Karakteristik Reservoir Karbonat

2.1.1.2. Batuan Karbonat Batuan karbonat adalah semua batuan yang terdiri dari garam karbonat. Batuan karbonat mempunyai keistimewaan dalam cara pembentukannya yaitu hanya dari larutan, praktis tidak ada sebagai detritus daratan. Organisme sangat berperan dalam pembentukan batuan karbonat, yaitu sebagai penghasil unsur CaCo3. Organisme pembentuk batuan karbonat dapat terdiri dari Koral, Ganggang, Molluska, Bryozoa, Echinodermata, Brachiopoda, Ostracoda, Porifera dan beberapa jenis organisme lainnya. A.

Koral Koral merupakan salah satu penyusun utama pada batuan karbonat. Koral

dapat hidup secara soliter maupun secara koloni. Koral yang hidup secara koloni dicirikan dengan bentuknya yang bercabang, masif , menyerupai rantai dan seperti jamur. Sedangkan koral yang hidup secara soliter dicirikan dengan bentuk yang menyerupai tanduk. Kondisi lingkungan yang baik bagi pertumbuhan organisme koral adalah lingkungan laut dangkal dan beragitasi gelombang.

Gambar 2.1. Bentuk – bentuk Koral. 25) B.

Ganggang Ganggang merupakan suatu kelompok primitif yang tidak dikenal sistem

organiknya. Jenis ganggang yang banyak dijumpai pada batuan karbonat adalah ganggang merah, ganggang hijau dan ganggang hijau-biru. Ganggang merah mempunyai jaringan tubuh yang berupa lembaran tipis terkadang bercabang, berbentuk bulatan konsentrik ataupun dapat menyerupai semak. Ganggang merah dapat hidup pada lingkungan yang mempunyai energi gelombang tinggi, karena ganggang merah mempunyai cara hidup secara menambatkan dirinya.Ganggang hijau mempunyai cangkang yang berbentuk tabung dan bercabang rapat, dapat terdiri dari berbagai segmen yang menyerupai kipas atau melebar seperti daun. Ganggang hijau hanya dapat hidup pada lingkungan yang tenang dan dangkal. Ganggang hijau berperan sebagai penghasil lumpur. Ganggang hijau-biru mempunyai cangkang cabang, berbentuk agregat bulat dengan selubung filamen ataupun berupa kerak. Ganggang hijau-biru sebagian besar hidup pada lingkungan di belakang terumbu karang (back reef) dan pada daerah pasang surut.

Gambar 2.2. Jenis – jenis Ganggang pada Batuan Karbonat. 25)

C.

Molluska. Merupakan binatang invertebrata yang mempunyai populasi cukup besar

dan terdapat pada berbagai lingkungan pengendapan laut. Jenis mollusaka yang penting bagi batuan karbonat adalah Gastropoda dan Pelecypoda. Gastropoda umunya berbentuk spiral dan tidak mempunyai sistem pembagian kamar. Cangkangnya

terdiri dari aragonit sehingga pada umumnya fosil-fosil yang

ditemukan dalam bentuk cetakan (Mold dan Cast). Apabila cangkang tipis maka lingkungan pengendapannya laut dalam, sedangkan apabila cangakangnya tebal dan berukuran maka lingkungan pengendapannya laut dangkalatau pada daerah – daearah paparan. Pelecypoda merupakan molluska yang mempunyai cangkang yang berbentuk dua katup (Bivalve), dapat hidup pada berbagai lingklungan laut.

Gambar 2.3. Gastropoda dan Pelecypoda. 25) D.

Foraminifera Foraminifera merupakan organisme yang terdiri dari sebuah sel dan

mempunyai sejumlah kamar, berbentuk serial, datar, pipih ataupun terputar. Secara garis besar foraminifera dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu Foraminifera basar dan Foraminifera kecil. Foraminifera hidup pada lingkungan laut baik secara plantonik maupun bentonik. Populasi yang terbanyak dijumpai pada lingkungan laut dangkal, laut terbuka dan pada daerah tropis.

Gambar 2.4. Beberapa Bentuk luar dan sayatan melintang Foraminifera. 25) E.

Bryozoa Bryopzoa merupakan organisme yang hidup secara koloni dengan populasi

yang sangat banyak. Umumnya Bryozoa mempunyai ukuran yang relatif kecil dan tipis memiliki bentuk bercabang dan menyerupai jaringan. Bryozoa sering dijumpai sebagai fosil rombakan pada sedimen – sedimen laut.

F.

Echinodermata Echirodermata merupakan invertebrata yang mempunyai bentuk seperti

bola, silindris, lempeng, duri, bintang dan tangkai. Echirodermata yang penting untuk penyusun batuan karbonat adalah Echironoid. Echironoid berbentuk seperti lempeng dan duri, adanya fosil ini menunjukan lingkungan laut terbuka.

Gambar 2.5. Jenis Echinodermata pada Batuan Karbonat. 25)

2.1.1.2.1. Diagenesa Batuan Karbonat Komposisi dan tekstur batuan karbonat dipengaruhi oleh perubahan yang terjadi sesudah proses pengendapan berlangsung. Perubahan – perubahan yang terjadi berlangsung pada tempat asal sedimen (insitu) dalam waktu yang hampir bersamaan dengan pengendapan batuan itu sendiri. Hal ini menyebabkan sulitnya mengetahui tekstur dan komposisi batuan karbonat tersebut berasal dari endapan atau setelah diagenesa berlangsung. Diagenesa atau proses pembentukan batuan karbonat umumnya dapat terjadi dengan pelarutan, penyemenan, rekristalin dan penggantian. a. Proses pelarutan dalam batuan karbonat memerlukan air yang sangat jenuh dalam jumlah yang besar serta selektivitas terhadap matrik, bentuk butir, ukuran butir dan sifat kerangka. Hasil pelarutan akan berupa rongga kosong. b. Penyemenan merupakan pengisian ruang antar butiran rekahan yang sering terjadi akibat pelarutan. Berdasarkan bentuknya, jenis semen karbonat dibagi menjadi tipe Drusy, Blocky atau Granular, Jarum (Fibrous dan Rim-Cement) c. Rekristalisasi terjadi bila ada zat – zat yang terlarut diendapkan kembali ditempat semula, tanpa merubah komposisinya. d. Penggantian merupakan proses penggantian mineral, dari mineral satu menjadi mineral lainnya dan akan merubah komposisi semula. Contoh dari penggantian antara lain kalsit menjadi dolomi atau kalsit menjadi anhidrit.

Gambar 2.6. Proses Diagenesa pada Batuan Karbonat. 25) (Modifikasi dari Purser, 1970)

Penguapan air laut akan menjadikan air laut lebih bersifat garam, sehingga akan mengendapkan kalsium karbonat serta gypsum yang pada akhirnya akan menambah kadar magnesiumnya seperti yang terjadi di pantai Laut Merah, Bonaire dan Australia. Air asin ini dengan cepat mengubah endapan kalsium karbonat menjadi dolomit. Dolomitisasi dapat bertambah dengan adanya sesar sebagai akibat dari patahan. Di Lapangan Scipio, Michigan dapat terlihat adanya patahan yang kemudian terdapat rekahan-rekahan disertai dengan munculnya sesar.

Gambar 2.7. Proses Terjadinya Dolomitisasi. 33) 2.1.1.2.2. Lingkungan Pengendapan Batuan Karbonat Kalsium (CaCO3) karbonat diendapkan di air laut dimana endapanendapan ini terdiri dari kulit kerang, tiram dan binatang ataupun tumbuhan lain yang kulitnya mengandung kalsium karbonat yang biasanya disebut dengan exoskeleton. Beberapa binatang khususnya koral membentuk suatu koloni yang akhirnya akan membentuk suatu terumbu. Di Pasific selatan banyak terdapat pulau-pulau yang hanya terdiri dari koral dan endapan detritus. Oleh Charles Darwin dikemukakan bahwa hal ini terjadi karena proses subsidence. Dimana penurunan permukaan bumi terjadi sehingga suatu gunung vulkanis

yang

sudah mati

mengalami

proses

penenggelaman secara perlahan-lahan. Sedangkan koral dalam pertumbuhannya dapat mengimbangi kenaikan air laut. Di USA banyak ditemukan reservoir minyak pada batuan karbonat. Studi tentang lingkungan pengendapan batuan karbonat sangat bermanfaat. Studi tentang lingkungan pengendapan ini juga dilakukan pada tempat-tempat lain khususnya di daerah karibia (Cuba, Mexico) dan Teluk Persia.

Gambar 2.8. Lingkungan Pengendapan Batuan Karbonat. 33) Batuan karbonat diendapkan pada tiga lingkungan pengedapan yaitu : shelf, slope dan basin. Pada lingkungan pengendapan shelf ini luas areanya, kedalaman air dangkal yang biasanya kurang dari 100 ft dan pada umumnya terendapkan lime mud dan terumbu tiang (patch reef), gypsum dan dolomit. Pada daerah slope material umumnya adalah gamping pasiran dan blokblok atau pecahan terumbu akibat adanya gelombang dan pengendapan di daerah lerengnya. Terumbu di daerah ini biasanya disebut terumbu talus (talus reef) dan kadang – kadang merupakan reservoir yang baik. Daerah basin material yang ditemukan mempunyai butiran yang baik, biasanya lime mud. Pada umumnya tidak mempunyai permeabilitas yang cukup untuk memproduksikan bentuk alga yang disebut coccolith. Karena kedalaman air yang cukup besar maka hanya sedikit terjadi sirkulasi air. Sehingga tidak cukup oksigen untuk menguraikan zat-zat organik. Akibat zat-zat organik tersebut terawetkan, sehingga endapan ini menjadi butiran induk hidrokarbon. 2.1.1.2.3. Klasifikasi Batuan Karbonat Batuan karbonat merupakan batuan reservoir yang sangat penting di dalam industri perminyakan. Dari 75% daratan yang dibawahi oleh batuan sedimen, seperlimanya merupakan batuan karbonat. Batuan karbonat dapat dikelompokkan menjadi empat jenis, yaitu terumbu, dolomit, gamping klastik dan gamping afanitik .

Gambar 2.9. Klasifikasi Karbonat menurut Dunham (1962). 8) 2.1.1.2.3.1. Terumbu Terumbu (reef) dapat menjadi suatu batuan reservoir yang baik. Pada umumnya terumbu terdiri dari kerangka koral, ganggang dan sebagainya yang tumbuh dalam laut yang jernih, berenergi gelombang yang tinggi dan mengalami pembersihan sehingga rongga-rongganya menjadi bersih. Di antara kerangka tersebut juga terdapat fragmen koral,

foraminifera dan bioklastik lainnya.

Porositas yang terbentuk terutama berada dalam rongga-rongga bekas binatang hidup yang biasanya kemudian mengalami penyemenan sehingga porositas menjadi besar karena adanya pelarutan. Bentuk terumbu koral ini sangat terbatas. Karena terumbu ini hanya dapat tumbuh pada kondisi tertentu saja. Pada umumnya reservoir jenis terumbu ini dapat dibagi menjadi dua, yaitu terumbu yang bersifat fringing dan terumbu tiang. A. Terumbu Yang Bersifat Fringing

Terumbu jenis ini bentuknya memanjang di sepanjang pantai. Terkadang berasosiasi dengan bioklastik lainnya sehingga membentuk suatu akumulasi sedimen dan kadangkala membentuk suatu koloni. Terumbu yang berbentuk linear atau penghalang (barrier) biasanya selain memanjang juga besar serta memperlihatkan suatu asimetri yang sering terdapat pada pinggiran suatu cekungan. Seringkali terumbu jenis ini terdapat pada suatu pingiran paparan yang landai dan berenergi rendah, tiba-tiba berubah menjadi cekungan yang dalam, sehingga pada ujung paparan ini berbentuk komplek terumbu yang merupakan penghalang. Biasanya terdapat suatu struktur tubuh tertentu yang terdiri dari inti terumbu (core-reef) dan di mukanya dalam arah laut terbuka terkumpul hancuran akibat energi gelombang pada terumbu tersebut dan membentuk suatu terumbu muka (fore-reef). Inti terumbu yang memanjang merupakan suatu penghalang yang efektif sehingga di belakangnya terdapat suatu laguna yang airnya tenang, disebut terumbu belakang (back-reef). Back-reef sangat baik untuk pembentukan evaporit atau pengkonsentrasian garam air laut. Hal ini memungkinkan terjadinya dolomitisasi. Laguna dapat merupakan suatu daerah yang sangat luas dan di daerah ini kadang-kadang terdapat patch reef. Jadi dari uraian tersebut terlihat bahwa forereef dan juga bioklastik yang memanjang serta berselang seling antara terumbu. Hal ini dapat dilihat pada Leduc Wood-Bend di Kanada sebelah barat. Terumbu yang disebut D-reef terdapat dalam Formasi Nisku dan Formasi Leduc yang terdiri dari kerangka crinoid dan merupakan terumbu yang memanjang. B. Terumbu Tiang Yaitu terumbu yang terisolir atau terpisah-pisah yang sering disebut pinnacle atau patch reef atau lebih tepat dikatakan sebagai bioherm yang muncul tak teratur dan berukuran kecil. Lapangan minyak yang ditemukan dalam terumbu jenis ini adalah di Libya, yaitu lapangan Idris dalam cekungan Sirte yang berumur paleosen. Contoh yang baik sebagai reservoir minyak adalah terumbu tiang yang berada di Lapangan minyak Kasim dan Jaya di Papua. Sebelum itu juga telah

ditemukan Lapangan minyak Klamono-Klamunuk, Wasian dan Mogoi meskipun produksinya tidak begitu besar. Lapangan Kasim-Jaya merupakan suatu akumulasi dan akulminasi terumbu yang merupakan suatu landasan. Bentuk lapangan ini terdiri dari batuan karbonat berenergi tinggi, yang panjangnya 7 km dan lebarnya 2,5 – 3,5 km serta mempunyai ketinggian 760 m diatas landasan tempat terumbu tesebut tumbuh. Porositas berkisar antara 14% - 40% dengan ratarata 20% - 25%. Kolom minyak yang terdapat disini adalah 128 m. Mengingat ukurannya yang sangat terbatas bahkan seringkali sangat kecil, sehingga pada saat eksplorasi kadang-kadang terlewatkan. 2.1.1.2.3.2. Dolomit Dolomit merupakan batuan reservoir karbonat yang jauh lebih penting daripada batuan karbonat lainnya. Harus diingat bahwa kebanyakan batuan karbonat seperti terumbu atau oolotic sedikit banyak telah mengalami proses dolomitisasi. Pada umumnya dolomit disini bersifat sekunder atau terbentuk sesudah sedimentasi. Dolomit umumnya mempunyai porositas yang baik, bersifat sukrosik yaitu berbentuk hampir menyerupai gula pasir. Dolomit dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu dolomit yang bersifat primer dan dolomit yang bersifat rubahan (replacement). A. Dolomit Yang Bersifat Primer Terbentuk dalam suatu laguna atau laut tertutup yang sangat luas dengan temperatur yang sangat tinggi. Misalnya di tepi teluk Persia terdapat suatu paparan yang dangkal tetapi luas dan tertutup dari laut terbuka dimana terjadi evaporasi yang sangat cepat. Keadaan ini akan menghasilkan air laut yang kadar garamnya tinggi. Selain itu terjadi pula pengendapan kalsit karena keluarnya CO 2 oleh temperatur yang tinggi yang selanjutnya akan mengendapkan kalsium sulfat, gypsum dan anhidrit. Dengan demikian akan menyerap kedalam sedimen gamping yang telah terendapkan terlebih dahulu yang kemudian merubah gamping tersebut menjadi dolomit.

B. Dolomit Yang Bersifat Rubahan (replacement) Terutama terjadi pada dolomitisasi gamping yang bersifat terumbu. Proses pembentukan ini dikemukakan oleh Lucia dan Weyl (1965) dengan suatu teori yang disebut Supratidal Seepage Reflux. Disini dijelaskan suatu laguna di belakangnya. Laguna ini hanya terisi oleh air laut pada saat badai dan air laut yang terdapat di belakang terumbu yang menghalangi itu menjadi sangat tinggi kadar garamnya sehingga terjadi peningkatan kadar Ca dan Mg. Sebelumnya gypsum akan terendapkan terlebih dahulu tetapi endapan gypsum seperti ini akan mudah larut kembali kedalam air hujan atau air laut. Air garam yang terjebak didalam laguna yang demikian kadar Mg-nya akan sangat tinggi dan berat jenisnya meningkat. Oleh karena itu akan terjadi perembesan kembali (reflux) melalui pori-pori yang terdapat dalam gamping kerangkal atau terumbu untuk kembali lagi ke laut bebas.

2.1.1.2.3.3. Gamping Klastik Gamping klastik merupakan reservoir yang sangat baik, terutama jika berasosiasi dengan oolitic dan disebut dengan kalkarenit. Batuan reservoir dimana terdapat oolitic ini merupakan pengendapan berenergi tinggi dan ditemukan dalam jalur sepanjang pantai dangkal dengan arus gelombang kuat. Porositas yang didapatkan biasanya jenis intergranular, dapat diperbesar dengan pelarutan. Batuan jenis ini ditemukan di cekungan Illinis (USA), lapisan oolitic disini disebut McClosky Sand. Batuan disini terdiri dari oolitic dam kadangkala bersifat dolomit. Contoh reservoir jenis ini yang paling penting adalah di Saudi Arabia yaitu formasi Arab berumur Jura Muda, terutama dari anggota D-formasi Arab ini memproduksikan hampir semua minyak di Saudi Arabia. 2.1.1.2.3.4. Gamping Afanitik Batu gamping afanatik dapat pula bertindak sebagai batuan reservoir, terutama jika porositasnya adalah sekunder misalnya karena adanya perekahan

atau pelarutan. Salah satu contoh adalah lapangan minyak di Irian. Menurut Hull dan Warman (1968) lapangan minyak tersebut produksinya berasal dari gamping Asmari yang berumur Oligomeocine. Gamping tersebut sangat halus dan tidak memperlihatkan porositas, tetapi lapangan minyak formasi asmari ini berukuran sangat besar dan mempunyai cadangan minyak lebih dari satu milyar barrel. Seluruh porositasnya berupa rekahan yang terbentuk karena adanya lipatan. Keadaan seperti ini juga ditemui pada lapangan Kirkuk dan Ain Zalah di Irak serta lapangan Burhan di Qatar. Jadi jelas bahwa rekahan serta patahan memegang peranan penting didalam pembentukan porositas didalam batuan reservoir.

Gambar 2.10. Klasifikasi Batu Gamping menurut Robert.L.Folk (1959). 8) 2.1.1.2.4. Komposisi Kimia Batuan Karbonat Batuan karbonat yang dalam hal ini adalah limestone dan dolomit atau yang bersifat antara keduanya. Limestone adalah istilah yang dipakai untuk kelompok batuan yang mengandung paling sedikit 80% kalsium karbonat atau magnesium. Istilah limestone juga dipakai untuk batuan yang mempunyai fraksi karbonat melebihi unsur-unsur non karbonatnya. Pada limestone fraksi disusun oleh mineral kalsit, sedangkan untuk dolomit mineral penyusunnya adalah mineral dolomit itu sendiri. Limestone sebagian besar terdiri dari kalsit sehingga kandungan CaO dan CO2 nya sangat tinggi, yang seringkali jumlahnya melebihi 95%. Unsur lainnya yang dianggap penting adalah MgO, dimana jika jumlahnya lebih besar dari 1% atau 2% maka kemungkinan besar mengandung mineral dolomit. Kebanyakan limestone mengandung Mg3 antara 4% sampai lebih dari 40%. Tabel II – 6. Klomposisi Kimia Limestone. 33)

Dolomit adalah jenis batuan yang mempunyai variasi dari limestone yang mengandung unsur karbonat lebih besar dari 50%, sedangkan unsure-unsur batuan yang mempunyai komposisi pertengahan antar limestone dan dolomit mempunyai

nama

yang

bermacam-macam,

tergantung

dari

unsur

yag

dikandungnya. Perbedaan komposisi kimia antara limestone dan dolomit adalah pada unsur Mg-nya dimana pada dolomit mempunyai kadar Mg yang lebih besar. Tabel II – 7. Komposisi Kimia Dolomit. 33)