PERHITUNGAN PERKIRAAN TEKANAN PORI LAPISAN BATUAN

Seminar Nasional Fakultas Teknik Geologi, Bandung 24 Mei 2014
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
Geologi Untuk Meningkatkan Kesejahteraan Masyarakat
81
Seminar Nasional Fakultas Teknik Geologi, Bandung 24 Mei 2014
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
Geologi Untuk Meningkatkan Kesejahteraan Masyarakat
82
Seminar Nasional Fakultas Teknik Geologi, Bandung 24 Mei 2014
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.
Geologi Untuk Meningkatkan Kesejahteraan Masyarakat
83
Seminar Nasional Fakultas Teknik Geologi, Bandung 24 Mei 2014
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
Geologi Untuk Meningkatkan Kesejahteraan Masyarakat
84
Seminar Nasional Fakultas Teknik Geologi, Bandung 24 Mei 2014
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
Geologi Untuk Meningkatkan Kesejahteraan Masyarakat
85
Seminar Nasional Fakultas Teknik Geologi, Bandung 24 Mei 2014
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
Geologi Untuk Meningkatkan Kesejahteraan Masyarakat
86
Seminar Nasional Fakultas Teknik Geologi, Bandung 24 Mei 2014
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., 1969. Fracture gradient
prediction and its application
inoilfield operations. Journal of
Petroleum Technology.
Eaton, B.A., 1972. The effect of
overburden stress on geopressure
prediction from well logs. SPE of
AIME.
Eaton, B.A., 1975. The equation for
geopressure prediction from well
logs. SPE of AIME.Suprayogi, Y.,
Wijaya, C., dan Suritman, 2008
Geologi Untuk Meningkatkan Kesejahteraan Masyarakat
87
Interpretasi Geologi Berbasis data inderaan Jauh: Rapid mapping untuk Pemeutakhiran Peta Geologi, Skala 1:50.000
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 2014
1
88
Seminar Nasional Fakultas Teknik Geologi, Bandung 24 Mei 2014
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