CleatCleat adalah kekar di dalam lapisan batubara, khususnya pada batubara bituminous yang ditunjukkan oleh serangkaian kekar yang sejajar, umumnya mempunyai orientasi berbeda dengan kedudukan lapisan batubara. Adanya cleat dapat disebabkan beberapa faktor : mekanisme pengendapan petrografi batubara derajat batubara tektonik (struktur geologi) aktifitas penambanganBerdasar genesanya dapat dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu :a. Endogenous cleat dibentuk oleh gaya internal akibat pengeringan atau penyusutan material organic. Umumnya tegak lurus bidang perlapisan sehingga bidang kekar cenderung membagi lapisan batubara menjadi fragmen-fragmen tipis yang tabular.b. Exogenic cleat dibentuk oleh gaya eksternal yang berhubungan dengan kejadian tektonik. Mekanismenya tergantung pada karakteristik struktur dari lapisan pembawa batubara. Cleat ini terorientasi pada arah tegasan utama dan terdiri dari dua pasang kekar yang saling membentuk sudut.c. Included cleat bersifat local akibat proses penambangan dengan adanya perpindahan beban kedalam struktur tambang. Frekuensi included cleat tergantung pada tata letak tambang dan macam teknologi penambangan yang digunakan.Berdasarkan bentuknya dapat dikelompokkan menjadi lima :a. Bentuk kubus, umumnya pada endogeneous cleat yang berderajat rendah.b. Bentuk laminasi, pada exogenic cleat berupa perselingan antara batubara keras dan lunak atau antara durain dan vitrain.c. Bentuk tidak menerus, berhubungan dengan endogeneous dan exogenic cleat.d. Bentuk menerus, berhubungan dengan struktur geologi atau akibat penambangan.e. Bentuk bongkah yang disebabkan oleh kejadian tektonik.

Hubungan Cleat dengan penambanganArah kekar merupakan faktor utama dalam penentuan arah penambangan. Operasi penambangan akan lebih mudah jika kita bekerja pada kekar utama sehingga produksi batubara akan lebih cepat.Besarnya pengaruh cleat pada beberapa bagian dari suatu rangkaian industri pertambangan, membuat cleat menjadi penting untuk dipelajari dan diketahui karena kehadiran dan orientasi cleat antara lain akan mempengaruhi pemilihan tata letak tambang, arah penambangan, penerapan teknologi penambangan, proses pengolahan batubara, penumpukan batubara bahkan pemasaran batubara (fine coal sampai lumpy coal).Oleh karena itu perekaman data cleat : kedudukan kisaran jarak antar cleat, jenis cleat, pengisi cleat, pengendali terbentuknya, karakteristik kerekatannya jarak dominan cleat.

Hubungan Cleat dengan struktur geologiCleat mempunyai pola sama dengan pola kekar pada batuan disekitarnya, namun spasi lebih rapat.Permukaan cleat : vertical pada lapisan batubara yang datar miring (oblique) terhadap lapisan batubara yang terganggu strukturPermukaan bagian cleat yang tersingkap kadang-kadang dilapisi mineral sekunder (kaolinit, pirit, kalsit, ankerit, melanterit / FeSO4)

Hubungan Cleat dengan kualitas batubaraCleat sering terisi material klastik yang menyebabkan meningkatnya kandungan mineral matter, volatile matter dan abu sehingga nilai kalorinya rendah. Semakin banyak cleat maka batubara tersebut semakin rendah kalorinya.

Methane/metan adalah gas yang tidak berbau, tidak berasa, tidak berwarna dan tidak beracun. Gas metan mengandung sekitar 98% unsur gas alam.Coalbed methane (CBM) merupakan gas metan yang terkandung dalam batubara. Gas metan ini dapat bergabung dengan unsur lain membentuk lapisan batubara.Coal mine methane merupakan gas metan yang terlepas dari lapisan batubara selama proses penambangan batubara.

Apa yang dimaksud coal bed methane ?Suatu kompone gas alam yang berupa zat yang disebut methan (CH4). Coal bed methane (CBM) adalah senyawa metan dalam batubara yang merupakan sumber energi utama gas alam. CBM ditemukan dalam lapisan batubara, dihasilkan oleh proses biologi hasil dari aktifitas mikroba atau atau oleh proses thermal hasil dari peningkatan suhu pada kedalaman batubara. Terkadang lapisan batubara jenuh dengan air dan metan terbentuk dalam batubara karena tekanan dari air.Istilah CBM ini merujuk kepada gas metana yang teradsorbsi ke dalam matriks padat batu bara. Gas ini digolongkan "sweet gas" lantaran tidak mengandung hidrogen sulfida (H2S). Keberadaan gas ini diketahui dari pertambangan batu bara di bawah permukaan bumi yang kehadirannya menjadi sebuah resiko pekerjaan. Coal Bed Methane berbeda dari sandstone biasa dan reservoar konvensional lainnya, lantaran gasnya tersimpan di dalam batuan melalui proses adsorbsi. Metananya berada dalam keadaan yang hampir cair di sekeliling dalam pori-pori batu bara. Rekahan-rekahan terbuka di dalam batu baranya (yang disebutcleats) dapat pula mengandung gas atau terisi/tersaturasi oleh air.Tidak seperti gas alam di reservoar konvensional, Coal Bed Methane sangat sedikit mengandung hidrokarbon berat seperti propana atau butana dan tidak memiliki kondensat gas alam. Ia juga mengandung beberapa persen karbondioksida.Saat ini, gas alam dari batubara sekitar 7% dari total produksi gas alam di United States. Diperkirakan sekitar 24 triliyun kubik feet (TCF) cadangan CBM terdapat di Powder River Basin dari Montana dan Wyoming.

Bagaimana terbentuknya ?Coalbed Methane terbentuk bersaman dengan proses terbentuknya batubara (coalification). Tanaman yang mati dan membusuk yang terkumpul di daerah rawa menghasilkan materi organik. Sedimen terbawa melalui aliran menuju daerah rawa , membakar materi organik secara bertahap. Materi organik ini menjadi kompak dan keras. Semakin menebal akibat penumpukan sedimen diatasnya, tekanan dan temperatur semakin meningkat. Hal ini mengakibatkan perubahan fisik dan kimia dari materi organik, sehingga membentuk batubara serta menghasilkan metan, karbon dioksida, nitrogen, dan air. Semakin tinggi temperatur dan tekanan, maka semakin meningkat carbon content dan peringkat dari batubara. Umumnya, semakin dalam lapisan batubara atau semakin tinggi peringkat batubara, semakin tinggi kandungan metan di dalamnya. Lapisan batubara tidak akan melepaskan gas metan ke atmosfer kecuali bila terjadi erosi atau aktifitas penambangan.

Dimana letak lingkungan pengendapan gas metan batubara ? Menurut Asosiasi CBM Alabama,sebesar 13% dari 48 wilayah di Amerika Serikat memiliki lapisan batubara yang mengandung deposit ekonomis CBM.Lingkungan pengendapan gas metana batubara umumnya terdapat pada lapisan batubara yang memenuhi kriteria,antara lain kandungan gas yang tinggi (15m3-30m3 per ton),permeabilitas yang bagus,dan kedalaman deposit yang kurang dari 3300 feet.CBM ini biasanya terdapat pada batubara yang memiliki kalori rendah kisaran 5100 kalori.

Mengapa gas metan menjadi masalah ? Keamanan tambang. Metan dapat meledak ketika bercampur dengan udara. Oleh karena itu, berbahaya bagi penambangan batubara dan harus dikeluarkan dari tambang sehingga tidak terjadi ledakan yang fatal pada tambang. Perubahan iklim global. Setelah mengeluarkan metan dari tambang, beberapa perusahaan menggunakannya sebagai bahan bakar, tetapi kebanyakan terkumpul di atmosfer. Karena metan merupakan gas rumah kaca, dapat mengakibatkan pemanasan global ( global warming). Faktanya gas metan memberikan efek pemanasan global 21 kali lebih besar dibanding karbon dioksida.

Bagaimana tambang batubara menangani gas metan?Tambang melepaskan gas metan dari area kerjanya menggunakan kipas ventilasi. Kipas ini mengeluarkan udara dan metan dengan konsentrasi rendah ( 0.3-2%) ke atmosfer. Tambang bawah tanah harus melengkapi sistem ventilasinya dengan sistem drainase metan (methane drainage system). Tambang tersebut menggunakan metode sebagai berikut : Pre-mine boreholes. Mengebor dari permukaan, mengeluarkan gas metan dari daerah yang tidak ditambang atau dari lapisan batubara yang tidak akan ditambang. Gob boreholes. Mengebor dari permukaan, mengeluarkan gas metan dari gob area. Gob area merupakan daerah rekah atau patahan yang disebabkan oleh runtuhnya lapisan sekitar batubara akibat proses penambangan. Horizontal boreholes. Mengebor dari dalam tambang, mengeluarkan gas metan sebelum dilakukan penambangan.Cara gob dan horizontal biasanya mampu mengeluarkan 30% sampai 80% metan, dan cara pre-mine dapat mengeluarkan lebih dari 90% metan.

Kegunaan gas metan batubara?Gas metan batubara digunakan sebagai gas alam konvensional. Saluran pipa membawa gas metan ke rumah dan pabrik untuk digunakan dalam pemanasan dan memasak atau untuk tujuanj industri. Tambang dan pembangkit listik menggunakannya untuk menghasilkan uap untuk menghasilkan listrik. Tambang di United States menghasilkan lebih dari 150 biliun kubik feet (BCF) batubara metan pertahun.

Bagaimana proses mengekstrak atau pengambilan gas metan dari seam batubara ?Gas methane terperangkap di dalam celah pori pori batubara atau cleat batubara dengan pengaruh tekanan air yang sangat tinggi. Metana tertahan di dalam oleh tekanan hidrostatik air dalam batubara. Rekahan alami di dalam batubara selain berisi air juga memiliki permeabilitas atau kemampuan untuk mengalirnya fluida. Dalam sumur CBM, air biasanya terproduksi di awal yang menghasilkan penurunan tekanan reservoir. Proses ini dinamakandewatering phasedalam suatu sumur CBM. Dengan demikian, untuk mengambil sejumlah gas methane dari dalam lapisan batubara maka diperlukan proses water pumping, yaitu proses penyedotan air dan pembuangannya dari dalam lapisan batubara sehingga terjadi penurunan tekanan. Sejalan dengan penurunan tekanan, gas metana secara difusi keluar dari matrix batubara melalui rekahan batubara yang saling terhubung.

Berapa jumlah gas methane yang dapat diambil (diekstrak) dari Powder River Basin ?Powder River Basin terletak di timur laut Wyoming dan Montana, Amerika Serikat. Basin ini meliputi 12000 M2. CBM di daerah ini meliputi tujuh daerah di dua negara bagian di Amerika. CBM terbentuk pada kedalaman berkisar antara 300 ft sampai dengan 3000 ft termasuk rangkaian lapisan batubara berbeda seperti Anderson Seam, Wyodak Seam, dan Big George Seam di Amerika Serikat. Perkiraan jumlah gas metan di powder river basin bervariasi, dikarenakan ketidak stabilannya jumlah gas metana ini. Jumlah gas metana di basin ini sering di hitung ulang, guna mengakuratkan kepastian dari jumlah gas metana ini. Terdapat beberapa metode yang memperkirakan jumlah gas yang terbentuk dari lapisan batubara. Semua metode tersebut memiliki tingkatan ketelitian yang bervariasi.Berdasarkan survey geologi di Amerika Serikat, jumlah CBM yang terbarukan yang terdapat di powder river basin berkisar antara 8,24 sampai 22,42 triliun kubik feet. Data ini diambil dari standar perhitungan USGS pada tahun 2001. Wyoming dan Montana mengeluarkan perkiraan mengenai jumlah gas metana yang ada di basin tersebut. Komisi Konservasi Minyak dan Gas Wyoming memperkirakan bahwa terdapat 31,8 triliun kubik feet CBM terbarukan di powder river basin, Wyoming. Sedangkan biro pertambangan dan geologi Montana dan departemen energi Amerika memiliki perkiraan bahwa terdapat 0,8 sampai 1,0 triliun kubik feet CBM terbarukan di powder river basin di Montana. Para ahli lingkungan mengeluarkan pendapat bahwa untuk CBM di powder river basin di Montana terdapat 2,5 triliun kubik feet gas metana yang terbarukan.

Bagaimana memperkirakan jumlah gas metan yang terdapat dalam lapisan batubara suatu daerah ?Terdapat dua metode untuk memperkirakan jumlah gas metana terbarukan di lapisan batubara. Metode pertama memerlukan perkiraan cadangan metana dengan melakukan pemboran menuju bagian atas dari lapisan batubara tersebut. Kemudian melakukan penggalian menuju inti dari batubara tersebut. Jumlah metana terbarukan dari inti batubara tersebut digunakan untuk memperkirakan kandungan gas per unit volume batubara tersebut. Jika lapisan-lapisan batubara tersebut dilakukan pemboran dan diamati, maka salah satu dapat memperkirakan jumlah gas yang tersedia di wilayah tersebut. Pada metode ini terdapat kekurangan-kekurangan, antara lain : Ada begitu banyak gangguan terhadap lapisan batubara sebelum gas yang keluar dihitung. Teknologi dan metode yang digunakan mahal, dikarenakan harus dilakukannya pemboran. Tidak semua wilayah yang memiliki potensi gas metana telah di lakukan pemboran dan di eksplorasi.Dan metode yang kedua adalah melalui seri perhitungan yang didasarkan pada informasi yang telah kita ketahui mengenai batubara di wilayah tersebut dari laporan ahli di lapangan pada pengembangan CBM. Sebagai contoh, biro pertambangan dan geologi Montana dan departemen energi Amerika memperkirakan jumlah nya dengan menggunakan informasi sebagai berikut : Sebuah lapisan batubara memiliki cadangan yang menguntungkan apabila memproduksi 50-70 ft3 per ton batubara. Penggalian terhadap CBM bernilai ekonomis pada 50 ft3 per ton batubara ketika lapisan batubara nya meiliki ketebalan 20 feet atau lebih. CBM hanya terdapat di daerah yang memiliki kandungan kimia sodium bicarbonat yang dominan di air batubara tersebut dan juga di lingkungan yang lapisan batubaranya tertimbun cukup dalam untuk mempertahankan tekanan air untuk menahan gas di tempat tersebut.Apa aspek pengolahan air yang dipompa dari lapisan batubara (CBM water prduct) ?Pengelolaan produksi air CBM dari lapisan batubara menggunakan metode-metode sebagai berikut : Dibuang ke saluran airMeskipun aliran pembuangan tidak panjang diizinkan pada sumur baru, ada operasi yang dinamakan grandfathered dan masih dilakukan pembuangan ke aliran air. Juga, proposal diajukan untuk memungkinkan regulasi pembuangan selama kodisi mengalir. DiambilMetode ini melibatkan konstruksi sebuah kolam dimana produksi air CBM disimpan atau diizinkan menerobos ke bawah permukaan. Terdapat beberapa istilah dalam pengambilan ini, antara lain holding ponds, zero discharges ponds, atau infiltration ponds. Meskipun mereka tidak secara langsung melakukan oembuangan air ke permukaan tanah, banyak pengambilan tidak bergaris dan langsung dilakukan pembuangan ke permukaan tanah. Dibentuk batasan atau dibentuk potongan-potongan terhadap tanahMelalui bentuk yang sama dari peralatan irigasinya, air digunakan untuk irigasi. Metode lainProduk air CBM juga digunakan untuk mengontrol debu, hal tersebut dilakukan dalam beberapa kasus di pertambangan batubara. Pilihan lain yang menjadi usulan terhadap hal ini adalah dengan menginjeksikannya kembali ke akuifer. Praktik ini terjadi di Amerika dimana produk air CBM ini di injeksi kedalam formasi dibawah bantalan batubara. Pendekatan ini mengurangi debit permukaan. Banyak pilihan terhadap hal ini, ada yang didasarkan keekonomian, secara fisik, dan lingkungan. Pada intinya baik jika melakukan injeksi kelbali produk air CBM ke lapisan batubara dengan melakukan pompaan, atau juga bisa menginjeksikan ke dalam akuifer dibawah lapisan batubara yang telah terinvestigasi.

Mengapa orang orang cenderung memikirkan masalah pengambilan air dari seam batubara (CBM product water) ?Karena ada dua alasan, yang pertama adalah pengambilan air dari lapisan batubara untuk mengurangi tekanan air yang menahan gas pada lapisan batubara sangat besar sehingga yang menjadi masalah adalah bagaimana cara mengelola volume air terproduksi yang sangat besar ini (kuantitas). Alasan yang kedua adalah air terproduksi dari gas metan batubara cenderung mengandung ion sodium, dimana konsentrasinya melebihi standar aman untuk irigasi tanaman pada sektor pertanian, yang menjadi masalah adalah apabila air terproduksi CBM ini dialirkan menuju lahan lahan pertanian maka kandungan garam dari air terproduksi ini akan berakumulasi dengan zona akar tanaman sehingga akan mengakibatkan penurunan pertumbuhan tanaman. Oleh karena itu perlu dipersiapkan manajemen penanganan air terproduksi CBM secara aman (kualitas).

Akankah pengembangan sumberdaya energi CBM akan mengurangi aliran sungai, mata air, dan sumur ?Tergantung dengan lokasi aliran sungai, mata air, dan sumur. Apabila lokasi aliran sungai, mata air, dan sumur berdekatan dengan lapisan batubara maka pengambilan energi CBM akan mengurangi volume air karena dalam proses pengambilan CBM akan menggunakan dewatering phase (pengurangan jumlah air untuk mengurangi tekanan hidrostatik pada celah pori pori atau cleat pada batubara untuk memudahkan pengambilan gas metana batubara) karena pengambilan air dalam pori pori batubara dalam jumlah yang besar sehingga suplai air terhadap aliran sungai, mata air, dan sumur berkurang. Sebaliknya, apabila lokasi aliran sungai, mata air, dan sumur. Apabila lokasi aliran sungai, mata air, dan sumur berjauhan dengan lapisan batubara maka pengambilan energi CBM tidak akan mengurangi suplai air pada aliran sungai, mata air, dan sumur. Apabila lokasi aliran sungai, mata air, dan sumur.

Apa yang dimaksud dengan air salinasi ?Air salinasi adalah air yang memiliki kadar garam sebesar 3 5 % dan pada air salinasi tidak hanya mengandung sodium klorida (NaCl) tapi didalamnya juga terlarut kalsium (Ca2+), magnesium (Mg2+), sulfat (SO42-), bikarbonat (HCO3-), dan boron (B). Hal ini dapat mempengaruhi penurunan pertumbuhan dan perkembangan pada sektor pertanian.

Apa yang dimaksud dengan air sodik (Sodic water) ?Air sodik mengandung konsentrasi sodium (Na +) yang tinggi, dan relatif mengandung konsentrasi kalsium (Ca2 +) dan magnesium (Mg2 +). Sodisitas air dinyatakan sebagai Sodium Adsorption Ratio (SAR) yaitu:SAR = Na [(Ca + Mg) / 2] (Nilai-nilai ini dalam meq / L)Air sodic memiliki nilai SAR lebih besar dari 12

Apakah air salinasi / air sodik lebih sensitif terhadap tanah dibanding yang lainnya ?Iya. Air irigasi yang cocok untuk satu tanah mungkin tidak untuk yang lain. Penggunaan garam dan / atau air sodik untuk irigasi dapat berisiko pada tanah didominasi oleh lumpur atau tanah liat. Air garam tidak mudah larut melalui tanah bertekstur halus melalui tanah berpasir. Karena itu, ketika mengairi tanah bertekstur halus dengan cukup air garam, sangat penting untuk menambahkan air yang cukup untuk memenuhi kebutuhan air tanaman dan mempertahankan gerakan ke bawah bersih air melalui tanah.Selain menjadi komponen salinitas air irigasi, natrium menimbulkan masalah yang lebih sulit di tanah dengan lebih dari 30% tanah liat. Pada tanah tersebut, natrium menurunkan sifat fisik tanah, yang menyebabkan drainase yang buruk. Irigasi tanah berpasir dengan air sodik pada tanah berpasir tidak menyebabkan masalah seperti itu, seperti natrium yang lebih mudah tercuci dari profil tanah.Risiko natrium infiltrasi tanah tidak dapat ditentukan semata-mata dari definisi USDA air sodik (SAR = 12). Oleh karena itu, bahaya natrium air irigasi pada infiltrasi tanah harus ditentukan dari interaksi SAR / EC. Ayers dan Wescot (1985) garis pedoman untuk mengevaluasi risiko natrium infiltrasi tanah. Risikonya adalah tekstur tanah yang independen. Ketiga contoh di bawah ini menggambarkan kebutuhan untuk mengevaluasi risiko untuk infiltrasi tanah berdasarkan interaksi EC / SAR. Hal ini penting untuk memahami bahwa curah hujan atau irigasi dengan air non-garam di tanah yang sebelumnya diairi dengan air garam sodik dapat meningkatkan bahaya natrium dengan menurunkan EC jauh lebih cepat daripada SAR.

Bagaimana kolam penampung menahan air yang dihasilkan dari pengembangan cbm?kolam yang menampung air produk cbm ( juga disebut kolam resapan, kolam penguapan, atau zero discharger ponds) dirancang untuk menahan air cbm dan menghindari debit ke permukaan tanah. Kolam ini khas, tidak di lapisi sehingga debit air berada di bawah permukaan bumi. Beberapa MT biro pertambangan dan pemantauan geologi sumur dangkal menunjukan naiknya permukaan air dalam menanggapi kebocoran kolam di daerah dimana air produk cbm sedang disimpan. Fenomena ini mirip dengan yang dilaporkan oleh Biro Manajemen Tanah ilmuan memantau akuifer relatif dangkal dekat dengan kolam penampung diatas Powder River Basin. Selain itu, aliran rembesan dari impoundments akan mencapai saluran sungai melalui aliran bawah permukaan.

Apakah air terproduksi CBM dapat dimanfaatkan agar lebih berguna?Dengan jumlah yang demikian besar dan kualitas yang cukup baik membuat air terproduksi memiliki berbagai kemungkinan dalam pemanfaatannya (untuk memasok irigasi pertanian,enhanced oil recoverydan pasokan untuk bahan baku air minum). Kualitas air yang cukup baik dapat dibuang langsung ke lingkungan sebagai penambah debit air untuk irigasi. Namun, untuk pasokan air minum diperlukan teknologi yang cukup sehingga dapat memenuhi standar baku mutu air minum. Pemanfaatan air tersebut tergantung pada kualitas air terproduksi, lokasi sumur dan pengolahan air yang efektif.Umumnya ada 4 (empat) cara yang dilakukan oleh pelaku bisnis CBM dalam penangan air akibat prosesdewateringantara lain;Surface Discharge, Infiltration Impoundments, Shallow Re-injectiondanReverse Osmosis.Jika air tersebut telah layak dibuang ke sungai, maka air tersebut juga layak dimanfaatkan untuk mengaliri lahan dan ladang untuk bercocok tanam.Air CBM dapat dimanfaatkan, antara lain: Sebagai pengairan pertanian atau peternakan sekitar WK CBM. sumber air baku untuk pengolahan air minum daerah setempat. Dapat juga digunakan untuk Industri.PRODUKSI CBMUntuk memproduksi CBM, lapisan batubara harus terairi dengan baik sampai pada titik dimana gas terdapat pada permukaan batubara. Gas tersebut akan teraliri melalui matriks dan pori, dan keluar melalui rekahan atau bukaan yang terdapat pada sumur (Gambar 5).Air dalam lapisan batubara didapat dari adanya proses penggambutan dan pembatubaraan, atau dari masukan (recharge) air dalam outcrops dan akuifer. Air dalam lapisan tersebut dapat mencapai 90% dari jumlah air keseluruhan. Selama proses pembatubaraan, kandungan kelembaban (moisture) berkurang, dengan rank batubara yang meningkat.

GAMBAR 5KAITAN ANTARA LAPISAN BATUBARA, AIR DAN SUMUR CBM.Gas biogenik dari lapisan batubara subbituminus akan dapat berpotensi menjadi CBM. Gas biogenik tersebut terjadi oleh adanya reduksi bakteri dari CO2, dimana hasilnya berupa methanogens, bakteri anaerobik yang keras, menggunakan H2 yang tersedia untuk mengkonversi asetat dan CO2 menjadi metane sebagai produk dari metabolismenya. Sedangkan beberapa methanogens membuat amina, sulfida, dan methanol untuk memproduksi metane.Aliran air, dapat memperbaharui aktivitas bakteri, sehingga gas biogenik dapat berkembang hingga tahap akhir. Pada saat penimbunan maksimum, temperatur maksimum pada lapisan batubara mencapai 40-90C, dimana kondisi ini sangat ideal untuk pembentukan bakteri metane. Metane tersebut terbentuk setelah aliran air bawah tanah pada saat ini telah ada.Apabila air tanah turun, tekanan pada reservoir turun, pada saat ini CBM bermigrasi menuju reservoir dari sumber lapisan batubara. Perulangan kejadian ini merupakan regenerasi dari gas biogenik. Kejadian ini dipicu oleh naiknya air tanah atau lapisan batubara yang tercuci oleh air. Hal tersebut yang memberikan indikasi bahwa CBM merupakan energi yang dapat terbaharui.Lapisan batubara dapat menjadi batuan sumber dan reservoir, karena itu CBM diproduksi secara insitu, tersimpan melalui permukaan rekahan, mesopore, dan mikropore (Gambar 6). Permukaan tersebut menarik molekul gas, sehingga tersimpan menjadi dekat. Gas tersebut tersimpan pada rekahan dan sistem pori pada batubara sampai pada saat air merubah tekanan pada reservoir. Gas kemudian keluar melalui matriks batubara dan mengalir melalui rekahan sampai pada sumur. Gas tersebut sering kali terjebak pada rekahan-rekahan.

GAMBAR 6KAITAN ANTARA POROSITAS MIKRO, MESO DAN MAKRO.

CBM juga dapat bermigrasi secara vertikal dan lateral ke reservoir batupasir yang saling berhubungan. Selain itu, dapat juga melalui sesar dan rekahan. Kedalaman minimal dari CBM yang telah dijumpai 300 meter dibawah permukaan laut.Gas terperangkap pada lapisan batubara sangat bergantung pada posisi dari ketinggian air bawah tanah. Normalnya, tinggi air berada diatas lapisan batubara, dan menahan gas di dalam lapisan. Dengan cara menurunkan tinggi air, maka tekanan dalam reservoir berkurang, sehingga dapat melepaskan CBM (Gambar 7).

GAMBAR 7PENAMPANG SUMUR CBM

Pada saat pertama produksi, ada fasa dimana volume air akan dikurangi (dewatering) agar gas yang dapat diproduksi dapat meningkat. Setelah fasa ini, fasa-fasa produksi stabil akan terjadi. Seiring bertambahnya waktu, peak produksi akan terjadi, saat ini merupakan saat dimana produksi CBM mencapai titik maksimal dan akan turun (decline).Volume gas yang diproduksi akan berbanding terbalik dengan volume air. Bila volume gas yang diproduksi tinggi, maka volume air akan berkurang. Setelah peak produksi, akan terjadi fasa selanjutnya, yaitu fasa penurunan produksi (Gambar 8). Seperti produksi minyak dan gas pada umumnya, fasa-fasa tersebut biasa terjadi. Namun demikian, seperti yang telah diuraikan, CBM dapat terbaharukan.Dari (Gambar 8) terlihat karakteristik khusus yang dimiliki sumur CBM, yaitu produksi air yang sangat banyak pada awal proyek. Air ini berasal dari dewatering yang berfungsi untuk menurunkan muka air dari lapisan batubara. Sekalipun CBM sudah mulai terproduksi di awal, produksinya baru mencapai puncak saat air sudah makin sedikit terproduksi, setelah itu mulai menurun secara alamiah. Puncak produksi dari CBM kebanyakan hanya berkisar pada ratusan MCFD. Disinilah terdapat permasalahan, dimana produksi gas yang sangat kecil pada awal, maka investor kesulitan untuk mendapatkan modalnya kembali dalam waktu yang cepat.

GAMBAR 8PRODUKSI AIR DAN GAS VS WAKTU Berbeda dengan gas alam, yang pada saat awal dimana tekanan reservoir masih sangat besar,produksi gas akan sangat besar, sehingga dalam waktu singkat investor kembali mendapatkan modalnya. Karakteristik ini merupakan karakteristik khusus CBM.Mengangkat CBM ke PermukaanCBM diproduksi dengan cara terlebih dahulu merekayasa batubara (sebagai reservoir) agar didapatkan cukup ruang sebagai jalan keluar gasnya. Proses rekayasa diawali dengan memproduksi air (dewatering) agar terjadi perubahan kesetimbangan mekanika. Setelah tekanan turun, gas batubara akan keluar dari matriks batubaranya.Gas metana kemudian akan mengalir melalui rekahan batubara (cleat) dan akhirnya keluar menuju lobang sumur. Puncak produksi CBM bervariasi antara 2 sampai 7 tahun. Sedangkan periode penurunan produksi (decline) lebih lambat dari gas alam konvensional.Setelah diputuskan tempat yang potensial untuk dilakukan pemboran CBM berdasarkan pertimbangan ahli geologi dan geofisika, maka pemboran sumur CBM dilakukan. Inti dari pemboran sendiri adalah membuat sambungan berdasarkan perbedaan tekanan antara lapisan batubara yang mengandung CBM dengan permukaan, sehingga gas dapat mengalir. Pemboran sumur CBM harus mempertimbangkan kekuatan batubara yang cukup lemah dibandingkan batuan lain.Sebelum produksi CBM dapat dilakukan, dewatering harus dilakukan terlebih dahulu (Gambar 9). Dewatering merupakan proses mengurangi ketinggian air dalam lapisan batubara, hingga ketinggian air ini tidak lebih tinggi dari lapisan batubara terbawah yang ingin diproduksi (dimungkinkan lebih dari satu lapisan batubara yang ingin diproduksi). Fungsi utama dari dewatering adalah menginisiasi terjadinya desorbsi dari micropores yang ada, yang terjadi apabila tekanan akibat ketinggian air berkurang. Proses ini dilakukan dengan menggunakan pompa tertentu, misalnya pompa angguk, dimana sumur CBM yang dangkal biasanya tidak dapat mengangkat air secara optimal karena kurangnya tekanan bawah permukaan. Pada Gambar 5 terlihat bahwa dewatering dilakukan dengan pompa, dan air melewati pipa kecil bernama tubing, sementara CBM akan melewati anulus, yaitu ruang kosong diantara formasi (atau pipa selubung) dan tubing. Gas secara umum tidak akan masuk melalui tubing, karena terhalang oleh kolom hidrostatik air setinggi tubing.Selain proses dewatering, terdapat juga proses yang dinamakan komplesi, yaitu untuk melengkapi sumur dengan peralatan yang dibutuhkan untuk melakukan produksi. Problem utama dalam komplesi CBM adalah permeabilitas (ukuran kemudahan untuk mengalir) batubara yang sangat kecil, yaitu 0.1-1 md. Selain itu, seringkali terakumulasi kepingan-kepingan kecil batubara (coal fines) yang dapat menghambat produksi CBM. Untuk mengatasi hambatan tersebut, secara umum dilakukan dua jenis komplesi dalam produksi CBM. Jenis pertama adalah open hole completions dan jenis kedua adalah cased hole completions. Masing-masing tipe komplesi memiliki pertimbangannya sendiri, dan memiliki kekurangan dan kelebihan masing-masing.

GAMBAR 9PROSES DEWATERING, OPEN HOLE COMPLETION

Komplesi open hole memiliki artian komplesi dilakukan tanpa adanya casing (pipa selubung) di sekitar lapisan batubara yang ingin diproduksi, sehingga gas CBM langsung masuk ke dalam lubang bor. Secara umum ada tiga keunggulan komplesi jenis ini, yaitu :1. Tidak ada casing yang ditinggalkan yang dapat menghalangi penambangan batubara apabila dilakukan setelahnya.2. Penyemenan casing seperti pada Gambar 9, tidak merusak permukaan lapisan batubara.3. CBM dapat masuk tanpa halangan apapun.Sejalan dengan perkembangan, maka juga dilakukan multi-zone open hole completion, yaitu komplesi open hole yang dilakukan pada beberapa lapisan batubara sekaligus. Meskipun cukup murah, dan juga memiliki laju alir yang besar, komplesi ini memiliki beberapa kekurangan, yaitu:1. Batubara akan memproduksi kepingan kecil-kecil dan terakumulasi sepanjang waktu tertentu dan apabila tidak dibersihkan akan mengurangi produksi CBM.2. Hanya dapat dilakukan apabila lapisan-lapisan batubara cukup berdekatan letaknya (untuk multi zone open hole).3. Banyaknya lapisan batubara yang terhubung akan menyulitkan apabila lapisan yang lebih diatas memiliki tekanan yang justru lebih besar daripada di bawah, sehingga akan terjadi back flow yang merugikan karena dapat mematikan lapisan yang tekanannya lebih kecil, dan akan mengurangi produksi total dari sumur.Dalam komplesi open hole juga sering dilakukan cavity completion, yaitu proses meruntuhkan sebagian lapisan batubara sehingga tercipta gerowong yang memperlancar produksi CBM. Peruntuhan yang dimaksud adalah peledakan terkontrol, yang dilakukan dengan proses penurunan tekanan secara tiba-tiba selama jangka waktu tertentu. Berdasarkan pengalaman perusahaan Amoco di cekungan San Juan yang terletak di Colorado, AS, peningkatan dari 22 MCFD (Metric Cubic Feet per Day)menggunakan open hole completion biasa menjadi 108 MCFD dengan cavity completion, atau sekitar lima kali dari semula. Namun perlu diingat bahwa teknik ini hanya dapat dilakukan dengan kondisi lapisan batubara yang tebal dan memiliki kelebihan tekanan dibandingkan keadaan normal.Komplesi jenis kedua adalah cased hole completions, dimana seluruh lapisan termasuk lapisan batubara dilapisi dengan casing (Gambar 10). Casing merupakan pipa pelindung yang direkatkan pada batuan dengan menggunakan semen. Komplesi ini sering dilakukan pada sumur yang memiliki beberapa lapisan batubara yang ingin diproduksi batubaranya sehingga CBM dari lapisan-lapisan yang berbeda dapat diproduksi baik bergantian maupun bersamaan sesuai keinginan. Setelah dicasing dan dilakukan penyemenan, maka dilakukan perforasi untuk membuka jalur masuk CBM ke lubang sumur. Perforasi merupakan proses menembak casing hingga berlubang.

GAMBAR 10KOMPLESI CASED HOLE PADA SUMUR GOB

Pada komplesi cased hole sering juga dilakukan hydraulic fracturing, yaitu merekahkan lapisan batuan batubara, dengan tujuan mempermudah CBM untuk mengalir. Prosesnya adalah dengan penyuntikan fluida perekah dengan tekanan tinggi sehingga batuan rekah, dan selanjutnya diganjal dengan suatu bahan tertentu (proppant) sehingga rekahan tidak tertutup kembali. Secara umum, cased hole tidak perlu dilakukan fracturing, hanya perforasi saja, apabila CBM cukup mudah untuk mengalir. Namun demikian, baik perforasi maupun fracturing dapat menimbulkan kerusakan bagi lapisan batubara.Selain dua jenis komplesi diatas, terdapat pula perkembangan lain dalam pengambilan CBM, misalnya adalah sumur gob dan pemboran horizontal di (Gambar 11). Sumur gob adalah pengambilan gas metana setelah pengambilan CBM menyebabkan pilar batubara runtuh, dan ruang kosongnya akan diisi oleh metana, dimana biasanya kandungan metannya lebih rendah.Pemboran horizontal merupakan suatu cara pemboran dimana lapisan batubara ditembus dengan cara sejajar lapisan tersebut dimana dengan cara ini luas permukaan batubara yang terekspos oleh lubang sumur akan lebih besar, sehingga CBM pun akan lebih banyak mengalir ke dalam sumur. Selain pemboran horizontal, juga terdapat ERD (Extended Reach Drilling) dimana dengan teknologi ini, satu lubang bor akan dapat menguras lebih banyak CBM dari lapisan batubara yang ditargetkan.

GAMBAR 11FRACTURE, PEMBORAN HORIZONTAL, DAN SUMUR GOBLingkungan yang Lebih Sehat Serta Produksi CBM yang MeningkatMetana menempel (teradsorpsi) di permukaan batubara pada micropores. Demikian halnya dengan molekul gas lain juga memiliki kesempatan untuk menempel pada permukaan batubara, bahkan ada yang lebih besar kesempatannya, dan ada pula yang lebih kecil. Perbedaan diantara keduanya adalah diameter molekul, karena gaya yang bekerja adalah gaya van der Waals. Prinsip ini yang digunakan untuk mengusir metana dari permukaan batubara, yang akan berimplikasi pada peningkatan jumlah metana yang bisa diambil dari lapisan batubara. Teknik ini disebut Enhanced Coal Bed Methane Recovery (ECBM), dan gas yang dipakai adalah karbondioksida (CO2) dan nitrogen (N2). Kedua gas ini dipilih karena selain harganya murah, juga inert (tidak merusak lapisan batubara).Bila N yang digunakan, hasilnya segera muncul sehingga volume produksi juga meningkat. Akan tetapi, karena N dapat mencapai sumur produksi dengan cepat, maka volume produksi secara keseluruhan justru menjadi berkurang. Ketika N diinjeksikan ke dalam rekahan (cleat), maka kadar N di dalamnya akan meningkat. Dan karena konsentrasi N di dalam matriks adalah rendah, maka N akan mengalir masuk ke matriks tersebut. Sebagian N yang masuk ke dalam matriks akan menempel pada pori-pori. Oleh karena jumlah adsorpsi N lebih sedikit bila dibandingkan dengan gas metana, maka matriks akan berada dalam kondisi jenuh (saturated) dengan sedikit N saja. Namun tidak demikian dengan CO2. Gas ini lebih mudah menempel bila dibandingkan dengan gas metana, sehingga CO2 akan menghalau gas metana yang menempel pada pori-pori. CO2 kemudian segera saja banyak menempel di tempat tersebut. Dengan demikian, di dalam matriks akan banyak terdapat CO2 sehingga volume gas itu yang mengalir melalui cleat lebih sedikit bila dibandingkan dengan N. Akibatnya, CO2 memerlukan waktu yang lebih lama untuk mencapai sumur produksi. Selain itu, karena CO2 lebih banyak mensubstitusi gas metana yang berada di dalam matriks, maka tingkat keterambilan (recovery) CBM juga meningkat.Terdapat dua skema yang dapat dipakai dimana masing-masing skema memiliki subskema, sebagai berikut :1. Injeksi gas inert dari sumber laina. Injeksi karbondioksidab. Injeksi nitrogenc. Injeksi campuran nitrogen karbondioksida2. Injeksi gas inert yang terintegrasi dengan CCS (Carbon Capture and Storage)Untuk skema pertama, injeksi gas inert dilakukan dari sumber lain, dimana gas-gas ini dapat dibeli ataupun dengan kerjasama dengan perusahaan tertentu diluar kontraktor yang mengusahakan lapangan CBM. Semua gas diinjeksikan dengan tekanan tinggi sehingga pada saat masuk ke dalam tanah berada dalam kondisi cair. Kemudian karbondioksida maupun nitrogen akan melakukan pengusiran terhadap metana, yaitu untuk karbondioksida, ia akan lebih melekat pada batubara dibandingkan metana dan akan menggantikan posisi metana di lapisan batubara. Sedangkan untuk nitrogen, ia bertindak untuk menurunkan fraksi tekanan metana, sehingga metana akan lebih mudah mengalami desorbsi. Jamshidi dan Jessen menunjukkan bahwa untuk injeksi karbondioksida murni akan menunjukkan peningkatan perolehan yang semakin besar saat kemudahan mengalir (permeabilitas) semakin kecil. Sebagai contoh untuk permeabilitas 1md (mili darcy) maka peningkatan produksi mencapai 275% dari keadaan awal yang mencapai faktor perolehan sekitar 85%, sementara pada saat permeabilitas semakin besar maka peningkatan ini menjadi penurunan, yaitu faktor perolehan hanya 10%. Injeksi nitrogen murni akan menghasilkan peningkatan sebesar sekitar 200% dari perolehan awal, dengan tambahan akan memberikan penurunan produksi air. Untuk injeksi campuran nitrogen-oksigen akan menghasilkan peningkatan faktor perolehan yang sama dengan injeksi karbondioksida murni, dengan pengurangan produksi air.Perlu diperhatikan bahwa diperlukan laju injeksi dua kali lebih besar dari laju metana yang diinginkan untuk kasus karbondioksida, sementara dibutuhkan laju injeksi yang sama dengan laju produksi metana yang diinginkan untuk nitrogen. Sedangkan injeksi nitrogen akan breakthrough lebih cepat daripada injeksi karbondioksida. Breakthrough merupakan kejadian dimana gas yang diinjeksikan ikut terproduksi bersama metana yang diinginkan. Breakthrough yang diinginkan adalah yang lebih lambat.Skema kedua adalah sumber gas yang diintegrasikan menjadi satu dengan lapangan CBM. Disini merupakan letak solusi terhadap masalah lingkungan. Walsh menyarankan agar dalam instalasi terintegrasi ini, pembangkit listrik tenaga batubara dan CBM, disatukan pula instalasi produksi bahan bakar hidrogen dan metanol (gambar 12). Selama ini, instalasi-instalasi produksi bahan bakar hidrogen dan metanol memang memproduksi bahan bakar yang lebih ramah lingkungan, namun dalam proses produksinya sendiri menghasilkan sangat banyak karbondioksida. Sehingga dicari suatu cara untuk membatasi karbondioksida yang terlepas, dengan melakukan penangkapan karbondioksida dari sumber-sumber yang sangat kaya akan elemen tersebut, misalnya instalasi produksi metanol dan hidrogen. Setelah ditangkap, dalam bentuk cair ia akan diinjeksikan ke bawah, sehingga prosesnya disebut CCS (Carbon Capture and Storage). Sumber kaya karbondioksida lain misalnya adalah pembangkit tenaga listrik batubara + CBM. Pada pembangkit tenaga listrik sengaja dipakai batubara untuk menambah jumlah karbondioksida dari pembangkit, dan batubara ini kemungkinan besar berasal dari daerah sekitar proyek tersebut. Diperlukannya sumber kaya karbondioksida ini adalah karena belum adanya teknologi untuk menangkap karbondiosksida dari udara bebas.

GAMBAR 12SKEMA CCS YAN TERINTERASI DENGAN PRODUKSI METANOL, HIDROGEN DAN LAPANGAN CBMDengan adanya sistem lapangan CBM dan CCS yang terintegrasi ini, maka emisi karbondioksida maupun emisi metana sebagai gas rumah kaca akan jauh berkurang, dan akan menghasilkan energi yang lebih banyak lewat pembangkit listrik, hydrogen fuel cell, dan metanol serta menghasilkan udara yang lebih layak hirup dengan penangkapan 80% karbondioksida buangan instalasi-instalasi diatas.

UMUR PRODUKSI CBM Dibandingkan gas alam, CBM memiliki periode produksi lebih lambat. Umumnya produksi terbesar atau puncak produksi terjadi pada periode tahun produksi ke 2 hingga ke 7. Sedang lama periode produksi pada kisaran 10 hingga 20 tahun. Lebih pendek dibandingkan dengan gas alam yang bisa mencapai 30 hingga 40 tahun.Pada simulasi reservoar Lapangan CBM Rambutan yang memiliki potensi kandungan gas metana lebih kurang sebesar 30.600 MSCF per sumur, 185.000 MSCF untuk daerah Pilot dan 5.5 X 106 MSCF untuk seluruh daerah luasan simulasi diperkirakan dapat diproduksi selama 20 tahun. Kemampuan produksi maksimum CBM Lapangan Rambutan lebih kurang sebesar 7.4 MSCF per hari untuk satu sumur, 37.5 MSCF per hari untuk daerah pilot dan 1.120 MSCF per hari untuk seluruh daerah luasan simulasi, yang dicapai dalam jangka 13.7 tahun.