Proses Mendapatkan Minyak Mentah dan Gas Alam

Bila kita mengacu pada minyak mentah sebagai bahan baku industri kimia, kita biasanya mengacu pada minyak mentah yaitu campuran hidrokarbon. Sebenarnya, kita harus menggunakan istilah minyak bumi, yang berasal dari petra – batu dan oleum – minyak. Minyak bumi tidak hanya menjelaskan campuran hidrokarbon dalam minyak mentah, tetapi termasuk juga gas dan padatan yang dilarutkan dalam cairan dan juga gas bebas, yang dikenal sebagai gas alam, yang terkait dengannya.

Minyak yang layak diekstraksi biasanya ditemukan terjebak dalam lapisan batuan permeabel oleh lapisan batu kedap lainnya, namun baru-baru ini cadangan gas dan minyak diekstraksi dari serpihan yang merupakan batuan kedap namun ber pori-pori dalam hal ini ada ruang (ruang) pori-pori) di dalam strukturnya dimana cairan dan gas dapat terperangkap.

Pembentukan gas alam dan minyak mentah
Lebih dari 200 hidrokarbon yang berbeda dapat diidentifikasi dalam sampel minyak mentah. Hidrokarbon tersebut terbentuk pada masa geologi yang lama, dari 50 sampai 500 juta tahun yang lalu, dari sisa-sisa organisme hidup. Oleh karena itu,disebut dengan bahan bakar fosil.

Bahan batuan yang termakan cuaca, terkikis dari daratan dan dibawa ke laut, terakumulasi berlapis-lapis selama jutaan tahun di lembah yang dalam, dan sisa-sisa sejumlah besar tumbuhan laut dan organisme hewan tergabung dalam sedimen (Gambar 1).

Anticline adalah tempat lapisan datar yang sebelumnya telah ditekuk ke atas oleh gerakan bumi untuk membentuk lengkungan. Dalam kasus ini, minyak bumi telah bermigrasi ke atas di batu yang permeabel dan terjebak oleh batu kedap yang di atasnya.

Karena ketebalan sedimen, tekanan tinggi yang dibangun, yang mungkin bersamaan dengan aktivitas biokimia, menyebabkan terbentuknya minyak bumi. Mekanisme terperincinya tidak jelas, namun kemungkinan mikroba anaerob menurunkan kandungan oksigen dan nitrogen dari apa yang menjadi bahan hidup.

Garis patahan adalah garis sepanjang lapisan di satu sisi yang telah berpindah tempat dan tidak lagi selaras dengan lapisan di sisi lain. Dalam contoh yang digambarkan di sini lapisan batu kedap telah menjebak minyak bumi dengan mencegahnya bermigrasi lebih jauh ke lapisan batuan permeabel.


Gerakan bumi selanjutnya yang menyebabkan pengangkatan cekungan sedimen juga menyebabkan migrasi minyak bumi melalui pori-pori di bebatuan, kadang ke daerah yang jauh dari tempat terbentuknya. Dalam perjalanan migrasi, beberapa minyak terakumulasi dalam perangkap dimana batuan permeabel dibatasi oleh batuan kedap air. Jenis jebakan utama di ladang minyak yang ditemukan di seluruh dunia adalah anticline (lapisan atas di strata) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, perangkap retakan atau serpihan (Gambar 2) dan kubah garam (Gambar 3).

Batu Garam, bila mengalami panas dan tekanan, bisa bergerak sangat perlahan ke atas memaksa jalannya melewati lapisan batu yang di atasnya sehingga membentuk kubah garam. Dalam kasus yang ditunjukkan, minyak bumi di lapisan batuan permeabel telah terperangkap oleh batuan kedap air dan kubah garam.
Karena minyak cair dan gas yang bercampur terjebak dalam jumlah besar, menjadi satu area batuan permeabel, sehingga mungkin untuk mengebor secara vertikal ke dalam batu ini dan minyak dan gas, di bawah tekanan akan naik memalui sebuah pipa ke permukaan.
Pipa yang diletakkan untuk terhubung ke Ladang Minyak Andrew yang berjarak sekitar 200 km utara timur Aberdeen.
Gas dipisahkan dari minyak dan minyak mentah kemudian dikatakan stabil. Gas dan minyak kemudian diangkut dengan pipa baik melalui darat ke kilang atau ke kapal (tanker). Jika mereka diangkut dengan kapal, gas tersebut dicairkan sebelum dipompa ke kapal tanker. Sehingga kapal tanker dapat dengan mudah melepaskan gas dan minyak, kilang di seluruh dunia dibangun di dekat garis pantai.
Mumbai High adalah ladang minyak lepas pantai 162 kilometer di lepas pantai Mumbai, India,
berada sekitar 75 m dalam air.
Minyak cair mengandung terutama alkana (dengan 5 sampai sekitar 125 atom karbon dalam molekul), sikloalkana dan hidrokarbon aromatik. Jumlah relatif dari tiga kelas senyawa bervariasi dengan ladang minyak, alkana (15% – 60%), sikloalkana (30% – 60%), aromatik (3% sampai 30%), dengan residu molekul yang sangat tinggi. hidrokarbon massa (misalnya aspal) yang membentuk sisa.
Seorang penyelam akan memeriksa bagian pipa yang membawa minyak dari Lapangan Cormorant, lebih dari 500 km utara timur Aberdeen.
Panjang rata-rata rantai karbon juga bervariasi dari satu ladang minyak satu ke ladang minyak lainnya. Di beberapa daerah, ada banyak molekul hidrokarbon yang lebih kecil (minyak mentah ringan). Dalam minyak mentah berat, ada jumlah molekul yang lebih besar.
Pipa gas, dari pengeboran lepas pantai, diletakkan di Pulau Sakhalin, di pantai timur Rusia. Ladang gas alam adalah salah satu yang terbesar di dunia dan masih terus dikembangkan.
Gas alam pada prinsipnya adalah terdiri dari metana, dengan sejumlah kecil alkana, etana, propana dan butana lainnya. Seperti halnya minyak cair, komposisi gas alam bervariasi dari satu ladang minyak satu ke ladang minyak lainnya. Di beberapa ladang, metana dapat membentuk 98% gas dan dikenal sebagai gas alam kering. Dalam gas alam basah, sebanyak 20% gas terdiri dari alkana, etana, propana dan butana lainnya. Beberapa gas alam, seperti di Prancis Selatan, mengandung sejumlah besar, sampai 16%, hidrogen sulfida, dan ladang lainnya seperti di AS terdapat sejumlah besar helium. Di beberapa ladang gas alam mengandung hingga 7% volume helium.

Platform pengeboran Lun-A (Lunskoye-A), terletak 15 km dari pantai timur laut
Pulau Sakhalin, di pantai timur Rusia dalam kedalaman air 48 m.


Banyak ladang minyak berada di lepas pantai yang menghadirkan tantangan tambahan.

Di kilang, gas dan minyak dipisahkan dengan distilasi menjadi pecahan dengan titik didih yang berbeda yang kemudian diproses lebih lanjut (peretakan atau cracking, isomerisasi, pengubahan dan alkilasi). Minyak bumi mentah tidak hanya terdiri dari hidrokarbon. Juga mengandung berbagai senyawa yang mengandung belerang yang harus dihilangkan saat pemurnian.
Senyawa sulfur organik dan hidrogen sulfida, keduanya harus dikeluarkan, karena jika tidak, mereka akan meracuni katalis yang dibutuhkan dalam pembuatan sintesis gas yang menyebabkan banyak senyawa industri yang paling penting. Pada unit desulfurisasi, senyawa sulfur organik sering kali pertama diubah menjadi hidrogen sulfida, sebelum reaksi dengan seng oksida. Bahan baku dicampur dengan hidrogen dan melewati katalis oksida campuran kobal dan molibdenum pada suatu pendukung inert (alumina yang diolah secara khusus) pada suhu 700 K.
Kemudian gas-gas dilewatkan di atas seng oksida pada suhu 700 K dan hidrogen sulfida dilepaskan:
Pemecahan hidrolik (fracking)
Deposit gas alam dan minyak konvensional ditemukan di batuan permeabel, terjebak di bawah batu kedap air. Endapan ini bisa diekstraksi dengan mengebor melalui batu kedap ke dalam batuan permeabel.
Tapi gas dan minyak juga terjebak dalam ruang di dalam batuan serpih yang tak tembus. Oleh karena itu, karena serpih bersifat kedap air, pengeboran sederhana saja tidak cukup untuk mengekstrak endapan ini. Sebagai gantinya proses rekahan hidrolik, yang biasa dikenal dengan fracking, digunakan. Batu karang harus retak untuk mengeluarkan gas atau minyak.

Ladang serpih di AS ditemukan pada tahun 1821 namun penggunaan pertama fracking adalah 120 tahun kemudian, yaitu pada tahun 1940an dan baru pada abad ini perkembangannya meningkat dan sekarang ada beberapa ratus ribu sumur serpih di AS, dengan sekitar 13.000 baru sumur dibor setiap tahun.

Ada daerah serpih yang sangat besar di seluruh AS. Foto ini diambil dari sebuah latihan di lapangan serpih Marcellus di Lycoming County di Pennsylvania.

Sementara cadangan serpih sedang dieksplorasi di seluruh dunia, di Amerika Serikat di mana sebagian besar fracking telah terjadi, dan inilah satu-satunya negara yang memiliki sumber gas dan minyak berskala besar yang layak diperdagangkan secara komersial. Salah satu contoh utama dari sebuah ladang serpih adalah di Texas Utara (Dallas dan Fort Worth) di mana ladang serpih Barnett  membentang lebih dari 8.000 mil persegi dan mengandung 86 triliun kaki kubik gas alam, cukup untuk menghidupkan semua rumah di AS selama hampir 20 tahun. Ladang utama lainnya di negara bagian selatan termasuk Arkansas (Fayette shale), dan Louisiana (Haynesville shale).

Dan foto pengeboran untuk gas serpih dan minyak ini ada di sisi lain AS, di dekat Wind River Range di Wyoming. Pegunungan Rocky bisa dilihat di balik pengeboran.

Ada juga daerah serpih yang sangat besar di negara bagian Timur Amerika Serikat. Yang terbesar adalah bidang serpih Marcellus di Pennsylvania, Ohio dan West Virginia. Yang lainnya ada di Illinois, Kentucky dan Indiana (New Albany) dan di Michigan (Antrim).

Di ladang konvensional, gas dan minyak ditemukan bebas di daerah yang luas dan begitu banyak dapat diperoleh dengan mengebor lubang secara vertikal (Gambar 1). Ladang gas serpih dan minyak banyak ditemukan kantong-kantong kecil dan teknik yang berbeda diperlukan untuk membawa mereka ke permukaan, yaitu rekahan hidrolik.

Proses Ini melibatkan pengeboran secara vertikal 2 km atau lebih di bawah permukaan sebelum secara bertahap mengubah pemboran horizontal dan terus menerus sejauh 3 km lagi. Hal ini memungkinkan satu tempat permukaan untuk menampung banyak kantong kecil gas dan minyak.

Pemecahan hidrolik (fracking) digunakan untuk melepaskan minyak dan alami
gas dari lapisan serpih.

Celah antara lapisan lubang bor yang telah dibor dan batuan sekitarnya kemudian ditutup dengan beton untuk menyediakan jalur aman untuk ekstraksi gas dan minyak. Ada lubangi kecil di bagian horizontal pipa sumur, dimana campuran air, pasir dan aditif dipompa pada tekanan tinggi (lebih dari 600 atmosfir) untuk menciptakan celah (retakan mikro) di serpih hingga 50 meter. Cairan fracking ini disebut slickwater. Pasir (atau bahan padat lainnya) disebut proppants dan ditambahkan untuk menopang membukanya retakan yang terbentuk di bawah tekanan. Mereka disimpan dalam retakan agar tidak menutup sehingga memastikan bahwa gas dan minyak dapat terus mengalir dengan bebas dari patahan batu bahkan setelah tekanan pemompaan dilepaskan.

Hingga 10 juta liter cairan peretak dipompa ke lubang bor di bawah tekanan yang sangat tinggi ini. Saat tekanan dilepaskan, minyak dan gas bisa lepas. Kepala sumur kemudian dipasang untuk menangkap minyak dan gas yang dilepaskan. Peralatan pengeboran dan fracking kemudian dibawa pergi.

Berbagai macam senyawa, aditif, juga ditambahkan ke air yang melayani berbagai keperluan, dari membatasi pertumbuhan bakteri untuk mencegah korosi pada casing sumur, aditif mengurangi gesekan agar fraktur cairan dipompa sepanjang pipa. sangat cepat, pengumpul oksigen dan zat penstabil lainnya untuk mencegah korosi pipa logam

Pembuatan cairan rekahan bervariasi untuk memenuhi kebutuhan spesifik masing-masing daerah.
Cairan aliran balik berisi air dan kontaminan, termasuk bahan tambahan, tapi juga bahan radioaktif dan logam berat, hidrokarbon dan racun lainnya. Di Amerika Serikat, air limbah ini disimpan di tempat sampah di terowongan-terowongan, disuntikkan ke sumur bawah tanah yang dalam atau dibuang di luar lokasi di fasilitas pengolahan air limbah.

Pengaliran air limbah fracking minyak (dalam lubang) di Amerika Serikat.

Badan Lingkungan Hidup pemerintah AS (EPA) telah menyoroti beberapa masalah yang meliputi:
• Penekanan pada air permukaan dan persediaan air tanah dari penarikan kembali sejumlah besar air yang digunakan untuk pengeboran dan rekahan hidrolik
• Kontaminasi sumber air bawah tanah dan air permukaan akibat tumpahan dan konstruksi sumur yang rusak
• Dampak buruk dari pembuangan ke perairan permukaan atau dari pembuangan ke sumur injeksi bawah tanah
• Polusi udara dari pelepasan senyawa organik yang mudah menguap, polutan udara berbahaya dan gas rumah kaca.

Kekhawatiran ini telah disorot dalam beberapa tahun terakhir. Dengan demikian beberapa negara bagian AS (misalnya, New York) belum memberikan izin untuk fracking sementara yang lain mempertimbangkan peraturan yang lebih kuat. Ada juga penelitian yang menunjukkan konsentrasi hidrokarbon lebih tinggi di atmosfer di dekat beberapa tempat fracking.
Ada juga kekhawatiran tentang merusak daerah pedesaan terutama daerah-daerah yang dianggap sebagai keindahan alam tertentu.

Fracking dan industri kimia
Pada penjelasan diatas adalah contoh bagaimana senyawa yang dipisahkan dari minyak bumi digunakan untuk pembuatan bahan yang kita gunakan setiap hari. Bagian ini dikhususkan untuk bagaimana gas yang dibebaskan oleh fracking digunakan di industri kimia. Proses yang digunakan untuk pembuatan senyawa bermanfaat dari gas yang diperoleh dengan fracking sama dengan yang digunakan untuk memproduksi senyawa ini dari minyak bumi yang diperoleh dengan cara konvensional. Namun, karena gas yang diperoleh dengan fracking jauh lebih murah daripada yang dihasilkan dengan cara lain, perlu diingat kisaran senyawa yang dapat diproduksi.

Komposisi gas bervariasi antara bidang yang digunakan untuk fracking (Tabel 2), sama seperti pada bidang konvensional, yang dijelaskan di atas. Meskipun ini adalah masalah ketika komposisi seragam diperlukan, misalnya saat gas digunakan sebagai bahan bakar, kehadiran etana, propana dan butana sangat disambut baik oleh industri kimia.

Metana dan etana dipisahkan dari gas lain dengan fraksinasi. Campuran propana dan butana dikenal sebagai liquefied petroleum gas (LPG) dan banyak digunakan sebagai bahan bakar. Jika diperlukan sebagai bahan baku kimia, propana dan butana dipisahkan dengan distilasi.

Metana adalah bahan baku utama untuk gas sintesis dan karenanya untuk bahan kimia seperti metanol dan amonia.

Pengiriman pertama etana dari AS ke Eropa dari gas serpih dikirim ke pabrik petrokimia di Rafnes di Norwegia pada bulan Maret 2016 dan yang pertama ke Gramgemouth di Skotlandia pada bulan September berikutnya. Etana, yang disimpan pada 283 K, telah retakan untuk menghasilkan etena (etilena) dan alkena lainnya. Tangker yang dipotret di sini, adalah tanker gas etana terbesar di dunia, memegang 27.5000 m3 gas.


Etana merupakan bahan baku penting untuk etena dan karenanya berbagai polimer, termasuk poli (etena), poli (kloroetena) dan poli (fenileten).

Propana adalah bahan baku utama propena, yang pada gilirannya digunakan untuk menghasilkan polimer – poli (propena), polimer akrilik, poli (propenonitril) – dan kumena yang digunakan untuk membuat fenol dan propanon, epoksipropana, untuk pembuatan poliuretan.

Sumber etena ini, khususnya, telah memberi industri kimia AS keuntungan besar dibandingkan industri kimia lainnya di seluruh dunia. Biayanya, selama masa lalu, adalah sekitar seperempat dari etena yang diperoleh dari sumber lain.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *