perangkap reservoir adalah suatu lapisan kedap air (impermeable) yang membatasi gerakan migas, dimana migas yang masuk ke lapisan tersebut tidak dapat keluar sehingga terperangkap/terjebak di sana.

Jenis-jenis Perangkap Reservoir:

1. Perangkap Struktur

Perangkap Struktur merupakan perangkap yang paling orisinil dan sampai dewasa ini merupakan perangkap yang paling penting. Berbagai unsur perangkap yang membentuk lapisan penyekat dan lapisan reservoir, sehingga dapat menjebak hidrokarbon, disebabkan karena gejala tektonik atau struktur, misalnya pelipatan dan patahan.

2. Perangkap Stratigrafi

Levorsen (1958), mengemukakan bahwa perangkap stratigrafi adalah suatu istilah umum untuk perangkap yang terjadi karena berbagai variasi lateral dalam litologi suatu lapisan reservoir atau penghentian dalam kelanjutan penyaluran minyak dalam bumi.

Prinsip perangkap stratigrafi adalah bahwa minyak dan gas bumi terjebak dalam perjalannya keatas terhalang dari segala arah terutama dari bagian atas dan pinggir, karena batuan reservoir menghilang atau berubah fasies menjadi batuan lain.

3. Perangkap Kombinasi

Perangkap hidrokarbon banyak yang merupakan perangkap kombinasi antara perangkap struktur dengan perangkap stratigrafi.

C. Geologi Minyak Bumi

Geologi minyak bumi adalah salah satu cabang ilmu geologi untuk mengetahui keberadaan minyak bumi di bawah tanah, kemudian mengeksplorasi dan memproduksinya. Secara umum ada dua jenis geologi minyak bumi, yaitu geologi eksplorasi minyak bumi yang mencakup pencarian minyak bumi dan geologi produksi minyak bumi. Produksi minyak bumi dalam bidang perminyakan bukan diartikan untuk membuat minyak bumi, tetapi hanyalah membuat fasilitas untuk mengalirkan minyak bumi dari bawah tanah ke atas permukaan tanah, dengan menggunakan pemboran dan pompa-pompa.

Teori keberadaan minyak bumi ada dua buah, yaitu teori organik dan teori anorganik. Teori organik sekarang ini banyak dianut oleh para ahli geologi, dimana minyak bumi dipercayai dihasilkan oleh sisa-sisa organisma yang sudah mati berjuta-juta tahun yang lalu. Sedangkan teori anorganik kebanyakan berkembang di Eropa Timur dan Rusia di mana para ahli mempercayai bahwa minyak bumi dapat dihasilkan bukan dari bahan organik. Prinsip geologi minyak bumi yang sekarang umum dipakai adalah teori organik sehingga minyak bumi sering disebut bahan bakar fosil. Bila teori anorganik terbukti, maka akan muncul lagi sumber-sumber minyak bumi yang selama ini belum dieksplorasi.

Batuan Beku

Batuan beku atau sering disebut igneous rocks adalah batuan yang terbentuk dari satu atau beberapa mineral dan terbentuk akibat pembekuan dari magma. Berdasarkan teksturnya batuan beku ini bisa dibedakan lagi menjadi batuan beku plutonik dan vulkanik. Perbedaan antara keduanya bisa dilihat dari besar mineral penyusun batuannya. Batuan beku plutonik umumnya terbentuk dari pembekuan magma yang relatif lebih lambat sehingga mineral-mineral penyusunnya relatif besar. Contoh batuan beku plutonik ini seperti gabro, diorite, dan granit (yang sering dijadikan hiasan rumah). Sedangkan batuan beku vulkanik umumnya terbentuk dari pembekuan magma yang sangat cepat (misalnya akibat letusan gunung api) sehingga mineral penyusunnya lebih kecil. Contohnya adalah basalt, andesit (yang sering dijadikan pondasi rumah), dan dacite

Batuan Sedimen

Sedimentary rocks atau sering disebut Batuan Sediment Batuan sedimen terbentuk secara alamiah di permukaan Bumi dari fragmen-fragmen batuan yang kembali memadat dan mengeras menjadi batuan. Pembentukan batuan sedimen dipengaruhi oleh tenaga air, angin atau es. Sebagian besar batuan sedimen memperlihatkan ciri perlapisan. Walaupun hanya 5% kerak Bumi dibangun oleh batuan sedimen, namun 75% dari batuan yang tersingkap di permukaan Bumi adalah batuan sedimen. Batuan sedimen diklasifikasi menjadi tiga kategori yaitu :

batuan sedimen klastik, yang berasal dari fragmen-fragmen batuan sebelumnya;

batuan sedimen kimiawi, yang terbentuk biasanya di laut atau di danau dari presipitasi bahan mineral yang terlarut;

batuan sedimen organik, yang terbentuk dari bekas atau cangkang binatang atau tumbuhan. Itulah sebabnya fosil dijumpai hanya pada batuan sedimen. Yang paling umum dari batuan sedimen klastik adalah batupasir dan batulempung. Batupasir terbentuk dari pasir dan batulempung berasal bahan batuan yang lebih halus (lumpur atau lempung). Batupasir dan batulempung terbentuk dari fragmen-fragmen yang dibawa angin, air, sungai, arus laut dan glacier. Pasir biasanya diendapkan sebagai dunes di padang pasir; atau sebagai endapan sungai dan endapan pantai. Sedangkan lempung yang lebih halus cendrung berada lebih lama mengapung di air laut dan akan mengendap pada suasana yang lebih tenang, seperti di dasar laut dalam atau di dasar danau. Tumpukan bahan endapan ini akan membebani dan menekan lapisan di bawahnya menjadi lebih kompak. Endapan kemudian saling merekat membentuk batuan keras. Batuan sedimen kimiawi yang paling umum disebut sebagai batuan evaporit, karena terbentuk dari proses penguapan air laut atau air danau. Bahan-bahan batuan yang terlarut di dalam air akan mengkristal membentuk mineral seperti gipsum dan halit. Gipsum adalah bahan mineral industri yang dipakai sabagai bahan plester; halit adalah bahan dasar garam dapur. Yang paling umum dari batuan sedimen organik adalah batugamping (limestone). Binatang laut seperti koral dan moluska memiliki cangkang yang terbuat dari bahan kalsium karbonat (CaCO3). Bila binatang-binatang itu mati, cangkangnya akan teronggok ke dasar laut dan membentuk tumpukan tebal kalsium karbonat. Tumpukan kalsium karbonat ini akan memadat dan merekat menbentuk batu gamping. Cangkang binatang atau tumbuhan yang terawetkan menjadi batuan ini diesebut fosil. Batubara termasuk batuan sedimen organik.

Batuan Metamorf

Batuan metamorf adalah salah satu kelompok utama batuan yang merupakan hasil transformasi atau ubahan dari suatu tipe batuan yang telah ada sebelumnya, protolith, oleh suatu proses yang disebut metamorfisme, yang berarti "perubahan bentuk". Protolith yang dikenai panas (lebih besar dari 150 °Celsius) dan tekanan ekstrim akan mengalami perubahan fisika dan/atau kimia yang besar. Protolith dapat berupa batuan sedimen, batuan beku, atau batuan metamorf lain yang lebih tua. Beberapa contoh batuan metamorf adalah gneis, batu sabak, batu marmer, dan skist. Batuan metamorf menyusun sebagian besar dari kerak Bumi dan digolongkan berdasarkan tekstur dan dari susunan kimia dan mineral (fasies metamorf) Mereka terbentuk jauh dibawah permukaan bumi oleh tegasan yang besar dari batuan diatasnya serta tekanan dan suhu tinggi. Mereka juga terbentuk oleh intrusi batu lebur, disebut magma, ke dalam batuan padat dan terbentuk terutama pada kontak antara magma dan batuan yang bersuhu tinggi. Penelitian batuan metamorf (saat ini tersingkap di permukaan bumi akibat erosi dan pengangkatan) memberikan kita informasi yang sangat berharga mengenai suhu dan tekanan yang terjadi jauh di dalam permukaan bumi.

Tak jarang lapisan bebatuan yang berongga tertutup oleh lapisan yang tidak berongga seperti lumpur, garam, atau kapur. Hal tersebut membentuk semacam kurungan bagi hidrokarbon yang terkumpul dalam satu bagian di dalamnya. Seiring pergerakan tektonik, lapisan bebatuan tersebut berubah menjadi lipatan-lipatan yang menyebabkan hidrokarbon ikut menyesuaikan dirinya. Hidrokarbon yang terperangkap kemudian bergerak naik ke bawah lapisan yang tidak berongga, dengan formasi gas di bagian paling atas, minyak dan air mengendap di lapisan bawah.

Proses pembentukan sumur minyak tersebut masih terus terjadi sampai sekarang. Tetapi sumur minyak yang masih muda (kurang dari 60 juta tahun) belum membentuk formasi jenuh yang siap untuk dibor. Di beberapa kasus, erosi dan dorongan kuat dari lipatan-lipatan bebatuan menyebabkan kebocoran hidrokarbon keluar kurungannya. Kadang hidrokarbon tersebut bergerak menuju permukaan dan bisa dipanen tanpa pengeboran, tetapi butuh pemrosesan yang rumit untuk memisahkan pasir dan pengotor-pengotor lainnya.

Data seismik dan pemodelan visual 3D menjadi pedoman utama dalam merencanakan pengeboran. Setelah observasi dan survei pada lapisan tanah dilakukan, maka tahap evaluasi sumur minyak telah selesai dan tahap pengembangan dapat dimulai. Pada tahap ini akan dilakukan pembangunan sumur yang meliputi pengeboran, pemasangan tubular, penyemenan, dan persiapan produksi. Rangkaian peralatan khusus yang digunakan untuk mengebor sumur minyak bumi disebut rig. Ciri utama rig adalah menara yang terbuat dari baja dan digunakan untuk menaik-turunkan pipa-pipa tubular sumur sehingga isi sumur dapat diakses.

Komponen utama dari rig adalah menara (derrick), mimbar dasar (floor), drawworks, sumber tenaga (drive), dan medium lumpur (mud handing). Untuk dapat mengakses sumur, maka suatu segmen pipa (drill string) dipasang setiap 30 meter. Masukan tekanan dan torsi rotasi pada pipa tersebut diperoleh dari rangsangan hidrolik atau listrik yang dibangkitkan di puncak menara. Komponen mata bor (cone) yang terdapat di dasar sumur digunakan untuk menggali bebatuan. Jenis bebatuan yang digali akan mempengaruhi bahan dan jenis material mata bor yang digunakan. Semua komponen tersebut dikontrol penuh oleh drawworks. Perhitungan yang tepat sangat diperlukan agar drawwork tidak merusak pipa dan mata bor yang berada di dasar sumur.

Komponen lumpur berfungsi untuk membawa serpihan bebatuan ke permukaan serta membersihkan dan mendinginkan mata bor di dasar sumur. Agar tidak terjadi kebocoran minyak dan gas, lumpur tersebut harus mampu memberi kesetimbangan nilai tekanan di dasar sumur. Kebocoran minyak dan gas dapat menyebabkan situasi ledakan (blow-out) dan merusak peralatan rig. Alat pencegahan terakhir yang sering digunakan untuk mencegah situasi ledakan yang tidak diinginkan adalah katup pengaman bawah tanah yang dipasang pada pipa sumur.

Biasanya arah pemboran sumur sengaja dideviasi secara vertikal terhadap sumur. Pada pengeboran modern, sumur diakses 80^o dari sumbu vertikal agar sekat formasi lebih mudah ditembus dan aliran minyak lebih banyak. Efisiensi pengeboran juga dapat dilakukan dengan membuat cabang-cabang pipa agar sumur di lokasi yang berbeda dapat diakses oleh rig yang sama.

Bentuk dan struktur rig cenderung berbeda-beda sesuai jenis operasi dan fungsinya dalam tahap pengembangan. Rig yang beroperasi di atas permukaan air (offshore rig) digolongkan berdasarkan kedalaman sumur yang diakses. Rentang kedalaman berkisar antara tujuh sampai ribuan meter pada laut yang dalam. Perangkat rig pada drill ship ditaruh di atas sebuah kapal laut dan dikendalikan menggunakan komputer karena daerah operasinya sangat terpencil, jauh dari darat, dan dipakai untuk mengakses sumur pada laut yang dalam. Rig yang telah berhasil mengakses sumur akan diberi pelindung luar (casing) dan semen sehingga lapisan formasi di sepanjang sumur tetap terisolasi dan beban aksial lubang sumur dapat dipertahankan.