Minyak dan gas

Apa itu Kubah Garam?



Kolom garam yang mengganggu melalui unit sedimen di atasnya.

Garam Jurassic Tengah: Penampang ini menunjukkan bebatuan Cekungan Texas Timur antara perbatasan Oklahoma-Texas (di sebelah kiri) dan garis pantai Teluk Meksiko (di sebelah kanan). Unit batu ungu adalah garam Jurassic Tengah, unit batu yang memiliki kemampuan untuk mengalir di bawah tekanan. Garam diliputi oleh sedimen ribuan kaki yang memberikan tekanan besar pada permukaan garam dan menyebabkannya mengalir. Di banyak lokasi garam telah menyusup ke atas ke dalam sedimen di atasnya. Ini telah menghasilkan gundukan kecil atau kolom garam yang menjulang setinggi ribuan kaki. Kolom garam dan gundukan kecil disebut "kubah garam." Gambar USGS 1.

Kubah Garam: Kartun kubah garam yang menunjukkan penindikan melalui dua unit batu dan deformasi unit batu tepat di atas. Pertumbuhan kubah dicapai dengan migrasi garam ke kubah dari daerah sekitarnya. Garam bermigrasi ke dalam kubah karena dikompresi oleh berat sedimen di atasnya.

Apa itu Kubah Garam?

Kubah garam adalah gundukan atau kolom garam yang telah menyusup ke atas ke sedimen di atasnya. Kubah garam dapat terbentuk di cekungan sedimen di mana lapisan garam tebal ditindih oleh sedimen muda dengan ketebalan yang signifikan. Jika kondisinya memungkinkan, kubah garam dapat naik ribuan kaki di atas lapisan garam tempat mereka mulai tumbuh. Contohnya ditunjukkan dalam ilustrasi.

Dalam ilustrasi di bagian atas halaman, unit batu ungu (Js) awalnya adalah lapisan garam. Ini adalah sumber garam untuk beberapa kolom garam dan beberapa gundukan garam kecil yang telah menyusup ke unit atasnya.

Pengembangan kubah garam dapat mengubah bentuk unit batuan menjadi perangkap yang menahan minyak dan gas alam. Mereka sering ditambang sebagai sumber garam dan belerang. Sifat garam yang kedap air dapat menjadikannya sebagai situs penting untuk penyimpanan bawah tanah atau pembuangan limbah berbahaya di bawah tanah.

Deformasi Garam Di Bawah Tekanan

Tidak seperti kebanyakan jenis endapan lainnya, garam memiliki kemampuan untuk mengubah bentuk dan aliran ketika ditempatkan di bawah tekanan yang cukup. Untuk mengembangkan kubah garam, tekanan pada garam harus cukup tinggi untuk memungkinkannya mengganggu sedimen di atasnya. Tekanannya harus cukup hebat untuk mengatasi beberapa kendala. Ini termasuk berat lapisan atasnya, kekuatan lapisan atasnya, gaya gesek, dan gaya gravitasi yang menolak pengangkatan.

Dua sumber tekanan yang menghasilkan kubah garam adalah tekanan ke bawah dari sedimen atasnya dan tekanan lateral dari pergerakan tektonik.

Jika area kelemahan atau ketidakstabilan berkembang di sedimen atasnya, garam di bawah tekanan yang memadai dapat mengganggu ke dalamnya. Kelemahan mungkin disebabkan oleh fraktur ekstensi, antiklin berkembang, sesar dorong, atau lembah terkikis ke permukaan bumi di atas.

Setelah garam mulai mengalir, ia dapat terus berlanjut selama tekanan pada garam cukup tinggi untuk mengatasi kekuatan penolak. Aliran akan berhenti ketika garam telah naik ke ketinggian di mana kondisi keseimbangan ada.

"Kesalahpahaman Kepadatan"

Banyak penjelasan tentang kubah garam menunjukkan bahwa kepadatan garam yang lebih rendah, dibandingkan dengan kepadatan unit batuan di atasnya, adalah kekuatan pendorong pembentukan kubah garam. Itu adalah kesalahpahaman.

Pada saat pengendapan, sedimen klastik di atas garam tidak terkompaksi, mengandung ruang pori siginfikan, dan memiliki kepadatan yang lebih rendah daripada garam. Kepadatannya tidak melebihi densitas garam sampai mereka terkubur dalam-dalam, padat dan sebagian terisi. Pada saat itu mereka bukan lagi sedimen lunak. Mereka adalah satuan batuan yang kompeten yang dapat menjadi penghambat intrusi garam.

Berat vs Kepadatan: Udara memiliki kerapatan yang hampir dapat diabaikan. Namun, satu kolom udara atmosfer memiliki berat yang cukup untuk mendorong satu kolom merkuri yang sangat padat hampir satu meter ke atas tabung vakum kaca.

Bagaimana Kepadatan Bisa Tidak Relevan

Barometer air raksa memberikan ilustrasi bagaimana kerapatan tidak relevan. Pada 1643, Evangelista Torricelli mengisi tabung gelas, ditutup pada satu ujung, dengan merkuri. Dia kemudian berdiri tegak di baskom air raksa, menjaga salah satu ujungnya terendam. Setelah tabung tegak, berat atmosfer di permukaan merkuri memberikan tekanan yang cukup untuk mendukung kolom merkuri setinggi hampir satu meter. Merkuri akan naik dan turun di tabung saat tekanan atmosfer berubah.

Dalam kasus barometer merkuri, perbedaan kerapatan antara merkuri dalam tabung dan kerapatan udara di sekitarnya sangat besar. Tapi, berat atmosfer cukup tinggi untuk mendukung kolom merkuri.

Dalam kasus kubah garam, ribuan kaki sedimen, menekan unit garam yang luas secara geografis, dapat memberikan energi yang cukup untuk menghasilkan kubah garam.

Kubah Garam Arktik: Gambar satelit dari dua kubah garam yang meletus ke permukaan Pulau Melville, Kanada utara. Kubah adalah fitur putih bulat yang dikelilingi oleh batu abu-abu. Mereka masing-masing sekitar 2 mil. Pulau ini dikelilingi oleh es laut. Garam dapat bertahan di permukaan dalam iklim dingin dan gersang. Gambar oleh NASA 4. Perbesar gambar.

Berapa Besar Kubah Garam?

Kubah garam bisa berupa struktur yang sangat besar. Inti garam berkisar dari 1/2 mil hingga 5 mil. Unit batuan induk yang berfungsi sebagai sumber garam biasanya memiliki ketebalan beberapa ratus hingga beberapa ribu kaki. Garam kubah naik dari kedalaman antara 500 dan 6000 kaki (atau lebih) di bawah permukaan 2. Mereka biasanya tidak mencapai permukaan. Jika mereka melakukannya, gletser garam mungkin terbentuk.

Kubah Garam Teluk Meksiko: Peta relief lantai Teluk Meksiko di lepas pantai tenggara Louisiana. Warna merah dan oranye mewakili air dangkal; biru mewakili air yang lebih dalam. Struktur flat-top bulat adalah ekspresi permukaan kubah garam bawah permukaan. Gambar dari Program Explorer NOAA Okeanos. Perbesar gambar.

Penemuan Minyak Kubah Garam Pertama

Kubah garam hampir tidak dikenal sampai sebuah sumur minyak eksplorasi dibor di Bukit Spindletop dekat Beaumont, Texas pada tahun 1900 dan selesai pada tahun 1901. Spindletop adalah sebuah bukit rendah dengan relief sekitar 15 kaki di mana pengunjung dapat menemukan mata air belerang dan rembesan gas alam.

Pada kedalaman sekitar 1000 kaki, sumur menembus reservoir minyak bertekanan yang meniup alat pengeboran dari sumur dan menghujani tanah di sekitarnya dengan minyak mentah hingga sumur dapat dikendalikan. Produksi awal dari sumur adalah lebih dari 100.000 barel minyak mentah per hari - hasil yang lebih besar dari yang pernah diproduksi sumur sebelumnya.

Penemuan Spindletop memicu foya pengeboran pada struktur serupa di seluruh wilayah Pantai Teluk. Beberapa sumur ini menabrak minyak. Penemuan-penemuan itu memotivasi para ahli geologi untuk belajar tentang struktur di bawah ini yang menyimpan sejumlah besar minyak 3.

Pemetaan data sumur bawah permukaan yang cermat, dan kemudian penggunaan survei seismik, memungkinkan ahli geologi untuk menemukan bentuk kubah garam, mengembangkan hipotesis tentang bagaimana mereka terbentuk, dan memahami peran mereka dalam eksplorasi minyak bumi.

Kubah Garam Teluk Persia: Pulau Sir Bani Yas di Teluk Persia di pantai barat Uni Emirat Arab. Pulau itu adalah gundukan yang didorong oleh kubah garam yang meninggi. Kubah telah menembus permukaan pulau, dan inti bulat kubah dapat dilihat di tengah pulau. Gambar oleh NASA Earth Observatory 5. Klik untuk gambar yang lebih besar.

Pentingnya Ekonomi Kubah Garam

Kubah garam berfungsi sebagai reservoir minyak dan gas alam, sumber belerang, sumber garam, situs penyimpanan bawah tanah untuk minyak dan gas alam, dan situs pembuangan untuk limbah berbahaya.

Reservoir Minyak dan Gas Bumi

Kubah garam sangat penting bagi industri perminyakan. Saat kubah garam tumbuh, batu penutup di atasnya melengkung ke atas. Batuan penutup ini dapat berfungsi sebagai reservoir minyak atau gas alam.

Saat kubah tumbuh, bebatuan yang menembusnya melengkung ke atas di sepanjang sisi kubah (lihat kedua ilustrasi di bagian atas halaman ini). Lengkungan ke atas ini memungkinkan minyak dan gas alam untuk bermigrasi ke arah kubah garam di mana ia dapat terakumulasi dalam perangkap struktural.

Meningkatnya garam juga bisa menyebabkan kesalahan. Kadang-kadang kesalahan ini memungkinkan unit batuan permeabel untuk disegel terhadap unit batuan kedap air. Struktur ini juga dapat berfungsi sebagai reservoir minyak dan gas. Kubah garam tunggal dapat memiliki banyak reservoir terkait di berbagai kedalaman dan lokasi di sekitar kubah.

Survei Seismik: Profil seismik awal kubah garam yang diperoleh dari survei kapal. Ini menunjukkan inti garam pusat sekitar 1-1 / 2 mil lebar dan lapisan batuan yang cacat oleh gerakan ke atas garam. Gambar seismik dimodifikasi setelah Parke D. Snavely, United States Geological Survey.

Sumber Belerang

Kubah garam terkadang ditindih oleh batuan penutup yang mengandung sejumlah besar unsur sulfur. Sulfur terjadi sebagai bahan kristal yang mengisi fraktur dan pori-pori antargranular, dan dalam beberapa kasus ia menggantikan batu penutup. Sulfur diduga terbentuk dari anhidrit dan gipsum yang diasosiasikan dengan garam oleh aktivitas bakteri.

Beberapa kubah garam memiliki cukup sulfur di dalam batuan penutup sehingga dapat dipulihkan secara ekonomis. Ini pulih dengan mengebor sumur ke belerang dan memompa air super panas dan udara ke sumur. Air super panas cukup panas untuk melelehkan belerang. Udara panas mengubah belerang cair menjadi buih yang cukup apung untuk mengangkat sumur ke permukaan.

Saat ini kebanyakan sulfur diproduksi sebagai produk sampingan dari penyulingan minyak mentah dan pemrosesan gas alam. Produksi belerang dari kubah garam umumnya tidak kompetitif dengan belerang yang dihasilkan dari minyak dan gas alam.

Produksi Garam

Beberapa kubah garam telah dieksploitasi oleh penambangan bawah tanah. Tambang ini menghasilkan garam yang digunakan sebagai bahan baku oleh industri kimia dan sebagai garam untuk merawat jalan raya yang tertutup salju.

Beberapa kubah garam telah ditambang dengan larutan. Air panas dipompa ke sumur ke dalam garam. Air melarutkan garam dan dibawa kembali ke permukaan melalui sumur produksi. Di permukaan, air diuapkan untuk memulihkan garam, atau air asin digunakan dalam proses kimia.

Informasi Kubah Garam
1 Model Geologi dan Evaluasi Sumberdaya Minyak dan Gas Konvensional dan Berkelanjutan yang Tidak Ditemukan: Austin Calk Austin Kapur Atas, Gulf Coast AS; Krystal Pearson, Survei Geologi Amerika Serikat, Laporan Investigasi Ilmiah 2012-5159, 2012.
2 Gua Garam dan Penggunaannya untuk Pembuangan Limbah Ladang Minyak: brosur yang diproduksi oleh Kantor Teknologi Perminyakan Nasional, Laboratorium Nasional Argonne, 1999.
3 Spindletop: Kubah Garam Asli: Michel T. Halbouty, artikel yang diterbitkan di situs WorldEnergySource.com, 2009.
4 Salt Domes di Pulau Melville: Jesse Allen, NASA Earth Observatory, Image of the Day untuk 27 Agustus 2006.
5 Pulau Sir Bani Yas, Uni Emirat Arab: Foto Astronaut dari Stasiun Luar Angkasa Internasional, NASA Earth Observatory, Image of the Day untuk 15 Maret 2010.

Reservoir Penyimpanan Bawah Tanah

Beberapa tambang yang dikembangkan di kubah garam telah disegel dengan hati-hati dan kemudian digunakan sebagai tempat penyimpanan minyak, gas alam, dan hidrogen.

Kubah garam di Amerika Serikat dan Rusia juga berfungsi sebagai gudang nasional untuk cadangan gas helium pemerintah. Garam adalah satu-satunya jenis batu yang memiliki permeabilitas sangat rendah sehingga dapat menahan atom helium kecil.

Pembuangan limbah

Garam adalah batuan yang tidak tembus cahaya yang memiliki kemampuan untuk mengalir dan menutup fraktur yang mungkin berkembang di dalamnya. Untuk alasan ini, kubah garam telah digunakan sebagai tempat pembuangan limbah berbahaya. Gua-gua buatan manusia di kubah garam telah digunakan sebagai gudang untuk limbah pengeboran ladang minyak dan jenis limbah berbahaya lainnya di Amerika Serikat dan negara-negara lain. Mereka juga telah dipertimbangkan untuk pembuangan limbah nuklir tingkat tinggi, tetapi tidak ada situs di Amerika Serikat yang menerima jenis limbah tersebut.

Simpanan Garam A.S.: Lokasi deposit garam empuk dan cekungan kubah garam di Amerika Serikat. Deposit besar terus menerus di sepanjang Pantai Teluk yang berisi tiga cekungan kubah garam ditopang oleh Louann Salt. Peta oleh Geology.com dengan data lokasi dari Argonne National Laboratory 2.

Di mana kubah garam muncul?

Kubah garam dapat terjadi di cekungan sedimen di mana endapan garam tebal telah terkubur oleh setidaknya 500 kaki jenis sedimen lainnya. Salah satu daerah kubah garam terbesar di dunia adalah Teluk Meksiko. Lebih dari 500 kubah garam telah ditemukan di daratan dan di bawah dasar laut Teluk Meksiko. Mereka berasal dari Louann Salt, sebuah unit batuan bawah permukaan yang secara lateral persisten di seluruh area. Peta di kolom kanan halaman ini menunjukkan lokasi deposit garam tidur di Amerika Serikat dan tiga bidang kubah garam. Lahan besar kubah garam juga telah ditemukan di Angola, Brasil, Kanada, Gabon, Jerman, Iran, dan Irak.