menentukan cadangan cbm

8/19/2019 MENENTUKAN CADANGAN CBM

1/12

MENENTUKAN CADANGAN CBM (COAL BED METHANE) MENGGUNAKAN

METODE MATERIAL BALANCE

Abstrak

Gas alam yang berasal dari batubara telah diketahui pada penambangan batubara dan

merupakan ancaman keselamatan bagi pekerja tambang karena beracun dan mematikan. Telah

diketahui pula pada proses pemboran sumur-sumur migas yang melewati lapisan batubara

seringkali terjadi kick yang mengindikasikan adanya intrusi gas kelubang sumur atau loss

circulation yang menghasilkan adanya rekahan. Hal ini merupakn indikasi bahwa lapisan

batubara merupakan suatu reservoir. Tetapi bagaimanakah konsep sumber gas alam ini dapat

disebut sebagai reservoir coal bed methane dan potensial dikembangkan pada industri

perminyakan, dan bagaimana menentukan cadangan dengan menggunakn metode material

balance?

etodologi yang digunakan adalah mengunakan persamaan gas pada material balance yang

dihubungkan dengan de!inisi dari "# itu sendiri, sehingga dapat di uraikan menurut konsep

petroleum system dari kaca mata duna perminyakan.

$ari uraian tersebut akan dapat ditentukan komponen reservoir dari "# %coal bed methane&

itu sendiri, sehingga dapat di bedakan karakteristik reservoir antara batuan reservoir gas "#

demgan batuan reservoir gas konvensional, yang sanagt penting sebagai parameter dalam

menentukan cadangan "# menggunakan metode material balance.

Hasil dari kajian ini mende!inisikan reservoir "# itu sendiri, sebagai gas yang dihasilkan dan

tersimpan pada lapisan batubara dengan kondisi dan syarat tertentu dilihat dari sudut pandang

dunia perminyakan. 'erhitungan juga di jelaskan disini, sebagai gambaran sederhana dalam

memperkirakan cadangan gas reservoir "# yang dihitung dengan metode material balance.


2/12

PENDAHULUAN

Minyak dan gas bumi merupakan sumber daya alam dan merupakan salah satu

penyumbang devisa negara. Berbagai macam kegiatan eksplorasi telah dilakukan untuk

mendapatkan sumber minyak dan gas bumi yang baru dan ekonomis untuk kemudian

diproduksikan, ataupun dengan meningkatkan perolehan minyak dan gas bumi dari sumur-sumur

minyak dan gas bumi yang sudah ada.

Mengingat pentingnya minyak dan gas bumi bagi kelangsungan hidup manusia, maka

perlu dipertimbangkan bagaimana caranya agar kita dapat menemukan kandungan minyak dan

gas bumi yang baru dan prospek untuk diproduksi. Dengan mengingat bahwa kandungan minyak

dan gas bumi makin menipis karena minyak dan gas bumi merupakan salah satu sumber

kekayaan alam yang tidak dapat diperbaharui, sehingga perlu dilakukan estimasi cadangan

hidrokarbon pada reservoir. Maka kita dapat memprediksikan kapan hidrokarbon dalam reservoir

tersebut akan habis bila disesuaikan dengan kegiatan eksplorasi dan eksploitasi yang dilakukan

oleh suatu perusahaan.

Maka dari itu di perlukan solusi atau di temukanya sumber energi terbaru, salah satunya adalah

CBM (cola bed methane) yang beberapa tahun terakhir menadi kandidat salah satu sumber

energi alternati!.

"umber gasa alam dari batu bara yang kita ketahui adalah sebagai sebuah ancaman bagi para

pekera pertambangan batu bara, di karenakan beracun dan sangat mematikan. "ehingga di buat

sebuah sumur untuk menembus lapisan ( reservoir) gas dari batu bara tersebut, yang ber!ungsi

untuk membuang gas metahne dari area penambangan batu bara.

Dalam dunia perminyakan saat proses pengeboran yang bertuuan menembus batua menuu

reservoir hidrokarbon sering teradi kick atau loss circulation akibat adanya intrusi gas yang

masuk kedalam lubang pemboran serta terdapat rekahan.

"ehingga dari analisa dasar ini lapisan batu bara dapat di katakan sebagai reservoir dari gas CBM

itu sendiri. "erta dapat di man!aatkan dan di hitung seberapa besar cadangan gas CBM (coalbed

methane) menggunakan metode material balance dalam hal ini.


3/12

Batubara merupakan batuan sedimen nonklastik yang terdiri dari lebih dari #$% berat dan

&$% volume material organik yang terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen. Batuan sedimen

nonklastik merupakan batuan sedimen yang terbentuk oleh proses kimia, biologi atau biokimia

pada permukaan bumi tanpa mengalami proses erosi dan pengendapan seperti batuan sedimen

klastik dan selanutnya mengalami proses penguburan, pengompakan dan diteruskan dengan

coali!ikasi ditunukkan pada 'ambar .

"oali!ikasi merupakan proses trans!ormasi material organik menadi bentuk material organik

yang lain yang dipengaruhi oleh kondisi lingkungannya. Dari tumpukan material organik

kemudian mengalami trans!ormasi menadi peat, lignite, sub-bituminious, bituminious,

antrachite dan graphite, yang umumnya disebut tingkatanrank batubara. "oali!ikasi uga

menghasilkan produk samping berupa air dan gas. Dari proses coali!ikasi ini dapat diketahui bahwa semua batubara mengandung gas seperti ditunukkan pada 'ambar * yang menyatakan

hubungan volume pembentukan gas sebagai !ungsi dari rank batubara. 'ambar * uga

menunukkan bahwa rank bituminious mempunyai volume pembentukan gas yang paling tinggi.

(ank peat tidak dimasukkan dalam hubungan ini karena penguburan dan terbentuknya peat

masih dekat dengan permukaan, sehingga gas yang dihasilkan langsung terbebaskan.

"oal rank (tingkatan batubara) berhubungan erat dengan reservoir CBM karena terbentuknya

gas-gas dibawah permukaan teradi selama proses coali!ikasi. Methane, karbondioksida dankomponen batubara lainnya merupakan hasil proses ini. +ingkatan batubara yaitu

ignite, berwarna hitam kecoklatan yang merupakan perubahan material tumbuhan yang kemudian

akan menadi peat , tapi tidak seperti batubara coklat.

Bituminous, so!t coal yang mudah terbakar.

/nthracite, hard black coal dengan lebih dari 0*% karbon.

Biasanya, tingkatan batubara meningkat sebanding dengan kedalaman karena batubara sangat

sensiti! terhadap temperatur, tekanan dan lamanya terkubur. 1amun ada !aktor lain yang

mempengaruhi tingkatan batubara. "ehingga pada kedalaman yang sama bisa saa memiliki

tingkatan yang berbeda. +ingkatan batubara yang komersial berada diantara sub-bituminous


4/12

sammpai semi-antrachite karena umumnya memberikan kandungan gas yang optimum dan

permeabilitas yang cukup untuk diproduksikan.

aceral composition merupakan komponen organik mikroskopoik batubara, analog dengan

mineral pada batuan. /da tiga enis utama maceral yaitu

2enis vitrinite, berasal dari pembusukan aringan kayu.

2enis e3inite, berasal dari lapisan spora dan serbuk sari, kulit ari, damar dan aringan lemak.

2enis inertinite, umumnya berasal dari karbonisasi parsial berbagai macam aringan tumbuhan di

rawa-rawa.(4ightmire C., et al.,056)

"alah satu hasil dari prosese coali!ikasi adalah "oal #ed ethane merupakan gas yang

dihasilkan dan tersimpan pada lapisan batubara, apisan batubara yang disebut reservoir CBM

merupakan lapisan batubara yang berada 7#$$ m dibawah permukaan dan diproduksikan !luida

reservoirnya dengan membuat suatu sumur. 8ntuk lapisan batubara 9#$$7

Maka dari itu perlu diketahiu bagaimana kondisi reservoir CBM tersebut mulai porositas,

permeabilitas, dan lain-lainya

+erbentuk dan terakumulasinya minyak dan gas dibawah permukaan harus memenuhi

beberapa syarat yang merupakan unsur-unsur petroleum system yaitu adanya batuan sumber

( source rock ), migrasi hidrokarbon sebagai !ungsi arak dan waktu, batuan reservoir, perangkap

reservoir dan batuan penutup ( seal ). 'etroleum system pada reservoir CBM sama dengan

reservoir migas konvensional namun karena lapisan batubara merupakan batuan sumber

sekaligus sebagai reservoir, sehingga tidak memerlukan migrasi serta perangkap reservoir. :ada

+abel ditunukan beberapa perbedaan antara reservoir CBM dan reservoir gas konvensional.

;omponen reservoir CBM terdiri atas batuan reservoir, isi dari reservoir yang terdiri atas

komponen utama yaitu gas alam sedangkan air sebagai komponen ikutan, batuan penutup ( seal )

reservoir dan kondisi reservoir. 4eservoir CBM mempunyai porositas ganda pada 'ambar


5/12

:orositas merupakan total bagian volume batubara yang dapat ditemapti oleh air, helium atau

molekul seenisnya ('4=,00>). :ori-pori batubara dibagi ke dalam macropores (7#$$?),

mesopores (*$ sampai #$$ ?) dan microspores (5 sampai *$ ?). Macroporosity antara lain

crack, cleat , !issure dan void in !usinite dsb. Macropore biasanya diisi oleh air dan gas bebas.

"truktur micropore biasanya memiliki kapasitas aliran yang sangat rendah dan permeabilitas

yang kecil (dalam range microdarcy), sebaliknya cleat s memiliki kapasitas alir yang besar dan

permeabilitas yang tinggi (dalam range milidarcy). @leh karena itu, batubara dianggap material

dengan sistem dual-porosity.

:ermeabilitas merupakan kemampuan material untuk melewatkan !luida melalui medium

porinya. :ermeabilitas merupakan salah satu si!at !isik yang berperan penting untuk

memroduksikan gas pada economical rate. Aluida di batubara yakni air dan gas mengalir melaluicleat dan rekahan. "leat merupakan rekahan vertikal yang terbentuk secara alami selama proses

coali!ikasi. /rahnya dikontrol oleh gaya tektonik. "leat terbentuk oleh dua atau lebih set sub-

paralel !racture yang arahnya tegak lurus lapisan ('4=,00>). Aace cleat berhubungan dengan

!racture yang dominan. @rientasi !ace cleat merupakan hasil gaya tektonik. #utt cleat biasanya

tegak lurus !ace cleat .

:ada batubara, permeabilitas sangat elas dan tergantung gaya. 'aya horiontal yang tegak

lurus dengan !ace cleat yang terbuka akan menyebabkan pemeabilitas rendah. ;etika kondisitegangan kecil, rekahan (!racture) alami akan terbuka dan memberikan permeabilitas untuk

mengali melalui lapisan batuan. ipatan dan patahan dapat menambah permeabilitas batubara

melalui rekahan alami.

"elain itu, mineral yang mengisi cleat dapat mempengaruhi permeabilitas batubara. Mineral

seperti calcite, pyrite, gypsum, kaolinite dan illite dapat mengisi cleat dan menyebabkan

berkurangnya permeabilitas. 2ika sebagian besar cleat terisi maka permeabilias absolut akan

menadi sangat rendah.

/dsorption isotherm dide!inisikan sebagai kemampuan batubara untuk menyerapa gas

methane dalam kondisi tekakan tertentu pada suhu konstan.adsorption isotherm di rumuskan oleh


6/12

langmuir yang dikenal sebagai isothrem langmuir dengan persamaan untuk menghitung

kemampuan menyerapa (sorption capacity)

: : E :

Dimana

sorption capacity, "c! cu!t

l olume angmuir, "c!cu!t

:l +ekanan langmuir, :si

: +ekanan 4eservoir, :si

2umlah gas yang teradsorpsi tergantung dari massa batu bara bukan volumnya, oleh karena itu

bentuk persamaan yang lebih sering digunakan untuk mengekspresikan volume gas yang

teradsorpsi tiap satuan massa batubara adalah

)*)m bp+bp

Dimana

volume gas akhir pada tekanan p, sc!ton

m konstanta isotem angmuirFs, sc!ton

b konstanta tekanan angmuirFs, psi

@leh karena itu, si!at utama yang perlu diketahui pada reservoir CBM merupakan prosedur

yang penting untuk menelaskan bagaimana methane tersimpan di batubara, bagaimana methane

bisa terlepas dan karakteristik alirannya. :ada dasarnya terdapat dua konsep dalam memahami

CBM yaitu methane storage dan methane !low.


7/12

Penyimpanan Gas pada Reservir CBM

Methane terdapat dalam batubara karena salah satu dari tiga tahap berikut yaitu (a) "ebagai

molekul yang terserap pada permukaan organik, (b) "ebagai gas bebas dalam pori atau rekahan,

dan (c) +erlarut dilarutan dalam coalbed (4ightmire, C + et al., 056). 1amun, methane dalam

umlah besar terdapat dalam batubara terserap pada lapisan monomolecular dan hanya ada

sedikit gas bebas yang berada pada cleat . :roses penyerapan ini dipengaruhi oleh tekanan,

temperatur dan tingkatan batubara. :eningkatan tekanan dan tingkatan batubara dan penurunan

temperatur, maka kapasitas metahne dalam batubara akan meningkat. 2adi umumnya lapisan

batubara yang lebih dalam memiliki umlah metahane yang lebih besar pada rank yang sama

(gambar *). selain itu, semakin tinggi rank maka kapasitas penyimpanan akan meningkat pula.

2umlah methane yang dihasilkan dari proses perubahan dari peat menadi anthracite lebih besar

daripada kapasitas batubara untuk menyerapnya. Boyer dkk berkata GH umlah methane (dan

gas-gas yang lainnya) yang dihasilkan selama proses coali!ikasi umumnya meleang bihi

kapasitas penyimpanan batubara, dan kelebihan methane ini seringkali bermigrasi ke sekeliling

lapisan. Contohnya, kandungan gas yan tertinggi untuk batubara anthracite di /merika sebesar

*.> m


8/12

dan menunukkan pengaruh yang signi!ikan dalam recovery methane dari batubara. 1amu, air

bebas pada cleat merupakan salah satu parameter yang penting dalam produksi methane. /ir

bebas bersi!at mobile pada saturasi air yang tinggi (lebih besar dari


9/12

yang utama. 8ntuk memproduksikan gas maka air yang mengisi sebagian besar cleat harus

dikeluarkan. "ecara teori, produksi air akan mengurangi tekanan hydarulic pada batubara karena

pelepasan gas. :roses ini dikenal sebagai dewatering . Laktu proses dewatering dan umlah air

yang terproduksi sangat bervariasi. /kibatnya akan sangat sulit untuk memperkirakan

pengaruhnya dalam hal keekonomiannya. @leh karena itu, lapisan batubara harus dikontrol

dengan si!at !isiknya. "i!at !isik utama yang mempengaruhi e!isiensi proses dewatering antara

lain permeabilitas, kandungan gas yang diserap, kura permeabilitas relati! dan kurva tekanan

kapiler, koe!iesien di!usi dan desorption isoterm. Diakhir tahap pertama, sumur akan memiliki

tekanan alir dasar sumur yang minimum.

+ahap kedua ditandai dengan menurunnya produksi air dan meningkatnya lau produksi gas.

:ermeabilitas relati! air akan menurun dan permeabilitas relati! gas akan naik. Batas terluar menadi sangat signi!ikan dan lau pelepasan gas akan berubah secara dinamis. Batas antara

tahap == dan === ditandai dengan dicapainya puncak lau alir gas. "elama tahap === proses

dewatering tetap teradi tapi umlahnya sangat sedikit bahkan dapat diabaikan.

ANALI%A PEMBAHA%AN

+erdapat banyak cara dalam menentukan cadangan CBM dalam reservoir batu bara antara

lain menggunakan metode volumetric serta metode material balance.dalam pembahasan ini akan

di gunakan metode material balance.

:ersamaan material balance merupakan salah satu cara untuk memperkirakan perilaku

reservoir dan original gas in place (@'=:). :ersamaan umum material balance untuk CBM

secara umum adalah sebagai berikut

' p ' E '! '/ -'4 ...............................................()

Dimana

' p 'as yang diproduksi


10/12

' 'as terserap mula-mula

'! 'as bebas mula-mula

'/ 'as terserap akhir

'4 'as bebas yang tersisa

Contoh :erhitungan :erkiraan Cadangan 'as 4eservoir CBM

Diketahui data-data dari


11/12

+ $# A

'c


12/12

/tau

Gp E #w p g * Ah R *> (

menentukan cadangan cbm

Documents