gamma ray log

21
1 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Logging adalah suatu alat yang dirancang guna mendapatkan informasi tentang keadaan bawah permukaan (subsurface). Untuk interpretasi maupun analisa baik kualitatif maupun kuantitatif, jenis-jenis logging geofisika yang umum digunakan salah satunya adalah Log Radioaktif. Log radioaktif adalah jenis log yang dihasilkan dari perekaman yang menggunakan elemen-elemen radioaktif yaitu log gamma Ray, Densitas dan Neutron. Menurut Yana Hendrayana, berdasarkan fungsinya Well Log dapat dibedakan menjadi empat fungsi, yakni Permeable Zone Logs, Resistivity Logs, Porosity Logs dan Borehole Condition. Yang pertama yaitu untuk mengetahui Zona Permeable kita dapat menggunakan Log Spontaneous Potential (Log SP), Log Gamma Ray dan Log Caliper. Log SP mengukur nilai Self Potensial (SP) dari suatu formasi. Nilai SP negatif ditunjukkan pada formasi yang permeable (batu pasir), sebaliknya pada zona impermeable akan menunjukkan nilai SP positif (lapisan clay). Selanjutnya pada Log Gamma Ray memiliki sitem kerja mengukur intensitas dari Sinar Gamma yang dipancarkan dari suatu formasi. Pada lithologi clay (lempung) yang impermeable, Log Gamma Ray menunjukkan nilai yang besar, hal ini disebabkan clay mengandung banyak unsur

description

gamma ray

Transcript of gamma ray log

Page 1: gamma ray log

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Logging adalah suatu alat yang dirancang guna mendapatkan informasi

tentang keadaan bawah permukaan (subsurface). Untuk interpretasi maupun analisa

baik kualitatif maupun kuantitatif, jenis-jenis logging geofisika yang umum

digunakan salah satunya adalah Log Radioaktif. Log radioaktif adalah jenis log yang

dihasilkan dari perekaman yang menggunakan elemen-elemen radioaktif yaitu log

gamma Ray, Densitas dan Neutron.

Menurut Yana Hendrayana, berdasarkan fungsinya Well Log dapat dibedakan

menjadi empat fungsi, yakni Permeable Zone Logs, Resistivity Logs, Porosity Logs

dan Borehole Condition. Yang pertama yaitu untuk mengetahui Zona Permeable kita

dapat menggunakan Log Spontaneous Potential (Log SP), Log Gamma Ray dan Log

Caliper. Log SP mengukur nilai Self Potensial (SP) dari suatu formasi. Nilai SP

negatif ditunjukkan pada formasi yang permeable (batu pasir), sebaliknya pada zona

impermeable akan menunjukkan nilai SP positif (lapisan clay).

Selanjutnya pada Log Gamma Ray memiliki sitem kerja mengukur intensitas

dari Sinar Gamma yang dipancarkan dari suatu formasi. Pada lithologi clay

(lempung) yang impermeable, Log Gamma Ray menunjukkan nilai yang besar, hal

ini disebabkan clay mengandung banyak unsur radioaktif seperti Potasium, Uranium

serta Thorium sedangkan pada lapisan pasir nilai Gamma Ray cenderung kecil.

Selanjutnya dari Caliper kita dapat mengetahui besarnya lubang bor, lapisan clay

cenderung akan runtuh sehingga Caliper akan membesar, sedangkan pada lapisan

pasir cenderung akan terbentuk Mudcake yang menyebabkan diameter lubang bor

akan mengecil. Dari ketiga jenis log inilah kita mampu membedakan manakah Zona

Permeable dan Impermeable.

Didalam batuan tentunya terdapat mineral radioaktif dan non radioaktif.

gamma ray log ini hanya akan mengukur jumlah dari sinar gamma yang dipancarkan

oleh mineral radioaktifnya. Mineral-mineral yang mengandung radioaktif seringkali

bukan mineral yang stabil (tidak tahan terhadap pelapukan) antara lain pada mineral

Page 2: gamma ray log

2

feldspar. Dengan demikian batuan yang banyak mengandung fledspar akan memiliki

nilai gamma ray yang cukup tinggi.

B. Tujuan

Penulisan makalah ini bertujuan untuk mengetahui prinsip, macam,

kegunaan, peralatan, hasil pengukuran, faktor-faktor yang mempengaruhi respon alat

dalam Gamma Ray Log

Page 3: gamma ray log

3

BAB II

ISI

A. Prinsip

Gamma Ray Log adalah metoda untuk mengukur radiasi sinar gamma yang

dihasilkan oleh unsur-unsur radioaktif yang terdapat dalam lapisan batuan di

sepanjang lubang bor. Unsur radioaktif yang terdapat dalam lapisan batuan tersebut

diantaranya Uranium, Thorium, Potassium, Radium, dan lain-lain. Pada dasarnya

Gamma Ray Log (GR Log) merekam pancaran radioaktif dari formasi. Sinar

radioaktif alami yang direkam berupa uranium, thorium, dan potassium. Log gamma

ray sederhana memberikan rekaman kombinasi dari tiga unsur radioaktif, sedangkan

spectral gamma ray menunjukkan masing-masing unsur radioaktif (Rider, 1996).

Distribusi energi dari masing-masing kontributor utama radiasi gamma alami

dari formasi berbeda-beda. Puncak yang berlabel adalah energi yang dominan

(kebanyakan sinar gamma memiliki energi ini). Tiap batuan mengandung jumlah

radio-isotop yang berbeda. Distribusi energy juga tersebar dalam ruang energi

sebagai hasil hamburan compton. Namun, puncak energy dari masing-masing

kontributor utama radiasi gamma masih dapat dikenali. Seperti yang terlihat pada

gambar di bawah ini.

Gambar Pengukuran spectrum energi sinar gamma dari formasi setelah terjadi

hamburan Compton

Page 4: gamma ray log

4

Alat SGR menggunakan sensor yang sama sebagai alat sinar gamma total.

Output dari sensor dimasukkan ke dalam analisa multi-channel yang menghitung

jumlah radiasi yang berasal dari energi yang berhubungan dengan masing-masing

puncak utama. Hal ini dilakukan dengan mengukur tingkat gamma ray count untuk 3

jendela energi yang berpusat di sekitar 1.46 MeV energi untuk kalium-40, 1.76 MeV

untuk uranium-radium seri, dan 2.62 MeV untuk seri torium. Pembacaan mewakili

radioaktivitas sinar gamma dari masing-masing sumber. Jumlah mereka harus sama

dengan nilai keseluruhan sinar gamma diukur dengan alat sinar gamma total, dan

kode SGR jika diukur dengan alat sinar gamma spektral. Setiap kombinasi dari tiga

komponen dapat disimpulkan dan dianalisis. Namun, yang paling penting adalah

jumlah radiasi kalium-40 dan thorium, yang disebut respon computed gamma ray

(CGR).

Unsur radioaktif umumnya banyak terdapat dalam shale (serpih—campuran

lempung dan lanau) dan sedikit sekali terdapat dalam sandstone, limestone, dolomite,

coal, gypsum, dan lain-lain. Oleh karena itu shale akan memberikan response gamma

ray yang sangat signifikan dibandingkan dengan batuan yang lainnya. Log gamma

ray merekam unsur radioaktif dalam skala API (American Petroleum Institute).

Satuan dasarnya adalah CPS (count per second) yang kemudian dirubah menjadi API

setelah dikalibrasi dengan suatu formasi yang sudah diketahui persis kandungan

mineral radioaktifnya (U, Th and K). Log gamma ray umumnya direkam dalam satu

kolom bersama log caliper. Batuan yang hanya mengandung sedikit unsur radioaktif

dan akan memberikan defleksi kurva sinar gamma yang relatif kecil,seperti pada

batubara. Defleksi kurva sinar gamma pada batuan yang mengandung banyak unsur

radioaktif, akan relatif besar seperti pada batu lempung. Pada interpretasi lapisan

batubara, nilai gamma ray memperlihatkan harga yang paling rendah, karena

batubara sangat sedikit mengandung unsur Kalium. Respon gamma dengan harga

yang lebih besar daripada batubara diperlihatkan oleh respon lapisan keras yang

banyak mengandung silica, dan kemudian oleh respon batupasir. Respon gamma

yang tinggi diperlihatkan oleh batu lanau dan batu lempung. Potasium,Uranium dan

Thorium (unsur radioaktif yang memancarkan sinar gamma) banyak tedapat pada

Page 5: gamma ray log

5

batu lempung. Berikut ini adalah contoh kandungan unsur radioaktif dari lempung

Kimmeridgian di daerah laut utara (Gjorlykke, 1975)

Unsur Jumlah Presentase sinar gammaUranium 5.27 ppm 61Thorium 10.46 ppm 33Potasium 1.34 % 6

Dengan demikian besaran gamma ray log yang terdapat didalam rekaman

merupakan jumlah total dari radiasi yang dihasilkan oleh semua unsur radioaktif

yang ada di dalam batuan. Untuk memisahkan jenis-jenis bahan radioaktif yang

berpengaruh pada bacaan gamma ray dilakukan gamma ray spectroscopy. Karena

pada hakikatnya besarnya energy dan intensitas setiap material radioaktif tersebut

berbeda-beda. Spectroscopy ini penting dilakukan ketika kita berhadapan dengan

batuan non-shale yang memungkinkan untuk memiliki unsur radioaktif, seperti

mineralisasi uranium pada sandstone, potassium feldsfar atau uranium yang mungkin

terdapat pada coal dan dolomite.

Radioaktivitas dari lumpur akan mempengaruhi pembacaan Log Gamma Ray

berupa tingkatan latar belakang radiasi yang tinggi. Selain itu, log gamma ray dapat

digunakan sebagai pengganti SP Log untuk pendeteksian lapisan permeable,karena

untuk formasi yang tidak terlalu resistif hasil SP Log tidak terlalu akurat.

B. Macam Gamma Ray Log

1. Log yang menggunakan sinar gamma natural yang disebut dengan

Spectral Gamma Ray Log (SGR).

2. Log yang menggunakan sinar gamma non-natural (gamma ray total).

Densitas (density) atau rapat massa batuan dapat diukur dengan

memanfaatkan sinar gamma. Untuk keperluan ini dipakai sumber

sinar gamma misalnya Cesium-137 yang mampu memancarkan sinar

gamma ke dalam formasi batuan.

Page 6: gamma ray log

6

C. Peralatan

Gambar The Spectral Gamma Ray Sonde (SGS).

Sensor yang dapat dipakai untuk mendeteksi sinar gamma adalah kristal

sodium iodida yang diaktivasi dengan telurium, Na I (Tl). Di bagian belakang dari

detektor ini dilapisi dengan bahan photo katoda yang mudah melepaskan elektron

bila dikenai cahaya. Apabila radiasi sinar gamma menegnai kristal terjadilah proses

photo listrik.

Detektor sinar gamma yang lain adalah PMT (Photo Multiplier Tube). Pada

prinsipnya PMT mula-mula menerima cahaya (sinar γ) yang menyebabkan

munculnya elektron pada emitter. Tiap elektron ini menghasilkan lagi 2 elektron

pada degnoda berikutnya. Proses ini berlangsung secara bertingkat yang pada

akhirnya diperoleh elektron yang cukup banyak pada kolektor. Elektron yang cukup

banyak ini selanjutnya dapat dialirkan ke rangkaian elektronik berikutnya. Jadi dari

seberkas sinar gamma yang lemah dapat dideteksi keberadaannya setelah dilewatkan

Page 7: gamma ray log

7

proses di dalam PMT. Diagram yang menunjukkan cara kerja PMT diperlihatkan

oleh gambar di bawah ini

Gambar Prinsip pelipatgandaan elektron di dalam tabung PMT

Alat SGR dikalibrasi menggunakan 4 sumber komposisi yang diketahui

secara akurat, masing-masing hanya mengandung K40, U238, Th232, dan satu

mengandung campuran. Setiap sumber ditempatkan di samping detektor dan alat

(tool) digunakan untuk melakukan pengukuran. Kalibrasi ini dirancang sedemikian

rupa sehingga pembacaan dikalibrasi secara akurat pada alat melaporkan perbedaan

jumlah radiasi dari masing-masing sumber radiasi, dan rata-rata total penghitungan

dikalibrasi dengan test pit Houston.

D. Hasil Pengukuran

Format pelaporan data SGR lebih kompleks daripada log sinar gamma Total

karena mengandung lebih banyak informasi rinci. Kolom 1 digunakan untuk

merekam turunan log sinar gamma total (SGR), yang merupakan jumlah dari semua

kontribusi radiasi, serta log CGR, yang merupakan jumlah respon kalium dan

thorium, meninggalkan kontribusi dari uranium. Kolom 2 dan 3 digunakan untuk

merekam kelimpahan dihitung terkait dengan radiasi dari kontribusi individu dari

masing-masing K40, U238, dan Th232. Perlu dicatat bahwa kalium dilaporkan sebagai

persentase, sedangkan U238 dan Th232 dilaporkan dalam bagian per juta (ppm).

Page 8: gamma ray log

8

Gambar Presentasi dari log spektral sinar gamma.

Pada GR Log didapatkan suatu kurva yang menunjukkan besarnya intensitas

radioaktif yang ada dalam formasi. Dengan menarik garis GR yang mempunyai

harga minimum dan harga maksimum pada penampang log maka kurva GR yang

jatuh diantara kedua lapisan kurva tersebut merupakan indikasi adanya lapisan shale.

Gambar Respon Umum GR Log

Gambar dibawah ini menunjukkan contoh interpretasi lapisan batuan untuk

mendiskriminasi sandstone dari shale dengan menggunakan log gamma ray.

Page 9: gamma ray log

9

Gambar interpretasi lapisan batuan

Dikarenakan log gamma ray memiliki kapabilitas untuk mengukur derajat

kandungan shale di dalam lapisan batuan, maka didalam industri migas gamma ray

log kerap kali digunakan untuk memprediksi besaran volume shale atau dikenal

dengan Vshale dengan formulasi:

Gambar dibawah ini menunjukkan teknis perhitungan Vshale untuk shale A

dari sebuah gamma ray log. Perhatikan bahwa penentuan nilai-nilai tersebut bersifat

interpretatif.

Page 10: gamma ray log

10

Gambar Teknis perhitungan Vshale A

E. Faktor yang mempengaruhi respon alat

1. Kecepatan logging

Gambar Efek Konstanta Waktu dan Kecepatan Loging

Page 11: gamma ray log

11

Sementara semua argumen tentang kecepatan logging untuk alat sinar

gamma total juga cocok untuk alat spektral, fluktuasi statistik kini

harus diterapkan pada proporsi rata-rata perhitungan gamma total.

Jika kualitas data baik untuk masing-masing K40, U238 dan Th232

harus diperoleh, akibatnya kecepatan logging harus lebih rendah.

Dalam prakteknya, log biasanya dijalankan 2 sampai 3 kali lebih

lambat dari total gamma ray log. Namun, hasil ini dalam log SGR

merupakan kualitas yang sangat tinggi.

2. Borehole Effect

Dipengaruhi oleh tipe alat dan ukuran lubang bor. Seperti dengan log

sinar gamma total, alat spektral dapat dijalankan berpusat di lubang

bor atau mendorong dinding lubang bor (eccentred). Jika lubang bor

mengalami ambrukan, log gamma ray spectral dapat sangat

terpengaruh dengan cara yang sama sebagai alat sinar gamma total,

meskipun efeknya tidak seburuk untuk versi eccentred. Koreksi grafik

untuk alat sinar gamma spektral juga diberikan oleh perusahaan alat

logging untuk konfigurasi centred dan eccentred.

3. Tipe Lumpur

Densitas lumpur memiliki pengaruh pada tingkat deteksi, lumpur

dengan densitas tinggi menyerap sinar gamma lebih efisien dan

mengurangi rata-rata perhitungan. Hal ini diperhitungkan untuk

koreksi lubang bor, yang dilakukan untuk densitas lumpur pemboran

yang diberikan (berat lumpur). Efek terburuk yang terlihat ketika

digunakan lumpur barit (barite mud), sebagaimana barite efisien

dalam menyerap sinar gamma. Sekali lagi, versi eccentred kurang

rentan terhadap berat lumpur.

Permasalahan lumpur pemboran berbasis KCl dengan alat spektral

juga jelas. Namun, efeknya dari lumpur KCl hanya akan terlihat

dalam log SGR, CGR dan kalium. Sekali lagi, versi eccentred kurang

rentan terhadap lumpur KCl.

Page 12: gamma ray log

12

F. Kegunaan

Log gamma ray digunakan untuk membedakan lapisan-lapisan shale dan non

shale pada sumur-sumur open hole atau cased hole dan juga pada kondisi ada lumpur

maupun tidak. Log Sinar Gamma digunakan untuk identifikasi litologi, korelasi antar

formasi, dan perhitungan volume shale atau prosentase kandungan shale pada lapisan

permeable. Log ini juga bisa menentukan kedalaman perforasi yang telah diinjeksi

air (water plugging).

Sinar gamma sangat efektif dalam membedakan lapisan permeable dan non

permeable karena unsur-unsur radioaktif cenderung berpusat di dalam serpih yang

non permeable dan tidak banyak terdapat dalam batuan karbonat atau pasir yang

secara umum besifat permeable. Kadangkala lumpur bor mengandung sejumlah

unsur Potasium karena zat Potassium Chloride ditambahkan kedalam lumpur untuk

mencegah pembengkakan serpih. Radioaktivitas dari lumpur akan mempengaruhi

pembacaan Log Gamma Ray berupa tingkatan latar belakang radiasi yang tinggi.

1. Identifikasi Lithologi

2. Korelasi Inter-Well : Abu vulkanik (bentonitic intervals) memungkinkan

untuk terkumpul pada waktu yang bersamaan pada area yang luas. Oleh

karena itu mereka dapat digunakan untuk mengkorelasikan antar sumur.

Puncak dalam log thorium umumnya menunjukkan tanda yang tepat

dalam korelasi ini.

3. Deteksi Phosphat : Uranium juga berasosiasi dengan phosphat

4. Sedimentologi : beberapa data sedimentologi yang penting ditunjukkan

pada tabel di bawah ini

Tabel Sedimentological inferences dari data SGR

5. Estimasi Potensi Uranium

Page 13: gamma ray log

13

6. Kapasitas tingkat Kation dapat dihitung dengan mengetahui tipe dan

kuantitas clays dalam batuan dari data SGR

7. Potensi Hidrokarbon : Materi organic mengandung uranium. Jika

terkumpul dalam lingkungan dan dapat dipertahankan maka

bertransformasi menjadi hidrokarbon. Sehingga, terdapat korelasi antara

kandungan uranium dan hidrokarbon. Hal ini memungkinkan untuk

mengevaluasi total kandungan karbon organic pada batuan dari

kandungan uranium yang didapatkan dari SGR Log -- menyediakan

hubungan dikalibrasi menggunakan data inti (core data). Potensi

hidrokarbon dari batuan dapat berasal dari total kandungan karbon

organik.

8. Deteksi Rekahan : Garam Uranium terlarut kemudian dapat diendapkan di

sepanjang rekahan, menyebabkan puncak lokal dalam uranium SGR Log.

Namun, puncak uranium lokal tidak jelas mengindikasikan rekahan,

sehingga kehadiran mereka harus diperiksa pada beberapa gambar log.

Page 14: gamma ray log

14

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

1. Gamma Ray Log adalah metoda untuk mengukur radiasi sinar gamma yang

dihasilkan oleh unsur-unsur radioaktif yang terdapat dalam lapisan batuan di

sepanjang lubang bor

2. Unsur radioaktif umumnya banyak terdapat dalam shale (serpih—campuran

lempung dan lanau) dan sedikit sekali terdapat dalam sandstone, limestone,

dolomite, coal, gypsum, dan lain-lain

3. Sensor yang dapat dipakai untuk mendeteksi sinar gamma adalah kristal sodium

iodida yang diaktivasi dengan telurium, Na I (Tl).

4. Pada GR Log didapatkan suatu kurva yang menunjukkan besarnya intensitas

radioaktif yang ada dalam formasi. Dengan menarik garis GR yang mempunyai

harga minimum dan harga maksimum pada penampang log maka kurva GR yang

jatuh diantara kedua lapisan kurva tersebut merupakan indikasi adanya lapisan

shale.

5. Faktor yang mempengaruhi respon alat diantaranya kecepatan logging, borehole

effect dan tipe lumpur

6. Log gamma ray digunakan untuk membedakan lapisan-lapisan shale dan non

shale pada sumur-sumur open hole atau cased hole dan juga pada kondisi ada

lumpur maupun tidak. Log Sinar Gamma digunakan untuk identifikasi litologi,

korelasi antar formasi, dan perhitungan volume shale atau prosentase kandungan

shale pada lapisan permeable. Log ini juga bisa menentukan kedalaman perforasi

yang telah diinjeksi air (water plugging).

Page 15: gamma ray log

15

DAFTAR PUSTAKA

Abdullah, Agus. 2009. Gamma Ray Log. Diakses tanggal 6 November 2012

Admin. 2012. A Short Lecture Of Petrophysics : Well Log Interpretation di

Universitas Indonesia. Diakses tanggal 6 November 2012

Engler, Thomas W. 2012. Gamma Ray Log Chapter 7

Glover, Paul. _____. Petrophysics MSc Course Notes Spectral Gamma Ray Log

Munadi, Suprajitno. 2001. Intrumentasi Geofisika. Depok : Universitas Indonesia

Press

Zulfikar. _____. Log Analysis. Diakses tanggal 6 November 2012