Salah satu harapan terhadap interpretasi logging, menentukan disatu sisi: wadah (tempat) yaitu kandungan mineralogis dan prosentase elemen padatan utama (butiran, matriks dan semen) yang membentuk batuan; disisi lain: isi kandungannya, yaitu keadaan alamiah dan prosentase (porositas, saturasi) fluida yang mengisi ruang antar elemen padatan tersebut. Logging secara umum membedakan 2 (dua) kategori elemen padatan yaitu matriks dan lempung. Pembedaan ini, disatu sisi disebabkan adanya beda kelakuan, dalam kaitannya dengan fenomena fisik yang dipakai pada logging terhadap kedua macam padatan tersebut, disisi lain adanya pengaruh lempung terhadap kelakuan petrofisik reservoir (permeabilitas, saturasi, dsb).

Yang disebut matriks dalam logging yaitu kumpulan elemen padatan yang membentuk kerangka (butiran dan penghubungnya) pembentuk batuan, kecuali lempung (sebagaimana dijelaskan diatas). Matriks ini disebut sederhana (simple) bila elemen dan semen sebagai perekatnya terbentuk dari mineral yang sama (kalsit, kuarsa, dsb). Ini disebut kompleks bila elemennya sendiri memiliki komposisi mineralogis yang bervariasi dan / atau bila semen perekatnya memiliki keadaan alamiah yang berbeda (misalnya batuan pasir kuarsa dengan semen kalsit, dsb.). Ini disebut “bersih” (clean) bila batuan ini tidak mengandung lempung. Berbagai mineral pembentuk batuan sedimenter memiliki karakateristik kimia-fisika tersendiri dan ini dapat dicirikan oleh logging sebagai clean response peralatan logging (radioaktivitas, tahanan listrik, berat jenis, hydrogen index, cepat rambat gelombang akustik, dsb.).

Lempung, dimaksudkan untuk memberi nama kumpulan endapan sedimenter yang terdiri dari mineral-mineral tipis lempengan alumunium-silikat yang terhidrasi. Secara mineralogis dibedakan berbagai kelompok mineral berlempeng tipis berdasarkan ketebalan lempengannya atau jarak antar lempengan tersebut.

Pada kenyataannya, respon logging terhadap lempung hampir tidak pernah didapati secara sederhana pada batuan sedimen, sehingga penyederhanaan itu dianggap sebagai paparan teoritis, karena hanya terjadi sebagai hal yang luar biasa. Yang umum terjadi senantiasa gabungan berbagai mineral maupun bentuk seperti silt dan karbonat dalam komposisi parameter yang sangat bervariasi. Lebih jauh lagi, susunan partikel lempung membentuk ruang-ruang pori yang bervariasi pula besarnya, bukan saja oleh pengaruh susunan tadi, tetapi juga akibat pengaruh kompaksi batuan. Rongga pori ini biasanya terisi air, tetapi kadang-kadang juga hidrokarbon padat, cair atau gas. Dengan demikian karakteristik respons peralatan penyidik logging terutama tergantung pada komposisi, porositas dan saturasi hidrokarbon. Dapat dipahami bahwa kehadiran lempung pada batuan mempengaruhi respos peralatan penyidik logging secara proposional menurut prosentase dan karakteristiknya.

1. TUJUAN

Menentukan jenis dan volume shale (Clay, VSH) di dalam batu-pasir (Gambar 1). Jumlah shale perlu ditentukan karena shale dapat menyebabkan penyimpangan pembacaan log, yang akan dapat menyebabkan kesalahan interpretasi.

2. METODE DAN PERSYARATAN

2.1. METODE

1. Log Gamma Ray 2. Log SP.3. Log Rt

4. Log Neutron 5. Log Density Neutron

2.2. PERSYARATAN

1. Sifat-sifat shale di dalam batu-pasir dianggap sama dengan lapisan shale di dekatnya2. Metode Density - Neutron Log tidak dapat digunakan jika lapisan mengandung gas.

3. LANGKAH KERJA

3.1. METODE GAMMA RAY LOG

1. Baca harga defleksi gamma rata-rata pada batuan yang bersangkutan

2. Baca harga defleksi gamma rata-rata pada batu-pasir bersih (clean sand),

3. Baca harga rata-rata defleksi gamma pada batuan shale yang terdekat,

. 4. Hitung indeks shale, ISH dengan rumus berikut:

(1)

untuk clean sand

untuk lapisan shale

Umumnya 5. Jika untuk formasi tersebut tersedia juga log density, baca harga density rata-rata formasi yang

bersangkutan dan harga density rata-rata lapisan shale di dekatnya 6. Hitung VSH dengan rumus berikut:

(2)

7. Jika rekaman density log tidak ada, gunakan Gambar 2 untuk mengkonversi VSH dari ISH. Hubungan linier digunakan jika density formasi tidak terlalu dipengaruhi oleh adanya clay di dalamnya.Hubungan melengkung digunakan jika adanya clay akan mempengaruhi bulk density dari batuan.

3.2. METODE SP LOG

1. Tentukan garis alas shale (shale base line) yang menunjukkan defleksi kecil tetapi tampak menerus dan senantiasa nyata nyata berhadapan dengan lapisan shale (diperlukan informasi tambahan informasi dari sumber data lain seperti deskripsi serpih, deskripsi well site geologist, dsb.) untuk konfirmasinya.

2. Tentukan harga PSP lapisan yang bersangkutan dengan membaca defleksi dihitung dari shale base line.

3 .Tentukan harga SSP lapisan pasir bersih yang terdekat dengan cara yang sama dengan langkah 2.

4. Hitung VSH menurut hubungan berikut.

(dalam %) (3)

dimana :

3.3. METODE Rt LOG

1. Baca defleksi Rt log (Induction log atau Laterolog atau kedua-duanya) pada lapisan shale yang bersangkutan (RSH) dan lapisan pasir bersih

2. Hitung harga besaran a menurut hubungan berikut

(4)

3. Gunakan Gambar 2 untuk menentukan harga VSH dengan memasukkan besaran a pada sumbu mendatar dan baca VSH pada sumbu tegak

3.4. METODE NEUTRON LOG

1. Baca harga porosity Neutron Log pada lapisan shale di dekatnya dan pada lapisan yang

bersangkutan

2. Hitung berdasarkan rumus berikut:

(5)

3.5. METODE DENSITY - NEUTRON LOG

1. Baca harga rata-rata porositas neutron lapisan yang bersangkutan.

2. Baca harga rata-rata porositas density dari lapisan yang bersangkutan.

3. Baca harga porositas neutron rata-rata lapisan shale yang terdekat.

4. Baca harga rata-rata porositas density lapisan shale yang terdekat.5. Hitung VCL dengan rumus berikut:

(6)

Harga umumnya antara 0.15 – 0.30

4. DAFTAR PUSTAKA

1. John T, Dewan, "Essentials of Modern Open-Hole Log Interpretation", Penn-Well Books, Tulsa, Oklahoma, 1983

2. George Asquith with Charles Gibson, "AAPG Methods in Exploration Series Number 3 - Basic Well Log Analysis for Geologist", The American Association of Petrolum Geologists, 1982

3. George B. Asquith, "Log Evaluation of Shaly Sandstones: A Practical Guide", The American Association of Petrolum Geologists, Tulsa Oklahoma USA, 1982

4. Schlumberger, "Log Interpretation Principles/Applications, 19895. Schlumberger, "Log Interpretation Charts" 1997.

5. DAFTAR SIMBOL

= porositas formasi dari neutron log, fraksi

= porositas formasi dari density log, fraksi

= porositas lapisan shale dari density log, fraksi

= porositas lapisan shale dari neutron log, fraksiGR = defleksi sinar gamma dari formasi (dari pembacaan log), APIUGRCL = defleksi sinar gamma dari formasi bersih, APIUGRSH = defleksi sinar gamma dari lapisan shale, APIUISH = indeks shale, tak bersatuan

= kerapatan jenis (density) batuan formasi, gr/cc= kerapatan jenis shale, gr/cc

SP = spontaneous potensial, mVSPCL = spontaneous potensial lapisan bersih, mVSPSH = spontaneous potensial lapisan shale, mV(VCL)ND = volume clay (shale) dari neutron density, fraksi(VCL)GR = volume clay (shale) dari gamma ray log, fraksi(VCL)SP = volume clay (shale) dari SP log, fraksiRt = defleksi log resistivity jangkauan dalam untuk lapisan yang bersangkutan, Ohm-mRSH = defleksi log resistivity untuk lapisan shale, Ohm-mRtCL = defleksi log resistivity jangkauan dalam untuk lapisan batu pasir bersih, Ohm-ma = besaran perbandingan antara resistivitas shale dengan resistivitas total batuan

PSP = Pseudostatic spontaneous potential, pembacaan log SP pada lapisan batu pasir yang mengandung shale (shaly sand)

SSP = Static spontaneous potential, pembacaan log SP pada lapisan tipis batu pasir bersih (clean sand)

Tf = Temperatur formasi, °F

6. LAMPIRAN

6.1. LATAR BELAKANG DAN RUMUS

Dalam dunia perminyakan, sering muncul permasalahan shaly sand (batu pasir yang mengandung lempung). Pada interpretasi log, hal ini sering menjadi pertanyaan pada saat melakukan identifikasi dan penentuan pengaruh kandungan shale di reservoir karena shale akan memberi pengaruh pada porositas dan permeabilitas. Pemahaman tentang sifat dari shale dan koreksi data log dibutuhkan bila jumlah shale dalam reservoir cukup banyak, agar tidak terjadi kesalahan pengambilan keputusan, baik pada kegiatan eksplorasi maupun pengembangan.

Adanya clay atau shale di dalam batuan sedimen menyebabkan terjadinya penyimpangan interpretasi log bila menggunakan rumus-rumus untuk batuan bersih. Efek adanya shale dalam formasi :

Mengurangi porositas efektif, umumnya signifikan Mengurangi permeabilitas, terkadang dengan drastis Memberikan resistivitas yang berbeda dengan yang diperoleh berdasarkan persamaan

Archie Shale memberikan pembacaan log porositas (neutron, density dan sonik) yang tidak sesuai

dengan keadaan sebenarnya. Porositas akan selalu dibaca terlalu tinggi, kecuali pada log density yang tidak akan membaca porositas terlalu tinggi bila densitas shale (atau clay) sama atau lebih besar dari densitas matriks.

Apabila mengetahui jumlah shale di dalam suatu batuan maka interpretasi log untuk jenis batuan tersebut akan lebih teliti.

Clay adalah komponen utama dari shale, terdiri dari partikel-partikel sangat kecil dengan luas permukaan yang sangat luas, dan akibatnya dapat mengikat air formasi dalam jumlah banyak dipermukaannya. Untuk pasir, air ini berpengaruh pada konduktivitas elektrik tetapi tidak berpengaruh pada konduktivitas hidroliknya. Air yang terikat itu tidak dapat didorong oleh hidrokarbon dan tidak dapat mengalir. Berdasarkan hal ini, kita definisikan:

Porositas efektif : besarnya pori-pori yang terisi oleh fluida yang terikat dengan batuan non-clay

Porositas total : besar pori-pori yang terisi oleh fluida yang terikat pada batuan clay maupun non-clay.

Formasi hidrokarbon yang mengandung shale mungkin hanya menunjukkan sedikit perbedaan pada log resistivity, dibandingkan dengan batu pasir yang mengandung air atau dengan shale-shale lain yang berdekatan. Hal ini berakibat lapisan batu pasir yang mengandung shale sulit untuk ditentukan pada log resistivity. Walaupun dapat ditentukan, penggunaan persamaan Archie dalam kondisi ini akan memberikan hasil saturasi air yang tidak tepat.

Bila jumlah shale dalam reservoir dapat menghentikan produksi karena permeabilitasnya yang sangat rendah, tetapi pada jumlah tertentu keberadaan shale dalam reservoir dapat menguntungkan yaitu bila shale menyebar. Hal ini dapat menguntungkan karena shale akan mengikat air dan mengurangi saturasi air. Dengan kondisi tersebut, suatu lapisan yang memiliki saturasi air yang tinggi tetap dapat diproduksikan secara ekonomis.

Umumnya shale terdiri dari padatan sebagai berikut : 50% clay, 25% silica, 10% feldspar, 10% karbonat, 3% besi oksida, 1% bahan organik dan 1% material lainnya. Shale dapat menyerap air sebanyak 2-40% dari volumenya. Komponen clay yang terdapat dalam shale menyebabkan terjadinya penyimpangan (abnormal) dalam pembacaan log. Mineral-mineral clay diklasifikasikan dalam beberapa jenis, tergantung pada struktur kristalnya. Pada batuan sedimen, clay yang ditinjau adalah jenis montmorillonite, illite, kaolinite, chlorite dan mineral campuran yang biasanya berbentuk lapisan. Tabel 1 mendaftarkan sifat-sifat dari tiap jenis clay yang penting dalam penilaian formasi.

Tabel 1 Sifat-sifat clay yang berpengaruh dalam logging

Clay TypeCEC, meq/g

,

gr/cc

MinorConstituent

Spectral GR Components (av)

K, % U, ppm Th, ppm

Montmorillonite 0.8-1.5 0.24 2.45 Ca, Mg, Fe 0.16 2-5 14-24Illite 0.1-0.4 0.24 2.65 K, Mg, Fe, Ti 4.5 1.5 <2Chlorite 0-0.1 0.51 2.8 Mg, Fe - - -Kaolinite 0.03-0.06 0.36 2.65 - 0.42 1.5-3 6-19

Kolom pertama dalam tabel menampilkan parameter yang penting, yaitu Kapasitas Perpindahan Kation (Cation Exchange Capacity – CEC). Perhatikan bahwa nilai CEC dari montmorillonite dan illite lebih besar dibandingkan dengan chlorite dan kaolite. Kolom kedua menampilkan porositas yang dibaca oleh log CNL Neutron, pada keadaan (teoritis) 100% formasi clay. Kolom berikutnya menunjukkan densitas clay rata-rata. Parameter ini memiliki nilai yang bervariasi, sesuai dengan konsentrasi hidrogen dan mineral berat yang mengotori, misalnya mineral besi. Tiga kolom terakhir pada Tabel 1 adalah konsentrasi rata-rata dari komponen radioaktif natural yang terdapat dalam clay. Perlu diperhatikan bahwa konsentrasi potassium yang tinggi terdapat pada illite, sedangkan konsentrasi thorium yang tinggi terdapat pada montmorillonite.

Distribusi shale atau clay dalam batu pasir (sand) dibagi menjadi : Laminated Dispersed Structural.

Pembagiannya dapat dilihat pada Gambar 1.Tidak ada satupun metode perekaman logging yang dapat mengukur secara tepat jumlah

kandungan shale di dalam batuan. Sampai saat ini penentuan jumlah shale dilakukan dengan cara perhitungan dari beberapa rekaman log yang dapat menunjukkan adanya shale. Menentukan volume shale di dalam batuan dikenal lima metode, yaitu:

1. Metode Log Gamma Ray 2. Metode Log SP 3. Metode Log Rt 4. Metode Log Neutron 5. Metode Log Density - Neutron

Karena shale lebih radioaktif dibandingkan dengan batu pasir dan karbonat, log gamma ray (GR) dapat digunakan untuk menghitung volume shale dalam reservoir. Defleksi rekaman log sinar gamma makin tinggi bila jumlah kandungan shale besar. Dengan demikian indeks kandungan shale dalam batuan dapat diperoleh dari interpolasi linier antara harga sinar gamma di dalam batuan bersih dari batuan shale, sebagai berikut:

(1)

Untuk mendapatkan volume shale dalam batuan dapat dilakukan dengan grafik korelasi antara ISH

dengan VSH seperti terlihat pada Gambar 2 atau dari hubungan:

(2)

jika untuk formasi tersebut tersedia rekaman log density.

Hal yang sama juga akan ditunjukkan oleh rekaman SP log, sehingga VSH dapat dihitung berdasarkan hubungan berikut:

(7)

Adanya shale di dalam batuan cenderung memperkecil harga SP.Harga resistivity batuan yang mengandung shale sangat ditentukan oleh resistivity shale

dan kandungan shale di dalamnya. Untuk batuan dengan porositas nol, berlaku rumus Archie sebagai berikut :

(8)

Jika batuan tersebut mempunyai porositas dan mengandung air formasi maka resistivitas batuan akan berkurang, sehingga :

(9)

Dengan syarat batas VSH = 0 dan untuk batuan yang mengandung hidrokarbon, Rt = RCL adalah maksimum, persamaan (9) menjadi:

(10)

b adalah suatu konstanta dengan harga antara l sampai dengan 2

b = 1 untuk antara 0.5 sampai dengan 1.0

2 ≥ b > untuk < 0.5

Neutron porosity indeks dapat dinyatakan sebagai berikut:

(11)

berhubung harga selalu positif, maka:

(5)

Harga (VSH)N akan memberikan harga VSH yang baik jika porositas batuan rendah dan atau harga kecil. Adanya ikatan hidrogen di dalam shale menyebabkan porositas neutron mempunyai

harga lebih tinggi dari porositas yang ditunjukkan oleh log density, dengan demikian makin tinggi kandungan shale di dalam batuan perbedaan tersebut makin besar. Karena pengaruhnya adalah linier maka volume shale di dalam batuan dapat dinyatakan menurut hubungan berikut:

(6)

Untuk batuan yang mengandung gas maka porositas yang ditunjukkan oleh kedua log tersebut tidak benar, sehingga metode ini tidak dapat digunakan. Dari kelima metode tersebut penentuan VSH dengan SP akan memberikan harga yang paling besar.

Menurut konvensi maka harga VSH, yang akan digunakan adalah harga terendah dari kelima metode tersebut. Sebagai pertimbangan dapat diutarakan bahwa adanya mineral berat akan mempertinggi harga (VSH)ND, pembesaran lubang bor akan memperbesar (VSH)GR dan kandungan hidrokarbon akan menyebabkan harga (VSH)SP membesar.

6.2. CONTOH SOALRekaman Log SP, GR, Induction, SFL, Density dan Neutron suatu formasi shaly-sand seperti terlihat pada Gambar 3 memberikan data sebagai berikut:

Untuk lapisan pasir 8510 - 8540 ftRt = 3

= 0.26

= 0.33GR = 63SP = -95

Pada batuan shale 8470 - 8500 ftRSH = 1,2

= 0.20

= 0.50GRSH = 87SPSH = -75

Pada clean sand 8178 - 8193 ftRCL = 0.65

= 0.34GRCL = 36SPCL = -122

Perhitungan VSH

1.

Dari Gambar l (VSH)GR = 0.34

2.

3.

Dari Gambar 2 (VSH)Rt tidak dapat dihitung.

4.

5.

Menurut pengamatan di lapangan formasi tersebut mengandung gas.Jadi VSH = 0.34 (harga yang terendah)

6.3. GAMBAR DAN GRAFIK

Gambar 1. Bentuk distribusi shale dalam batu-pasir (after Wilson, Schlumberger)

Gambar 2. Konversi ISH terhadap VSH untuk Log Gamma Ray

Clavier et.al. menurunkan persamaan untuk dispersed shaly sand.

Gambar 3. (VSH)RT terhadap a

Gambar 4. Rekaman log formasi Shale Sand-Offshore Louisiana.