Pemodelan Sintetik Gaya Berat Mikro Selang Waktu Lubang Bor Menggunakan BHGM AP2009 Sebagai Studi Kelayakan Untuk Keperluan Monitoring dan Eksplorasi Hidrokarbon Oleh : Andika Perbawa 1), Indah Hermansyah Putri 1) 1) Teknik Geofisika Institut Teknologi Bandung SARI Dalam peningkatan produksi migas di suatu lapangan dilakukan suatu usaha yang dinamakan EOR (Enhance Oil Recovery). EOR dapat berupa injeksi air, uap, bahan kimia bahkan mikrobakteri. Namun sulit untuk mengetahui daerah mana saja yang terpengaruh injeksi serta ke mana saja penyebarannya. Metode gaya berat selang waktu saat ini sudah digunakan dalam memantau pergerakan fluida di dalam reservoir serta menentukkan posisi terbaik untuk sumur pengembangkan atau sumur injeksi. Metode gaya berat mikro selang waktu lubang bor merupakan suatu metode pengembangan dari metode gaya berat selang waktu dimana akuisisinya dilakukan di dalam lubang bor. Metode ini bermula tahun 1950-an dan akan terus berkembang hingga sekarang. Ide dari metode ini adalah mengukur perubahan anomali gaya berat di lubang bor karena terjadinya perubahan densitas di dalam reservoir yang disebabkan oleh pergantian minyak oleh air atau uap. Dengan menggunakan program BHGM AP2009, kita dalam melakukan pemodelan ke depan dan menganalisis anomali gaya berat selang waktunya. Pendekatan yang digunakan adalah model anomali densitas berupa prisma tegak segi empat. Dengan sedikit memodifikasi algoritma di
dalam program maka, model anomali densitas yang dibuat dalam program ini dapat berupa model dengan sebaran densitas heterogen. Hasilnya, kita dapat memperkirakan berapa ketebalan, besar geometri, posisi dari anomali serta mengajukan saran kepada tim lapangan dimana posisi paling baik dalam melakukan pengambilan data gaya berat lubang bor. Dengan mengkombinasikan metode ini dengan metode gaya berat di permukaan maka kegiatan pemantauan dan eksplorasi hidrokarbon akan menjadi lebih mudah diidentifikasi. Dengan mengimplementasikan metode ini diharapkan tingkat keberhasilan EOR semakin tinggi. Kata kunci : Anomali gaya berat, gaya berat lubang bor, BHGM AP2009. PENDAHULUAN Dewasa ini, perkembangan keilmuan geofisika semakin meningkat dengan pesat. Berbagai metode geofisika tumbuh seiring dengan perkembangan zaman dan teknologi. Bukan hanya dari segi perangkat lunak dalam mengolah data geofisika namun instrumentasinya pun turut berkembang dengan pesat. Baik dalam industri migas dan tambang mineral, metode geofisika tidak hanya digunakan dalam tahap eksplorasi semata melainkan dalam tahap monitoring atau pemantauan kondisi lapangan. Khusus untuk pemantauan gayaberat di suatu lokasi dalam selang waktu tertentu dan dikenal sebagai metode gayaberat selang waktu, orde yang digunakan dapat mencapai orde mikrogal. Untuk mengukur metode gayaberat selang waktu diperlukan akuisisi minimal dua kali (Kadir dan Setianingsih, 2003). Adapun target bodi anomali dalam gayaberat selang waktu ini dapat berupa perubahan densitas akibat pergantian massa di dalam reservoir yang merepresentasikan aliran fluida dalam reservoir.
Metode gayaberat selang waktu permukaan sudah lazim digunakan dalam memantau pergerakan fluida di dalam reservoir migas. Namun sekarang mulai dikembangkan metode gayaberat selang waktu lain untuk memantau pergerakan fluida tersebut melalui skema baru yaitu metode gayaberat lubang bor (Borehole Gravity). Idenya adalah dengan menangkap respon gayaberat yang diukur di dalam lubang bor sehingga diharapkan resolusi vertikal dan ketebalan area yang terjadi perubahan densitas akan terpetakan lebih baik daripada pengukuran yang dilakukan di permukaan. bahasa pemrograman Matlab. Program yang dibuat merupakan program yang user friendly karena didesain sedemikian rupa sehingga user dapat melakukan input data dan memilih parameter pengukuran dengan mudah. Penulis membuat program ini untuk melihat respon dari anomali gayaberat lubang bor lebih mudah dan cepat karena tidak perlu melakukan eksekusi program berulang kali. Untuk melakukan analisis amplitudo dari respon anomali gayaberat maka data output dari program ini dapat diolah melalui software lain seperti Microsoft Excel. Konsep perhitungan anomali gayaberat dalam program ini METODELOGI Untuk mengetahui respon anomali gayaberat lubang bor, penulis membuat program pemodelan ke depan yang diberi nama BHGM AP2009 (Borehole Gravity Measurements Andika Perbawa 2009) (Perbawa, 2009) dengan menggunakan menggunakan pendekatan model anomali oleh suatu prisma tegak segi empat (Plouff, 1976). Setiap kotak adalah sebangun dan identik baik grid horizontal maupun vertikal oleh karena itu, pemakai harus mendesain terlebih dahulu bodi anomali agar sesuai dengan keinginan. Model yang dibuat
pemakai bisa berupa bodi dengan densitas yang homogen dan dapat juga yang heterogen. Setelah program berhasil dibuat, penulis mencoba untuk menganalisis respon gayaberat dalam lubang bor untuk posisiposisi pengukuran tertentu. Dengan cara seperti itu, penulis dapat melihat sensitifitas dari pengukuran gayaberat di dalam lubang bor. Akhirnya penulis dapat mengetahui seberapa layakkah metode ini digunakan dalam usaha eksplorasi maupun monitoring pergerakan fluida bawah permukaan akibat efek dari injeksi maupun produksi. PEMBUATAN DAN PENGUJIAN PROGRAM BHGM AP2009 Pada tampilah GUI di Gambar 1, nampak tombol tombol yang digunakan untuk melakukan input parameter maupun untuk melakukan eksekusi program. Sebelum memulai program ini, Hendaknya user memodelkan dahulu bentuk anomali gayaberatnya dengan koordinat pusat prisma sebagai posisi anomalinya. Kita dapat meng- Quality Control model tersebut dengan menekan tombol show model. Setelah itu, user dapat memasukkan input parameter pengukuran sesuai dengan yang diinginkan, kemudian melihat respon gayaberatnya pada tombol plot BHGM. Setelah itu, data gayaberat lubang bor dapat disimpan dengan nama file yang dapat user tulis sendiri. Diagram alirnya ditunjukkan oleh Gambar 2.
Gambar 1. Graphic User Interface (GUI) dari BHGM AP2009. Gambar 2. Diagram alir program BHGM AP2009.
Untuk menguji apakah program BHGM AP2009 sudah benar dan layak digunakan atau tidak maka penulis membandingkannya dengan program yang sudah popular digunakan saat ini yaitu Geomodel. Langkah pengujiannya yaitu dengan membandingkan nilai gayaberat dengan bodi berukuran panjang = 1000 meter, tebal = 200 meter dan strike = 200 meter ditunjukkan oleh Gambar 3. Respon gayaberat yang terukur oleh program BHGM AP2009 ditunjukkan oleh Gambar 4 sedangkan oleh program Geomodel ditunjukkan oleh Gambar 5. dalam satu lintasan sepanjang 4000 meter, Gambar 3. Penampang bodi anomali dengan panjang = 1000 m, tebal = 200 m, dan strike ke arah y (tegak lurus kertas) = 200 m. Gambar 4. Respon gayaberat di permukaan menggunakan program BHGM AP2009.
Gambar 5. Penampang dan respon gayaberat menggunakan Geomodel. Dari kedua respon diatas, dicuplik data anomali gayaberat setiap 50 meter sepanjang penampang kemudian dihitung RMS error -nya antara BHGM AP2009 dan Geomodel dan didapat error sebesar: 0,04 μgal. Dengan error yang sekecil itu maka kita dapat meyakini bahwa program BHGM AP2009 ini layak digunakan dan dapat dipercayai kebenaran perhitungannya. menunjukkan kelebihan metode gayaberat lubang bor dalam mengidentifikasi geometri bodi. Pada model perlapisan, akan ditunjukkan apakah metode gayaberat mikro selang waktu lubang bor ini dapat digunakan untuk membedakan dua buah bodi secara vertikal dan seberapa jauh jarak yang bisa diidentifikasi. Model dibuat dengan ketebalan yang berbeda-beda dan dengan jarak antara kedua bodi yang berbeda pula, HASIL DAN PEMBAHASAN Untuk pemodelan sintetik dengan lubang bor akan dibagi menjadi dua buah skenario, yaitu model perlapisan dan model sesar. Kedua model tersebut akan sehingga dapat diidentifikasi seberapa besar pengaruh ketebalan bodi terhadap jarak antara kedua bodi. Sedangkan untuk model sesar, akan ditunjukkan apakah metode gayaberat mikro
selang waktu lubang bor ini dapat mengidentifikasi satu bodi dengan bodi yang lainnya baik ke arah vertikal maupun horizontal dan seberapa besar pengaruh satu bodi dengan bodi yang lainnya. Pada pemodelan ini akan diterapkan sebagian dari konsep seismik atribut yaitu atribut amplitudo yang fungsinya untuk memperjelas geometri dari bodi anomali. a. Hasil dan analisis untuk model perlapisan Untuk model perlapisan, bodi yang dibuat berupa dua buah geometri panjang sebesar 400 m, lebar sebesar 100 m dan tebal dari 20 m hingga 160 m. Jarak antar kedua bodi pun berbeda beda. Lubang bor diposisikan di tengahtengah bodi anomali sehingga respon yang diukur adalah respon gayaberat yang maksimum. Ilustrasi surveynya ditunjukkan oleh Gambar 6. Sedangkan hasil dari pemodelan ini secara umum ditunjukkan oleh Gambar 7 dan Gambar 8 di bawah ini. lapisan yang horizontal dengan Gambar 6. Desain akuisisi pada model perlapisan.
Gambar 7. Log gayaberat lubang bor untuk model perlapisan. Untuk jarak 80 m, separasi bodi berdasarkan respon anomali dapat dibedakan dengan baik. Gambar 8. Log gayaberat lubang bor untuk model perlapisan dengan jarak 20 m. Bentuk seperti di atas adalah batas minimum bahwa kedua perlapisan dapat dipisahkan. Dengan cara pengukuran seperti ditunjukkan oleh Gambar 7 dan 8 maka dilakukan pula pengukuran untuk berbagai bodi anomali dengan ketebalan dan jarak antar bodi anomali yang berbeda
beda. Sampling interval pengukuran harus jauh lebih kecil daripada ketebalan bodi maupun jarak antar bodi. Hal ini dimaksudkan untuk menghindari aliasing data. Berdasarkan hasil pemodelan sintetik di atas dapat dianalisa bahwa semakin jauh jarak antar kedua bodi, maka batas base dari bodi yang berada di atas dan top dari bodi yang berada dibawahnya dapat diidentifikasi lebih jelas. Hal ini terjadi karena pengaruh superposisi dari respon gayaberat satu bodi terhadap bodi yang lainnya sangat kecil. Di satu sisi, suatu titik akan mengalami harga yang negatif besar akibat bodi di atasnya sedangkan kontribusi harga positif dari bodi di bawahnya sangat kecil sekali, begitu pun sebaliknya. Hasil crossplot antara jarak antar bodi dengan ketebalan bodi ditunjukkan oleh Gambar 9 di bawah ini. Gambar 9. Crossplot antara ketebalan bodi dengan jarak antar bodi.
Zona merah pada Gambar 9 menunjukkan zona kritis jarak antar bodi yang masih dapat teridentifikasi pada ketebalan tertentu. Zona biru di atas zona merah menunjukkan jarak yang aman agar batas kedua lapisan teridentifikasi dengan jelas. Sedangkan zona kuning di bawah zona merah menunjukkan jarak yang tidak dapat memperlihatkan batas lapisan dengan jelas. Hal ini berlaku untuk model perlapisan pada paper b. Hasil dan analisis untuk model sesar Hasil pemodelan untuk bodi anomali yang terpisah baik secara horizontal dan vertikal yang ditunjukkan oleh Gambar 10. Dalam geologi, keadaan seperti ini merepresentasikan suatu bodi yang terjadi pada keadaan patahan (fault). Geometri dari bodi memiliki panjang,x lebar x tebal (200x60x40) meter. ini. Gambar 10. (a) Penampang horizontal, (b) Penampang vertikal. (c) Desain pengukuran gayaberat mikro selang waktu lubang bor untuk model sesar dengan menggunakan 13 lubang bor yang sejajar.
Pengukuran dilakukan dengan interval 10 meter. Spasi antar lubang bor sebesar 20 meter. Panjang pengukuran dilakukan dari meter. Dengan desain pengukuran seperti di atas, maka log gayaberat yang terukur pada lubang bor akan ditunjukkan oleh Gambar 11. permukaan hingga kedalaman 1500 Gambar 11. Respon gayaberat diukur pada lubang bor nomor 3, 5, 7, 9 dan 11. Berdasarkan log respon gayaberat pada kelima contoh Gambar 11 maka, dapat diidentifikasi bahwa posisi dari bodi anomali terpisah dengan baik. Top dari bodi di sebelah kiri atas berada di kedalaman sekitar 500 meter dan base berada di kedalaman sekitar 540 meter. Sedangkan top untuk bodi di sebelah kanan bawah berada di kedalaman sekitar 700 meter dan base berada di kedalaman sekitar 740 meter. Data log gayaberat untuk lubang bor nomor 3 dan 5 menunjukkan dengan jelas top dan base dari bodi sebelah kiri, begitu pun juga untuk lubang bor nomor 9 dan 11 menunjukkan dengan jelas bodi sebelah kanan. Namun untuk
lubang bor nomor 7, log gayaberat begitu meragukan. Bila dilihat besar amplitudonya yang jauh lebih kecil dibandingkan dengan log lubang bor yang lainnya, dapat disimpulkan secara kasar bahwa lubang bor nomor 7 tidak menembus bodi anomali. Bila semua data respon gayaberat dari ke-13 lubang bor tersebut diambil maka akan terlihat suatu kemenerusan seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 13. Warna merah menunjukkan amplitudo positif yang merepresentasikan top dari bodi anomali, sedangkan warna biru adalah base-nya. Gambar 12. Penampang gayaberat mikro selang waktu lubang bor untuk model sesar. Dengan mengadopsi teknik atribut amplitudo dari penginterpretasian data seismik refleksi, maka dapat diubah penampang respon gayaberat tersebut dengan tampilan yang lain
yaitu absolut amplitudo dan energi Ilustrasinya ditunjukkan Gambar 13. amplitudo (amplitudo kuadrat). Gambar 13. Penerapan teknik atribut amplitudo pada log gayaberat. (A) menggunakan amplitudo absolut. (B) menggunakan energi amplitudo. Dalam penerapannya pada model sesar di atas, metode gayaberat mikro selang waktu lubang bor nampaknya tidak mengalami kesulitan. Batas batas bodi pun dapat diidentifikasi dengan mudah. Log pada lubang bor yang tidak menembus bodi akan menunjukkan respon gayaberat yang kecil sekali dengan lubang bor yang menembus bodi. Oleh karena itu, efek gaya tarik-menarik pada Gambar 13 akan terkonsentrasi di dekat bodi itu sendiri. Bila dibandingkan dengan respon di lubang bor yang menembus bodi, maka respon di lubang bor yang tidak menembus bodi dapat diabaikan. Dengan menerapkan analisis atribut amplitudo absolut, diperoleh tampilan penampang yang berbeda. Top dan base akan direpresentasikan oleh warna merah yang menunjukkan nilai maksimum amplitudo positif. Jika diperhatikan lebih seksama, kontur maksimum
amplitudo masih bias atau smearing. Oleh karena itu, diterapkanlah atribut energi amplitudo dimana amplitudo akan diperkuat dengan cara dikuadratkan sehingga amplitudo yang kecil akan tetap kecil sedangkan amplitudo yang besar akan semakin besar. Dengan teknik ini, maka proses pengidentifikasian top dan base menjadi lebih mudah lagi karena nilai maksimum semakin fokus di top dan base dari bodi anomali. geometri bodi anomali, dimana top dan base dari bodi direpresentasikan oleh amplitudo maksimum dan minimum. 3. Spasi pengukuran yang digunakan harus lebih kecil dari ketebalan bodi maupun jarak antar bodi. 4. Berdasarkan hasil analisa crossplot ketebalan bodi terhadap jarak antar kedua bodi menunjukkan bahwa semakin tebal bodi anomali, maka jarak antar bodi yang bisa dipisahkan oleh gayaberat lubang bor semakin pendek. KESIMPULAN 1. Program BHGM AP2009 memiliki RMS error sebesar ± 0.04 μgal sehingga program ini sudah layak digunakan dalam pemodelan sintetik metode gayaberat. 2. Metode gayaberat lubang bor untuk pengukuran menembus bodi dapat menunjukkan posisi dan bentuk 5. Analisa atribut amplitudo dapat menghasilkan respon amplitudo gayaberat yang lebih fokus dan mengurangi smearing sehingga batas dari bodi dapat terlihat lebih jelas. 6. Metode gayaberat mikro selang waktu lubang bor ini mampu mengidentifikasi bodi anomali secara vertikal lebih baik daripada di
permukaan saja oleh karena itu, penyebaran fluida injeksi dalam reservoir akan terlihat lebih jelas sehingga kita dapat menentukan posisi terbaik untuk menempatkan sumur injeksi baru maupun menempatkan sumur produksi baru pada tahapan eksplorasi. DAFTAR PUSTAKA Kadir, W.G.A., Setianingsih., 2003, Penerapan Metode Gayaberat Mikro 4-D Untuk Proses Monitoring: JTM, 10, 170-179. Perbawa, Andika., 2009. Pemodelan Sintetik Metode Gaya Berat Mikro Selang Waktu Lubang Bor. Tugas Akhir Sarjana. Institut Teknologi Bandung. Plouff, D., 1976. Gravity and magnetic fields of polygonal prisms and application to magnetic terrain correction: Geophysics, 41, 727-741