CATATAN MATA KULIAH GEOLOGI RESERVOAR(Ir. Sugeng Widada, MT)M. FachrezaCARBONATES RESERVOIR (Setelah UTS)

*40 % reservoir migas di dunia merupakan Batuan Karbonat (ex : Migas raksasa di Timur Tengah)*Namun reservoir ini memiliki tingkat kesulitan yg lebih besar ketimbang reservoir silisiklastik*Karbonat : Intrabasinal -> kimiawi/biokimiawi*Silisiklastik : Commonly extrabasinal -> mekanis*Proses kejadian : Presipitasi kim/bio, rombakan, endapan anorganikCarbonate Sediment Factory Lingkungan marin dangkal, hangat, dan jenih dimana mineral karbonat dapat terendapkan secara maksimum Faktor2 yang mempengaruhi :1. Lintang dan iklim Sebagian besar paparan karbonat terletak diantara 30o LU dan 30o LS. Namun sedimen karbonat plangtonik bisa dijumpai melimpah di laut dalam (kaya akan cangkang plangtonik) diantara 40o LU 40o LS. Iklim mengontrol kecepatan suplai sedimen klastik darat ke basin. Jumlah influx sedimen silisiklastik mempengaruhi tingkat kejernihan air, proses fotosintesa, dan produktivitas karbonat.2. Daya tembus sinar Dibutuhkan oleh organisme penghasil material karbonat untuk berfotosintesa dan dipengaruhi oleh kedalaman air, lintang, dan kejernihan air. Kedalaman air dimana penguapan dan fotosintesa pada keadaan setimbang dsb sebagai zona eufotik (Kedalaman maximal koral utk hidup). Batas kedalaman koral utk dapat tumbuh dipengaruhi oleh posisi geografis dan kejernihan air.(ex : Laut Karibia pada kisaran 40-60 m, Indo-Pasifik pd 15-90 m)3. Salinitas Keanekaragaman dan kelimpahan biota merupakan indikator kesehatan carbonat factory. Peningkatan salinitas akan mengurangi keanekaragaman biota dan akan diimbangi dengan peningkatan populasi biota yang bertahan hidup.Komposisi Batuan KarbonatBatuan karbonat terdiri dari 3 konstituen utama, yakni :1. Butiran Merupakan komponen utama Sisa-sisa cangkang yang terendapkan secara organik Dapat terendapkan secara anorganik Maupun campuran keduanya Terdiri dari 2 jenis, yakni : Skeletal Grains & Non Skeletal Grains Ex. Skeletal Grains : Bioklast Ex. Non Skeletal Grains : Intraklast, Ooid, Pellet/Pelloid,dll.2. Lumpur Karbonat3. SemenKlasifikasi Batuan Karbonat oleh Dunham,19621. Mudstone Kondisi air tenang tanpa pengaruh pasang surut, arus dan gelombang laut (laut dalam. Lingkungan transisi dan laut dangkal yang tertutup)2. Wackestone & Packestone Merupakan transisi antara mudstone dan grainstone Terakumulasi pada lingkungan dengan aktivitas arus yang tidak mampu mencuci lumpur (lingkungan yang jauh dari platform margin)3. Grainstone Terbentuk oleh bioklas, ooid &/ Pellet dan terbentuk pada lingkungan dgn energi tinggi seperti pada beach dan shoal. Kondisi energi tinggi bisa konstan maupun periodik, dimana aktivitas gelombang mencuci lumpur dan meninggalkan butiran2 yg kasar.4. BoundstoneMerupakan bagian organik non klastik yang terbentuk dari hasil aktivitas binding, baffling, maupun frame building.

Porositas Batuan Karbonat1. Porositas Primer (Energi hidraulik pada lingkungan pengendapannya) Pada saat terendapkan sedimen karbonat mempunyai porositas tinggi yakni berkisar 70%. Porositas pada lumpur karbonat akan berkurang dengan cepat menjadi 40% karena kompaksi mekanis pada awal pembebanan. Porositas primer pada sedimen karbonat pasiran berkurang karena sementasi dan kompaksi kimiawi. Syarat-syarat batuan karbonat dapat mempunyai porositas primer tinggi : Porositas inisial bagus. Terhindar dari proses sementasi kimiawi awal secara total. Terhindar dari kompaksi kimiawi dan mekanis.(note : Sulit mendapatkan kondisi dimana porositas primer bagus, kebanyakan reservoir batugamping ialah porositas sekunder yang berkembang).2. Porositas Sekunder Pelarutan mineral-mineral tidak stabil. Fase tensional yang membentuk rekahan atau suture terbuka. Perubahan mineralogi dalam batuan yg menyebabkan terjadinya perubahan volume dengan terbentuknya mineral dengan berat jenis >>> sehingga terbentuk pori (dolomitisasi).Faktor-faktor yang Mempengaruhi Karateristik Reservoar Karbonat1. Lingkungan Pengendapan;2. Proses Diagenesa.

1. Lingkungan Pengendapan Mempengaruhi distribusi dan ukuran pori inisial serta geomteri dari facies pengendapan individual. Pembagian lingkungan pengendapan karbonat : Peritidal (Tidal Flat)a. Supratidal : Merupakan lingkungan yang terletak di atas batas pasang tertinggi. Sifat endapan tergantung pada iklim. Peloidal Wackestone biasa dijumpai. Fauna terbatas, seperti Gastropod, Algae, Foram, dan Ostracoda. Adanya air asin dan air tawar menjadikan supratidal zone penting untuk terjadinya proses alterasi diagenetik awal.b. Inter-tidal : Merupakan lingkungan yang terletak antara pasang rata-rara tertinggi dan terendah, dimana perubahan yang teratur antara surut dan pasang terjadi. Proses sedimentasi terjadi secara ritmik yang mencerminkan proses pasang surut periodik. Kehidupan cukup melimpah tetapi dengan kondisi ekstrim krn biota harus beradaptasi dengan pasang surut, suhu, pH, salinitas, dan kimia air yang bervariasi. Iklim mempunyai pengaruh penting, sebagai contoh algae mat hanya terbentuk pada daerah arid. Terdiri dari sub-lingkungan foreshore, beach, tidal channel, levee, mangrove swamp, dan beach ridge. Merupakan zona untuk teradinya alterasi diagenetik awal termasuk pembentukan dolomit dan evaporit. Litologi yang dijumpai : Oolitik Grainstone, Bioclast Grainstone, Intraclast Storm Deposit. Merupakan zona dengan tingkat energi tinggi, tergantung pada pengaruh pasang-surut, arah angin, arus, dan ada tidaknya barrier.c. Subtidal : Dibawah pasang terendah. Low energy (?), ttp pada daerah dengan aktivitas arus dan gelombang yang tinggi, tingkat energi masih tinggi dan sedimen yang dijumpai sama dengan zona inter-tidal. Merupakan zona dimana koral tumbuh, ooid terbentuk, pembentukan channel, delta, dan bioklas shoal. Merupakan lingkungan penting untuk pengendapan karbonat. Mikrofauna beraneka ragam tergantung pada salinitas air. Litologi yang dijumpai : wackestone, packestone, grainstone.

Kompleks Tepian Paparan (Shelf Margin) Dijumpai pasir karbonat dan terumbu. Terumbu dijumpai dimana kerangkanya yg rigid mampu menahan aksi gelombang dan bahkan dengan itu, biota tersebut dapat memperoleh nutrien dari laut dalam. Pasir karbonat berasal dari terumbu/ hewan dan tumbuhan yang hidup di tepian paparan dan terakumulasi sepanjang daerah antara tepian paparan dan slope. Ada 3 profil organix build-up yang biasa dijumpai, yakni :a. Tipe-1 Downslope lime-mud accumulation Akumulasi lumpur karbonat dan endapan organik yang menuruni lereng. Membentuk endapan lumpur bioklastik/mounds belt yang linier pada lereng depan dari tepian paparan.b. Tipe-2 Knol Reefs sepanjang profil dengan lereng landai Tepian paparan tersusun oleh mound, organic fram building dalam kelompok terpisah atau organisme yang berkembang diatas wave base dan dari akumulasi rombakan.c. Tipe-3 Frame Build Organic Reefs Tepian paparan berupa frame-constructed reef rims seperti kumpulan coral-algae dengan kehidupan sessile yang berkembang diatas wave base. Tepian paparan biasanya mempunyai lereng curam dan talus debris. Slope Terletak diatas batas bawah air yang teroksigenasi dan diatas sampai dibawah wave base. Kemiringan lereng sekitar 40o dan biasanya tidak stabil. Proses deposisi : didominasi oleh transportasi sedimen dari tepian paparan ke arah laut oleh proximal turbidite atau hugh density sediment gravity flow dan slide atau slump. Partikel berbutir halus terendapapkan secara suspensi membentuk lapisan tipis mudstone, sementara slump, debris flow dan arus turbidit mengendapkan sedimen berbutir kasar. Ex : Breksi, konglomerat/pasir karbonat (Grainstone,packestone,dkk) Pola facies dipengaruhi oleh relief tepian paparan. Basin Kedalaman mencapai ratusan meter dan berada dibawah wave base. Kolom air teroksigensasi, salinitas air laut normal, dan sirkulasi arus baik tetapi lemah. Didominasi oleh partikel berbutir sangat halus yang berasal dari cangkang mikroorganisme plangtonik yang akan membentuk chalk pada saat terlitifikasi. Fauna bentos laut dalam hadir dan terawetkan dalam bentuk fosil utuh/pecah. Burrow melimpah dan perlapisan nodular umum dijumpai.Hubungan Antara Lingkungan Pengendapan dengan ReservoarAda dua unsur lingkungan pengendapan yang mempengaruhi karateristik reservoar karbonat, yakni :1. Tingkat Energi Kinetik Air Energi kinetik air yang tinggi mempengaruhi pembentukan porositas interpartikel pada batuan karbonat berbutir kasar. Partikel halus tercuci dan tertrasnport ke zona sub-tidal, sementara partikel kasar terendapkan dgn porositas interpartikel. Pada lingkungan pengendapan berenergi rendah yang konstan, akumulasi mikroorganisme atau pecahan cangkangnya akan membentuk porostias interpartikel yang sangat kecil.2. Bentuk Pertumbuhan Organisme Porositas framework dipengaruhi oleh pertumbuhan organisme tipe frame-building seperti koral, namun tipe porositas ini mudah teralterasi oleh diagenesis sehingga jarang terpreservasi dalam kondisi aslinya. Porositas fenestral biasanya berhubungan dengan perkembangan alga mat dan terdiri dari rongga-rongga yang terbentuk oleh gelembung gas atau peruraian material organik setelah proses litifikasi sedimen disekitarnya. Porositas intraprtikel sering dijumpai pada bebearap sedimen seperti Rudistid reef, konsentrasi foram atau bivalves.Note : Porositas primer sangat dipengaruhi oleh setting pengendapan. Dalam sikuen pengendapan pengkasaran keatas yang terbentuk oleh peningkatan energi, bagian yang paling bagus untuk berkembangnya reservoar dgn porositas primer adalah bagian top dari sekuen. Sementara itu, pada sikuen penghalusan keatas, batuan dengan potensi reservoir terbaik terletak pada batuan yang terendapkan oleh energi tertinggi, yaitu pada bagian bawah sikuen.Diagenesa Batuan KarbonatTerjadi karena interaksi antara air dekat permukaan dengan batuan. Ada 3 zona air tanah berdasarkan dengan pola distribusinya, yakni :1. Zona Vadose Zona yang terletak diatas muka air tanah. Dicirikan oleh aliran air tanah yang tidak menerus. Merupakan xona penting untuk pembentukan pori karena adanya proses dissolusi. Proses sementasi pada kontak partikel jarang terjadi dan jenis semennya ialah kalsit. Proses dissolusi dan sementasi dipengaruhi iklim.

2. Zona Phreatik Merupakan zona yang terletak di bawah muka air tanah. Dicirikan oleh aliran tanah yang permanen. Merupakan zona penting untuk terjadinya proses sementasi. Aragonite tidak terbentuk pada zona ini. Air dipenuhi CaCo3 yang mempunyai rasio Mg/Ca kecil. Semen kalsit diinterpreasikan mengisi didalam rongga pori dan menutup pori intra maupun interpartikel.3. Zona Phreatik Marin Merupakan zona yang terbentuk akibat adanya invasi air laut pada sedimen. Dampaknya terhadap proses diagenesa tidak diketahui dengan baik. Zona percampuran air tawar dengan air laut merupakan tempat terjadinya sementasi.Fase DiagenesaTerdiri dari 3 fase, yakni :1. Fase Awal2. Fase Pembebanan3. Fase Alterasi Subaerial Akhir

1. Fase Awal (Eogenesis) Proses BiologisSebelum/sesudah litifikasi dan akan mengubah karakter reservoir, terdiri dari : Aktivitas organisme : Mempunyai efek langsung pada porositas, yaitu dengan terbentuknya aringan pori pada sedimen lunak (burrow oleh cacing atau udang)/ pada sedimen yang sudah terlitifikasi (boring oleh moluska). Aktivitas hanya terbatas terjadi dekat permukaan sedimen saja. Aktivitas mikroorganisme (Algae,dll) :Tidak mempunyai efek langsung terhadap porositas. Biota tersebut merusak permukaan partikel sehingga mengalami korosi/mikritisasi dan membentuk kondisi yang memungkinkan terjadinya dissolusi/perlindungan terhadap adanya overgrowth. Aktivitas ini sebagian besar berlangsung pada sedimen dekat permukaan, namun dapat menerus pada burial sedimen. Proses FisikProses keluarnya air dari sedimen permukaan yang lunak dapat membentuk porositas tipe rekahan shrinkage atau breksiasi. Proses Kimiawi Dissolusi :Dapat terjadi pada Aragonite karena interaksi dengan air laut/tawar, kalsit karena interaksi dengan air meteorik/ dolomite dengan campuran air laut-air tawar, sebagai hasilnya terbentuk porositas moldic, vuggy, micro crystaline, intercrystaline, chalky. Sementasi :Presipitasi Aragonite akan memberikan semen anorganik tipe fibrous dan akan mengurangi porositas. Presipitasi kalsit dapat membentuk kristal-kristal berukuran seragam yang akan mengisi rongga pada cangkang organisme/membentuk semen tipe drusy mosaic yang akan mengisi rongga interpartikel. Dolomitisasi :Interaksi antara kalsit dengan air hypersaline dapat menyebabkan perubahan kalsit menjadi dolomite (pada lumpur karbonat), sebagai hasilnya terbentuk porositas sekunder tipe interkristalin. Namun pada awal proses dolomitisasi akan ditandai dengan pengurangan porositas karena sementasi pada lumpur karbonat. Proses Biokimia Aktivitas bakteri pada material organik pada lingkungan supratidal/intertidal dapat membentuk porositas fenestral. Pori terbentuk karena lepasnya gelembung gas akibat proses peruaraian material organik oleh bakteri.2. Fase Pembebanan (Mesogenesis) Mulai terjadi pada saat sedimen sudah tidak dipengaruhi oleh air permukaan dan berakhir pada saat sedimen tersingkap lagi ke permukaan. Faktor yang mempengaruhi karateristik reservoar : Kedalaman, suhu, aliran air, dan waktu burial. Aktivitas tektonik, intensitasnya, durasi, dan sifatnya.Faktor tersebut akan mengubah porositas awal, baik mengurangi ataupun menambah dengan terbentuknya jaringan rekahan. Proses yang berlangsung dan efeknya :a. Kompaksi Sesudah pengendapan dan menerus seiring dengan waktu. Jika sedimen masih lunak maka akan terjadi proses deformasi plastis. Pada sedimen yang telah terlitifikasi akan terjadi proses penyusunan kembali fabric dan mengurangi porositas interpartikel. Fragmen yang rapuh akan hancur, fragmen yang rigid akan memipih.b. Pressure Solution Pada awalnya efeknya terlihat pada kontak antar partikel dan akan membentuk mikrostilolit yang akan mengurangi volume pori, setelah volume pori berkurang tekanan akan tersebar kesemua bagian batuan.c. Pertumbuhan Kristal Karena peningkatan suhu dan tekanan, kesetimbangan kimia karbonat pada fase awal diagenesa akan berubah, sebagai akibatnya terjadi perubahan sifat kimia (transformasi, hilang/hadirnya magnesium) / sifat kristalografik (epitaxial, overgrowth, rekristalisasi, mikritisasi) yang akan mengurangi porositas dgn adanya pertumbuhan kristal / penyusunan kembali fabric.d. Dolomitisasi Perubahan sifat kimia yang dapat menyebabkan terjadinya dolomitisasi yang akan menambah porositas. Proses dolomitisasi juga dapat berhubungan dengan sesar / rekahan dan dapat meningkatkan porositas.e. Pergerakan Tektonik Terbentuknya rekahan baik yang terbuka (tensi) maupun yang tertutup (kompresi).

3. Fase Alterasi Sub-Aerial Akhir (Telogenesis)Sesudah terjadi pembebanan, litifikasi dan kompaksi, batuan karbonat dapat terekspos ke permukaan kembali. Proses-proses penting yang dapat mengubah sifat reservoir karbonat pada fase ini : Dekomposisi Batuan :Hilangnya overburden dapat menyebabkan pembentukan rekahan yang extensive. Pedogenesis akibat perubahan iklim dapat membentuk jaringan porositas yang sangat besar. Interaksi dengan air yang merembes melalui rekahan yang terbentuk pada saat pembebanan dapat menyebabkan terjadinya korosi atau dissolusi pada batuan.Peristiwa ini dapat membentuk goa, porositas vug dan fissure (karstic porosity), pengisian breksi runtuhan dapat mengubah sifat reservoir. Perubahan mineralogi seperti dolomitisasi / dedolomitisasi dapat terjadi.

-Semoga bermanfaat-

2