PENGGUNAAN METODE GEOFISIKA UNTUK EKSPLORASI CBM

Gas Metana Batubara (GMB) atau yang populer dikenal dengan Coal Bed

Methane(CBM), merupakan campuran gas-alam seperti halnya gas bumi yang diperoleh pada

suatu situasi geologi tertentu pada lapisan batubara. CBM adalah gas alam yang mengandung

metana (CH4), diproduksi dengan metode yang non tradisional namun karena karakternya

seperti gas alam biasa, maka bisa dijual dengan cara konvensional gas biasa. CBM timbul

karena proses biokimia sebagai akibat dari aktifitas mikrobiologi atau dari proses termal

akibat penambahan panas sebanding kedalaman dari batubara. Pada umumnya CBM ini

terdapat dalam keadaan batubara yang terendam (jenuh) air. Seringnya seam batubara

tersaturasi oleh air ini yang menyebabkan timbulnya kandungan metana (CH4) dalam

batubara. Padahal batubara yang tersaturasi dalam air pada umumnya merupakan batubara

kualitas rendah.

Sumber dari ESDM menyebutkan bahwa cadangan CBM di tanah air sekitar 2-3 kali

dari

cadangan gas nasional. Selain itu, pemanfaatan gas metana menjadi sebuah pertimbangan

karena beberapa hal sebagai berikut:

1. CBM merupakan energi alternatif yang dihasilkan di luar MIGAS dari fosil.

2. Pemanfaatan CBM sebagai sumber energi menjadi alternatif menarik karena kadar

polutannya jauh lebih kecil dibandingkan dengan batubara dan minyak bumi.

3. Biaya eksploitasi untuk CBM sendiri cukup rendah karena sumur-sumur eksploitasi yang

digunakan untuk mengambil CBM tidak membutuhkan biaya tinggi dalam

pengeborannya.

4. Gas mempunyai tingkat penggunaan dengan energi yang luas, dan dengan krisis energy

yang terjadi saat ini serta harga bahan bakar yang relatif sangat tinggi pengembangan akan

sumber daya energi alternatif ini sewajarnya mendapat perhatian serius.

Indonesia memiliki potensi CBM yang cukup besar pada 11 coal basin yang ada dengan

sumber daya gas sekitar 453,30 Tcf (Migas dan ADB, 2003). Potensi sebesar ini hanya

tersebar di dua pulau saja, yaitu pulau Sumatera dan Kalimantan. Pulau-pulau lainnya tidak

significant. Cekungan Sumatera Selatan merupakan peringkat pertama dengan potensi

sumber daya (resources) CBM sebesar 183 Tcf. Sumber daya adalah undiscovered reserves

atau cadangan yang belum ditemukan, yang ditentukan (dihitung) berdasarkan perkiraan

teoritis dengan memakai informasi geosain. Oleh karena itu perlu dilakukan peningkatan

status dari sumber daya (resources) menjadi cadangan.

Peningkatan status dapat dilakukan dengan cara pemetaan kondisi bawah permukaan

menggunakan metode geofisika dimana lokasi masing- masing sumber daya yang

diperkirakan ada. Setelah memperoleh kepastian mengenai keberadaan, kuantitas, dan

kualitasnya, sumber daya ini berubah tingkatnya menjadi cadangan. Cadangan ini kemudian

akan merupakan cadangan terbukti (proven reserves), apabila cukup buktibukti mengenai

volume dan kapasitas produksi (dan karakteristik fisik lingkungan pengendapannya), serta

cara penambangannya dan tingkat komersialitasnya (mineable).

Cadangan terbukti ini dapat berkurang karena diproduksikan atau adanya revisi negatif.

Sebaliknya, dapat bertambah karena adanya penemuan baru atau revisi positif.

GAMBAR 1. SEBARAN SUMBER DAYA GAS METANA BATUBARA

Eksplorasi CBM pada umumnya merujuk dari pengetahuan geologi dari daerah tersebut

dan melakukan pengeboran langsung pada daerah yang disinyalir kaya CBM dengan

kenampakan di permukaannya (ada semburan gas). Namun karena umumnya untuk

mengeksplorasi keberadaan CBM ini biasanya dilakukan pengeboran langsung, hal ini

disamping kurang efisien juga menimbulkan biaya yang relatif mahal. Oleh karena itu

diperlukan metode-metode eksplorasi yang paling efektif dan efisien untuk memetakan

keberadaan CBM di bawah permukaan tanah beserta penghitungan cadangannya. Untuk

mendapatkan metode-metode tersebut diperlukan tahap-tahap kegiatan yang dimulai dari:

1. Mempelajari genesa batubara yang menghasilkan metane beserta CBM geologi play.

2. Menentukan strategi pendeteksian CBM dibawah permukaan dengan seismic fisika batuan.

Pada beberapa keadaan reservoar (temperatur, fluida, tekanan pori).

3. Menentukan strategi pendeteksian CBM dibawah permukaan dengan resistivitas fisika

batuan (real resitivity, imajiner resistivity, complex resistivity, frekuensi response) pada

beberapa keadaan reservoar (temperatur, saturasi fluida).

4. Menentukan standard petrofisika well-logging untuk seam batubara penghasil CBM.

5. Melakukan uji pengukuran lapangan seismik pantul dan pembuatan bor eksplorasi pada

lapangan penghasil CBM, karakterisasi CBM dengan data seismik pantul.

6. Melakukan uji pengukuran lapangan geolistrik dan pembuatan bor eksplorasi pada

lapangan penghasil CBM, karakterisasi CBM dengan data geolistrik.

Metoda Geofisika yang prospek digunakan untuk eksplorasi gas metana batubara

(CBM) antara lain :

A. Metoda Seismik Fisika Batuan

Penggunaan metoda ini bertujuan untuk mempelajari perilaku gelombang elastik pada

batubara yang mendekati keadaan sesungguhnya pada lapisan CoalBed Methane di alam serta

untuk memperoleh pengetahuan tentang hubungan antara sifat fisis (porositas, arah retakan,

saturasi fluida dan jenis fluida pengisi pori) dan karakter perambatan gelombang (frekuensi,

kecepatan, atenuasi, dan bentuk gelombang) pada batubara penghasil gas methana. Sehingga

dapat dipelajari teknik-teknik estimasi distribusi CBM, kandungan CBM, peringkat batubara

melalui seismik. Perilaku-perilaku fisis yang diungkap adalah relasi perambatan gelombang

elastik dan sifat fisika batubara pada beragam kondisi, yaitu: temperatur, tekanan overburden,

tekanan pori, tekanan efektif, pada batubara penghasil gas methana, terutama pada lapangan

Sumatera bagian Selatan dan Kalimantan bagian Timur sebagai deposit CBM terbesar di

Indonesia.

Hasil ini akan sangat berguna untuk dijadikan panduan eksplorasi CBM di suatu

daerah, sehingga biaya eksplorasi CBM dapat lebih efektif dan efisien. Hasil semua

pengukuran akan disimpan dalam sebuah Database Seismic Rock Physics. Upscalling data

dari skala laboratorium selanjutnya dikorelasikan dengan data dan skala lapangan agar hasil

kegiatan ini bisa dimanfaatkan dalam persoalan yang lebih makro. Namun hubungan antara

keberadaan gas metana (CBM) dengan gelombang seismik belum diteliti secara detil oleh

peneliti domestik maupun di luarnegeri. Maka dengan kegiatan ini seismic dapat berperan

sebagai pendeteksi gas metana batubara bawah permukaan secara tak langsung. Dengan

demikian, menjadikan kegiatan ini dapat dipakai untuk mereduksi biaya eksplorasi dan

meluaskan jangkauan eksplorasi, sehingga untuk menjadikan potensi CBM menjadi potensi

terukur yang lebih pasti dan tentunya tidak memerlukan banyak lobang bor.

GAMBAR 2. SKEMA PENGUKURAN SAMPEL BATUBARA

DALAM TEMPERATUR DAN TEKANAN RESERVOAR

Semua akuisisi data harus dapat merekam secara baik dengan ketelitian yang tinggi

untuk analisa spektrum frekuensi dan atenuasi gelombang saat melewati medium dengan

berbagai perubahan parameter fisis sampel dan sifat kimia fluidanya. Diagram alir

pengukuran pada kegiatan ini digambarkan sebagai berikut:

GAMBAR 3. DIAGRAM ALIR PENGUKURAN

B. Metoda Resistivitas Fisika Batuan

Penggunaan metoda ini bertujuan untuk mempelajari perilaku perambatan (arus) listrik

di batubara yang mendekati keadaan sesungguhnya pada lapisan CoalBed Methane di alam

serta untuk memperoleh pengetahuan tentang hubungan antara sifat fisis (porositas, arah

retakan, saturasi fluida dan jenis fluida pengisi pori) dan sifat kelistrikannya (hambatan jenis

DC, hambatan jenis bergantung frekuensi dan hambatan jenis kompleks) pada batubara

penghasil gas metana. Perilaku-perilaku yang akan diungkap dari kegiatan ini adalah relasi

resistivitas dan sifat fisika batubara pada beragam kondisi, yaitu: temperatur, tekanan

overburden, tekanan pori, tekanan efektif, pada batubara penghasil gas metana, terutama pada

lapangan Sumatera bagian Selatan dan Kalimantan bagian Timur sebagai deposit CBM

terbesar di Indonesia. Hasil ini akan sangat berguna untuk dijadikan panduan eksplorasi CBM

di suatu daerah, sehingga biaya eksplorasi CBM dapat lebih efektif dan efisien sekaligus

murah.

C. Metoda Well-Logging Fisika Batuan

Kegiatan ini akan mempelajari perilaku sifat fisika batubara penghasil CBM, mulai

dari: gamma ray spectroscopy, density, sifat listrik, sifat sonic, sifat hamburan neutron, sifat

magnetisasi di batubara yang mendekati keadaan sesungguhnya pada lapisan CoalBed

Methane di alam serta untuk memperoleh pengetahuan tentang hubungannya dengan keadaan

reservoar seperti: porositas, arah retakan, saturasi fluida dan jenis fluida pengisi pori pada

batubara penghasil gas methana. Diharapkan kegiatan ini menghasilkan persamaan-

persamaan petrofisika empiris yang bisa dipakai sebagai persamaan standard untuk

memprediksi keberadaan CBM dalam seam batubara. Kegiatan ini didukung oleh perangkat

well-logging serta perangkat spectroscopy gamma dan laboratorium rock physics.

D. Metoda Seismik Pantul

Pengukuran data lapangan seismik pantul dilakukan pada lapangan prospek CBM, dari

kegiatan ini akan dapat diketahui mulai dari penyusunan konfigurasi, pengolahan hingga

karakterisasi lapisan penghasil CBM dengan gelombang seismik. Topik kegiatan pada bidang

ini adalah:

1. Pembuatan dan riset tentang sumber seismik (baik untuk metode yang eksplosive maupun

yang non eksplosive)

2. Standarisasi workflow processing untuk pencitraan batubara

3. Kegiatan untuk pencitraan seismik 3 D untuk konfigurasi mini

4. Kegiatan karakterisasi reservoar CBM dengan gelombang seismic

GAMBAR 4. KONFIGURASI PENGUKURAN SEISMIK PANTUL

UNTUK EKSPLORASI CBM

GAMBAR 5. CITRA SEISMIK UNTUK LAPISAN BATUBARA

Gambar 5 memperlihatkan citra seismik untuk lapisan batubara, bagaimana kita

mendapatkan informasi bahwa batubara tersebut mempunyai kandungan CBM atau tidak, hal

tersebut harus dijawab dalam kegiatan ini untuk penentuan strategi-strateginya melalui:

1. Inversi impedansi akustik (Inversi AI).

2. AVO dan inversi AVO.

E. Metoda Geolistrik Resistivitas

Pengukuran geofisika dengan menggunakan metoda Geolistrik Tahanan Jenis

memanfaatkan fenomena sifat listrik batuan. Setiap batuan memiliki nilai resistivitas yang

berbeda, bergantung pada jenis mineral, densitas, porositas, temperatur, dan kandungan air di

dalamnya. Metoda Geolistrik memanfaatkan arus listrik sebagai sumber tegangan untuk

memperoleh informasi nilai resistivitas batuan bawah permukaan. Dengan menggunakan 4

elektroda logam (konvensional) yang ditanam pada tanah, 2 elektroda arus dan 2 elektroda

potensial, arus listrik diinjeksikan kedalam bumi melalui elektroda arus, selanjutnya 2

elektroda potensial akan menangkap respon beda potensial batuan bawah permukaan antara

dua titik pada datum di kedalaman tertentu. Informasi nilai arus, beda potensial, jarak spasi

pengukuran dan tipe pengukuran akan diproses lebih lanjut untuk mendapatkan sebaran nilai

resistivitas lapisan batuan di bawah permukaan.

Beberapa teknik pengambilan data dapat dilakukan dengan cara 1 D maupun 2 D

seperti gambar 6. Hasil yang didapat akan digabungkan dengan analisa resistivitas rock

physics seperti terlihat pada gambar 7,8.

GAMBAR 6. ILUSTRASI PENGAMBILAN DATA GEOLISTRIK 2D,

POSISI ELEKTRODA, JARAK SPASI DAN POSISI DATUM POINT

GAMBAR 7. PENAMPANG 2D HASIL INVERSI GEOLISTRIK

UNTUK EKSPLORASI BATUBARA PADA KONDISILAPANGAN YANG BERBEDA

(IBRAHIM, E, 2007)

Berikut dibawah ini adalah contoh geolistrik 2D untuk pembedaan Variasi Kadar Air

pada Lapisan Batubara :

GAMBAR 8. PENAMPANG 2D HASIL INVERSI GEOLISTRIK UNTUK PERBEDAAN

VARIASI KADAR AIR DAN KOMPOSISI PADA LAPISAN BATUBARA SAMA

(IBRAHIM, E, 2008)

Untuk Eksplorasi Gas Metana Batubara atau CBM , hasil awal telah diperoleh seperti

pada gambar 9 dimana asumsi awalnya adalah tiga seam setelah dilakukan pengukuran

Geolistrik 2 D diperoleh lebih dari tiga seam batubara (enam Seam) pada formasi Muara

Enim dengan kedalam lebih kurang 800 m.

GAMBAR 9. PENAMPANG 2D HASIL INVERSI GEOLISTRIK UNTUK

EKSPLORASI GAS METANA BATUBARA ATAU CBM

(IBRAHIM, E, 2010, DKK)

F. Metoda Elektromagnetik (GPR)

GPR (Ground Penetrating Radar) merupakan salah satu metode geofisika bersifat

nondestructive berdasarkan prinsip- prinsip teori elektromagnetik dengan rentang frekuensi

gelombang radio antara 1 sampai 1000 MHz (Annan, A.P, 2001). Sistim GPR terdiri dari dua

antena yang digunakan untuk mentransmisikan dan menerima sinyal-sinyal radar. Pengaktif

sinyal melalui antena pemancar akan memancarkan sinyal dan masuk kedalam tanah dan

sinyal tersebut akan dipantulkan oleh masing-masing lapisan. Sinyal yang kembali ke

permukaan membuat citra lapisan pemantul diterima oleh antena penerima.

Aplikasi GPR fokus utamanya untuk memetakan struktur dalam tanah dimana

selanjutnya digunakan untuk struktur non- logam. Penyelidikan GPR pertama kali adalah

untuk memetakan ketebalan dari lembaran- lembaran es dan ketebalan glasier di Arctic dan

Antartika (Annan, A.P, 2001). Aplikasi GPR untuk batubara diawali dengan melakukan

simulasi 2 D dan 3 D secara numerik ( Ibrahim E, 2007a, 2007 b) dilanjutkan percobaan

dalam skala laboratorium (Ibrahim E, dkk, 2006b) dan implementasi pada lapangan ( Ibrahim

E dkk, 2003a, 2004a, 2004b, 2004c, 2006a, 2008, 2010). Dimana dari hasil- hasil penelitian

tersebut dapat menghasilkan informasi geometri, rekahan- rekahan dan kadar air pada lapisan

batubara serta informasi adanya noise yang bisa menimbulkan kesalahan dalam penafsiran

tentang informasi yang sebenarnya dari target beserta lingkungannya.

GAMBAR 10. HASIL SIMULASI 2D

UNTUK POSISI BATUBARA DI DALAM LEMPUNG

GAMBAR 11. HASIL SIMULASI 3D UNTUK VARIASI ORIENTASI

ANTENA PADA REKAHAN BATUBARA

GAMBAR 12. IMPLEMENTASI GPR DENGAN VARIASI ORIENTASI

ANTENA PADA SINGKAPAN BATUBARA LAPANGAN

GAMBAR 13. IMPLEMENTASI GPR UNTUK EKSPLORASI BATUBARA

DENGAN KONDISI LAPANGAN YANG BERBEDA

Hasil Penelitian lain yang telah dilakukan dan diperoleh adalah kemampuan metode

GPR

untuk membedakan secara lapangan variasi peringkat batubara berdasarkan kadar air (

Ibrahim, E, 2005).

GAMBAR 14. IMPLEMENTASI GPR UNTUK EKSPLORASI BATUBARA

PADA PERINGKAT BATUBARA SECARA LATERAL BERBEDA

GAMBAR 15. VISUALISASI IMPLEMENTASI GPR UNTUK EKSPLORASI

BATUBARA PADA PERINGKAT BATUBARA SECARA LATERAL BERBEDA

GAMBAR 16. ANALISIS SPEKTRUM FREKUENSI UNTUK

MEMBEDAKAN BATUBARA DENGAN BUKAN BATUBARA

GAMBAR 17. CROSSPLOT AMPLITUDO MEMBEDAKAN VARIASI

KADAR AIR PADA LAPISAN BATUBARA YANG SAMA

GAMBAR 18. CROSSPLOT SUDUT PHASE MEMBEDAKAN VARIASI

KOMPOSISI DAN STRUKTUR PADA LAPISAN BATUBARA YANG SAMA