meto seismik

5/15/2018 meto seismik - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/meto-seismik 1/14

JMS Vol. 5 No. 1, hal. 9 - 22 April 2000

Metode Seismik Dalam Usaha Pendeteksian

Reservoir Minyak Dan Gas Bumi(Penerapan Metode AVO)

Awali Priyono

Program Studi Geofisika

Jurusan Geofisika & Meteorologi

FMIPA - ITB

Diterima tanggal 29 Agustus 1999, disetujui untuk dipublikasikan 2 Maret 2000

Abstrak Dalam paper ini akan disampaikan kajian metode AVO (Amplitude Versus Off-

Set) sebagai alat deteksi keberadaan hidrokarbon. Kajian dilakukan pada reservoir

batuan karbonat dan batuan pasir. AVO analisis dalam bentuk range limited off-set

menunjukkan bahwa batuan karbonat kering, air atau gas pada batuan karbonat yang

porous dapat dikenali dengan baik dari respon amplitudonya. Karena harga Poisson's

ratio antara air dan gas pada reservoir batuan karbonat relatip kecil, maka diperlukan

kehati-hatian dalam analisisnya. Pengkajian pada reservoir batuan pasir menunjukkan

bahwa respon AVO tidak bergantung dari tingkat saturasi gas, hal tersebut berbeda untuk

tingkat saturasi minyak. Pemodelan mundur dengan Damp Approximation Inverse (DAI)

dari respon AVO memberikan ketelitian yang cukup baik, sehingga sangat membantu

dalam estimasi parameter elastis batuan seperti Poisson's ratio dan modulus Young ,dalam kaitannya dengan karakterisasi reservoir.

Kata kunci : reservoir, hidrokarbon, AVO

Abstract

In this paper, a study of AVO (Amplitude Versus Off-Set) technique as hydrocarbon

detection will be presented. The study have been carried out in the carbonate and

sandstone reservoirs. AVO analysis, as showed in the range limited off set, indicates that

dry carbonate, water or gas in the carbonate reservoir can be recognized from their amplitude responses. The difference in Poisson's ratio value between water and gas in the

carbonate reservoir is relative small, therefore care must be taken in the analysis. The

study shows that, in the case of sandstone reservoar, the AVO response does not depend on

the gas saturation, but this is not the case for oil saturation. AVO inversion using Damp

Approximation Inverse (DAI) gives good accuracy, therefore this method is very helpful in

estimating the elastic parameters such as Poisson's ratio and modulus Young in relation to

reservoir characterization.

Keywords : reservoir, hydrocarbon, AVO

9



10 JMS Vol. 5 No. 1, April 2000

1. Pendahuluan

Selain mampu memetakan dimensi suatu perangkap minyak dan gas bumi, metode

seismik mampu memetakan variasi sifat fisik batuan dengan pendekatan kecepatan

penjalarannya. Dengan berkembangnya teknologi akuisisi dan pengolahan data,

memungkinkan sinyal refleksi dan transmisi dapat direkam dan diproses secara akurat,

sehingga informasi yang dibawanya sangat membantu dalam penafsiran sifat fisik batuan

bawah permukaan. Dalam tulisan ini akan dikaji beberapa masalah yang berkaitan dengan

pendeteksian reservoir minyak dan gas bumi dengan mengkaji perilaku sinyal refleksi dari

reservoir batuan karbonat dan batuan pasir. Metode yang digunakan adalah metode AVO

( Amplitude Versus Off-Set ), yang dikembangkan oleh Aki Richard1), Hilterman2), dan

Shuey3) dan lain-lain.

Pada tulisan ini pengkajian terutama dilakukan pada batuan karbonat, oleh karena

kebanyakan penelitian dilakukan pada reservoir batuan pasir, seperti dilakukan oleh

Ostrander4)

, Fatti dkk.5)

, Rutherford dan William6)

dan lainnya. Untuk memahami sifat

fisik reservoir, akan diuji metode Damp Approximation Inverse ( DAI ), sebelum diterapkan

pada data riil.

2. Metode AVO Untuk Pendeteksian Reservoir Minyak dan Gas Bumi dengan

Metode AVO

Prinsip dasar metode AVO ( Amplitude Versus Off-Set ) adalah adanya perubahan

koefisien refleksi terhadap sudut datang atau jarak (off-set ) antara sumber gangguan dan

penerima. Pengamatan data dilapangan menunjukkan bahwa amplitudo sinyal terpantul

tidak selalu berkurang terhadap jarak pengukuran, karena koefisien refleksi selain

dipengaruhi kontras sifat dan jenis batuan, juga sangat dipengaruhi jenis, kandungan fluida

dalam batuan.

Sesuai dengan uji data dan pemodelan dalam studi ini pendekatan Shuey3)

akan

digunakan, dimana koefisien refleksi dirumuskan sebagai :

( )( )

( θ−θ∆

+θ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡

σ−

σ∆++≈θ 22

p

p2

2000 sintanV

V

2

1sin

1RARR ) (1)



JMS Vol. 5 No. 1, April 2000 11

⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜

⎝

⎛

ρ

ρ∆+

∆≈

p

p

0

V

V

2

1R (2)

( )σ−σ−

+−=1

21B12BA 0 (3)

ρρ∆+∆

∆=

pp

pp

VV

VVB (4)

dengan :

Vp : rata-rata kecepatan gelombang P

antar lapisan

∆Vp : perbedaan kecepatan gelombang P

antar lapisan

ρ : rata-rata densitas antar lapisan

∆ρ : perbedaan densitas antar lapisan

σ : rata-rata Poisson Ratio antar lapisan

∆σ : perbedaan Poisson Ratio antar lapisan

θ : sudut datang

2.1. Studi kasus pada reservoir batuan karbonat

2.1.1. Respon AVO

Berikut akan diperlihatkan studi kasus AVO pada batuan karbonat dari fasies reef

built up. Maksud dari studi ini adalah mengkaji perilaku respon AVO sekaligus menguji

model dalam usaha pemahaman terhadap sifat fisik reservoir.

Untuk tujuan ini digunakan kasus dari tiga sumur pemboran yang telah diketahui

sebagai sumur kering, reservoir air dan reservoir gas masing-masing dilalui lintasan

seismik yang akan digunakan dalam studi ini. Sebelum dilakukan analisis AVO data

diproses untuk mendapatkan preserve amplitude yang terbebas dari pengaruh sinyal yang

tidak diinginkan. Untuk melihat perubahan amplitudo dibuat range limited offset dalam

bentuk penampang stack offsett jarak dekat dan jauh, seperti diperlihatkan pada gambar

2.1, 2.2, dan 2.3.. Dari gambar-gambar tersebut terlihat jelas bahwa data seismik yang

melalui batuan karbonat kering, air dan gas dalam batuan karbonat memiliki respon yang

berbeda.

Pada batuan karbonat kering perubahan/pengurangan amplitudo tidak terlalu drastis

dan masih menunjukkan polaritas yang sama. Pada reservoir yang terisi air terjadi

pengurangan amplitudo lebih kuat namun masih menunjukkan polaritas yang sama.

Sedangkan untuk reservoir gas terjadi pengurangan amplitudo lebih kuat dan amplitudo




mendekati nol pada offset jauh atau bahkan hampir terjadi pembalikan polaritas. Dengan

demikian terlihat jelas pada kasus ini bahwa batuan karbonat kering, air dan gas dalam

reservoir karbonat dapat dicirikan dengan perubahan amplitudo terhadap off-set .

Untuk mendapatkan nilai parameter elastis batuan dibuat pemodelan maju

didasarkan atas persamaan (1). Data kecepatan gelombang P dan densitas digunakan data

loging sumur yang dilewati lintasan seismik yang disebutkan diatas. Data sumur ini juga

dipakai untuk melakukan koreksi terhadap respon AVO pada zero - off set (normal

incidence). Kecepatan gelombang S tidak dilakukan pengukuran, sehingga Vs atau (Vp /Vs)

dicari atas dasar "trial and error ", sampai terjadi kecocokan antara data dan model. Hasil

pemodelan menunjukkan bahwa batuan gamping kering sesuai dengan harga Vp /Vs = 1.90,

reservoir air dan reservoir gas masing-masing Vp /Vs = 1.80 dan 1.75, yang ekivalen dengan

nilai Poisson's ratio = 0.3080, 0.2767 dan 0.2555.

a)

b)

Gambar 2.1. a) Respon AVO dengan offset 117 – 927 m (atas), b) Respon AVO dengan

offset 927 – 1677 m (bawah) (pada batuan karbonat kering)




a)

b)

Gambar 2.2 a) Respon AVO dengan offset 500 – 1250 m (atas) b) Respon AVO dengan

offset 1250 – 2000 m( Bawah) (pada reservoir air batuan karbonat)

a)

Gambar 2.3 a) Respon AVO dengan offset 230 – 1120 m (atas) b) Respon AVO dengan

offset 1120 – 2000 m( Bawah) (pada reservoir gas batuan karbonat)

b)




Dengan demikian kwantitas nilai Vp /Vs yang berarti juga harga Poisson's Ratio dari data

tersebut diatas dapat membedakan antara batuan karbonat kering, reservoir air dan

reservoir gas. Walaupun demikian beda nilai Poisson's ratio untuk reservoir air dan gas

sangat berdekatan, sehingga sulit dibedakan. Hal ini sangat berbeda dengan reservoir batu

pasir dimana harga Poisson's ratio untuk gas relatip rendah, yaitu berkisar antara 0.1 - 0.15.

Perbedaan harga Poisson's ratio pada reservoir batuan pasir dan reservoir batuan karbonat,

diperkirakan disebabkan perbedaan hubungan matrik dalam batuan. Hubungan yang

bersifat intergranular pada batuan pasir menyebabkan fluida yang ada didalamnya

berpengaruh terhadap kecepatan gelombang P maupun gelombang S, yang berarti

mempengaruhi harga Poisson's rationya. Sedangkan hubungan matrik yang bersifat moldic

dan vogular pada batuan karbonat menyebabkan kecilnya pengaruh fluida terhadap

penjalaran gelombang P maupun S. Hal tersebut merupakan alasan kenapa deteksi pada

reservoir karbonat lebih sulit dibandingkan dengan reservoir batuan pasir. Respon AVO

dari data yang diekstraksi dari gambar 2.1, 2.2 dan 2.3 nomor CDP1696, CDP1747 dan

CDP1711 dan hasil pemodelan maju diperlihatkan pada gambar 2.4a dan 2.4b.

Gambar 2.4.a. Respon AVO pada batuan karbonat kering dan reservoir air pada batuan

karbonat dari data dan model




Gambar 2.4.b. Respon AVO pada batuan karbonat kering dan reservoir gas pada batuan

karbonat dari data dan model

2.1.2. Inversi AVOInversi disini dilakukan selain menguji metodenya juga dimaksudkan untuk

menguji data riil yang telah dibahas diatas untuk mendapatkan nilai parameter elastis,

khususnya Poisson's ratio dan modulus Young dalam kaitannya dengan estimasi porositas.

Metode inversi yang digunakan pada tulisan ini adalah metode DAI ( Damp

Approximation Inverse) yang dimaksudkan untuk mencari parameter fisis yang terkandung

pada persamaan (1), dengan cara meminimkan beda rata-rata kwadrat antara nilai data dan

model. Metode DAI adalah merupakan penggabungan dari metode Marquardt dan metodesingular trancation, dimana nilai redaman dipilih seoptimal mungkin agar solusi yang

dihasilkan merupakan robust solution7)

.

Langkah awal dalam penerapan prinsip inversi adalah mengekspansi persamaan (1)

dalam deret Taylor dengan mengabaikan orde kedua dan seterusnya, sehingga persamaan

tersebut menjadi :

( ) j

k

1 j j

j

ii mb

R

RR δ⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎝

⎛

∂

∂

+= ∑=

θ

θ (5)




dengan :

Rθi : koefisien refleksi data observasi ke i

Ri0

: koefisien refleksi model awal data ke i

b : parameter yang akan dicari

b0 : parameter model awal

δm : b - bo

(∂Ri / ∂b j) : diferensial partial R ke i terhadap

parameter model ke - j.

i : 1, 2, 3, …, M

j : 1, 2, 3, …, N

N : jumlah data

k : jumlah parameter model

Persamaan (5) dapat ditulis sebagai :

mJd' δ= (6)

dengan :

d' = Rθi - Ri0

J = matrik Jacobi yang elemen-elemennya merupakan diferential partial R

terhadap masing-masing parameter model.

Dengan mendekomposisikan matrik J dengan metode Singular Value Decomposition

(SVD), dan dengan menambahkan matrik diagonal yang elemen-elemennya merupakan

faktor bobot atau faktor redaman, maka persamaan (6) dapat dituliskan sebagai :

[ d ] (7)'

)

TUVWm T1−=δ

dimana U, W dan V adalah matrik hasil dekomposisi dari matrik J. U dan V berupa matrik

ortogonal, sedangkan W adalah matrik diagonal dengan elemen-elemennya berupa nilai

eigen (w1, w2, .., wn), dimana w1 > w2 > w3, …, wn. T adalah matrik diagonal, yang

elemen-elemennya merupakan faktor redaman t j, yang didefinisikan sebagai :

(t

k

k j

j

j

=+

2

2 2

η

η ηµ(8)

dengan :

( )k

w

w j

j=

max

(9)

w j adalah elemen ke – j dari matrik W, µ adalah nilai ambang relatip variasi parameter

model dan η adalah bilangan bulat. Relatip ambang µ didefinisikan sebagai :




max

min

w

w=µ (10)

dengan wmin adalah nilai eigen minimum yang tidak nol.

Pencarian solusi parameter didasarkan proses iterasi untuk mendapatkan kecocokan

data pengamatan dengan hasil perhitungan.

Perhitungan dimulai dengan memberikan nilai awal dari parameter model dengan

nilai η = 1. Bila belum tercapai konvergensi nilai η ditambah satu, dan ini dapat berulang

sampai nilai η = 4. Bila sampai nilai η = 4 belum tercapai konvergensi, maka nilai eigen

yang lebih besar dari wmin dari nilai eigen pada iterasi sebelumnya dipilih untuk

perhitungan µ baru. Jika µ lebih besar dari 0.2 proses dihentikan (tidak konvergen). Proses

dihentikan apabila sudah tercapai pada penghentian iterasi, yaitu jumlah akar kwadrat rata-

rata dari selisih data lapangan dan dengan data perhitungan lebih kecil dari bilangan

tertentu, misalnya 10-4

.

Dengan metode DAI faktor redaman ditentukan secara otomatis dengan

menggunakan nilai eigen dari matrik Jacobian sehingga semua informasi yang terkandung

dalam data digunakan pada waktu pencarian solusi. Sesuai dengan kasus dalam studi ini

parameter yang dicari adalah nilai dari Poisson's ratio, sedangkan parameter masukan yang

digunakan adalah kecepatan gelombang P dan densitas setiap lapisan. Pemecahan

dilakukan dengan cara iterasi secara otomatis untuk mencapai konvergensi antara data dan

model.

Hasil uji sintetik menunjukkan bahwa teknik inversi dengan metode DAI

memberikan ketelitian yang cukup baik. Hasil simulasi menunjukkan bahwa solusi akan

optimum apabila nilai tebakan awal tidak terlalu menyimpang dengan parameter model

yang sebenarnya.

Hasil inversi terhadap data yang telah dibahas diatas mendapatkan nilai Poisson's

ratio untuk batuan shale (sebagai cap rock ) berkisar antara 0.3502 - 0.3533, sedangkan

batuan karbonat kering, reservoir air dan gas pada batuan karbonat masing-masing

diperoleh harga Poisson Ratio 0.3081, 0.2721 dan 0.2575. Harga-harga ini mendekati hasil

dari pemodelan maju yang telah dibahas sebelumnya. Respon AVO dari data dan

pemodelan mundur diperlihatkan pada gambar 2.5a dan 2.5b.




Gambar 2.5a Respon AVO dari data dan hasil inversi dengan metode DAI pada batuan

karbonat kering dan reservoir air

Gambar 2.5b Respon AVO dari data dan hasil inversi dengan metode DAI pada batuan

karbonat kering dan reservoir gas

2.2. Respon AVO pada batuan pasir

Untuk melihat perbandingan respon AVO pada batuan karbonat, berikut akan

diperlihatkan hasil pemodelan maju respon AVO pada batuan pasir. Pemodelan dibuat atas




dasar masukan dari data log sumur (gelombang P, gelombang S dan densitas) dengan

reservoir air, minyak dan gas.

Gambar 2.6. Respon AVO pada batuan pasir kering dan reservoir terisi air, minyak dan gas

pada batuan pasir.

Selain akan diperlihatkan respon AVO dengan jenis fluida yang berbeda, akan

diperlihatkan pula pengaruh saturasi terhadap respon tersebut. Dari gambar 2.6 terlihat

bahwa respon AVO pada batuan pasir kering memiliki kemiripan dengan pada batuan

karbonat kering, seperti diperlihatkan pada gambar 2.4, dimana amplitudo menurun pada

off-set dekat dan kemudian meninggi pada sudut datang lebih besar dari 400. Pada batuan

pasir porous yang terisi fluida, amplitudo masih menurun pada sudut datang lebih besar

dari 400, sedangkan pada batuan karbonat meninggi. Hal yang menarik disini adalah

kaitannya dengan tingkat saturasi, dimana variasi saturasi gas 20%, 30%, 40% dan 50%

memperlihatkan respon yang hampir sama, baik dari segi trend maupun kwantitas respon,

sedangkan saturasi minyak dengan prosentasi yang sama memperlihatkan respon yang

relatip berbeda dari segi kwantitas. Dari hal tersebut menunjukkan bahwa prediksi

potensial kandungan gas dengan metode AVO lebih sulit. Gambar 2.7a dan 2.7b

memperlihatkan respon AVO pada reservoir minyak dan gas dengan tingkat saturasi yang

berbeda.




Gambar 2.7.a. Respon AVO dari reservoir yang terisi minyak dengan saturasi minyak

20%, 30%, 40% dan 50%

Gambar 2.7.b. Respon AVO dari reservoir yang terisi gas dengan saturasi gas 20%, 30%,

40% dan 50%




Hal yang dikemukakan diatas adalah respon AVO untuk reservoir batuan pasir

dengan kasus low accustic impedance, untuk kasus hight accustic impedance diperlukan

pengkajian tersendiri.

3. Kesimpulan

1. Hasil analisis data dalam bentuk range limited off set terlihat bahwa batuan karbonat

kering, reservoir batuan karbonat yang terisi fluida air maupun gas dapat dikenali

dengan baik dari respon amplitudonya. Walaupun demikian diperlukan kehati-hatian

untuk membedakan jenis fluidanya disebabkan kecilnya perbedaan nilai Poisson's

ratio-nya.

2. Pemodelan mundur dengan menggunakan Damp Approximation Inverse sangat

membantu pada estimasi parameter elastis batuan, seperti Poisson's ratio dan modulus

Young, sehingga dapat membantu pada penaksiran sifat batuan maupun fluida

reservoir.

3. Pemodelan AVO pada batuan pasir menunjukkan bahwa tingkat saturasi gas tidak

banyak mempengaruhi respon AVO, sedangkan tingkat saturasi minyak relatif masih

dapat dibedakan.

Daftar Pustaka

1. Aki, K. I. And P. G. Richard, ”Quantitative Seismology”, W. H. Freeman and CO.

(1980)

2. Hilterman, F., ”Is Avo the seismic signature of lithology”, The Leading Edge of

Exploration, 191,15 – 22 (1983).

3. Shuey, R.T, ”A Simplification of Zeoppritz equation”, Geophysics, 50, 609 – 614

(1985).

4. Ostrander, W.J, ”Plane - wave reflection coefisient for gas sands at non normal angles

of incidence”, Geophysics, 49, 1673-1698 (1984).

5. Fatti, J. L., et al, ”Detection of gas in sand stone reservoir using AVO analysis: A 3-D

seismic case history using the Geostack technique”, Geophysics, 59,1362-1376 (1994).




6. Rutherford, S. R. and H. W. William, “AVO in gas sand”, Geophysics, 54, 680-688

(1989).

7. Rao, B.N., Rama Krisna, P., and Mark Deyuhu, A., ”Some Aspects in inversion of

potential field data : A damp approximate inverse approach”, Applied Geophysics, 32,

219 – 233 (1994).

meto seismik

Documents