SPONTANEOUS POTENTIAL (SP)

Kurva SP dicatat versus kedalaman dari perbedaan potensial antara elektrode yang bergerak (M) didalam lubang bor dengan elektrode yang tetap (N) di permukaan (Gambar 1).

Gambar 1 : SP

• Defleksi negatif maupun positif terjadi karena adanya perbedaan salinitas lumpur pemboran dengan salinitas fluida formasi.

• Defleksi pada kurva SP ini terjadi karena adanya hubungan antara arus listrik dengan gaya-gaya elektromotif (elektrokimia dan elektrokinetik) didalam batuan.

1. Komponen Elektrokimia dari SP.

• Pengamatan dilakukan pada formasi permeabel dengan lapisan shale yang tebal berada di atas dan dibawahnya serta didalam formasi yang permeabel terdapat dua eletrolit yaitu air filtrat dan air formasi yang hanya mengandung Na Cl.

• Komponen Elektrokimia dihasilkan oleh :– Membrane Potential– Liquid Junction Potential

• Komponen Elektrokimia Membrane Potential

– Struktur clay adalah berlapis dan terjadi muatan listrik pada lapisan, dimana lapisan shale akan bersifat permeabel terhadap kation Na+ (kation Na+ dapat bergerak melalui shale dari larutan dengan kandungan Na Cl yang tinggi ke rendah) dan bersifat kedap terhadap anion Cl-.

Gambar 2 : Skema yang menggambarkan potensial dan arus disekitar lapisan permeabel

• Pergerakan dari ion-ion yang bermuatan listrik ini merupakan suatu aliran/arus listrik

• Gaya-gaya yang menyebabkannya bergerak akan membentuk suatu potensial listrik sepanjang lapisan shale yang disebut dengan membrane Potential. Sedangkan shale disebut sebagai membrane seleksi ion.

Shale

sand

Shale

• Besarnya membrane potential pada temperatur 77oF adalah :

mf

wm a

alog 1.59E

• Komponen Elektrokimia Liquid Junction Potential

• Dihasilkan pada bagian kontak langsung antara air filtrat dengan air formasi pada daerah terinvasi.

• Pada daerah kontak langsung tersebut ion Na+ maupun ion Cl- dapat saling berpindah antara kedua larutan tersebut.

• Dikarenakan ion Cl- mempunyai mobilitas lebih tinggi dari pada ion Na+, maka yang terjadi adalah aliran dari muatan negatip dengan aliran berasal dari larutan yang mempunyai konsentrasi Cl- tinggi ke larutaan dengan konsentrasi Cl- rendah.

• Arus listrik yang mengalir melalui pertemuan antara dua larutan dengan perbedaan salinitas tersebut diakibatkan oleh adanya gaya elektromagnetik yang disebut dengan liquid-junction potential dan besarnya sekitar 1/5 nya membrane potential.

Gambar 2 : Liquid-Junction Potential

• Besarnya liquid-junction potential pada 77oF adalah :

mf

wj a

alog 5.11E

• Apabila lapisan permeable bukan merupakan lapisan shaly (atau formasi bersih),

• maka total elektrokimia adalah sama dengan : Em +Ej atau :

mf

w

mf

w

a

alog

atau a

alog 71

KE

E

c

c

dimana :

aw = aktivitas kimia dari air formasi

amf = aktivitas kimia dari filtrat lumpur

K = Koefisien yang merupakan fungsi

temperatur

)( 133.061 FTK o

mfmf

ww R

aR

a1

;1

Dan :

• Pada prakteknya aktivitas dari larutan dianggap sebanding dengan konduktivitasnya atau berbanding terbalik dengan resistivitasnya, sehingga Persamaan diatas dapat ditulis sebagai berikut :

we

mfe

R

Rlog KEc

mfmf

ww R

aR

a1

;1

Komponen Elektrokinetik dari SP

• Potensial elektrokinetik, Ek (juga dikenal sebagai potensial berarus atau potensial elektrofiltrasi), dihasilkan oleh gerakan elektrolit melalui suatu medium media berpori bukan logam (dalam hal ini adalah kerak lumpur).

• Besarnya potensial elektrokinetik ini ditentukan oleh beberapa faktor antara lain adalah perbedaan tekanan yang menghasilkan aliran dan resistivitas dari elektrolit

• Didalam lubang bor potensial elektrokinetik adalah dihasilkan oleh aliran dari mud filtrat melalui mud cake yang terendapkan didepan formasi yang permeabel. Potensial elektrokinetik disini disebut dengan Ekmc.

• Sedangkan didepan formasi shale potensial lektrokinetik disebut dengan Eksh.

• Kontribusi dari komponen elektrokinetik ini terhadap defleksi dari kurva SP adalah dihasilkan dari perbedaan potensial elektrokinetik antara keduanya.

• Sedangkan pada kenyataannya besarnya kedua potensial elektrokinetik tersebut hampir sama, sehingga komponen elektrokinetik ini bisa diabaikan.

Gambar 3 : Potential Elektrokinetik

• Bentuk Kurva SP

• Pada prinsipnya, defleksi dari kurva SP terjadi karena adanya perbedaan salinitas antara lumpur pemboran dengan kandungan fluida dalam batuan.

• Defleksi negatif (kearah kiri dari shale base line) akan terjadi apabila salinitas dari fluida formasi lebih besar dari pada salinitas lumpur.

• Sebaliknya apabila salinitas fluida formasi lebih kecil dari salinitas lumpur akan terjadi defleksi positif (kearah kanan dari shale base line).

• Pada kondisi dimana salinitas fluida formasi sama dengan salinitas lumpur maka defleksi SP akan merupakan garis lurus seperti pada lapisan shale.

• Demikian juga halnya pada lapisan yang sangat kompak (tight Zone) defleksi SP juga berupa garis lurus.

• Kegunaan SP log– Identifikasi lapisan-lapisan permeabel– Mencari bayas-batas lapisan permeabel dan korelasi

antar sumur berdasarkan batas lapisan– Mencari harga Rw– Menentukan kandungan clay dalam lapisan dengan

menggunakan persamaan :

dimana :SPlog = Pembacaan defleksi SP pada lapisan

yang diamatiSSP = Statik SP

SSP

SP1V

logclay

• SP Statis– Pada Gambar 2 bagian atas, apabila pada luasan

zona terinvasi seolah-olah di sekat sehingga tidak ada hubungan antara lumpur di depan formasi shale dengan lumpur didepan formasi produktif, maka defleksi dari kurva SP akan mencapai maksimum atau sering disebut dengan statik SP atau SSP.

– SSP ini akan terlihat atau dapat diamati pada formasi bersih yang tebal.