Minyak Bumi

Pemahaman tentang proses pembentukan minyak bumi akan diperlukan sebagai bahan pertimbangan untuk menginterpretasikan hasil identifikasi. Minyak bumi (bahasa Inggris: petroleum, dari bahasa Latin petrus – karang dan oleum – minyak), dijuluki juga sebagai emas hitam, adalah cairan kental, coklat gelap, atau kehijauan yang mudah terbakar, yang berada di lapisan atas dari beberapa area di kerak Bumi.

Minyak bumi terdiri dari campuran kompleks dari berbagai hidrokarbon, sebagian besar seri alkana, tetapi bervariasi dalam penampilan, komposisi dan kemurniannya. Minyak bumi biasanya berada 3-4 km di bawah permukaan. Minyak bumi diperoleh dengan membuat sumur bor. Di Indonesia penambangan minyak terdapat di berbagai tempat, misalnya Aceh, Sumatera Utara, Kalimantan dan Irian Jaya. Minyak mentah (crude oil) berbentuk cairan kental hitam dan berbau kurang sedap. Minyak mentah belum dapat digunakan sebagai bahan bakar maupun untuk keperluan lainnya, tetapi harus diolah terlebih dahulu.

Proses Pembentukan

Proses Pembentukan Minyak dan gas dihasilkan dari pembusukan organisme yang kebanyakan dari hasil tumbuhan laut (terutama ganggang dan tumbuhan sejenis) dan juga binatang kecil seperti ikan, yang terkubur dalam lumpur yang berubah menjadi bebatuan.

Proses pemanasan dan tekanan di lapisan-lapisan bumi membantu proses terjadinya minyak dan gas bumi. Cairan dan gas yang membusuk berpindah dari lokasi awal dan terperangkap pada struktur tertentu. Lokasi awalnya sendiri telah mengeras, setelah lumpur itu berubah menjadi bebatuan. Minyak dan gas berpindah dari lokasi yang lebih dalam menuju bebatuan yang cocok. Tempat ini biasanya berupa bebatuan pasir yang berporos (berlubang-lubang kecil) atau juga batu kapur dan patahan yang terbentuk dari aktivitas gunung berapi bisa berpeluang menyimpan minyak.

Yang paling penting adalah bebatuan tempat tersimpannya minyak ini, paling tidak bagian atasnya, tertutup lapisan bebatuan kedap. Minyak dan gas ini biasanya berada dalam tekanan dan akan keluar ke permukaan bumi, apakah dikarenakan pergerakan alami sebagian lapisan permukaan bumi atau dengan penetrasi pengeboran. Bila tekanan cukup tinggi, maka minyak dan gas akan keluar ke permukaan dengan sendirinya, tetapi jika tekanan tak cukup maka diperlukan pompa untuk mengeluarkannya.

Ada tiga faktor utama dalam pembentukan minyak dan/atau gas bumi, yaitu : Pertama, ada “bebatuan asal” (source rock) yang secara geologis memungkinkan terjadinya pembentukan minyak dan gas bumi.

Kedua, adanya perpindahan (migrasi) hidrokarbon dari bebatuan asal menuju ke “bebatuan reservoir” (reservoir rock), umumnya sandstone atau limestone yang berpori-pori (porous) dan ukurannya cukup untuk menampung hidrokarbon tersebut.

Ketiga, adanya jebakan (entrapment) geologis. Struktur geologis kulit bumi yang tidak teratur bentuknya, akibat pergerakan dari bumi sendiri (misalnya gempa bumi dan erupsi gunung api) dan erosi oleh air dan angin secara terus menerus, dapat menciptakan suatu “ruangan” bawah tanah yang menjadi jebakan hidrokarbon. Kalau jebakan ini dilingkupi oleh lapisan yang impermeable, maka hidrokarbon tadi akan diam di tempat dan tidak bisa bergerak kemana-mana lagi. Temperatur bawah tanah, yang semakin dalam semakin tinggi, merupakan faktor penting lainnya dalam pembentukan hidrokarbon. Hidrokarbon jarang terbentuk pada temperatur kurang dari 65 ⁰C dan umumnya terurai pada suhu di atas 260 ⁰C. Hidrokarbon kebanyakan ditemukan pada suhu moderat, dari 107 ke 177 ⁰C.

Waktu pembentukan minyak bumi

Sekitar 30-juta tahun di pertengahan jaman Cretaceous, pada akhir jaman dinosaurus, lebih dari 50% dari cadangan minyak dunia yang sudah diketahui terbentuk. Cadangan lainnya bahkan diperkirakan lebih tua lagi. Dari sebuah fosil yang diketemukan bersamaan dengan minyak bumi dari jaman Cambrian, diperkirakan umurnya sekitar 544 sampai 505-juta tahun yang lalu.

Para geologis umumnya sependapat bahwa minyak bumi terbentuk selama jutaan tahun dari organisme, tumbuhan dan hewan, berukuran sangat kecil yang hidup di lautan purba. Begitu organisme laut ini mati, badannya terkubur di dasar lautan lalu tertimbun pasir dan lumpur, membentuk lapisan yang kaya zat organik yang akhirnya akan menjadi batuan endapan (sedimentary rock). Proses ini berulang terus, satu lapisan menutup lapisan sebelumnya. Lalu selama jutaan tahun berikutnya, lautan di bumi ada yang menyusut atau berpindah tempat.

Deposit yang membentuk batuan endapan umumnya tidak cukup mengandung oksigen untuk mendekomposisi material organik tadi secara komplit. Bakteri mengurai zat ini, molekul demi molekul, menjadi material yang kaya hidrogen dan karbon. Tekanan dan temperatur yang semakin tinggi dari lapisan bebatuan di atasnya kemudian mendistilasi sisa-sisa bahan organik, lalu pelan-pelan mengubahnya menjadi minyak bumi dan gas alam. Bebatuan yang mengandung minyak bumi tertua diketahui berumur lebih dari 600-juta tahun. Yang paling muda berumur sekitar 1-juta tahun. Secara umum bebatuan dimana diketemukan minyak berumur antara 10-juta dan 270-juta tahun.

Komponen-komponen pembentuk minyak bumi

Minyak bumi merupakan campuran rumit dari ratusan rantai hidrokarbon, yang umumnya tersusun atas 85% karbon (C) dan 15% hidrogen (H). Selain itu, juga terdapat bahan organik dalam jumlah kecil dan mengandung oksigen (O), sulfur (S) atau nitrogen (N).

Ada 4 macam perbedaan dari jenis-jenis minyak bumi  yang digolongkan menurut umur dan letak kedalamannya, yaitu: young-shallow, old-shallow, young-deep dan old-deep. Minyak bumi young-shallow biasanya bersifat masam (sour), mengandung banyak bahan aromatik, sangat kental dan kandungan sulfurnya tinggi. Minyak old-shallow biasanya kurang kental, titik didih yang lebih rendah, dan rantai paraffin yang lebih pendek. Old-deep membutuhkan waktu yang paling lama untuk pemrosesan, titik didihnya paling rendah dan juga viskositasnya paling encer. Sulfur yang terkandung dapat teruraikan menjadi H₂S yang dapat lepas, sehingga old-deep adalah minyak mentah yang dikatakan paling “sweet”. Minyak semacam inilah yang paling diinginkan karena dapat menghasilkan bensin (gasoline) yang paling banyak.

Kompos isi Gas Alam, Minyak Bumi, dan Batu Bara. Gas alam terdiri dari alkana suhu rendah yaitu metana, etana, propana dan butana dengan metana sebagai komponen utamanya. Selain itu alkana juga terdapat berbagai gas lain seperti karbon dioksida (CO₂) dan hidrogen sulfida (H₂S). Alkana adalah golongan senyawa yang kurang reaktif karena sukar bereaksi sehinggga disebut parafin yang artinya afinitas kecil. Reaksi penting dari alkana adalah pembakaran, substitusi, dan perengkahan (Cracking). Pembakaran sempurna menghasilkan CO₂ dan H₂O.

Reaksi pembakaran propana C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O Jika pembakaran tidak sempurna menghasilkan CO dan H₂O, atau jelaga (partikel karbon) Beberapa sumur gas juga mengfandung helium. Etana dalam gas alam biasanya dipisahkan untuk keperluan industri.Propana dan Butana juga dipisahkan kemudian dicairkan yang dikenal dengan LPG. Metana terutama digunakan sebagai bahan bakar, sumber hidrogen dan untuk pembuatan metanol.

Minyak mentah mengandung sekitar 500 jenis hidrokarbon dengan jumlah atom C-1 hinggga 50, karena titik didih karbon telah meningkat seiring bertambahnya jumlah atom C dalam molekulnya. Oleh karena itu, pengolahan (pemurnian/refining) minyak bumi dilakukan melalui distilasi bertingkat, dimana minyak mentah dipisahkan ke dalam kelompok-kelompok (fraksi) dengan titik didih yang mirip.

Mula-mula minyak mentah pada suhu sekitar 400⁰C, kemudian dialirkan ke dalam menara fraksionasi. Komponen yang titik didihnya tinggi akan tetap berupa cairan dan turun ke bawah,sedangkan yang titik didihnya lebih rendah akan menguap dan naik ke bagian atas. Proses yang berlangsung adalah Empat alkana teringan- CH₄ (metana), C₂H₆ (etana), C₃H₈ (propana), dan C₄H₁₀ (butana) - semuanya adalah gas yang mendidih pada -161.6°C, -88.6°C, -42°C, dan -0.5°C, berturut-turut (-258.9°, -127.5°, -43.6°, dan +31.1° F). Rantai dalam wilayah C_5-7 semuanya ringan, dan mudah menguap, nafta jernih. Senyawaan tersebut digunakan sebagai pelarut, cairan pencuci kering (dry clean), dan produk cepat-kering lainnya. Rantai dari C₆H₁₄ sampai C₁₂H₂₆ dicampur bersama dan digunakan untuk bensin. Minyak tanah terbuat dari rantai di wilayah C₁₀. Minyak pelumas dan gemuk setengah-padat (termasuk Vaseline®) berada di antara C₁₆ sampai ke C₂₀. Rantai di atas C₂₀ berwujud padat, dimulai dari "lilin, kemudian tar, dan bitumen aspal. Titik pendidihan dalam tekanan atmosfer fraksi distilasi dalam derajat Celcius:

·         Minyak eter: 40 - 70 °C (digunakan sebagai pelarut)

·         Minyak ringan: 60 - 100 °C (bahan bakar mobil)

·         Minyak berat: 100 - 150 °C (bahan bakar mobil)

·         Minyak tanah ringan: 120 - 150 °C (pelarut dan bahan bakar untuk rumah tangga)

·         Kerosene: 150 - 300 °C (bahan bakar mesin jet)

·         Minyak gas: 250 - 350 °C (minyak diesel/pemanas)

·         Minyak pelumas: > 300 °C (minyak mesin)

·         Sisanya: tar, aspal, bahan bakar residu

Eksplorasi Minyak Bumi

Proses Eksplorasi Eksplorasi sumber minyak dimulai dengan pencarian karakteristik pada permukaan bumi yang menggambarkan lokasi deposit. Pemetaan kondisi permukaan bumi diawali dengan pemetaan umum (reconnaissance) dan apabila ada indikasi tersimpannya mineral, dimulailah pemetaan detail. Belakangan pemetaan minyak bumi dilakukan dengan analisa menggunakan citra satelit dibandingkan dengan foto udara, karena citra satelit memiliki beberapa nilai lebih, seperti:

1. mencakup area yang lebih luas, sehingga memungkinkan dilakukan analisa dalam skala regional, yang seringkali menguntungkan untuk memperoleh gambaran geologis area tersebut;

2. memiliki kemungkinan penerapan sensor pendeteksi multi-spektral dan bahkan hiper-spektral yang nilainya dituangkan secara kuantitatif (disebut derajat keabuan atau Digital Number dalam remote sensing), sehingga memungkinan aplikasi otomatis pada komputer untuk memahami dan mengurai karakteristik material yang diamati;

3. memungkinkan pemanfaatkan berbagai jenis data, seperti data sensor optik dan sensor radar, serta juga kombinasi data lain seperti data elevasi permukaan bumi, data geologi, jenis tanah dan lain-lain, sehingga dapat ditentukan solusi baru dalam menentukan antar-hubungan berbagai sifat dan fenomena pada permukaan bumi.

Setelah proses pemetaan, kerja eksplorasi lebih intensif pada metoda-metoda geo-fisika, terutama seismik, yang dapat memetakan konstruksi bawah permukaan bumi secara 3-dimensi untuk menemukan lokasi deposit secara tepat. Kemudian dilakukan uji pengeboran.