Deteksi Reservoar Gas Menggunakan Analisis AVO dan Inversi λµρ

Transkripsi

1 Deteksi Reservoar Gas Menggunakan Analisis AVO dan Inversi λµρ Sumirah 1, Budi Eka Nurcahya 2, Endro Hartanto 3 1 Pusat Teknologi Sumberdaya Alam (PTISDA) BPPT Gedung 1 BPPT Lantai 20, Jl. M.H. Thamrin No. 8 Jakarta Pusat, INDONESIA sumirah.said@gmail.com 2 Program Studi Geofisika UGM Bulaksumur, Yogyakarta Pertamina EP Cirebon Jl. Patra Raya Klayan, Cirebon 45151, Jawa Barat Abstrak Metode inversi AVO dan inversi amplitudo digunakan untuk mengidentifikasi hidrokarbon dan memetakan penyebaran reservoar gas. Inversi AVO dilakukan untuk mendapatkan intercept dan gradien, selanjutnya inversi amplitudo dilakukan untuk mendapatkan λρ dan µρ. Analisis crossplot dilakukan antara intercept dengan gradien untuk mengetahui kelas pasirgas, dan λρ dengan µρ untuk mengetahui keberadaan litologi pasir dan pasir yang mengandung hidrokarbon. Ekstraksi nilai λρ dan µρ sepanjang horizon reservoar dilakukan untuk memetakkan penyebaran reservoar yang mengandung gas. Hasil analisis map slice horizon mampu memprediksi penyebaran reservoar gas secara lateral dan penyebarannya dapat dibagi menjadi 5 zona potensial. Kata kunci: Amplitude Variation with Offset, amplitudo, reservoar, inverse, pasirgas. Abstract Methods AVO inversion and amplitude inversion is used to identify and map the distribution of hydrocarbon gas reservoir. AVO inversion is done for determining intercept and gradient, moreover amplitude inversion is done for determining λρ and µρ. A crossplot analysis is applied between intercept and gradient to define gas sands class, and between λρ and µρ to define sands lithology existence and sands contained hydrocarbon. Extraction of λρ and µρ along reservoir horizon is applied for gas contained reservoir distribution mapping. Result of slice horizon map analysis can predict laterally gas reservoir distribution and these can be divided into 5 potential zones. Keywords: Amplitude Variation with Offset, amplitude, reservoir, inversion, gas sand. 1. Pendahuluan Metode seismik refleksi dapat memberikan gambaran struktur geologi dan perlapisan batuan bawah permukaan dengan cukup detail dan akurat, termasuk reservoar yang mengisinya. Hidrokarbon umumnya menempati batuan berpori dengan nilai porositas yang cukup besar. Dari sudut seismik eksplorasi, kenaikan porositas secara lokal menyebabkan pantulan yang kuat terhadap gelombang seismik, gejala ini disebut bright spot, dan dikenal sejak tahun 1976 sebagai indikasi adanya akumulasi gas dibawah permukaan yang terlihat oleh data seismik. Namun demikian, dalam kenyataannya tidak semua bright spot mengandung gas, banyak kondisi-kondisi bawah permukaan yang lain dapat memberikan efek bright spot, misal sisipan tipis batubara, batuan berpori atau rekah-rekah, lapisan garam, konglomerat, turbidit, ataupun efek tuning dari lapisan tipis. Ini berarti bahwa konsep bright spot bukanlah merupakan indikator langsung hidrokarbon yang dapat dijadikan jaminan (Munadi,1993). 144

2 Ostrander (1984) memunculkan konsep baru yang dianggap lebih manjur daripada bright spot dalam mengidentifikasi akumulasi hidrokarbon (gas) dibawah permukaan tanah. Konsep seismik eksplorasi ini disebut AVO (Amplitude Variation with Offset). Analisis AVO juga telah berhasil digunakan pada data seismik 3D (Lee et al., 1998 dan Castagna et al., 1998). Selain analisis AVO, metode pengolahan data yang gencar digunakan adalah teknik inversi, yaitu teknik pembuatan simulasi model bumi dari respon bumi yang terekam oleh alat. Melalui model ini diharapkan reservoar dapat dikarakterisasi dengan lebih baik. Goodway et al. (1997) memperkenalkan teknik inversi baru menggunakan parameter λ, µ dan ρ. Pada beberapa penelitian metode inversi ini telah terbukti mengkarakterisasi reservoar dengan baik terutama dalam hal litologi dan kandungan fluida reservoar. 2. Lokasi Penelitian Daerah yang menjadi objek penelitian adalah lapangan MERAH yang merupakan salah satu lapangan PERTAMINA yang berada di Cekungan Jawa Barat Utara (gambar 1). Reservoar gas berada pada lapisan F, formasi Cibulakan Atas. Formasi ini terdiri dari perselingan antara serpih dengan batupasir dan batugamping. Batugamping pada satuan ini umumnya merupakan batugamping klastik serta batugamping terumbu yang berkembang secara setempat-setempat. Batugamping terumbu ini dikenal sebagai Mid Main Carbonate (MMC). Gambar 1. Peta lokasi penelitian (Pertamina, 2003) 3. Analisis AVO Analisis AVO bertumpu pada perubahan amplitudo sinyal terpantul terhadap jarak dari sumber gelombang ke geophone penerima. Dalam hal ini semakin besar jarak antara sumber ke penerima (offset) semakin besar pula sudut datangnya (gambar 2). Pengamatan amplitudo terhadap offset dapat diamati pada setiap titik pantul yang sama (CDP, Common Depth Point) dengan asumsi setiap energi dari sumber diterima oleh receiver dengan offset tertentu. Karakteristik AVO ditentukan oleh koefisien refleksi sudut datang normal (RNI) dan kontras rasio Poisson (σ) pada reflektornya (Ostrander, 1984). Koefisien refleksi dan transmisi yang terjadi pada bidang batas adalah gelombang P datang, gelombang P refleksi, gelombang P transmisi, gelombang S refleksi, dan gelombang S transmisi (gambar 3). 145

3 Gambar 2. Hubungan antara offset dengan sudut datang (θ) dan sinyal datang yang terekam dalam titik reflektor yang sama (Chiburis et al., 1993) Gelombang datang (gelombang P) Gelombang refleksi (gelombang S) φ 1 Gelombang refleksi (gelombang P) Medium 1 Vp 1, Vs 1, ρ 1 θ 1 θ 1 Bidang batas Medium 2 Vp 2, Vs 2, ρ 2 φ 2 θ 2 Gelombang transmisi (gelombang P) Gelombang transmisi (gelombang S) Gambar 3. Refleksi dan transmisi gelombang P untuk sudut datang tidak sama dengan nol (Yilmaz, 2001) Lintasan gelombang tersebut mengikuti hukum Snell, yaitu: dengan θ 1 : Sudut datang gelombang P, θ 1 : Sudut refleksi gelombang P, θ 2 : Sudut transmisi gelombang P, φ 1 : Sudut refleksi gelombang S, φ 2 : Sudut transmisi gelombang S, p : Parameter gelombang, 146

4 Vp 1 : Kecepatan gelombang P pada medium pertama, Vp 2 : Kecepatan gelombang P pada medium kedua, Vs 1 : Kecepatan gelombang S pada medium pertama, Vs 2 : Kecepatan gelombang S pada medium kedua. Zoeppritz (1919) telah menghubungkan parameter-parameter yang berupa amplitudo refleksi dan transmisi sebagai fungsi dari sudut datang, ΔVp, ΔVs, dan Δρ dari fenomena perambatan gelombang untuk sudut datang tidak sama dengan nol menjadi matriks sebagai berikut: dengan R PP : koefisien refleksi gelombang P : sudut refleksi gelombang P R PS : koefisien refleksi gelombang S θ 2 : sudut transmisi gelombang P T PP : koefisien transmisi gelombang P φ 1 : sudut refleksi gelombang S T PS : koefisien transmisi gelombang S φ 2 : sudut transmisi gelombang S Vp : kecepatan gelombang P : densitas Vs : kecepatan gelombang S 1,2 : indeks medium lapisan 1 dan 2 Penyelesaian dari persamaan matriks diatas dikenal sebagai persamaan Zoeppritz yang menghasilkan koefisien refleksi dan transmisi pada satu bidang batas sebagai fungsi sudut datang bila yang datang adalah gelombang P. Dari persamaan Zoeppritz tersebut, Shuey (1985) menyusun kembali persamaan berdasarkan sudut datang, didapatkan dua macam atribut (gambar 4): dengan A : reflektivitas normal incidence = intercept, B : gradien antara koefisien refleksi terhadap sudut datang. Gambar 4. Aplikasi persamaan Shuey (1985), intercept adalah perpotongan garis dengan koefisien refleksi, dan kemiringannya adalah gradien (Burianyk, 2000) Dari crosplot intercept dengan gradien bisa didapatkan kelas pasirgas. Rutherford dan Williams (1989) mempublikasikan klasifikasi anomali AVO yang membagi anomali AVO (berdasarkan kandungan minyak dan gas) menjadi tiga kelas yaitu: kelas I, (high impedance contrast sands); kelas II, (near-zone impedance contrast sands); 147

5 dan kelas III, (low impedance contrast sands). Tahun 1998 Castagna et al. memperkenalkan sandstone kelas IV setelah ia melakukan crossplot AVO berdasarkan klasifikasi Rutherford dan Williams (gambar 5). Gambar 5. Kelas-kelas AVO dan Crossplot AVO (Simm et al., 2000) 4. Inversi λµρ Pada tahun 1997 Goodway et al. memperlihatkan bahwa parameter lame λρ dan µρ memiliki hubungan dengan impedansi gelombang P (Ip) dan impedansi gelombang S (Is) yang dapat dinyatakan dengan persamaan berikut: Gray dan Andersen (2001) menyatakan bahwa rigiditas (µ) atau modulus geser didefinisikan sebagai resistensi batuan terhadap sebuah strain yang mengakibatkan perubahan bentuk tanpa merubah volume total dari batuan tersebut. Rigiditas digunakan untuk membedakan kualitas lapisan pasir karena secara umum tidak dipengaruhi oleh fluida reservoar. Sedangkan modulus Lame (λ) yang berkaitan erat dengan inkompresibilitas mengandung informasi lebih banyak mengenai kandungan fluida batuan. Inkompresibilitas juga disebut sebagai modulus Bulk yaitu resistensi batuan terhadap perubahan volume yang disebabkan oleh perubahan tekanan dan merupakan kebalikan dari kompresibilitas. Konsep inkompresibilitas dan rigiditas ditunjukkan dengan λρ dan µρ Coal Gas Sand Shale Wet Sand Carbonat Low Incompressibility High Incompressibility Coal Shale Sand Carbonat Least Rigid Most Rigid Gambar 6. Inkompresibilitas dan rigiditas beberapa tipe batuan (Royle, 1999) 7. Hasil dan Pembahasan Dalam penelitian ini data yang digunakan adalah time migrated CRP gather dan data log. Data diproses menggunakan software Probe dan Vanguard dari Paradigm. Pemilihan daerah prospek dengan membandingkan data analisis petrofisik data log yang menunjukkan adanya reservoir dengan penampang seismic yang melintasi sumur tersebut. Setelah mendapatkan daerah prospek yaitu lapisan F dengan formasi Cibulakan Atas dengan litologi batupasir, maka dicek dengan grafik respon AVO 148

6 apakah benar pada daerah tersebut menunjukkan adanya perubahan fase dan bertambahnya sudut datang. Pada gambar 7 menunjukkan adanya indikasi gas berdasarkan grafik respon AVO yaitu pasirgas kelas IIp. Gambar 7. Amplitudo/Angle plot pada CRP gather sekitar sumur B lapisan reservoar F pada twt 1581 ms, berdasarkan klasifikasi Simm (2000) reservoar pasirgas ini termasuk kelas IIp Sebelum diolah, data seismik time migrated CRP gather dihilangkan dari noise yang tidak dikehendaki, selanjutnya dilakukan analisis AVO untuk mendapatkan intercept, gradient, reflektivitas λρ dan reflektivitas µρ. Selanjutnya reflektivitas λρ dan reflektivitas µρ diinversi untuk mendapatkan λρ dan µρ. Crossplot dilakukan pada penampang atribut intercept pada sumbu x terhadap atribut gradien pada sumbu y. Gambar 8 menunjukkan crossplot antara intercept pada sumbu x terhadap gradien pada sumbu y pada sumur C. Terlihat pada zona kurva biru lapisan reservoar F mengindikasikan pasirgas kelas IIp (warna pink) yang terletak pada twt ms. Parameter λρ menunjukkan inkompresibilitas batuan yang merupakan indikator fluida pengisi pori. µρ menunjukkan rigiditas batuan yang merupakan indikator litologi. Hidrokarbon diindikasikan dengan nilai λρ yang rendah yang berarti merupakan zona porous dan nilai µρ yang tinggi yang berarti rigid atau solid. Crossplot dilakukan antara λρ pada sumbu x dan µρ pada sumbu y. Pada crossplot (gambar 9 kiri) terlihat bahwa λρ dan µρ datanya bernilai positif atau terletak pada kuadran I dan tidak membentuk suatu pola trend tersendiri, sehingga dari crossplot bisa langsung mem-block daerah anomali (warna pink dalam elips). Pada sumur C (gambar 9 kanan) anomali terdapat pada lapisan reservoar F dan F1, mulai twt ms yang merupakan reservoar batupasir. Lapisan reservoar ini merupakan formasi Cibulakan Atas yang merupakan reservoar batupasir yang terletak dibawah batuan serpih. Pada gambar 10 menunjukkan map λρ dan µρ pada lapisan reservoar F. Pada map λρ terlihat bahwa terdapat sebaran litologi batu pasir berada di Baratlaut. Akan tetapi ditinjau dari nilai inkompresibilitas yang ditunjukkan dengan harga yang relatif rendah (biru) dibawah 12 GPA gr/cc dapat diindentifikasi bahwa sand yang berisi anomali hidrokarbon (biru tua) tergambar dengan jelas dan sumur A, B, C dan D termasuk dalam daerah anomali. Sedangkan pada map µρ terlihat bahwa sekitar sumur A, B, C, dan D dengan harga yang relatif tinggi (hijau sampai merah) diatas 30 GPA gr/cc mengindikasikan nilai rigiditas tinggi sebagai daerah penyebaran batupasir, sedangkan sumur E bernilai rendah (biru). 149

7 Gambar 8. Crossplot antara intercept (sumbu x) dan gradien (sumbu y) pada sumur C (kiri) Hasil crossplot dengan anomali berada dibawah trend dan diluar background (elips) dengan pembagian kelas batupasir gas berdasarkan klasifikasi Rutherford dan William (1989), kelas I warna biru, kelas IIp warna pink, kelas II warna merah, kelas III warna abu-abu dan kelas IV warna hijau (kanan) Anomali yang terlihat pada intercept dan gradien, lapisan F menunjukkan anomali batupasir gas kelas IIp (warna pink) Gambar 9. Crossplot antara λρ (sumbu x) terhadap µρ (sumbu y) pada sumur C, (kiri) Hasil crossplot, dengan anomali warna pink, (kanan) Anomali (warna pink dalam elips) pada lapisan F yang terlihat pada section λρ dan µρ Gambar 10. Map λρ dan µρ pada lapisan reservoar F. 150

8 8. Kesimpulan Dari hasil penelitian dihasilkan kesimpulan sebagai berikut: 1. Dari hasil crosplot antara intercept dan gradient, berdasarkan klasifikasi Rutherford dan William menunjukan adanya pasirgas kelas IIp pada lapisan F formasi CIbulakan atas dengan formasi barupasir. 2. Hidrokarbon diindikasikan dengan nilai λρ yang rendah yang berarti merupakan zona porous dan nilai µρ yang tinggi yang berarti rigid atau solid. Lapisan pasirgas ditunjukkan dengan nilai λρ yang rendah dan µρ yang tinggi. 3. Analisis map slice mampu memprediksi penyebaran reservoir gas secara lateral. Daftar Pustaka Burianyk, M., 2000, Amplitude-vs-Offset and Seismic Rock Property Analysis: A Primer, CSEG Recorder, Castagna, J.P., Swan, H.W., and Foster, D.J., 1998, Framework For AVO Gradient and Intercept Interpretation, Geophysics, 63, Chiburis, E., Leaney, S., Skidmore, C., Frank, C., and McHugo, S., 1993, Hydrocarbon Detection with AVO, Oilfield Review, Januari. Goodway, B., Chen, T., and Downton, J., 1997, Improved AVO fluid detection and lithology discrimination using Lame petrophysical parameters; "lr", "µr", & "l/µ fluid stack", from P and S inversions, 1997 CSEG meeting abstracts, ; 1997 SEG meeting abstracts, ; 1999 EAGE meeting abstracts, Gray, D., and Andersen, E., 2001, The aplication of AVO and inversion to the estimation of rock properties, CSEG Recorder. Lee, S.S., Wu, S.S.C., Hsu, C.H., Lin, J.Y., Yang, Y.L., Huang, C.S., and Jewng, L.D., 1998, 3-D AVO Processing and Aplication, The Leading Edge 17, Munadi, Suprajitno, 1993, AVO dan Eksplorasi Gas, Lembaran publikasi LEMIGAS, No.1, 1993, Ostrander W.J., 1984, Plane wave reflektion coefficients for gas sands at non-normal angles of incidence, Geophysics 49, Royle, A., 1999, Glossary of AVO term, Geo-X Systems Ltd. Rutherford, S., and Williams, R., 1989, Amplitude versus offset variation in gas sands, Geophysics 54, Shuey, R.T., 1985, A simplification of the Zoeppritz equations, Geophysics 50, Simm, R., White, R., and Uden, R., 2000, The anatomy of AVO crossplots, The Leading Edge. 151

9 Yilmaz, O., 2001, Seismic Data Analysis: Processing, Interpretation and Inversion, Society of exploration Geophysics. Zoeppritz, R., On the reflektion and propagation of seismic waves, Erdbebenwellen VIIIB; Gottinger Nachrichten I,