seismic velocity modelling sebagai informasi awal

Seminar Nasional Ke – III
Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran
SEISMIC VELOCITY MODELLING SEBAGAI INFORMASI
AWAL ADANYA ANOMALI TEKANAN BERLEBIH DI
DAERAH LAUT DALAM
CEKUNGAN KUTEI KALIMANTAN TIMUR
Ginanjar
Mahasiswa Pascasarjana, Fakultas Teknik Geologi, Universitas Padjadjaran Bandung.
ABSTRAK
Cadangan hidrokarbon yang telah terbukti di Indonesiadirasakan semakin berkurang
karena sebagian besar lapangan minyak dan gas bumi yang ada telah banyak diproduksi,
sementara kebutuhan akan energi fosil ini dari hari ke hari semakin meningkat mengharuskan
eksplorasi digiatkan kembali dan diarahkan kedaerah-daerah frontier diantaranya daerah
laut dalam seperti yang terdapat di sepanjang Selat Makassar yang merupakan bagian dari
Cekungan Kutei.
Cekungan Kutei ini merupakan cekungan Tersier terbesar di Indonesia bagian Timur dan
mengandung banyak hidrokarbon dibuktikan dengan telah ditemukannya beberapa lapangan
minyak dan gas yang cukup besar. Aktifitas eksplorasi di Cekungan ini sebagian besar masih
terfokus di daerah onshore, shelf dan delta Mahakam. Pengeboran kearah laut dalam dari
Cekungan ini masih terkendala oleh karena faktor biaya dan juga informasi geologi
khususnya yang berkaitan dengan kualitas reservoir dan tekanan pori.
Pada tulisan ini telah dilakukan penelitian distribusi lateral dan spatial dari tekan pori yang
terdapat di daerah laut dalam dari Cekungan Kutei tepatnya di sepanjang Selat Makassar.
Karena keterbatasan data sumur yang ada penelitian dilakukan dengan cara memanfaatkan
informasi dari harga kecepatan gelombang seismik untuk kemudian dimodelkan secara 3
dimensi.
Dari hasil penelitian memperlihatkan adanya kesesuaian antara informasi dari harga
kecepatan interval gelombang seismik dengan harga porositas dan tekanan pori dari lapisan
batuan sedimen yang terdapat di cekungan ini.
ABSTRACT
Hydrocarbon reserves that have been proven in Indonesia was felt less and less because
most of existing oil and gas fields have been produced, while the fossil energy needs from day
to day are increasing requires the exploration activities have to intensified and directed to
the frontier areas including deep water area such as at the Makassar Strait, which is part of
the Kutei Basin.
Kutai Basin is the largest Tertiary basins in Eastern Indonesia and contains a lot of
hydrocarbons evidenced by the discovery of several giant oil and gas fields. Exploration
activities in this basin mostly are still focused in the onshore area, shelf and Mahakam delta.
Drilling towards the deep water part of this basin is still constrained by several factors
Seminar Nasional Ke – III
Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran
including cost and also limitation of geological information especially in term of the
reservoir quality and pore pressure.
In this paper, the research of the lateral and vertical distribution of pore pressure within
deep water part of Kutei Basin along Makasar Strait has been done. The research was
carried out by utilizing the information of calibrated seismic velocity data and then be
modeled in 3 dimensions.
The result shows, there is a conformity in between the information of the seismic interval
velocity data with the porosity and pore pressure as well.
Kata kunci: Seismic Velocity Modelling, Tekanan pori, Cekungan Kutei
1. Pendahuluan.
Pengetahuan mengenai tekanan
pori didaerah Cekungan Kutei,
Kalimantan masih dirasakan sangat
terbatas,
sementara
aktivitas
pertambangan
didaerah
tersebut
khususnya
di
bagian
daratan
(onshore), Paparan laut dangkal
(shelf) dan delta dirasakan sangat
intensif bahkan untuk mencari dan
mendapatkan temuan-temuan baru
kegiatan eksplorasi hidrokarbon mulai
diarahkan kedaerah laut dalam dari
Cekungan Kutei, tepatnya disekitar
selat Makassar. Terbatasnya data
sumur dibandingkan dengan luas area
dari Selat Makassar ini menyebabkan
informasi mengenai fisika batuan
lebih khususnya lagi mengenai
tekanan pori dari lapisan batuan di
bawah permukaan dari cekungan ini
masih dirasakan kurang memadai,
menyebabkan kegiatan eksplorasi di
daerah laut dalam ini agak terhambat.
2. Latarbelakang Permasalahan.
Penelitian mengenai geopressure di
Cekungan Kutei selama ini masih
terkonsentrasi di sekitar sumur yang
ada dan pemodelan yang dilakukan
bersifat satu dimensi (kearah vertikal
saja).
Yang menjadi permasalahannya
adalah bagaimana tekanan pori
(geopressure) ini dapat dimodelkan
secara 3 dimensi dan tidak hanya
terfokus disekitar lokasi sumur saja.
3. Geologi Daerah Laut Dalam
Cekungan Kutei
3.1 Kerangka Tektonik
Cekungan Kutei merupakan
salah satu cekungan sedimentasi
berumur Tersier terbesara di
Indonesia bagian Timur, terletak
di propinsi Kalimantan Timur,
luasnya
mencapai
165.000
kilometer persegi terhampar mulai
dari Selat Makassar disebelah
timur hingga tinggian Kuching
yang berumur kapur (Chambers
dan Moss, 2000) disebelah barat
yang merupakan sumber sedimen
bagi Cekungan Kutei pada kurun
waktu Neogen. Disebelah Utara
dibatasi oleh tinggian Mangkalihat
dan sesar Sangkulirang yang
memisahkannya dengan Cekungan
Seminar Nasional Ke – III
Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran
Tarakan, sedangkan disebelah
Selatan oleh Adang fault dan
platform Paternoster.
Gambar 1 memperlihatkan
bentuk dari Cekungan Kutei
berdasarkan data medan gravitasi,
disajikan dalam bentuk rona
warna dimana warna orange tua
menunjukan tinggian sedangkan
warana
biru
menunjukan
rendahan. Dari gambar tersebut
tampak
bahwa
pusat
dari
cekungan terletak tepat dibawah
posisi delta Mahakam pada saat
sekarang. Kedalaman batuan dasar
atau basemen-nya mencapai 14
hingga 15 km (Rose dan Hartono,
1971 op.cit. Mora dkk., 2001).
dengan vareasi litologi dan sejarah
lingkungan pengendapan yang
beragam.
Secara tektonik, Cekungan
Kutei terdapat di dalam sistem
kerangka tektonik Asia Tenggara,
seperti yang tampak pada gambar
2.
Pada gambar tersebut,
Indonesia terletak pada lempeng
Eurasia dekat dengan pertemuan
dua lempeng utama yaitu lempeng
India Australia ke arah Selatan
dan lempeng Eurasia ke arah
Utara.
Cekungan Kutei terbentuk
akibat interaksi antara kedua
lempeng tersebut (Van de Weerd
and Armin, 1992, McClay et al.,
2000, Hall, 2002, 2009). Selama
interaksi, dilaut Cina Selatan
terjadinya pemekaran ke arah
Utara. Pada margin lempeng
Eurasia, kearah Barat bergerak
lempeng Pasifik dan kearah Utara
bergerak lempeng India Australia.
Merupakan salah satu contoh
pergerakan lempeng selama masa
Eosen Tengah dimana Cekungan
mulai terbentuk.
Moss dan
Chambers (1999) dan Chambers
et.al. (2004) secara terus menerus
mengamati proses pembentukan
Cekungan Kutei. Terdapat empat
tahapan utama dalam proses
pembentukan Cekungan Kutei.
1. Masa Pertengahan hingga Akhir
Eosen,
awal
terbentuknya
cekungan dimulai dengan adanya
half graben sebagai akibat proses
tarikan tektonik oleh bagian Asia
Tenggara,
termasuk
daerah
Kalimantan didalamnya
(Hall,
2009). Proses ini dilanjutkan
dengan adanya sedimentasi synrift.
2. Masa Akhir Eosen hingga Akhir
Oligosen merupakan perioda
penurunan
cekungan
(sag),
ditandai
dengan
adanya
sedimentasi dari mudrock laut
dalam dipusat cekungan dan
terbentuknya plaform karbonat
pada tepian cekungan dekat
dengan tinggian batuan dasar
(basement).
3. Masa Oligosen Akhir hingga Awal
Miosen, awal mula terbentuknya
endapan delta dari Cekungan
Kutei bagian bawah. Terdapat dua
fase tektonik yang berkaitan
dengan pembentukannya, yang
pertama adalah proses inversi atau
pengangkatan
dan aktifitas
vulkanisme dari bagian dalam
cekungan diikuti dengan fase yang
kedua adalah pemekaran atau
tarikan (ekstensi) di pusat
cekungan.
Seminar Nasional Ke – III
Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran
4. Masa Pertengahan Miosen hingga
sekarang. Pada saat inversi
terbentuklah
Samarinda
Antiklinarium merupakan struktur
antiklinal utama di Cekungan
Kutei. Inversi dari Cekungan
Kutei
bagian
atas
dan
pengangkatan
dari
tinggian
Kuching mengarah ke utara dan
barat terjadi selama Oligosen atas.
Pengangkatannya
ini
menghasilkan siklus regresi dari
sedimentasi di Cekungan Kutei
bawah yang terus berlanjut tanpa
adanya jeda hingga sekarang.
Awalnya sistem progradasi delta
mulai terbentuk berupa endapan
yang sangat tebal terdiri dari
megasekuen yang kaya akan
batupasir dan batubara didaerah
proximal delta dan dominasi
lempung di daerah distal marine.
Laju sedimentasinya sangat tinggi
rata-ratanya sekitar 3,500 ft/juta
tahun (John A Bates, IPA 2006).
Pada saat sekarang ini progradasi
delta mengarah ke timur.
Gambar 3 adalah penampang
geologi yang menggambarkan
proses pembentukan cekungan,
tahapan-tahapan tektonik yang
bekerja dan elemen struktur dari
Cekungan Kutei, hasil kompilasi
yang dilakukan oleh Hall et al.
(2009).
3.2 Struktur Geologi
Pola struktur yang terbentuk di
Cekungan Kutei pada umumnya
berupa rangkaian antiklin dan
sinklin yang mempunyai arah
Timur
laut-Baratdaya.
Gaya
kompresi berasal dari arah
Baratdaya
dan
Tenggara
menghasilakan
serangkaian
lipatan yang sangat tinggi
terutama didaerah sekitar kota
Samarinda membentuk suatu
rangkaian
lipatan
atau
antiklinorium. Antiklinorium ini
tersebar mulai dari daratan, delta
Mahakam, laut dangkal hingga
daerah laut dalam
dengan
ketinggian
yang
bervareasi
dimana derajat ketinggian yang
cenderung menurun ke arah laut
dalam (ke arah timur). Pola
lipatan ini semakin ke arah laut
semakin menunjukan adanya pola
kipas dari sebuah delta yang besar.
Hal ini menunjukan bahwa
sedimen yang berasal dari delta
Mahakam ketika diendapkan
mendapat gaya kompresi yang
kuat sehingga membentuk lipatan
dan pada lipatan inilah tempat
dimana hidrokarbon pada saat
sekarang ini banyak terperangkap.
Patahan-patahan
naik banyak
dijumpai searah dengan sumbu
lipatannya dengan axix Timur laut
- Barat Daya, sedangkan sesar
turun
mempunyai
orientasi
relative tegak lurus dengan sesar
naik.
Adapun sebaran dari struktur
lipatan
dan
juga
patahan
selengkapnya tampak seperti pada
Gambar 4. Terdapat dua sesar
geser utama yang terdapat di
Cekungan Kutei, Sesar Adang di
sebelah
selatan
dan
sesar
Sangkuriang di Utara, pada
Gambar tesebut ditandai dengan
garis merah.
Seminar Nasional Ke – III
Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran
4. Hubungan
gelombang
tekanan
harga
seismik
kecepatan
terhadap
4.1 Pengaruh Porositas terhadap harga
kecepatan gelombang seismic.
Harga kecepatan gelombang
seismik ( ) sangat dipengaruhi
oleh porositas (∅) dari batuan
yang dilaluinya, fluida yang
mengisi pori-pori batuannya (f)
dan matriks mineralnya (m),
dimana semakin besar porositas
batuan maka harga kecepatan
rambat gelombang seismiknya
akan semakin kecil demikian pula
sebaliknya, hal ini sesuai dengan
pendapat yang dikemukakan oleh
Hunt, Raymer dan Gardner
(1956) dimana harga kecepatan
gelombang primer dari gelombang
seismik
berbanding terbalik
dengan
porositasnya,
secara
matematis dapat ditulis dalam
suatu
perumusan
matematis
sebagai berikut:
=
∅
+
∅
4.2 Pengaruh Tekanan Pori terhadap
Porositas batuan
Pada saat proses sedimentasi,
lapisan batuan yang terendapkan
dan tertimbun akan mengeluarkan
air yang dikandungnya sebagai
akibat adanya gaya kompaksi
akibat
pembebanan
atau
overburden ( ).
Dalam
keadaan
normal,
kecepatan keluarnya air dari poripori
lapisan
batuan
akan
sebanding dengan
kecepatan
proses sedimentasinya, sehingga
dengan bertambahnya kedalaman
porositasnya akan berkurang
menyebabkan efektif stress-nya
( ′) akan bertambah sementara
tekanan porinya (p) akan turun.
Akan tetapi dalam keadaan
tidak normal dimana kecepatan
keluarnya air dari pori-pori lapisan
batuan lebih lambat dari kecepatan
sedimentasi
batuannya
akan
menyebabkan air pada suatu saat
tidak dapat lagi keluar dari poripori lapisan batuannya sehingga
porositasnya akan cenderung tetap
(karena tertahan oleh air dalam
pori-pori) sementara efektif stress
nya
( ′) akan
bertambah
menyebabkan tekanan porinya (p)
akan bertambah pula, dalam
keadaan seperti ini tekanan
porinya dikatakan abnormal tinggi
atau lebih dikenali dengan istilah
overpressure.
Hubungan
kausal
antara
tekanan
pembebanan
atau
overburden stress ( ), tekanan
pori atau pore pressure (P) dan
tekanan pada matrix atau efektif
stress ( ′) dirumuskan secara
matematis oleh Terzaghi’s sebagai
:
=
+
′
Gambar 5 memberikan ilustrasi
dari ketiga parameter yang
terdapat pada perumusan diatas.
Jadi pengaruh tekanan poripori terhadap porositas dari batuan
tergantung
pada
kondisi
bagaimana lapisan batuan tersebut
diendapkan. Jika kita plot antara
porositas
batuan
terhadap
Seminar Nasional Ke – III
Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran
kedalamannya dalam keadaan
normal akan mengikuti garis
kompaksinya(Normal Compaction
Trend), dimana semakin dalam
porositasnya
akan
semakin
berkurang, akan tetapi jika dalam
keadaan tidak normal seringkali
porositasnya tidak mengikuti garis
NCT nya, artinya pada kedalaman
tertentu harga porositasnya dapat
bertahan atau melebihi kondisi
normalnya.
4.3 Pengaruh Tekanan Pori terhadap
harga
kecepatan
gelombang
seismik
Karena baik tekan pori juga
kecepatan gelombang seismik
pada lapisan batuan sangat
dipengaruhi
oleh
porositas
batuannya, maka dengan demikian
informasi mengenai tekanan pori
dari lapisan batuan di bawah
permukaan dapat diketahui secara
tidak
langsung
dari
harga
kecepatan gelombang seismiknya,
yaitu apabila harga kecepatan
interval
dari
gelombang
seismiknya tiba-tiba berkurang
mengindikasikan
adanya
perubahan porositas dari lapisan
batuan
yang
relatif
besar
dibandingkan dengan sekitar nya
yang kemungkinan akan terisi
oleh fluida yang mempunyai
tekanan
pori
yang
tinggi
(overpressure). Dengan demikian
zona-zona overpressure dapat
dicirikan dengan adanya anomali
kecepatan interval dari gelombang
seismik yang rendah.
Gambar 6 memberikan gambaran
hubungan antara harga kecepatan
gelombang
seismik
tekanan porinya.
dengan
5. Seismic Velocity Modeling di daerah
laut dalam Cekungan Kutei
Pada penelitian ini telah dilakukan
pemodelan terhadap data harga
kecepatan gelombang seismik secara
3 dimensi di daerah laut dalam dari
Cekungan Kutei tepatnya sepanjang
selat Makassar. Data yang digunakan
adalah berupa data harga kecepatan
akar rata-rata dari gelombang seismik
ketika menjalar ke dalam lapisan
batuan di bawah permukaan (
).
Data ini diperoleh pada saat data
seismik tersebut di proses di pusat
pengolahan data seismik yaitu pada
suatu tahapan yang dinamakan
Analisa
Kecepatan
(Velocity
Analysis).
Untuk keperluan pemodelan ini
digunakan data harga kecepatan
gelombang seismik yang berasal dari
5 buah data seismik 3D dan lebih dari
245 lintasan data seismik 2D, terbagi
dalam beragam tahun survey yang
berbeda,
oleh
karena
itu
penyeragamaan data harga kecepatan
gelombang seismik dengan tahun
survey yang berbeda ini merupakan
salah satu bagian terpenting dalam
pemodelan ini. Harga kecepatan
gelombang seismik dari survey yang
terbaru dijadikan sebagai referensi
dalam proses penyeragaman baru
setelah itu dilakukan proses kalibrasi
terhadap data sumur (log sonik dan
check shot) yang ada disekitar lokasi
penelitian disajikan dalam domain
kedalaman
(feet).
Gambar
6
merupakan volume data harga
kecepatan akar rata-rata hasil dari
Seminar Nasional Ke – III
Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran
pemodelan ditampilkan dalam bentuk
perspektif 3 dimensi, dimana warna
menggambarkan magnitude dari harga
kecepatannya. Harga kecepatan ratarata inilah yang sering digunakan
orang dalam mengkonversikan peta
struktur waktu menjadi peta struktur
kedalaman.
Harga kecepatan yang dihasilkan
tampak mempunyai profil yang secara
umum mengikuti struktur geologinya
baik kearah lateral maupun vertikal.
Secara vertikal, harga kecepatan ratarata gelombang seismik di daerah ini
cenderung naik sesuai dengan
meningkatnya kedalaman dari lapisan
batuannya, sedangkan secara lateral
profil batuannya mengikuti pola
strukturnya.
Untuk melihat informasi lain yang
terkandung
dalam
data
harga
kecepatan gelombang seismik ini
khususnya yang berhubungan dengan
tekanan pori atau geopressure di
daerah ini maka data harga kecepatan
rata-rata yang telah diuraikan di atas
kita transformasikan dahulu kedalam
bentuk harga kecepatan interval dari
gelombang
seismiknya
dengan
menggunakan rumus Dix (1920),
dimana:
(
) =
(
( ))
(
(
)
)
(
)
Gambar
8
merupakan
hasil
transformasi harga kecepatan rata-rata
menjadi harga kecepatan interval dari
gelombang seismik yang terdapat
pada gambar 7.
Dari kedua gambar tersebut
tampak terdapat perbedaan yang
kontras dari citra yang dihasilkan
sehingga memberikan informasi yang
berbeda pula. Tampak pada gambar
tersebut anomali harga kecepatan
gelombang seismik yang semula tidak
tampak pada gambar 5.1 sebelumnya
akan terdefinisikan dengan jelas baik
harga maupun geometrinya pada
gambar 5.2.
6. Interpretasi dan diskusi
Apabila diperhatikan dengan lebih
seksama,
sebaran dari kecepatan
interval gelombang seismic di
Cekungan Kutei khususnya pada arah
in-line atau arah Barat-Timur
(gambar
9),
tampak
polanya
mengikuti arah dari perubahan facies
dan sedimentasinya, dimana sumber
sedimennya tampak jelas bersal dari
arah
Barat
(delta
Mahakam)
diendapkan ke arah Timur dengan
progradasinya seperti yang tampak
pada gambar tersebut.
Untuk arah cross line (UtaraSelatan) tampak pada ujung Utara
(daerah Mangkalihat) dan pada juga
ujung Selatan (Paternoster) secara
vertikal harga kecepatan interval nya
sangat rapat, hal ini sesuai dengan
struktur geologinya dimana pada
pada daerah Mangkalihat ini terjadi
pengangkatan menyebabkan ketebalan
lapisan batuannya relatif tipis
dibandingkan dengan daerah lainnya,
demikian juga di daerah Paternoster.
Dengan
membuat
sayatan
horizontal (depth slice) maka anomali
kecepatan interval yang lebih rendah
dibandingkan dengan sekitarnya dapat
kita lihat dengan jelas baik itu bentuk
geometri,
sebaran
maupun
besarannya.
Seminar Nasional Ke – III
Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran
Karena harga kecepatan interval
dari gelombang seismik secara tidak
langsung
berhubungan
dengan
tekanan porinya, maka daerah dengan
potensi tekanan pori yang tinggi
(overpressure) dapat dilihat dari
rendahnya harga kecepatan interval
dibandingkan
dengan
sekitarnya
seperti yang yang tampak pada
gambar 8, dimana tanda panah
menunjukan
adanya
anomali
kecepatan interval yang lebih rendah
yang kemungkinan besar berasosiasi
dengan adanya tekanan pori abnormal
yang tinggi atau overpressure.
Karena model harga kecepatan
interval gelombang seismik yang
dihasilkannya dalam bentuk volume,
memungkinkan kita untuk
dapat
mengeksplorasi daerah-daerah yang
potensial adanya overpressure secara
3
dimensi,
dengan
demikian
kewaspadaan dalam perencanaan
pemboran dapat ditingkatkan.
7. Kesimpulan
Dari
hasil
modeling
dan
interpretasi
yang
dilakukan
mengindikasikan adanya zona-zona
yang potensial terjadinya over
pressure di Cekungan Kutei. Disisi
bagian Barat, tepatnya daerah sekitar
delta Mahakam over pressure
tampaknya lebih disebabkan karena
kombinasi antara kompaksi yang tidak
seimbang dari lapisan batuan ketikan
diendapkan
dan
tersedimentasi
ditambah dengan gaya kompresi aktif
dari struktur lapisan batuannya
ditandai dengan Tebalnya lapisan
sedimen di bawah delta Mahakam dan
tipisnya lapisan batuan yang diatasnya
akibat proses pengangkatan (up lift
tectonic event).
Di daerah laut dalam Cekungan
Kutei
karena
Lingkungan
pengendapannya adalah turbidit dan
lapisan sedimennya didominasi oleh
lempung (shale/clay) overpressure
nya cenderung akan didominasi oleh
karena pengaruh pengaruh temperatur,
pada model harga kecepatan interval
gelombang seismiknya relatif tebal
akan tetapi ketebalan lapisan batuan
dari dasar laut hingga basemen (Depth
Below Mud Line –DBML) relatif tipis
dibandingkan dengan disekitar delta
Mahakam.
Seminar Nasional Ke – III
Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran
Gambar 1. Cekungan Kutei dari hasil survey
Gambar 4. Struktur patahan dan lipatan
Gravity.
disekitar Cekungan Kutei.
Gambar
Tenggara.
2.
Kerangka
Tektonik
Asia
Gambar 5. Hubungan kausal antara overburden
stress (σ), tekanan pori (P) dan efektif stress
(σ’).
Gambar 3. Tektonik, Stratigrafi dan Elemen Gambar 6. Hubungan antara kecepatan
gelombang
Struktur
dan
Cekungan Kutei (Hall et all, 2009). Seismik (Vp) dengan porositas (Ø)
tekanan
porinya (P).
Seminar Nasional Ke – III
Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran
Gambar 7. Model 3 dimensi harga kecepatan
akar
rata-rata dari gelombang seismik (Vrms).
Gambar 8. Model 3 dimensi harga kecepatan
interval
Dari gelombang seismik (Vintv).
Gambar 9,
Penampang
vertikal dari
harga
Kecepatan interval (Vi) gelombang seismik
arah
Barat ke Timur.
Gambar 10,
Penampang
vertikal dari
harga
Kecepatan interval (Vi) gelombang seismik
arah
Utara ke Selatan.