gamma ray log
-
Upload
maharatu-dwi-rahayu -
Category
Documents
-
view
385 -
download
11
description
Transcript of 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
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
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
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
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.
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
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).
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.
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.
10
Gambar Teknis perhitungan Vshale A
E. Faktor yang mempengaruhi respon alat
1. Kecepatan logging
Gambar Efek Konstanta Waktu dan Kecepatan Loging
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.
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
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.
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).
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