Karakterisasi Dan Penentuan Kematangan Minyak Mentah (Crude Oil Langgak, Riau

Transkripsi

1 Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013 Karakterisasi Dan Penentuan Kematangan Minyak Mentah (Crude Oil Langgak, Riau M.Hatta I 1, Emrizal. M.T 2, S.Anita 3 1 Mahasiswa Program Studi S1 Kimia 2 Dosen Bidang Anorganik Jurusan Kimia FMIPA-UR 3 Dosen Bidang Analitik Jurusan Kimia FMIPA-UR Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau Kampus Binawidya Pekanbaru, 28293, Indonesia mhattairawan@yahoo.com Abstrak. Ladang minyak Langgak adalah salah satu ladang minyak yang dikelola oleh Pemerintah Provinsi Riau yang memproduksi minyak mentah. Minyak mentah dari ladang minyak Langgak termasuk dalam minyak fraksi berat, namun karakterisasi minyak mentah ini belum sepenuhnya dipelajari secara kimia dan dipublikasi. Sebanyak 0,7 g sampel minyak mentah dari ladang minyak Langgak dikarakterisasi dengan menggunakan parameter biomarker pr/ph untuk menentukan lingkungan pengendapan, jenis serta sifat minyak bumi dan parameter metilpenantren ( MPI ) untuk menentukan tingkat kematangannya. Penelitian ini menggunakan instrumen GC-FID dan GC-MS untuk menentukan whole oil dan fraksi aromat yang terkandung dalam minyak mentah Langgak. Minyak mentah yang berasal dari ladang minyak Langgak memiliki nilai rasio pr/ph 2,43. Hasil ini menunjukkan bahwa minyak Langgak berasal dari lingkungan pengendapan perairan dan jenis minyak bumi lakustrin yang bersifat reduksi. Nilai dari metilpenantren ( MPI-1, MPI-2, MPI-3 ) yaitu 0,779 ; 0,89 ; 0,74. Berdasarkan perhitungan menggunakan parameter MPI-1 dan MPI-2 minyak ini tergolong pada minyak yang sudah matang, namun perhitungan parameter MPI-3 minyak Langgak ini telah mendekati angka kematangan minyak bumi. Kata Kunci : Minyak Mentah, Kematangan, GC-FID, GC-MS PENDAHULUAN Minyak bumi (bahasa Inggris: petroleum, dari bahasa latin petrus karang dan oleum minyak), dijuluki juga sebagai emas hitam, adalah cairan kental, coklat gelap, atau kehijauan yang mudah terbakar, yang berada di lapisan atas dari beberapa area di kerak bumi. Komponen kimia dari minyak bumi dipisahkan oleh proses destilasi, yang kemudian setelah diolah lagi menjadi minyak tanah, bensin, lilin, aspal, dan lain-lain. Minyak bumi terdiri dari campuran kompleks dari berbagai hidrokarbon, sebagian besar seri alkana, tetapi bervariasi dalam penampilan, komposisi, dan kemurniannya. Minyak bumi adalah produk akhir dari suatu rangkaian proses kimia panjang (jutaan tahun) yang diawali dari proses terawetkannya material organik berupa molekul makro (kerogen) menjadi fluida cair dan gas di dalam bumi. Struktur molekul minyak bumi sebagian besar masih mencerminkan struktur molekul material organik asal-usulnya yang sedikit mengalami perubahan gugus fungsi seperti hilangnya ikatan rangkap, terbentuknya lingkar organik dan lain-lain [1]. Materi sedimen organik dan minyak mentah mengandung berbagai senyawa (biomarker) untuk menentukan jenis senyawa yang terdapat pada organisme tertentu. Biomarker digunakan dalam industri perminyakan untuk mengindikasi kelompok genetik dari minyak bumi. Provinsi Riau khususnya pada daerah Sumatera Tengah merupakan salah satu Semirata 2013 FMIPA Unila 227

2 M.Hatta dkk: Karakterisasi Dan Penentuan Kematangan Minyak Mentah ( Crude Oil ) Langgak, Riau daerah yang kaya akan minyak bumi. Sumur minyak Langgak merupakan salah satu dari sekian banyak sumur produksi yang potensial di Sumatra tengah ini. Namun belum begitu dieksplorasi dan dieksploitasi dibandingkan dengan sumur minyak Minas dan minyak Duri. Oleh karena itu, perlu ditentukan karakterisasi dan kematangan minyak bumi di Langgak agar diketahui korelasi minyak bumi, pendistribusian, serta kualitas minyak bumi pada sumur Langgak. Dalam penelitian ini dilakukan karakterisasi dari minyak bumi Langgak seperti parameter kematangan biomarker, parameter molekuler aromatik, diagram fasa dan rasio gas-minyak (GOR) yang digunakan untuk menentukan tingkat kematangan pada sampel minyak bumi dan yang diambil dari sumur minyak bumi langgak dengan aplikasi GC dan GC-MS. Penelitian ini merupakan penelitian pendahuluan dan apabila ada kasus tumpahan minyak baik di laut dan sungai akan mudah di fingerprint atau diketahui asal usul dari minyak tersebut. Penelitian ini selain mengkarakterisasi minyak bumi Langgak juga menentukan kematangan termal. Penentuan kematangan termal minyak bumi ini berfungsi untuk menentukan apakah minyak bumi yang berasal dari Langgak ini sudah matang atau belum. Apabila minyak dinyatakan belum matang maka tidak bisa dilakukan eksploitasi dan produksi. Parameter biomarker seperti Penantren dan Metilpenantren dari fraksi aromat minyak mentah ( Crude Oil ) telah menarik banyak perhatian karna dapat memprediksi kematangan termal dari minyak bumi tersebut. Penentuan kematangan berfungsi untuk layak atau tidaknya suatu minyak bumi di produksi dan di eksploitasi. METODE PENELITIAN Sampel yang digunakan merupakan sampel minyak mentah yang berasal dari sumur minyak Langgak, Riau. Sebanyak 0,7 g sampel minyak bumi dilelehkan untuk mendapatkan Whole oil dan sampel di fraksinasi sebanyak 2 kali dengan menggunakan kolom kromatogram dan silika serta menggunakan n-heksana sebagai pelarut yang menghasilkan fraksi saturat dan aromat. Whole oil dari minyak mentah akan dianalisis menggunakan gas chromatography (GC) dan fraksi aromat akan di analisis menggunakan gas chromatography mass spectrometry (GC MS). Sampel minyak ini dianalisis dengan menggunakan gas chromatography (GC) Agilent Technologies 7890 A Series yang dilengkapi dengan detektor FID dan menggunakan kromatografi gas tipe B Model 7683 yang dilengkapi dengan detektor MSD dan diaplikasikan dengan spektroskopi massa tipe Agilent Technologies C Fraksi saturat dan aromat akan dipisahkan dengan menggunakan instrument HPLC Agilent Technologies 1200 Series. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil karakterisasi dari penelitian ini menggunakan parameter geokimia diantaranya CPI, rasio pristana/pitana ( Pr/Ph ) dan rasio isoprenoid/n-alkana ( Pr/n-C17 dan Ph/n-C18 ) dari minyak bumi Langgak dapat dilihat pada Tabel 1. Parameter-parameter geokimia pada Tabel 1 ditentukan dengan menggunakan analisis kromatografi gas ( GC-FID ) dari fraksi saturat minyak bumi Langgak yang telah dipisahkan atau difraksinasi dengan menggunakan kolom kromatografi yang dielusi dengan menggunakan pelarut n- heksan (100%). Parameter-parameter Tabel 1. Informasi analisis geokimia sampel minyak Langgak Crude Oil Analisis Geokimia CPI Pr/Ph Pr/n-C 17 Ph/n- C 18 Langgak Semirata 2013 FMIPA Unila

3 Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013 Gambar 1. Kromatogram Whole Oil tersebut mencakup indeks preferensi karbon (CPI), rasio pristana/pitana dan rasio isoprenoid/n-alkana (pr/n-c 17 dan ph/n-c 18 ) yang terdapat pada kromatogram whole oil pada gambar 1. KROMATOGRAM WHOLE OIL Whole oil merupakan crude oil yang diinjeksi ke kromotografi gas (GC) yang belum terpisahnya fraksi aromat dan saturatnya. Untuk penentuan puncak alkana siklik maupun asiklik, biomarker pristana, pitana yang dilakukan dengan cara membandingkan waktu retensi dari data yang telah tertera pada kromatogram. Maka diperoleh kromotogram whole oil seperti pada Gambar 1. Pada Gambar 1 menampilkan kromotogram whole oil yang mengandung fraksi aromat, saturat dan residu. Fraksi aromat identik dengan puncak yang rendah sedangkan fraksi saturat indentik dengan puncak yang tinggi [2]. RASIO PRISTANA/PITANA Hasil analisis kromatografi gas terhadap sampel minyak bumi Langgak, diperoleh data Pr/Ph, Pr/n-C17, Ph/n-C18 untuk masing-masing sampel teranalisis seperti pada Tabel 1. Data-data tersebut digunakan untuk menentukan lingkungan pengendapan dan batuan sumbernya berdasarkan dari perbandingan rasio luas puncak dari masing-masing sampel teranalisis. Nilai pr/ph minyak bumi dari lapangan minyak mentah Langgak di cekungan Sumatera Tengah dicirikan dengan tipe minyak bumi dari lingkungan pengendapan perairan dan jenis minyak bumi lacustrin yang bersifat reduksi. Nilai pr/ph untuk sampel Langgak yaitu Menurut Didyk dkk, (1978) nilai rasio pr/ph antara 1,5 3 mengindikasikan tipe minyak bumi dari lingkungan lakustrin. Jika mengacu pendapat di atas, maka sumur produksi sumur Langgak termasuk tipe minyak lakustrin. Lingkungan pengendapan yang berasal dari lingkungan lakustrin terbentuk di bawah kondisi reduksi (lingkungan pengendapan material organik kurang oksigen). Hal ini dikarenakan rendahnya nilai Pr/Ph [3];[1]. INDEKS METILPENANTREN (MPI) Parameter kematangan dari fraksi aromat minyak bumi Langgak menggunakan parameter geokimia Metilpenantren. Parameter ini digunakan karena telah dikembangkan oleh Radke dan Welte (1983) yang belum digunakan untuk menentukan kematangan minyak bumi Langgak. Struktur dari senyawa Metilpenantren dan Penantren sebagai berikut : phenanthrene 1-methylphenanthrene 2-methylphenanthrene 3-methylphenanthrene 9-methylphenanthrene Rasio metilpenantren yang digunakan oleh ahli geokimia minyak bumi untuk menentukan kematangan termal dinyatakan dalam rumus : MPI-1 = 1,5( MP)/(P+1-MP + 9-MP) Semirata 2013 FMIPA Unila 229

4 M.Hatta dkk: Karakterisasi Dan Penentuan Kematangan Minyak Mentah ( Crude Oil ) Langgak, Riau Gambar 2. Kromatogram Massa TIC sampel Minyak Langgak MPI-2 = 3(2MP)/(P+1-MP+9-MP) (Radke dan Welte., 1983) MPI-3 =( 2MP +3MP )/(1MP+9MP) (Radke 1987; Angelin dkk,1983) P = penantren; MP = metilphenantren Gambar 2 menunjukkan Kromatogram TIC (Total Ion Kromatografi) dari fraksi aromat yang di analisis menggunakan GC- MS. Pada Gambar 2 merupakan keseluruhan ion yang terdapat pada fraksi aromat sehingga untuk menentukan senyawa Penantren dan Metilpenantren harus menentukan m/z dari masing - masing senyawa. Senyawa Metilpenantren terdapat pada m/z 192 dan senyawa Penantren terdapat pada m/z 178. Nilai dari Metilpenantren sumur minyak bumi Langgak adalah MPI-1 berkisar 0.779, MPI-2 berkisar 0.89 dan MPI-3 berkisar 0,74. Menurut Radke dan Welte (1983) nilai dari MPI-2 lebih besar dibanding dengan nilai dari MPI-1. Terlihat pada hasil analisis parameter geokimia diatas pada sumur minyak bumi Langgak nilai dari MPI-2 lebih tinggi dibandingkan dengan MPI-1. Untuk menghitung nilai dari persentase Rc (%Rc) dari sumur minyak Langgak dapat digunakan persamaan yang menghubungkan parameter aromat biomarker MPI-1 yang dinyatakan dalam persamaan : Rc = 0.6 (MPI-1) ( Radke, 1983) Dari persamaan diatas nilai dari persentase Rc ( %Rc ) dari sumur minyak bumi Langgak berkisar 0.867%. Ini dapat di simpulkan bahwa minyak bumi yang berasal dari ladang minyak bumi Langgak telah mencapai kematangan termal. Ini didasari oleh pendapat Radke (1983) bahwa nilai persentase Rc berkisar antara 0,6% hingga 1,3%. Menurut Radke 1987; Angelin dkk,1983 bahwa nilai MPI-3 yang berkisar antara 0,8-1.0 menyatakan minyak yang di teliti telah mencapai kematangan termal. Dalam penelitian ini, minyak Langgak mempunyai nilai MPI-3 sebesar ini membuktikan bahwa menurut parameter MPI-3 minyak Langgak Mendekati angka kematangan termal. KESIMPULAN Nilai dari rasio Pr/Ph berkisar 2.43 yang menandakan bahwa minyak bumi Langgak berasal dari lingkungan pengendapan perairan dan jenis minyak bumi lakustrin yang bersifat reduksi. Nilai dari Metilpenantren Indeks sumur Minyak Bumi Langgak adalah MPI-1 berkisar dan 230 Semirata 2013 FMIPA Unila

5 Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013 MPI-2 berkisar Persentase Rc ( %Rc ) dari data adalah 0.867% menandakan bahwa minyak dari sumur minyak bumi langgak telah mencapai kematangan termal. Nilai dari MPI-3 sumur minyak Langgak adalah 0.74, sehingga merurut parameter MPI-3 minyak Langgak ini mendekati angka kematangan termal. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Drs. Emrizal M Tamboesai M.Si M.H yang telah sabar membimbing dalam penelitian ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada ibu Dr. Sofia Anita M.Sc yang banyak memberikan saran dan masukan yang membangun untuk peneliti selama penelitian ini berlangsung. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada bapak Erfan Yunis, ST dan kakak Evi Sudharyanti yang telah membimbing saat proses penelitian. DAFTAR PUSTAKA Powell and Kirdy., The Effect of source material, rock type and diagenesis o0n the n-alkane content sediments. Geochim. Cosmochim, Acta, 37, Tamboesai, E.M., Korelasi Antar Minyak Bumi Dari Sumur Produksi Sumatera Tengah. Tesis Program Pasca Sarjana, Bidang Studi Ilmu Kimia, Universitas Indonesia, Depok Didyk B.M., Simoneit B.R.T., Brassel S.C and Englinton G., Organic Geochemical Indicator of Paleoenviromental conditions of sedimentation Nature Radke, M.and Welte, D.H., The methylphenanthrene index (MPI): a maturity parameters based on aromatic hydrocarbons. In: Bjoroy, M. (Ed.), Advances in Organic Geochemistry Wiley, Chichester, pp Radke, M., Organic geochemistry of aromatic hydro-carbons. In: Brooks, J., Welte, D. (Eds.), Advances in 730 K. Stojanovic et al. /Organic Geochemistry 32 (2001) Petroleum Geochemistry, Vol. 2. Academic Press, London, pp Angelin, M.L., Collignan, A., Bellocq, J., Oudin, J.L., Ewald,M., Investigation of polycyclic aromatic hydrocarbonsin source rock bitumens and petroleums by high pressureliquid chromatography. Comptes Rendues de l cademie dessciences Paris, Series II 296, Semirata 2013 FMIPA Unila 231

6