Oleh : Eka Dhamayanti
Pemahaman fundamental tentang overpressure telah dibahas pada artikel sebelumnya (Apa itu Overpressure). Bincang-bincang kali ini akan membahas mengenai asal mula terjadinya overpressure. Setidaknya terdapat 5 mekanisme yang dapat menjelaskan terbentuknya overpressure.
Kelima mekanisme tersebut oleh Zoback dibagi menjadi dua kelompok yaitu mekanisme pembebanan dan mekanisme non pembebanan.
- Mekanisme Pembebanan
Mekanisme pembebanan mencegah kompaksi berjalan dengan baik dengan bertambahnya kedalaman, sehingga tegangan efektif relatif konstan meskipun salah satu tegangan utama (litostatik/kompresi tektonik) meningkat dengan bertambahnya kedalaman.
Mekanisme pembebanan dapat dibagi secara spesifik sesuai dengan faktor penyebabnya yaitu :
- Disequilibrium compaction / undercompaction
Mekanisme undercompaction merupakan mekanisme utama yang dapat menjelaskan terjadinya overpressure. Seiring dengan bertambahkan material sedimen yang terdeposisi akan diikuti oleh peningkatan overburden stress, proses ini berdampak terhadap penurunan porositas akibat kompaksi. Penurunan porositas diakomodasi oleh keluarnya fluida pori melalui permeabilitas formasi yang secara hidrologi terkoneksi dengan permukaan bumi.
Namun, pada kasus tertentu proses kompaksi normal tidak dapat terjadi, hal ini dipicu oleh keberadaan formasi dengan permeabilitas rendah (shale) atau sedimentasi yang berlangsung cepat (rapid sedimentation). Fluida yang seharusnya keluar, terjebak didalam pori batuan sehingga tegangan litostatik (overburden stress) ditopang oleh tekanan fluida pori (pore fluid pressure). Keadaan tersebut menyebabkan porositas tidak dapat berkurang seiring dengan bertambahnya kedalaman (relatif stagnan) dan tekanan pori menjadi lebih besar dibandingkan dengan tekanan hidrostatik (kondisi overpressure).
Disequilibrium compaction / undercompaction dapat diidentifikasi berdasarkan prinsip Terzaghi (1925) yaitu :
σ = p + σ’
σ = overburden stress
p = pore pressure
σ’ = effective stress
Pada kondisi disequilibrium compaction, overburden stress dan pore pressure akan mengalami peningkatan sedangkan effective stress akan cenderung konstan. Porositas pada batuan juga cenderung konstan akibat fluida yang gagal untuk keluar dari pori batuan.
2. Kompresi tektonik
Proses tektonik skala regional pada periode waktu yang singkat dapat mempengaruhi tekanan pori pada suatu reservoar. Tekana pori pada suatu reservoar yang berada pada rezim tektonik kompresi dapat berubah akibat pengaruh tekanan secara lateral yang diakibatkan oleh pergerakan litosfer.
- Mekanisme Non- Pembebanan (Unloading)
Mekanisme ini berkaitan dengan prinsip transfer beban yaitu sebagian tegangan litostatik yang sebelumnya didukung oleh matriks ke fluida akibat konversi matriks menjadi fluida. Sama halnya dengan mekanisme undercompaction, mekanisme ini dapat diidentifikasi berdasarkan prinsip Terzaghi (1925). Pada kondisi unloading, overburden stress cenderung konstan dan pore pressure akan mengalami peningkatan sehingga effective stress akan mengalami penurunan.
Mekanisme non-pembebanan dapat dibagi secara spesifik sesuai dengan faktor penyebabnya yaitu :
- Diagenesis lempung
Beberapa proses transformasi dari satu mineral lempung ke mineral lempung lain menghasilkan mineral lempung baru yang lebih kompak secara struktur kimia dan menghasilkan air sebagai residu. Sebagai contoh adalah transformasi mineral smektit menjadi illit.
smectite + K+ à illite + silica + H2O
Proses ini mengakibatkan transfer beban yang awalnya didukung oleh mineral lempung ke air yang mengakibatkan peningkatan tekanan pori. Proses transformasi lain yaitu kaolinit menjadi illit yang membutuhkan temperatur yang lebih tinggi agar transformasi ini dapat terjadi.
2. Pembentukan hidrokarbon
Mekanisme ini hampir mirip dengan diagenesis lempung dimana pada temperatur tertentu, kerogen yang seutuhnya padat mulai bertransformasi menjadi minyal dan gas, proses tersebut dikenal sebagai oil window dan gas window. Beban yang awalnya ditopang oleh kerogen padat ditransfer ke fluida hidrotermal sehingga mengakibatkan peningkatan tekanan pori
3. Aquathermal pressurization
Mekanisme pembentukan overpressure ini dipicu oleh panas yang timbul ketika sedimen terpendam. Peningkatan temperatur seiring dengan bertambahnya kedalaman menghasilkan peluruhan radioaktif pada batuan dasar kristalin dan panas tersebut ditransfer ke permukaan bumi. Panas yang dihasilkan menyebabkan ekspansi dari fluida pori pada kedalaman tertentu. Pada batuan yang relatif tidak kompeten, ekspansi dari fluida pori akan mengakibatkan peningkatan tekanan. Mekanisme ini tidak menjadi mekanisme penting dalam overpressure karena peningkatan temperatur berjalan lebih lama dibandingkan dengan skala waktu perkembangan overpressure pada sistem sedimentasi aktif (Daines 1992; Luo dan Vasseur 1992 dalam Zoback, 2007)
4. Efek sentroid
Efek sentroid bekerja secara efektif pada reservoar yang miring. Tekanan pori pada puncak reservoar akan lebih tinggi dibandingkan dengan shale pada kedalaman yang sama (lihat Gambar 1). Pada kedalaman tertentu, tekanan pori reservoar akan seimbang dengan tekanan pori pada shale yang dikenal sebagai sentroid. Overpressure akan terjadi pada puncak reservoar akibat peningkatan tekanan pori pada bagian tersebut.
5. Osmosis
Osmosis merupakan proses perpindahan fluida dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi melalui membran semi-permeabel sehingga konsentrasi menjadi seimbang. Overpressure dapat muncul ketika terjadi transfer fluida pada saat osmosis berlangsung, namun efektifitas dari proses osmosis sendiri masih dipertanyakan dalam pembentukan zona overpressure.
Sumber Gambar dan Referensi
Zoback, M. D., 2007. Reservoar Geomechanics. Cambridge : University Press.
