SURVEI GEOFISIKA 3.1 Umum - Buku Batuan Inti Penyimpan Minyak Migas

Minyak sebagai sumber energi fosil telah lama dieksploatasi, sehingga indikator geologinya semakin terbatas. Untuk membantu mengatasi hal ini survei geoﬁsika ternyata sangat berperan dalam kegiatan eksplorasi minyak. Biaya eksplorasi tersebut sangat besar, sehingga pemilihan metode yang digunakan harus yang yang terbaik dan hasilnya dapat menjamin penemuan jebakan hidrokarbon.

3.2 Kegiatan Geoﬁ sika

Sesuai dengan namanya, sebenarnya geo_fisika merupakan paduan antara ilmu geologi dan ilmu fisika. Di industri perminyakan, geologi lebih menitik-beratkan pada kajian tentang bumi dengan menelaah langsung batuan dari singkapan atau serpihan pemboran, sehingga dapat memberikan informasi tentang struktur, komposisi, dan kejadiannya. Sementara itu, geofisika mencoba mengkaji yang belum terungkap dari keterbatasan pengamatan langsung geologi dengan cara mengukur dan mengenal sifat-sifat fisika dengan instrumen tertentu.

Gambar 3.1

12 Batuan Inti Penyimpan Minyak dan Gas Bumi Foto udara, misalnya, yang mengambil data regional secara utuh daerah yang menjadi perhatian dari pesawat terbang. Gambar 3.1 memperlihatkan kegiatan survei udara ini dilakukan, selain membawa kamera foto, dilengkapi juga dengan magnetometer. Metode tersebut bisa mencakup daerah yang sangat luas, sehingga dapat mendeteksi kemungkinan petunjuk awal adanya singkapan atau petunjuk-petunjuk lain yang mengarah pada ciri khusus dari jebakan yang kepastiannya membutuhkan pelaksanaan tahap selanjutnya.

Magnetometer yang khusus dibawa pesawat adalah untuk mengukur variasi medan magnet, sedangkan teknik penginderaan jauh mampu mendeteksi resapan-resapan kecil hidrokarbon dengan memperhatikan perubahan geokimia tanah.

Dikenal beberapa metode dalam kegiatan geofisika, yaitu metode elektromagnetotelurik, metode georadar, dan metode seismik.

3.2.1 Metode elektr omagnetotelu rik

Metode ini merupakan metode geo_fisika yang sudah sangat dikenal dan sering digunakan dalam survei geologi dengan berbagai variasi. Analisis data dan pemodelannya dapat dilakukan setelah semua datanya dibawa ke perkemahan atau terkumpul di laboratorium. Jika data tersebut dapat diproses cepat seperti waktu dilakukan akuisisi, maka dapat memodifikasi konfigurasi atau distribusi titik-titik pengamatan, sehingga dapat menghemat waktu dan terutama biaya. Untuk itu, biasanya dikembangkan cara transformasi supaya dapat mempercepat proses analisis data dalam jumlah yang sangat besar.

Teknik inversi Bostick (Google, 2011) adalah cara yang sederhana dan cepat untuk menganalisis kurva hasil sounding tahanan jenis semu (pseudo resistivity) dan fasa dari data magnetotelurik, yang sering disingkat sebagai MT. Dalam proses transformasi tersebut, semua data kedalaman yang diperoleh dari pengukuran frekuensi atau waktu didasarkan pada prinsip skin-depth. Selanjutnya, pengukuran tahanan jenis semu tersebut ditransformasikan menjadi tahanan jenis efektif, sehingga diperoleh tahanan jenis sebagai fungsi dari kedalaman

Banyak orang melakukan transformasi Bostick dengan menggunakan model sintesis kajian Meju. Ini dimaksudkan agar tahanan jenis fungsi kedalaman dapat lebih realistis. Hasilnya diuji dengan data MT sintesis 1D dan 2D Struktur 2D tersebut dapat diidenti_ﬁkasi melalui inversi data MT1D, selama strukturnya tidak menyimpang terlalu jauh dari model berlapis horisontal 1D.

3.2.2 Metode geor adar

Metode ini merupakan salah satu metode geoﬁsika yang memetakan keadaan bawah permukaan tanah yang relatif dangkal, sehingga disebut sebagai Subsurface Proﬁling Electromagnetic. Menggunakan prinsip-prinsip gelombang elektromagnetik yang penetrasi kedalaman dan besar amplitudo yang terekam sangat tergantung pada sifat kelistrikan batuan yang berada di bawah permukaan tanah dan frekuensi peralatan yang digunakan.

Batuan Inti Penyimpan Minyak dan Gas Bumi

Hasil citra rekaman yang merupakan penampang vertikal dinyatakan

dengan warna. Warna hitam, misalnya, berarti sinyal yang terekam kuat

sekali, sebaliknya yang lemah diindikasikan dengan warna putih, warna

abu-abu sinyalnya sedang-sedang saja. Intensitas sinyal yang diterima sebanding

abu sinyalnya sedang-sedang saja. Intensitas sinyal yang diterima sebanding

dengan amplitudo gelombang pantul yang erat hubunganny

dengan amplitudo gelombang pantul yang erat hubungannya dengan perbedaana dengan perbedaan

konduktivitas batuan.

Untuk interpertasi kualitatif, diperlukan perangkat lunak komputer yang

memadai agar hasil warnanya jelas. Pengalaman membuktikan sewaktu

diterapkan pada sedimen lempung, hasilnya sangat baik.

3.2.3 Metode seismik 3.2.3 Metode seismik

Merupakan salah satu metode eksplorasi hidrokarbon yang didasarkan

pada pengukuran gelombang reaksi balik suara yang sengaja dikirim ke bawah

permukaan tanah. Sumber suara bisa berasal dari palu besar

permukaan tanah. Sumber suara bisa berasal dari palu besar ((sledgehammer sledgehammer ),),

getaran (

getaran (vibrationvibration) yang berasal dari kendaraan khusus, atau ledakan) yang berasal dari kendaraan khusus, atau ledakan

dinamit

Eksperimen seismik pertamakali dilakukan oleh Robert Mallet pada

tahun 1845, sehingga dia diberi julukan bapak seismologi (Google, 2011).

Dia mengukur waktu transmisi gelombang seismik berupa gelombang

permukaan yang dibangkitkan dari ledakan. Penerapan untuk eksplorasi minyak

dilaksanakan di tahun 1920an, sedangkan demonstrasinya di Oklahoma tahun

1921. Dalam perkembangannya, dikenal dua jenis seismik, yaitu seismik pantul

(

(rereﬂﬂectionection) dan seismik bias () dan seismik bias (refractionrefraction).).

Pada seismik pantul, prinsip utamanya adalah mencatat waktu yang

dibutuhkan gelombang suara yang berasal dari sumber suara di permukaan

tanah dan merambat cepat ke

tanah dan merambat cepat ke bawah permukaan tanah. Kemudian, gelombangbawah permukaan tanah. Kemudian, gelombang

suara akan dipantulkan kembali oleh lapisan formasi geologi ke permukaan,

diterima oleh suatu alat penerima suara (

diterima oleh suatu alat penerima suara (receiver receiver ), yang lebih umum disebut), yang lebih umum disebut

sebagai

sebagai geophonegeophone..

Seismik jenis ini hanya mencatat gelombang yang terpantulkan dari

permukaan formasi geologi. Beberapa jenis gelombang yang dikenal antara

lain gelombang-P, gelombang-S. gelombang

lain gelombang-P, gelombang-S. gelombang StoneleyStoneley, dan gelombang, dan gelombang Love Love..

Analisis

Analisis seismik seismik pantul pantul lebih lebih dipusatkan dipusatkan pada pada energi energi yang yang diterima diterima setelahsetelah

getaran pertama dikirim. Gelombang-gelombang yang dicari adalah yang

dipantulkan oleh semua antar-muka lapisan yang ada di bawah permukaan

tanah.

Keunggulan seismik pantul mencakup: 1. Dapat mendeteksi variasi lateral

dan kedalaman dari parameter

dan kedalaman dari parameter _ﬁ_ﬁsik berupa kecepatan seismik yang relevan;sik berupa kecepatan seismik yang relevan;

2. Mampu menampakkan citra struktur bawah-tanah; 3. Bisa dimanfaatkan

untuk membatasi kenampakan stratigra

untuk membatasi kenampakan stratigraﬁﬁ; 4. Reaksi balik gelombang seismik; 4. Reaksi balik gelombang seismik

tergantung pada densitas batuan dan tetapan elastisitas yang perubahannya

(porositas, permeabilitas, dan kompaksi dst) dapat dideteksi; 5. Dapat

mendeteksi langsung kemungkinan keberadaan hudrokarbon.

14 Batuan Inti Penyimpan Minyak dan Gas BumiBatuan Inti Penyimpan Minyak dan Gas Bumi

Sementara itu, kelemahan seismik pantul tesebut antara lain: 1. Bila ingin

hasil yang baik, maka data survei harus banyak sekali; 2. Biaya akuisisi dan

logistik sangat mahal; 3. Dibutuhkan komputer canggih, tenaga akhli, dan waktu

yang banyak untuk memproses seluruh data; 4. Peralatan akuisisi umumnya

sangat mahal.

Sejatinya, seismik eksplorasi adalah kegiatan eksplorasi

Sejatinya, seismik eksplorasi adalah kegiatan eksplorasi yang dilakukanyang dilakukan

sebelum pemboran, kajiannya meliputi daerah yang luas. Hasil yang didapat

berupa gambaran lapisan batuan dalam bawah tanah. Sumber seismik berupa

dinamit yang berjarak puluhan kaki yang menghasilkan sumber suara yang

bersih. Dinamit tersebut ditanam di tanah pada kedalaman antara 10 dan

20 kaki. Gambar 3.2 memperlihatkan bagaimana survei seismik tersebut

dilaksanakan di lapangan.

Seandainya ledakan ini tidak terkontrol dengan baik, maka hasilnya adalah

sinyal yang juga kurang baik. Kalau ditinjau dari segi lingkungan saja, maka

peledakan tersebut akan menjadi sulit dilakukan, berkaitan dengan

peraturan-peraturan, misalnya kebisingan (

peraturan, misalnya kebisingan (noisenoise). Untuk mengatasinya, dilakukan). Untuk mengatasinya, dilakukan

misalnya dengan yang disebut sebagai metode vibrosis. Ini dilakukan sebagai

pengganti ledakan dinamit untuk mengurangi akibat kebisingan. Biasanya,

selalu berupa truk besar dan berat yang mampu menggetarkan tanah di

bawahnya. Hasil getarannya berupa sinyal “mengerik” yang harus ditekan

melalui proses tertentu. Metode ini dilakukan bila peledakan dinamit dilarang

seperti di jalan raya, kota, atau

seperti di jalan raya, kota, atau taman.taman.

Sumber kon

Sumber konfifigurasi penerima (gurasi penerima (receiver conreceiver confifigurationguration) dikenal sebagai) dikenal sebagai

sebaran (

sebaran (spread)spread). Sewaktu pekerja lapangan bergerak, manakala geofon. Sewaktu pekerja lapangan bergerak, manakala geofon

Gambar 3.2 Gambar 3.2 Survei s

Batuan Inti Penyimpan Minyak dan Gas Bumi

yang berada di belakang, penyebaran bergerak ke depan, maka sebarannya

meloncat ke depan seperti loncatan katak (

meloncat ke depan seperti loncatan katak (leap-frogleap-frog). Penyebarannya bisa). Penyebarannya bisa

berupa sebaran tunggal (

berupa sebaran tunggal (single-sided spreadsingle-sided spread), yang disebut mendorong, bila), yang disebut mendorong, bila

geofon berada di depan tembakan, sedangkan yang disebut menarik, jika

sebaliknya geofon berada di belakang tembakan. Di samping penyebaran

tunggal, dikenal juga penyebaran yang terpisah (

tunggal, dikenal juga penyebaran yang terpisah (split spreadsplit spread).).

Perlu dilakukan koreksi amplitudo untuk penyebaran geometris atau

divergensi fron-gelombang. Kecenderungan berkurangnya kekuatan amplitudo

gelombang yang menyebar tersebut dapat diibaratkan pada waktu melempar

batu ke kolam air yang gelombangnya semakin melemah menuju ke tepian

kolam. Ini dapat diperkirakan dari konservasi energi. Untuk mempertajam

sumber awal harus melalui proses dekonvolusi, Ada dua alasan penggunaan

proses ini, yaitu untuk mempertajam re

proses ini, yaitu untuk mempertajam reﬂﬂektor dan untuk ektor dan untuk membersihmembersihkan citrakan citra

multi pantulan. Sebenarnya, kata `dekon` sendiri bisa disamakan dengan

mempertajam saringan seperti pada perangkat lunak

mempertajam saringan seperti pada perangkat lunak Adobe Photosh Adobe Photoshopop atauatau

perangkat lunak yang lain.

Metode seismik bias (

Metode seismik bias (refractionrefraction) mengukur gelombang datang yang) mengukur gelombang datang yang

dipantulkan sepanjang formasi geologi di bawah permukaan tanah, Peristiwa

bias ini biasanya terjadi pada permukaan air tanah dan bagian teratas formasi

bantalan batuan. Gra

bantalan batuan. Gra_ﬁ_ﬁk waktu datang gelombang pertama seismik padak waktu datang gelombang pertama seismik pada

Gambar 3.3 Gambar 3.3

Truk penggerak getaran (Google, 2011) Truk penggerak getaran (Google, 2011)

16 Batuan Inti Penyimpan Minyak dan Gas Bumi masing-masinggeophone memberikan informasi kedalaman dan lokasi horison geologi tesebut. Informasinya digambarkan dalam penampang melintang yang menunjukkan kedalaman permukaan air tanah dan lapisan pertama pantulan batuan.

Seismik bias dihitung berdasarkan waktu jalar gelombang pada batuan dari posisi sumber ke penerima pada berbagai jarak tertentu. Pada metode ini, gelombang yang terjadi setelah _ﬁrst break saja yang dibutuhkan. Parameter jarak dan waktu jalar dihubungkan oleh kecepatan rambat gelombang dalam medium. Kecepatan ini dikontrol oleh tetapan ﬁsika yang ada di dalam materi, yang selanjutnya dikenal sebagai parameter elastisitas.

Dalam metode seismik bias, mekanisme pengambilan data lapangan adalah mengetahui jarak dan waktu yang berhasil direkam oleh seismograf. Ini berguna untuk mengetahui kedalaman dan jenis lapisan yang sedang diselidiki. Dari getaran yang dibangkitkan dari permukaan tanah, selanjutnya akan merambat ke bawah permukaan tanah secara radial. Pada saat gelombang tersebut bertemu lapisan dengan sifat elastik batuan yang berbeda, maka gelombang yang datang tersebut akan mengalami pemantulan dan pembiasan. Manakala ada gelombang yang melewati bidang batas dengan sifat lapisan yang berbeda, maka gelombangnya akan terpantul dan terbiaskan ke permukaan. Selanjutnya, gelombang yang kembali ini akan diterima oleh geofon yang ada di permukaan.

Seluruh kejadian perambatan gelombang bawah tanah dan fenomena yang menyebabkan perubahan gelombang seismik diperlihatkan pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4

Fenomena perubahan gelombang seismik (Reynolds, 1998)

17 Batuan Inti Penyimpan Minyak dan Gas Bumi

Perlu dilakukan juga pemilahan dari pengumpulan tembakan, sehingga terkumpul titik-tengah biasa (common midpoint, CMP). Dalam pengumpulan CMP tersebut, pantulan berasal dari titik yang sama untuk lapisan datar (ﬂat layer ). Dengan mengatur kemiringan lapisan-lapisan tersebut akan diperoleh kedalaman biasa titik (common-depth-point, CDP) yang bisa dianggap sama dengan CMP. Perlu juga dilakukan koreksi migrasi dari tumpukan CMP untuk mengurangi efek jalur-gelombang yang non-vertikal dan difraksi. Secara sederhana, istilah difraksi tersebut bisa diartikan sebagai kemampuan gelombang menyebar ke setiap sudut. Dalam data difraksi yang diperoleh biasanya disebabkan oleh tepi lapisan batuan yang tajam. Migrasi mampu mengkoreksi kemiringan dan difraksi hiperbola yang kurang baik. Kadang-kadang, istilah migrasi disebut juga sebagai pencitraan (imaging). Hasil salah satu pencitraan tersebut diperlihatkan pada Gambar 3.5 yang menggambarkan dengan jelas struktur bawah tanah. Hal semacam ini bisa membantu menentukan lokasi sumur yang akan dibor.

Gambar 3.5

Contoh h asil p encitraan (Google, 2011)

Ada beberapa keunggulan dan kelemahan yang dimiliki kedua metode seismik, pantul dan bias, masing-masing disajikan dalam Tabel 3.1 dan 3.2. 3.2.4 Geoﬁ sik a Reservoar

Di dunia industri perminyakan dikenal geofisika reservoar (reservoir geophysics) yang mulai muncul sekitar tahun 1990-an. Pendekatannya menggunakan konsep-konsep ilmu geoﬁsika, terutama seismik, sedangkan

18 Batuan Inti Penyimpan Minyak dan Gas Bumi kegiatannya meliputi karakterisasi reservoar, pengembangan lapangan, dan peningkatan pengurasan minyak.

Karakterisasi reservoar merupakan suatu kegiatan membuka sifat-sifat reservoar secara kualitatif, mengenali geologinya, dan ketidakpastian variasi spasialnya (Munadi, 2006). Geofisika seismik dan geostatistik mampu mengurangi ketidakpastian spasial tersebut, Ada istilah Production Seismology yang kajiannya hampir setara dengan geoﬁsika reservoar yang dibantu dengan pengembangan seismik 3D.

Seismik Pantul Seismik Bias

Pengukurannya membutuhkan offset yang relatif kecil

Butuh lokasi sumber dan penerima yang luas, sehingga relatif murah dalam pengambilan datanya Dapat bekerja apa pun perubahan

kecepatan sebagai fungsi kedalaman

Relatif mudah dilakukan, kecuali proses filtering untuk memperkuat sinyal first break yang dibaca Mampu melihat struktur yang lebih

kompleks

Pengembangan model interpertasinya tidak terlalu sulit dilakukan seperti pada metode geofisika yang lain

Tabel 3.1

Keunggulan metode seismik pantul dan seismik bias

Seismik Pantul Seismik Bias

Lokasi sumber dan penerima cukup lebar untuk memberikan citra bawah tanah yang lebih baik, tapi biaya akuisisi lebih mahal

Dalam pengukuran regional butuh offset yang lebih besar

Butuh komputer yang mahal dan sistem data yang handal

Hanya bekerja jika keceptan

gelombang meningkat sebagai fungsi kedalaman

Data yang direkam banyak, butuh database canggih, perlu asumsi model yang kompleks dan

interpertasinya butuh tenaga yang akhli

Interpertasinya berbentuk lapisan-lapisan miring

Tabel 3.2

19 Batuan Inti Penyimpan Minyak dan Gas Bumi

Dimensi lateral dari volume reservoar bisa didapat dari struktur penyebaran lapisan reservoar. Kompleksitasnya terlihat pada pola sesar dalam peta struktur resevoarnya. Reservoar migas kebanyakan berada jauh di bawah tanah, sehingga pembuatan peta strukturnya berbasis pada penampang seismik yang divalidasi data sumur.

Untuk deliniasi sumur sebagai kepastian lapisan pengandung migas, tidak bisa hanya tergantung struktur, sebab sering syaratnya terpenuhi, tetapi t erbukti hanya mengandung air dengan pori-porinya yang sempit dan pemeabilitasmya rendah.

Dari struktur seismik terlihat puncak dan dasar formasi reservoar, sedangkan data seismik menunjukkan penampang dalam skala waktu. Mengubah skala tersebut ke skala kedalaman tergantung pada kecepatan rambat gelombng seismik dari permukaan tanah sampai puncak atau dasar formasi reservoar. Dalam proses konversi tersebut dikenal beberapa istilah (Google, 2011), misalnya perentangan sebelum tumpukan kedalaman migrasi ke kedalaman terukur (Pre Stack Depth Migration Stretch to Depth, PSDM), tomogra_ﬁ seismik, analisis kecepatan migrasi (Migration Velocity Analysis, MVA), analisis kecepatan resolusi tinggi (High Resolution Velocity Analysis, HRVA) dst.

Litologi seismik mengubah penampang seismik menjadi penampang impedansi akustik. Ini membantu membayangkan membor sumur pada setiap posisi titik pendek (short point, SP) sekaligus melakukan log akustik dan log densitas. Dari penampang akustik tersebut nampak bahwa: a) impedensi akustik dapat mewakili formasi, bukan bidang batas layaknya pada seismik jejak, b) impedensi akustik cukup peka terhadap perubahan litologi, c) impedensi akustik setara dengan perkalian kecepatan rambat gelombang seismik dalam medium dengan densitasnya. Kecepatan rambat dipengaruhi oleh isi dan struktur medium (porositas, kompresibilitas matriks, kompresibilitas ﬂuida, densitas). Sedangkan densitasnya sendiri dipengaruhi oleh saturasi air yang berkaitan dengan adanya hidrokarbon.

Konsep inversi pembatasan simpangan tajam yang jarang (constraint sparse spike inversion) merupakan pengembangan konsep dekonvolusi konvensional yang mampu mengubah seismik jejak menjadi deret koeﬁsien pantul. Daya tarik variasi amplitudo dengan offset ( Amplitude Variation with Offset, AVO) disebabkan oleh adanya perubahan anomali amplitudo pada offset manakala berhadapan dengan formasi reservoar berupa batuan pasir yang mengandung gas. Aplikasi AVO tersebut menjadi awal petroﬁsika seismik di industri perminyakan. Anomali AVO dicetuskan dari model sejumlah gas dalam batuan pasir di bawah permukaan tanah yang tertutup serpih. Sementara itu, kajian penerapan AVO untuk mendeteksi gas di batuan gamping masih terus dikembangkan.

Penerapan konsep jaringan syaraf buatan banyak dipakai untuk menurunkan data log sumur semu dari data yang ada. Data log porositas, misalnya, didasarkan pada log sinar gamma, impedensi akustik, dan densitas. Sementara itu, log tahanan jenis didasarkan pada impedensi akustik, log sinar

20 Batuan Inti Penyimpan Minyak dan Gas Bumi gamma, log porositas, dan densitas. Prakiraan log tahanan jenis tersebut dari kurva geoﬁsika sumur sangat membantu di industri perminyakan. Sedangkan log sonik adalah satu-satunya cara untuk mengubah data skala kedalaman ke skala waktu.

Sementara itu, dalam beberapa tahun terakhir, perusahaan minyak telah meningkatkan biaya survei seismik sedemikian besarnya, tapi kebanyakan hasilnya kurang memuaskan, tidak sebanding dengan biaya yang sudah dikeluarkan. Kegiatannya tidak memenuhi sasaran yang disebabkan oleh teknologinya belum optimal memproses data yang ada, tetapi juga kegiatannya tidak direncanakan dengan baik. Sebelum tembakan pertama meletus, perencana survei harus memikirkan bagaimana cara terbaik untuk

Dalam dokumen Buku Batuan Inti Penyimpan Minyak Migas (Halaman 25-35)