Estimasi Nilai Brittleness Index untuk Mengidentifikasi Zona Potensial Shale Gas melalui Pendekatan Fisika Batuan Studi Kasus Formasi Gumai, Cekungan Sumatera Selatan
Benya min Elila ski Na ba ba n[1],[*], Ha rnanti Yoga putri Huta mi[2], Fa tkhan[3]
[1]Institut Teknologi Suma tera
[2]Institut Teknologi Suma tera
[3]Institut Teknologi Ba ndung
*E-ma il: elila skina ba ba [email protected]
Abstract: An understa nding of the resilience of rocks will be very useful in the explora tion process of unconventional hydroca rbons such a s sha le ga s. This is rela ted to a ny process tha t involves the scheme of determining a rtific ia l fra cture points using the hydra ulic fra cturing method. The estima tion of the Brittleness Index in the resea rch wells wa s ca rried out from two ca lcula tion points of view, na mely ba sed on a review of ela stic pa ra meters a nd rock minera logy. These results a re compared with the a va ila ble TOC a nd mudlog da ta to identify potentia l sha le ga s loca tions for fra cturing. The result s obta ined in this study indica te tha t loca tions tha t ha ve the potentia l a s a potentia l zone will respond to high VP a nd VS wa ve velocit ies, high Young's modulus a nd low poisson ra tio. The distribution of high cla y minera l content in the resea rch well mode ling will be directly proportiona l to the ductile level of a rock. The Brittleness Index estima tion ba sed on the ela stic pa ra meters of t he log da ta shows tha t the resea rch wells a s a whole a re less ductile to less brittle, while the Brittleness Index estim a tion results ba sed on modeling show tha t the resea rch wells a s a whole a re ductile to less ductile.
Keywords: brittleness index, sha le ga s, rock physics, guma i forma tion
Abstrak: Pema ha man tenta ng sifa t kegeta sa n pa da ba tuan a ka n sa nga t berma nfaat pa da proses ekplora si unconventional hydroca rbon seperti sha le ga s. Ha l ini berka ita n terha dap setia p proses ya ng meliba tkan skema penentuan titik reka han buatan denga n metode hydra ulic fra cturing. Estima si Brittleness Index pa da sumur penelitia n dila kuka n denga n dua sudut pa ndang perhitunga n ya itu berda sa rka n tinja uan pa rameter ela stik da n minera logi ba tua n. Ha sil tersebut di kompa ra sikan dengan data TOC da n mudlog ya ng tersedia untuk mengidentifika si loka si potensia l sha le ga s untuk di reka hka n. Ha sil ya ng dida patkan pa da penelitia n ini menunjukkan ba hwa loka si ya ng berpotensi seba ga i zona potensia l a ka n memberika n respon kecepatan gelomba ng VP da n VS ya ng tinggi, m odulus Young ya ng tinggi serta poisson ra tio ya ng renda h. Seba ra n konten minera l clay ya ng tinggi pa da permodelan sumur penelitia n a kan berbanding lurus denga n tingka t kegeta sa n/ductile sua tu ba tuan. Estimasi Brittleness Index berda sa rka n pa rameter ela stik da ta log menunjukkan bahwa sumur penelitia n seca ra keseluruha n bersifat less ductile sa mpa i less brittle, seda ngka n ha sil estima si Brittleness Index berda sa rkan permodela n menunjukkan bahwa sumur penelitia n seca ra keseluruha n bersifa t ductile sa mpa i less ductile.
Kata kunci: brittleness index, sha le ga s, fisika ba tua n, forma si guma i
Pendahuluan
Da la m sa tu deka de tera khir sektor produksi hulu miga s globa l tela h menga la mi perkemba nga n yang sa nga t pesat.
Oleh ka rena itu pa ra a hli menyebutkan ba hwa seka rang merupa ka n sa at ya ng tepa t untuk pemerinta h Indonesia mula i melirik sektor energi hulu miga s khususnya potensi miga s non konvensiona l (MNK), menyusul kebutuhan energi ya ng terus na ik da ri ta hun ke ta hun sementara produksi miga s terus menyusut. Berda sa rka n la man resmi Kementeria n Energi da n Sumber Da ya Minera l, hingga sa a t ini terda pa t tujuh cekunga n yang menga ndung shale ga s da n sa tu cekunga n berbentuk kla sa fet forma tion.
Denga n Cekunga n terba nya k bera da di Pula u Suma tera, ya itu berjumla h tiga cekunga n, seperti Ba ong Sha le, Telisa Sha le, da n Guma i Sha le. Da ri tujuh cekunga n itu, potensi sha le ga s Indonesia sa nga t tinggi, diperkira kan menca pai 574 triliun kubik a ta u TSCF.
Sha le ga s a da la h terma suk sa la h sa tu jenis MNK, sela in CBM da n tight ga s. Sha le ga s a da la h ga s non konvensional ya ng diperoleh da ri serpiha n ba tua n sha le a ta u da pur tempa t terbentuknya ga s bumi. Sha le ga s pa da prinsipnya sa ma seperti ga s a la m ya ng sela ma ini diproduksikan, ha nya berbeda pa da media penyimpa na n. Ga s konvensiona l tersimpa n pa da ba tua n denga n pori rela tif besa r seda ngka n sha le ga s tersimpa n pa da ba tuan serpih denga n pori da n permea bilita s sa nga t kecil, pori ra ta -rata ha nya 2-5% da ri tota l volume ba tua n, sehingga disebut tida k konvensiona l. Oleh ka rena itu, untuk mema ksimalka n potensi ya ng sulit ini pa ra a hli mengguna ka n teknik pembua tan reka ha n buatan (hydra ulic fra cturing/fra cking) untuk membua t titik porfora si ka ita nnya dala m mengekstraksi sha le ga s keatas permuka a n bumi.
Da la m teknik pembua tan reka han buatan perlu dila kukan eva lua si kua ntita tif indeks kera puha n ba tuan (Brittleness Index) ya ng merupa ka n respon komprehensif da ri
ga bunga n sifa t meka nika ba tua n diguna kan untuk mengeva lua si sebera pa kompleks ja ringa n reka ha n yang da pa t terbentuk pa da reservoir. Brittleness Index dapat ditinja u berda sa rka n komposisi Tota l Orga nic Ca rbon (TOC), minera l penyusun ba tua n, ka ndunga n fluid a seperti (a ir, minya k, da n ga s), porosita s ba tua n, serta pa ra meter ela stik ba tua n seperti (poisson ra tio dan modulus Young).
Oleh ka rena itu pa da penelitia n ini, penulis mela kukan eva lua si tingka t kera puha n ba tuan pada sumur penelitian ditinja u berda sa rka n va ria si minera l penyusun ba tuan dan pa ra meter ela stik ba tuan seperti poisson ra tio da n modulus Young yang berlokasi pada sumur ‘M’ di kedalaman 5400-6000 ft, Forma si Guma i, Cekunga n Suma tera Sela ta n.
Teori Dasar
A. Tinjauan Umum Shale Gas
Sha le ga s a da la h ga s non konvensional ya ng diperoleh dari serpiha n ba tua n shale a ta u da pur tempa t terben tuknya gas bumi. Sha le ga s pa da prinsipnya seperti ga s a la m yang sela ma ini diproduksika n, ha nya berbeda pa da media penyimpa nan. Ga s konvensiona l tersimpa n pa da batuan denga n pori rela tif besa r seda ngka n sha le ga s tersimpan pa da ba tuan serpih denga n pori da n permea bilita s sa ngat kecil, denga n pori ra ta -ra ta ha nya 2-5% da ri tota l volume ba tua n sehingga disebut tida k konvensiona l. Oleh ka rena itu, diguna ka nla h teknik fra cturing/fra cking seba gai migra si bua ta n a ga r ga s a la m ya ng terpera ngka p dalam ba tuserpih da pa t diekstra ksi ke permuka a n bumi.
Menurut (Reza ee, 2015), ga s ya ng tersimpa n di dalam ba tuserpih da pa t mela lui tiga ca ra , ya itu:
1. Ga s tera dsorpsi, ya itu ga s ya ng menempel pa da bahan orga nik da n cla y.
2. Ga s beba s, ya itu ga s ya ng terta ha n di rua ng-rua ng kecil da la m ba tuan (porosita s sa mpai porosita s yang berukura n mikro) a ta u di da la m rua ng ya ng dibuat oleh ba tua n (reta kan sa mpai reta kan ya ng berukuran mikro).
3. Ga s terla rut, ya itu ga s ya ng tersimpa n di da la m ca iran la in seperti bitumen da n minya k.
B. Total Organic Carbon
TOC merupa ka n kuantitas ma teria l orga nik ya ng terdapat di da la m ba tuan sedimen, dinya takan sebaga i persen berat da ri ba tua n kering, da n menja di fa ktor penentu kema mpuan ba tua n da la m mengha silka n hidroka rbon (Ja ma luddin, 2018). Nila i TOC dipenga ruhi oleh tingkat rea ksi ya ng didorong oleh suhu untuk menguba h ma terial orga nik sedimen menja di minya k a ta u ga s, umumnya dikena l seba ga i therma l ma turity. Menurut (Peters dan Ca ssa , 1994), nila i TOC da n therma l ma turity da pa t di kla sifika sika n seba ga i berikut.
Tabel 1. 1 Klasifikasi parameter kualitas potensial hidrokarbon yang sudah dimodifikasi (Peters dan Cassa, 1994)
Tabel 1. 2 Klasifikasi thermal maturity hidrokarbon yang sudah dimodifikasi (Peters dan Cassa, 1994)
C. Brittleness Index
Brittleness Index merupa ka n nila i ya ng mewa kili tingkat kegeta sa n sua tu ba tuan da n merepresenta sikan kema mpuan sua tu ba tuan untuk mena han reta kan ketika diberi ga ya a ta u tekanan. Untuk mengeta hui tingka t suatu kegeta sa n ba tua n da ri sua tu forma si ba tua n, pa ra meter uta ma ya ng bia sa nya ditinja u ya itu kondisi minera logi serta pa ra meter ela stik ba tua n seperti modulus Young dan poisson ra tio (Ya pei, 2020). Umumnya , a pa bila semakin geta s/brittle sua tu ba tua n sha le, ma ka a kan sema kin besar pelua ng untuk mengha silka n ja lur reka ha n, a ta u dalam ka ta la in kecil kemungkina n untuk rekahan dapat la ngsung tertutup. Sehingga , pema ha man tenta ng sifa t kegetasan ba tua n sha le da pa t memberika n a ra ha n mengenai penempa tan porfora si/lubang ya ng ba ik, titik isola si dan ta ha pan perekahan. Menurut (Perez da n Ma rfurt, 2014), Brittleness Index pa da ba tua n sedimen dapat dikla sifika sika n menja di empa t tingka tan, ya itu:
1. Geta s (ductile) = < 0.16 2. Kura ng geta s (less ductile) = 0.16 - 0.32 3. Kura ng ra puh (less brittle) = 0.32 - 0.48 4. Ra puh (brittle) = > 0.48
Gambar 1. 1 Klasifikasi Brittleness Index pada batuan sedimen (Perez dan Marfurt, 2014)
S1 S2
Poor 0 − 0.5 0 − 0.5 0 − 2.5
Fair 0.5 − 1 0.5 − 1 2.5 − 5
Good 1 − 2 1 − 2 5 − 10
Very Good 2 − 4 2 − 4 10 − 20
Excellent > 4 > 4 > 20
Organic Matter Rock Eval Pyrolysis TOC (wt. %)
Potensial (Quality)
R₀ (%) T Max (⁰C)
Immature 0.2 − 0.6 < 435
Mature
Early 0.6 − 0.65 435 − 445
Peak 0.65 − 0.9 445 − 450
Late 0.9 − 1.35 450 − 470
Postmature > 1.35 > 470 Maturation Stage of Thermal Maturity
Ga mba r 1.1 dia ta s merupakan kla sifika si Brittleness Index ya ng dila kuka n pa da loka si sumur Ba rnett Sha le, dimana zona brittle (mera h) a ka n memiliki seba ra n minera l kuarsa ya ng besa r da n zona ductile (hija u) a ka n memiliki sebaran minera l cla y ya ng sa nga t tinggi (Perez da n Ma rfurt, 2014).
Ha l ini menja di kla sifika si a cuan untuk sebaran Brittleness Index pa da sumur penelitia n. Pa da penelitia n ini Brittleness Index ditinja u berda sa rka n para meter ela stik da ri da ta log da n permodela n serta berdasarkan minera logi permodela n.
1. Estimasi Brittleness Index Berdasarkan Parameter Elastik.
Menurut (Grieser da n Bra y, 2007), istila h Brittleness Index a vera ge diperkena lka n seba ga i hubunga n empiris a nta ra poisson ra tio da n modulus Young untuk membeda kan brittle da ri zona ductile pa da forma si sha le.
Mereka mera ngkum ba hwa ba tua n ductile memperliha tka n modulus Young ya ng renda h da n poisson ra tio ya ng tinggi sementa ra ba tuan brittle memperlihatkan modulus Young tinggi hingga seda ng da n poisson ra tio renda h. Penelitia n ya ng dila kuka n oleh (Rickma nn, 2008), untuk mengestima si indeks kegeta sa n ba tuan dapat dila kuka n denga n menera pkan persa maan berikut.
𝐸𝑏𝑟𝑖𝑡𝑡𝑙𝑒𝑛𝑒𝑠𝑠= 𝐸 −𝐸𝑚𝑖𝑛
𝐸𝑚𝑎𝑥−𝐸𝑚𝑖𝑛 (1) 𝑣𝑏𝑟𝑖𝑡𝑡𝑙𝑒𝑛𝑒𝑠𝑠= 𝑣 −𝑣𝑚𝑎𝑥
𝑣𝑚𝑖𝑛−𝑣𝑚𝑎𝑥 (2) 𝐵𝐼𝑎𝑣𝑒𝑟𝑎𝑔𝑒=𝐸𝑏𝑟𝑖𝑡𝑡𝑙𝑒𝑛𝑒𝑠𝑠−𝑣𝑏𝑟𝑖𝑡𝑡𝑙𝑒𝑛𝑒𝑠𝑠
2 (3)
𝐸 = Modulus Young (GPa) 𝑣 = Poisson ratio (GPa)
𝐸𝑏𝑟𝑖𝑡𝑡𝑙𝑒𝑛𝑒𝑠𝑠 = Modulus Young brittleness (GPa) 𝐸𝑚𝑎𝑥 = Modulus Young maksimum (GPa) 𝐸𝑚𝑖𝑛 = Modulus Young minimum (GPa) 𝑣𝑏𝑟𝑖𝑡𝑡𝑙𝑒𝑛𝑒𝑠𝑠 = Poisson ratio brittleness (GPa) 𝑣𝑚𝑎𝑥 = Poisson ratio maksimum (GPa) 𝑣𝑚𝑖𝑛 = Poisson ratio minimum (GPa) 𝐵𝐼𝑎𝑣𝑒𝑟𝑎𝑔𝑒 = Brittleness Index rata-rata
2. Estimasi Brittleness Index Berdasarkan Mineralogi Ba tuserpih bersifa t ra puh jika menga ndung jumla h kuarsa a ta u ka rbona t ya ng tinggi ka ita nnya denga n penga ruh minera logi pa da kegeta sa n ba tuserpih (Rickma n, 2008).
Berda sa rka n ka ndungan minera l ba tua n, hubunga n antara kegeta sa n da n minera logi ba tua n da pa t dia sumsikan ba hwa ka ndungan kua rsa sa nga t menentuka n kegetasan ba tuserpih (Ja rvie, 2007). Seba ga i ta mba han untuk persa ma an (Ja rvie, 2007), (Wa ng da n Ga le, 2009) mengusulka n hubunga n la in pa da kompisisi minera l ba tua n dan kegeta san denga n mempertimbangkan kuarsa da n dolomit seba ga i minera l ya ng lebih geta s.
𝐵𝐼𝐽𝑎𝑟𝑣𝑖𝑒 ,2007= 𝐹𝑄𝑧
𝐹𝑄𝑧+𝐹𝐶𝑎+𝐹𝐶𝑙𝑦 (4) 𝐵𝐼𝑊𝑎𝑛𝑔 ,2009= 𝐹𝑄𝑧+𝐹𝐷𝑜𝑙
𝐹𝑄𝑧+𝐹𝐶𝑎+𝐹𝐶𝑙𝑦+𝐹𝐷𝑜𝑙+𝐹𝑇𝑂𝐶 (5) 𝐹𝑄𝑧 = Fraksi mineral kuarsa (fraksi)
𝐹𝐶𝑎 = Fraksi mineral karbonat (fraksi) 𝐹𝐶𝑙𝑦 = Fraksi mineral clay/lempung (fraksi) 𝐹𝐷𝑜𝑙 = Fraksi mineral dolomit (fraksi) 𝐹𝑇𝑂𝐶 = Fraksi Total Organic Carbon (fraksi) D. Analisa Petrofisika
Ana lisa petrofisika merupa ka n proses ya ng bertujuan untuk menga nalisa sifa t-sifa t fisik ba tuan berdasarkan data log. Da ta log ya ng tersedia umumnya data ga mma ray, resistivita s, neutron, densita s, da n sonic ya ng diperoleh da ri pengukura n log ma upun pengukura n di la bora torium berda sa rka n hukum fisika da n persa maan ma tematis. Da ri sifa t sifa t fisik tersebut da pa t memba ntu dalam menga na lisa forma si ba tuan. Pa da penelitia n ini beberapa properti ya ng dia na lisis berda sa rka n konsep petrofisika meliputi:
1) Log Densitas (RHOB)
Prinsip da sa r da ri log ini a da la h menemba kkan sina r ga mma ke da la m formasi, dima na sina r ga mma ini dapat dia ngga p seba ga i pa rtikel ya ng bergera k dengan kecepa ta n ya ng sa nga t tinggi. Ba nya knya energi sina r ga mma ya ng hila ng menunjukkan densita s elektron di da la m forma si, dima na densita s elektron merupakan indika si da ri densita s forma si.
Seca ra ma tema tis densita s da pa t dinya ta kan dengan perba ndinga n a nta ra ma ssa denga n volume. Densita s ba tua n a ka n berbeda -beda terga ntung minera logi, porosita s, da n ka ndunga n fluida nya. Seda ngka n untuk menghitung densita s ga bunga n a kiba t penga ruh da ri ma triks ba tua n diguna kan persa maan sebaga i berikut.
𝜌𝑏= (1− 𝛷)𝜌𝑚+ 𝛷𝜌𝑓 (6) 𝜌𝑏 = Densitas bulk batuan (gr/cc)
𝜌𝑚 = Densitas matriks batuan (gr/cc) 𝜌𝑓 = Densitas fluida batuan (gr/cc) 2) Log Sonic (DT)
Log sonic merupa kan log a kustik denga n prinsip kerja mengukur wa ktu tempuh gelomba ng bunyi pa da jarak tertentu di da la m la pisa n ba tuan, denga n ka ta la in log ini mengukur interva l wa ktu keda ta nga n da ri pera mbatan gelomba ng kompresiona l ya ng melewa ti sua tu formasi ba tua n. Prinsip kerja nya a da la h bunyi denga n interva l ya ng tera tur dipa nca rka n dari sebua h sumber bunyi (tra nsmitter) da n a la t penerima a ka n menca tat la manya wa ktu pera mba tan bunyi di da la m ba tuan (∆t). La manya wa ktu pera ba tan bunyi terga ntung kepa da litologi batuan da n porosita s ba tua nnya. Log sonic mengukur kema mpuan formasi untuk meneruska n gelomba ng suara.
Respon log sonic/log perla mba tan da pat diguna kan untuk
menca ri pa ra meter fisis berupa kecepa ta n gelomba ng P da n gelomba ng S.
𝑉𝑝= 1
𝐷𝑇𝐶𝑂 = 0.3048
𝐷𝑇𝐶𝑂 ×106 (7) 𝑉𝑠= 1
𝐷𝑇𝑆𝑀= 0.3048
𝐷𝑇𝑆𝑀 ×106 (8) 𝑉𝑝 = Kecepatan gelombang primer (m/s)
𝑉𝑠 = Kecepatan gelombang sekunder (m/s) 𝐷𝑇𝐶𝑂 = Data log compressional delay time (ms/ft) 𝐷𝑇𝑆𝑀 = Data log shear wave delay time (ms/ft) 3) Kecepatan Gelombang
Terda pa t dua jenis kecepa tan gelomba ng seismik, ya itu kecepa ta n gelomba ng kompresi (P) da n gelomba ng shear (S). Gelomba ng P dicirika n oleh a ra h gera k pa rtikel yang seja ja r denga n a ra h ra mba t gelomba ng, seda ngkan gelomba ng S dicirika n oleh a ra h gera k ya ng tega k lurus.
Kecepa ta n gelomba ng P da n S da pa t dinya takan sebagai berikut.
𝑉𝑝= √𝐾 +
4 3𝜇
𝜌 (9)
𝑉𝑠= √𝜇𝜌 (10)
𝑉𝑝 = Kecepatan gelombang primer (m/s) 𝑉𝑠 = Kecepatan gelombang sekunder (m/s) 𝐾 = Modulus bulk (GPa)
𝜌 = Densitas (gr/cc) 𝜇 = Modulus shear (Gpa) 4) Modulus Elastisitas
Pera mba tan gelomba ng seismik pa da ba tuan dapat diguna ka n untuk mengka ra kterisa si ga ya interna l dan deforma si pa da materia l ba tuan tersebut. Deforma si secara tiga dimensi diistila hka n seba ga i stra in da n ga ya internal ya ng bekerja pa da ba gia n ma teria l tersebut disebut stress, ya ng berhubunga n denga n ela stisita s benda p adat (Shearer dkk, 2009). Ela stisita s ba tuan bia sanya dinyatakan dalam nila i perba ndinga n a nta ra stress terha da p stra in yang diguna ka n untuk mengukur objek a ta u keta hanan bahan untuk menga la mi deformasi ela stis ketika ga ya diterapkan pa da benda itu a ta u sering disebut modulus ela stisita s.
Pa da penelitia n ini modulus ela stisita s ya ng ditinjau meliputi.
a) Modulus Young (E)
Modulus Young a da la h kecenderunga n sua tu benda untuk beruba h bentuk sepa njang sumbu ketika stress berla wanan dia plika sika n sepa nja ng sumbu itu (ela stisita s ta rik).
Seca ra ma tematis merupa kan ra sio stress ekstensi terha da p ha sil stra in ekstensi untuk benda ya ng dita rik kedua sisinya . Hubunga n a nta ra konsta nta ela stis dalam ba ha n isotropik tela h dirumuska n da n dira ngkum (After Birch, 1961). Untuk menca ri nila i modulus Young dapat
mengguna ka n hubungan a ntara konstanta ela stis modulus Young, modulus bulk, da n poisson ra tio.
𝐸 = 3𝐾(1− 2𝑣) (11)
𝐸 = Modulus Young (GPa) 𝐾 = Modulus bulk (GPa) 𝑣 = Poisson ratio (GPa) b) Modulus Shear
Modulus shea r merupa ka n kecenderunga n sebuah objek untuk bergeser (deforma si bentuk pa da volume konstan) ketika diberi ga ya ya ng berla wa na n. Seca ra ma tema tis, didefinisika n seba ga i ra sio tega nga n geser terheadap rega nga n geser. Modulus shea r bia sa disebut rigidita s atau keta ha nan body ba tuan terha dap shear stress.
c) Modulus Bulk
Modulus bulk merupa ka n kecenderunga n sua tu benda untuk beruba h bentuk ke sega la a ra h ketika diberi tega nga n sera ga m ke sega la a ra h. Seca ra ma tema tis, didefinisika n seba ga i ra sio teka nan hidrosta tik terhadap peruba ha n volume. Modulus bulk umumnya disebut juga inkompresibilita s, denga n ka ta la in didefinisika n seba gai keta ha nan sua tu batuan terhadap ga ya kompresional.
d) Poisson Ratio
Poisson ra tio a da la h nila i perba ndinga n nega tif da ri peruba ha n tra nsversa l terha da p peruba ha n a ksia l suatu benda ketika diberi ga ya sa tu a ra h. Konsta nta ini mengga mba rkan sifa t respon keta ha nan untuk berdeforma si mengikuti tega nga n ya ng diberika n. Adapun persa ma an untuk menca ri nila i poisson ra tio dapat dirumuska n mela lui hubunga n empiris denga n kecepatan gelomba ng P da n kecepa tan gelombang S seba ga i berikut.
𝑣 = 𝑉𝑝
2− 𝑉𝑠2
2(𝑉𝑝2− 𝑉𝑠2) (12) 𝑣 = Poisson ratio (GPa)
𝑉𝑝 = Kecepatan gelombang primer (m/s) 𝑉𝑠 = Kecepatan gelombang sekunder (m/s) 5) Porositas
Porosita s a da la h perba ndinga n a ntara total volume rongga kosong denga n tota l volume ba tuan, dan dinyatakan dalam persen volume. Porosita s sua tu medium a dalah bagia n dari volume ba tua n ya ng tida k terisi oleh benda padat (Ha rsono, 1997).
E. Permodelan Fisika Batuan
Seca ra umum fisika ba tuan merupakan bida ng k a jian ilmu ya ng mempela jari perila ku ba tuan terhadap penga ruh fisis, ya ng dimula i da ri proses keja dia n ba ta uan sampai pa ra meter petrofisik ba tua n. Pa da penelitia n ini tahapan permodela n fisika ba tua n da pa t diliha t pa da ga mbar berikut.
Gambar 1. 2 Skema permodelan fisika batuan pada penelitian 1) Permodelan Solid Rock – Voigt Reuss Hill (VRH) Da la m memodelka n sebua h ba tua n, la ngka h a wa l yang perlu dila kuka n ya itu menga sumsika n sebua h batuan menja di sua tu ma ssa solid untuk m enda pa tkan tetapan a wa l da ri properti ela stik permodela n. Untuk itu dalam penelitia n ini permodela n solid rock mengguna ka n metode Voigt Reuss Hill (VRH) ya ng merupa ka n metode batas (bounding methods) untuk mela kukan ka lkula si batas ela stis da ri ba ha n komposit minera l berda sa rka n prinsip da sa r fisika ba tuan. Ka lkula si ba tas-ba tas tersebut dida sari pa da a sumsi ba hwa batuan adala h minera l komposit linier ela stis. Pemodela n Voigt (upper bound), Reuss (lower bound), da n Hill (a vera ge bound) merupa ka n pemodelan teoritis ya ng sa nga t sederha na untuk mendapatkan modulus ela stik da n fra ksi minera l ba tuan ya ng pa ling mendeka ti properti ba tua n sebena rnya dengan mengguna ka n da ta petrophysics ya ng a da . Kelemahan pemodela n ini a da la h tida k bisa mengetahui geometri pori pa da reservoir tersebut.
Gambar 1. 3 Skema permodelan Voigt Reuss Hill (Mavko, 2009) Berikut a da la h persa maan yang diguna ka n.
𝑀𝑉= ∑𝑁𝑖= 1𝑓𝑖𝑀𝑖 (13)
1
𝑀𝑅= ∑ 𝑓𝑖
𝑀𝑖 𝑁
𝑖= 1 (14)
𝑀𝐻=𝑀𝑉+𝑀𝑅
2 (15)
𝑓𝑖 = Fraksi modulus elastik mineral batuan (fraksi) 𝑀𝑖 = Modulus elastik mineral batuan (GPa) 𝑀𝑉 = Modulus elastik Voight mineral batuan (GPa) 𝑀𝑅 = Modulus elastik Reuss mineral batuan (GPa) 𝑀𝐻 = Modulus elastik Hill mineral batuan (GPa) 2) Permodelan Dry Rock – Kuster Toksoz Method Kuster da n Toksoz (1974) ya ng dimua t da la m Mavko (2009) memberika n sebua h persa ma an untu k menghitung kecepa ta n gelomba ng P da n S. Bentuk umum da ri model ini dinya ta kan da la m modulus efektif K*KT da n µ*KT
denga n berba ga i va ria si bentuk inklusi da pa t dinyatakan seperti persa ma an berikut.
(𝐾𝐾𝑇∗ − 𝐾𝑚)(𝐾𝑚+
4 3𝜇𝑚) (𝐾𝐾𝑇∗ +4
3𝜇𝑚)= ∑𝑁𝑖=1𝑥𝑖(𝐾𝑖− 𝐾𝑚)𝑃𝑚𝑖 (16) (𝜇𝐾𝑇∗ − 𝜇𝑚)(𝜇𝑚+
4 3𝜉𝑚) (𝜇𝐾𝑇∗ +4
3𝜉𝑚)= ∑𝑁𝑖= 1𝑥𝑖(𝜇𝑖− 𝜇𝑚)𝑄𝑚𝑖 (17) Koefisien Pmi da n Qmi (Ta bel 1.3) menunjukkan penga ruh a da nya inklusi (i) pa da background (m). Inklusi denga n properti ma teria l da n bentuk ya ng berbeda memerluka n teknik perhitunga n ya ng berbeda da n setiap jenis inklusi tersebut ha rus didistribusika n seca ra a ca k.
Tabel 1. 3 Tabel koefisien Pmi dan Qmi untuk masing masing bentuk inklusi yang berbeda (Berryman, 1995)
Pa da penelitia n ini bentuk pori ba tuserpih a da la h inklusi.
Inklusi a da la h bentuk ma teria l denga n properti ela stik ya ng berbeda da ri ma triks. Inklusi da pa t bersifa t homogen (mempunya i properti ela stik ya ng sa ma denga n ma triks) a ta upun inhomogen (mempunyai properti ela stik yang berbeda denga n ma triks). Da la m model inklusi dikena l istilah aspect ratio. Aspect ratio (α) merupakan perba ndinga n besa r sumbu elipsoida a nta ra yang terpendek terha da p ya ng terpa nja ng (Ga mba r 2.11).
Sema kin kecil a spect ra tio ma ka sema kin pipih bentuk pori ba tuan. Sema kin besa r a spect ra tio ma ka semakin bula t bentuk pori ba tua n. Pa da penelitia n ini tipe bentuk inklusi mengguna ka n bentuk penny cra cks sha pe ka rena a sumsi sumur penelitia n ya ng didomina si oleh sebaran minera l cla y dima na ka ita nnya denga n porosita s yang sa nga t renda h.
Gambar 1. 4 Skematik pore aspect ratio
Nila i a spect ra tio da pa t diva ria sika n untuk berba ga i tipe pori dima na nila i soft, reference, da n stiff pore didapat mengguna ka n crossplot pore spa ce stiffness.
3) Permodelan Pore Aspect Ratio – Persamaan Zimmerman
Pa da penelitia n ini menga plika sika n Persamaan Zimmerma n diguna ka n untuk mengeta hui nila i modulus bulk pori ba tuan, pore a spect ra tio pori ba tua n, serta memprediksi keka kuan rua ng pori/pore spa ce stiffness (PSS) ba tua n. PSS didefinisika n seba ga i keba lika n da ri kompresibilita s rua ng pori ba tua n kering pa da tekanan pori konsta n (Zimmerma n, 1991) dan dapat ditulis seba gai berikut.
1 𝐾𝑑𝑟𝑦= 1
𝐾𝑚+Φ
𝐾Φ (18)
Untuk mema hami hubunga n kekakuan rua ng pori dengan kdry, diguna ka n persa man berikut.
𝐾𝑑𝑟𝑦 𝐾𝑚 = 1
1+Φ 𝑘
(19)
Dima na .
𝑘 =𝐾Φ
𝐾𝑚 (20)
Pa da penelitia n ini konsta nta pore spa ce stiffness (k) dida pa tkan denga n crossplot da ta porosita s terha dap data kdry/km, seda ngka n nila i k merepresenta sika n sebaran pore a spect ra tio pori ba tua n ya ng da pa t diliha t pada ga mba r berikut.
Gambar 1. 5 Template Zimmerman yang sudah dimodifikasi (Russel dan Smith, 2007)
4) Permodelan Saturated Rock – Biot Gassmann Fluid Subtituted
Persa ma a n Biot Ga sma nn umumnya dipa ka i untuk mela kuka n subtitusi fluida pa da reservoir. Persa ma a n Biot Ga sma nn da pa t menca ri nila i da ri modulus bulk batuan tersa tura si denga n menghubungka n modulus bulk dry rock, modulus bulk solid rock, fluida , da n porosit a s ba tua n. Kekura nga n da ri persa ma an Ga ssma nn a dalah tida k terla lu memperha tikan geometri pori da la m batuan.
Berikut a da la h persa maan umum Biot Ga ssma nn (Mavko, 2009).
𝐾𝑠𝑎𝑡
𝐾𝑚−𝐾𝑠𝑎𝑡= 𝐾𝑑𝑟𝑦
𝐾𝑚− 𝐾𝑑𝑟𝑦+ 𝐾𝑓𝑙
Φ(𝐾𝑚− 𝐾𝑓𝑙) (21) Persa ma a n Biot Ga ssma nn juga da pa t diguna ka n untuk memprediksi Kdry denga n ca ra .
La ngka h 1
Definisika n persa ma an baru berikut da ri persa maan diatas.
𝐾𝑠𝑎𝑡
𝐾𝑚−𝐾𝑠𝑎𝑡− 𝐾𝑓
𝜙(𝐾𝑚− 𝐾𝑓)= 𝑑 (22) La ngka h 2
Kemudia n persa ma a n Biot Ga ssma nn dia ta s menjadi seba gi berikut:
𝐾𝑢𝑛𝑘𝑛𝑜𝑤𝑛
𝐾𝑚−𝐾𝑢𝑛𝑘𝑛𝑜𝑤𝑛 = 𝑑 (23)
La ngka h 3
Kemudia n dida pa tkan persa maan berikut seba ga i kdry.
𝐾𝑢𝑛𝑘𝑛𝑜𝑤𝑛= 𝐾𝑚 𝑑
1+𝑑 (24) Persa ma a n Ga ssma nn menga sumsika n nila i modulus geser dry rock sa ma denga n modulus geser saturated rock.
Persa ma a n Ga ssmann juga menga sumsika n nila i modulus geser fluida sa ma denga n nol.
𝜇𝑑𝑟𝑦= 𝜇𝑠𝑎𝑡 (25)
Geologi Regional
A. Geologi Regional Cekungan Sumatera Selatan Cekunga n Suma tera Sela ta n termasuk keda lam cekungan busur bela ka ng (Ba ck Arc Ba sin) ya ng terbentuk a kibat intera ksi a nta ra lempeng Indo-Austra lia denga n lempeng mikro-sunda . Cekunga n ini terdiri da ri sedimen tersier ya ng terleta k tida k sela ra s/unconformity di atas permuka a n metamorfik da n ba tua n beku pra -tersier.
Cekunga n ini diba gi menja di 4 sub cekunga n (Bishop, 2000) ya itu.
1. Sub Cekunga n Ja mbi
2. Sub Cekunga n Pa lemba ng Uta ra 3. Sub Cekunga n Pa lem ba ng Sela ta n 4. Sub Cekunga n Pa lemba ng Tenga h
Gambar 1. 6 Peta geologi regional Cekungan Sumatera Selatan (Bishop, 2000)
B. Fisiografi Cekungan Sumatera Selatan
Seca ra fisiogra fis Cekunga n Suma tera Sela tan merupakan cekunga n tersier bera ra h ba ra tla ut-tengga ra, ya ng diba tasi Sesa r Sema ngko da n Bukit Ba risa n di sebela h ba ra t daya, Pa pa ra n Sunda di sebela h timurla ut, Tinggia n La mpung di sebela h tengga ra ya ng memisa hka n cekunga n tersebut denga n Cekunga n Sunda , serta Pegununga n Dua Bela s da n Pegununga n Tiga Puluh di sebela h ba ra tla ut yang memisa hka n Cekunga n Sumatera Sela ta n dengan Cekunga n Suma tera Tenga h. Penelitia n (Bla ke, 1989) menyebutkan ba hwa daera h Cekungan Suma tera Selatan merupa ka n cekungan busur bela kang berumur tersier yang terbentuk seba ga i a kiba t a da nya intera ksi a nta ra Paparan Sunda (seba ga i ba gia n da ri lempeng kontinen Asia ) dan lempeng Sa mudera India . Da era h cekunga n ini meliputi da era h selua s 330 x 510 km2, dima na sebela h barat daya diba ta si oleh singka pa n pra -tersier Bukit Ba risa n, di sebela h timur oleh Pa pa ra n Sunda (Sunda Shield), sebelah ba ra t diba ta si oleh Pegununga n Tiga puluh da n ke arah tengga ra diba ta si oleh Tinggia n La mpung (Wisnu dan Na zirma n, 1997).
C. Stratigrafi Cekungan Sumatera Selatan
Seca ra umum, stra tigra fi cekunga n Suma tera Sela tan terdiri da ri sa tu siklus besa r sedimenta si ya ng dia wa li denga n fa se tra nsgresi da n fa se regresi pa da a khir siklus.
Stra tigra fi umum loka si penelitia n pa da da erah Cekungan Suma tera Sela ta n a da la h seba ga i berikut (Ginger dan Fielding, 2005).
1) Pre-Tertiary Basements
Berda sa rka n proses pembentukannya, ba gia n ba sements a rea Cekunga n Suma tera Sela ta n tersusun a ta s empat sa tua n ba tua n ya itu, sa tua n ba tua n meta morf (phylite, schist, qua rtzite, da n ma rbl), sa tua n ba tuan vulka nik yang
tersusun a ta s tufa da n lythic, sa tua n ba tua n gra nitonit (ba tua n a sa l kontinen), da n sa tua n ba tua n oviolit yang merupa ka n ba tuan a sal kera k sa mudera ya ng terdiri atas (ba sa lt, meta -ba salt, rija ng, betulempung, da n ba tulumpur ga mpinga n).
2) Paleogene-Neogene
Kelompok ba tua n ini terdiri da ri tujuh forma si sesua i denga n rincia n berikut ini:
a ) Forma si La ha t
Forma si ini diba gi menja di dua kelompok kla stik, ya itu kla stik ka sa r da n a nggota kla stik ha lus. Lingkunga n pengenda pa n da ri Forma si La ha t ini a da la h a rea daratan da n a rea tra nsisi denga n keteba la n sekita r 200 m – 760 m.
b) Forma si Ta la ng Aka r (TAF)
Forma si ini dienda pka n la ngsung setela h Forma si La hat.
Seca ra umum, forma si ini terususn a ta s ba tupasir ka sar – sa nga t ka sa r denga n perselinga n ba tuserpih da n ba tubara denga n keteba la n sekita r 300 m. Forma si ini berumur a wa l Miosene ba gia n ba wa h.
c) Forma si Ba tura ja
Forma si Ba tura ja dienda pka n tepa t di a ta s TAF dan tersusun a ta s ba tuga mping terumbu (cora l reef) dan ba tuga mping kla stik ya ng dienda pkan sela ma a wa l hingga Miosene tenga h. Umumnya forma si ini memiliki keteba la n sekita r 60 m – 75 m.
d) Forma si Guma i
Forma si Guma i tersusun a ta s perselinga n ba tuserpih ga mpinga n denga n sisipa n ba tuga mping, na pa l, dan ba tula nau. Ba gia n a tas Forma si ini terdiri a ta s perselinga n a nta ra ba tupasir da n ba tuserpih. Forma si ini didomina si oleh fosil fora minifera da n dienda pkan pada pada kondisi tra nsgresi di da la m Cekunga n Suma tera Sela ta n yang terla mpa r cukup lua s. Da ta geokimia menunjukkan bahwa Forma si Guma i memiliki ka ndunga n TOC sebesa r 0.5 – 11.5%, denga n tipe III kerogen da n tingka t kema tangan ha mpir ma ta ng – ma ta ng denga n Tmax 400-435°C. Data sumur log da n da ta minera l ya ng diguna ka n dalam penelitia n ini merupa ka n ba gia n da ri Forma si Guma i, Cekunga n Suma tera Sela ta n. Dima na Berda sarkan informa si minera l Petrogra phic Da ta set (PDS) yang tersedia , sumur loka si penelitia n memiliki beberapa minera l uta ma seperti: quartz, pla giocla se, ca lcite, siderite, phyrite, cla y, da n Tota l Orga nic Ca rbon (TOC).
e) Forma si Air Bena ka t
Forma si Air Bena ka t dienda pka n sela ma fa se regresi za ma n Miosen tenga h da n Miosene a khir. Seca ra umum, Forma si Air Bena ka t terdiri da ri ba tulempung dengan ka ndunga n fosil fora minifera da n ma kin ke a ta s sering dijumpa i ba tupa sir seba ga i sisipa n. Forma si ini memiliki keteba la n ya itu sekita r 100 m – 1100 m.
f) Forma si Mua ra enim
Forma si ini tersusun a ta s ba tulempung, ba tuserpih, ba tupa sir, da n bebera pa la pisa n ba tubara . Forma si Mua ra enim dienda pka n pa da a rea la ut da ngka l tra nsisi hingga da ra t denga n ketebala n sekita r 450 m – 750 m dan berumur miosen a wa l hingga pliosen a wa l.
g) Forma si Ka sa i
Forma si ini dienda pka n pa da fa se a khir regresi pada lingkunga n tra nsisi fluvia l. Pa da umumnya Forma si ini
tersusun a ta s tuff ba tua pung, ba tupasir tuff -a n, dan ba tulempung tuff-a n. Umurnya ya itu pliosen a khir hingga Pleistosen.
Gambar 1. 7 Kolom stratigrafi lokasi penelitian pada Cekungan Sumatera Selatan yang sudah dimodifikasi (Argakoesoemah, 2005) Metodologi Penelitian
A. Ketersediaan Data
Berikut ta bel informa si ketersedia a n da ta pa da sumur penelitia n
Tabel 1. 4 Informasi ketersediaan data pada sumur 'M' di kedalaman 5400 - 6000 ft
Ka rena ketersedia a n da ta ya ng bersifa t ra ha sia untuk di publish ma ka penulis ha nya da pa t menginforma sikan mengena i da ta minera l penyusun ba tua n da n TOC pada Petrogra phic Da ta set sumur penelitia n. Dima na secara keseluruha n sumur penelitia n tersusun a ta s minera l kua rsa , cla y, siderit, ka lsit da n pirit. Seda ngka n sebaran ra ta ra ta TOC pa da sumur penelitia n terseba r denga n nila i sebesa r 1.38 wt % da n terkla sifika sika n seba ga i good potensia l hidroka rbon. Seba ra n TOC ini seca ra kua litatif dipa ka i seba ga i pa ra meter va lida si da ri ha sil estima si seba ra n Brittleness Index untuk menentukan loka si potensia l sha le ga s.
B. Diagram Alir Penelitian
Seca ra ga ris besa r penelitia n ini terba gi keda la m tiga ba gia n uta ma seba gai berikut:
1. Pengola ha n da ta sumur 2. Permodela n fisika ba tua n 3. Perhitunga n Brittleness Index
Oleh ka rena itu seca ra rinci dia gra m a lir pa da sumur penelitia n da pa t diliha t pa da ga mbar 1.8 berikut ini.
Gambar 1. 8 Diagram alir penelitian 1) Pengolahan Data Sumur
Pengola ha n da ta sumur penelitia n meliputi.
a) Interpolasi Fraksi Mineral
Pa da sumur penelitia n informa si ya ng dida pat berdasarkan Petrogra phic Da ta set ha nya berupa mineral penyusun pada sumur penelitia n untuk itu perlu dila kuka n estima si fra ksi minera l disetia p keda la man. Fra ksi minera l menja di faktor penting pa da penelitia n ini, sela in diguna ka n untuk menca ri nila i Brittleness Index berda sa rka n minera logi nya fra ksi minera l juga diguna ka n untuk menentukan modulus ela stisita s solid rock. Pengguna a n metode sta tistika menja di ba gia n ya ng ha rus dila kuka n seperti mengguna ka n interpola si linea r, dima na persa maannya ditunjukka n seba gai berikut.
𝑓1(𝑥) = 𝑦0+[𝑦1− 𝑦0]∗(𝑥− 𝑥0)
𝑥1−𝑥0 (26)
Dima na f1(x) merupa kan fra ksi dititik keda la man yang a ka n ditinja u, y0 = fra ksi minera l a wa l, y1 = fra ksi minera l a khir, x0 = keda la man titik a wa l, da n x1 = keda la man di titik a khir.
b) Koreksi Nilai Porositas
Pa da penelitia n ini da ta log ya ng diguna ka n meliputi: log keda la man, log densita s (RHOB), da n log perla mbatan (DT) ya ng kemudia n diba gi keda la m log Shea r Wa ve
Jenis Data Ketersediaan Log Kedalaman √
Log RHOB √
Log Vp √
Log Vs √
Petrographic Dataset √
Sumur 'M'
Dela y Time (DTSM) da n log Compressiona l Dela y Time (DTCO). Log VP dida pa t mela lui konversi da ta log DTCO mela lui persa ma a n (7), seda ngka n log VS dida pa t mela lui konversi da ta log DTSM mela lui persa ma an (8).
Pa da penelitia n ini dila kuka n penyederha naan fra ksi minera l ya ng diba gi keda la m 4 kelompok uta ma seperti kua rsa (kua rsa + pla giokla s), cla y, TOC, da n minera l kompsit (ka lsit + siderit + pirit). Ha l ini dila kuka n untuk penyederha naan pengerja a n da n fa ktor dima na 4 kelompok minera l ini ya ng pa ling mempenga ruhi nila i porosita s pa da penelitia n. Kemudia n mela kukan konversi nila i TOC da ri Wt% menja di sa tua n fra ksi dengan mengguna ka an persa maan TOC Schmoker berikut ini.
𝑇𝑂𝐶 = 𝑊𝑇𝑂𝐶∗ (𝑅𝐻𝑂𝐵
𝜌𝑇𝑂𝐶) (27)
Kemudia n modifika si konten minera l tersebut (kua rsa, cla y, komposit, da n TOC) a ga r memiliki tota l fra ksi =1.
Sela njutnya menca ri nila i densita s ma triks da n densitas butir denga n menga sumsika n bahwa fra ksi TOC merupa ka n fra ksi butir da la m sa tua n ba tuannya dengan mengguna ka n persa maan dibawa h ini.
𝜌𝑚𝑎𝑡𝑟𝑖𝑘𝑠 = 𝑅𝐻𝑂𝐵 −𝜌𝑎𝑖𝑟∗𝛷𝑃𝐷𝑆
1 −𝛷𝑃𝐷𝑆 (28) 𝜌𝑏𝑢𝑡𝑖𝑟= 𝜌𝑚𝑎𝑡𝑟𝑖𝑘𝑠−𝜌𝑇𝑂𝐶∗𝐹𝑇𝑂𝐶
1− 𝐹𝑇𝑂𝐶 (29)
Sela njutnya menca ri nila i densita s ma triks ba tua n yang ba ru seba ga i ha sil a kumula si semua minera l konten untuk menda patkan nila i porosita s terkoreksi ya ng dija barkan da la m persa maan diba wa h ini.
𝜌𝑚𝑎𝑡𝑟𝑖𝑘𝑠 𝑏𝑎𝑡𝑢𝑎𝑛= (𝐹𝑄𝑧∗ 𝜌𝑄𝑧) + (𝐹𝐶𝑙∗ 𝜌𝐶𝑙) + (𝐹𝑇𝑂𝐶∗ 𝜌𝑇𝑂𝐶) (30) 𝛷𝑡𝑒𝑟𝑘𝑜𝑟𝑒𝑘𝑠𝑖=𝜌𝑚𝑎𝑡𝑟𝑖𝑘𝑠 𝑏𝑎𝑡𝑢𝑎𝑛− 𝑅𝐻𝑂𝐵
𝜌𝑚𝑎𝑡𝑟𝑖𝑘𝑠 𝑏𝑎𝑡𝑢𝑎𝑛− 𝜌𝑎𝑖𝑟 (31) 2) Permodelan Fisika Batuan
Permodela n fisika ba tua n pa da penelitia n ini meliputi.
a) Permodelan Solid Rock – Voigt Reuss Hill (VRH) Pemodela n Voigt (upper bound), Reuss (lower bound), da n Hill (a vera ge bound) merupa kan pemodela n dengan meliha t perseba ra n da ta crossplot porosita s da n log VP.
Pemodela n ini dia ngga p bena r jika perseba ra n data crossplot porosita s da n log VP bera da di da la m batas kurva Voight da n Reuss. Kurva Hill dibutuhka n un tuk meningka tka n a kura si zona si perseba ra n da ta , lebih condong menuju kurva Voight a ta u kurva Reuss. Da ri persa ma an (15) a ka n dida pat nila i modulus minera l untuk kemudia n diguna ka n seba ga i da ta input dalam Permodela n Biot Ga ssma nn ma upun Kuster Toksoz.
b) Penentuan Pore Aspect Ratio – Persamaan Zimmerman
Setela h dida pa t nila i K da n μ solid rock untuk setia p keda la man, ta hap sela njutnya a dala h menentukan a spect ra tio ya ng diguna ka n. Seba ra n a spek ra tio ya ng digunakan pa da permodela n dry rock direpresenta sika n seba gai konsta nta Pore Spa ce Stiffness (k) da ri Persamaan Zimmerma n (18 da n 19). Sebelum memodelka n kurva Pore Spa ce Stiffness dibutuhka n kdry da ri Persa ma an Biot Ga sma nn (21) denga n mengikuti la ngka h-la ngkah pada
persa ma an (22), (23), da n (24). Untuk menda pa tkan setiap pa ra meter modulus tersa tura si penulis mela kukan substitusi denga n mengguna kan persa maan gelombang (9) da n (10). Kemudia n seba ra n a spect ra tio dida patkan denga n mengguna ka n perumusan (20).
c) Permodelan Dry Rock – Kuster Toksoz Method Setela h dida pa t a spect ra tio guida nce, ta ha p sela njutnya a da la h pemodelan kecepa tan gelomba ng P da n S batuan kering denga n menginputka n nila i a spect ra tio, kedalam ma sing-ma sing koefisien Pmi da n Qmi bentuk pori inklusi penny cra cks. Kemudia n koefisien Pmi da n Qmi di substitusika n keda la m persa ma an (16) da n (17) untuk menda patkan ma sing- ma sing nila i modulus bulk dan modulus shea r Kuster Toksoz ya ng dia sumsika n menjadi modulus ba tua n kering. Sela njutnya substitusika n masing- ma sing pa ra meter modulus da n densitas ma triks kedalam persa ma an gelomba ng (9) da n (10) seba ga i ha sil permodela n.
d) Permodelan Saturated Rock – Biot Gassmann Fluida Substituted
Setela h dila kuka n permodela n dry rock, sela njutnya nilai kdry Kuster Toksoz disubstitusi denga n menggunakan Persa ma a n Biot Ga ssma nn (21) untuk mendapatkan nilai modulus bulk sa a t kondisi tersa tura si 100% fluida ga s.
Dima na untuk menda patkan nila i VP model da n VS model ma sing-ma sing pa ra meter fisis seperti modulus bulk, modulus shear tersa tura si, densita s sa tura si disubstitusi keda la m persa ma an (9) da n persa ma a n (10). Setela h itu da ta VP model da n VS model ini diva lida si denga n nila i log VP da n nila i log VS, ya ng diha ra pkan memiliki korela si ya ng ba ik.
3) Perhitungan Brittleness Index
Pa da penelitia n ini perhitunga n Brittleness Index berda sa rka n miera logi dida pa t denga n memodifikasi persa ma an (5) menja di seba ga i berikut.
𝐵𝐼𝑚𝑜𝑑𝑖𝑓 𝑖𝑐𝑎𝑡 𝑖𝑜 𝑛= 𝐹𝑄𝑢𝑎𝑟𝑡𝑧
𝐹𝑄𝑢𝑎𝑟𝑡𝑧+ 𝐹𝐶𝑙𝑎𝑦+𝐹𝑇𝑂𝐶+𝐹𝐶𝑜𝑚𝑝𝑜𝑠𝑖𝑡𝑒 (32) Seda ngka n perhitunga n Brittleness Index berda sarkan modulus ela stisita s dila kuka n terha da p nila i kecepatan da ri da ta permodela n da n data log denga n menggunakan persa ma an (3) dima na untuk nila i poisson ra tio didapat denga n menyubstitua si persa ma an (12) kedalam persa ma an (2), da n untuk nila i modulus Young didapat denga n menyubstitusi persa maan (11) keda lam persamaan (1).
Hasil dan Pembahasan
A. Visualisasi Data Log Sumur Penelitian
Gambar 1. 9 Data log yang tersedia
Pa da penelitia n ini da ta log ya ng diguna ka n terdiri da ri da ta log densita s (RHOB), log VP, log VS, da n log Gamma Ray. Berda sa rka n informa si da ta log ya ng tersedia sumur penelitia n memiliki range nila i densita s a nta ra 2.238 – 2.388 gr/cm3 denga n nila i densita s ra ta -ra ta sebesa r 2.315 gr/cc. Ha l ini releva n denga n informa si litologi yang tersedia pa da da ta mudlog penelitia n ya ng menunjukkan ba hwa seca ra umum loka si sumur penelitia n di dominasi oleh litologi claystone da n memiliki sisipa n litologi shale, limestone, da n sedikit sandstone. Seda ngka n untuk log VP
da n log VS menunjukkan respon kecepa tan gelombang seismic ya ng sa nga t berva ria si pa da setia p keda lamannya.
Kecepa ta n gelomba ng P tertinggi pa da sumur log penelitia n sebesa r 3102 m/s da n ya ng terenda h sebesa r 2418 m/s. Seda ngka n kecepa tan gelomba ng S tertinggi pa da sumur penelitia n sebesa r 1520 m/s da n ya ng terendah sebesa r 989 m/s. Range nila i kecepa tan ya ng tida k terla lu besa r pa da sumur log penelitia n mengindika sika n bahwa sumur penelitia n didomina si oleh litologi tertentu dalam ha l ini claystone da n shale. Seca ra keseluruha n sumur penelitia n memiliki fra ksi volume of shale ra ta -ra ta yang cukup tinggi sekita r 0.35 da ri tota l volume ba tua n. Ha l ini kemudia n dija dika n kunci untuk estima si fra ksi minera l la innya disetia p keda la ma n yang belum tersedia pada sumur penelitia n.
B. Hasil Estimasi Mineralogi, TOC, dan Porositas Estima si minera l diguna ka n untuk perhitunga n sebaran Brittleness Index berda sa rka n minera logi da n estima si porosita s ya ng tida k tersedia pa da da ta log penelitia n.
Limit da ri ha sil interpola si minera l ya ng dila kuka n a pabila ra nge porosita s ya ng diha silka n seca ra teori sudah menunjukkan kondisi porosita s sumur yang unconventiona l. Pa da penelitia n ini a sumsi porosita s yang menunjukkan kondisi ya ng demikia n bera da pa da ra nge 7.24 % – 17.67 %, denga n ra ta -ra ta porosita s terkoreksi pa da sumur penelitia n sebesa r 11.73 %. Denga n sebaran minera l pa da sumur penelitia n didomina si oleh minera l cla y sebesa r 77.82 %, diikuti minera l kua rsa sebesa r 16.31
%, nila i TOC sebesa r 2.98 % da n seba ra n minera l komposit sebesa r 2.88 %. Ha sil estima si da ta minera l dan koreksi porosita s disetia p keda la man sumur da pat dilihat pa da ga mbar 5.2 berikut.
Gambar 1. 10 Hasil estimasi mineralogi dan porositas pada sumur penelitian
Da ri ha sil ya ng dita mpilka n pa da ga mba r 5.2 dia tas seba ra n porosita s terkoreksi pa da sumur penelitia n memiliki kecenderunga n hubunga n berba nd ing lurus
terha da p seba ra n minera l kua rsa da n minera l komposit, da n memiliki kecenderunga n hubunga n ya ng berba nding terba lik terha da p cla y da n ka ndunga n TOC. Penentuan nila i teta pa n densitas untuk ma sing ma sing minera l menja di fa ktor ya ng sa nga t penting da la m mengha silkan seba ra n nila i porosita s terkoreksi ya ng dida pa tkan. Pada penelitia n ini seba ra n fra ksi TOC pa da sumur penelitia n seca ra kua ntita tif menunjukkan ba hwa sumur penelitia n memiliki potensi ya ng sa nga t ba ik untuk mengha silkan hidroka rbon khususnya sha le ga s denga n ra ta ra ta sebesar 2.98 % a ta u sebesa r 1.32 wt %. Justifika si sha le ga s dia sumsika n da ri informa si ya ng tersedia pa da data mudlog sumur penelitia n. Ha sil estima si seba ra n nila i TOC pa da sumur penelitia n ini menja di nila i va lida si terha da p ha sil estima si Brittleness Index da la m penentuan zona potensia l sha le ga s pa da sumur penelitia n.
C. Hasil Permodelan Fisika Batuan
Da ta ha sil estima si nila i minera l da n TOC serta nila i koreksi porosita s diguna ka n seba ga i pa ra meter input da la m permodela n fisika ba tuan yang dila kukan. Untuk itu bebera pa ha sil ya ng dida pa tkan dala m permodelan sangat berga ntung da n berpenga ruh besa r da ri ha sil estima si minera l da n koreksi porosita s ya ng dida pa tkan. Pada penelitia n ini tujua n a khir da ri permodela n fisika batuan a da la h untuk mendapatkan nila i kecepa ta n gelomba ng P da n S denga n meliba tka n para meter para meter da n tetapan fisis permodela n. Kemudia n ha sil permodela n kecepatan ini (VP da n VS) diguna ka n untuk merea lisa sika n tujuan uta ma da ri penelitia n ya iitu prediksi Brittleness Index berda sa rka n para meter ela stik. Berikut merupakan penjela sa n menga nai ha sil.
1) Hasil Permodelan Solid Rock – Voigt Reuss Hill (VRH)
Da la m memodelka n sua tu ba tua n la ngka h uta ma yang dila kuka n a da la h denga n menga sumsika n sua tu batuan menja di sua tu medium homogen ya ng pa da t da n tersusun a ta s minera l tertentu ta npa a da fa ktor porosita s da n fluida ya ng mempenga ruhinya. Untuk itu pa ra meter fisis yang ditinja u da la m permodela n ini ya itu modulus bulk ma triks ba tua n pa dat da n modulus shea r ma triks ba tua n padat denga n mengguna ka n permodelan Voigt Reuss Hill. Pada penelitia n ini seba ra n modulus bulk ba tua n pa dat dapat diliha t da ri ha sil crossplot a nta ra nila i porosita s dan kecepa ta n gelomba ng P ya ng ditunjukka n pa da ga mbar 1.11 berikut.
Gambar 1. 11 Sebaran modulus bulk matriks batuan padatan dengan permodelan VRH pada sumur penelitian
Pa da ga mba r 1.11 dia tas a nalisa seca ra kuantitaif dengan seba ra n modulus bulk ma triks ba tua n pa da tan terbesar bernila i 27.27 GPa da n terkecil sebesa r 26.36 GPa , dan ra ta -ra ta sebesar 26.91 GPa . Seda ngka n a na lisis secara kua lita tif terliha t ba hwa modulus bulk ma triks batuan pa da tan sumur penelitia n seca ra umum tersebar pa da batas ba wa h kurva Hill. Ha sil ini da pa t mengindika sikan bahwa berda sa rka n permodelan ma triks ba tua n pa da tan yang dila kuka n pa da sumur penelitia n, ma triks batuan cenderung memiliki tipe pori ya ng lembut. Kemudia n nila i modulus bulk ini menja di da ta input untuk digunakan pada permodela n sela njutnya.
2) Hasil Permodelan Dry Rock – Kuster Toksoz Method
Setela h menda patkan nila i modulus bulk ma triks batuan pa da tan seba ga i ha sil da ri permodela n ba tua n padatan (solid rock), la ngka h sela njutnya a da la h memodelkan ba tua n menja di medium ba tuan ya ng kering (dry rock) ya ng homogen denga n menga sumsika n a da nya faktor inklusi porosita s denga n bentuk tipe pori tertentu pada ma triks ba tua n. Pa da penelitia n ini bentuk pori inklusi ya ng diguna ka n ya itu bentuk inklusi penny cra ck dengan a sumsi ba hwa sumur penelitia n ya ng umumnya terdiri atas sa tua n litologi cla ystone da n sha le ya ng memiliki porosita s terkoreksi ya ng kecil, sehingga dia ngga p dapat mewa kili bentuk pori inklusi diseluruh titik sumur penelitia n. Da la m memodelka n bentuk pori inklusi penny cra cks, penulis membutuhkan informasi a spect ra tio yang mewa kili ra sio bentuk pori inklusi. Pa da penelitia n ini seba ra n a spect ratio dida patkan dari pengguna an konstanta Pore Spa ce Stiffness Persa ma a n Zimmerma n seba gai berikut.
Gambar 1. 12 Sebaran pore aspect ratio dengan menggunakan konstanta pore space stiffness Persamaan Zimmerman pada sumur
penelitian
Berda sa rka n a nalisa seca ra kua lita tif da n kua ntitatif dari ga mba r 1.12 dia ta s terliha t ba hwa umumnya a spect ratio da ri pori ba tua n sumur penelitia n terseba r pa da konstanta pore spa ce stiffness 0.08, denga n seba ra n tertinggi berada pa da konstanta pore spa ce stiffness 0.1 da n terkecil berada pa da konsta nta pore spa ce stiffness 0.061. Seba ra n a spect ra tio seca ra kua lita tif pa da sumur penelitia n ini tergolong sa nga t kecil da n juga diguna ka n da la m justifika si pemiliha n bentuk pori inklusi penny cra cks dalam penelitia n ini.
Tujua n a khir da ri permodela n ba tuan kering (dry rock) pa da penelitia n ini ya kni untuk menda patkan sebaran
modulus bulk Kuster Toksoz, modulus shea r Kuster Toksoz, kecepa ta n gelomba ng P da la m kondisi batuan kering da n kecepa tan gelomba ng S da la m kondisi kering disetia p titik keda la man sumur penelitia n. Untuk itu berikut ta mpila n ha sil permodela n ba tua n kering pada sumur penelitia n.
Gambar 1. 13 Sebaran parameter fisis yang dihasilkan dengan Metode Kuster Toksoz pada permodelan dry rock
Berda sa rka n a nalisa kua ntitaif da ri ga mba r 1.13 dia tas, seba ra n a spect ra tio pa da sumur penelitia n memiliki hubunga n ya ng cenderung berba nding lurus terhadap modulus ela stisita s serta kecepa ta n gelomba ng P dan gelomba ng S ya ng diha silka n, dima na sema kin kecil ra sio pori sua tu ba tua n (sema kin pipih) ma ka a ka n semakin kecil modulus ela stisita s da n ra mba t sua tu gelomba ng ya ng da pa t melewa ti ba tua n. Seda ngka n ha sil densitas ba tua n da lam kondisi kering pa da penelitia n ini terseba r seca ra a ca k terha da p kecepa ta n gelomba ng yang diha silka n da n cenderung memiliki trend berba nding terba lik. Ha l ini dia kiba tka n a danya faktor la in ya ng lebih mempenga ruhi kecepa ta n gelomba ng da la m ka sus ini ya itu modulus bulk da n modulus shea r ba tua n.
Pa da penelitia n ini seba ra n modulus bulk ba tua n kering terbesa r bera da pa da keda la man 6000 ft sebesa r 14. 44 GPa da n seba ra n modulus bulk ba tua n kering terkecil bera da pa da keda la man 5966 ft sebesa r 2.24 GPa . Seda ngka n seba ran modulus shea r ba tuan kering terbesa r bera da pa da keda la man 6000 ft sebesa r 10.96 GPa dan seba ra n modulus shea r ba tua n kering terkecil bera da pada keda la man 5996 ft sebesa r 4.90 GPa . Seca ra keseluruhan modulus bulk da n modulus shea r kondisi ba tua n kering terha da p ha sil kecepa tan gelomba ng da la m kondisi kering pa da sumur penelitia n ini memiliki hubunga n berba nding lurus. Sema kin besa r keta ha nan sua tu ba tua n terhadap ga ya kompresiona l ma ka a ka n sema kin cepa t rambat gelomba ng ya ng melewa tinya . Seda ngka n sema kin tinggi keta ha nan body ba tuan terha dap shea r stress ma ka akan sema kin cepa t juga ra mba t gelomba ng ya ng melewa tinya.
Da ri pa ra meter fisis ba tua n kering tersebut dida patkan seba ra n kecepa ta n gelomba ng P terbesa r bera da pada keda la man 5997 ft sebesa r 3536 m/s da n sebaran
kecepa ta n gelomba ng P terkecil bera da pa da kedalaman 5966 ft sebesa r 1993 m/s denga n ra ta -ra ta cepa t rambat gelomba ng P pa da sumur ini sebesa r 2662 m/s. Seda ngkan untuk seba ra n kecepa ta n gelomba ng S terbesa r berada pa da keda la man 5996 ft sebesa r 2172 m/s da n sebaran kecepa ta n gelomba ng S terkecil bera da pa da kedalaman 5966 ft sebesa r 1489 m/s denga n ra ta -ra ta cepa t rambat gelomba ng S pa da sumur ini sebesa r 1731 m/s.
Berda sa rka n ha sil ini nila i kecepa tan gelomba ng yang dimodelka n da la m kondisi kering a ka n sela lu mengha silka n kecepa tan gelomba ng ya ng ja uh lebih besar da ripa da kecepatan gelomba ng pa da da ta log.
3) Hasil Permodelan Saturated Rock – Biot Gassmann Fluid Substituted
La ngka h tera khir da la m permodela n ba tua n pada penelitia n ini ya itu memodelka n pa ra meter fisis yang diguna ka n seperti modulus bulk ba tua n, modulus shea r ba tua n, da n densita s ba tua n denga n kondisi tersa turasi oleh fluida ga s 100% keda la m persa ma an kecepatan gelomba ng denga n mengguna ka n perumusa n substitusi fluida Biot Ga ssma nn. Pa da penelitia n ini permodelan substitusi fluida ga s ya ng dila kuka n pada sumur penelitian tida k memberika n peruba ha n yang sa nga t signifika n terha da p penuruna n kecepa ta n gelomba ng. Ha sil permodela n sa tura ted rock da pa t diliha t pa da ga mbar 1.14 berikut.
Gambar 1. 14 Parameter fisis yang dihasilkan dengan Persamaan Biot Gassmann pada permodelan saturated rock
Da ri ga mba r 1.14 dia ta s da pa t dia na lisis ba hwa densitas ba tua n da la m kondisi tersa tura si pa da penelitia n ini terseba r seca ra a ca k terha dap kecepatan gelomba ng yang diha silka n da n cenderung memiliki trend berba nding terba lik. Ha l ini dia kiba tka n a danya faktor la in ya ng lebih mempenga ruhi kecepa tan gelomba ng ya itu modulus bulk da n modulus shea r ba tuan. Pa da permodela n tersa turasi ini seba ra n nila i densita s tertinggi bera da pa da kedalaman 5709.5 ft sebesa r 2.38 gr/cc da n seba ra n densitas terkecil bera da pa da keda la maan 5993 ft sebesa r 2.12 gr/cc dan seba ra n densita s ra ta -ra ta untuk sumur penelitia n dalam kondisi suda h tersa tura si fluida ini sebesa r 2.26 gr/cc.
Pa da penelitia n ini seba ra n modulus bulk batuan tersa tura si terbesa r bera da pada kedalaman 6000 ft sebesar 14.49 GPa da n seba ra n modulus bulk ba tua n tersa turasi terkecil bera da pa da kedala man 5966 ft sebesa r 2.37 GPa da n seba ra n ra ta -ra ta modulus bulk ba tua n tersa turasi sebesa r 7.13 GPa . Seda ngka n seba ra n modulus shea r ba tua n tersa tura si terbesa r bera da pa da keda laman 6000 ft sebesa r 10.96 GPa da n seba ra n modulus shea r batuan tersa tura si terkecil bera da pa da kedalaman 5966 ft sebesar 4.90 GPa da n seba ra n ra ta -ra ta modulus shea r batuan tersa tura si sebesa r 6.78 GPa . Seca ra keseluruha n modulus bulk da n modulus shea r kondisi ba tua n tersa turasi terha da p ha sil kecepa ta n gelomba ng da la m kondisi tersa tura si pa da sumur penelitia n ini memiliki hubungan berba nding lurus. Sema kin besa r keta ha nan suatu batuan terha da p ga ya kompresiona l ma ka a ka n semakin cepat ra mba t gelomba ng ya ng melewa tinya . Seda ngkan sema kin tinggi keta ha nan body ba tua n terha da p shea r stress ma ka a kan sema kin cepa t juga ra mba t gelombang ya ng melewa tinya . Ha sil permodela n ini dibuktikan denga n nila i korela si a nta ra modulus bulk batuan tersa tura si diba ndingka n denga n kecepa tan gelomba ng P ba tua n tersa tura si ya ng menca pai 0.97, da n nila i korela si a nta ra modulus shea r ba tuan tersa turasi denga n kecepatan gelomba ng S ba tua n tersa turasi ya ng menca pai 0.97.
Gambar 1. 15 Hasil permodelan kecepatan pada permodelan saturated rock
Berda sa rka n a nalisa seca ra kua ntitatif pa da ga mbar 1.15 dia ta s seba ra n kecepa ta n gelomba ng P terbesa r terdapat pa da keda la man 5997 ft sebesa r 3528 m/s da n sebaran kecepa ta n gelomba ng P terkecil bera da pa da kedalaman 5966 ft sebesa r 2002 m/s denga n ra ta -ra ta cepa t rambat gelomba ng P pa da sumur ini sebesa r 2663 m/s. Seda ngkan untuk seba ra n kecepa ta n gelombang S terbesa r terdapat pa da keda laman 5996.5 ft sebesa r 2164 m/s da n sebaran kecepa ta n gelomba ng S terkecil bera da pa da kedalaman 5966 ft sebesa r 1484 m/s denga n ra ta -ra ta cepa t rambat gelomba ng S pa da sumur ini sebesa r 1726 m/s. Sehingga pa da penelitia n ini ha sil permodela n kecepa ta n P dalam kondisi ba tua n tersa tura si mengha silka n cepa t rambat gelomba ng ya ng lebih tinggi ra ta -ra ta sebesa r 45.32 m/s diba ndingka n denga n kecepa tan gelomba ng pa da sumur log. Nila i korela si ya ng ba ik diha silka n a nta ra kecepatan gelomba ng P permodela n ba tuan tersa tura si dengan data log sebesa r 0.88 da n nila i korela si ya ng diha silka n a ntara kecepa ta n gelomba ng S permodela n ba tua n tersa turasi denga n da ta log sebesa r 0.57. Seda ngka n untuk
