PENENTUAN ZONASI FLOW UNIT BERDASARKAN ANALISIS PETROFISIKA PADA RESERVOAR KARBONAT STUDI KASUS LAPANGAN X

Transkripsi

1 PENENTUAN ZONASI FLOW UNIT BERDASARKAN ANALISIS PETROFISIKA PADA RESERVOAR KARBONAT STUDI KASUS LAPANGAN X Triaji Adi Harsanto Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Indonesia, Depok, Jawa Barat, Indonesia triajiadiharsanto@gmail.com Abstrak Dalam studi ini, dilakukan identifikasi interkoneksi antar sumur berdasarkan konsep evaluasi flow unit dan bekerja berdasarkan fungsi bobot dari masing masing parameter petrofisika. Terdapat limadata sumur yang mana digunakan sebagai data utama dalam studi ini. Selain itu juga tersedia data core yang digunakan sebagai pengontrol dari nilai properti petrofisika yang dihasilkan. Inversi AI juga tersedia pada penelitian ini sebagai data utama yang digunakan untuk interpolasi permeabilitas antar sumur. Interpretasi dilakukan pada penampang seismik composite line dan objek dalam studi ini berupa reservoar karbonat yang berada pada Formasi Batu Raja, Lapangan X, Jawa Barat Utara. Studi yang dilakukan meliputi perhitungan nilai properti petrofisika serta analisis permeabilitas formasi berdasarkan evaluasi flow unit. Hasil pemodelan akan menunjukkan bahwa sumur yang memiliki koneksi satu sama lain akan berada pada klaster flow unit 1 dengan rentang permeabilitas milidarsi dengan indikasi aliran fluida yang tinggi. Kata Kunci : Karbonat, Evaluasi flow unit, Permeabilitas Flow Unit Zonation Determination Based on Petrophysical Analysis for Carbonate Reservoir Case Study, X Field Abstract In this study, identification the interconnections between wells based on flow unit evaluation concept were performed and work on each petrophysical parameter function. There are five wells data which used as the main data in this study. Core data is also available as controller of calculated petrophysical property. Acoustic Impedance Inversion is also available as main data to do the permeability interpolation between wells. Interpretation performed on a cross section of seismic composite line and the object in this study is carbonate reservoir located in North West Java, Baturaja Formation, X Field. Study was conducted on the petrophysical property and formation permeability analysis based on flow unit evaluation by FZI calculation from permeability and porosity core which is derived from conventional core analysis. Modeling result will show that the well-connected to each other will be on flow unit 1 cluster with millidarcy permeability interval with high fluid flow indicated. Keywords : Carbonate, flow unit, Permeability

2 Pendahuluan Pada era global seperti sekarang ini, kebutuhan masyarakat Indonesia akan sumber daya energi sangatlah tinggi untuk pemenuhan kebutuhan sehari-hari. Salah satu sumber daya energi yang paling dibutuhkan masyarakat saat ini adalah hidrokarbon yang terdiri dari minyak bumi dan gas. Untuk itu, di dalam industri minyak bumi dan gas ini dibutuhkan teknologi yang tepat untuk memprediksi keberadaan potensi hidrokarbon yang berada di bawah permukaan bumi. Karakterisasi reservoar saat ini menjadi metode yang dipilih pada banyak perusahaan migas. Dalam hal mengkarakterisasi suatu reservoar, terdapat banyak metode lagi yang mana dalam penggunaannya dapat disesuaikan dengan objek lapangan yang diteliti tersebut. Namun penurunan produksi hidrokarbon semakin menurun seiring berjalannya waktu akibat pemanfaatan hidrokarbon secara kontinyu. Oleh karena itu dibutuhkan teknologi yang dapat mengetahui koneksi antar sumur dengan harapan dapat mengembalikan tingkat produksi hidrokarbon yang menurun. Dalam penelitian ini akan dilakukan pengamatan terhadap suatu reservoar karbonat berdasarkan aliran fluida yang terkandung di dalamnya sehingga penentuan zona hidrokarbon di dalam reservoar menjadi lebih akurat. Dengan adanya studi analisis petrofisika dan evaluasi aliran fluida, maka karakterisasi reservoar semakin mudah dilakukan, dan menghasilkan informasi yang minim tingkat ambiguitasnya. Hasil akhir dari analisis petrofisika dan evaluasi aliran fluida ini adalah interkoneksi antar sumur berdasarkan pendeskripsian zonasi aliran fluida di dalam reservoar yang terkoneksi satu sama lain.

3 Tinjauan Pustaka Log gamma-ray Kurva GR merupakan hasil rekaman dari kandungan unsur radioaktif seperti uranium (U), potassium (K) dan thorium (Th) yang terdapat didalam formasi batuan. Log Resistivity Untuk menentukan nilai dari saturasi hidrokarbon, resistivitas dari suatu formasi merupakan kunci utamanya. Resistivitas atau tahanan merupakan kemampuan dari suatu materi untuk menahan adanya aliran listrik yang akan melewatinya. Log Sonik Log sonik merupakan jenis alat log porositas yang pertama. Terciptanya alat ini dilatar belakangi dengan pengetahuan bahwa setiap benda padat dapat menyalurkan gelombang akustik. Gelombang akustik atau gelombang sonik merupakan jenis dari gelombang mekanik yang dapat menjalar pada medium padat, cair, dan gas. Log Densitas Alat log densitas berikut ini menggunakan prinsip adanya interaksi dari radiasi gelombang elektromagnetik. Dengan menggunakan sinar gamma yang memiliki energi sangat tinggi yang ditembakkan pada suatu formasi batuan dalam lubang pemboran, sehingga menimbulkan interaksi seperti efek fotolistrik, efek compton dan produksi kembar. Sinar gamma yang ditembakkan ke dalam suatu formasi dapat menendang elektron elektron yang ada dalam suatu formasi batuan, sehingga elektron tersebut memiliki energy yang cukup untuk tereksitasi dan kemudian menjadi electron bebas. Sinar gamma akan terus menendang elektron electron yang ada hingga energi nya semakin melemah dan kemudian terserap secara keseluruhan. Jumlah elektron yang tereksitasi merupakan fungsi dari energi sinar gamma dan jenis mineral. Log Neutron Alat log neutron merupakan suatu alat nuklir yang memiliki kecepatan logging yang sama dengan alat log yang berdasarkan prinsip radioaktif, yaitu log densitas dan log GR. Dengan mengemisikan sumber partikel tak bermuatan, dalam hal ini neutron ke dalam suatu formasi, sehingga menyebabkan suatu interaksi yang bersifat mekanik seperti tumbukan elastik, tumbukan inelastik dan produksi kembar. Partikel neutron mengalami tumbukan dengan inti

4 atom yang terdapat didalam suatu formasi batuan, sehingga ketika tumbukan yang terjadi bersifat elastik maka sebagian energi pada partikel neutron diberikan ke inti atom, sehingga inti atom terpental dan partikel neutron dihamburkan. Tumbukan elastic terjadi bila atom yang ditumbuk memunyai masa yang sama atau hampir sama dengan massa neutron, misalnya hidrogen. Kandungan Lempung Merupakan fraksi volume antara volume lempung yang terkandung dengan volume total formasi. Evaluasi kandungan lempung di dalam formasi dapat di dapatkan melalui log sinar gamma maupun kurva ganda dari log densitas dan neutron. Namun, log sinar gamma yang paling efektif digunakan untuk menghitung kandungan lempung karena lempung biasanya mengandung unsur radioaktif yang lebih banyak dibandingkan dengan sandstone atau karbonat. Porositas Ditandai dengan ϕ adalah bagian dari volume total batuan yang berpori dan tidak terisi oleh benda padat (Harsono, 1997). Besarnya porositas dari suatu formasi tergantung pada ukuran, bentuk butiran dan distribusi butiran (sortasi). Saturasi Air Saturasi air adalah bagian ruang pori yang terisi air atau volume pori batuan yang terisi oleh air, sedangkan bagian yang terisi oleh hidrokarbon disebut dengan saturasi hidrokarbon (Sh) yang memiliki nilai (1-Sw) (Harsono, 1997). Mula-mula batuan terisi oleh air formasi, namun kemudian terdesak oleh hidrokarbon yang mengalami proses migrasi. Permeabilitas Adalah kemampuan batuan untuk dapat dilewati oleh fluida. Permeabilitas memiliki keterkaitan dengan porositas tetapi nilai permeabilitas dari suatu formasi tidak selalu bergantung pada nilai porositasnya (Asquith dan Krygowski, 2004). Nilai permeabilitas dinyatakan dalam milidarci (md) dimana nilai 1000 md adalah tinggi dan 1.0 md adalah rendah untuk ukuran produksi (Harsono, 1997).

5 Flow Unit Flow unit didefinisikan sebagai pemetaan pada sebagian dari volume total reservoir, dimana kondisi geologi dan properties petrofisika dari reservoir tersebut mempengaruhi aliran fluida didalam reservoir. (Ebanks, dkk, 1987) Menurut Ebanks, dkk tahun 1987 Flow unit memiliki beberapa karakteristik diantaranya : 1. Flow unit terjadi pada volum spesifik dari reservoir yang heterogen serta tersaturasi oleh fluida 2. Flow unit merupakan metode yang menggunakan korelasi dan pemetaan antar sumur 3. Pengenalan zonasi flow unit didalam reservoir menggunakan wireline log yang disertai oleh data core. Flow unit didalam reservoir memungkinkan untuk saling berinteraksi dengan aliran fluida lainnya. Stratigrafi Daerah Penelitian Formasi Batu Raja Formasi ini terendapkan secara selaras di atas Formasi Talang Akar. Pengendapan Formasi Baturaja yang terdiri dari batugamping, baik yang berupa paparan maupun yang berkembang sebagai reefbuildup manandai fase post rift yangs secara regional menutupi seluruh sedimen klastik Formasi Talang Akar di Cekungan Jawa Barat Utara. Perkembangan batugamping terumbu umumnya dijumpai pada daerah tinggian. Namun, sekarang diketahui sebagai daerah dalaman. Formasi ini terbentuk pada Kala Miosen Awal Miosen Tengah (terutama dari asosiasi foraminifera). Lingkungan pembentukan formasi ini adalah pada kondisi laut dangkal, air cukup jernih, sinar matahari ada (terutama dari melimpahnya foraminifera Spriroclypens Sp).

6 Gambar 1. Stratigrafi daerah penelitian

7 Penyajian dan Pengolahan Data Data-data yang digunakan dalam penelitian ini berupa data well log, data core, data 3D PSTM seismik, data marker, dan data checkshot dari Lapangan X, Jawa Barat Utara. Sumur yang digunakan pada penelitian ini berjumlah sebanyak lima buah sumur, yaitu sumur Well_1, Well_3, Well_4, Well_5, Well_6. Kelima sumur masing-masing memiliki data well log sebagai berikut : Tabel 1. Data log 5 sumur Well GR SP RHOB DT NPHI ILD Well_1 Y Y Y - Y Y Well_3 Y Y Y - Y Y Well_4 Y Y Y - Y Y Well_5 Y Y Y Y Y Y Well_6 Y Y Y - Y Y Dibawah ini merupakan workflow dari pengolahan data yang dilakukan pada studi ini : Gambar 2. workflow pengolahan data

8 Berikut ini merupakan sebaran lokasi keempat sumur pada wilayah yang menjadi objek penelitian : Gambar 3. Base map lima sumur dari lapangan x Zonasi Tahapan zonasi ini bertujuan untuk melihat sebaran litologi dan untuk menentukan dimana saja yang menjadi zona permeabel dan mengandung hidrokarbon atau yang menjadi zona interest dari suatu sumur. Penentuan zona permeabel yang mengandung hidrokarbon dilakukan dengan mengevaluasi sebaran litologi dari setiap sumur berdasarkan respon kurva log sumurnya. Log yang digunakan dalam proses zonasi adalah log litologi seperti log gamma ray. Selain menggunakan log-log litologi, digunakan juga log resistivitas dan porositas untuk membantu dalam identifikasi fluida apa yang ada di dalam suatu formasi atau lapisan batuan. Sehingga melalui evaluasi ketiga log ini dapat dibedakan dimana saja lapisan yang permeabel dan impermeabel serta kandungan fluida apa yang ada di lapisan permeabel. Dengan log-log tersebut dapat diidentifikasi dimana saja lapisan-lapisan yang dianggap prospek sebagai reservoar hidrokarbon.

9 Gambar 4. zona interest berdasarkan kurva log Evaluasi Kandungan Lempung Pada penelitian ini, digunakan persamaan untuk menentukan kandungan lempung dengan respon non-linier. Persamaan untuk menghitung kandungan lempung (volume shale) yang digunakan adalah Persamaan Clavier sebagai berikut : [ ( ) ] Perhitungan Porositas Perhitungan porositas dari formasi batuan ini dilakukan setelah evaluasi kandungan lempung. Pada penelitian ini, model porositas yang digunakan untuk semua sumur adalah model porositas neutron dan porositas density. Perhitungan Saturasi Air Untuk persamaan saturasi yang digunakan untuk kelima sumur ini adalah Indonesian equation. Persamaan saturasi Indonesian equation yang digunakan karena formasi batuan dari zona reservoar wilayah ini adalah shaly-carbonate (Formasi Batu Raja). Berikut adalah persamaan saturasi Indonesian : [ ( ) ]

10 Perhitungan Permeabilitas Pada penelitian ini, persamaan yang digunakan untuk menghitung nilai permeabilitas adalah persamaan permeabilitas yang didapat dari korelasi antara core porosity dan core permeability. Persamaan yang didapat digunakan untuk menghasilkan permeabilitas transform pada sumur yang tidak memiliki data core. Permeability (md) 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Porosity CoreVS Permeability 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 Porosity (Fraction) Gambar 5. Korelasi porosity core vs permeability core y = 0,0254e 21,462x R² = 0,8753 Evaluasi Flow Unit Permeabilitas dan porositas yang telah dikontrol oleh data core kemudian dilanjutkan dengan melakukan perhitungan RQI (Rock Quality Index) dengan persamaan sebagai berikut : RQI = k/ø Dimana : k = Permeabilitas Ø = Porositas RQI yang didapat kemudian digunakan untuk menghasilkan perhitungan FZI (Flow Zone Indicator) dengan persamaan sebagai berikut : FZI = RQI/ Ø

11 Heterogenitas dari batuan karbonat sangat bervariasi. Untuk mengklasifikasikan atau membedakan tiap zona, evaluasi flow unit dilakukan menggunakan perhitungan FZI dan RQI (Abrar, dkk, 2012). Klasifikasi flow unit berdasarkan FZI dan RQI dapat dilakukan secara simultan. FZI yang memiliki gradient yang sama mencerminkan klaster flow unit yang sama (Abrar, dkk, 2012). Pada penelitian ini dilakukan proses rock typing sebelum melakukan klasterisasi flow unit dengan melakukan cross-plot antara log gamma-ray dengan log density dengan hasil sebagai berikut : Gambar 6. Rock typing berdasarkan density vs gamma-ray dan cross section Pengolahan Well-Seismic Tie Well-seismic tie akan didapatkan informasi sebaran litologi dan struktur geologi dari wilayah target yang baik secara horizontal. Hasil dari well-seismic tie juga sebagai justifikasi serta memberikan gambaran yang jelas keberadaan sumur pada penampang seismik. Pengolahan hasil inversi AI Tahapan pengolahan hasil inversi AI (given) ini bertujuan untuk melakukan penyebaran permeabilitas pada composite line dengan cara mendapatkan persamaan matematis dari korelasi antara p-impedance dan permeabilitas pada sumur Well_5.

12 Hasil dan Pembahasan Evaluasi kandungan lempung, porositas, saturasi air, dan permeabilitas Tabel 2. Hasil perhitungan kandungan lempung, saturasi air, porositas, permeabilitas Well Vsh (%) Sw (%) Porosity (%) Permeability (md) Well_ Well_ Well_ Well_ Well_ Evaluasi Flow Unit Berikut ini merupakan hasil klasterisasi flow unit dari plotting antara FZI dengan jumlah sampel dan berdasarkan interval permeabilitas serta klaster FZI. Gambar 7. Dua rock types berdasarkan perubahan gradien FZI Berikut ini merupakan hasil klasterisasi flow unit berdasarkan penarikan gradien FZI yang sama pada grafik FZI vs nomor sampel.

13 Tabel 3. Hasil klasterisasi flow unit Flow Perm Interval Porosity Interval Sw FZI Interval RQI Unit (md) (%) (%) FU FU Dari hasil yang didapat dari gambar 7 dan tabel 3 maka dapat dianalisis bahwa pada rentang interval permeabilitas md hingga md dapat disebut sebagai bagian dari klaster flow unit 1 yang berarti pada zona tersebut merupakan zona yang paling mudah untuk dilalui oleh fluida seperti hidrokarbon. Hal yang sama juga berlaku pada rentang interval permeabilitas md hingga md dimana pada rentang interval tersebut dapat diklasterisasi sebagai klaster flow unit 2 yang berarti pada rentang interval permeabilitas tersebut merupakan zona yang sulit untuk dilalui fluida. Persebaran Permeabilitas Gambar 8. Picking horizon pada hasil inversi AI (given) pada composite line Hasil inversi AI digunakan untuk melakukan persebaran permeabilitas pada composite line dengan menggunakan tracemath pada software Hampson Russell. Hasil persebaran permeabilitas pada composite line antar sumur dapat dilihat pada gambar 9.

14 Gambar 9. High flow berdasarkan nilai m pada penampang permeabilitas Pada hasil persebaran permeabilitas pada composite line di atas terlihat bahwa seluruh sumur dari Well_4, Well_3, Well_1,Well_5, dan Well_6 terkoneksi dengan nilai permeabilitas 55mD dengan kata lain termasuk dalam klaster flow unit 1. Pada gambar 9 terdapat indikasi terdapat zona aliran yang tinggi karena factor nilai m yang relatif kecil. Hal ini sangat mendukung bahwa seluruh sumur saling terkoneksi dengan ditandai adanya zona aliran tinggi pada zona interest. Hal ini menunjukan bahwa terdapat indikasi keberadaan secondary porosity yang terkoneksi, karena dalam sebuah eksplorasi hidrokarbon secondary porosity yang terkoneksi merupakan prioritas utama dalam sebuah eksplorasi disebabkan kemampuan mengalirkan fluida yang tinggi. Pada penelitian ini, nilai m didapat dari data SCAL (Special Core Analysis) yang merupakan hasil dari korelasi porositas core dan FF (Formation Factor).

15 Kesimpulan Setelah dilakukan proses pengolahan data dan interpretasi data terhadap data log sumur pada Lapangan X, terdapat beberapa kesimpulan yang diperoleh dari studi ini antara lain : 1. Reservoar hidrokarbon antarsumur saling terkoneksi yaitu pada sumur Well_1, Well_3, Well_4, Well_5, dan Well_6. 2. Terdapat secondary porosity pada zona interest, kemungkinan adalah fracture porosity pada zona flow unit 1 berdasarkan permeabilitas tinggi dan porositas yang relative rendah dan ditandai aliran yang tinggi dari nilai factor sementasi (m<2). 3. Jenis lithofacies batuan karbonat yang terdapat pada zona interest yaitu packstone dan grainstone. 4. Metode evaluasi flow unit sangat membantu dalam mencari koneksi antar sumur. Saran Berikut beberapa saran untuk penelitian selanjutnya : 1. Lakukan metode SPI untuk mendeterminasi keberadaan secondary porosity. 2. Untuk mengevaluasi flow unit, gunakan parameter tambahan yaitu capillary pressure. 3. Lakukan perhitungan Rw menggunakan picket plot antara Rt dan PHIE. Daftar Pustaka Abrar, B., F. Wisaksono, A. Soendaroe, and Harkomoyo., Flow Unit Characterization and Application of Matrix Exponential Value( M-Value ) to Identify Secondary Porosity in Carbonates : A Successful Story to Identify By-Passed Oil and Increase Oil Production. Jakarta : IPA Proc. 13 p. Amaefule, J. O.,Atunbay, M., Tiab, D., Kersey, D. G., and Keelan, D., 1993, Enhanced Reservoir Description: Using Core and Log Data to Identify Hydraulic (Flow) Units and Predict Permeability in Uncored Interval/Wells, SPE 26436, presented at the 66th Annual Technical Conference and Exhibition of the Society of Petroleum Engineers held in Houston, Texas, p

16 Amril, A., Sukowitono., Supriyanto., Jatibarang Sub Basin a half Graben Model in the Onshoe of North West Java. IPA Proceedings, 20 th Annual Convention, Jakarta. hal Arpandi, D., Patmosukismo, S.,.1975 The Cibulakan Formation as One of the Most Prospective Stratigraphic Units in the Northwest Java Basinal Area. IPA Proceeding. Vol 4th Annual Convention. Jakarta Asquith, G., and D. Krygowski, 2004, Basic Well Log Analysis: AAPG Methods in Exploration 16, p Budiyani,S., Priambodo, D.,Haksana, B.w.,Sugianto,P., Konsep Eksplorasi Untuk Formasi Parigi di Cekungan Jawa Barat Utara. Makalah IAGI. Vol 20 th, Indonesia. hal Darman, H. dan Sidi, F.H., An Outline of The Geology of Indonesia. IAGI. Vol 20th. Indonesia Ebanks, et. al Flow Units for Reservoir Characterization. ARCO Oil and Gas Company. Plano, Texas, U.S.A Glover, Paul Petrophysics MSc course notes Gordon, T. L., Talang Akar coals Ardjuna subbasin oil source. Proceedings of the Fourteenth Annual Convention Indonesian Petroleum Association, v.2. hal Hamilton, W., 1979, Tectonics of the Indonesian Region. USGS Professional Paper, Harsono, Adi.1997 Evaluasi Formasi dan Aplikasi Log. Edisi 8. Schlumberger Oilfield Service. Hunt, J.M., Petroleum Geochemistry and Geology. xxi+617 pp., 221 figs. Oxford: Freeman. Noble, Ron A. et al Petroleum System of Northwest Java Indonesia. Proceeding IPA. 26th Annual Convention. hal: Petroconsultants, 1996, Petroleum Exploration and Production Database:

17 Petroconsultants, Inc., P.O. Box , 6600 Sands Point Drive, Houston TX , USA or Petroconsultants, Inc., P.O. Box 152, 24 Chemin de la Mairie, 1258 Perly, Geneva, Switzerland. Reminton. C.H., Nasir. H., Potensi Hidrokarbon Pada Batuan Karbonat Miosen Jawa Barat Utara. PIT IAGI XV. Yogyakarta Sinclair, S., Gresko, M., Sunia, C., Basin Evolution of the Ardjuna Rift System and its Implications for Hydrocarbon Exploration, Offshore Northwest Java, Indonesia. IPA Proceedings, 24 th.annual Convention, Jakarta. hal