Overpressure dan Geomekanik Daerah Deepwater

Overpressure dan Geomekanik Daerah Deepwater
pada Lapangan “Verde”, Selat Makassar
Sarah Sausan (37322)
BAB I
PENDAHULUAN
II.1. Latar Belakang Penelitian
Overpressure merupakan istilah untuk mendeskripsikan tekanan fluida dalam
pori-pori batuan bawah permukaan (tekanan pori) yang lebih tinggi dari normal, yaitu
ketika tekanan pori tersebut
melebihi
tekanan hidrostatis
(Dutta, 1987).
Pembentukan, kedalaman, besar, dan evolusi dari overpressure di suatu daerah
dikontrol oleh kondisi geologi daerah tersebut, yaitu meliputi variasi litologi,
sedimentasi, sejarah kompaksi, sejarah stratigrafi, tektonik serta geokimia organik.
Masalah-masalah yang mengkompromikan keamanan pengeboran seperti kick, loss,
breakout, dan runtuhnya dinding lubang bor dikontrol oleh karakteristik-karakteristik
overpressure. Prediksi overpressure menjadi fondasi dalam perencanaan program
pengeboran untuk memastikan bahwa pengeboran akan berjalan seaman mungkin
dengan biaya serendah mungkin. Semakin akurat prediksi overpressure, rencana
pengeboran akan semakin sukses; prediksi overpressure di suatu daerah akan menjadi
semakin akurat ketika seorang analis tekanan pori mampu merangkul kondisi geologi
yang mengontrol pembentukan overpressure di daerah tersebut.
Informasi tekanan pori dan overpressure juga sangat dibutuhkan untuk analisis
geomekanika pada suatu daerah. Geomekanika merupakan studi geologi terhadap
perilaku batuan yang berhubungan dengan karakterisasi dan mekanika massa batuan.
Analisis geomekanika sejatinya mempelajari keseimbangan kekuatan batuan (rock
strength) dan tegangan pada batuan (rock stress). Tekanan pori akan mempengaruhi
baik kekuatan batuan maupun tegangan pada batuan. Pengetahuan akan karakteristik
geomekanik suatu daerah sangatlah dibutuhkan untuk kepentingan desain trayek
pengeboran, terutama pada trayek-trayek miring yang beresiko tinggi. Biaya yang
dikeluarkan industri migas untuk mengatasi permasalahan geomekanika kestabilan
1
Overpressure dan Geomekanik Daerah Deepwater
pada Lapangan “Verde”, Selat Makassar
Sarah Sausan (37322)
lubang bor mencapai 600 juta hingga 1 millar dolar AS pertahun (Amoco, tanpa
tahun).
Lingkungan deepwater, yaitu tubuh air yang memiliki kedalaman lebih dari
1000 kaki (Infield Systems, 2014) menjadi tantangan sendiri baik dalam konteks
overpressure maupun geomekanik. Eksplorasi dan eksploitasi migas di daerah
deepwater membutuhkan jenis rig, jenis peralatan dan teknologi yang jauh lebih
canggih. Biaya-biaya menjadi berlipatganda dibandingkan pengeboran pada daerahdaerah dangkal, termasuk biaya untuk mengontrol bahaya-bahaya pengeboran yang
berkaitan dengan overpressure (kick, breakout, collapse, blowout). Dari sisi
keteknisan overpressure, kesalahan interpretasi sebesar 0,2 ppg saja dapat
menggagalkan suatu sumur deepwater mencapai target (Stafford dan Goode, 2008)
dan tren kompaksi normal biasanya hampir tidak dijumpai (Swarbick, 2012;
Ramdhan, 2010). Selain itu, data log biasanya kurang lengkap akibat pengambilan
data log sumur terbatas pada bagian-bagian tertentu yang dianggap penting. Dari sisi
keteknisan geomekanik, nilai tekanan pori daerah deepwater yang cenderung sangat
tinggi akan sangat mempersempit jendela tekanan pori – tegangan in-situ yang
menyebabkan toleransi geomekanik menjadi rendah. Bencana tumpahan minyak pada
Lapangan Deepwater Horizon milik BP di Macondo, Teluk Meksiko pada tahun 2010
mendemonstrasikan mimpi terburuk kegagalan manajemen overpressure pada sumur
deepwater. Inilah mengapa pemahaman mengenai karakteristik overpressure dan
geomekanik sangat penting demi meningkatkan keamanan dan efisiensi eksplorasi
dan eksploitasi migas di daerah-daerah deepwater.
I.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang di atas, rumusan masalah yang akan dijawab dalam
penelitian ini ialah sebagai berikut:
1. Bagaimanakah karakteristik overpressure daerah deepwater pada Lapangan
“Verde”, Selat Makkasar?
2. Bagaimanakah karakteristik geomekanik daerah deepwater pada Lapangan
“Verde”, Selat Makassar?
2
Overpressure dan Geomekanik Daerah Deepwater
pada Lapangan “Verde”, Selat Makassar
Sarah Sausan (37322)
3. Apa yang menyebabkan overpressure dan kondisi geomekanik daerah deepwater
pada Lapangan “Verde”, Selat Makassar?
I.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini ialah untuk:
1. Menentukan karakteristik overpressure daerah deepwater pada Lapangan “Verde”,
Selat Makkasar.
2. Menentukan karakteristik geomekanik daerah deepwater pada Lapangan “Verde”,
Selat Makkasar.
3. Menentukan penyebab overpressure dan kondisi geomekanik daerah deepwater
pada Lapangan “Verde”, Selat Makassar.
1.4 Lokasi Penelitian
Daerah penelitian terletak di daerah deepwater pada Lapangan “Verde”, Selat
Makkasar (Gambar 1.1).
Gambar 1.1 Lokasi penelitian
1.5 Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini memperlakukan overpressure dan geomekanik sebagai
fenomena geologi. Overpressure dipelajari terutama melalui data-data log sumur,
data mud log, dan tes-tes tekanan (RFT/MDT) dari Well-1, Well-2, dan Well-3
Lapangan “Verde”. Penyebaran dari overpressure lebih lanjut ditentukan melalui
konsep pemodelan cekungan hidrodinamis-efektif (effective hydrodynamic basin
3
Overpressure dan Geomekanik Daerah Deepwater
pada Lapangan “Verde”, Selat Makassar
Sarah Sausan (37322)
model). Batas-batas geografis dari pemodelan adalah pada batas-batas lapangan
secara horizontal dan kedalaman yang dipenetrasi sumur terdalam (Well-2) secara
vertikal.
Analisis geomekanik akan menentukan kekuatan batuan, tensor-tensor
tegangan in-situ, tekanan retakan (fracture pressure), dan tekanan shear failure
berdasarkan data log sumur, data mud log, data tes LOT dan FIT, dan data tes
triaksial dari batuinti yang ditunjang oleh laporan keteknikan ketiga sumur. Hasil
analisis kemudian akan diaplikasikan dalam upaya prediksi kondisi geomekanik
untuk sumur-sumur rencana, yaitu Well-4 dan Well-5.
1.6 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini antara lain:
1. Bagi lingkungan industri migas, penelitian ini dapat menjadi referensi
karakterisasi overpressure dan geomekanik di daerah deepwater dengan
pendekatan geologi. Evaluasi overpressure dan geomekanik sendiri merupakan
langkah wajib yang harus ditempuh dalam merencanakan eksplorasi dan
produksi di suatu lapangan, baik migas maupun geothermal, sebab informasi
tersebut akan dipakai sebagai terutama sebagai dasar dalam merencanakan
operasi pengeboran.
2. Bagi lingkungan akademis, penelitian ini menambah khasanah keilmuan geologi
dalam karakterisasi overpressure dan geomekanik di daerah deepwater.
3. Bagi perusahaan (Halliburton Landmark Software and Services), penelitian ini
menjadi bukti dari penambahan nilai (value enhancement) yang mampu
dipersembahkan oleh piranti lunak Drillworks® dan menjadi kesempatan untuk
memperbaiki piranti lunak tersebut berdasarkan pengalaman penggunaan dalam
penelitian ini.
I.7 Peneliti Terdahulu
Terdapat beberapa penelitian yang mengulas fenomena overpressure di dekat
daerah penelitian, yaitu di sekitar Asia Tenggara. Tingay (2004) mempelajari
4
Overpressure dan Geomekanik Daerah Deepwater
pada Lapangan “Verde”, Selat Makassar
Sarah Sausan (37322)
overpressure dan menganalisis geomekanika di daerah Delta Baram, Brunei
Darussalam. Berdasarkan plot tekanan terhadap kedalaman, dapat disimpulkan bahwa
overpressure berkembang di seluruh bagian delta Baram baik onshore maupun
offshore. Fenomena ini juga dikonfirmasi dengan data-data geologi lapangan yang
menunjukkan fitur-fiture mobile shale seperti diapirisme. Top overpressure ditengarai
bertepatan dengan mulai ditembusnya interval shale pro-delta, sehingga top
overpressure mendangkal ke arah pro-delta. Berdasarkan analisis log, dapat
disimpulkan bahwa overpressure di Brunei Darussalam disebabkan oleh mekanisme
disequilibrium
compaction,
pembentukan
gas,
dan
juga
transfer
vertikal.
Disequilibrium compaction yang dikonfirmasi dengan keberhasilan penggunaan
eksponen Eaton sebesar 3 terjadi pada interval shale pro-delta dan lebih
mempengaruhi bagian outer shelf. Justifikasi mekanisme ini juga didasarkan pada
plot sonik versus effective stress yang jatuh pada kurva pembebanan. Adapun bagian
inner shelf
lebih dipengaruhi oleh transfer vertikal dan dikonfirmasi dengan
penggunaan eksponen Eaton 6,5 dan jatuhnya data ke kurva non-pembebanan pada
plot sonik versus effective stress.
Analisis geomekanik oleh Tingay (2004) menginvestigasi setiap elemen
tensor tegangan pada delta Baram, baik arah maupun kedalaman, dengan
menggunakan hubungan antara overpressure dengan pecah batuan serta komponen
tegangan. Hasil dari investigasi
tersebut berupa penentuan arah dan kedalaman
secara presisi untuk tegangan vertikal, tegangan horizontal minimum, dan tegangan
horizontal maksimum.
Ramdhan (2010) mempelajari profil overpressure di Cekungan Kutai bagian
bawah pada daerah daratan dan shelfal dengan melibatkan log sumur, data
temperatur, data kematangan hidrokarbon, horizon struktural dan stratigrafi, isotop
air, dan tes-tes tekanan dengan metode RFT/MDT. Ramdhan (2010) menyatakan
bahwa penyebab overpressure pada daerah penelitian ialah mekanisme nonpembebanan. Pembentukan gas diindikasikan sebagai mekanisme utama, dibantu oleh
diagenesis lempung. Dasar justifikasinya ialah bahwa top overpressure bertepatan
dengan kedalaman dimulainya pembentukan gas dari salah satu sumur. Alasan
5
Overpressure dan Geomekanik Daerah Deepwater
pada Lapangan “Verde”, Selat Makassar
Sarah Sausan (37322)
mengapa disequilibrium compaction tidak berperan adalah tidak adanya penurunan
nilai log densitas ketika memasuki zona overpressure. Kompaksi kimia juga
diperkirakan aktif dengan proses berupa ilitisasi smektit, ilitisasi kaolinit, dan
pelarutan-pengendapan kuarsa. Untuk beberapa data sumur yang menunjukkan
pembalikan pada log densitas, Ramdhan (2010) menginterpretasikan bahwa
pembalikan tersebut disebabkan oleh terbentuknya retakan-retakan mikro akibat
tingginya nilai overpressure.
Hoesni (2003) mempelajari overpressure di Cekungan Malay dan melakukan
pemodelan cekungan untuk mensimulasikan berbagai kemungkinan penyebab
overpressure terutama dalam kaitannya dengan pembentukan hidrokarbon. Data
penelitiannya meliputi 32 sumur yang masing-masing memiliki data log sumur, data
tekanan (RFT, FIT, LOT, history berat lumpur pengeboran), dan laporan sumur. Hasil
pemodelan dengan 14 skenario menunjukkan bahwa skenario pembebanan,
pembentukan hidrokarbon, dan kontribusi kompaksi kimia dapat mereplika profil
tekanan pori yang baik dengan memperhatikan persamaan porositas-permeabilitas
yang tepat. Kesimpulan mekanisme pembentukan overpressure ialah sebagai berikut:
tekanan pori mulai terbangun di Cekungan Malay akibat pengendapan cepat sedimen
berbutir halus selama Miosen awal. Pada 10 juta tahun terakhir, adanya batuan
tudung yang muncul akibat kompaksi kimia semakin menambah tekanan pori.
Pembentukan gas memberikan efek minor dan lokal.
Berdasarkan keseluruhan penelitian yang disebutkan di atas, belum ada
penelitian yang memiliki akses terhadap data primer untuk sumur-sumur deepwater.
Ramdhan (2010) memberikan petunjuk bahwa petroleum play di daerah deepwater
berupa petroleum play turbidit. Berdasarkan analisis di daerah shelfal dan kombinasi
dengan keadaan geologi daerah deepwater, Ramdhan (2010) memperkirakan top
overpressure pada daerah deepwater akan semakin dangkal seiring dengan semakin
dalamnya air laut. Hoesni (2004) tidak dapat melakukan perkiraan di deepwater
sebab cekungan Malay itu sendiri merupakan cekungan yang tidak pernah memasuki
kedalaman deepwater (fluvial-lakustrin yang mendalam hingga laut dangkal pada
masa kini). Tingay (2003) memiliki satu jalur seismik dari PGS Brunei yang
6
Overpressure dan Geomekanik Daerah Deepwater
pada Lapangan “Verde”, Selat Makassar
Sarah Sausan (37322)
menunjukkan diapir dan thrust fault deltaik pada daerah deepwater. Tingay (2003)
selanjutnya berspekulasi bahwa kondisi tegangan di daerah delta toe/deepwater
berada pada rezim thrust fault dengan orientasi σ1 pada arah barat laut - tenggara. Hal
tersebut akan menambahkan komponen horizontal pada daerah deepwater delta
Baram yang sudah mengalami overpressure akibat disequilibrium compaction.
Sehingga, prediksi tekanan pori di daerah deepwater delta Baram bisa jadi lebih
kompleks. Dengan menentukan bahwa rezim tektonik merupakan thrust fault, maka
tegangan utama minimum yang mendefinisikan gradien retakan (fracture gradient)
bukanlah Shmin melainkan Sv. Jendela pengeboran aman pun juga diperkirakan
menjadi jauh lebih sempit di daerah deepwater.
7