Evaluasi Formasi Reservoar Batupasir Menggunakan Analisis Petrofisika Pada Lapangan Teapot Dome

Transkripsi

1 Evaluasi Formasi Reservoar Batupasir Menggunakan Analisis Petrofisika Pada Lapangan Teapot Dome Luhur Prayogo 1, Reza Syahputra 2, Abdul Haris 3 1 Departemen Fisika, FMIPA UI, Kampus UI Depok ,3 Pusat Studi Geosains Universitas Indonesia, Kampus UI Depok luhur_pray@ymail.com, 2 syahputrareza04@gmail.com, 3 aharis.sci.ui.ac.id Abstrak Lapangan Teapot Dome terletak di negara bagian Wyoming, USA. Wilayah ini didominasi oleh perselingan antara formasi batupasir dengan lempung, dengan reservoar batupasir berisi proven crude oil. Penelitian ini difokuskan pada analisis petrofisika menggunakan data log di lapangan Teapot Dome tersebut. Analisis petrofisika dilakukan untuk mencari parameter petrofisika seperti porositas, saturasi air, dan kandungan lempung. Ketiga parameter tadi digunakan untuk evaluasi formasi yang bertujuan untuk menentukan zona potensi hidrokarbon. Evaluasi formasi dilakukan pada 8 buah sumur. Interpretasi dilakukan secara kualitatif dan kuantitatif. Pada interpretasi kualitatif dilakukan zonasi reservoar untuk mengetahui ketebalan dan batas lapisan. Zonasi yang dibuat sebanyak 42 zona yang tersebar di semua sumur. Sedangkan untuk interpretasi kuantitatif dilakukan penentuan porositas, saturasi air, dan kandungan lempung. Model porositas yang digunakan adalah model porositas neutron-densitas. Sedangkan untuk menghitung saturasi air menggunakan model dua air. Hasil dari analisis parameter-parameter tersebut akan menghasilkan nilai penggal (cut-off). Dari hasil perhitungan didapatkan nilai penggal porositas sebesar 10 %, saturasi air sebesar 60%, dan nilai penggal kandungan lempung sebesar 11 %. Nilai penggal ini kemudian digunakan untuk menentukan zona potensial reservoar hidrokarbon. Parameter petrofisika tadi kemudian dideskripsikan dalam bentuk lumping. Dari hasil lumping dapat disumpulkan bahwa sebagian besar sumur merupakan zona potensial hidrokarbon kecuali sumur B-5. Hal ini karena sumur B-5 memiliki nilai saturasi air yang melebihi nilai penggalnya. Kata kunci : Teapot Dome, evaluasi formasi, analisis petrofisika. Abstract Teapot Dome field is located in Wyoming,USA. In this area are dominated by shaly sand formation with sandstone reservoir are proven crude oil. This study is concerned with the petrophysical analysis by means of well log data of the Teapot Dome field. This method is used to determine the petrophysical parameter such as porosity, water saturation, and clay content. That parameters is used for formation evaluation to determine hydrocarbon potential zone. Formation Evaluation has analysis at 8 wells on Teapot Dome field. In this study used 4 log data; gamma ray log, resistivity log, neutron log, and density log. The interpreted in qualitative and quantitative method. The qualitative interpreted has to determine reservoir zone. There are 42 zone is using for interpreted this well log data. And for the quantitative interpreted has to determine the petrophysical parameters which include porosity, water saturation, and clay content. Neutron-density porosity model is used for estimated the porosity. And Dual water model is used for estimated the water saturation. That parameters are used to determined cut-off value. The calculated with the cut-off value for the porosity is 10 %, for the water saturation is 60 %, and for the clay content is 11 %. The cut-off value will used for determined potential zone. That petrophysical parameter is describe by Lumping. Based on Lumping the conlude that all of the well is potential zone except in B-5 well. Because in B-5 has the water saturation which larger than his cut-off value. Keywords : Teapot Dome, formation evaluation, petrophysical analysis.

2 Pendahuluan Evaluasi formasi adalah suatu kegiatan yang meliputi interpretasi kualitatif dan interpretasi kuantitatif dari suatu sumur eksplorasi. Evaluasi formasi ini didasarkan pada pengukuran data-data dari sifat kelistrikan batuan, sehingga didapatkan resistivitas formasi batuan, serta data nuklir aktif dan pasif, supaya didapatkan densitas dari suatu formasi batuan (Affan, 2010). Data-data tersebut kemudian diolah, kemudian menghasilkan gambaran bawah permukaan yang lebih detail berupa kurva-kurva nilai parameter fisika yang terekam secara menerus (data log). Kurva log memberikan informasi yang mencakup tentang sifat-sifat fisis suatu batuan dan cairan. Oleh karena itu sangat perlu untuk memiliki pengetahuan fisika yang luas, khususnya petrofisika, dengan tujuan agar dapat melakukan interpretasi dan analisis yang baik terhadap hasil rekaman data log. Petrofisika adalah ilmu yang mempelajari tentang sifat-sifat fisik batuan. Analisis ini sangat penting untuk mengetahui kualitas reservoar, jenis fluida, porositas, dan dari suatu batuan atau formasi, karena hal ini hanya dapat diketahui berdasarkan sifat fisika dari batuan tersebut. Dengan menggunakan data log sebagai sumber data utama, parameter fisika dianalisis berdasarkan ilmu petrofisika untuk mengevaluasi formasi batuan yang akan dapat memberikan informasi mengenai zona reservoar hidrokarbon pada suatu formasi. Hal ini didasarkan pada evaluasi dan analisis parameter petrofisika seperti kandungan lempung (!!! ), porositas ( ), dan saturasi air (!! ). Pada penelitian ini dilakukan evaluasi formasi dan analisis petrofisika pada lapangan Teapot Dome. Lapangan Teapot Dome terletak di Negara bagian Wyoming, USA. Lapangan Teapot Dome tercatat sebagai 100 lapangan minyak terbesar di Amerika dengan cadangan terbukti sebesar barrels (Curry, 1977). Lapangan ini telah dieksploitasi pada lapisan batuan Upper Creataceous Shannon, Batupasir Wall Creek sandstones dan juga Pennyslvanian Tensleep (Pramada, 2008). Saat ini lapangan Teapot Dome ditutup untuk direklamasi pada tahun Saat ini juga lapangan Teapot Dome sebagai pusat pengujian untuk teknologi baru. Lapangan ini

3 dikelola oleh Rocky Mountain Oilfield Testing Center yang berpusat di Cesper, Wyoming yang berlokasi di dekat Teapot Dome. Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi litologi dari formasi batupasir lapangan Teapot Dome berdasarkan analisis data log dan mengetahui zona prospek hidrokarbon pada lapangan Teapot Dome berdasarkan nilai kejenuhan air, porositas, dan kandungan lempung. Batasan masalah dalam penelitian ini hanya mengenai evaluasi formasi berdasarkan sifat-sifat petrofisika batuan pada 8 data log sumurdiformasi batupasir lapangan Teapot Dome dengan Software Interactive Petrophysics. Geologi Regional dan Stratigrafi Daerah Penelitian Objek penelitian yang digunakan adalah sebuah struktur dome yang dikenal sebagai daerah Teapot Dome yang terletak di negara bagian Wyoming, USA (Gambar 2). Teapot Dome terletak di Wyoming tengah, dekat dengan tepi barat daya cekungan Powder River. Bagian paling dalam dari cekungan Powder River terdiri dari hampir 5500 meter batuan sedimen, dan sekitar 2440 meter dari sedimen tersebut merupakan sedimen non marine yang berumur Upper Cretaceous dan batuan sedimen klastik tersier yang berhubungan dengan Laramide Orogenesis (Pramada, 2008). Gambar 1. Lokasi penelitian yang terletak di Teapot Dome, Wyoming, USA (Pramada, 2008)

4 Bagian Timur dan Barat Teapot Dome dibatasi oleh antiklin yang memanjang dengan arah sumbu relatif Barat Laut Tenggara, sedangkan bagian Utara, Selatan, dan Barat Daya dibatasi oleh tinggian yang disebabkan proses uplift (Gambar 2). Gambar 2. Pola struktur regional di teapot dome (Cooper, 1961) Stratigrafi daerah ini pertama kali dikerjakan oleh Thom and Spieker (1931) sebagai bagian dari Formasi Mesaverde di Teapot Dome dibagi menjadi dua anggota yaitu : 1. Anggota batupasir Parkman 2. Anggota batupasir Teapot Perselingan yang konsisten batupasir dan shale laut dangkal yang memiliki ketebalan antara 10 m sampai dengan 20 m, dengan ketebalan individu lapisan berkisar antara 5 cm sampai dengan 150 cm. Internal struktur bergradasi dengan pola coarsening upward, ukuran butir sekitar µ pada bagian bawah dan terdiri dari batupasir dengan ukuran antara µ pada bagian atas lapisan. Perselingan antara lapisan batupasir dan shale ini mengindikasi bahwa lapisan ini diendapkan pada laut dangkal dekat dengan batas bawah gelombang (wave base). Pada saat berada di bawah wave base maka akan terendapkan sedimen berukuran lempung dan jika berada di bagian

5 atas wave base maka sebagian lempung akan mengalami reworking dan diikuti pengendapan material berukuran pasir. Gambar 3. Stratigrafi Lapangan Teapot Dome Tinjauan Teoritis Kandungan lempung merupakan rasio kandungan lempung di dalam formasi, biasanya dinyatakan dalam persen namun dalam log diberi skala 0-1. Indikator kurva log yang digunakan pada penelitian ini yaitu indikator dari log sinar gamma karena mampu memberikan resolusi yang lebih baik dibandingkan dengan indikator lainnya. Kandungan lempung dari log gamma ray dapat dihitung dengan menggunakan merumus berikut (Harsono, 1997) :! =!"!!"!"#$%!"!"#$!!"!"#$% (2.1)

6 dimana : GR = GR pada kedalaman penetrasi GRclean = GR pada zona bersih GRclay = GR pada lempung Porositas adalah bagian dari volume batuan yang tidak terisi oleh benda padat. Pada formasi renggang besarnya porositas tergantung pada distribusi ukuran butir, tidak pada ukuran butir mutlak. Porositas akan menjadi tinggi jika butirannya berukuran sama, akan kecil jika ukuran butirnya bervariasi karena butiran yang kecil akan mengisi ruang antara butiran besar. Pada formasi rapat porositas mendekati nol karena partikel-pertikel batuan bergabung bersama material yang mengandung silica atau zat kapur (Riyan). Pada penelitian ini nilai porositas dapat dicari dengan menggunakan log neutron-densitas. Model porositas densitas neutron ini menggunakan dua input porositas yaitu porositas densitas dan porositas neutron (Harsono,1997) :!" =!!!!!! (2.2) dimana :! = Porositas densitas! = Porositas neutron Bagian ruang pori yang berisi air disebut kejenuhan atau saturasi air (Sw). Pada penelitian ini nilai saturasi air yang digunakan adalah berdasarkan model dua air (Harsono,1997):!! =!!"!!!"!!!!" (2.3) dimana :!!" = Saturasi air total!!" = Saturasi air-ikat

7 Metode Penelitian Penelitian dilakukan dengan menggunakan software Interactive Petrophysics dengan mengikuti diagram alir pada gambar 1. Hal yang pertama kali dilakukan yaitu dengan melakukan input data pada gamma ray log, resistivity log, dan porosity log. Kemudian melakukan zonasi yang bertujuan untuk menentukan lapisan permeabel. Setelah itu dilakukan perhitungan pada kandungan lempung, saturasi air, dan perhitungan porositas. Setelah itu dilakukan cut-off yang bertujuan untuk mengetahui lapisan-lapisan yang prospek. Kemudian langkah terakhir adalah Lumping, yang bertujuan untuk mengetahui nilai dari porositas, kandungan lempung, dan saturasi air. Gambar 4. Diagram alir penelitian

8 Hasil Penelitian Hasil perhitungan nilai kandungan lempung, porositas, dan saturasi air ditampilkan dalam bentuk lumping seperti pada tabel berikut : Tabel 1. Tabel hasil lumping untuk zona net reservoir pada sumur B-1 sampai B-8. Warna merah menandakan zona yang tidak berpotensi menjadi reservoar hidrokarbon. Reservoir Summary Well Zone Top Bottom Gross Net N/G Av Phi Av Sw Av Vcl B B B B B B B B

9 Penentuan zona yang termasuk potensial hidrokarbon ini berdasarkan penerapan nilai penggal. Dimana nilai penggal porositas efektis (PHIE) didapat dari crossplot antara porositas dan permeabilitas. Dan nilai penggal kandungan lempung didapat dari crossplot antara porositas dan kandungan lempung. Sedangkan nilai penggal saturasi air didapat dari nilai penggal daerah penelitian tersebut. Hasil perhitungan nilai penggal ditampilkan dalam table berikut : Tabel 2. Tabel hasil perhitungan nilai penggal porositas efektif dan kandungan lempung Cut-off Value (%) Well PHIE VCL B B B B B B B B Average Pembahasan Untuk mencari zona potensial reservoar hidrokarbon dapat dilihat dari nilai rata-rata porositas yang lebih besar dari nilai penggal porositas, serta nilai rata-rata saturasi air dan kandungan lempung yang kurang dari nilai penggal masing-masing parameter tersebut. Berikut ini merupakan zona yang potensial menjadi reservoar hidrokarbon yaitu : 1. Sumur B-1 : Zona 1 yang memiliki porositas 0.164, saturasi air 0.487, dan kandungan lempung 0.1, dimana ketebalan reservoarnya yang mencapai 134 ft. Zona 1 ini merupakan lapisan batuan Niobara Shale dan Carlistle Shale, yang merupakan lapisan batuan lempung berpasir. Zona 3 yang memiliki porositas 0.181, saturasi air 0.453, dan kandungan lempung 0.085, dimana ketebalan reservoarnya 49 ft. Zona 3 merupakan

10 lapisan 1 st Wall Creek dari zaman Upper Cretaceous, yang merupakan formasi bersih dari batupasir. 2. Sumur B-2 : Zona 1 yang memiliki porositas 0.185, saturasi air 0.486, dan kandungan lempung 0.086, dimana ketebalan reservoarnya yang mencapai ft. Zona 1 merupakan lapisan batuan Carlistle Shale dan 1 st Wall Creek, yang merupakan lapisan pasir berlempung. Zona 4 yang memiliki porositas 0.203, saturasi air 0.554, dan kandungan lempung 0.068, dimana ketebalan reservoarnya 78 ft. Zona 4 ini merupakan lapisan batuan 2 nd Wall Creek dari zaman Upper Cretaceous, yang merupakan formasi pasir berlempung. Gambar 5. Zona potensial sumur B-1 zona 1

11 Gambar 6. Zona potensial sumur B-1 zona 3 Gambar 7. Zona potensial sumur B-2 zona 1

12 Gambar 8. Zona potensial sumur B-2 zona 4 3. Sumur B-3 Zona 4 yang memiliki porositas 0.169, saturasi air 0.593, dan kandungan lempung 0.052, dimana ketebalan reservoarnya 52 ft. Zona 4 merupakan merupakan lapisan 1 st Wall Creek dari zaman Upper Cretaceous, yang merupakan formasi bersih dari batupasir. Gambar 9. Zona potensial sumur B-3 zona 4

13 4. Sumur B-4 Zona 3 yang memiliki porositas 0.16, saturasi air 0.211, dan kandungan lempung 0.084, dimana ketebalan reservoarnya yang mencapai 98.5 ft. Zona 3 ini merupakan lapisan batuan Niobara Shale dan Carlistle Shale, yang merupakan lapisan batuan lempung berpasir. Zona 4 yang memiliki porositas 0.159, saturasi air 0.476, dan kandungan lempung 0.108, dimana ketebalan reservoarnya 54.5 ft. Zona 4 merupakan merupakan lapisan 1 st Wall Creek dari zaman Upper Cretaceous, yang merupakan formasi bersih dari batupasir. Zona 6 yang memiliki porositas 0.206, saturasi air 0.304, dan kandungan lempung 0.059, dimana ketebalan reservoarnya 73.5 ft. Zona ini merupakan lapisan batuan 2 nd Wall Creek dari zaman Upper Cretaceous, yang merupakan formasi batupasir berlempung. Gambar 10. Zona potensial sumur B-4 zona 3 dan 4

14 Zona 7 yang memiliki porositas 0.211, saturasi air 0.26, dan kandungan lempung 0.03, dimana ketebalan reservoarnya 11.5 ft. Zona ini merupakan lapisan Mowry Shale dari zaman Lower Cretaceous yang merupakan lapisan batuan lempung berpasir. Zona 8 yang memiliki porositas 0.142, saturasi air 0.319, dan kandungan lempung 0.102, dimana ketebalan reservoarnya ft. Zona ini merupakan lapisan Thermopolis Shale dan Dakota, dari zaman Lower Creataceous, yang merupakan formasi batupasir berlempung. Gambar 11. Zona potensial sumur B-4 zona 6

15 Gambar 12. Zona potensial sumur B-4 zona 7 dan 8 5. Sumur B-5 Semua zona pada sumur B-5 dinyatakan tidak potensial untuk menjadi reservoar hidrokarbon yang baik. Hal ini karena pada sumur tersebut memiliki nilai saturasi air rata-rata yang melebihi nilai penggal saturasi air 60 %. 6. Sumur B-6 Zona 3 yang memiliki porositas 0.168, saturasi air 0.541, dan kandungan lempung 0.054, dimana ketebalan reservoarnya yang mencapai 95.5 ft. Zona ini merupakan lapisan batuan Carlistle Shale dan 1 st Wall Creek, yang merupakan lapisan pasir berlempung. Zona 4 yang memiliki porositas 0.162, saturasi air 0.506, dan kandungan lempung 0.052, dimana ketebalan reservoarnya 59 ft. Zona ini merupakan lapisan batuan 2 nd Wall Creek dari zaman Upper Cretaceous, yang merupakan formasi pasir berlempung.

16 Gambar 13. Zona potensial sumur B-6 zona 3 7. Sumur B-7 Zona 4 yang memiliki porositas 0.192, saturasi air 0.531, dan kandungan lempung 0.062, dimana ketebalan reservoarnya yang mencapai ft. Zona ini merupakan lapisan batuan 3 rd Wall Vreek dari zaman Upper Cretaceous, yang merupakan lapisan batupasir berlempung. Zona 5 yang memiliki porositas 0.184, saturasi air 0.514, dan kandungan lempung 0.079, dimana ketebalan reservoarnya mencapai 40.5 ft. Zona ini merupakan lapisan batuan 3 rd Wall Creek dan Mowry Shale, dari zaman Lower Cretaceous, yang merupakan lapisan lempung berpasir. Zona 6 yang memiliki porositas 0.181, saturasi air 0.58, dan kandungan lempung 0.093, dimana ketebalan reservoarnya mencapai 27 ft. Zona ini merupakan lapisan batuan 2 nd Wall Creek dari zaman Upper Cretaceous, yang merupakan formasi batupasir berlempung.

17 Gambar 14. Zona potensial sumur B-7 zona 4 Gambar 15. Zona potensial sumur B-7 zona 5 dan 6

18 8. Sumur B-8 Zona 4 yang memiliki porositas 0.186, saturasi air 0.562, dan kandungan lempung 0.102, dimana ketebalan reservoarnya 126 ft. Zona ini merupakan lapisan batuan Carlistle Shale dan 1 st Wall Creek, yang merupakan lapisan pasir berlempung. Zona 6 yang memiliki porositas 0.226, saturasi air 0.4, dan kandungan lempung 0.075, dimana ketebalan reservoarnya 66.5 ft. Zona 4 merupakan merupakan lapisan 1 st Wall Creek dari zaman Upper Cretaceous, yang merupakan formasi bersih dari batupasir. Gambar 16. Zona potensial sumur B-8 zona 4

19 Gambar 17. Zona potensial sumur B-8 zona 6 Berdasarkan data kedalaman dari kedelapan sumur tersebut, dapat diketahui bahwa daerah penelitian ini berada pada strata lower dan upper cretaceous. Batuan reservoarnya merupakan batupasir yang disebabkan karena pengendapan di laut dangkal yang terjadi pada strata lower creataceous. Untuk litologinya didominasi oleh batupasir berlempung. Berdasarkan hasil lumping, didapat bahwa nilai rata-rata kandungan lempung, porositas, dan saturasi air berturut-turut adalah sebesar 7 %, 19 %, dan 59 %. Nilai kandungan lempung rata-rata di daerah penelitian ini yang kurang dari 10 %, daerah ini dapat dianggap sebagai formasi bersih (Harsono, 1997). Reservoar yang baik harus memiliki nilai kandungan lempung dan saturasi air yang rendah, serta memiliki nilai porositas yang tinggi. Tetapi kategorisasi rendah-tinggi ini sangat relatif. Sehingga perlu suatu nilai batas tertentu yang dapat memberikan acuan apakah reservoar tersebut baik untuk diproduksi atau tidak. Nilai batas yang dimaksud adalah nilai penggal. Nilai penggal merupakan nilai dari parameterparameter petrofisika pada suatu daerah penelitian yang penentuannya ditinjau dari sisi ekonomi. Hal ini sangat penting untuk menentukan apakah reservoar suatu

20 lapisan merupakan reservoar yang baik untuk diproduksi atau tidak. Dari hasil perhitungan didapatkan bahwa nilai penggal kandungan lempung, porositas, dan saturasi air berturut-turut adalah sebesar 11 %, 10 %, dan 60 %. Maka pada daerah penelitian ini reservoar yang baik adalah yang memiliki nilai rata-rata kandungan lempung dan saturasi air yang lebih rendah dari nilai penggalnya, serta memiliki nilai rata-rata porositas yang lebih tinggi dari nilai penggal porositas. Dari hasil lumping, dapat disumpulkan bahwa semua sumur merupakan reservoar yang baik kecuali sumur B-5. Hal ini karena sumur B-5 memiliki nilai rata-rata saturasi air yang melebii nilai penggal saturasi airnya. Kesimpulan Litologi yang terdapat pada daerah penelitian ini didominasi oleh perselingan antara batupasir dengan lempung. Batuan reservoar yang terdapat pada daerah penelitian ini merupakan reservoar batupasir dan. Nilai penggal yang diperoleh untuk porositas sebesar 10 %, nilai penggal saturasi air sebesar 60 %, dan untuk nilai nilai penggal kandungan lempung sebesar 11 %. Dari hasil lumping, daerah potensial terdapat pada sumur B-1 zona 1 dan zona 3, sumur B-2 zona 1 dan zona 4, sumur B-3 zona 4, sumur B-4 zona 3, 4, 6, 7, dan 8, sumur B-6 zona 3 dan zona 4, sumur B-7 zona 4, 5, dan 6, serta sumur B-8 zona 4 dan zona 6. Sumur B-5 dianggap tidak potensial karena memiliki saturasi air yang lebih besar dari 60%. Saran Untuk penelitian selanjutnya disarankan menggunakan tambahan data lain yang berupa data seismik. Sehingga bisa didapatkan suatu gambaran reservoar yang lebih detail dan lebih akurat.

21 DAFTAR PUSTAKA [1] Affan, Abdul, Pemodelan Reservoar Berdasarkan Sifat Petrofisika Lapangan Blackfoot. Skripsi. Universitas Indonesia. [2] Cooper, S.P., Deformation Within a Basement-Cored Antcline : Teapot Dome, Wyoming.Department of Earth and Environmental Science. New Mexico Tech. [3] Curry, W.H., Teapot Dome Past, Present, and Future. American Associaton of Petroleum Geologist Bulletin, v.61, p [4] Harsono, Adi, Evaluasi Formasi dan Aplikasi Log. Schlumberger Oilfield Services. [5] Riyan, Analisa Petrofisika dan Evaluasi Formasi Batuan Reservoar Lapangan Barent Sea. Skripsi. Universitas Indonesia. [6] Pramada, Sidiq, Peningkatan Resolusi Patahan Dengan Teknik Tracking Untuk Analisis Struktur Pada Resrvoar Rekahan. Tesis. Universitas Indonesia. [7] Thom, W.T., Jr., and Speiker, E.M., The Significance of Geologic Conditions in Naval Petroleum Reserve No. 3, Wyoming. United States Geological Survey Professional Paper 163, p. 64.