Batuan Karbonat Sebagai Reservoir

Batuan karbonat yang dimaksud dalam bahasan ini adalah limestone, dolomite, dan yang bersifat diantara keduanya. Limestone adalah istilah yang biasa dipakai untuk kelompok batuan yang mengandung paling sedikit 80 % calcium carbonate atau magnesium. Istilah limestone juga dipakai untuk batuan yang mempunyai fraksi karbonat melebihi unsur non-karbonatnya. Pada limestone, fraksi disusun terutama oleh mineral calcite, sedangkan pada dolomite mineral penyusun utamanya adalah mineral dolomite. Berikut adalah pengelompokan batuan karbonat jika dilihat dari mineral penyusunnya;

1. Limestone 

Komposisi kimia limestone dapat menggambarkan adanya sifat dari komposisi mineralnya yang cukup padat, karena pada limestone sebagian besar terbentuk dari calcite, bahkan jumlahnya bisa mencapai lebih dari 95%. Unsur lainnya yang dianggap penting adalah MgO, bila jumlahnya lebih dari 1% atau 2%, maka menunjukkan adanya mineral dolomite. Komposisi kimia limestone secara lengkap dapat dilihat pada Tabel A. 

2. Dolomite

Dolomite adalah jenis batuan yang merupakan variasi dari limestone yang mengandung unsur carbonate lebih besar dari 50 %, sedangkan untuk batuan-batuan yang mempunyai komposisi pertengahan antara limestone dan dolomite akan mempunyai nama yang bermacam-macam tergantung dari unsur yang dikandungnya. Batuan yang unsur calcite-nya melebihi dolomite disebut dolomite limestone, dan yang unsur dolomite-nya melebihi calcite disebut dengan limy, calcitic, calciferous atau calcitic dolomite. Komposisi kimia dolomite pada dasarnya hampir mirip dengan limestone, kecuali unsur MgO merupakan unsur yang penting dan jumlahnya cukup besar. Tabel B menunjukkan komposisi kimia unsur penyusun dari dolomite.

Tabel A

Komposisi Kimia Limestone 

(Pettijohn, F. J., “Sedimentary Rock”, 1957)

Tabel B

Komposisi Kimia Dolomite 

(Pettijohn, F. J., “Sedimentary Rock”, 1957)

Batuan karbonat merupakan batuan yang terjadi akibat proses pengendapan, adapun cara atau proses terbentuknya batuan karbonat adalah merupakan proses sedimentasi kimia dan biokimia yang berupa karbonat, sulfat, silikat, phospat dan lain-lain. Kesemua sedimentasi tersebut diendapkan di air dangkal melalui proses penguapan dan kumpulan koloid-koloid organik dari larutan garam-garaman dan organisme yang berupa bakteri atau binatang-binatang. Endapan organisme ini disebut sedimen organik atau sedimen biogenik seperti limestone, dolomit, koral, algae dan batubara. 

Lingkungan pengendapan yang paling baik untuk proses terjadinya dan sekaligus menjadi perangkap hidrokarbon pada batuan karbonat adalah lingkungan karbonat lagoon dan shelf yang mengalami subsidensi secara cepat, kemudian komplek terumbu yang berasosiasi dengan lingkungan tersebut dan daerah turbidit dari batuan karbonat. Di daerah yang tersebut tadi sangat subur bagi organisme, karena mereka menerima banyak makanan (nutrient) yang terbawa oleh arus naik. Batuan reservoir yang terbentuk bersama-sama (bergantian atau berdampingan) dengan batuan induk dapat terdiri dari batuan karbonat bioklastik, oolite, terumbu dan dolomite. 

Batuan karbonat merupakan batuan reservoir penting untuk minyak dan gas bumi, dari 75 % daratan yang dibawahi oleh batuan sedimen, kira-kira 1/5 dari massa sedimen ini terdiri dari batuan karbonat (gamping dan dolomit). Pada umumnya batuan karbonat dapat dibagi 4 macam yaitu :

1.Terumbu Karbonat 

Terumbu (reef) dapat merupakan batuan reservoir yang sangat penting. Pada umumnya terumbu terdiri dari suatu kerangka dari koral, ganggang dan sebagainya yang tumbuh dalam laut yang bersih, berenergi gelombang tinggi dan mengalami banyak pembersih. Sehingga rongga-rongga menjadi sangat bersih. Juga diantara kerangka tersebut terdapat banyak fragmen koral, foraminifera dari butiran bioklastik lainnya. Tetapi karena pertumbuhan ini terjadi didaerah yang berenergi tinggi maka biasanya menjadi lebih bersih. 

Dalam hal ini porositas yang didapatkan terutama berada dalam kerangka yang berbentuk rongga-rongga bekas binatang hidup yang biasanya disemen dengan spary calcite sehingga porositasnya menjadi kecil. Ada kalanya porositas juga diperbesar karena mengalami pelarutan lebih lanjut, sehingga menjadi lorong-lorong atau bergua-gua. Seringkali dalam reservoir semacam itu didapatkan lubang-lubang atau gerowong, yang dalam pemboran mengakibatkan hilangnya banyak lumpur pemboran, sehingga pipa bor tiba-tiba jatuh. 

2. Gamping Klastik 

Gamping klastik sering juga merupakan reservoir yang sangat baik, terutama asosiasinya dengan Oolite, yang sering disebut sebagai kakarenit. Jadi jelas bahwa batuan reservoir yang terdapat didalam oolite itu merupakan pengendapan yang berenergi tinggi dan didapatkan dalam jalur sepanjang pantai atau jalur dangkal dengan arus gelombang yang kuat. 

Porositas yang didapatkan biasanya ialah jenis porositas intergranuler, yang kadang-kadang juga diperbesar oleh adanya pelarutan. Porositas bisa mencapai setinggi 32%, tetapi hanya mempunyai permeabilitas 5 millidarcy. 

3. Dolomit 

Dolomit merupakan batuan reservoir karbonat yang jauh lebih penting dari jenis batuan karbonat lainnya. Cara terjadinya dolomit ini tidak begitu jelas, tetapi pada umumnya dolomit ini bersifat sekunder, atau sedikit banyak dibentuk sesudah sedimentasi. Masalah cara pembentukan porositas dalam dolomit banyak menghasilkan berbagai macam interpretasi. Salah satu teori mengenai hal ini ialah porositas timbul karena dolomitasi batuan gamping, sehingga molekul kalsit diganti oleh molekul dolomit. Karena molekul dolomit lebih kecil dari molekul kalsit, maka hasilnya akan merupakan pengecilan volume sehingga timbullah rongga-rongga. 

Jadi jelaslah adanya hubungan antara dolomitasi dan porositas. Dolomit yang biasanya mempunyai porositas yang baik bersifat sukrosik, yaitu berbentuk hampir menyerupai gula pasir. Sering juga dolomit ini terdapat porositas yang bersifat gerowong yang mungkin disebabkan karena banyak kalsit yang belum diganti oleh dolomit, dan berbentuk patches atau berbentuk yang lebih besar dari satu kristal. Semua bentuk itu kemudian dilarutkan dan menghasilkan porositas gerowong ini. Dolomitasi juga terjadi dalam batuan gamping yang bersifat terumbu. Bahkan banyak koral yang didolomitasi juga menimbulkan gerowong-gerowong yang besar, sehingga akan memperlihatkan porositas interkristalin.

Dalam hal ini ada dua macam dolomit yang terjadi:

a). Dolomit yang bersifat primer 

Terbentuk dalam suatu laguna atau laut tertutup yang sangat luas, dengan temperatur sangat tinggi. 

b). Dolomit rubahan (replacement) 

Terutama terjadi pada dolomitasi gamping yang bersifat terumbu, dengan teori yang terkenal yaitu Supratidal Seepage Reflux. Disini dijelaskan bahwa terumbu yang bersifat penghalang akan membentuk suatu laguna dibelakangnya. Laguna ini hanya terisi air laut pada waktu-waktu badai, dan air laut yang terdapat dibelakang terumbu yang menghalangi itu menjadi tinggi kegaramannya. Akan tetapi air garam yang terjebak didalam laguna yang demikian, mineral Magnesium-nya akan sangat tinggi dan juga berat jenisnya akan meningkat. Oleh karena itu akan terjadi suatu perembesan kembali (reflux) melalui pori-pori yang terdapat dalam gamping kerangka ataupun terumbu tersebut kembali lagi ke laut bebas. Pada waktu perembesan melalui kerangka gamping, terjadilah dolomitasi. Sehingga jelaslah bahwa dolomitasi ini merupakan proses yang paling penting dan asosiasinya dengan porositas sangat jelas.

4. Gamping Afanitik

Batu gamping yang bersifat afanitik dapat pula bertindak sebagai batuan reservoir, terutama jika porositasnya didapatkan secara sekunder. Misalnya karena peretakan ataupun karena pelarutan dibawah suatu ketidakselarasan. Batuan karbonat dapat dibagi menjadi berbagai klasifikasi yaitu:

a). Type Compact Crystallin 

Pada tipe ini matrik tersusun rapat oleh kristalin yang saling mengisi diantara pori-pori yang non visbel, diperkirakan 1-5 % dari pori-pori ini kurang begitu efektif. Permukaan batuannya merupakan permukaan yang paling licin. 

b). Type Chalky 

Untuk tipe ini matrik batuan tersusun dari kristal-kristal kecil, sehingga ruang pori-pori terisi rapat oleh partikel-partikel tersebut dan hanya tampak bila dilihat dengan mikroskop. Permeabilitasnya berkisar antara 10-30 md. Dengan kenampakan batuannya yang baru dibelah akan menunjukkan permukaan yang suram seperti kapur. 

c). Type Granular satu sacharoidal 

Pada tipe ini matrik tersusun dari kristal-kristal, yang hanya sebagian saja kontak antara satu sama lainnya. Sehingga akan memberikan ruang antar pori-pori yang saling berhubungan. Permeabilitas sangat tinggi, hingga bisa mencapai beberapa ratus millidarcy. 

Klasifikasi ukuran pori masih dibagi menjadi empat kelas, yaitu: 

• Porositas yang tidak tampak oleh mata biasa maupun dengan mikroskop yang diperbesar 10 kali. 
• Porositas yang tidak dapat dilihat tanpa pembesaran, tapi terlihat pada pembesaran 10 kali. 
• Porositas yang kelihatan oleh mata biasa, tetapi garis tengahnya berkisar antara 0,1-1,0 mm.
• Porositas yang berukuran pori-pori lebih besar dari 1,0 mm.

Komposisi Kimia Dan Mineral Batuan Karbonat

Yang termasuk dalam kelompok batuan karbonat adalah limestone, dolomite dan yang bersifat diantara keduanya. Istilah limestone biasanya dipakai untuk kelompok batuan yang mengandung paling sedikit 80 % calcium carbonate atau magnesium, juga dipakai untuk batuan yang mempunyai fraksi carbonate melebihi unsur non carbonate-nya. Pada limestone, fraksi disusun terutama oleh mineral calcite. Sedangkan pada dolomite, mineral penyusun utamanya adalah mineral dolomite.

Komposisi limestone terutama didominasi oleh calcite, sehingga mengandung CaO dan CO2 sangat tinggi. Bahkan sering kali jumlahnya mencapai lebih dari 95 %. Unsur lainnya yang lebih penting adalah MgO, dimana jika jumlahnya lebih dari 1 % atau 2 %, kemungkinan besar mengandung mineral dolomite. Kebanyakan limestone mengandung MgCO3 kurang dari 4 % sampai lebih dari 40 %.

Sedangkan dolomite adalah jenis batuan yang merupakan variasi dari limestone yang mengandung unsur karbonat lebih besar dari 50 %. Sedangkan untuk batuan-batuan yang mempunyai komposisi antara limestone dan dolomite akan mempunyai nama bermacam-macam, tergantung dari unsur yang dikandungnya. Untuk batuan yang unsur magnesiumnya lebih besar daripada unsur calcite nya, disebut limy, calcitic calciferous atau calcodolomite. Pada dasarnya komposisi kimia dolomite hampir sama dengan limestone, kecuali pada unsur MgO yang merupakan unsur yang penting dengan jumlah yang cukup besar.

Gb. Komposisi Batu Karbonat

(Pettijohn, F. J., “Sedimentary Rock”, 1957)

tag : carbonate rocks