Archive for Petrologi

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 😀 ]