Keywords: Pore Pressure Prediction form Seismic Reflection Data

Transkripsi

1 PERHITUNGAN PERKIRAAN TEKANAN PORI LAPISAN BATUAN BAWAH PERMUKAAN DENGAN MENGGUNAKAN DATA SEISMIK PANTUL Oleh : Ginanjar *), Ahmad Syahputra **) *) PT. Chevron **) Mahasiswa Pasca Sarjana, Teknik Geofisika Institut Teknologi Bandung ABSTRACT Information of subsurface pore pressure prediction in hydrocarbon exploration and production is very important. For geologist this information can be used to determine of hydrocarbon generation and maturation within a basin, while for petroleum engineer pore pressure prediction is very importan to maintain the production rate and for drilling engineer this informations are usefull for mud weigh and cassing designs prior drilling activities to prevent blow out. Pore pressure prediction ussually calculated from well logging data which are combined with others well data such us MDT, DST, RFT and so on. At the well logging data, over pressure zone shows by increasing the interval transit time of sonic log and deacreasing of resistivity and density logs at the shale rock. Due to the measurements and calculation just focused on the well, there for the accuracy of data prediction just limited around the well location only. To predict the magnitude of pore pressure which are located far away from the well, interval velocity from seismic data can be used. Offcourse by calibrate the seismic velocity to sonic log firstly. In this riset, pore pressure prediction software has been made using Matlab language. RMS velocity from seismic data that has been calibrated with sonic log are used to estimate the depth and magnitude of pore pressure at sub surface rock.. The end result of pore pressure prediction calculation will shows by pressure imaging section that can be overlaid with the seismic section and validation was made by compare it wit the MDT data Keywords: Pore Pressure Prediction form Seismic Reflection Data 81

2 ABSTRAK Dalam eksplorasi hidrokarbon informasi mengenai tekanan formasi di bawah permukaan memegang peranan yang sangat penting. Bagi geologiwan informasi mengenai tekanan dibawah permukaan sangat berguna dalam menentukan tingkat kematangan dan migrasi hidrokarbon yang terdapat pada suatu cekungan, sedangkan bagi para insinyur perminyakan informasi tekanan di bawah permukaan sangat berguna dalam merencanakan laju produksi dari sumur, begitu pula pada saat pemboran informasi tekanan ini sangat berguna bagi para insinyur pemboran dalam menentukan jenis dan beban lumpur yang akan digunakan serta dalam perencanaan pemakaian selubung pipa (casing) yang akan dipakai agar tidak terjadi semburan liar (blow out). Unruk memperkirakan keadaan tekanan pori di bawah permukaan seringkali digunakan data well logging yang dipadukan dengan data-data sumur pada saat pemboran. Pada data well loging tekanan abnormal yang tinggi ini biasanya ditunjukkan dengan bertambahnya interval transit time pada log sonik dan rendahnya resistivitas dan densitas pada batuan lempung. Karena pengamatan dan analisanya dilakukan pada sumur, saat atau setelah pemboran berlangsung maka sudah barang tentu akurasinya terbatas di sekitar sumur. Untuk memprediksi tekanan pori di bawah permukaan yang letaknya jauh dari sumur dapat dilakukan dengan memanfaatkan harga kecepatan gelombang seismik pantul yang telah dikalibrasi dengan data log sonik. Pada penelitian ini telah dibuat suatu program perangkat lunak yang dapat digunakan untuk mengolah data kecepatan gelombang seismik pantul (RMS velocity) guna menghasilkan informasi tekanan formasi dari lapisan batuan di bawah permukaan dengan menggunakan data sumur yang ada sebagai kalibrasinya. Hasil akhir dari pengolahan datanya adalah berupa penampang seismik yang dipadukan dengan informasi distribusi tekanan dalam bentuk citra warna. Validasi dilakukan dengan membandingkan data hasil perhitungan dengan data MDT, RFT atau DST. Kata kunci: Perhitungan Tekanan Pori dari Data Seismik Pantul PENDAHULUAN Ada tiga jenis tekanan utama yang berpengaruh terhadap gejala-gejala di bawah permukaan bumi (geopressures), yaitu : a. Tekanan hidrostatik, adalah tekanan yang dihasilkan oleh berat fluida dan tinggi vertikal kolom fluida. b. Tekanan pembebanan, adalah tekanan yang dihasilkan dari berat kolom sedimen, meliputi berat matriks dan fluida dalam pori batuan. c. Tekanan pori formasi batuan, adalah tekanan yang disebabkan oleh fluida (air formasi, minyak dan gas) yang terdapat dalam pori batuan. Tekanan abnormal tinggi atau yang lazim dikenal dengan overpressure adalah tekanan pori yang melebihi tekanan hidrostatik. Penyebab utamanya adalah ketidak seimbangan antara laju pengendapan dengan proses kompaksi. Pada saat sedimen diendapkan, air 82

3 formasi akan terdorong keluar dari pori karena beban sedimen baru di atasnya. Seiring dengan bertambahnya waktu, pembebanan semakin bertambah dan sedimen semakin kompak. Pada kondisi berbeda, ketika pembebanan bertambah namun tidak seimbang dengan jumlah air yang keluar dari pori batuan, maka sebagian air akan terperangkap dalam pori batuan dan ikut menahan beban sedimen baru, sehingga dikatakan formasi memiliki tekanan abnormal tinggi. Selain itu, penyebab terjadinya tekanan abnormal tinggi karena adanya aktifitas tektonik seperti sesar, perlipatan, dan lainnya. Tekanan abnormal akibat aktifitas tektonik dapat berlangsung secara tiba-tiba dan berkurang secara cepat pula jika terjadi pelepasan tekanan melalui rekahan atau bidang sesar. Karakteristik utama zona overpressure adalah porositas batuan yang besar dan tingginya kandungan fluida. Karakteristik ini ditunjukkan dengan berkurangnya kecepatan penjalaran gelombang seismik terhadap kedalaman. Hal ini sesuai dengan sifat fisis bahan dimana apabila dua jenis bahan dibandingkan yaitu bahan pejal dan bahan berongga. Jika kedua jenis bahan ini diberi respon gelombang suara, maka kecepatan rambat gelombang yang paling lambat terjadi pada bahan yang berongga. Dari logging tool, over pressure ditunjukkan dengan bertambahnya interval transit time pada log sonik dan rendahnya resistivitas dan densitas shale. Ketebalan overpreasure dapat diperoleh dengan menggunakan model gradien tekanan formasi terhadap anomali sonik pada daerah pengamatan. Harga kecepatan rambat partikel gelombang yang ditunjukan oleh log sonik menunjukan adanya kemiripan dengan harga kecepatan partikel gelombang yang ditunjukan oleh data seismik pantul, oleh karenanya harga kecepatan rambat partikel gelombang seismik dapat mewakili data log sonik (pseudo sonik log). Keuntungannya dengan menggunakan data harga kecepatan rambat partikel gelombang dari data seismik pantul adalah prediksi tekanan pori dari lapisan batuan dibawah permukaan dapat dilakukan untuk lokasi yang jauh dari sumur. Pada penelitian ini akan menekan kan pada penggunaan data seismik pantul untuk menganalisa tekanan pori dari lapisan batuan di bawah permukaan. Data masukan yang akan dianalisa adalah data seismik pantul berupa prestack data yang akan dianalisa kecepatan intervalnya. Di dalam pemrosesan data seismik, estimasi harga kecepatan gelombang seismik pada lapisan batuan diperoleh dari suatu tahapan dalam pemrosesan data seismik yang lazim disebut Velocity Analysis. Latar Belakang Masalah Di dalam suatu cekungan yang terisi oleh lapisan sedimen, tekanan abnormal yang tinggi (overpressure) dapat terjadi akibat adanya lapisan lempung (shale) di dalam formasi yang tertimbun dan terisolasi, sehingga menyebabkan fluida yang terkandung di dalamnya tidak dapat keluar (terperangkap). Tekanan abnormal yang tinggi (overpressure) juga sering dijumpai pada lapisan reservoir yang poros dan mengandung akumulasi gas yang cukup besar. 83

4 Tekanan fluida yang abnormal ini sangat berbahaya, terutama bagi regu bor yang akan menargetkan mata bornya untuk menembus lapisan yang mengandung anomali tekanan tersebut. Apabila lumpur yang digunakan untuk menyeimbangkan tekanan di dalam lubang bor tidak terkendali, maka akan terjadi semburan liar, atau lebih dikenal dengan istilah Blow Out. Sudah barang tentu akibat yang ditimbulkan oleh adanya semburan liar ini tidak hanya kerugian berupa material tapi juga jiwa, Oleh karena itu, diperlukan suatu cara untuk dapat memprediksi puncak dari lapisan yang mengandung tekanan abnormal tinggi, serta kekuatannya (magnitude) sebelum pemboran dilaksanakan. Tujuan Penelitian Penelitian ini ditujukan untuk menganalisa tekanan pori dari formasi batuan dibawah permukaan yang terdapat pada suatu daerah prospek yang akan di lakukan uji pemboran dengan menggunakan data kecepatan gelombang seismik sebagai pembawa informasi. Diharapkan dengan penelitian ini dapat membantu para insinyur pemboran dalam merancang teknik pemborang yang akan digunakan khususnya pada saat menentukan jenis dan berat lumpur guna menahan tekanan formasi serta pemakaian selubung pipa bor (cassing) yang effektif dan effisien Pada penelitian ini telah dibuat suatu program perangkat lunak dalam bahasa Matlab yang dapat digunakan untuk mengolah data kecepatan gelombang seismik (stacking velocity) yang diperoleh dari pusat pengolahan data seismik (seismic processing centre) guna menghasilkan informasi tekanan formasi dari lapisan batuan di bawah permukaan dengan menggunakan data sumur yang ada sebagai kalibrasinya. Informasi tekanan di bawah permukaan ditampilkan dalam bentuk grafik tekanan formasi dalam psi (pound per square inch), selanjutnya untuk keperluan dalam merancang beban lumpur yang akan digunakan pada saat pemboran kelak maka pada program matlab ini pula telah dibuat konversi tekanan formasi di bawah permukaan dalam satuan ekivalen berat lumpur (mud weigh equivalent disingkat EMW) sebagai fungsi dari kedalaman. TINJAUAN PUSTAKA Tekanan pori dari lapisan batuan di bawah permukaan dapat diketahui salah satunya dari data well logging khususnya log sonik, log resistivitas dan log densitas. Data-data log tersebut mempunyai respon yang khas ketika menemui tekanan pori yang abnormal dari lapisan batuan di bawah permukaan. Adapun hubungan antara respon data log dengan tekanan pori yang abnormal dapat diuraikan sebagai berikut : 1. Log Sonik dan Tekan Abnormal Interpretasi tekanan abnormal dari log sonik memerlukan pemisahan antara interval transit time shale dan pasir, dengan menggunakan log sinar gamma. Pemisahan ini disebut sand cut off. Formasi shale ditandai dengan nilai gamma ray yang tinggi yaitu lebih besar dari 60, sehingga nilai yang lebih kecil dari batas ini akan dibuang atau dipotong. Selanjutnya, interval transit 84

5 time yang dipakai merupakan hasil sand cut off log sinar gamma tersebut.memasuki zona tekanan abnormal, porositas shale semakin besar dan diikuti dengan bertambahnya interval transit time terhadap kedalaman. Kedalaman puncak dari overpressure adalah titik defleksi kurva transit time dari garis kompaksi normal menuju garis kompaksi abnormal. Sedangkan derajat pembelokannya merupakan selisih interval transit time antara dua garis kompaksi tersebut dan hal ini menggambarkan besarnya tekanan abnormal yang terjadi. Selisih pembacaan interval transit time ini didefinisikan sebagai anomali sonik. 2. Log Resistivitas dan Tekanan Abnormal Sama seperti log sonik, interpretasi tekanan abnormal tinggi dari log resistivitas juga dibatasi pada resistivitas shale, yang diperoleh dari hasil sand cut off pada log sinar gamma. Gagalnya fluida untuk keluar dari pori batuan karena laju sedimen yang lebih cepat daripada laju kompaksinya akan menyebabkan tingginya kandungan fluida dalam zona tekanan abnormal. Sesuai dengan konsep resistivitas, semakin tinggi kandungan air maka semakin rendah resistivitasnya. Oleh karena itu, zona tekanan abnormal dari log resistivitas ditunjukkan oleh zona dengan nilai anomali resistivitas shale yang rendah. Dalam kondisi normal, nilai resistivitas shale akan bertambah terhadap kedalaman. Dengan adanya perubahan trend kurva, nilai resistivitas menjadi berkurang terhadap kedalaman dan hal ini merupakan indikator adanya zona anomali tekanan. Selisih trend resistivitas pada keadaan normal dengan trend resistivitas pada keadaan abnormal, disebut sebagai anomali resistivitas. 3.Log Densitas dan Tekanan Abnormal Pembacaan log densitas dalam interpretasi tekanan abnormal juga merupakan hasil dari sand cut off log sinar gamma. Dalam kondisi normal, densitas shale akan bertambah terhadap kedalaman, seiring dengan bertambahnya tekanan pembebanan dan kekompakan batuan. Memasuki zona tekanan abnormal, gagalnya kompaksi shale akan diikuti oleh tingginya kandungan fluida dalam formasi, dan akhirnya densitas shale berkurang terhadap kedalaman. Kedalaman puncak overpressure ditunjukkan oleh titik defleksi kurva densitas dari keadaan normal menjadi garis densitas abnormal. METODA PENELITIAN Penelitian dilakukan dengan menggunakan data seimik pantul dalam hal ini harga kecepatan gelombang seismik yang diperoleh pada saat data seismik tersebut diproses, yaitu pada tahapan Velocity Analysis. Kemudian dengan menggunakan persaman dix harga kecepatan kecepatan rms dari gelombang seismik sebagai fungsi dari waktu (detik) diubah menjadi harga kecepatan interval dalam fungsi kedalaman (meter), sehingga menyerupai log sonik, dinamakan dengan log sonik semu (pseudo sonic log), proses ini dilakukan untuk setiap titik statsiun (SP) sepanjang lintasan seismik. Pada titik dimana lokasi sumur pada lintasan seismik itu berada, di lakukan 85

6 proses kalibrasi data log sonik semu yang diperoleh dari data seismik dengan data log sonik dari hasil pengukuran well logging. Perbedaan antara keduannya merupakan besaran kalibrasi yang akan dikoreksikan kembali pada data log sonik semu. Koreksi dilakukan terhadap seluruh titik sepanjang lintasan sehingga didapat suatu penampang pseudo sonic log. Agar mudah diinterpretasikan langsung penampang pseudo sonic log ini diubah dalam bentuk penampang tekanan dalam satuan psi (pound per square inch) atau EMW (Equivalent Mud Weigh). Perhitungan tekanan pori dari lapisan batuan di bawah permukaan selengkapnya digambarkan dalam bentuk diagram alir (flow chart) seperti yang tertera pada gambar 1. HASIL DAN PEMBAHASAN Berdasarkan diagram alir yang telah dirancang, maka untuk mempermudah dan mempercepat perhitungan dibuatlah sistim pengolahan data dalam bentuk perangkat lunak (software) dengan menggunakan bahasa Matlab. Adapun data masukan berupa : 1. Data harga kecepatan gelombang seismik 2. Data sumur meliputi data well log dalam hal ini log sonik, data MDT, Kelly Bushing, dan 3. Data kedalaman air laut. Pengujian dilakukan pada sebuah data seismik 3D yang terdapat dilepas pantai laut dalam dengan menggunakan beberapa sumur sebagai kalibratornya. Setelah parameter yang diketahui dimasukan, maka program akan menghitung tekan pori dari lapisan batuan sesuai dengan diagram alir yang telah diuraikan pada gambar 1 dan hasilnya disajikan dalam bentuk grafik seperti yang tertera dalam gambar 2 dan 3. Pada gambar tersebut tampak posisi sumur terhadap kontur kedalam air laut yang dicitrakan dalam bentuk warna. Dibagian bawahnya terdapat tiga buah grafik memberikan gambaran mengenai ( dari kiri ke kanan) : a. Log sonik semu (pseudo sonic log) sebagai fungsi dari kedalaman yang dihitung dari harga kecepatan gelombang seismik pantul ditandai dengan grafik berwarna merah. Sedangkan grafik yang berwarna hitam adalah tekanan hidrostatik normal atau sering disebut juga dengan NCT (Normal Compaction Trend). Penyimpang terhadap garis NCT ini diinterpretasikan sebagai anomali tekanan. Apabila garis merah berada di bawah garis hitam dapat diinterpretasikan sebagai zona Over Pressure, begitu pula sebaliknya. Garis NCT (hitam) ini di design untuk dapat digeser-geser agar dapat disesuaikan denga trend dari data yang ada dan ini bersifat interpretatif. Pergeseran garis NCT (hitam) ini akan sangat berpengaruh terhadap pola dari grafik tekanannya dan sangat sensitif dalam menentukan puncak dari tekanan abnormal berlebih (over pressure). b. Harga tekanan pori dari lapisan batuan sebagai fungsi dari kedalaman dan dinyatakan dalam satuan EMW (Equivalent Mud Weigh). Dihitung dari turunan log sonik semu (lihat diagram alir). Beberapa titik biru (blue dot) yang terdapat pada grafik ini adalah data MDT, yaitu data tekanan pori dari 86

7 lapisan batuan yang diukur secara langsung didalam sumur, digunakan sebagai validasi dari keakuratan data tekanan yang dihitung dari harga kecepatan gelombang seismik terhadap data pengukuran langsung. c. Grafik yang terdapat di paling kanan adalah grafik tekanan pori dari lapisan batuan dibawah permukaan terhadap kedalaman dinyatakan dalam satuan psi (pound per inch). Dengan menggeserkan grafik tekanan hidrostatik sesuai dengan trend dari data maka akan kita peroleh kedalam dari puncak tekanan abnormal berlebih (over pressure). Seperti contoh pada gambar 2, tekanan abnormal berlebih (over pressure) pada titik pengamatan disumur tersebut akan mulai terjadi pada kedalaman 5800 feet dibawah permukaan. Lain halnya pada gambar 3, pada titik pengamat ini tekanan abnormal berlebih (over pressure) akan mulai terjadi pada kedalaman 9000 feet dibawah permukaan. Dengan program perhitungan tekanan pori dari lapisan batuan di bawah permukaan ini kita dapat memprediksi pada kedalam berapa over pressure akan terjadi untuk setiap titik pengamatan. KESIMPULAN Dari hasil penelitian di atas, dapat disimpulkan bahwa harga kecepatan gelombang seismik pantul dapat digunakan untuk memprediksi tekanan abnormal berlebih (over pressure) pori batuan di bawah permukaan, yang sangat berguna pada saat pemboran dilakukan. Keakuratannya dalam mem-prediksi tekanan pori lapisan batuan dibawah permukaan sangat tergantung dari kualitas data seismik itu sendiri dan data sumur yang dimiliki. Dari hasil perhitungan yang dilakukan, akurasi dari data pengamatan dalam hal ini data harga kecepatan gelombang seismik pantul cukup representatif dalam menggambarkan tekanan pori dari lapisan batuan dibawah permukaan, hal ini digambarkan oleh kemiripan gradient (trend) dari data yang dihitung dengan data MDT yang diukur langsung. Perhitungan tekanan pori dari lapisan batuan dibawah permukaan dengan menggunakan data harga kecepatan rambat gelombang seismik sangat membantu dalam memprediksi tekanan di daerah yang letaknya jauh dari sumur terutama untuk daerah frontier area. DAFTAR PUSTAKA Bradley, J.S. and Powley, D.E., Pressure compartments in sedimentary basin: A review, in Basin Compartment and Seals. AAPG Memoir No. 61. Chen, Y., Chen, W., Park, A., and Ortoleva, P.J., Role of pressuresensitive reactions in seal formation and healing: Application of the CIRF: A reaction Eaton, B.A., Fracture gradient prediction and its application inoilfield operations. Journal of Petroleum Technology. Eaton, B.A., The effect of overburden stress on geopressure prediction from well logs. SPE of AIME. Eaton, B.A., The equation for geopressure prediction from well logs. SPE of AIME.Suprayogi, Y., Wijaya, C., dan Suritman,

8 Interpretasi Geologi Berbasis data inderaan Jauh: Rapid mapping untuk Pemeutakhiran Peta Geologi, Skala 1: Lembar Sumber, Jawa Barat (Jamal, Kusdji D.K, Syaiful Bahri, Sidarto dan Suwijanto). Gambar 1. Diagram alir perhitungan tekanan pori lapisan batuan bawah permukaan dengan menggunakan data seismik pantul. Seminar Nasional Fakultas Teknik Geologi, Universitas Padjadjaran Bandung, 24 Mei

9 Gambar 2. Program Perhitungan tekanan pori lapisan batuan di titik pengamatan Gendalo-1. Gambar 2. Program Perhitungan tekanan pori lapisan batuan di titik pengamatan Gendalo-1. Gambar 3. Program Perhitungan tekanan pori lapisan batuan di titik pengamatan Gendalo-3 Geologi Untuk Meningkatkan Kesejateraan Masyarakat 89