Basic Geology : Tanah/Soil dan Garnet Sand

Sumber : http://www.migas-indonesia.com

Tanah dan soil

Di geologi dibedakan pengertian antara tanah dan soil.

Tanah adalah lapisan penutup permukaan bumi yang bahan materialnya tidak terkonsolidasi dan merupakan hasil dari suatu proses transportasi (transported material), jadi tidak insitu. Materialnya dapat terdiri atas bahan organik maupun butiran mineral hasil dari pelapukan batuan (weathered rock) dari tempat lain yang dibawa oleh media/agent dan diendapkan disuatu tempat tertentu. 

Sedangkan soil merupakan material hasil pelapukan (weathering process) dari batuan induk/dasar (bed rock) yang belum mengalami proses transportasi. Jadi kita masih dapat melihat urut2an dari bawah keatas, mulai dari batuan yang masih segar dan semakin keatas semakin lapuk yang akhirnya menjadi soil. Dalam ilmu tanah urutan tsb dibagi dalam kelas2 horison. Kita mengenal urutan dari bawah keatas ada horison C (lapisan batuan yang relative masih segar/belum lapuk), horison B (lapuk sebagian, warna sudah mulai berubah coklat –kemerahan, kandungan oksida vesi), horizon A (sudah mulai banyak material organik, warna coklat kehitaman), dan paling atas adalah horizon O (simbul dari kata ‘organik’, dominasi material organik, warna kehitaman, sudah jarang dijumpai butiran mineral/fragmen batuan hasil pelapukan batuan).

Dalam perkembangannya, lapisan tanah dan endapan lepas lainnya seperti pasir, kerikil, dll, dalam pemetaan geologi dikelompokam kedalam apa yang disebut sebagai ‘endapan alluvial’ , sedangkan soil yang dikategorikan sebagai pelapukan dari batuan dasar yang belum mengalami transportasi, disatukan kedalam kelompok satuan batuan dasarnya tersebut.

Jenis2 tanah sendiri ada beberapa macam a.l.: organosol (tanah organic/gambut), latosol (umumnya lapukan dari material volkanik/breksi), grumosol (hasil pelapukan batugamping, marble, batu lempung), podsolik (dari pelapukan batupasir kwarsa), andosol (dari tuff vulkanik), dan lain-lain. 

Nah dalam proses pelapukan tersebut, sangat dipengaruhi oleh jenis dari mineral-mineral penyusun batuannya. Kita ambil contoh batuan beku atau sedimen yang misalnya sebagian besar disusun oleh mineral kwarsa dan feldspar, maka dalam proses pelapukan menuju terbentuknya soil, mineral feldspar akan lapuk duluan dibanding kwarsa, karena perbedaan tingkat kekerasan dan ikatan kimianya. Kalau kita kaitkan sedikit dengan industri petroleum (logging), feldspar yang lapuk menjadi lempung karena proses alterasi tersebut jika kena logging gamma ray, maka akan menghasilkan nilai GR yang tinggi (high GR), dikarenakan kandungan potassium (K-sbg unsur radioaktif) dari alterasi feldspar tersebut, dan hal ini dapat sebagai clay formation indicator.

Garnet Sand

Garnet merupakan group dari mineral-mineral seperti: almadine Fe3Al2 (SiO4)3 merah tua-kecoklatan, andradite Ca3Fe2 (SiO4)3 coklat-kehitaman, grossular Ca3Al 2 (SiO4)3 colorless-orange, pyrope Mg3Al 2(SiO4)3 merah-merah tua, dan lainnya, bentuk cubic, isostructural dan isometric crystal, karena berbagai mineral maka kekerasannya bervariasi antara 6-7.5, jadi hampir sekeras mineral kwarsa (k=7). Garnet ini terbentuk dalam kondisi temperature dan tekanan yang tinggi, banyak ditemukan berasosiasi dengan batuan metamorf dan beberapa di batuan beku. Bagi kawan-kawan yang pernah jalan-jalan/kuliah geologi lapangan di Bayat-Klaten, paling senang kalau jalan-jalan kearah pegunungan Jiwo barat, di gunung Jabalkat atau Cakaran, disana banyak dijumpai mineral2 garnet yang berwarna merah tua-kecoklatan yang berasosiasi dengan batuan metamorf (tapi sekarang sudah jarang dijumpai). Karena warnanya yang bagus, mineral ini juga banyak diburu orang sebagai batu permata/gemstone.

Garnet sand (garnet yang berukuran butir pasir), karena kekerasannya cukup tinggi maka tidak mudah lapuk dan mempunyai kelebihan2. Dalam perkembangannya istilah 'garnet sand' terutama dari jenis mineral almadine ini, dipakai sebagai istilah dalam produk industri yang dapat digunakan sebagai coated abrasives, grinding wheels, grinding stones dan juga untuk sand blasting garnet paper. Bahkan 'garnet sand' ini juga dimanfaatkan sbg granular media filtration pada proses penyaringan air, disamping umumnya memakai (butiran) silica sand dan anthracite coal.

Basic Geology : Claystone, sandstone dan limestone

sumber : http://www.migas-indonesia.com

1. Terbuat dari apakah batuan-batuan seperti Claystone, sandstone dan limestone?apakah mereka memiliki mineral yang sama?

2. Apakah dalam suatu batuan seperti sedimentary rock memiliki mineral yang sama?

3. Bagaimanakah porosity dan permeability dari masing-masing formasi seperti shale, limestone, claystone?

penjelasan :

1. Terbuat dari apakah batuan-batuan seperti Claystone, sandstone dan limestone?apakah mereka memiliki mineral yang sama?

- terbuat dari kuarsa, carbonates, calsium, magnesium, dlsb. Batuan tsb tidak memiliki mineral yg sama.

Kalau dirunut :

Quark -> Atom -> Unsur -> Senyawa -> Mineral -> Batuan

Setiap jenis batuan terdiri atas berbagai jenis mineral

Setiap jenis mineral terdiri atas berbagai jenis senyawa dst

2. Apakah dalam suatu batuan seperti sedimentary rock memiliki mineral yang sama?

-tidak

3. Bagaimanakah porosity dan permeability dari masing-masing formasi seperti shale, limestone, claystone?

- hampir semua punya porosity dan permebility, tapi skalanya saja yg berbeda. ada yg tinggi dan ada yg rendah atau mendekati nol.

 tambahan :

Mineral penyusun batuan berlain-lainan.

Claystone/batulempung: Merupakan batuan sedimen (sedimentary rock) yang mempunyai ukuran butir clay/ lempung/sangat halus(< 0.004mm), tersusun oleh mineral2 lempung (clay minerals) dari group alumina silicates (Al, Fe, Mg, Si), seperti: kaolinite, montmorillonite, smectite, chlorite, ataupun illite. 

Sandstone/batupasir: Batuan sedimen yang mempunyai ukuran butir pasir/sand dengan range 0.125mm-1mm (skala wentworth). Tersusun atas butiran (ini bisa berupa mineral maupun rock fragment). Butiran mineral (urut dari yang paling stabil-baik secara mechanical maupun chemical stability) yaitu: quartz (dan zircon, tourmaline), chert, muscovite, microcline, orthoclase, plagioclase, hornblende (dan biotite), pyroxene, dan yang terakhir olivine. Butiran yang lain bisa berupa heavy minerals (mineral berat) umumnya kandungannya kecil (sekitar1%) misal: apatite, epidote, garnet, rutile, staurolite, tourmaline, dan zircon. Butiran yang dari rock fragment bisa berasal dari volcanic maupun metasedimentary lithic fargment. Disamping butiran, batupasir juga tersusun oleh apa yang disebut sbg matrix dan cement. Nah dari sekian banyak mineral tsb yang umum dijumpai di batupasir adalah quartz, feldspar dan rock fragmen, tiga komponen inilah yang akhirnya oleh Pettijohn et al. (1975) dipakai sebagai dasar klasifikasi penamaan batupasir (disamping klasifikasi2 yang lain tentunya).

Limestone/batugamping: merupakan batuan karbonat (carbonate rock) yang terbentuk secara biological and biochemical processes. Batuan karbonat ini (by definition) harus tersusun oleh >50% carbonate minerals, yaitu: calcite (CaCO3 – rhombohedral), aragonite (CaCO3 – orthorhombic), dan mineral dolomite (Ca-Mg (CO3)2). Aragonite termasuk unstable minerals at surface temperature and pressure, shg jarang kita jumpai. Dari hal tersebut munculah 2 komponen penyusun yang penting yaitu calcite dan dolomite. Dari sini Boggs (1987) mengklasifikasi jika calcite nya >90% maka disebut Limestone, dan jika dolomite nya yang >90% disebut Dolostone, jika kurang dari itu hanya mensifati saja misal namanya menjadi Dolomitic limestone, dst.

Porositas sandstone banyak bertipe grain-porosity/intergranular porosity (porositas antar butitan), besar kecilnya porositas dipengaruhi oleh proses2 diagenesa, seperti faktor compaction pada depth of burial. Semakin dalam posisi batuan tersebut umumnya semakin compact, shg porositasnya juga semakin mengecil. Namur jika mengalami proses diagenesa ‘dissolution of unstable grain’ maka akan bisa memperbesar porositas. Untuk batupasir ini umumnya jika porositas meningkat maka permeabilitasnya juga akan meningkat. Namun belum tentu untuk yang berbutir halus (misal claystone atau shale), umumnya mempunyai porositas besar namun permeabilitasnya kecil, karena adanya capillary forces yang menghalangi mudahnya aliran fluida melalui small pore-throats. 

Seperti kita ketahui bahwa besaran porositas ada 2macam, yaitu total porosity dan effective porosity, permeability sangat berhubungan dengan effective porosity (pore/ porositas yang saling berhubungan). 

Porositas di batugamping sangat berbeda dibandingkan dengan batupasir, baik dari sisi type and distribution within a reservoir, shg pada carbonate kadang2 susah diprediksi kualitas reservoarnya. Pada batupasir meski proses diagenesa terlibat, namun parameter primary porosity dan proses pengendapapan sangat dominant menentukan, sedangkan pada carbonate banyak di drive oleh diagenetic porosity. Kita mengenal type2 porositas di carbonate seperti: vuggy, cavern, channel, stylolitic, burrow, boring, intra/inter-particle, inter-crystalline, dll. Sedangkan di batupasir hanya didomiansi oleh intergranular porosity saja. Sehingga pada limestone belum tentu pada posisi yang dalam (deep burial) akan mempunyai porositas yang kecil, tergantung proses diagenesa yang berlangsung disana, jika dissolutionnya berperan maka vuggy/porositas gerowong yang besar akan kita dapat.

Peranan Geologis Setelah Produksi

Sumber  http://www.migas-indonesia.com

Setelah produksi geologist tetap punya peranan yang besar. Walaupun sudah produksi lapangan masih perlu dikembangkan. Sumur-sumur tambahan dibor lagi untuk menahan laju penurunan produksi. Sumur-sumur yang lamapun masih punya peluang untuk menambah produksi. Nah hal-hal ini dikerjakan oleh subsurface team yang terdiri dari production engineers, reservoir engineers dan geologist. Dengan semakin banyaknya sumur akan semakin banyak data yang akan digunakan untuk memperbaiki earth modeling yang dibuat sebelumnya sehingga lebih mendekati kenyataan.

Berikut beberapa point peranan geologist untuk lapangan pengembangan :

• Membuat geological model yang akan digunakan dalam simulasi reservoir, untuk membuat ini akan dilakukan analisa well log, stratigraphy, sedimentology, image logs dll.
• Membuat cross-section dan geological map serta reservoir properties (structure, isopach, facies, porosity, permeability dll).
• Reservoir characterization.
• Mengupdate volumetric in-place.
• Menentukan lokasi sumur pengembangan, membuat geological drilling program (well prognosis, formation evaluation, coring dan testing programs).
• Mengkoordinasikan geological services seperti logging, coring, cutting dll 
• Memonitor well production drilling dan memberikan evaluasi formasi selama pemboran.
• Evaluasi sumur produksi setelah pemboran selesai.

Steps Mencari Minyak Atau Gas Bumi

1.Seismic

Proses ini bertujuan untuk mencari tempat yang memiliki kandungan Gas/ minyak Bumi.
Dengan gelombang Akustik (acoustic waves) yang merambat ke lapisan tanah. Gelombang ini d refleksikan dan d tangkap lagi oleh sensor. Dari proses perambatan gelombang ini akan di olah dan tertampilah lapisan2 tanah untuk d olah manakah lapisan yang berpotensi mengandung gas/oil.
 

 

2.Drilling and well construction

Proses ini disebut juga proses "pengeboran minyak". Biasanya pake rig (tempat untuk mensupport proses pengeboran, dsb).
Simpel nya, kita membuat lubang d tempat yang d identifikasi ada kemungkinan sumber minyak/gas d tempat tersebut.

Perlu d ketahui dalam proses ini ada kemungkinan blow out (pressure yang ga bisa d kontrol, langsung ke surface), jadi harus ada pengendalian pressure dari dalam tanah. Pressure downhole/dalam tanah lebih besar dari pressure atmosferik, untuk mengimbanginya biasanya pake mud aka lumpur dengan spesific gravity (berat jenis) tertentu.Mud ini akan menciptakan Hydrostatic pressure yang bisa menahan pressure dari dalam.

Setelah "lubang" siap, maka selanjutnya akan d cek apakah ada kandungan minyak/ gas nya.

3.Well Logging

Proses ini yang paling mahal, tools nya mahal karena harus tahan pressure dan temperature yang tinggi. Di samping memetakan lapisan tanah, proses ini juga mengambil sample untuk nantinya d cek kandungannya (minyak? gas? ato cuma air). 

  

 Dari sini ketahuan lapisan tanah dan batuan. Mana yang mengandung air, mana yang ada gas, dan lapisan tanah mana yang "mungkin" ada kandungan minyaknya.

4. Well Testing

   

Proses ini adalah proses dimana lapisan yang d perkirakan mengandung oil/gas d "tembak", dengan explosif. Setelah itu minyak yang terkandung d antara pori2 batuan akan mengalir menuju tempat yang pressure nya lebih kecil (ke atmosferik aka ke permukaan tanah).Untuk mengontrol pergerakan ini, sumur d isi dengan liquid tertentu untuk menjaga under balance (sumur masih bisa d "kendalikan" dan tidak blow out), contoh liquid: brine, diesel, ato air aja.

Gas, minyak, air, ataupun berbagai macam zat yang keluar akan d cari Rate nya. Untuk minyak berapa BOPD(barrell oil per day) yang bisa d hasilkan. Untuk gas, berapa MMscfMM/d (Million metric standart cubic feet per day ato berapa juta cubic feet) yang bisa d hasilkan sumur tersebut.
Proses testing ini juga mengambil sample liquid maupun gas, dan juga data2 tentang pressure, temperature, specific grafity, dll untuk selanjutnya d olah oleh reservoir engineer. Data ini akan menunjukan seberapa besar dan seberapa lama kemampuan berproduksi dari reservoir sumur tersebut.

 

 

  

Gas/minyak di bakar agar tidak mencemari lingkungan (sistem pembakarannya sudah sangat maju, dengan mixture gas, minyak, angin, dan air untuk menjadikan pembakaran yang optimal.

5. Well Completion

  

Proses ini adalah proses instalasi aksesoris sumur sebelum nantinya sumur siap d produksi:siul:. Fungsi utamanya adalah menyaring "pasir" yang d hasilkan setelah proses penembakan dalam well testing.
Pasir yang sampai ke surface dengan pressure d ibaratkan "peluru" yang nantinya akan membahayakan line produksi.
Pipa produksi akan terkikis oleh pasir dan akhirnya Burst (pecah).
Dengan Completion ini (alatnya gravel pack), akan menangkap pasir d dalam sumur dan menyaringnya sehingga tidak ikut ke surface.

 

6. Production

Inilah proses yang membahagiakan, dimana sumur siap untuk berproduksi dan nantinya akan d olah lagi ke tempat penyulingan untuk d olah dalam berbagai bentuk. Contoh : Minyak tanah, bensin, solar,kerosin, LPG, dll.

hasil2 minyak/gas bumi :

   

Hubungan kelas lereng dengan sifat - sifat proses dan kondisi lahan (Van Zuidam, 1985).

Tabel disertai simbol warna yang disarankan

Kelas Lereng	Proses, Karakteristik dan Kondisi lahan	Simbol warna yang disarankan.
00 - 20 (0 - 2 %)	Datar atau hampi datar, tidak ada erosi yang besar, dapat diolah dengan mudah dalam kondisi kering.	Hijau tua
20 - 40 (2 - 7 %)	Lahan memiliki kemiringan lereng landai, bila terjadi longsor bergerak dengan kecepatan rendah, pengikisan dan erosi akan meninggalkan bekas yang sangat dalam.	Hijau Muda
40 - 80 (7 - 15 %)	Lahan memiliki kemiringan lereng landai sampai curam, bila terjadi longsor bergerak dengan kecepatan rendah, sangat rawan terhadap erosi.	Kuning Muda
80 - 160 (15 - 30 %)	Lahan memiliki kemiringan lereng yang curam, rawan terhadap bahaya longsor, erosi permukaan dan erosi alur.	Kuning Tua
160 - 350 (30 - 70 %)	Lahan memiliki kemiringan lereng yang curam sampai terjal, sering terjadi erosi dan gerakan tanah dengan kecepatan yang perlahan - lahan. Daerah rawan erosi dan longsor	Merah Muda
350 - 550 (70 - 140 %)	Lahan memiliki kemiringan lereng yang terjal, sering ditemukan singkapan batuan, rawan terhadap erosi.	Merah Tua
> 550 ( > 140% )	Lahan memiliki kemiringan lereng yang terjal, singkapan batuan muncul di permukaan, rawan tergadap longsor batuan.	Ungu Tua

Prinsip Aliran fluida

fluida adalah zat yang mudah berubah bentuk tergantung massa jenis fluida itu sendiri. Udara, air, dan zat yang adalah zat yang dapat menjadi media dalam transportasi sedimen. Sifat fisik dasar cairan adalah kerapatan dan viskositas. Perbedaan dalam sifat-sifat ini dapat mempengaruhi kemampuan cairan untuk mengikis dan transportasi sedimen. Pergerakan pada material terjadi disebabkan oleh gravitasi, tapi yang lebih umum adalah karena hasil dari aliran air, udara, es atau campuran padat (dense mixtures) sedimen dan air.

Interaksi material sedimen dengan media transportasi menghasilkan struktur sedimen, beberapa struktur sedimen berkaitan dengan pembentukan bentuk lapisan (bedform) dalam aliran sedangkan yang lain adalah erosi. Struktur sedimen ini terawetkan dalam batuan dan menyediakan rekaman proses yang terjadi pada waktu pengendapannya. Jika proses fisik terjadinya struktur ini di dalam lingkungan modern dapat diketahui, dan jika batuan sedimen diinterpretasikan berdasarkan kesamaan prosesnya, maka mungkin untuk mengetahui lingkungan pengendapannya.

Perubahan bentuk butir yang disebabkan oleh aliran fuilda terhadap bentuk dan ukuran butir ( grain ) :

sebelum dan sesudah

Dua sifat yang sangat mempengaruhi sifat alir serta cara setiap medium berinteraksi dengan partikel-partikel sedimen yang diangkutnya adalah densitas dan viskositas.

Densitas fluida (r_f) menentukan besaran gaya, misalnya stress, yang akan bekerja di dalam fluida itu serta terhadap bidang batas fluida-sedimen yang terletak dibawahnya, terutama ketika fluida bergerak menuju bagian bawah lereng di bawah pengaruh gaya gravitasi. Densitas juga menentukan cara gelombang merambat melalui fluida serta mengontrol gaya apung (boyant force) yang bekerja terhadap partikel-partikel sedimen yang ada didalamnya serta menentukan densitas efektifnya (r_s – r_f), dimana r_s adalah densitas partikel padat. Sebagai contoh, suatu butiran kuarsa dalam air memiliki densitas efektif 1,65 g/cm³, sedangkan densitasnya di udara adalah 2,65 g/cm³. Perbedaan densitas efektif sangat mempengaruhi kemampuan suatu fluida untuk mengangkut partikel.

Viskositas (m) menyatakan kemampuan fluida untuk mengalir. Viskositas dinyatakan sebagai nisbah shear stress (t, shearing force/satuan luas) terhadap laju deformasi (du/dy) yang ditimbulkan oleh geseran itu :

Untuk dapat menghasilkan laju deformasi yang sama, fluida yang memiliki viskositas relatif tinggi akan memerlukan shear stress yang lebih besar dibanding fluida yang memiliki viskositas relatif rendah.

Karena densitas dan viskositas sama-sama memegang peranan penting dalam menentukan tingkah laku fluida, maka keduanya sering dipersatukan melalui suatu aspek tunggal yang disebut viskositas kinematik (n) :