Archive for Geofisika

Analisa Kuantitatif Wireline Log

Posted in Minyak dan Gas Bumi, Petrofisika with tags , , , , , on February 26, 2015 by rachelyanna

LOGGING

Pengukuran log/logging, yaitu perekaman dan pengukuran data bawah permukaan (sifat-sifat fisik batuan) di sepanjang lubang pemboran, guna membuktikan keberadaan Minyak dan Gas Bumi/Hidrokarbon yang kemungkinannya terindikasi dari interpretasi seismik. Data log yang diperoleh, kemudian dilakukan evaluasi/analisa, baik secara kualitatif maupun kuantitatif. Pada analisa kuantitatif, lebih ditujukan untuk mengetahui parameter-parameter fisik batuan reservoar yang telah terindikasi dari analisa kualitatif. Parameter tersebut berupa porositas efektif, saturasi air, dan permeabilitas.

Evaluasi secara kuantitatif membutuhkan beberapa data log, yang utamanya berupa Log Gamma Ray, Log Resistivitas, Log Densitas, Log Neutron, dan Log Sonik. Pada mulanya, analisa secara kuantitatif dilakukan dengan menghitung volume serpih (shale), yang merupakan jumlah kandungan serpih pada batuan reservoar. Karena serpih memiliki porositas non-efektif, maka akan mempengaruhi hasil pengukuran log Porositas/Neutron, dan menyebabkan nilai porositasnya menjadi lebih tinggi. Oleh karenanya, perhitungan volume serpih dilakukan sebagai koreksi pada porositas total sehingga dapat diperoleh porositas efektif batuan reservoar.

Perhitungan volume serpih (Vsh) dapat dilakukan secara linear berdasarkan Log Gamma Ray, berdasarkan persamaan Index Gamma Ray (IGR) :

IGR=((GRlogGRmin)/(GRmaxGRmin))x100%

Beberapa metode lain digunakan untuk menghitung volume serpih terhadap nilai Index Gamma Ray, yaitu :volshaletable

Pada metode Bateman, GRfactor merupakan konstanta untuk menghubungkan metode Clavier dengan Stieber, sesuai dengan grafik berikut :shalevolgraph

1. Porositas

Porositas adalah fraksi ruang pori dalam batuan, atau dapat dikatakan sebagai kemampuan batuan reservoar untuk menyimpan fluida. Secara matematis dinyatakan dengan :

Φ(%)=((Volume of pores)/(Bulk volume))×100%

Porositas batuan dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain ukuran butir, bentuk butir, sortasi, dan fabrics.

Terdapat dua macam porositas batuan, berdasarkan tingkat efektivitasnya, yaitu :

  • Porositas efektif; dimana tiap pori saling terhubung.
  • Porositas non-efektif; dimana tiap pori saling tertutup.

porositytypes

Selain itu, berdasarkan pembentukannya, porositas dapat dibedakan menjadi :

  • Porositas primer; porositas batuan yang terbentuk ketika/seiring dengan batuan tersebut terbentuk. Porositas primer dapat berkurang akibat terbebani (overburden) oleh batuan di atasnya, atau akibat proses sementasi.
  • Porositas sekunder; porositas batuan yang terbentuk setelah terbentuknya batuan tersebut, akibat adanya proses disolusi dan rekahan.

Dalam kegiatan eksplorasi Minyak dan Gas Bumi, perlu diperhatikan juga tingkat kualitas porositas batuan, yang oleh Koesomadinata (1980) diklasifikasikan menjadi :

  • 0 – 5 % : Diabaikan (negligible)
  • 5 – 10 % : Buruk (poor)
  • 10 – 15% : Cukup (fair)
  • 15 – 20 % : Baik (good)
  • 20 – 25 % : Baik sekali (very good)
  • >25 % : Istimewa (excellent)

Dalam analisa kuantitatif data log, porositas dapat dihitung berdasarkan data Log Sonik, Log Densitas, maupun Log Neutron.

a. Perhitungan Porositas berdasarkan Log Sonik

Dengan berdasarkan pada persamaan Wyllie, porositas (Φe) pada batuan clean dapat diperoleh dengan :

Φe=((DTDTma)/(DTflDTma))⋅1/CP

Sedangkan pada batuan shaly, porositas dapat dihitung dengan :

Φe=[((DTDTma)/(DTflDTma))⋅1/CP]-Vsh[((DTshDTma)/(DTflDTma))]

Dimana : Φe = Porositas efektif, DT = Waktu transit gelombang dari data Log Sonik (μs/m), DTma = Waktu transit gelombang pada matriks batuan (μs/m), DTfl = Waktu transit gelombang pada fluida (μs/m), CP = Faktor kompaksi; CP=(DTsh)/100, DTsh = waktu transit gelombang pada serpih (μs/m).

b. Perhitungan Porositas berdasarkan Log Densitasd)

Berdasarkan data log Densitas, porositas (Φd) pada batuan yang clean dapat diperoleh dengan :

Φd=((ρmalog)/(ρmafl))

Sedangkan pada batuan yang shaly, dengan :

Φd=[((ρmalog)/( ρmafl))]-Vsh[((ρmash)/(ρmafl))]

Dimana : Φd = porositas dari Log Densitas, ρma = nilai densitas matriks batuan, ρlog = nilai densitas dari pembacaan data log, ρma = nilai densitas fluida, ρsh = densitas serpih.

c. Perhitungan Porositas berdasarkan Log Neutronn)

Berdasarkan data Log Neutron, porositas pada batuan yang clean dapat dihitung dengan :

Φn=[(1,02⋅Φnlog)+0,0425]

Sedangkan pada batuan yang shaly, dengan :

Φn=[(1,02⋅Φnlog)+0,0425]-(Vsh⋅Φnsh)

Dimana : Φnlog = nilai porositas Log Neutron, Φnsh = nilai porositas serpih.

d. Perhitungan Porositas berdasarkan Log Neutron-Densitas

Porositas efektif (Φe) juga dapat dihitung dengan menggunakan crossplot antara Log Densitas dengan Neutron, yaitu :

  • Pada zona Minyak Bumi ; Φe=(Φnd)/2
  • Pada zona Gas ; Φe=√((Φn^2+Φd^2 )/2)

Dimana : Φn = porositas dari perhitungan berdasar data Log Neutron, Φd = porositas dari perhitungan berdasar data Log Densitas.

2. Permeabilitas

Permeabilitas, kemampuan pori batuan untuk meloloskan fluida. Konsepnya diperkenalkan oleh H. Darcy di tahun 1856, yang dinyatakan dalam :

Q=K(P1P2 )A/(μ.L)

Dimana : Q = laju aliran fluida (cm3/sec), A = luas penampang media berpori (cm2), μ = viskositas fluida (cps), P1P2 = perbedaan tekanan (atm), L = panjang media berpori (cm), K = permeabilitas (Darcy).

perm

Permeabilitas dapat diklasifikasikan menjadi :

  • Permeabilitas absolut (K) = (250.phi3/Swi)2; kemampuan batuan meloloskan satu jenis fluida yang 100% jenuh.
  • Permeabilitas efektif; kemampuan batuan meloloskan satu macam fluida apabila terdapat dua macam fluida yang terpisah.
  • Permeabilitas relatif; perbandingan antara permeabilitas absolut dan efektif.

Skala kualitas dari permeabilitas suatu batuan (Koesoemadinata, 1980) :

  • < 5 mD : Ketat (tight)
  • 5 – 10 mD : Cukup (fair)
  • 10 – 100 mD : Baik (good)
  • 100 – 1000 mD : Baik sekali (very good)

Perhitungan permeabilitas dapat dilakukan dengan menggunakan metode, yang salah satunya adalah Coates Free Fluid Index yang dikembangkan oleh Coates tahun 1973.

k=[(Φ/C)^2⋅(FFI/BVI)]^2

dimana : k = permeabilitas, Φ = porositas, C = konstanta Coates, BVI = Bulk Volume Irreducible, FFI = Free Fluid Index (FFI = Φ – BVI).

3. Saturasi Air

Saturasi air adalah persentasi volume pori batuan yang terisi air, dimana pada umumnya suatu reservoar dapat terisi oleh perpaduan air dan hidrokarbon. Saturasi hidrokarbon (Sh) terhadap saturasi air (Sw) dalam reservoar dapat dihitung dari :

Sh = (1 – Sw), dimana Sw = (Vw/Vp).100%

Saturasi air dapat dibedakan menjadi dua, yaitu saturasi air total (SWt) dan saturasi air efektif (SWe). Saturasi air total adalah rasio antara volume air total dengan porositas total. Sedangkan saturasi air efektif adalah rasio volume air bebas (free water volume) dengan porositas efektif.

SWt=(BVW+CBW)/Φt

Swe=BVWe

Dimana : BVW = Free Volume Water; bagian dari air yang masih dapat bergerak/mengalir, CBW = Clay Bound Water; air yang terkandung dalam lempung, Φt = Porositas total, Φe = Porositas efektif.

Perhitungan saturasi air (Sw) secara sederhana, pada batuan clean, dapat dilakukan dengan persamaan Archie yaitu :

Sw=((ARw)/(Φ^MRT ))^(1/N)

dimana : A = Tortuosity Factor, M = Faktor semetasi, N = Eksponen saturasi, Φ = Porositas, Rw = Resistivitas air formasi pada suhu formasi, RT = Resistivitas formasi.

Untuk batuan shaly, perhitungannya dapat dilakukan dengan persamaan Simandoux :

Sw=(((Vsh/Rsh)^2+(4⋅Φe^M)/(ARw(1-Vsh)⋅RT)-Vsh/Rsh)/((2Φe^M)/(ARw (1-Vsh ) )))^(1⁄2)

Dimana : Vsh = volume serpih, Rsh = resistivitas serpih.

Terdapat suatu irreducible water (SWirr), yaitu air yang tertahan oleh surface tension pada permukaan butiran dan mengisi celah-celah yang paling kecil.

.

.

.


[dicuplik dari laporan tugas milik pribadi 😀 ]

Analisa Kualitatif Wireline Log

Posted in Minyak dan Gas Bumi, Petrofisika with tags , , , , , on February 25, 2015 by rachelyanna

Kegiatan eksplorasi Minyak dan Gas Bumi (Hidrokarbon) merupakan serangkaian kegiatan yang panjang, dari studi geologi permukaan, survey seismik, hingga dilakukan pemboran. Khususnya dalam kegiatan pemboran, dilakukan suatu kegiatan pengukuran log/logging, yaitu perekaman dan pengukuran data bawah permukaan (sifat-sifat fisik batuan) di sepanjang lubang pemboran. Tujuan utamanya adalah untuk membuktikan keberadaan hidrokarbon, yang kemungkinannya terindikasi dari penafsiran/interpretasi seismik.

LOGGINGInstrumen logging, ilustrasi logging, dan data grafik hasil logging.

Data log yang diperoleh, kemudian dilakukan evaluasi/analisa. Dalam perspektif luas, sesungguhnya evaluasi data log mencakup beberapa bidang kajian yang saling terkait; Geologi, Geofisika, Petrofisika, Geokimia, Matematika, Ekonomi, dll, dimana dari serangkaian panjang eksplorasi hidrokarbon pada akhirnya membawanya pada kesimpulan berdasarkan nilai ekonomisnya, dan evaluasi data log menjadi salah satu inti kajiannya.

Terdapat beberapa kajian pokok di dalam evaluasi data log, antara lain untuk :

  • Identifikasi porositas dan permeabilitas batuan reservoar.
  • Perhitungan porositas dan saturasi air.
  • Identifikasi jenis fluida (gas, minyak, air) dan kontak di antaranya.

BOREHOLE ENVIRONMENT

Dalam kegiatan pemboran, akan digunakan suatu lumpur pemboran khusus (mud filtrate) yang digunakan dan diinjeksikan selama pemboran berlangsung. Lumpur pemboran ini memiliki berbagai fungsi, yaitu guna memindahkan cutting, melicinkan dan mendinginkan mata bor, dan menjaga tekanan antara bor dan formasi batuan. Densitas lumpur tersebut dijaga agar tetap tinggi supaya tekanan pada kolom lumpur selalu lebih besar daripada tekanan formasi. Perbedaan tekanan ini menyebabkan terdorongnya sebagian lumpur untuk merembes ke dalam formasi batuan. Rembesan fluida lumpur tersebut kemudian mengakibatkan adanya tiga zona di sekitar lubang pemboran yang mempengaruhi pengukuran log, khususnya pengukuran log yang berdasarkan prinsip kelistrikan (log SP, dan log Resistivitas). Tiga zona tersebut, yaitu :

  1. Zona Terinvasi (Flushed Zone); zona yang umumnya diasumsikan bahwa air formasi telah tergantikan seluruhnya oleh mud filtrate.
  2. Zona Transisi (Transition Zone); zona yang mengandung sebagian air formasi dan sebagian hidrokarbon yang tergantikan mud filtrate.
  3. Zona Jauh/Tidak Terinvasi (Undisturbed Zone); zona yang tidak terpengaruh oleh mud filtrate.

borehole_envPenampang lingkungan sekitar lubang pemboran.

Zona terinvasi memiliki diameter df, ketebalan sekitar 6 inch, dan mengandung mud filtrate dengan nilai resistivitas Rmf, serta mengandung residual hydrocarbon dengan nilai resistivitas Rxo. Sedangkan zona transisi dengan diameter dj dan rentang beberapa kaki. Untuk zona jauh memiliki resistivitas air Rw, resistivitas formasi Rt, dan nilai saturasi air Sw.

ANALISA KUALITATIF LOG SUMUR PEMBORAN

Analisa data log sumur pemboran dapat dilakukan secara kualitatif maupun kuantitatif. Secara kualitatif, praktisnya adalah dengan menganalisa karakteristik grafik data log, untuk langkah awal identifikasi dan zonasi reservoar hidrokarbon. Sedangkan analisa secara kuantitatif, yaitu dengan perhitungan menggunakan persamaan-persamaan tertentu, untuk identifikasi tahap lanjut terhadap tingkat porositas, permeabilitas batuan reservoar, dan saturasi air. Di dalam industri jasa survey eksplorasi Minyak dan Gas Bumi, terdapat berbagai macam jenis pengukuran log sesuai dengan prinsip kerja dan fungsinya. Namun, dari bermacam pengukuran log yang tersedia, terdapat jenis pengukuran log yang utama, yaitu; Log Gamma Ray, Log Spontaneous Potential, Log Resistivitas, Log Densitas, Log Neutron, Log Sonik, dan Log Kaliper. [lihat:Wireline Log untuk sekilas prinsip kerjanya]

1. Log Gamma Ray

Dalam analisa kualitatif, log Gamma Ray (GR Log) dapat digunakan untuk identifikasi dan korelasi litologi serta estimasi tingkat kelempungan, karena prinsip kerjanya yang mengukur tingkat radioaktivitas alami (sinar gamma) dari unsur-unsur tertentu pada mineral mika, glaukonit, dan potasium feldspar, yang umum ditemukan pada batu serpih (shale) dan lempung (clay). Secara umum (konvensional), kegiatan eksplorasi dilakukan untuk mencari hidrokarbon pada batuan reservoar yang memiliki porositas dan permeabilitas yang baik, yaitu batupasir dan batugamping. Karena karakteristik batu serpih dan lempung yang memiliki porositas dan permeabilitas yang kecil (kemudian dianggap sebagai batuan non-reservoar), dan bersifat “menyerpih” dalam suatu tubuh batuan, maka dengan analisa log Gamma Ray ini dapat dilakukan identifikasi litologi, membedakan zona reservoar dengan zona non-reservoar.

Batupasir dan batugamping yang clean (bebas kandungan serpih), pada umumnya akan memiliki kandungan material radioaktif yang rendah, sehingga akan menghasilkan pembacaan nilai GR yang rendah pula. Seiring dengan bertambahnya kandungan serpih dalam batuan, maka kandungan material radioaktif akan bertambah dan pembacaan nilai GR akan meningkat. Teknik interpretasinya, secara sederhana yaitu dengan membuat suatu garis batas (cut off) antara shale base line (yang menyatakan nilai GR tertinggi) dengan sand base line (yang menyatakan nilai GR terendah). Sehingga diperoleh zona di sebelah kiri cut off sebagai zona reservoar, dan zona non-reservoar di sebelah kanan garis cut off.

LOG_GR(1)Respon Gamma Ray di berbagai litologi, (2)Analisa kualitatif log GR.

Pengukuran log Gamma Ray memiliki kelemahan, terutama apabila terdapat batuan selain serpih dan lempung yang memiliki radioaktivitas alami tinggi, seperti tuff. Sehingga identifikasi litologi umumnya diperkuat dengan pengukuran Spectral Gamma Ray, yang mampu mengetahui sumber radiasi.

2. Log Spontaneous Potential

Dari prinsip kerjanya, log SP ini dapat digunakan untuk identifikasi batuan permeable, identifikasi lapisan serpih (non-reservoar) dan non-serpih (reservoar), membantu korelasi litologi, dan menghitung nilai salinitas fluida formasi (Rw). Pengukurannya berdasarkan adanya beda potensial karena perbedaan salinitas antara lumpur pemboran (Rmf) dengan fluida formasi (Rw), dimana pada dasarnya nilai salinitas berbanding terbalik dengan resistivitas.

sp_logTeknis pengukuran log SP, beserta responnya.

Dalam interpretasinya, apabila data log SP menunjukkan kurva lurus (tidak ada perubahan nilai) maka mengindikasikan salinitas fluida formasi sama dengan salinitas lumpur pemboran, atau dapat juga sebagai indikasi lapisan batuan yang pejal (tight) atau impermeable. Sedangkan apabila terdapat defleksi grafik/perubahan nilai log SP, maka menunjukkan adanya perbedaan salinitas, adanya lapisan batuan permeable, dan dapat diasumsikan sebagai reservoar. Dan apabila lapisan permable tersebut mengandung saline water maka nilai Rw << Rmf, dan akan terjadi perubahan nilai SP yang negatif, sedangkan lapisan yang mengandung fresh water memiliki nilai Rw >> Rmf, mengakibatkan perubahan nilai SP positif.

3. Log Resistivitas

Log Resistivitas dapat digunakan untuk membedakan lapisan reservoar dan non-reservoar, identifikasi jenis fluida (air formasi dan hidrokarbon) dan batas kontak fluidanya, menghitung nilai resistivitas air formasi dan salinitas air formasi.

Terdapat dua macam pengukuran log resistivitas, yaitu Lateral Log; meliputi Lateralog Deep (LLD), Lateralog Shallow (LLS), Micro Spherically Focused Log (MSFL), dan Induction Log; yang meliputi Inductionlog Deep (ILD), Inductionlog Shallow (ILS), Micro Spherically Focused (MFS). Mengacu dari adanya perbedaan zona di sekitar dinding lubang pemboran, zona terinvasi dapat terindikasi dari rekaman log MSFL atau SFL. Sedangkan untuk zona transisi dapat terindikasi dari rekaman log LLS atau ILM. Untuk zona jauh dapat terbaca dari log LLD atau ILD.

log_resistivityRekaman log Resistivitas.

Dalam teknik interpretasinya, analisa log resistivitas, utamanya adalah untuk mengetahui indikasi batuan yang porous dan permeable yang mengandung fluida hidrokarbon atau air. Nilai-nilai LLD/ILD, LLS/ILS, dan MSFL umumnya ditampilkan pada satu kolom grafik, dab berdasarkan karakteristik grafiknya, indikasi hidrokarbon ditunjukkan oleh adanya perubahan nilai/defleksi grafik LLD/ILD yang relatif berada di kanan terhadap defleksi grafik LLS/ILM dan MSFL. Sedangkan defleksi grafik LLD yang relatif lebih negatif terhadap LLS/ILM dan MSFL akan mengindikasikan adanya kandungan fluida air. Namun apabila ketiga grafik tersebut menunjukkan grafik yang saling berhimpit tanpa adanya separasi yang jelas maka dapat mengindikasikan suatu zona yang impermeable atau tight.

4. Log Densitas

Log Densitas dapat digunakan untuk perhitungan densitas, perhitungan porositas, dan identifikasi kandungan fluida. Dengan memanfaatkan pancaran sinar gamma dan prinsip Hamburan Compton, prinsip kerjanya yaitu dengan mengukur densitas bulk batuan, yang merupakan fungsi dari densitas elektron dalam batuan. Secara teori, batuan berpori (umumnya berupa batupasir atau batugamping) akan memiliki kandungan elektron yang lebih sedikit dibandingkan dengan batuan pejal (tight). Untuk batupasir (densitas ρ = 2,65 gr/cc) dan batugamping (ρ = 2,71 gr/cc) yang mengandung fluida gas akan memiliki densitas bulk yang tinggi. Sedangkan serpih akan memiliki nilai densitas bulk yang sangat tinggi apabila memiliki kandungan air terikat (clay-bound water).

LOG_RHOBRespon log Densitas di berbagai litologi.

Interpretasi log Densitas dilakukan dengan mengamati karakteristik grafik yang akan mengalami defleksi ke nilai yang lebih rendah apabila melalui suatu yang mengandung fluida berupa gas, sedangkan akan mengalami defleksi ke arah nilai yang lebih tinggi apabila melalui suatu yang mengandung fluida air maupun fluida minyak.

5. Log Neutron

Log Neutron dapat digunakan untuk perhitungan porositas batuan, evaluasi litologi, dan deteksi keberadaan gas. Prinsipnya adalah dengan mengukur persentase pori batuan dari intensitas atom hidrogen di dalamnya, yang diasumsikan bahwa hidrogen tersebut akan berupa hidrokarbon maupun air. Hasil pengukuran log Neutron kemudian dinyatakan dalam Porosity Unit (PU).

Pada formasi yang mengandung minyak dan air, dimana kandungan hidrogennya tinggi maka menyebabkan nilai Porosity Unit juga tinggi. Sedangkan pada formasi yang mengandung gas yang memiliki kandungan hidrogen yang rendah menyebabkan nilai PU yang rendah pula. Rendahnya nilai PU karena kehadiran gas kemudian disebut dengan gas effect.

LOG_NPHIRespon log Neutron di berbagai litologi.

Suatu grafik log Neutron akan menunjukkan defleksi ke arah nilai yang lebih tinggi (ke arah kiri) apabila melalui suatu zona berporositas tinggi, dan sebaliknya, grafik akan mengalami defleksi ke kanan apabila melalui zona berporositas rendah.

Log Neutron, umumnya tidak terlepas dari log Densitas, karena kedua log tersebut memiliki korelasi dalam menentukan jenis fluida yang terindikasi, antara gas, minyak, dan air, serta batas kontak antar fluida tersebut. Grafik log Neutron dan log Densitas biasanya ditampilkan pada satu kolom, dan berdasarkan karakteristik grafik keduanya, apabila terdapat suatu cross-over dengan jarak separasi yang besar maka merupakan indikasi dari adanya gas. Sedangkan apabila jarak separasinya sempit dapat mengindikasikan adanya minyak, lebih sempit lagi menunjukkan adanya fluida air.

RHOB-NPHIAnalisa kualitatif log Neutron-Densitas untuk identifikasi jenis fluida hidrokarbon.

.

.


[sumber:dicuplik dari laporan milik pribadi 😀 ]

Petroleum System

Posted in Geologi, Minyak dan Gas Bumi with tags , , , on February 24, 2015 by rachelyanna

petroleumPetroleum, suatu istilah yang sudah umum didengar. Biasanya ‘Petroleum’ diasosiasikan dengan ‘Oil’, ‘Minyak dan Gas Bumi’, atau lebih tepatnya merujuk pada ‘Minyak Mentah’. Pada dasarnya, Petroleum merupakan senyawa hidrokarbon beserta beberapa unsur lainnya, seperti sulfur, nitrogen, oksigen, helium, dll. Sedangkan Oil, atau Minyak Bumi, merupakan suatu zat berbentuk cair pada kondisi suhu dan tekanan di permukaan Bumi. Sebagaimana Minyak Bumi, Gas Bumi juga merupakan zat berbentuk gas pada kondisi suhu dan tekanan permukaan. Minyak dan Gas Bumi, tergolong sebagai senyawa hidrokarbon, yaitu senyawa yang hanya terdiri atas hidrogen dan karbon. Kemudian, dalam dunia industri Migas, Minyak dan Gas Bumi disebut sebagai Hidrokarbon. Jadi, dapat dikatakan bahwa Petroleum merupakan Minyak dan Gas Bumi yang masih terdapat beberapa unsur “pengotor: lainnya, dimana terkadang ditemukan Petroleum dalam fase padat, seperti aspal, bitumen, tar.

Minyak dan Gas Bumi/Hidrokarbon terbentuk dan tersimpan di bawah permukaan Bumi. Pembentukannya, diyakini bahwa hidrokarbon terbentuk dari material-material organik yang terpendam berjuta-juta tahun yang lalu. Karena pengaruh temperatur dan tekanan yang tinggi di bawah permukaan, material organik tersebut terurai menjadi hidrokarbon. Keberadaan hidrokarbon di bawah permukaan, tidak terlepas dari adanya beberapa komponen geologis yang saling terkait, sebagai Petroleum System. Dari rangkaian kegiatan eksplorasi Minyak dan Gas Bumi, salah satunya adalah untuk mempelajari dan memastikan adanya Petroleum System, yang meliputi adanya Batuan Induk (source rock), Perangkap (trap), Batuan Reservoar (reservoir rock), Batuan Penutup (cap rock), Lapisan Pembawa (carrier bed), dan Waktu Migrasi yang Tepat (proper timing of migration).

1. Batuan Induk

Minyak dan Gas Bumi terbentuk di dalam batuan induk (source rock). Pada masa berjuta tahun silam, material organik sisa-sisa kehidupan terkumpul dalam suatu lingkungan pengendapan/sedimentasi, suatu kontur cekungan geologi (basin), baik berupa lingkungan marine (laut) maupun non-marine (lakustrin, fluvial, rawa). Seiring dengan bertambahnya waktu dan perubahan geologis, lingkungan tersebut kemudian menjadi lapisan batuan yang mengandung material-material organik, disebut sebagai batuan induk bagi pembentukan Minyak dan Gas Bumi.

marindepnonmarindepLingkungan pengendapan marine (atas), dan non-marine (bawah).

Batuan induk adalah batuan yang sedang, akan, atau telah menghasilkan hidrokarbon. Sehingga dapat dikatakan bahwa batuan induk merupakan sumber hidrokarbon, dan tanpanya tidak akan ada hidrokarbon yang terbentuk. Batuan induk yang dapat menghasilkan hidrokarbon (dan terhitung dalam Petroleum System) adalah batuan induk telah matang, dimana batuan induk telah mencapai suatu kondisi kematangan termal dan memiliki kandungan material organik yang cukup tinggi. Batuan induk umumnya berupa batuan serpih (shale), batuan karbonat, dan batubara.

2. Perangkap

Perangkap (trap) disini merupakan suatu kondisi geologis yang mampu menjebak aliran hidrokarbon dalam batuan reservoar. Perangkap geologis ini berguna untuk menampung aliran hidrokarbon dan mengakumulasinya. Tanpanya, hidrokarbon akan terus mengalir dan tidak akan ada akumulasi hidrokarbon (dalam jumlah yang ekonomis) di batuan reservoar di bawah permukaan.

Perangkap geologis ini dapat berbentuk sebagai perangkap struktur, perangkap stratigrafi, maupun perangkap kombinasi (struktur dan stratigrafi).

trapMacam perangkap (traps).

3. Batuan Reservoar

Batuan reservoar, batuan di bawah permukaan Bumi sebagai tempat terakumulasinya hidrokarbon. Batuan reservoar adalah batuan yang memiliki porositas dan permeabilitas yang tinggi. Porositas batuan reservoar dapat diartikan sebagai kapasitas penyimpanan hidrokarbon pada batuan reservoar, dan permeabilitas dapat diartikan sebagai kapasitas produksi hidrokarbon pada batuan reservoar.

reservoirPenampang sederhana reservoar hidrokarbon.

Batuan reservoar pada umumnya berupa batuan sedimen (batupasir). Selain itu juga, batuan karbonat juga dapat menjadi batuan reservoar apabila memiliki rongga porositas yang besar. Namun, pada beberapa kasus tertentu, fraktur/celah retakan pada batuan serpih, batuan beku atau metamorfik dapat menjadi suatu reservoar. Lebih detail lagi, batuan reservoar dapat diklasifikasikan menjadi :

a. Batuan Reservoar Fragmental

  • Kongklomerat
  • Batupasir
  • Batulanau
  • Batugamping fragmental

b. Batuan Reservoar Kimiawi

  • Batuan karbonat (dolomit)
  • Batuan karbonat (terumbu)
  • Batuan Reservoar Silika
  • Batuan evaporat (anhydrit dan gypsum)

c. Batuan Reservoar Lainnya

  • Batuan Beku
  • Batuan Metamorf
  • Batuan Piroklastik

 4. Batuan Penutup

Batuan penutup (cap rock) merupakan batuan yang memiliki porositas dan permeabilitas yang rendah, sehingga mampu menghambat hidrokarbon dalam reservoar untuk berpindah/bermigrasi. Dengan adanya batuan penutup, maka hidrokarbon akan tetap berada dalam batuan reservoar.

Batuan penutup memiliki efektivitas yang dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti litologi, ductility (mudah diubah), ketebalan, kemenerusan secara lateral, dan kedalaman lapisan batuan penutup. Pada umumnya, litologi yang efektif untuk menjadi batuan petutup adalah batuan klastik berbutir halus, dan batuan evaporit. Pada daerah yang mendapat pengaruh proses tektonik kuat, ductilitty menjadi penting, dimana garam (salt) dan anhidit, dan serpih kaya organik (organic-rich shale) bisa begitu ductile.

Dari prinsip fisika, efektivitas batuan penutup juga dipengaruhi oleh tekanan kapiler pori batuan penutup dan gaya apung (buoyancy) dari akumulasi hidrokarbon di bawahnya. Suatu batuan penutup akan efektif apabila tekanan kapiler lebih besar dari gaya apung tersebut.

caps

5. Waktu Migrasi (Migration Time)

Migrasi adalah proses perpindahan hidrokarbon secara alami dari batuan induk ke batuan reservoar. Yang diperlukan adalah adanya waktu migrasi yang tepat (proper timing of migration), karena apabila waktu migrasi tidak tepat dalam suatu Petroleum System maka tidak akan ada akumulasi hidrokarbon dalam suatu reservoar.

Proses migrasi disebabkan oleh beberapa faktor, yang secara prinsip fisika berupa adanya gaya kompaksi (akibat beban lapisan batuan di atasnya), tekanan kapiler, daya serap batuan terhadap fluida, dilatansi (perubahan volume lapisan batuan karena suatu gaya), diastrofisme tekanan hidrostatis, dan tekanan hidrodinamis.

Proses migrasi dikelompokkan menjadi dua, yaitu Migrasi Primer dan Migrasi Sekunder. Migrasi Primer adalah migrasi hidrokarbon ketika keluar dari batuan induk menuju ke Lapisan Pembawa (carrier rock), sedangkan Migrasi Sekunder adalah migrasi hidrokarbon secara dalam Lapisan Pembawa/Jalur Migrasi hingga mencapai dan terakumulasi dalam batuan reservoar.

migrateMigrasi hidrokarbon.

systemSkema Petroleum System secara utuh.

Wireline Log

Posted in Minyak dan Gas Bumi, Petrofisika with tags , , , , , , on February 22, 2015 by rachelyanna

Minyak dan Gas Bumi, sumber energi utama dunia saat ini. Minyak dan Gas Bumi, atau dapat juga disebut hidrokarbon, suatu senyawa yang terdiri dari hidrogen dan karbon. Hidrokarbon terbentuk dan tersimpan dalam batuan (reservoar) di bawah permukaan Bumi. Untuk menemukan dan membawa hidrokarbon tersebut ke permukaan, diperlukan suatu rangkaian panjang pekerjaan eksplorasi. Di mulai dari studi geologi permukaan, survey seismik, hingga dilakukan pemboran.

Di dalam kegiatan pemboran, terdapat suatu kegiatan pengukuran log/logging, yaitu kegiatan perekaman dan pengukuran data bawah permukaan (sifat-sifat fisik batuan) di sepanjang lubang pemboran. Dengan logging dapat dilakukan penelitian terhadap formasi batuan yang meliputi zona reservoar, kandungan fluida dalam formasi, petrofisika reservoar, dan tekanan bawah permukaan. Data log sumur pemboran yang diperoleh, dianalisa untuk memperoleh gambaran secara rinci kondisi dan strata bawah permukaan suatu area. Tujuan utamanya adalah untuk mengetahui dengan pasti keberadaan hidrokarbon, yang dipadukan dengan berbagai data hasil studi lainnya yang terkait, dapat diketahui nilai ekonomis dari kandungan hidrokarbon tersebut. Data log tersebut disajikan dalam bentuk grafik, memanjang secara vertikal (fungsi kedalaman).

LOGGINGInstrumen logging, ilustrasi logging, dan data hasil logging.

Di dalam industri jasa survey eksplorasi Minyak dan Gas Bumi, terdapat berbagai macam jenis pengukuran log sesuai dengan prinsip kerja dan fungsinya. Namun, dari bermacam logging yang tersedia, terdapat jenis logging yang utama, yaitu :

  • Log Radioaktif : Log Gamma Ray, Log Densitas, Log Neutron
  • Log Listrik : Log Resistivitas, Log Spontaneous Potential
  •  Log Akustik : Log Sonik
  • Log Mekanik : Log Kaliper

<>
1. Log Gamma Ray
Prinsip pengukuran log Gamma Ray, yaitu mengukur tingkat radioaktivitas (sinar gamma) alami dari unsur Potasium (K), Thorium (Th), dan Uranium (U), yang menyusun batuan. Unsur tersebut umum ditemukan pada batu serpih atau lempung, sehingga pengukuran ini dapat dilakukan untuk identifikasi dan korelasi litologi, analisa fasies dan sekuen pengendapan.

Pengukuran log Gamma Ray dilakukan dengan perangkat Single GR Detector (Geiger-Muler counter). Hasil pengukurannya berupan nilai GR yang dinyatakan dalam satuan API Unit.

2. Log Densitas
Prinsipnya adalah dengan mengukur densitas bulk, densitas keseluruhan batuan, termasuk matriks dan kandungan fluida dalam pori-porinya. Dengan menggunakan sumber pemancar sinar gamma dan dua detektor pada suatu alat, dan diposisikan pada dinding lubang pemboran. Sinar gamma yang dipancarkan ke batuan akan mengalami gajala Hamburan Compton dengan elektron, dan energi yang hilang akibat gejala tersebut menunjukkan densitas elektron dalam batuan. Densitas elektron, dalam hal ini dapat dihubungkan sebagai densitas bulk batuan.

3. Log Neutron
Prinsipnya adalah dengan mengukur persentase pori batuan, dari intensitas atom hidrogennya, dengan asumsi bahwa pori batuan terisi oleh hidrogen sebagai air atau hidrokarbon. Dengan menggunakan pemancar neutron dan dua detektor yang ditempatkan pada dinding lubang pemboran, setelah neutron dipancarkan, akan terjadi gejala Hamburan Elastik (neutron dengan atom hidrogen). Detektor akan mendeteksi dan menghitung neutron yang terpantul kembali, yang dapat mengindikasikan intensitas atom hidrogen dalam batuan. Hasil pengukuran log Neutron dinyatakan dalam Porosity Unit.

4. Log Spontaneous Potential
Prinsipnya adalah dengan mengukur beda potensial dari elektroda yang bergerak sepanjang lubang pemboran terhadap elektroda di permukaan, yang dinyatakan dalam skala millivolt (mV). Beda potensial tersebut terjadi karena adanya perbedaan salinitas antara lumpur pemboran dengan fluida dalam batuan.

5. Log Resistivitas
Prinsipnya adalah dengan mengukur resistivitas batuan beserta kandungan fluidanya terhadap arus listrik yang melaluinya. Sifat resistivitas tersebut, utamanya merupakan fungsi dari fluida dalam pori batuan. Pada awalnya, arus listrik searah DC dilepaskan dari satu atau beberapa elektroda, dan akan melalui batuan hingga tiba di permukaan. Beda potensial (kebalikannya resistivitas) dan arus listrik diukur menggunakan dua unit elektroda tambahan di permukaan, dan dari hasil pengukuran dapat diketahui nilai resistivitasnya (dalam satuan ohm-meter/Ωm).

Log Resistivitas dapat digunakan untuk membedakan antara zona berisi air dan hidrokarbon dalam formasi batuan. Dalam penerapannya, terdapat dua macam log Resistivitas, yaitu :

  • Lateral Log; dirancang untuk mengukur resistivitas batuan yang dibor dengan lumpur pemboran yang salty, dan dilakukan dengan menggunakan sonde yang memiliki elektroda dan penyangga.
  • Induction Log; prinsipnya dengan mengukur konduktivitas batuan sehingga diperoleh nilai resistivitas. Dengan prinsip arus Eddy, di dalam kumparan transmitter dialirkan arus bolak-balik berfrekuensi tinggi dan amplitudo yang konstan.

resistivityloggerSkema prinsip kerja Lateral Log (kiri), dan Induction Log (kanan).

6. Log Sonic
Prinsipnya adalah dengan mengukur lamanya waktu yang diperlukan gelombang suara untuk merambat melalui batuan. Ketika gelombang suara dilepaskan dari transmitter, kemudian akan merambat melalui formasi batuan hingga diterima oleh dua detektor. Perbedaan waktu tiba gelombang (Δt) diukur dan dibagi dengan jarak (μs/m);

Δtlog=Φ.Δtfl + (1–Φ).Δtma

dimana : Φ = porositas, tfl = travel time of pore fluid, tma = travel time of matrix.

Lama rambat gelombang suara, berbanding terbalik dengan kecepatan rambatnya. Kecepatan tersebut dipengaruhi oleh litologi, porositas, dan kandungan fluida dalam batuan.

7. Log Resistivitas
Log Caliper berfungsi untuk mengetahui kondisi lubang pemboran, terutama ukuran diameter lubang pemboran (borehole diameter). Pengukuran log ini kemudian digunakan sebagai koreksi tanggapan alat-alat logging terhadap diameter lubang pemboran. Melalui pengukuran log ini, dapat diketahui adanya gejala penimbunan lumpur pemboran (mud cake) maupun pengikisan lubang pemboran (cave).

.

.


<sumber:dicuplik dari laporan tugas milik pribadi 😀 >

Metode Seismik Refleksi

Posted in Geofisika with tags , , , on February 16, 2015 by rachelyanna

Metode seismik refleksi merupakan metode geofisika aktif yang memanfaatkan sumber seismik buatan (dapat berupa ledakan, pukulan, dll). Setelah gelombang buatan tersebut diberikan, maka gelombang tersebut akan merambat melalui medium tanah/batuan di bawah permukaan, dimana perambatan gelombang tersebut akan memenuhi hukum-hukum elastisitas ke segala arah dan mengalami pemantulan maupun pembiasan sebagai akibat dari adanya perbedaan kecepatan ketika melalui pelapisan medium yang berbeda. Pada jarak tertentu di permukaan, gerakan partikel tersebut direkam sebagai fungsi waktu. Berdasarkan data rekaman tersebut selanjutnya dapat diperkirakan bentuk lapisan/struktur bawah permukaan.

Bumi sebagai medium rambat gelombang seismik tersusun dari perlapisan batuan yang memiliki sifat fisis yang berbeda-beda, terutama sifat fisis densitas batuan (ρ) dan cepat rambat gelombang (v). Sifat fisis tersebut adalah sifat fisis yang mempengaruhi refleksivitas seismik. Dengan berdasar konsep tersebut sehingga dapat dilakukan perkiraan bentuk lapisan/struktur bawah permukaan. Penerapan konsepnya kemudian disebut sebagai Impedansi Akustik, dimana sebagai karekteristik akustik suatu batuan dan merupakan perkalian antara densitas dan cepat rambat gelombang pada medium, yang dinyatakan sebagai :1 Apabila terdapat dua lapisan batuan yang saling berbatasan dan memiliki perbedaan nilai impedansi akustik, maka refleksi gelombang seismik dapat terjadi pada bidang batas antara kedua lapisan tersebut. Besar nilai refleksi yang terjadi kemudian dinyatakan sebagai Koefisien Refleksi :2

3Skema pemantulan gelombang seismik pada batas dua medium berbeda nilai AI-nya.

Koefisien refleksi menunjukkan perbandingan amplitudo (energi) gelombang pantul dan gelombang datang, dimana semakin besar amplitudo seismik yang terekam maka semakin besar koefisien refleksinya.

4Ilustrasi survey metode seismik.

Dalam penerapannya, metode seismik refleksi memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan metode geofisika lainnya. Dengan seismik dapat diketahui dan dipetakan gambaran kondisi struktur bawah permukaan secara lateral maupun vertikal, dapat digunakan dalam studi stratigrafi dan beberapa kenampakan pola pengendapan, dapat digunakan dalam studi petrofisika (porositas, permeabilitas, kompaksi batuan), hingga memungkinkan untuk mendeteksi langsung keberadaan hidrokarbon (minyak dan gas bumi). Sehingga metode ini dijadikan sebagai salah satu garda terdepan dalam eksplorasi minyak dan gas bumi.

Namun, keunggulan tersebut juga diimbangi dengan beberapa kelemahan, mengingat survey seismik refleksi umumnya dilakukan dalam skala yang besar. Sehingga akan membutuhkan teknologi, biaya, waktu, dan tenaga yang relatif besar.

Kegiatan survey seismik (eksplorasi) dapat dikelompokkan dalam tiga serangkaian kegiatan/tahapan utama, yaitu :

1. Akuisisi Data Seismik
Akuisisi data seismik, tidak lain adalah tahapan pengukuran guna mendapatkan data seismik berkualitas baik di lapangan. Data seismik yang diperoleh dari tahapan ini akan menentukan kualitas hasil tahapan berikutnya. Sehingga, dengan data yang baik akan membawa hasil pengolahan yang baik pula, dan pada akhirnya, dapat dilakukan interpretasi yang akurat, yang menggambarkan kondisi bawah permukaan sebagaimana mestinya.

Untuk memperoleh data berkualitas baik perlu diperhatikan pemilihan desain survey dan beberapa faktor terkait. Dalam eksplorasi minyak dan gas bumi pada khususnya, ada beberapa faktor yang menjadi pertimbangan yang akan mempengaruhi kegiatan survey, termasuk juga kualitas data, yaitu :

  • Kedalaman jebakan hidrokarbon yang menjadi target
  • Resolusi vertikal
  • Kualitas refleksi pada batuan
  • Sumber gangguan/noise yang dominan
  • Ciri-ciri jebakan hidrokarbon
  • Kemiringan target paling curam
  • Kemungkinan adanya proses lain yang perlu dilakukan

Medan pengukuran seismik mencakup pengukuran di darat, di laut, dan di lingkungan transisi. Selain itu, survey seismik juga dapat dilakukan secara 2 dimensi maupun 3 dimensi. Masing-masing kondisi tersebut akan memerlukan desain survey dan teknologi yang berbeda-beda sesuai dengan kebutuhan dan tujuannya.

5Survey seismik refleksi darat.

6Survey seismik refleksi laut.

2. Pengolahan Data Seismik
Pengolahan data seismik, pada dasarnya dimaksudkan untuk mengubah data seismik lapangan yang terekam menjadi suatu penampang seismik yang kemudian dapat dilakukan interpretasi darinya. Sedangkan tujuan pengolahan data seismik adalah untuk menghasilkan penampang seismik dengan kualitas signal to noise ratio (S/N) yang baik tanpa mengubah bentuk kenampakan-kenampakan refleksi/pelapisan batuan bawah permukaan, sehingga dapat dilakukan interpretasi keadaan dan bentuk dari struktur pelapisan bawah permukaan bumi seperti kenyataannya. Atau dapat dikatakan bahwa pengolahan data seismik didefinisikan sebagai suatu tahapan untuk meredam noise dan memperkuat sinyal.

Picture1Proses pengolahan data, dan data seismik mentah (raw data). (sumber:various)

3. Interpretasi Data Seismik
Dari pengolahan data seismik, hasilnya yang berupa penampang seismik kemudian diinterpretasikan/ditafsirkan. Tujuan interpretasi seismik adalah menggali dan mengolah berbagai informasi-informasi geologi bawah permukaan dari penampang seismik. Pada eksplorasi minyak dan gas bumi, interpretasi ditujukan untuk mengetahui lokasi reservoar hidrokarbon di bawah permukaan.

Pada umumnya, penampang seismik ditampilkan sebagai penampang waktu (time section), namun dapat juga ditampilkan sebagai penampang kedalaman (depth section) setelah melalui beberapa tahapan perhitungan tertentu.

interpretInterpretasi seismik. (sumber:various)

 

METODE GEOLISTRIK RESISTIVITAS

Posted in Geofisika with tags , , on February 15, 2015 by rachelyanna

Metode geolistrik merupakan salah satu metode dalam survey geofisika yang memanfaatkan perbedaan sifat kelistrikan berupa hambatan-jenis dalam batuan. Berdasarkan sumber energinya, sebenarnya metode geolistrik dapat diklasifikasikan lagi, menjadi :

1. Geolistrik Aktif (berdasarkan sumber energi buatan);

  • IP (Induced Potential)
  • Geolistrik resistivitas sounding
  • Geolistrik resistivitas mapping
  • Geoelectrical borehole tomography
  • Mise a la masse

2. Geolistrik Pasif (berdasarkan sumber energi alami bumi);

  • SP (Spontaneous Potential)

Hambatan-jenis/resistivitas adalah sifat/kemampuan suatu bahan untuk menghambat arus listrik yang melaluinya. Suatu bahan yang memiliki resistivitas yang semakin besar akan menjadikan arus listrik semakin sulit untuk mengalir. Resistivitas bertolak belakang dengan konduktivitas, dimana bila resistivitas besar maka konduktivitas akan kecil, begitu pula sebaliknya.

Batuan, sebagai suatu medium juga memiliki sifat resistivitas, yang beragam sesuai dengan jenis-jenis batuan. Oleh karena itu, dengan memanfaatkan perbedaan-perbedaan sifat resistivitas batuan tersebut, dengan metode geofisika ini kemudian dapat disediliki bagaimana kondisi geologis bawah permukaan. Variasi resistivitas batuan tersebut tergantung pada jenis batuan dan mineral, porositas batuan, kandungan fluida dalam pori-pori batuan (dapat berupa minyak bumi, gas, atau air).

1Rentang nilai resistivitas beberapa medium.

Pengukuran resistivitas dilakukan dengan instrumen berupa Resistivitymeter sebagai unit utamanya, dilengkapi oleh beberapa perangkat penunjang seperti batang-batang elektroda, kabel-kabel penghubung, sumber daya listrik (battery/accu), dll. Prinsip pengukuran geolistrik resistivitas ini pada dasarnya cukup sederhana. Mengacu pada Hukum Ohm, V=I.R, yaitu dengan menginjeksikan/menghantarkan arus listrik I ke dalam tanah (tanah/bumi sebagai medium hantar berhambatan R) melalui sepasang elektroda arus, dan mengukur beda potensial V yang timbul melalui sepasang elektroda potensial pada jarak tertentu dari elektroda arus. Resistivitas terukur umumnya dinyatakan dalam satuan Ohm-meter (Ωm).

Dalam penerapannya, metode ini digunakan dalam eksplorasi di beberapa bidang. Umumnya dimanfaatkan untuk mengetahui struktur bawah permukaan dan stratigrafi, untuk mengetahui sebaran endapan mineral tambang, untuk mengetahui lapisan akuifer dan muka air tanah, untuk mengetahui akumulasi minyak bumi di lapisan dangkal dan kontak fluida antara minyak dan air, untuk mengetahui reservoar geothermal, dan bahkan untuk mengetahui keberadaan candi terpendam.

 

TEORI METODE GEOLISTRIK RESISTIVITAS

Hukum yang mendasari metode ini adalah Hukum Ohm. Dalam penerapannya secara sederhana terhadap benda silinder berhambatan-jenis ρ, arus listrik I akan berbanding lurus dengan luas penampang A dan beda potensial antara ujung-ujungnya ΔV, serta berbanding terbalik dengan panjangnya L.3Penerapan hukum Ohm untuk arus listrik tunggal (homogen) yang di kedalaman (simetris bola), dimana arus listrik I yang menembus permukaan bola berongga dengan luas A, tebal dr, dan beda potensial dV antara bagian luar dan dalam.

5Sedangkan penerapan Hukum Ohm untuk arus listrik tunggal di permukaan (medium tak berhingga setengah bola), akan menghasilkan besar arus I :7 atau besar beda potensial V :9Untuk dua titik arus di permukaan medium setengah tak berhingga, maka beda potensial di antara dua titik adalah :11 12dimana arus listrik dilewatkan pada elektroda arus A dan B, dan beda potensial akan diperoleh/terukur pada elektroda potensial M dan N.

Persamaan turunan dari Hukum Ohm di atas menggunakan asumsi bahwa arus listrik melalui medium homogen, sehingga nilai resistivitas yang terukur (dengan konfigurasi elektroda apapun) akan memberikan nilai yang sama sebagai resistivitas medium sebenarnya (true resistivity). Pada kenyataannya, bumi sebagai medium hantar listrik tidaklah homogen, sehingga resistivitas yang terukur merupakan resistivitas semu (apparent resistivity). Resistivitas semu yang terukur dapat berbeda sesuai dengan konfigurasi elektroda yang digunakan dalam pengukuran.

Nilai resistivitas semu ρa merupakan fungsi jarak antar elektroda arus, yang sekaligus menentukan resolusi kedalaman bawah permukaan yang dapat diukur. Untuk jarak antar elektroda yang besar, ρa yang diperoleh akan mewakili nilai r batuan yang lebih dalam, begitu pula sebaliknya.

13Resistivitas semu : a) medium homogen semi tak berhingga, b) medium 2 lapis (ρ2>ρ1), c) medium lapis (ρ2<ρ1), dan d) medium 3 lapis (ρ2>ρ1, ρ3<ρ2)

 

KONFIGURASI ELEKTRODA

Konfigurasi elektroda yang umum digunakan, A dan B sebagai elektroda arus, dan M dan N sebagai elektoda potensial.14Faktor geometri dari masing-masing konfigurasi tersebut, yaitu :

  • Konfigurasi Wenner : K = 2πa
  • Konfigurasi Schlumberger :15
  • Konfigurasi dipole-dipole : K = n(n+1)(n+2)πa
  • Konfigurasi pole-dipole : K = 2n(n+1)πa
  • Konfigurasi pole-pole : K = 2πa

 

SOUNDING DAN MAPPING

Metode geolistrik hambatan-jenis dapat dilakukan secara sounding dan mapping. Sounding merupakan pengukuran perubahan resistivitas bawah permukaan pada arah vertikal. Hal ini dapat dilakukan dengan cara mengubah/membuat variasi jarak antar elektroda arus dan potensial, pada titik pengukuran yang sama. Konfigurasi elektroda yang umum digunakan adalah konfigurasi Schlumberger.

Mapping atau Traversing merupakan pengukuran perubahan resistivitas bawah permukaan secara lateral (horisontal). Mapping ini dapat dilakukan dengan cara berpindah titik pengukuran, namun mempertahankan jarak antar elektroda arus dan potensial. Konfigurasi elektroda yang umum digunakan adalah konfigurasi Winner atau Dipole-Dipole.

 

PENGOLAHAN DATA DAN INTERPRETASI

Setelah dilakukan pengukuran (akuisisi data), data resistivitas hasil pengukuran tersebut kemudian dianalisa dan lalu ditafsirkan. Untuk data mapping, data resistivitas dapat langsung ditampilkan dalam bentuk peta kontur nilai resistivitas area pengukuran. Penafsiran pun dapat langsung dilakukan dari peta kontur tersebut. Sedangkan untuk data sounding, dapat dilakukan dengan curva matching maupun inverse modeling, yang kemudian dapat ditampilkan sebagai penampang model vertikal variasi resistivitas bawah permukaan. Bentuk penafsiran untuk tingkat lebih lanjut memerlukan integrasi dan pencocokan dari referensi nilai resistivitas jenis-jenis batuan dari hasil uji laboratorium atau berdasarkan tabel resistivitas batuan, dan dari informasi geologi yang terkait.

 

16Resistivitymeter beserta peralatan pendukungnya. (dok.praktikum)

17Pengukuran geolistrik resistivitas di lapangan. (sumber:www.mmtec.co.jp)

18Perbandinga profil penampang resistivitas dengan kondisi geologi di lapangan. (sumber:www.ggl.gmbh.de)

Metode Gravitasi

Posted in Geofisika with tags , , , , on February 14, 2015 by rachelyanna

Metode Gravitasi adalah salah satu metode dalam survey geofisika, yang termasuk sebagai metode pasif. Metode ini memanfaatkan perbedaan nilai medan gravitasi di permukaan bumi. Perbedaan/variasi nilai medan gravitasi tersebut kemudian dipetakan distribusinya.

Pada kenyataannya, medan gravitasi bumi di permukaan tidaklah homogen. Gravitasi sangat dipengaruhi oleh massa jenis benda, termasuk batuan penyusun kerak bumi. Batuan-batuan dengan massa jenisnya yang beragam tersebut akan mempengaruhi medan gravitasi bumi di permukaan.

Variasi medan gravitasi di permukaan pun dapat dipengaruhi oleh adanya struktur geologi di bawah permukaan, termasuk tidak meratanya kondisi topografi/relief permukaan bumi. Sehingga, posisi pengamatan juga memiliki pengaruh terhadap pengukuran. Pada dasarnya, segala kondisi geologis di bawah maupun di permukaan dapat mempengaruhi medan gravitasi bumi yang terukur.

12Gmbr. pengaruh struktur geologi, adanya penambahan dan pengurangan massa di bawah permukaan terhadap medan gravitasi di permukaan.

 

Jadi metode gravitasi merupakan metode yang digunakan untuk mengetahui kondisi geologi/struktur bawah permukaan berdasarkan variasi medan gravitasi bumi di permukaan, yang disajikan dalam bentuk model bawah permukaan. Dalam bidang eksplorasi, dari model yang dihasilkan dapat diketahui anomali medan gravitasi yang bisa mengindikasikan adanya suatu akumulasi mineral tertentu, atau barang tambang yang ekonomis. Selain itu, metode ini dapat juga digunakan untuk mendeteksi adanya struktur geologi, batuan dasar (basement), kontak intrusi batuan beku/magma, rongga dalam massa batuan, endapan sungai purba, logam terpendam, dll. Metode ini memiliki sensitifitasi tinggi terhadap perubahan vertikal.

Variasi medan gravitasi di permukaan bumi, apabila dibandingkan dengan nilai gravitasi absolut sangatlah kecil. Namun, dengan teknologi alat ukur yang sangat sensitif dan presisi, perbedaan tersebut dapat diketahui. Teknologi ukur pengukuran gravitasi menggunakan alat Gravitymeter, yang memiliki komponen utama berupa pegas dengan kontruksi tertentu. Pengukurannya di lapangan, biasanya dilakukan pada titik-titik pengukuran di sepanjang lintasan pengukuran dalam suatu luasan area pengukuran. Biasanya juga diperlukan satu titik acuan bebas gangguan/noise (base station) yang akan digunakan sebagai unsur koreksi dalam analisa data (koreksi drift). Selain pengukuran di darat, pengukuran juga dapat dilakukan di laut dengan kapal, maupun di udara dengan pesawat.

3Gmbr. alat gravitymeter LaCoste&Romberg

Satuan pengukuran dalam metode gravitasi biasanya dinyatakan dalam gal (Galileo). Apabila dalam satuan SI (Satuan Internasional), g dinyatakan dalam m/s^2, dimana 1 gal = 1 cm/s^2 = 0,01 m/s^2. Gravitasi rata-rata di permukaan bumi sekitar 980 gal.

Data pengukuran medan gravitasi yang diperoleh akan mengandung anomali yang terdiri dari efek lokal dan efek regional. Efek lokal merupakan sasaran dari pengukuran mikro-gravitasi, dimana pengukuran ini dilakukan pada ketelitian pengukuran hingga satuan mikrogal (10/^-6 gal).Efek lokal ini membawa anomali medan gravitasi yang sangat dekat dengan permukaan.

 

Teori Medan Gravitasi

Teori yang mendasari metode ini adalah Hukum Gravitasi Universal NEWTON, yang menyatakan bahwa gaya tarik F antara dua titik massa m1 dan m2 yang berjarak r (dengan G adalah konstanta gravitasi) :4dan Hukum Gerak Newton, yang menyatakan gaya yang bekerja F dipengaruhi oleh massa m dan percepatan gravitas g :5 Dari kedua hukum tersebut, kemudian dapat diperoleh persamaan Percepatan Gravitasi di permukaan bumi g (dengan M merupakan massa bumi) :6

 

Potensial Medan Gravitasi

Medan gravitasi merupakan medan konservatif, yang merupakan gradien dari suatu fungsi potensial skalar U. Mengingat g sebagai medan vektor :7dan potensial gravitasi sebagai besaran skalar, sebagai U :8Potensial gravitasi U merupakan usaha yang dilakukan gravitasi dalam perpindahan suatu massa m ke posisi r.

Dari dua persamaan tersebut, sehingga diperoleh hubungan percepatan gravitasi g dengan potensial gravitasi U :9Potensial gravitasi yang disebabkan oleh adanya distribusi massa continue m dengan densitas ρ(r0) di dalam volume V adalah :10Up(r1) merupakan potensial medan gravitasi pada sembarang titik P di luar benda.

Percepatan medan gravitasi bumi beragam di permukaan, dimana nilainya bergantung pada :

  • Distribusi massa di bawah permukaan (fungsi densitas ρ(r0)).
  • Bentuk bumi yang sebenarnya (batas integral).

 

Anomali Gravitasi

Sebagaimana tujuan metode ini adalah untuk mendeteksi adanya suatu anomali medan gravitasi yang dapat mengindikasikan sesuatu. Secara matematis, dapat didefinisikan bahwa anomali medan gravitasi di topografi atau di posisi (x,y,z), (Δg (x,y,z)) merupakan selisih dari medan gravitasi terukur (gobs(x,y,z)) terhadap medan gravitasi teoritis (gTeoritis(x, y, z)). Medan gravitasi teoritis adalah medan yang diakibatkan oleh faktor-faktor non-geologi dan nilainya dihitung berdasarkan persamaan yang dijabarkan secara teoritis. Nilai medan ini dipengaruhi oleh letak lintang, ketinggian, dan massa topografi di sekitar titik tersebut.11

 

Koreksi-Koreksi dalam Metode Gravitasi

1. Koreksi Penyimpangan (Drift Correction)

Pengukuran di titik yang sama pada waktu yang berbeda dapat menghasilkan nilai medan gravitasi yang berbeda. Hal ini dapat disebabkan karena faktor alat, maupun faktor dari pasang-surut akibat gaya tarik menarik antara bumi dengan matahari dan bulan. Permasalahan tersebut dapat diatasi dengan melakukan Koreksi Penyimpangan, yang dapat dilakukan dengan metode :

  • Mengukur titik acuan (base station) secara berkala.
  • Mengasumsikan bahwa efek drift sebagai fungsi linear.
  • Pengukuran dalam area secara loop.12

 

2. Koreksi Lintang (Latitude Correction)

Posisi lintang bumi mempengaruhi medan gravitasi permukaan yang terukur. Hal tersebut disebabkan oleh bentuk bumi yang tidak bulat sempurna (pepat di ekuator), sehingga mengakibatkan nilai g di ekuator akan lebih kecil dibandingkan g di kutub bumi. Selain itu juga disebabkan karena pengaruh gaya sentrifungal akibat rotasi bumi.13Koreksi lintang dilakukan mengacu pada persamaan berdasarkan GRS-1967 (Φ sebagai lintang bumi) :14

 

3. Koreksi Kolom Udara-Bebas (Free-Air Correction)

Adanya beda ketinggian antara titik pengukuran dengan datum/muka air laut rata-rata (mean sea level) memberikan suatu masalah. Hal ini disebabkan karena medan gravitasi nomal masih berada pada bidang datum (z = 0) sedangkan medan gravitasi terukurnya, gobs (x,y,z), berada pada topografi. Untuk mengatasi masalah tersebut maka dilakukan koreksi Udara-Bebas (CF), yang dinyatakan dengan persamaan (h sebagai ketinggian posisi pengukuran) :15 Hasil koreksi tersebut kemudian dapat diterapkan untuk memperoleh nilai anomali Udara-Bebas (ΔgF) : 16

 

4. Koreksi Bouguer (Bouguer Correction)

Pada penghitungan anomali Udara-Bebas, adanya massa yang terletak di antara titik pengukuran dengan datum tidak diperhitungkan, padahal keberadaan massa ini sangat mempengaruhi nilai anomali medan gravitasi.17Oleh karenanya, perlu dilakukan koreksi Bouguer untuk mengatasi permasalahan tersebut. Koreksi Bouguer (CB) dinyatakan dalam persamaan :18Hasil koreksi Bouguer ini kemudian dapat diterapkan untuk memperoleh nilai anomali Bouguer (ΔgB) :19

 

5. Koreksi Medan (Terrain Correction)

Kondisi topografi yang tidak beraturan di sekitar titik pengukuran akan mempengaruhi medan gravitasi yang terukur.20 Untuk mengatasi permasalahan tersebut dilakukan Koreksi Medan, yang dapat dilakukan dengan metode :

  • Rectangular Grid
  • Hammer Chart21

Dari koreksi Medan ini pada akhirnya akan dapat diperoleh nilai anomaly Bouguer Lengkap (ΔgB) (setelah menerapkan semua macam koreksi-koreksi tersebut), yang dinyatakan dalam persamaan :22

 

6. Proyeksi Ke Bidang Datar dan Atenuasi ke Atas

Anomali Bouguer Lengkap masih terletak pada topografi dengan ketinggian yang bervariasi. Oleh karena itu diperlukan suatu metode untuk membawa ke bidang datar. Salah satu metode tersebut adalah Sumber Ekivalen Titik Massa. Sedangkan Atenuasi ke Atas digunakan untuk memisahkan efek lokal dengan efek regional.

 

Interpretasi

Setelah dilakukan akuisisi/pengukuran data medan gravitasi di lapangan, melakukan analisa data (menerapkan koreksi-koreksi), langkah kemudian adalah menafsirkan hasilnya. Penafsiran dapat dilakukan secara kuantitatif dan kualitatif.

Penafsiran ini mempertimbangkan :

  • apakah anomali akan ditampilkan sebagai penampang profil 2 dimensi atau peta kontur distribusi 3 dimensi.
  • mengantisipasi ambiguitas, diperlukan integrasi pemahaman dengan informasi geologi.
  • penafsiran dalam forward modeling atau inverse modeling

 

23Gmbr. Hasil survey gravitasi, menyatakan peta kontur Anomali Bouger Lengkap (kiri) dan Anomali Lokal (kanan). (gambar hasil fieldcamp geofisika ugm 2013, sengaja warna di-greyscale-kan)

gravGmbr. Survey gravitasi, yang dipadukan dengan GPS. (sumber pict.www.mmtec.co.jp)