Komposisi Minyak Bumi

Geokimia Organik
5. Pembentukan dan Komposisi Minyak Bumi
- Pembentukan Minyak Bumi
- Pentingnya Waktu dan Suhu dalam Pembentukan
Minyak Bumi
- Migrasi Hidrokarbon
- Komposisi Minyak Bumi
- Terbentuknya Bahan Bakar Fosil
- Perekaan Minyak Bumi Batuan Sumber
1
Pembentukan Minyak Bumi
Secara pelan-pelan, selama katagenesis dan
metagenesis, kerogen berevolusi menjadi cairan yang
kaya hidrokarbon (minyak dan gas)  minyak bumi
☻ Jumlah dan komposisi hidrokarbon tergantung pada
komposisi bahan organik yang terikat pada struktur
kerogen
☻ Pada kuliah yang lalu :
Kerogen type I : kaya struktur asiklik, alifatik rantai menengah dan
panjang  melimpah akan minyak
Kerogen type II : sedikit alifatik asiklik, tapi mampu menghasilkan
minyak
Kerogen type III : dominasi struktur alifatik rantai pendek (≤ C4)
yang diturunkan dari maseral vitrinit
Kerogen type IV : karbon intertinit, yang tidak menghasilkan
hidrokarbon
R. Y. Perry Burhan
Geokimia Organik 06
2
Generasi minyak bumi
Secara alami : senyawa yang cendrung membentuk batubara
humat biasanya kecil potensinya untuk membentuk minyak
R. Y. Perry Burhan
Geokimia Organik 06
3
Hidrokarbon dari Batubara
Karena secara alami senyawa pembentuk batubara
cendrung membentuk batubara humat  sangat kecil
potensi pembentukan minyak
☻ Umumnya rantai alkil  metana pada vitrinit, terutama
apabila kandungan liptinit/eksinit relatif tinggi
☻ Sekalipun kerogen type III ~ batubara humat, tetapi pada
batubara humat tidak dapat membentuk minyak, karena
struktur fisik dan kimianya cendrung untuk menyerap
hidrokarbon cair
☻ Beberapa batubara humat yang dilaporkan dapat
menghaslkan minyak : Latrobe Group dari Cekungan
Gippsland di Australia Tenggara  karena kandungan bahan
lipidnya (liptinit dan eksinit) tinggi yang berasal dari 1) lipid
eksin spt, waks, resin, pollen yang terkonsentrasi selama
diagenesis; 2) biomassa mikrobial (liptinit) hasil daur ulang
tumbuhan tingkat tinggi selama diagenesis. Hidrokarbonnya
didominasi C23 – C35
R. Y. Perry Burhan
Geokimia Organik 06
4
Variasi komposisi hidrokabon vs
kematangan kerogen
Selama diagenesis : hidrokarbon hanya yang diturunkan
organisme hidup saja (C11 – C35) dan CH4 dari methanogenesis
Pada katagenesis : pembentukan hidrokarbon terbagi dua 
pembentukan minyak (oil window) dan gas basah.
Hidrokarbon rantai panjang mulai terdegradasi pelan-pelan
menjadi hidrokarbon rantai menengah dan pendek
Pembentukan minyak terbatas pada suhu 100-150 oC atau
pada kedalaman 2.5 – 4 km)
Gas (C1 – C5) dihasilkan sampai pada suhu 230 oC dan
kedalaman 6.5 km, kecuali CH4 pada permukaan oleh
methanogenesis  cracking zone
R. Y. Perry Burhan
Geokimia Organik 06
5
Variasi komposisi hidrokabon vs kematangan kerogen
R. Y. Perry Burhan
Geokimia Organik 06
6
Reaksi pembentukan hidrokarbon
Reaksi siklisasi dan aromatisasi residu yang dibebaskan dari
struktur kerogen
R. Y. Perry Burhan
Geokimia Organik 06
7
Reaksi pembentukan hidrokarbon
Reaksi pembentukan hidrokarbon yang lebih pendek
R. Y. Perry Burhan
Geokimia Organik 06
8
Pentingnya Waktu dan Suhu dalam
Pembentukan Minyak Bumi
R. Y. Perry Burhan
Geokimia Organik 06
9
Pentingnya Waktu dan Suhu dalam
Pembentukan Minyak Bumi
Suhu : Peningkatan geothermal berkisar antara 10 – 80 oC
per km atau rata-rata 33 oC per km  pembentukan
minyak bumi berkaitan dengan kedalaman pemendaman
Misalnya : di Cekungan Panonian Tersier (Eropa Tengah),
yang mempunyai geothermal 50 oC per km sudah terbentuk
minyak pada zaman Pliosen
Waktu : Temperatur yang lebih tinggi akan mempersingkat
waktu pembentukan minyak bumi  waktu bertambah
secara eksponensial dengan berkurangnya waktu
Misalnya : pembentukan minyak pada 60 oC membutuhkan
waktu 200 Ma, sedangkan pada 100 oC hanya
membutuhkan 10 Ma.
R. Y. Perry Burhan
Geokimia Organik 06
10
Pentingnya Waktu dan Suhu dalam
Pembentukan Minyak Bumi
Kinetika pembentukan minyak bumi : ditentukan
dengan TTI (time-temperature index), yang biasanya
meningkat dua kali dengan kenaikan suhu 10 oC
R. Y. Perry Burhan
Geokimia Organik 06
11
Model Mackenzie dan Quigley (1988) :
- labile kerogen (liptinit dan eksinit)  minyak
 reactive kerogen
- refractory kerogen (vitrinit)  gas
- inert kerogen (inertinit)  tidak menghasilkan hidrokarbon
R. Y. Perry Burhan
Geokimia Organik 06
12
Pentingnya Waktu dan Suhu dalam
Pembentukan Minyak Bumi
Model Mackenzie dan Quigley (1988) :
• minyak banyak terbentuk pada suhu 100 – 150 oC
• gas utama terbentuk pada suhu 150 – 230 oC
• minyak yang tertinggal pada batuan induk mengalami
pemecahan ikatan menjadi gas pada suhu 150 – 180 oC
• minyak tidak bisa bertahan sepanjang rentang geologi pada
> 160 oC
R. Y. Perry Burhan
Geokimia Organik 06
13
Migrasi Hidrokarbon
Minyak bumi biasanya ditemukan di “reservoir” yang jauh
dari batuan induknya, perpindahan minyak  migrasi
Migrasi minyak dibagi dua tahap : migrasi primer dan
migrasi sekunder
Migrasi primer : ekspulsi minyak bumi dari batuan
sumber ke strata pembawa
Migrasi sekunder : perpindahan minyak bumi melalui
batuan pengangkut menuju reservoir
Faktor yang berperanan dari batuan sumber dan batuan
pengangkut : porosity dan permeability
R. Y. Perry Burhan
Geokimia Organik 06
14
Migrasi Hidrokarbon
Mackenzie dan Quigley (1988) : diterangkan dengan
jenis hidrokarbon yang dibebaskan dari berbagai jenis
batuan sumber  ada 3 kelas batuan sumber, berdasarkan
tipe kerogen dan konsentrasi inisialnya
Kelas 1 : dominan kerogen labil (oil-prone) pada
konsentrasi > 10 kg/t, mulai melepaskan minyak pada
suhu 100 oC dan pada 120 - 150 oC membebaskan sampai
60-90 % kandungan minyak
Misalnya : batuan sumber North Sea Kimmeridge Clay
Kelas 2 : masih mengandung kerogen labil dengan
konsentrasi < 5 kg/t, membebaskan minyak dalam bentuk
kondensat dan diikuti gas kering
Misalnya : batuan sumber Nova Scotia dan Nile Delta
Kelas 3 : mengandung refractory kerogen, yang
menghasilkan gas kering
Misalnya : Batubara palezoic dari Eropa dan Amerika Utara
R. Y. Perry Burhan
Geokimia Organik 06
15
Migrasi Hidrokarbon
Gabungan Kelas 1 dan Kelas 3
Misalnya : Mahakam Delta dan Gippsland Basin, Aust
Gabungan Kelas 2 dan Kelas 3
Misalnya : batubara Australia
Tipe kerogen dan kandungannya diterangkan dengan PGI
(petroleum generation index; fraksi organik yang
mengalami transformasi menjadi minyak) dan PEE
(petroleum expulsion efficiency; fraksi hidrokarbon yang
digenerasi keluar dari batuan sumber) yang diplot versus
suhu dengan kenaikan suhu dperkirakan 5 oC /Ma
R. Y. Perry Burhan
Geokimia Organik 06
16
Migrasi Hidrokarbon
R. Y. Perry Burhan
Geokimia Organik 06
17
Migrasi Hidrokarbon :
Penjebakan dan pencadangan
• Migrasi sekunder diakhiri dengan penjebakan (trap), yang
terbagi atas dua kelas : structural dan stratigraphic
• Structural traps : disebabkan oleh tektonik
• Stratigraphic traps : disebabkan lapisan pengendapan
R. Y. Perry Burhan
Geokimia Organik 06
18
Komposisi Minyak Bumi :
 Komposisi kasar
Komposisi minyak mentah : hidrokarbon (alifatik dan aromatik), resin
dan aspalten, dengan susunan unsur penyusun sebagai berikut :
R. Y. Perry Burhan
Unsur penyusun
Kelimpahan (%berat)
C
82.2 – 87.1
H
11.8 – 14.7
S
0.1 – 5.5
O
0.1 – 4.5
N
0.1 – 1.5
Lainnya
≤ 0.1
Geokimia Organik 06
19
Komposisi Minyak Bumi :
 Komposisi kasar
Komposisi minyak mentah secara umum :
- 57 % hidrokarbon alifatik
- 29 % hidrokarbon aromatik
- 14 % resin
- 2 % belerang thiofenik yang terikut pada hidrokarbon aromatik
Berdasarkan penggunaan dibagi atas dasar fraksi distilasi :
- gasoline ( C4 – C10 )
- kerosine ( C11 – C13 )
- diesel fuel ( C14 – C18 )
- heavy gas oil ( C19 – C25)
- lubricating oil ( C26 – C40 )
R. Y. Perry Burhan
Geokimia Organik 06
20
Komposisi Minyak Bumi :
 Komposisi hidrokarbon
Hidrokarbon alifatik (jenuh atau parafin) :
- alkana asiklik ( lurus dan bercabang) – 33 %
- sikloalkana (naftena) – 32 %
Hidrokarbon aromatik – 35 %
Senyawa NSO – yang tergabung ke dalam hidrokarbon
aromatik
R. Y. Perry Burhan
Geokimia Organik 06
21
Komposisi Minyak Bumi :
 Komposisi hidrokarbon
R. Y. Perry Burhan
Geokimia Organik 06
22
Komposisi Minyak Bumi :
 Komposisi hidrokarbon
R. Y. Perry Burhan
Geokimia Organik 06
23
Komposisi Minyak Bumi :
 Komposisi hidrokarbon pada minyak mentah
Minyak parafinik : terutama alkana asiklik dengan < 1% belerang
Minyak parafinik-naftenik : terutama alkana asiklik dan sikoalkana
dengan < 1% belerang
Minyak aromatik-intermediat : > 50 % hidrokarbon aromatik dan
biasanya > 1% belerang
R. Y. Perry Burhan
Geokimia Organik 06
24
Komposisi Minyak Bumi :
 Komposisi biomarka
Biomarka : , 1 % berat dari total hidrokarbon, yang lazimnya
diturunkan dari lipid, erikat pada struktur kerogen dan dibebaskan
selama katagenesis
Biomarka : isoprenoid asiklik, steroid, terpenoid dan porfirin
R. Y. Perry Burhan
Geokimia Organik 06
25
Komposisi Minyak Bumi :
 Komposisi biomarka (pada minyak mentah)
R. Y. Perry Burhan
Geokimia Organik 06
26
Komposisi Minyak Bumi :
 Komposisi biomarka (pada batubara humat)
R. Y. Perry Burhan
Geokimia Organik 06
27
A suivre ...........
R. Y. Perry Burhan
Geokimia Organik 06
28