Migrasi dan Akumulasi Hidrokarbon

Migrasi didefinisikan sebagai pergerakan minyak dan gas di bawah permukaan. Migrasi primer merupakan sebutan untuk tahapan dari proses migrasi, berupa ekspulsi hidrokarbon dari source rock (batuan induk) yang berbutir halus dan berpermeabelitas rendah ke carrier bed yang memiliki permeabelitas lebih tinggi. Akumulasi merupakan pengumpulan dari hidrokarbon yang telah bermigrasi dalam keadaan yang secara relatif diam dalam waktu yang lama. Trap merupakan istilah dimana migrasi terhenti dan akumulasi terjadi.

 Model migrasi primer dan sekunder hidrokarbon. Karena sifatnya minyak dan gas bumi dapat bermigrasi dari batuan asal pembentukannya (batuan induk) ke tempat akumulasinya (batuan reservoir)

Jika minyak bumi berasal dari bahan organik dan tersebar dalam batuan induk, kemungkinan bentuk fisik minyak bumi yang terbentuk adalah berupa tetes-tetes kecil. Karena itu untuk terjadinya  suatu akumulasi diperlukan pengkonsentrasian, antara lain keluarnya tetes-tetes tersebut dari batuan induk dan kemudian bergerak ke perangkap. Secara umum, migrasi hidrokarbon dapat dibagi menjadi migrasi primer dan migrasi sekunder.

Migrasi Primer

Saat ini, ada tiga mekanisme migrasi primer yang membawa perhatian serius bagi kebanyakan ahli geokimia petroleum, yaitu difusi, ekspulsi fasa minyak, dan pelarutan dalam gas.

Difusi sebagai mekanisme aktif dalam migrasi hidrokarbon, terjadi secara terbatas pada batuan sumber yang tipis atau pada tepian unit batuan sumber yang tebal. Pengkonsentrasian diperlukan untuk memungkinkan terjadinya migrasi primer, dimana difusi dapat menyebabkan akumulasi hidrokarbon dalam ukuran yang cukup besar.

Ekspulsi hidrokarbon dalam kaitannya dengan migrasi primer terjadi dalam fasa hidrofobik. Ini terjadi pada umumnya sebagai hasil perekahan mikro selama pergerakan hidrokarbon. Ketika tekanan dalam batuan sudah melebihi kekuatannya menahan tekanan, perekahan mikro terjadi, terutama pada bidang lemah dari batuan tersebut, seperti bidang perlapisan. Sehingga batuan yang terlaminasi mungkin menghasilkan hidrokarbon dengan tingkat efisiensi yang lebih tinggi daripada batuan yang masif. Momper (1789) (dalam Rondeel, 2001) menyatakan bahwa dalam banyak kasus tidak ada perekahan mikro atau ekspulsi yang terjadi sebelum jumlah bitumen yang dihasilkan batuan sumber mencapai batas ambang tertentu.

Mills (1923) dan Sokolov (1964) (dalam Koesoemadinata, 1980) sehubungan dengan pelarutan minyakbumi dalam gas dan ekspansi gas, menyatakan bahwa minyak dapat larut dalam gas,  terutama pada temperatur dan tekanan tinggi. Gas diketahui dapat bermigrasi dengan lebih leluasa melalui batuan berhubung tegangan permukaannya yang kecil. Karena suatu pembebasan tekanan, maka gas berekspansi dan membawa minyakbumi terlarut. Rondeel (2001) menyatakan bahwa mekanisme pelarutan ini hanya terjadi bergantung pada keberadaan gas yang dipengaruhi oleh tingkat katagenesis dan kapabilitas batuan sumber untuk menghasilkan gas.

Jarak dari migrasi primer hidrokarbon sangat pendek. Migrasi primer terjadi dengan lambat dan sulit, dikarenakan batuan sumber yang memiliki permeabelitas yang rendah. Migrasi primer akan terhenti ketika hidrokarbon mencapai tingkat permeabelitas yang memungkinkan terjadinya migrasi sekunder. Migrasi primer dapat terjadi baik secara lateral, ke atas dan ke bawah bergantung pada karakteristik carrier bed yang ada di dekat batuan sumber.

Migrasi Sekunder

Ketika hidrokarbon berhasil keluar dari batuan sumber dan mengalami migrasi sekunder, pergerakan dari hidrokarbon akan dipengaruhi oleh gaya pelampungan (bouyancy). Teori pelampungan (dalam Koesoemadinata, 1980) menerangkan mekanisme pergerakan minyak bumi karena adanya perbedaan berat jenis minyakbumi dan air. Suatu gumpalan minyak dalam air akan selalu melambung mencari tempat yang lebih tinggi. Gumpalan ini kemudian bergerak ke atas mengikuti kemiringan penyekat batuan reservoir.

 

Gaya Pelampungan vs Tekanan Kapilaritas. Semua carian (hijau) memiliki gaya pelampungan yang sama pada lubang A, B, dan C. Namun tekanan kapilaritas A dan B lebih besar daripada gaya pelampungannya.

Berlawanan dari gaya pelampungan adalah tekanan kapilaritas (Rondeel, 2001). Semakin besar pori dari suatu batuan, semakin kecil tekanan kapilaritasnya, dan semakin kecil pori dari suatu batuan, semakin besar tekanan kapilaritasnya.  Gaya pelampungan bekerja untuk 'menaikan' hidrokarbon, tetapi tekanan kapilaritas melawan gaya pelampungan tersebut. Sehingga apabila gaya pelampungan yang bekerja lebih kecil dari pada tekanan kapilaritas, maka migrasi dari hidrokarbon tidak akan terjadi. Aliran hidrodinamik yang merupakan gaya ketiga yang mengerakan hidrokarbon dapat mengubah pergerakan dari hidrokarbon, tetapi hal ini kurang memperngaruhi dasar bahwa gaya pelampungan dan tekanan kapilaritas merupakan faktor utama yang menentukan pergerakan dari hidrokarbon.

Migrasi sekunder  terjadi pada arah yang dipengaruhi oleh gaya pelampungan yang paling besar. Pergerakan ini awalnya menuju ke arah atas, dan lalu mengikuti kemiringan ­­carrier bed­ apabila hidrokarbon menemui lapisan dengan permeabelitas kurang di atas ­carrier bed. Keberadaan struktur dan perubahan fasies mungkin menyebabkan tekanan kapilaritas lebih dominan daripada gaya pelampungan, sehingga arah migrasi mungkin akan berubah, dan atau terhenti.

Akumulasi

Apabila hidrokarbon mencapai trap maka terjadi pemisahan antara fasa hidrokarbon dengan air. Akumulasi terjadi sebagai akibat gaya pelampungan yang menggerakan hidrokarbon berhenti atau dibiaskan. Batuan inpermeabel dapat menjadi perisai (seal) yang menahan migrasi hidrokarbon karena tekanan kapilaritas yang tinggi terhadap gaya pelampungan hidrokarbon.

Perangkap Klasik

Perangkap hidrokarbon dibagi menjadi dua, yaitu perangkap struktur dan perangkap stratigrafi. Dengan seal yang mencegah migrasi vertikal hidrokarbon dari batuan reservoir ke strata yang berada di atasnya dan litologi atau struktur tertentu yang mencegah migrasi secara mendatar/lateral.

Beberapa jenis perangkap struktur dan stratigrafi: A. Perangkap Antiklin, B. Perangkap Juxtapose Batupasir-Shale, C. Perangkap Salt Dome, D. Perangkap Pembajian Batupasir, dan E. Perangkap Ketidakselarasan Stratigrafi

Perangkap kinetik

Prinsip sederhana dari perangkap kinetik adalah bahwa suplai hidrokarbon ke dalam perangkap lebih cepat daripada kebocoran hidrokarbon. Berbagai kasus yang ada menunjukan  bahwa dalam perangkap kinetik, permeabelitas dan litologi juga turut mengontrol kecepatan suplai hidrokarbon dan kebocorannya.

Perangkap Tar-Mat

Perangkap ini terbentuk karena biogradasi. Dalam kasus dimana tidak ada mekanisme perangkap struktur ataupun stratigrafi, tar-mat menjadi satu-satunya perangkap yang mungkin terbentuk. Perangkap tar-mat sangat jarang, dan hidrokarbon yang terperangkap pada perangkap jenis ini memiliki produktivitas rendah, tetapi cukup penting karena beberapa akumulasi hidrokarbon terbesar terperangkap pada perangkap tar-mat.

Gas hydrates

Formasi dari gas alam hidrat kristalin merupakan mekanisme pemerangkapan yang sangat efisien untuk gas alam, terutama metana. Hidrat gas alam terbentuk dan stabil di bawah tekanan dan temperatur pada kedalaman beberapa ratus meter di bawah lantai samudera dan pada zona permafrost.

Efek pada komposisi minyak dan gas

Perubahan dari komposisi antara bitumen dan minyak mentah dapat terjadi selama ekspulsi (migrasi primer) dari batuan sumber. Kandungan NSO berinteraksi dengan molekul-molekul air dan mineral. Ketika ekspulsi  telah terajadi, dapat berlangsung efek kromatografi selama migrasi sekunder.  Tekanan dan temperatur yang juga mempengaruhi keadaan fasa hidrokarbon, dan juga pemisahannya juga membuat komposisi dari hidrokarbon berubah secara drastis.

Eksplorasi

Aspek penting dari migrasi primer adalah jenis dari hidrokarbon yang keluar (minyak atau gas), kemudian efisiensi dari ekspulsi, dan waktu dari ekspulsi itu sendiri. Konsep migrasi hidrokarbon sepatutnya menjadi perhatian utama bagi tiap ahli eksplorasi, terutama untuk mempelajari lebih lanjut kapan hidrokarbon bermigrasi, ke arah mana migrasinya, dan apakah potensi hidrokarbon yang mungkin terdapat di wilayah tersebut sudah bermigrasi seluruhnya?

Daftar Pustaka

Koesoemadinata, R. P., 1980. Geologi Minyak-Gasbumi. Bandung: Penerbit ITB.
Myers, J.D., 2010. Fossil Fules - Natural Gas: Migration. Link.
Oil and Gas UK, 2010. Migration. Link.

Rondeel, H. E., 2001. Hydrocarbons. PDF.