Bagaimana Minyak Bumi Terbentuk ?

Manusia hidup di dunia ini hampir tidak bisa dipisahkan dari minyak bumi. Tidak hanya untuk bahan bakar saja kita menggunakan minyak bumi. Adakah yang menyadari bahwa pakaian kita ini menggunakan komponen yang berasal dari minyak bumi? Bahkan sampai ke pupuk pun menggunakan minyak bumi, sehingga tanaman bisa subur dan menghasilkan berbagai macam hasil tanaman. Listrik yang menarangi rumah juga mengunakan generator yang bahan bakarnya dari minyak bumi. Cat, plastik, DVD, katup jantung buatan, dan lain-lain semuanya itu menggunakan bahan dari minyak bumi. Bagaimanakah seandainya minyak bumi itu tiada, atau habis cadangannya?

Lalu bagaimanakah cara minyak bumi ini terbentuk ?

Minyak bumi terbentuk dari organisme, tumbuhan, dan hewan, berukuran sangat kecil yang hidup di lautan purba. Begitu organisme ini mati, lalu terkubur di dasar laut dan kemudian tertimbun oleh pasir dan lumpur. Kemudian ia akan terbentuk lapisan yang kaya akan zat organik yang akhirnya akan menjadi batuan endapan. Proses ini berulang secara terus-menerus, sehingga satu lapisan akan menutup lapisan berikutnya. Dan ini berlangsung selama jutaan tahun. Selama jutaan tahun itu pula dimungkinkan lautan tersebut menyusut dan berpindah tempat karena adanya gerakan dari lempeng-lempeng bumi.

Endapan yang terbentuk ini umumnya miskin oksigen. Sehingga tidak dimungkinkan material organik dari organisme, tumbuhan, maupun hewan tersebut terdekomposisi secara sempurnya. Tetapi ada bakteri anaerob (tidak menggunakan oksigen dalam hidupnya) yang mengurai material ini, sedikit demi sedikit, molekul demi molekul, selama jutaan tahun menjadi material yang kaya akan hidrogen dan karbon. Seiring dengan terdekomposisinya material ini, muncul tekanan yang disebabkan oleh batuan yang mengendap di atasnya, sehingga temperatur dan tekanannya menjadi tinggi dan kemudian secara perlahan-lahan akan mengubah sisa-sisa bahan organik tersebut menjadi minyak dan gas bumi.

Minyak bumi yang dihasilkan ini kemudian akan bergerak ke lapisan batuan yang atas karena massa jenisnya yang rendah. Minyak bumi ini akan menuju batuan yang mempunyai pori-pori yang ukurannya cukup. Sehingga minyak akan terakumulasi di lapisan batuan tersebut. Lapisan batuan yang bisa mengandung minyak inilah yang disebut dengan reservoir minyak.

Batuan yang mengandung minyak bumi tertua yang diketahui berumur lebih dari 600 juta tahun. Sedangkan yang paling muda berumur sekitar 1-juta tahun. Bisa kita bayangkan berapa lama waktu pembentukan minyak bumi tersebut. Waktu pembentukan yang lama inilah yang menyebabkan minyak bumi termasuk sumber daya yang tidak dapat diperbarui. Sehingga sudah seharusnya lah kita menghemat penggunaan minyak bumi ini demi kelangsungan hidup manusia.

Artikel ini dimuat di netsains.com pada tanggal 11 Maret 2010

foto:globaleconomy.foreignpolicyblogs

Bagaimana Panas Bumi Bisa Menghasilkan Listrik ?

Hampir semua pembangkit listrik membutuhkan uap untuk membangkitkan listrik. Entah itu pembangkit listrik yang menggunakan gas alam, batu bara, ataupun yang menggunakan nuklir sekalipun, semuanya digunakan untuk memanaskan air pada boiler sehingga terbentuk uap. Selajutnya uap ini digunakan untuk memutar turbin. Turbin akan memutar generator dan dari generator listrik akan dibangkitkan.

Lalu bagaimana dengan pembangkit listrik tenaga panas bumi? Pembangkit listrik tenaga panas bumi berbeda dengan pembangkit listrik pada umumnya. Pembangkit listrik panas bumi meminjam panas dari bumi. Pembangkit listrik panas bumi menggunakan uap dari sumber panas di dalam bumi. Selajutnya sama seperti pembangkit listrik pada umumnya, uap dari dalam bumi ini digunakan untuk memutar turbin yang akan mengaktifkan generator, sehingga listrik bisa dihasilkan.

Bagaimana kita bisa mengetahui suatu daerah yang bisa menghasilkan panas bumi yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan listrik? Bagian dalam bumi memiliki suhu tinggi. Panas inilah yang bisa dimanfaatkan untuk pembangkit listik tenaga panas bumi. Tetapi kita berusaha mencari daerah-daerah yang relatif dangkal. Daerah yang dangkal lebih mudah diambil panasnya secara teknologi. Selain itu juga lebih murah tentunya dalam hal investasi. Keberadaan sumber panas bumi yang relatif dangkal ini ditandai dengan munculnya geyser, sumber air panas, fumarol, kolam air panas, dan lain sebagainya.

Bagaimana cara kerja pembangkit listrik panas bumi? Di daerah yang berprospek menghasilkan panas bumi, dibuat sumur pemboran. Dari sumur-sumur produksi ini akan menghasilkan uap. Uap selanjutnya akan dialirkan menuju separator untuk memisahkan uap dengan air. Umumnya lapangan panas bumi ini menghasilkan fluida 2 fasa, yaitu uap dan air. Setelah bersih, uap ini akan dialirkan ke turbin, turbin selanjutnya akan memutar generator. Dan generator inilah yang akan mengubah energi kinetik menjadi energi listrik.

Uap yang keluar dari turbin selajutnya akan masuk ke kondensor untuk dikondensasikan. Uap akan berubah wujudnya menjadi cair yang disebut dengan kondensat. Kondensat ini kemudian dialirkan ke  menara pendingin untuk mendinginkan suhunya. Lalu air yang sudah relatif dingin ini diinjeksikan kembali ke dalam bumi melalui sumur injeksi. Inilah yang menjadikan energi panas bumi sebagai energi yang berkelanjutan.

Dampak negatif pemanfaatan energi panas bumi ini tehadap lingkungan bisa dikatakan nol. Tidak ada emisi karbon, tidak ada hujan asam. Sehingga menjadikan panas bumi sebagai sumber energi yang ramah lingkungan.

Artikel ini dimuat di netsains.com pada tanggal 9 Februari 2010

Gambar : eecl-undip.ne

PETROLEUM RESERVES ESTIMATION METHOD

Volumetric

The volumetric method entails determining physical size of the reservoir, the pore volume within the rock matrix, and the fluid content within the void space. This provides an estimate of the hydrocarbon in place, from which the ultimate recovery can be estimated  by using an appropriate recovery factor. Each of the factors used in the calculation have inherent uncertainties that, when combined, cause significant uncertainties in the reserves estimate.

The estimated ultimate recovery (EUR) of an oil reservoir, STB, is given by:

EUR = N(t) RF

Where N(t) is the oil in place at time t, STB, and RF is the recovery factor,fraction. The volumetric method for calculating the amount of oil in place (N) is given by the following equation:

Where:

N(t)                  = oil in place at time t, STB

Vb                    = bulk reservoir volume, RB = 7758 A h

7758                = RB/acre-ft

A                      = reservoir area, acres

H                      = average reservoir thickness, ft

φ                      = average reservoir porosity, fraction

So(t)                 = average oil saturation, fraction

Bo(p)               = oil formation volume factor at reservoir pressure p, RB/STB

Similarly, for a gas reservoir, the volumetric method is given by:

EUR = G(t) RF

Where G(t) is the gas in place at time t, SCF, and RF is the recovery factor, fraction. The volumetric method for calculating the amount of gas in place (G) is given by the following equation:

Where:

G(t)                  = gas in place at time t, SCF

Vb = bulk reservoir volume,

CF                    = 43560 A h 43560 = CF/acre-ft

A                      = reservoir area, acres

h                      = average reservoir thickness, ft

φ                      = average reservoir porosity, fraction

Sg(t)                 = average gas saturation, fraction

Bg(p)                = gas formation volume factor at reservoir pressure p, CF/SCF

Note that the reservoir area (A) and the recovery factor (RF) are often subject to large errors. They are usually determined from analogy or correlations. The following examples should clarify the errors that creep in during the calculations of oil and gas reserves.

Mengapa Pengerjaan Logging Dilakukan ?

Logging adalah teknik untuk mengambil data-data dari formasi dan lubang sumur dengan menggunakan instrument khusus. Pekerjaan yang dapat dilakukan meliputi pengukuran data-data property electrical (resistivity dan conductivity), data nuklir aktif dan pasif, ukuran lubang sumur, pengambilan sample fluida formasi, pengukuran tekanan formasi, coring dari dinding sumur, dsb.

Logging tool (peralatan utama logging, berbentuk pipa pejal berisi alat pengirim sensor dan penerima sinyal) diturunkan ke dalam sumur melalui tali baja berisi kabel listrik ke kedalaman yang diinginkan. Biasanya pengukuran dilakukan pada saat logging tool ini ditarik ke atas. Logging tool akan mengirim sesuatu “sinyal”  (gelombang suara, arus listrik, tegangan listrik, medan magnet, partikel nuklir, dsb) ke dalam formasi lewat dinding sumur. Sinyal tersebut akan dipantulkan oleh berbagai macam material di dalam formasi dan juga material di dinding sumur. Pantulan sinyal ini kemudian ditangkap oleh sensor  penerima di dalam logging tool lalu dikonversi menajdi data digital kemudian ditransmisikan lewat kabel logging ke permukaan. Sinyal digital tersebut lalu diolah oleh computer menjadi berbagai macam grafik dan tabulasi data yang diprint pada continous paper yang dinamakan log. Kemudian log tersebut akan diintrepertasi dan dievaluasi oleh geologist dan ahli geofisika. Hasilnya sangat penting untuk pengambilan keputusan baik pada saat pemboran maupun pada saat produksi nanti.

Logging While Drilling, adalah pengerjaan logging yang dilakukan bersamaan pada saat membor. Alatnya dipasang di dekat mata bor. Data dikirim melalui pulsa tekanan lewat lumpur pemboran ke sensor di permukaan. Setelah diolah lewat serangkaian computer, hasilnya juga berupa grafik log di kertas. LWD berguna untuk member informasi formasi (resistivity, porositas, sonic, gamma ray) sedini mungkin pada saat pemboran.

Mud Logging, adalah pekerjaan mengumpulkan, menganalisis, dan merekam semua informasi dari partikel solid, cairan dan gas yang terbawa ke permukaan oleh lumpur pada saat pemboran. Tujuan utamanya adalah untuk mengetahui berbagai parameter pemboran dan formasi lumpur yang sedang dibor.

Kill Methods

The are several kill methods in common use today. This techniques are similar in principle, and differ only in respect of when kill mud is pumped down.

Driller’s method

In the driller’s method, the kick is circulated out of the hole using the existing mud weight. The mud weight is then raised to the required level and circulated around the well.

For the first is to pump the kick out of the well using existing mud weight, then pump the kill weight around the well.

Advantages of Driller’s Method:

• Minimum arithmetic
• Minimum waiting around time
• Minimum information required

Disadvantages of Driller’s Method :

• Highest annular pressure
• Maximum well under pressure time
• Longest “on choke” time

Wait and Weight Method (also known as the “engineer method”)

This method achieves both operations simultaneously. Kill mud is prepared before starting the kill, and the kick fluids is circulated out while this mud is circulated to the well. In this theory, kill the well in one circulation.

Advantages of Wait and Weight Method :

• Lowest wellbore pressure and lowest surface pressure, it mean the stress of pressure control can reduced.
• Minimum “on choke” circulating time

Disadvantages of Wait and Weight Method:

• Considerable waiting time – gas migration
• large increases in mud weight required, this is difficult to do uniformly in one stage

Concurrent method

In This method, a compromise is adopted between this two methods. The kick fluid is circulated out while the mud being circulated in, is weighted up in stages, toward the kill weight.

Volumetric method

The volumetric method is mostly used in production and workover operation. It is a mean of allowing the gas to migrate to surface under control.

When to use volumetric well control?

• A gas kick is taken and is migrating and the drill string is plugged and only casing pressure can be read
• No drill string in the well, packer leaking

Batch Method

In this method, the kick fluid is circulated out by kill weight mud.

Bagaimana Cara Menemukan Minyak Bumi ?

Ada berbagai macam cara : observasi geologi, survei gravitasi, survei magnetik, survey ieismik, membor sumur uji, atau dengan educated guess dan lucky factor.

Survei Gravitasi, metode ini mengukur variasi medan gravitasi bumi yang disebabkan perbedaan densitas material di struktur geologi kulit bumi.

Survei Magnetik, metode ini mengukur variasi medan magnetik bumi disebabkan perbedaan properti magnetik dari bebatuan bawah permukaaan.

Kedua survei ini biasanya dilakukan di wilayah yang luas, seperti misalnya suatu cekungan (basin). dari masil pemetaan ini, baru metode seismik umumnya dilakukan.

Survei Seismik menggunakan gelombang kejut (shock-wave) buatan yang diarahkan untuk melalui bebatuan menuju target reservoir dan daerah di sekitarnya. Oleh berbagai lapisan material di bawah tanah, gelombang kejut ini akan dipantulkan ke permukaan dan ditangkap oleh alat receivers sebagai pulsa tekanan atau sebagai percepatan. Sinyal pantulan ini lalu diproses secara digital manjadi sebuah peta akustik di bawah permukaan untuk kemudian dapat diinterprestasikan.

Aplikasi Metode Seismik :

Tahap Eksplorasi : untuk menentukan struktur dan stratigrafi endapan dimana sumur nanti akan digali.

Tahap Penilaian dan Pengembangan : untuk mengestimasi volume cadangan hidrokarbon dan untuk penyusunan rencana pengembangan yang paling baik.

Pada Fasa Produksi : untuk memonitor kondisi reservoir, seperti menganalisis kontak antar fluida reservoir, distribusi fluida dan perubahan tekanan reservoir.

Ada Berapa Macam Jenis Sumur ?

Di dunia perminyakan umumnya dikenal 3 jenis sumur:

Pertama, sumur eksporasi (sering disebut juga wildcat) yaitu sumur yang dibor untuk menentukan apakah terdapat minyak atau gas di suatu tempat yang sama sekali baru.

Jika sumur eksplorasi menemukan minyak atau gas, maka beberapa sumur konfirmasi (confirmation well) akan dibor di beberapa tempat yang berada di sekitarnya untuk memastikan apakah kandungan hidrokarbon cukup untuk dikembangkan.

Ketiga, sumur pengembangan (development well) adalah sumur yang dibor di suatu lapangan minyak yang telah eksis . Tujuannya untuk mengambil hidrokarbon semaksimal mungkin dari lapangan tersebut.

Istilah persumuran lainnya.

Sumur produksi, sumur yang menghasilkan hirdrokarbon, baik minyak, gas  ataupun keduanya. Aliran fluida dari bawah ke atas.

Sumur injeksi, sumur untuk menginjeksikan fluida tertentu ke dalam formasi (lihat Enhanced Oil Recovery ). Aliran fluida bari atas ke bawah.

Sumur vertical, sumur yang bentuknya lurus dan vertical.

Sumur berarah (deviated well, directional well), sumur yang bentuk geometrinya tidak lurus vertical, bisa berbentuk huruf S, J, atau L)

Sumur horizontal, sumur dimana ada bagian yang berbentuk horizontal. Merupakan bagian dari sumur berarah.

Apa Artinya Well Testing?

Well Testing adalah suatu metode untuk mendapatkan properti dari reservoir secara dinamis dan memberikan hasil yang lebih akurat dalam waktu yang lebih panjang.

Tujuan :

1. Memastikan apakah sumur akan mengalirkan fluida dan berproduksi.
2. Untuk mengetahui berapa banyak fluida hidrokarbon di dalam reservoir dan kualitasnya.
3. Untuk memperkirakan berapa lama reservoir akan berproduksi dan berapa lama sumur akan mencapai batas economic limit.

Teknik ini dilakukan dengan mengkondisikan ke keadaan dinamis dengan cara member gangguan sehingga tekanan reservoirnya berubah. Jika reservoirnya sedang/sudah berproduksi, tes dilakukan dengan cara menutup sumur untuk mematikan aliran fluidanya. Tenkik ini disebut dengan build up test. Jika reservoirnya sudah lama idle, maka sumur dialirkan kambali. Teknik ini disebut drawdown test.

Apa yang Dimaksud dengan Enhanced Oil Recovery (EOR)?

EOR merupakn teknik lanjutan untuk mengangkat minyak jika berbagai teknik dasar sudah dilakukan tetapi hasilnya tidak seperti yang diharapkan atau tidak ekonomis. Ada tiga macam teknik EOR yang umum :

1. Teknik Thermal, Menginjeksi fluida yang mempunyai temperature tinggi ke dalam formasi untuk menurunkan viskositas fluida, sehingga oil akan mudah mengalir ke permukaan. Ini merupakan teknik EOR yang paling populer karena ini paling banyak digunakan. Umumnya yang digunakan adalah uap panas atau air panas.

2. Teknik Chemical, menginjeksikan bahan kimia berupa sulfactan atau bahan polimer untuk mengubah property darifluida atau minyak, sehingga ia lebih mudah untuk dialirkan ke atas permukaan.

3. Proses Miscible, menginjeksikan fluida pendorong yang akan bercampur dengan minyak untuk diproduksi. Fluida yang digunakan misalnya gas hydrocarbon, CO2 atau gas nitrogen.

4. MEOR,Microbial Enhanced Oil Recovery, menginjeksikan microba yang mempunyai kemampunan mensekresikan enzim ke dalam fluida sehingga akan merubah sifat dari fluida / oil sehingga  ia akan mudah diproduksi. Tentunya microba ini harus bisa beradaptasi pada lingkungan reservoir.

Apakah yang Dimaksud dengan Artificial Lift?

Artificial lift adalah metode yang digunakan untuk mengangkat hidrokarbon, umumnya minyak bumi, dari dalam sumur ke atas permukaan. Ini biasanya dikarenakan tekanan reservoir tidak cukup tinggi untuk mendorong fluida sampai ke atas  ataupun tidak ekonomis jika mengalir secara alamiah.

Artificial lift umumnya terdiri dari 5 macam yang digolongkan menurut jenis peralatannya.

1. Gas Lifting, menginjeksika gas (umumnya gas alam) ke dalam kolom minyak di dalam sumur sehingga berat minyak menjadi lebih ringan dan lebih mampu mengalir ke permukaan.

2. Sucker Rod Pumping, menggunakan pompa electric-mechanical yang dipasang dipermukaan. Dengan menggunakan prinsip katub searah, pompa ini akan mengangkat fluida formasi ke permukaan. Karena pergerakaannya naik turun seperti mengangguk, pompa ini dikenal dengans ebutan pompa angguk.

3. Subsurface Electrical Pumping, menggunakan pompa sentrifugal bertingkat yang digerakkan oleh moto listrik dan dipasang jauh di dalam sumur.

4. Jet Pump, Fluida dipompakan ke dalam sumur dengan tekanan yang tinggi lalu disemprotkan lewat nozzle ke dalam kolom minyak. Melewati lubang nozzle, fluida ini aka bertambah kecepatan dan energy kinetiknya sehingga mampu mendorong minyak sampai permukaan.

5. Progressive Cavity Pump, pompa dipasang di dalam sumur, tetapi motor dipasang di permukaan. Keduanya dihubungkan dengan batang baja yang disebut dengan sucker rod.