5

RANGKUMAN MATERI KULIAH COAL BED METHANEA. Unconventional Resources Contoh dari unconventional resources antara lain adalah:1. Coal Bed Methane (CBM),2. Underground Coal Gasification (UCG),3. Shale Gas,4. Thight Gas Sand,5. Gas Hydrate,6. Shale Oil,7. Heavy Oil, dan8. Tight Oil.

B. Coal Bed Methane (CBM)Merupakan gas alam yang mengandung 100% methane (CH4) yang dihasilkan oleh coal seam, tidak berwarna, tidak berbau, mudah terbakar, dengan densitas rendah.Berdasarkan proses pembentukannya gas methane terdiri atas 2 macam, antara lain:1. Biogenic Methane: Methane terbentuk melelui kegiatan / aktivitas mikroba, dan biasanya berlangsung pada kedalaman yang dangkal2. Thermogenic Methane: Methane terbentuk karena pengaruh geothermal (dipengaruhi oleh tekanan dan temperatur), dan biasanya berlangsung pada kondisi yang dalam.Pada suatu produksi CBM keberadaan air merupakan salah satu kendala utama, dikarenakan hal tersebut manaikkan tekanan air pada coal bed. Menurunkan pressure gradient antara atmosfer dan coal bed. Air pada batubara berasal dari:1. Adherent Moisture:Air bebas, pada peermukaan batubara, dikuras selam proses dewatering2. Inherent Moisture:Tidak mempengaruhi volume air yang dikuras selama dewatering, namun mempengaruhi jumlah metan yang teradsorbsi didalam mikropore batubara.3. Chemical Bound Water :Air dalam ikatan kimia batubara.Keberadan gas metan pada suatu lapisan batubara di pengaruhi oleh maceral pembentuk batubara itu sendiri, ada pun maceral pada batubara diantaranya:1. Lipthinite:berasal dari tumbuhan tingkat rendah seperti spora dan lumut. Gas metan terbentuk dalam jumlah terbesar.2. Vitrinite:berasal dari selulosa tumbuhan, berpengaruh pada pembentukan cleat dan natural fracture pada batubara.3. Inertinite:berasal dari tumbuhan yang telah teroksidasi selama proses coalification. Gas metan terbentuk dalam jumlah tekecil.

GAMBAR 1KEBERADAAN KANDUNGAN H/C MACERAL SEIRING PENINGKATAN KUALITAS BATUBARAPada suatu eksploitasi CBM yang menjadi hitting target nya merupakan batubara dengan grade High Volatile A bituminus. Berdasarkan coal bed methane generation model (gambar 2), ada beberapa alasan yang mendasari hal ini, antara lain:1. Pada tingkatan pembatubaraan ini tingkat maturasi batubara tercapai pada keadaan yang tinggi, sehingga akan terbentuk Thermogetic Methane yang lebih besar (hingga 10 kali lipat dibanding biogenic methane).2. Batubara sampai pada keadaan brittle, sehingga mudah untuk dihancurkan (pembuatan struktur rekahan / fracture baru)

GAMBAR 2COAL BED METHANE GENERATION MODELC. Sistem Rekahan AlamiPada dasarnya batubara telah mengalami fracturing secara alami, sistem rekahan atau fracture ini disebut dengan cleat. Cleat merupakan retakan alamiah pada batubara yang terjadi selama proses coalification. Keberadaan natural fracture seperti cleat inilah yang membuat cadangan gas unconventional lebih banyak dibanding reservoar lainnya.Tekanan hidrostatic (perbedaan tekanan) yang terjadi antara coal bed dan atmosfer merupakan penyebab utama methane dapat bergerak pada cleatnya. Upaya ini dapat dimaksimalkan dengan melakukan dewatering sehingga tekanan air akan turun dan beda tekanan semakin tinggi.Cleat batubara terbagi menjadi 4 macam:1. Face Cleat2. Butt Cleat3. 3th Cleat4. 4th Cleat

GAMBAR 3THE NATURAL FRACTURE SYSTEM

D. Sorbtion Pada Batubara Adsorbtion :Peristiwa melekatnya atau teradsobsinya gas metana pada permukaan mikropori batubara. Desorbtion:Peristiwa lepasnya atau terbebasnya gas metana dari permukaan mikropori batubara. GAMBAR 4SORBTION PADA BATUBARAAda dua hukum yang mendasari pergerakan gas methane dalam batubara, antara lain: Hukum Fick : merupakan pergerakan gas metana dari mikropori batubara menuju cleat akibat adanya perbedaan konsentrasi (concentration gradient). Hukum Darcy:merupakan pergerakan gas metana dari cleat menuju wellbore akibat adanya perbedaan tekanan (pressure gradient) antara coal bed dan atmosfer.Hal ini yang menyebabkan coal bed disebut juga sebagai dual porocity system karena menggunakan matriks (mikropore) dan cleat (makropore) sebagai bedia porositas.

GAMBAR 5CBM STORAGEDalam coal bed, keberaddan gas metana diklasifikasikan mencadi tiga macam, yaitu :1. Adsorben Gas : Gas metana terperangkap dalam mikropori batubara.2. Free Gas, terdiri atas 2 jenis :a. Gas bebas pada mikropori batubara,b. Gas bebas pada cleat atau fracture batuabara.3. Dissolved Gas : Gas metana yang terlarut dalam air formasi.

E. Coal Bed Methane Development & Water Management Study1. Coal Bed Methane DevelopmentProduksi CBM dapat dilakukan dengan 2 metode yaitu:a. Open hole : Pemasangan casing hanya sampai pada bagian atas reservoar (coal bed), lebih bertujuan untuk menahan batuan diatas reservoar.b. Case hole : Pemasangan casing hingga menutupi coal bed, perlu dilakukan pervorasi pada casehole yang menutupi coal bed untuk mengalirkan fluida, pervorasi dilanjutkan dengan penginjeksian propan agar fracture tidak menyatu lagi. Pervorasi juga dilakukan pada batubara dengan multiple seam seperti pada gambar 7.

GAMBAR 6CBM DEVELOPMENT

GAMBAR 7SINGLE AND MULTIPLE COAL SEAM2. Water Management StudyAir produksi CBM menjadi hal wajib yang harus dihasilkan dalam pengembangan CBM ke depan karena produksi CBM pada setiap sumur diawali dengan produksi air Formasi (tempat terendapnya Batubara) yang banyak.Proses produksi gas CBM adalah dengan cara merelease/melepaskan air darireservoirBatubara, yaitu dengan menggunakan pompa. Hal ini dikarenakan gas CBM yang terdapat pada lapisan Batubara terperangkap pada matriks Batubara dan sebagian kecil terdapat padacleat(rekahan) sebagai gas bebas dan terlarut pada air yang berada di dalamcleat (gambar 4). Agar gas CBM tersebut dapat diproduksikan, maka tekananreservoir harus lebih kecil daricritical desorption pressure, yaitu tekanan terendah dimana gas metana yang terdapat dalam Batubara dapat diproduksikan. Untuk menurunkan tekanan tersebut, maka dilakukan pekerjaanDewateringyaitu memproduksikan air sehingga tekanan kritis desorpsi reservoirdapat tercapai. Setelah tekananreservoirturun sampai pada tekanan kritis desorpsi akibat terproduksikannya air dari reservoir, maka gas dapat terbebaskan. Pada kondisi ini, fluida yang terproduksikan tidak hanya air, tetapi gas yang terakumulasi pada matriks Batubara juga sudah mulai terbebaskan.Secara umum, pada waktu air terproduksikan dari reservoir pada saat yang sama gas CBM juga terproduksikan, hal ini disebabkan tekanan gas CBM pada Batubara lebih kecil jika dibandingkan dengan tekanan air sehingga untuk memproduksi gas CBM tersebut maka air perlu dikeluarkan.Banyaknya air terproduksi dapat berdampak serius terhadap pencemaran lingkungan apabila tidak dikendalikan dengan ketat dan konsisten. Saat ini telah ada peraturan khusus mengenai pengelolaan air terproduksi CBM yakni Peraturan Menteri Lingkungan Hidup No.02 tahun 2011 tentang Baku Mutu Air Limbah Bagi Usaha dan/atau kegiatan Explorasi dan eksploitasi Gas Metana Batubara, antara lain:Pasal 2, ayat 1Air limbah usaha dan/atau kegiatan eksplorasi dan eksploitasi gas metana batubara meliputi:a. air terproduksi;b. air limbah drainase mengandung minyak; danc. air sisa pengeboran.Pasal 2, ayat 2Air terproduksi dari usaha dan/atau kegiatan eksplorasi dan eksploitasi gas metana batubara wajib dikelola dengan salah satu atau kombinasi dari upaya pengelolaan dengan cara:a. dibuang ke lingkungan, antara lain:1. pembuangan ke badan air;2. diinjeksikan ke dalam formasi; dan/atau3. diuapkan.b. dimanfaatkan untuk kepentingan lain, antara lain:1. perikanan atau produksi kebutuhan manusia dari produk pertanian;2. pencucian batubara;3. penyiraman debu:4. air proses industri:5. irigasi:6. peternakan; dan/atau7. air baku air bersih.Jika air ini dibuang langsung ke lingkungan maka akan menimbulkan banyak masalah karena tingginya kandungan mineral yang terdapat didalamnya. Kualitas air terproduksi CBM tergantung pada kondisi lingkungannya. Parameter untuk menilai kualitas air tersebut adalah TotalDissolved Solids(TDS),Total Sollved Solid (TSS), Dissolved Oxygen (DO), Electric Conductivity(EC), Sodium Adsorption Ratio (SAR) dll, dimana secara garis besar parameter tersebut berhubungan dengan kandungan garam dan senyawa kimia yang terkandung didalamnya, sehingga perlu dilakukan treatment atau pengolahan terlebih dahulu sebelum dimanfaatkan atau dibuang ke lingkungan.

PERBEDAAN EMISI GAS METHANE PADA SAAT MUSIM HUJAN DAN KEMARAU

Seperti yang kita ketahui, agar gas CBM dapat diproduksi, maka tekananreservoir harus lebih kecil daricritical desorption pressure, yaitu tekanan terendah dimana gas metana yang terdapat dalam Batubara dapat diproduksikan. Untuk menurunkan tekanan tersebut, maka dilakukan pekerjaanDewateringyaitu memproduksikan air sehingga tekanan kritis desorpsi reservoirdapat tercapai. Setelah tekananreservoirturun sampai pada tekanan kritis desorpsi akibat terproduksikannya air dari reservoir, maka gas dapat terbebaskan. Pada kondisi ini, fluida yang terproduksikan tidak hanya air, tetapi gas yang terakumulasi pada matriks Batubara juga sudah mulai terbebaskan.Secara umum, pada waktu air terproduksikan dari reservoir pada saat yang sama gas CBM juga terproduksikan, hal ini disebabkan tekanan gas CBM pada Batubara lebih kecil jika dibandingkan dengan tekanan air sehingga untuk memproduksi gas CBM tersebut maka air perlu dikeluarkan.Dari hal yang disebutkan diatas dapat kita ketahui bahwa volume air dari reservoir mempengaruhi produksi CBM. Pada musim hujan (November - Maret) akan dibarengi dengan peningkatan air tanah dan kemungkinan juga dengan air reserevoir, pada aair tanah terjadi perluasan zona saturasi seiring dengan naiknya water table (gambar 7), sehingga proses dewatering akan menghasilkan air terproduksi dalam jumlah yang jauh lebih besar dibandingkan pada musim kemarau (April - Oktober). Melalui analisis ini, produksi CBM akan lebih optimal pada bulan April hingga Oktober (musim kemarau), dikarenakan pada dasarnya volume air reservoir yang perlu harus diproduksi berada dalam keaadaan yang sedikit, sehingga secara alami tekanan reservoir menjadi lebih kecil dibanding pada musim hujan sehingga produksi gas CBM dapat meningkat. Dengan air terproduksi yang menurun juga akan mengurangi biaya pemompaan. Seperti yang diungkapkan pada awal pembahasan bahwa akan terjadi pergerakan gas dari mikropori menuju cleat dan dari cleat menuju wellbore dikarenakan adanya perbedaan konsentrasi dan tekanan (concentration dan pressure gradient).Dengan terjadinya peningkatan produksi sumur CBM, secara otomatis emisi gas metan akan lebih besar pada musim kemarau dibandingkan musim hujan. Disamping itu faktor hujan berpengaruh pada kegiatan pertambangan, dimana jika terjadi hujan kegiatan operasional cenderung tertunda/ dihentikan sementara waktu. Kegiatan penambangan batubara akan lebih sedikit sehingga jumlah gas metan yang terpapar dari bukaan batubara yang akan ditambang menjadi lebih sedikit dibanding saat kegiatan pertambangan berlangsung.

GAMBAR 8KONDISI AIR TANAH SAAT MUSIM HUJAN DAN KEMARAU