BAB 3 TEORI DASAR

BAB 3

TEORI DASAR

3.1 Seismik Refleksi

Seismik refleksi merupakan salah satu metode geofisika yang digunakan untuk

mengetahui keadaan di bawah permukaan bumi. Metode ini menggunakan

gelombang akustik yang dihasilkan oleh sumber gelombang (dapat berupa

dinamit, vibroseis, palu, petasan, airgun, dll) dan direkam oleh receiver (berupa

geophone atau hydrophone). Gelombang yang dihasilkan oleh source akan

merambat ke segala arah, termasuk kedalam bumi. Ketika gelombang yang

merambat ke dalam bumi menemui batas lapisan (interface) yang memiliki

perbedaan AI, sebagian energi gelombang tersebut akan terpantulkan dan

sebagian lagi akan ditransmisikan / diteruskan ke dalam bumi. Gelombang yang

terpantulkan tersebut akan ditangkap oleh receiver yang berada di permukaan.

Besarnya energi gelombang yang dipantulkan dipengaruhi oleh besarnya RC pada

interface tersebut akibat adanya kontras AI.

Gambar 3.1 Prinsip kerja seismik refleksi13

BAB 3 TEORI DASAR

Pengaplikasian metode seismik refleksi ini dapat menjadi 3 tahap, yaitu : akuisisi,

processing, dan interpretasi. Tahap akuisisi merupakan tahap pengambilan data di

lapangan. Dari tahap ini akan dihasilkan rekaman raw seismic yang kemudian

akan dilakukan proses processing untuk meningkatkan signal to noise ratio (S/N)

agar lebih menggambarkan keadaan reflektor yang sebenarnya sehingga dapat

dilakukan interpretasi terhadap data seismik tersebut.

F ie ldT a p e s

1 . P r e p r o c e s s in g

O b s e r v e r `s

L o g

----

DREG

eede

m u ltip le x in gfo r m a ttin gitin go m e tr ic S p r e a d in g

C- S- A

oep

r r e c tio ntu p o f F ie ld G e o m e tr yp lic a tio n o f F ie ld S ta tic2 .D e c o n v o lu tio nA n d T r a c eB a la n c in g

3 . C M PS o r tin g

4 . V e lo c ityA n a ly s is

5 a . R e s id u a lS ta ticC o r r e c tio n

5 b . V e lo c ityA n a ly s is

6. N M OC or r e c tio n- M utin g- S tac k in g

7 . T im eV a r ia n tB a n d -P a s sF ilte r in g

G a in

8 . M ig r a tio n

G a in

Gambar 3.2 Flowchart standard seismic processing (Yilmaz, 1987)

14

BAB 3 TEORI DASAR

3.2 Karakterisasi Reservoir

Karakterisasi reservoir dapat didefinisikan sebagai suatu proses untuk

menggambarkan secara kualitatif dan atau kuantitatif karakter reservoir

menggunakan semua data yang ada (Sukmono, 2002). Data yang digunakan

adalah data seismik, data well log (terutama density dan sonic), dan data reservoir.

Apabila seismik menjadi data utama dalam proses karakterisasi reservoir tersebut,

maka proses tersebut dapat disebut seismic reservoir analysis.

Seismic reservoir analysis dibagi menjadi 3 bagian, yaitu : deliniasi, deskripsi,

dan reservoir monitoring (Sheriff, 1991, opcite, Sukmono, 2002). Deliniasi

reservoir diartikan sebagai usaha untuk mendeliniasi geometri reservoir dengan

cara structural interpretation.

Deskripsi reservoir

adalah usaha untuk

mendapatkan nilai besaran fisik batuan seperti porositas, permeabilitas, saturasi

air, fluida pori, dsb. Sedangkan monitoring reservoir adalah pengamatan

perubahan besaran fisik batuan berdasarkan perubahan respon seismik selama

proses produksi hidrokarbon dari reservoir.

3.3 Koefisien Refleksi, Impedansi Akustik dan Impedansi Geser

Seperti yang dibahas sebelumnya, amplitudo dari sebuah data seismik merupakan

besarnya jumlah energi yang terpantulkan ke permukaan bumi dan direkam oleh

receiver. Besarnya energi yang terpantulkan tersebut bergantung pada besarnya

nilai RC. Secara umum trace seismik merupakan hasil konvolusi antara wavelet

sumber dengan RC ditambah dengan komponen bising (noise).

15

BAB 3 TEORI DASAR

(1)

dimana :

S(t)

= trace seismik

RC(t) = reflection coefficient

W(t)

= wavelet

n(t)

= noise

Besarnya nilai RC dipengaruhi oleh besarnya kontras AI. AI merupakan hasil

perkalian antara densitas ( ) dan kecepatan gelombang p (Vp).

(2)

dimana :

AI

= acoustic impedance

Vp

= kecepatan gelombang p

= densitas

(3)

dimana :

RC

AIi

AIi+1

= reflection coefficient

= acoustic impedance lapisan i

= acoustic impedance lapisan di atas lapisan i

16

BAB 3 TEORI DASAR

AI merupakan parameter batuan yang dipengaruhi oleh litologi, porositas,

kandungan fluida, kedalaman, tekanan, dan suhu, sehingga dapat digunakan untuk

identifikasi parameter parameter batuan yang mempengaruhinya. Sebagai

contoh, AI dapat digunakan untuk mengidentifikasikan kehadiran hydrocarbon

dalam suatu batuan, Karena nilai AI batuan yang mengandung hydrocarbon lebih

rendah daripada ketika batuan tersebut hanya mengandung air / brine. Namun AI

tidak sensitif terhadap saturasi gas, sehingga perlu melihat parameter lain yang

dapat menunjukkan saturasi gas pada batuan.

Gambar 3.3 Pengaruh beberapa faktor terhadap kecepatan gelombang seismik (Hiltermann, 1977,

opcite, Sukmono, 2002)

Secara umum Shear Impedance (SI) atau impedansi geser hampir sama dengan

AI, hanya perbedaannya kecepatan yang digunakan adalah kecepatan gelombang

S. Secara matematis SI dirumuskan sebagai :

17

BAB 3 TEORI DASAR

(4)

dimana :

SI : Impedansi Shear

Vs : Kecepatan gelombang S

: Densitas

3.4 AVO dan Impedansi Elastik

Ostrander merupakan salah satu orang yang memulai penelitian mengenai AVO.

Dia mengidentifikasi adanya penguatan ampitudo seiring dengan bertambahnya

offset pada lapisan batupasir yang mengandung gas dan mengajukan sebuah

model yang dikenal dengan model Ostrander (porous gas-sandstones). Kemudian

Rutherford dan Williams mengklasifikasikan anomali AVO menjadi 3 kelas, yaitu

: kelas1 (high impedance gas-sandstones), kelas 2 (near zero impedance contrast

gas-sandstones), dan kelas 3 (porous gas-sandstones). Castagna kemudian

menambahkan kelas ke-4 (gas-limestones), dan mengembangkan analisa dengan

menggunakan AVO cross-plot antara intercept (R(0)) yang merupakan nilai RC

pada offset sama dengan 0 dan gradient yang merupakan besar perubahan nilai

RC seiring dengan bertambah offset.

Secara umum, anomali AVO terjadi karena adanya perubahan perbandigan Vp

dengan Vs. P-wave akan melambat ketika melewati fluida, sedangkan S-wave

tidak dapat melewati fluida dan akan merambat melewati bagian matriks dari

batuan dan menghindari pori batuan yang mengandung fluida. Sehingga ketika

gelombang mengenai suatu lapisan yang mengandung fluida, maka akan terjadi

18

BAB 3 TEORI DASAR

perubahan perbandingan Vp dan Vs. Perubahan amplitudo ini dapat dijelaskan

dengan persamaan persamaan dan teori yang akan dibahas berikut ini.

Ketika gelombang seismik mengenai suatu batas lapisan pada sudut tidak sama

dengan nol akan terjadi 4 gelombang, yaitu P-wave pantul dan bias serta konversi

P-wave menjadi S-wave pantul dan bias. Sebagai konsekuensinya, koefisien

refleksinya menjadi sebuah fungsi dari kecepatan gelombang-P, kecepatan

gelombang-S, dan densitas dari masing masing lapisan, serta sudut.

Gambar 3.4 Ilustrasi gelombang-P mengenai suatu batas lapisan dan berubah menjadi 4

gelombang

Zoeppritz menurunkan RC dari gelombang pantul dan bias pada gambar di atas

menjadi persamaan berikut :

19

BAB 3 TEORI DASAR

(5)

dimana :

A

B

C

D

= Rpp refleksi,

= Rps refleksi,

= Rpp transmisi,

= Rps transmisi,

= Kecepatan gelombang P,

r

t

r

t

= Sudut datang gelombang P,

= Sudut bias gelombang P,

= Sudut pantul gelombang S,

= Sudut bias gelombang S,

= Densitas.

= Kecepatan gelombang S,

Walaupun persamaan Zoeppitz baik dalam menghasilkan amplitudo dari sebuah

gelombang-P yang terpantulkan, tetapi persamaan ini tidak memberikan

pengertian bagaimana hubungan amplitudo dengan berbagai parameter fisik

batuan. Aki dan Richards membuat suatu pendekatan yang merupakan linearisasi

dari persamaan Zoeppritz yang kompleks dengan memisahkan kecepatan dan

densitas :

(6)

dimana :

,

,

20

BAB 3 TEORI DASAR

,

,

,

,

,

Persamaan lain yang memodifikasi persamaan Aki Richards diperkenalkan oleh

Wiggins. Persamaan ini dikenal dengan persamaan ABC karena dalam persamaan

ini terdapat 3 term, yaitu : A yang disebut intercept, B yang disebut gradient, dan

C yang disebut curvature.

(7)

dimana :

,

,

,

Fatti juga mengembangkan persamaan lain dari persamaan Aki Richards.

Persamaan ini biasa digunakan untuk memisahkan koefisien refleksi P-wave dan

S-wave.

(8)

dimana :

,

,

21

BAB 3 TEORI DASAR

,

,

,

,

Connoly mengajukan suatu persamaan EI yang didasari atas analogi antara

persamaan AI untuk sudut sama dengan nol juga dapat berlaku pada EI untuk

sudut yang tidak sama dengan nol. Dari analogi tersebut dan dengan

menggunakan persamaan ABC 3 term didapatkan persamaan :

cc

Untuk sudut lebih besar dari 30, persamaan EI yang dihasilkan dari persamaan

ABC 3 term kurang baik solusinya karena persamaan ini tidak memberikan hasil

yang lurus. Untuk sudut lebih besar dari 30 persamaan EI yang digunakan hanya

menggunakan 2 term saja.

(10)

Whitcombe memodifikasi persamaan EI dengan memperkenalkan konstanta

referensi. Modifikasi ini dilakukan untuk menyamakan skala nilai EI pada sudut

yang berbeda.22

BAB 3 TEORI DASAR

(11)

dimana Vp0, Vs0,

0

adalah konstanta referensi.

3.5 Seismik Inversi

Seismik inversi didefinisikan sebagai teknik untuk membuat model geologi bawah

permukaan menggunakan data seismik sebagai input dan data sumur sebagai

kontrol (Sukmono, 2002). Model geologi yang dihasilkan oleh seismik inversi

adalah model impedansi (dapat berupa AI, SI atau EI) yang merupakan parameter

dari suatu lapisan batuan, bukan merupakan parameter batas lapisan seperti RC.

Oleh karena itu, hasil seismik inversi lebih mudah untuk dipahami dan lebih

mudah untuk diinterpretasi. Dari model impedansi ini dapat dikorelasikan secara

kuantitatif dengan parameter fisik dari reservoir yang terukur pada sumur seperti

porositas, saturasi air, dsb. Apabila korelasi antara hasil inversi dan data sumur

cukup baik, maka hasil inversi dapat digunakan untuk memetakan parameter data

sumur tersebut pada data seismik.

Metode seismik inversi dapat dibagi menjadi 2 jenis berdasarkan data seismik

yang digunakan, yaitu : post-stack seismic inversion dan pre-stack seismic

inversion. Data seismik post-stack adalah data seismik yang mengasumsikan

amplitudo seismik hanya dihasilkan oleh R(0), sehingga post-stack seismic

inversion hanya dapat digunakan untuk menghasilkan tampilan model AI saja.

Sementara data seismik pre-stack masih mengandung informasi sudut (R( )),

23

BAB 3 TEORI DASAR

sehingga pre-stack seismic inversion dapat digunakan untuk menghasilkan

parameter parameter, selain AI, seperti : EI, Vp/Vs, serta lambda-rho dan mu-

rho.

Gambar 3.5 Tipe dari teknik inversi (Russel, 1988, opcite, Sukmono, 2002)

Gambar 3.6 flowchart inverse modelling (inversi) (Sukmono 2002)

Terdapat 3 metode dalam pengerjaan seismik inversi post-stack, yang masing -

masing memiliki kelebihan dan kekurangan, yaitu : band-limited / recursive,

model-based, dan sparse-spike.

Band-limited / recursive24

BAB 3 TEORI DASAR

Band-limited / recursive inversion merupakan metode inversi yang paling

sederhana. Metode ini disebut sebagai band-limited karena metode ini

menginversi seismic trace itu sendiri, sehingga hasil dari proses tersebut memiliki

frekuensi yang sama dengan seismik yang band-limited. Metode ini juga disebut

sebagai recursive karena dimulai dari lapisan pertama, AI untuk lapisan - lapisan

berikutnya ditentukan dengan mengaplikasikan persamaan secara recursive.

persamaan yang digunakan adalah :

(12)

Kelebihan dari metode ini adalah lebih cepat dan sederhana. Sedangkan

kekurangan dari metode ini adalah :

Error akan diakumulasikan karena persamaan diaplikasikan secara

recursive, sehingga hasilnya akan sangat bergantung pada data AI lapisan

pertama.

Tidak ada kontrol geologi pada saat melakukan proses inversi.

Data seismik yang mengandung noise akan terbawa dalam proses inversi,

karena tetap dianggap sebagai reflector.

Sulit untuk mengembalikan frekuensi yang hilang pada saat proses

konvolusi.

Mengabaikan wavelet seismik karena hanya menggunakan asumsi wavelet

berfasa nol.

25

BAB 3 TEORI DASAR

Model based

Metode inversi ini menggunakan model awal yang dibuat berdasarkan picking

horizon dan ekstrapolasi nilai AI dari sumur. Metode ini juga disebut sebagai

blocky inversion karena nilai AI dari sumur terlebih dahulu diratakan nilainya

berdasarkan ukuran blok yang diberikan.

Kelebihan dari metode ini adalah :

Resolusi meningkat karena proses inversi dilakukan dengan data dari

model bukan seismik.

Baik digunakan untuk target lapisan yang memiliki reflektifitas yang

rendah (dimspot).

Sedangkan kekurangan dari metode ini adalah :

Sangat bergantung pada wavelet dan model awal.

Tidak memiliki solusi yang unik (seperti semua metode inversi yang lain).

Sparse-spike

Sparse-spike menggunakan metode statistik untuk membuat suatu rangkaian RC

dari seismic trace dengan terlebih dahulu menentukan big spike atau nilai

reflektifitas yang besar. Pada metode ini terdapat beberapa cara untuk melakukan

analisa statistik, yaitu maximum-likelihood inversion and deconvolution, norm L1,

dan minimum entropy deconvolution.

Kelebihan dari metode ini adalah :

Resolusi meningkat karena bandwidth meningkat.

Baik untuk aplikasi pada target lapisan yang memiliki reflektifitas tinggi

(bright spot).

26

BAB 3 TEORI DASAR

Tidak terlalu bergantung kepada model.

Kekurangan dari metode ini adalah :

Tidak dapat digunakan untuk target lapisan yang memiliki reflektifitas

rendah.

Terkadang menghasilkan event yang lebih sedikit dari yang diketahui

secara geologi.

Solusi juga tidak unik.

27