Pemodelan Sintetik Gaya Berat Mikro Selang Waktu Lubang Bor
Menggunakan BHGM AP2009 Sebagai Studi Kelayakan Untuk Keperluan
Monitoring dan Eksplorasi Hidrokarbon
Oleh :
Andika Perbawa1), Indah Hermansyah Putri1)
1) Teknik Geofisika – Institut Teknologi Bandung
_______________________________________________________________________________________ SARI
Dalam peningkatan produksi migas di suatu lapangan dilakukan suatu usaha yang
dinamakan EOR (Enhance Oil Recovery). EOR dapat berupa injeksi air, uap, bahan kimia
bahkan mikrobakteri. Namun sulit untuk mengetahui daerah mana saja yang terpengaruh injeksi
serta ke mana saja penyebarannya. Metode gaya berat selang waktu saat ini sudah digunakan
dalam memantau pergerakan fluida di dalam reservoir serta menentukkan posisi terbaik untuk
sumur pengembangkan atau sumur injeksi. Metode gaya berat mikro selang waktu lubang bor
merupakan suatu metode pengembangan dari metode gaya berat selang waktu dimana
akuisisinya dilakukan di dalam lubang bor.
Metode ini bermula tahun 1950-an dan akan terus berkembang hingga sekarang. Ide dari
metode ini adalah mengukur perubahan anomali gaya berat di lubang bor karena terjadinya
perubahan densitas di dalam reservoir yang disebabkan oleh pergantian minyak oleh air atau uap.
Dengan menggunakan program BHGM AP2009, kita dalam melakukan pemodelan ke depan dan
menganalisis anomali gaya berat selang waktunya. Pendekatan yang digunakan adalah model
dalam program maka, model anomali densitas yang dibuat dalam program ini dapat berupa
model dengan sebaran densitas heterogen.
Hasilnya, kita dapat memperkirakan berapa ketebalan, besar geometri, posisi dari
anomali serta mengajukan saran kepada tim lapangan dimana posisi paling baik dalam
melakukan pengambilan data gaya berat lubang bor. Dengan mengkombinasikan metode ini
dengan metode gaya berat di permukaan maka kegiatan pemantauan dan eksplorasi hidrokarbon
akan menjadi lebih mudah diidentifikasi. Dengan mengimplementasikan metode ini diharapkan
tingkat keberhasilan EOR semakin tinggi.
Kata kunci : Anomali gaya berat, gaya berat lubang bor, BHGM AP2009.
_______________________________________________________________________________________ PENDAHULUAN
Dewasa ini, perkembangan keilmuan
geofisika semakin meningkat dengan pesat.
Berbagai metode geofisika tumbuh seiring
dengan perkembangan zaman dan teknologi.
Bukan hanya dari segi perangkat lunak
dalam mengolah data geofisika namun
instrumentasinya pun turut berkembang
dengan pesat. Baik dalam industri migas dan
tambang mineral, metode geofisika tidak
hanya digunakan dalam tahap eksplorasi
semata melainkan dalam tahap monitoring
atau pemantauan kondisi lapangan.
Khusus untuk pemantauan gayaberat
di suatu lokasi dalam selang waktu tertentu
dan dikenal sebagai metode gayaberat
selang waktu, orde yang digunakan dapat
mencapai orde mikroGal. Untuk mengukur
metode gayaberat selang waktu diperlukan
akuisisi minimal dua kali (Kadir dan
Setianingsih, 2003). Adapun target bodi
anomali dalam gayaberat selang waktu ini
dapat berupa perubahan densitas akibat
pergantian massa di dalam reservoir yang
merepresentasikan aliran fluida dalam
Metode gayaberat selang waktu
permukaan sudah lazim digunakan dalam
memantau pergerakan fluida di dalam
reservoir migas. Namun sekarang mulai
dikembangkan metode gayaberat selang
waktu lain untuk memantau pergerakan
fluida tersebut melalui skema baru yaitu
metode gayaberat lubang bor (Borehole
Gravity). Idenya adalah dengan menangkap
respon gayaberat yang diukur di dalam
lubang bor sehingga diharapkan resolusi
vertikal dan ketebalan area yang terjadi
perubahan densitas akan terpetakan lebih
baik daripada pengukuran yang dilakukan di
permukaan.
METODELOGI
Untuk mengetahui respon anomali
gayaberat lubang bor, penulis membuat
program pemodelan ke depan yang diberi
nama BHGM AP2009 (Borehole Gravity
Measurements Andika Perbawa 2009)
(Perbawa, 2009) dengan menggunakan
bahasa pemrograman Matlab. Program yang
dibuat merupakan program yang user
friendly karena didesain sedemikian rupa
sehingga user dapat melakukan input data
dan memilih parameter pengukuran dengan
mudah.
Penulis membuat program ini untuk
melihat respon dari anomali gayaberat
lubang bor lebih mudah dan cepat karena
tidak perlu melakukan eksekusi program
berulang kali. Untuk melakukan analisis
amplitudo dari respon anomali gayaberat
maka data output dari program ini dapat
diolah melalui software lain seperti
Microsoft® Excel. Konsep perhitungan
anomali gayaberat dalam program ini
menggunakan pendekatan model anomali
oleh suatu prisma tegak segi empat (Plouff,
1976). Setiap kotak adalah sebangun dan
identik baik grid horizontal maupun vertikal
oleh karena itu, pemakai harus mendesain
terlebih dahulu bodi anomali agar sesuai
pemakai bisa berupa bodi dengan densitas
yang homogen dan dapat juga yang
heterogen.
Setelah program berhasil dibuat,
penulis mencoba untuk menganalisis respon
gayaberat dalam lubang bor untuk
posisi-posisi pengukuran tertentu. Dengan cara
seperti itu, penulis dapat melihat sensitifitas
dari pengukuran gayaberat di dalam lubang
bor. Akhirnya penulis dapat mengetahui
seberapa layakkah metode ini digunakan
dalam usaha eksplorasi maupun monitoring
pergerakan fluida bawah permukaan akibat
efek dari injeksi maupun produksi.
PEMBUATAN DAN PENGUJIAN PROGRAM BHGM AP2009
Pada tampilah GUI di Gambar 1,
nampak tombol – tombol yang digunakan
untuk melakukan input parameter maupun
untuk melakukan eksekusi program.
Sebelum memulai program ini, Hendaknya
user memodelkan dahulu bentuk anomali
gayaberatnya dengan koordinat pusat prisma
sebagai posisi anomalinya. Kita dapat
meng-Quality Control model tersebut dengan
menekan tombol “show model”. Setelah itu,
user dapat memasukkan input parameter
pengukuran sesuai dengan yang diinginkan,
kemudian melihat respon gayaberatnya pada
tombol “plot BHGM”. Setelah itu, data
gayaberat lubang bor dapat disimpan dengan
nama file yang dapat user tulis sendiri.
Gambar 1.Graphic User Interface (GUI) dari BHGM AP2009.
Untuk menguji apakah program
BHGM AP2009 sudah benar dan layak
digunakan atau tidak maka penulis
membandingkannya dengan program yang
sudah popular digunakan saat ini yaitu
Geomodel. Langkah pengujiannya yaitu
dengan membandingkan nilai gayaberat
dalam satu lintasan sepanjang 4000 meter,
dengan bodi berukuran panjang = 1000
meter, tebal = 200 meter dan strike = 200
meter ditunjukkan oleh Gambar 3. Respon
gayaberat yang terukur oleh program
BHGM AP2009 ditunjukkan oleh Gambar 4
sedangkan oleh program Geomodel
ditunjukkan oleh Gambar 5.
Gambar 3. Penampang bodi anomali dengan panjang = 1000 m, tebal = 200 m, dan strike ke arah y (tegak lurus kertas) = 200 m.
Gambar 5. Penampang dan respon gayaberat menggunakan Geomodel.
Dari kedua respon diatas, dicuplik
data anomali gayaberat setiap 50 meter
sepanjang penampang kemudian dihitung
RMSerror-nya antara BHGM AP2009 dan
Geomodel dan didapat error sebesar: 0,04
μGal. Dengan error yang sekecil itu maka
kita dapat meyakini bahwa program BHGM
AP2009 ini layak digunakan dan dapat
dipercayai kebenaran perhitungannya.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Untuk pemodelan sintetik dengan
lubang bor akan dibagi menjadi dua buah
skenario, yaitu model perlapisan dan model
sesar. Kedua model tersebut akan
menunjukkan kelebihan metode gayaberat
lubang bor dalam mengidentifikasi geometri
bodi. Pada model perlapisan, akan
ditunjukkan apakah metode gayaberat mikro
selang waktu lubang bor ini dapat digunakan
untuk membedakan dua buah bodi secara
vertikal dan seberapa jauh jarak yang bisa
diidentifikasi. Model dibuat dengan
ketebalan yang berbeda-beda dan dengan
jarak antara kedua bodi yang berbeda pula,
sehingga dapat diidentifikasi seberapa besar
pengaruh ketebalan bodi terhadap jarak
antara kedua bodi.
Sedangkan untuk model sesar, akan
selang waktu lubang bor ini dapat
mengidentifikasi satu bodi dengan bodi yang
lainnya baik ke arah vertikal maupun
horizontal dan seberapa besar pengaruh satu
bodi dengan bodi yang lainnya. Pada
pemodelan ini akan diterapkan sebagian dari
konsep seismik atribut yaitu atribut
amplitudo yang fungsinya untuk
memperjelas geometri dari bodi anomali.
a. Hasil dan analisis untuk model
perlapisan
Untuk model perlapisan, bodi
yang dibuat berupa dua buah
lapisan yang horizontal dengan
geometri panjang sebesar 400 m,
lebar sebesar 100 m dan tebal dari
20 m hingga 160 m. Jarak antar
kedua bodi pun berbeda – beda.
Lubang bor diposisikan di
tengah-tengah bodi anomali sehingga
respon yang diukur adalah respon
gayaberat yang maksimum. Ilustrasi
surveynya ditunjukkan oleh Gambar
6. Sedangkan hasil dari pemodelan
ini secara umum ditunjukkan oleh
Gambar 7 dan Gambar 8 di bawah
ini.
Gambar 7. Log gayaberat lubang bor untuk model perlapisan. Untuk jarak 80 m, separasi bodi berdasarkan respon anomali dapat dibedakan dengan baik.
Gambar 8. Log gayaberat lubang bor untuk model perlapisan dengan jarak 20 m. Bentuk seperti di atas adalah batas minimum bahwa kedua perlapisan dapat dipisahkan.
Dengan cara pengukuran
seperti ditunjukkan oleh Gambar 7
dan 8 maka dilakukan pula
pengukuran untuk berbagai bodi
anomali dengan ketebalan dan jarak
beda. Sampling interval
pengukuran harus jauh lebih kecil
daripada ketebalan bodi maupun
jarak antar bodi. Hal ini
dimaksudkan untuk menghindari
aliasing data.
Berdasarkan hasil pemodelan
sintetik di atas dapat dianalisa
bahwa semakin jauh jarak antar
kedua bodi, maka batas base dari
bodi yang berada di atas dan top
dari bodi yang berada dibawahnya
dapat diidentifikasi lebih jelas. Hal
ini terjadi karena pengaruh
superposisi dari respon gayaberat
satu bodi terhadap bodi yang
lainnya sangat kecil. Di satu sisi,
suatu titik akan mengalami harga
yang negatif besar akibat bodi di
atasnya sedangkan kontribusi harga
positif dari bodi di bawahnya
sangat kecil sekali, begitu pun
sebaliknya. Hasil crossplot antara
jarak antar bodi dengan ketebalan
bodi ditunjukkan oleh Gambar 9 di
bawah ini.
Zona merah pada Gambar 9
menunjukkan zona kritis jarak antar
bodi yang masih dapat teridentifikasi
pada ketebalan tertentu. Zona biru di
atas zona merah menunjukkan jarak
yang aman agar batas kedua lapisan
teridentifikasi dengan jelas.
Sedangkan zona kuning di bawah
zona merah menunjukkan jarak yang
tidak dapat memperlihatkan batas
lapisan dengan jelas. Hal ini berlaku
untuk model perlapisan pada paper
ini.
b. Hasil dan analisis untuk model sesar
Hasil pemodelan untuk bodi
anomali yang terpisah baik secara
horizontal dan vertikal yang
ditunjukkan oleh Gambar 10. Dalam
geologi, keadaan seperti ini
merepresentasikan suatu bodi yang
terjadi pada keadaan patahan (fault).
Geometri dari bodi memiliki
panjang,x lebar x tebal (200x60x40)
meter.
Gambar 10. (a) Penampang horizontal, (b) Penampang vertikal. (c) Desain pengukuran gayaberat mikro selang waktu lubang bor untuk model sesar dengan menggunakan 13
Pengukuran dilakukan
dengan interval 10 meter. Spasi antar
lubang bor sebesar 20 meter. Panjang
pengukuran dilakukan dari
permukaan hingga kedalaman 1500
meter. Dengan desain pengukuran
seperti di atas, maka log gayaberat
yang terukur pada lubang bor akan
ditunjukkan oleh Gambar 11.
Gambar 11. Respon gayaberat diukur pada lubang bor nomor 3, 5, 7, 9 dan 11.
Berdasarkan log respon gayaberat
pada kelima contoh Gambar 11
maka, dapat diidentifikasi bahwa
posisi dari bodi anomali terpisah
dengan baik. Top dari bodi di sebelah
kiri atas berada di kedalaman sekitar
500 meter dan base berada di
kedalaman sekitar 540 meter.
Sedangkan top untuk bodi di sebelah
kanan bawah berada di kedalaman
sekitar 700 meter dan base berada di
kedalaman sekitar 740 meter.
lubang bor nomor 7, log gayaberat
begitu meragukan. Bila dilihat besar
amplitudonya yang jauh lebih kecil
dibandingkan dengan log lubang bor
yang lainnya, dapat disimpulkan
secara kasar bahwa lubang bor
nomor 7 tidak menembus bodi
anomali.
Bila semua data respon
gayaberat dari ke-13 lubang bor
tersebut diambil maka akan terlihat
suatu kemenerusan seperti yang
ditunjukkan oleh Gambar 13. Warna
merah menunjukkan amplitudo
positif yang merepresentasikan top
dari bodi anomali, sedangkan warna
biru adalah base-nya.
Gambar 12. Penampang gayaberat mikro selang waktu lubang bor untuk model sesar.
Dengan mengadopsi teknik
atribut amplitudo dari
penginterpretasian data seismik
refleksi, maka dapat diubah
penampang respon gayaberat
yaitu absolut amplitudo dan energi
amplitudo (amplitudo kuadrat).
Ilustrasinya ditunjukkan Gambar 13.
Gambar 13. Penerapan teknik atribut amplitudo pada log gayaberat. (A) menggunakan amplitudo absolut. (B) menggunakan energi amplitudo.
Dalam penerapannya pada model
sesar di atas, metode gayaberat
mikro selang waktu lubang bor
nampaknya tidak mengalami
kesulitan. Batas – batas bodi pun
dapat diidentifikasi dengan mudah.
Log pada lubang bor yang tidak
menembus bodi akan menunjukkan
respon gayaberat yang kecil sekali
dengan lubang bor yang menembus
bodi. Oleh karena itu, efek gaya
tarik-menarik pada Gambar 13 akan
terkonsentrasi di dekat bodi itu
sendiri. Bila dibandingkan dengan
respon di lubang bor yang menembus
bodi, maka respon di lubang bor
yang tidak menembus bodi dapat
diabaikan.
Dengan menerapkan analisis
atribut amplitudo absolut, diperoleh
tampilan penampang yang berbeda.
Top dan base akan direpresentasikan
oleh warna merah yang
menunjukkan nilai maksimum
amplitudo positif. Jika diperhatikan
amplitudo masih bias atau smearing.
Oleh karena itu, diterapkanlah atribut
energi amplitudo dimana amplitudo
akan diperkuat dengan cara
dikuadratkan sehingga amplitudo
yang kecil akan tetap kecil
sedangkan amplitudo yang besar
akan semakin besar. Dengan teknik
ini , maka proses pengidentifikasian
top dan base menjadi lebih mudah
lagi karena nilai maksimum semakin
fokus di top dan base dari bodi
digunakan dalam pemodelan sintetik
metode gayaberat.
2. Metode gayaberat lubang bor untuk
pengukuran menembus bodi dapat
menunjukkan posisi dan bentuk
geometri bodi anomali, dimana top
dan base dari bodi direpresentasikan
oleh amplitudo maksimum dan
minimum.
3. Spasi pengukuran yang digunakan
harus lebih kecil dari ketebalan bodi
maupun jarak antar bodi.
4. Berdasarkan hasil analisa crossplot
ketebalan bodi terhadap jarak antar
kedua bodi menunjukkan bahwa
semakin tebal bodi anomali, maka
jarak antar bodi yang bisa dipisahkan
oleh gayaberat lubang bor semakin
pendek.
5. Analisa atribut amplitudo dapat
menghasilkan respon amplitudo
gayaberat yang lebih fokus dan
mengurangi smearing sehingga batas
dari bodi dapat terlihat lebih jelas.
6. Metode gayaberat mikro selang
waktu lubang bor ini mampu
mengidentifikasi bodi anomali secara
permukaan saja oleh karena itu,
penyebaran fluida injeksi dalam
reservoir akan terlihat lebih jelas
sehingga kita dapat menentukan
posisi terbaik untuk menempatkan
sumur injeksi baru maupun
menempatkan sumur produksi baru
pada tahapan eksplorasi.
DAFTAR PUSTAKA
Kadir, W.G.A., Setianingsih., 2003,
Penerapan Metode Gayaberat Mikro
4-D Untuk Proses Monitoring: JTM,
10, 170-179.
Perbawa, Andika., 2009. Pemodelan Sintetik
Metode Gaya Berat Mikro Selang
Waktu Lubang Bor. Tugas Akhir
Sarjana. Institut Teknologi Bandung.
Plouff, D., 1976. Gravity and magnetic
fields of polygonal prisms and
application to magnetic terrain
