Pertanyaan :

1. Mengapa dalam eksplorasi batuan orang-orang lebih memilih batuan sandstone

dibandingkan shale/clay, walaupun porositas sama. Jelaskan secara kuantitatif nya?

2. Mengapa komposisi mineral mempengaruhi sifat fisis batuan?

Jawaban :

1. Batuan sandstone (batu pasir) dan batuan shale merupakan batuan yang tergolong kedalam

batuan sedimen. batuan sedimen merupakan batuan yang terbentuk dari batuan-batuan yang

telah ada sebelumnya oleh kekuatan-kekuatan yang berasal dari alam, diantranya yaitu

pelapukan, gaya-gaya air, pengikisan oleh angin, serta proses litifikasi, diagnosis dan

transportasi. Batuan sandstone ada batuan sedimen yang memiliki struktur klastik dan

struktur non stratified dengan komposisi butir kuarsa, sedangkan batuan shale (batu

lempung) merupakan jenis batuan sedimen yang memiliki tekstur klastik, struktur non

stratified dan memiliki omposisi lempung, kuarsa, opal, kalsedon dan biji besi.

Kedua batuan ini memiliki banyak kesamaan, tetapi sudah pasti batuan ini berbeda. Secara

kuantitatif batuan ini dapat kita bedakan berdasarkan grain size (ukuran butirannya).

Menurut beberapa literature yang telah dibaca secara kuantitatif, grain size (ukuran butiran)

batuan sandston sekitar 1/16 hingga 2 milimeter atau 0,0625 hingga 2 mimeter, sedangkan

batuan shale memiliki grain size (ukuran batuan) <1/256. Ukuran butir batuan ini dapat

diukur dengan menggunakan alat pembanding ukuran batuan yang disebut dengan

komparator. Walaupn ukuran butir dari kedua batuan tersebut berbeda tetapi kedua batuan

ini memiliki nilai porositas yang sama.

Perbedaan dari grain size (ukuran butir) dari batuan inilah yang membuat sandstone lebih

dipilih untuk dilakukan eksplorasi dibandingkan dengan clay/shale. Sandstone memiliki

ukuran butir yang lebih besar dibandingkan clay/shale, dengan ukuran butir yang lebih besar

itu mengakibatkan jebakan recervoir di dalam batuan tersebut lebih banyak, dibandingkan

dengan batuan yang memiliki ukuran butir yang lebih kecil. Oleh sebab itulah sandstone

lebih banyak dipilih untuk dieksplorasi dibandingkan dengan batuan shale/clay.

2. Sebelum kita membahas tentang hubungan antara komposisi mineral dan sifat fisis batuan,

maka kita harus mengenal komposisi mineral-mineral dan sifat-sifat fisis dari batuan

tersebut:

- Komposisi mineral batuan mencakup:

Grain size n shape

Struktur pori atau matriks

Pori atau grain shape

Pori atau distribusi grain

Tipe padda medan fluida

Distribusi fluida

- Sifat fisis batuan:

Porositas

Permeabilitas

Konduktivitas

Resistivitas

Seismik velocity

wettabillitas

a. Grain Size and Shape

Grain size (ukuran butir) dan grain shape (permukaan butir) adalah sifat fisik sedimen yang

telah ditelaah sesuai dengan tujuan dan kegunaannya. Grain size digunakan untuk

mengetahui jenis dari batuan tersebut, sedangkan grain shape adalah bentuk permukaan

butir itu sendiri. Grain size dan shape adalah salah satu faktor yang sangat penting sebelum

menentukan jenis dari batuan yang sedang diteliti. Ukuran butir ini juga dapat dihubungkan

dengan sifat fisis dari batuan tersebut, sifat fisis batuan yang berhubungan dengan ukuran

butir seperti porositas, permeabilitas, densitas, wettabillitas dan saturasi. Besar kecil nilai

dari sifat fisis ini dipengaruhi oleh besar atau kecilnya ukuran dari butiran penyusun batuan

tersebut. Sehingga dapat disimpulkan batuan yang memiliki kualitas yang baik untuk

dilakukan eksplorasi adalah jenis batuan yang memiliki ukuran butir yang lebih besar.

Ukuran butir dan permukaan butir ternyata sangat mempengaruhi kemampuan suatu batuan

untuk menampung fluida. Semakin besar ukuran butir maka akan semakin besar pula pori

yang berada di dalam batuan tersebut, semakin besar pori maka akan banyak terkandung

fluida-fluida dalam batuan. Di bawah ini diberikan beberapa jenis ukuran butir batuan yang

tergolong kedalam batuan sedimen.

b. Struktur Pori dan Matriks

Struktur pori adalah merupakan suatu kelainan dari perlapisan normal dari batuan sedimen

yang diakibatkan oleh proses pengendapan dan keadaan energi pembentuknya. Berdasarkan

asalnya, struktur sedimen yang terbentuk dapat dibagi menjai tiga macam yaitu:

- Struktur Sedimen Primer : Terbentuk karena proses sedimentasi, dapat merefleksikan

mekanisme pengendapannya, antara lain : perlapisan, gelembur-gelombang, perlapisan

silang-siur, konvolut, perlapisan bersusun, dll. (gambar 1)

- Struktur Sedimen Sekunder : Terbentuk setelah proses sedimentasi, sebelum atau

setelah diagenesa. Menunjukkan keadaan lingkungan pengendapannya, misal : cetak

suling, cetak beban, dll. (gambar 2)

- Struktur Sedimen Organik : Struktur yang terbentuk oleh kegiatan organisme seperti

molusca, cacing, dan binatang lainnya, misal : kerangka, laminasi pertumbuhan, dll.

(gambar 3)

Struktur dari batuan ini dapat memperlihatkan pengaruh dari komposisi mineral batuan

terhadap sifat fisis batuan, diantaranya yaitu densitas, porositas, permeabilitas dan lain

sebagainya. Batuan yang memiliki struktur yang lebih baik adalah batuan yang terbentuk

dari proses sedimentasi (gambar 1). Struktur batuan yang terbentuk dari proses setelah

sedimentasi ataupun oleh kegiatan orgnisme biologi dimana batuan ini biasanya

tergolong kedalam batuan yang teksturnya lebih keras (gambar 3), densitas dari struktur

ini besar. Batuan yang sering dipilih adalah jenis batuan yang memiliki struktur batuan

yang terjadi karena proses sedimentasi.

Kemudian kita membahas tentang matrik, dimana matrik adalah butiran yang lebih kecil

dari fragmen, yang terendapkan bersama-sama dengan fragmen, matriks terdapat di sela-sela

fragmen sebagai massa dasar. Seperti fragmen, matrik dapat berupa mineral, pecahan batuan

maupun fosil. Matrik sangat halus sehingga aspek geometri tak begitu penting, terdapat di

antara butiran sebagai massa dasar.

c. Pori atau Grain Shape

Grain shape atau dikenal juga dengan bentuk fragmen adalah bentuk batuan yang berupa

membundar baik (well rounded), membundar (rounded), membundar tanggung (sun

rounded), menyudut tanggung (sub angular) dan menyuduut (angular).jenis-jenis grain

shape dapat dilihat pada gambar 4.1 dan gambar 4.2. Grain shape ini mempengaruhi sifat

Gambar 2

Gambar 3

fisis dari batuan diantaranya porositas, permeabilitas dan saturasi dari suatu batuan. Grain

shape adalah tingkat kebundaran atau ketajaman sudut butir, yang mencerminkan tingkat

abrasi selama transportasi. Kebundaran dipengaruhi oleh komposisi butir, besar butir, jenis

transportasi, jarak transportasi dan resistensi butir. batuan yang memiliki kualitas terbaik

adalah batuan yang memiliki tingkat ketajaman dan kebundaran yang membentuk sudut

yang lancip.

Gambar 4.1

d. Pori atau Grain Distribution

Grain distribution atau pemilahan (sorting) adalah derajat keseragaman besar butir. Istilah

yang dipakai dalam pemilahan adalah terpilah sangat baik, terpilah baik, terpilah sedang,

terpilah buruk danterpilah sangat buruk (gambar 5). Keseragaman butir ini sangat

dipengaruhi oleh ukuran butir dari batuan tersebut. Semakin seragam pori batuan maka

semakin baik kualitas batuan tersebut, dan batuan yang memiliki jenis pori yang seragam

lebih banyak dipilih orang untuk dieksplorasi karena memudahkan dalam perhitungan juga.

Gambar 5

Gambar 4.2

e. Distribusi Fluida

Distribusi aliran fluida dapat diaktegorikan menjadi 3 bagian, yaitu:

1. Aliran laminar adalah aliran dengan fluida yang bergerak dalam lapisan-lapisan, atau

lamina-lamina dengan satu lapisan meluncur secara lancar. Dalam aliran laminar ini

viskositas berfungsi untuk meredam kecendrungan terjadinya gerakan relatif antara

lapisan. Sehingga aliran laminar memenuhi hukum viskositas Newton yaitu :

τ = µ dy du

2. Aliran turbulen adalah aliran dimana pergerakan dari partikel-partikel fluida sangat

tidak menentu karena mengalami percampuran serta putaran partikel antar lapisan,

yang mengakibatkan saling tukar momentum dari satu bagian fluida kebagian fluida

yang lain dalam skala yang besar. Dalam keadaan aliran turbulen maka turbulensi

yang terjadi membangkitkan tegangan geser yang merata diseluruh fluida sehingga

menghasilkan kerugian-kerugian aliran.

3. Aliran transisi adalah aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar ke

aliran turbulen.

Dari jenis-jenis distribusi fluida diatas maka dapat kita simpulkan bahwa batuan yang

memiliki pori yang baik adalah batuan yang memiliki distribusi fluida yang laminar.

Distribusi fluida ini mempengaruhi sifat fisis batuan seperti bilangan Reynold, Viskositas,

Gradien Tekanan, Kekasaran permukaan, permeabilitas, wettebillitas, saturasi, resistivitas

dan data seismik juga.

f. Tipe pada Medan Fluida

Medan yang terkandung di dalam fluida dapat kita hubungkan dengan sifat fisis fisika yang

terkait ke dalam seismik velocity yang memanfaatkan gelombang seismik sendiri.

Penggunaan gelombang seismik ini menimbulkan sinyal listrik yang disebabkan oleh efek

elektrokinetik dari perpindahan fluida pengisi batuan berpori terhadap butiran matriks. Efek

elektrokinetik merupakan fenomena munculnya medan listrik atau medan elektrostatik

akibat adanya pepindahan fasa cairan (fluida pengisi batuan berpori) terhadap fasa padatan

(butiran matriks). Efek elektrokinetik ini terjadi akibat absorsi ion-ion negatif pada

permukaan butiran padatan (matriks), batuan yang menimbulkan kelebihan ion-ion positif

bebas pada fluida pengisi batuan. Dengan kata lain, terjadi pemisahan (separasi) muatan

molekuler pada bidang batas matriks dan fluida. Besar medan fluida ini bergantung pada

jenis-jenis fluida , mekanik dan struktur dari bahan tersebut seperti porositas, permeabilitas,

saturasi, seismik velocity, konduktifitas listrik, modulus elastik dan resistivitas.

Gambar 6. Fenomena seismoelektrik yang disebabkan oleh pemisahan muatan

Beberapa sumber bacaan yang digunakan

http://digilib.itb.ac.id/files/disk1/611/jbptitbpp-gdl-hariyantos-30511-3-2008ta-2.pdf

https://www.google.com/url?

sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=5&cad=rja&uact=8&ved=0CDgQFjAE&url=htt

p%3A%2F%2Fridwan.staff.gunadarma.ac.id%2FDownloads%2Ffiles

%2F10075%2FKarakteristik%2BAliran

%2BFluida1.pdf&ei=YtHcVPfLOMezuAS85IKIDQ&usg=AFQjCNH2GwOAwg79FKBX

TqXIok55Ni6HNw&sig2=_hr-RImfxNI3p3NGMhrB2Q&bvm=bv.85970519,d.c2E

https://nanangsugiarto.wordpress.com/2008/03/25/dasar-dasar-teknik-reservoir-2/

http://nuranigeo.blogspot.com/2013/07/pengertian-dan-tekstur-batuan-sedimen.html

http://www.rockphysicists.org/journals

https://eng.ucmerced.edu/snsjho/files/MHWG/Laboratory/Soils/Protocol/

Chapter_9_Grain_size_analysis.pdf

https://www.academia.edu/8899348/BAB_VII_TEKANAN_KAPILER

https://www.academia.edu/9703004/Batuan_Sedimen