teori dasar well logging

21
12 BAB III TEORI DASAR Well logging adalah operasi yang penting dalam produksi minyak dan gas. Sebagai tambahan untuk mengidentifikasi zona minyak dan gas, logging dapat digunakan secara efektif untuk kemajuan pengeboran evaluasi. Ciri khas seorang analis log adalah seorang spesialis yang dapat mengevaluasi well log untuk porositas, kandungan fluida, tingkat kejenuhan, dan perkiraan permeabilitas. Meskipun jenis perhitungan sangat penting untuk pengoperasian sumur, parameter penting lainnya mungkin diperlukan oleh engineer pengeboran untuk berhasil mengebor sumur. Special drilling log dapat didefinisikan sebagai alat yang digunakan terutama untuk mengevaluasi mekanisme operasi pengeboran (dan workover). Pentingnya special drilling log adalah dapat membantu engineer mengebor sumur untuk kedalaman target. umumnya, Spesial log tidak dapat digunakan dalam evaluasi formasi dengan pengecualian dari alat measurement while drilling (MWD). Umumnya special log digunakan seperti pada tabel III.1. Tabel III.1. Tipe Log dan Fungsinya 5) Tipe Log Fungsi Temperature Mendeteksi zona lost circulation 1

Upload: dorian-gray

Post on 27-Oct-2015

212 views

Category:

Documents


11 download

DESCRIPTION

Well logging, petroleum

TRANSCRIPT

Page 1: Teori Dasar Well Logging

12

BAB III

TEORI DASAR

Well logging adalah operasi yang penting dalam produksi minyak dan gas.

Sebagai tambahan untuk mengidentifikasi zona minyak dan gas, logging dapat

digunakan secara efektif untuk kemajuan pengeboran evaluasi. Ciri khas seorang

analis log adalah seorang spesialis yang dapat mengevaluasi well log untuk

porositas, kandungan fluida, tingkat kejenuhan, dan perkiraan permeabilitas.

Meskipun jenis perhitungan sangat penting untuk pengoperasian sumur, parameter

penting lainnya mungkin diperlukan oleh engineer pengeboran untuk berhasil

mengebor sumur.

Special drilling log dapat didefinisikan sebagai alat yang digunakan terutama

untuk mengevaluasi mekanisme operasi pengeboran (dan workover). Pentingnya

special drilling log adalah dapat membantu engineer mengebor sumur untuk

kedalaman target. umumnya, Spesial log tidak dapat digunakan dalam evaluasi

formasi dengan pengecualian dari alat measurement while drilling (MWD).

Umumnya special log digunakan seperti pada tabel III.1.

Tabel III.1. Tipe Log dan Fungsinya5)

Tipe Log Fungsi

Temperature Mendeteksi zona lost circulation

Radioactive tracer

Mendeteksi zona lost circulation, mengidentifikasi aliran balik pipa, memberikan

evaluasi perforasi

Noise Mengevaluasi aliran fluida secara kuantitatif dan kualitatif

Free point Mengidentifikasi bagian bebas terdalam dari pipa

Pipe recovery Mengidentifikasi semua bagian pipa bebas, bahkan di bawah bagian stuck (terjebak)

Backoff Unscrews pipe pada tool joint

Magrange II Mengukur jarak dan arah dari dorongan dengan baik untuk sumur blow out

Casing inspection Mengevaluasi casing wear atau korosi

Measurement while drilling (MWD)

Menyediakan waktu alat evaluasi formasi, dari bimbingan arah untuk menyelesaikan

evaluasi petrofisika

Mud Menyediakan evaluasi formasi dari pengeboran dan lumpur parameter

12

Page 2: Teori Dasar Well Logging

13

Pada dasarnya ada 3 macam log dipandang dari segi waktu :

1. Log lapangan

Sering kali ditandai dengan tulisan besar yang bertulisakan “Field

Print”. Log ini adalah log lapangan yang belum dikoreksi sama sekali.

2. Log Transmisi

Sering ditandai oleh tulisan “Field Transmitted Log” untuk

menunjukan bahwa mereka bukan turunan dari log lapangan

melainkan log yang dikirimkan dari lapangan melalui jasa satelit atau

telepon.

3. Log Hasil Proses

Ini meliputi log yang sudah disunting, diproses di komputer CSU, dan

tidak harus dilapangan, juga meliputi produk-produk FLIC dan nomor

referensi.

3.1. Jenis alat wireline log yang digunakan adalah sebagai berikut :

3.1.1. Log Spontaneus Potensial

Prinsip Kerja

Spontaneus Potensial (SP) log terdiri dari dua buah elektroda yaitu

elektroda berpindah (recording elektrode), ditempatkan di dalam sumur dan

bisa berpindah-pindah dan elektroda statik (ground elektrode), dipasang

tetap dipermukaan. Pengukuran (perekaman) untuk seluruh interval

kedalaman sumur dilakukan dengan mengukur perbedaan potensial listrik

antara kedua elektrode tersebut sementara recording elektroda ditarik

dengan kabel permukaan. Potensial listrik biasanya diukur dalam satuan

milivolt (mv).

Page 3: Teori Dasar Well Logging

14

Kegunaan SP log

1. Mendeteksi lapisan-lapisan permeabel

2. Menentukan batas-batas lapisan (untuk keperluan korelasi geologi)

3. Menghitung besarnya resistivity air formasi (Rw)

4. Secara kualitatip memberikan petunjuk adanya kekotoran tanah liat

(shaliness) pada lapisan permeabel.

Rekaman hasil pengukuran SP umumnya digambarkan pada suatu

rekaman log ditrack 1 (jalur sebelah kiri) dan biasanya ditampilkan bersama

dengan rekaman hasil pengukuran resistivity yang digambarkan ditrack 2

(jalur sebelah kanan). Pada gambar III.1 menunjukkan contoh kurva SP log.

Gambar 3.1. Contoh gambar SP Log1)

Page 4: Teori Dasar Well Logging

15

Faktor-faktor yang mempengaruhi pembacaan SP log

1. Tebalnya lapisan,

Jika lapisan permeabel cukup tebal maka penurunan kurva SP tidak pernah

tajam saat melewati 2 lapisan yang berbeda melainkan selalu mempunyai

kemiringan SP konstan mendekati nilai maksimum (SSP) tetapi jika lapisan

formasi tipis (<10ft) maka pengukuran SP akan mempunyai harga lebih

kecil daripada SSP.

2. Resistivity lapisan,

Besarnya harga resistivity akan menurunkan defleksi kurva SP

3. Besarnya perbedaan Rw dan Rmf,

Jika Rmf > Rw maka hasil pengukuran SP menunjukkan defleksi ke kiri

(defleksi negatif) dan jika Rmf < Rw menunjukkan defleksi ke kanan

(defleksi positif) dari shale base line sedangkan jika Rmf =Rw maka kurva

SP tidak akan terdefleksi.

4. Diameter invasi,

Pengaruh diameter invasi sangat kecil dalam pembacaan kurva SP log

dimana semakin jauh diameter invasinya maka bentuk kurva dan

defleksinya akan semakin kecil.

5. Resistivity shale + Rs,

Jika konduktivitas meningkat maka resistivity akan menurun akibatnya

inflection akan mendekati puncak.

6. Shaliness lapisan,

Adanya shale pada formasi permeabel akan menurunkan defleksi SP dan

digambarkan lebih kurang konstan dan seolah-olah mengikuti satu garis

lurus yang dikenal dengan nama shale base line.

Anomali SP terhadap kondisi invasi

Ketika lapisan permeabel yang mengandung air formasi (salt water

sand) terinvasi oleh filtrate lumpur (freshwater mud flitrate) dimana berat

Page 5: Teori Dasar Well Logging

16

jenis filtrate lumpur akan lebih ringan dibanding air formasi maka filtrate

lumpur cenderung berada diatas batuan permeabel. Invasi yang terjadi akan

kecil bila berada dibawah batuan permeabel dan akan besar bila berada

diatas batuan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 2.2

Pengaruh anomali SP :

1. Diatas batuan permeabel, kurva akan mengelilingi sejauh invasi terjadi.

2. Pada lapisan shale yang impermeabel, SP akan menunjukkan gambar seperti

gergaji (sawtooth). Dibawah lapisan shale defleksi SP akan lebih kecil dari

SSP dan diatas lapisan shale defleksi SP melebihi harga SSP. Anomali ini

disebabkan oleh berkumpulnya filtrate dibawah lapisan shale.

Ketika tidak terjadi invasi , penurunan defleksi SP dapat dilihat

dimana kontak langsung antara filtrate dan interstitial water tidak akan lama

karena dipisahkan dengan mud cake yang berlaku seperti membran kation.

Terjadinya Tegangan Membran (Membran Potential)

Adanya perbedaan salinitas antara air formasi dan lumpur

menyebabkan adanya aliran ion-ion Na+ dan Cl- bersalinitas tinggi (biasanya

air formasi) ke salinitas rendah (fresh water mud). Shale yang berada di

antara kedua macam cairan ini, ternyata merupakan suatu membran selektif

(selektive membran), yaitu hanya melewatkan ion-ion Na+, sedangkan ion

Cl- ditangkapnya. Hal ini mengakibatkan terjadinya aliran listrik, dan

tegangan listrik yang terjadi disebut tegangan membran atau membran

potential

Efisiensi mud cake sebagai membran biasanya tidak begitu baik dibanding

shale. Sebagai hasilnya tidak ada liquid junction potential (Ej) untuk

menambah potential membran shale (Esh) sebagai tempat ketika tidak ada

invasi . Bila tidak terjadi invasi , potensial liquid junction diganti dengan

membran potensial mud cake (Emc).

Page 6: Teori Dasar Well Logging

17

Terjadinya Liquid Junction Potential

Tegangan listrik ini terbentuk pada perbatasan antara invaded zone

dan uninvade zone, dimana mud filtrate dan formation water berada dalam

kontak langsung antara satu dengan lainnya. Ion-ion Na+ dan Cl- mengalir

dari cairan bersalinitas tinggi (air formasi) ke salinitas rendah (mud filtrate).

Karena ion Cl- mempunyai mobilitas yang lebih besar daripada ion Na+

akibatnya ion Cl- akan terkumpul di cairan bersalinitas rendah. Hal ini

mengakibatkan timbulnya arus listrik yang mengalir ke arah cairan

bersalinitas tinggi (cairan formasi). Tegangan listrik yang terjadi disebut

liquid junction potential.

Selama diameter invasi terjadi dibawah bagian lapisan permeabel, SP bisa

bertambah atau berkurang, sesuai kondisi mud dan lubang. Hal ini akan

mengurangi gejala SP yang mungkin dapat terlihat atau menghilang.

Catatan: kurva SP biasanya tidak mampu dengan tepat memberikan ukuran

ketebalan lapisan, karena sifatnya yang “malas” atau “lentur”. Perubahan

dari posisi garis-dasar-serpih ke garis permeable tidak tajam melainkan

molor, sehingga garis batas antar lapisan tidak mudah dengan tepat

ditentukan. Garis batas tersebut tidak harus setengah dari garis “lentur”nya.

3.1.2 Log Gamma Ray

Prinsip Kerja

Log Gamma Ray mengukur natural radioaktivity (radioaktifitas

alamiah) yang dikandung suatu batuan. Di alam terdapat banyak bahan

dasar yang secara alamiah mengandung radioaktivitas. Tiga bahan dasar

yang paling umum adalah uranium, thorium dan pottasium 40. Batuan

reservoir (sandstone, limestone, dolomite) tidak/sedikit sekali mengandung

ketiga bahan tersebut. Batuan reservoir mempunyai derajat radioaktivitas

gamma ray yang rendah. Sedangkan untuk shale mengandung banyak

pottasium 40 dan thorium, sehingga derajat radioaktivitas gamma ray sangat

tinggi. Hal ini membuat gamma ray berguna untuk membedakan lapisan

shale dari non shale. Oleh karena itu Gamma Ray Log disebut juga sebagai

Page 7: Teori Dasar Well Logging

18

“Lithologi Log”, sehingga Gamma Ray Log dapat menggantikan

Spontaneus Potential bilamana hasil SP kurang baik karena formasi sangat

resistive atau bila kurva SP kehilangan karakternya (Rmf = Rw) atau pun

karena penggunaan lumpur yang tidak konduktif seperti fresh mud, oil base

mud, udara atau gas selama pemboran. Pada gambar III.2. memperlihatkan

contoh dari kurva gamma ray.

Gambar 3.2. Contoh gambar Log Gamma Ray5)

Log Gamma ray diukur dalam satuan API, dan biasanya hasil

rekaman Gamma Ray digambarkan pada track 1 (jalur sebelah kiri) dan

ditampilkan bersama kurva density atau neutron pada track 2 (jalur sebelah

kanan).

Page 8: Teori Dasar Well Logging

19

Kegunaan Log Gamma Ray

1. Dapat menggantikan SP Log :

Membedakan shale dari non shale, porous atau non porous

Menentukan batas-batas lapisan dan tebal lapisan

Menunjukkan “shaliness” dalam type batuan reservoir

Korelasi

2. Dapat dipakai dalam “Cased Hole” dan “Open Hole”.

3. Dapat dipakai dalam lubang bor berisi non conductive muds atau yang berisi

salt muds.

4. Estimasi shale content

5. Perforating depth control in cased hole.

Faktor-faktor yang mempengaruhi

1. Jenis detektor

2. Radioaktivitas butir batuan (rock matrik0

3. Tebal formasi dan derajat radioaktivitas

4. Berat jenis formasi (density formation)

5. Kondisi lubang bor

Berat lumpur

Jenis casing

Jenis semen dan jumlah semen

Page 9: Teori Dasar Well Logging

20

Anomali Gamma Ray

Kadang-kadang batuan reservoir mengandung radioaktif isotop dan

tidak mengumpul dengan clay. Hasil rekaman Gamma Ray pada batuan

reservoir ini mungkin tidak berbeda dengan batas lapisan shale. Untuk itu

biasanya digunakan Tool Gamma Ray Spectral, yang dapat membedakan

sumber dari radioaktif . Tool ini dapat membaca lapisan shale dengan

Gamma Ray yang mengandung pottasium dan thorium yang tinggi. Pada

beberapa batuan non reservoir tidak/sedikit mengandung bahan radioaktif.

Oleh karena itu diperlukan faktor yang membedakan antara batuan reservoir

dengan batuan non reservoir.

3.1.3 Induction Log

Prinsip kerja

Prinsipnya sama seperti Induksi Arus Listrik pada medan magnet

yaitu suatu formasi yang mengelilingi lubang bor dianggap sebagai

kumparan kawat dimana mengalir arus induksi. Jika suatu arus listrik

sebanyak i dialirkan pada kumparan kawat transmisi, maka pada formasi

akan mengalir arus induksi sebanyak i pula, tetapi besarnya arus ini

tergantung pada konduktivitas formasi.

Arus induksi sebanyak i yang mengalir pada formasi akan

menghasilkan medan magnet dengan flux dan selanjutnya akan

mengakibatkan arus induksi sebanyak i pada kumparan kawat penerima

(receiver)

Koreksi hasil rekaman log

1. Pengaruh lubang bor (borehole effect)

2. Pengaruh ketebalan formasi (bed thickness effects)

3. Lapisan-lapisan konduktif yang tipis (thin conductive beds)

4. Pengaruh invasi (invasion effects)

Page 10: Teori Dasar Well Logging

21

Keunggulan /keterbatasan Induction Log

1. Memungkinkan pengukuran didalam sumur terisi cairan, zat padat atau gas,

misalnya : gas, lumpur emulsi, oil mud, fresh water mud.

2. Karena spasi cukup besar sehingga jangkau pengamatan cukup jauh. Hal ini

memungkinkan pengukuran Rt yang lebih akurat.

3. Dapat (baik) untuk digunakan pada pengukuran resistivity lapisan batuan :

Hingga ketebalan minimal 4 feet (1.3 meter)

Hingga Rt = 50 ohm.m

Faktor yang mempengaruhi

1. Borehole conditions : Rm, Rmc, dh, stand off

Disini perlu koreksi terhadap hasil pengukuran dengan menggunakan chart

R cor-4

2. Lapisan sekitar (adjacent beds) yang diukur adalah Rs

3. Tebal lapisan yang diukur.

Rs dan h mempengaruhi hasil pengukuran, karena itu perlu dikoreksi

dengan menggunakan chart R cor-5 dan R-cor-6.

Page 11: Teori Dasar Well Logging

22

Gambar 3.3. Contoh gambar induction Log3)

3.1.4 Formation Density Log

Density Log dipakai untuk menentukan berat jenis batuan di suatu

formasi. Alat ini termasuk sebagai alat pengukur porositas. Sekarang

dikenal sebagai Formation Density Compensated Log (FDC Log) yang

dapat mengukur langsung besarnya porositas batuan pasir yang ditembus

sumur.

Prinsip kerja

Sumber nuklir dari alat memancarkan sinar gamma berenergi

menengah secara kontinyu ke formasi. Di formasi sinar gamma akan

bertabrakan dengan elektron-elektron yang ada pada formasi tersebut. Pada

setiap tabrakan akan kehilangan energi dan arahnya dibaurkan (comphon

scattering). Pada alat pencatat (detector) akan menghitung sinar-sinar

gamma dengan tingkat energi yang cukup sampai kepada alat. Sehingga bila

Page 12: Teori Dasar Well Logging

23

jumlah elektron di formasi meningkat maka jumlah tabrakan meningkat

maka pembaurannya pun meningkat pula. Hal ini mengakibatkan jumlah

sinar gamma yang kehilangan energi juga meningkat, sehingga sinar gamma

yang sampai ke alat pencatat menurun. Jadi dengan kata lain bahwa jumlah

sinar gamma yang terukur oleh alat pencatat tergantung pada jumlah

elektron yang ditabrak.

Response daripada density tool ditentukan oleh kerapatan elektron

atau density (jumlah elektron per cm3) daripada formasi. Elektron density

berkaitan dengan berat jenis total (bulk density) (dalam gr/cc) daripada

formasi, dan ini bergantung pada :

berat jenis butir batuan

porositas formasi

berat jenis fluida pengisi pori batuan

Gambar 3.4. Contoh gambar density Log3)

3.1.5 Neutron Log

Page 13: Teori Dasar Well Logging

24

Neutron Log semula dipakai untuk menggambarkan formasi yang

porous, yang kemudian dipakai untuk menentukan porositasnya. Log ini

mencatat jumlah hydrogen dari formasi. Oleh karena itu di dalam lapisan

yang berisi air atau minyak neutron log akan merefleksikan cairan yang

mengisi pori-pori. Dalam membandingkan neutron log dengan porositas log

lainnya atau data dari core, sering zone-zone yang mengandung gas dapat

diidentifisir.

Kombinasi Neutron Log dengan salah satu atau dua porosity log

yang lain akan menghasilkan harga porositas yang lebih teliti dan dapat

mengidentifikasi lithologi.

Prinsip kerja

Ada tiga jenis hydrogen logging yang biasanya digunakan sekarang :

1. Neutron-gamma tool

2. Neutron-slow neutron tool

3. Neutron-fast neutron tool

Prinsip dasar dari masing-masing alat tersebut di atas adalah sama,

walaupun diperoleh dengan reaksi atom yang berbeda.

Alat tersebut terdiri dari :

Detector untuk :

Capture Gamma Ray

Epithermal Neutron

Thermal neutron

Neutron Source:

beryllum radium

beryllum polonium

beryllum plutonium.

Page 14: Teori Dasar Well Logging

25

Dalam alat ini sumber neutron memborbardir formasi dengan

neutron energetik. Neutron adalah partikel netral yang masanya hampir

sama besar dengan massa atom hydrogen. Neutron-neutron ini dipancarkan

pada kecepatan dan energi tinggi dan dalam perjalanannya melalui lubang

bor, formasi akan mengalami sejumlah tabrakan dengan inti yang ada

sehingga akan dibaurkan ke segala arah serta kehilangan sebagian

energinya. Jika inti yang ada tersebut adalah hidrogen maka neutron

dilepaskan secara cepat kemudian ditangkap oleh capturing element. Disini

detector mengukur jumlah neutron yang lolos dari formasi. Sehingga jumlah

neutron yang lolos ke detector tergantung kepada jumlah atom hydrogen

yang terdapat dalam formasi dan berbanding lurus dengan jumlah air atau

hidrogen yang terkandung dalam formasi. Hal ini berarti berkaitan dengan

porositas batuan/formasi.

kata lain bahwa porositas batuan (formasi) dapat ditentukan

dengan mengukur jumlah neutron yang mencapai ke detector. Jadi bila

neutron yang mencapai detector menurun maka porositas akan membesar.

Jenis-Jenis Alat Neutron Log

1. Side wall Neutron Porositas (SNP)

2. Compensated Neutron Log (CNL)

Peralatan ini mengukur konsentrasi hidrogen pada formasi. Hasil

pengukuran porositas dapat dibandingkan log lain (FDC dan sonic). CNL

dapat digunakan dengan kombinasi log-log lain, biasanya dengan FDC-GR

Keunggulan CNL

1. Memperoleh responsi yang lebih jauh (deeper response) dari formasi

Page 15: Teori Dasar Well Logging

26

2. Dapat digunakan sebagai depth control

3. Bisa digunakan dalam open hole atau cased hole

Gambar 3.5. Contoh gambar compensated neutron Log