18

BAB III

DASAR TEORI

3.1 Konsep Dasar SeismikRefleksi

Gelombang seismik merupakan gelombang mekanis yang menjalar

dari satu medium ke medium yang lain melalui transportasi energi yang

berhubungan dengan adanya osilasi kedudukan partikel-partikel medium,

osilasi tekanan ataupun osilasi rapat massa (Munadi, 2000).

Gelombang seismik dibedakan menjadi dua tipe yaitu gelombang

badan yang merupakan gelombang longitudinal dan gelombang transversal.

Gelombang longitudinal merupakan gelombang kompresi karena terbentuk

dari osilasi tekanan yang menjalar dari satu tempat ke tempat lain dengan arah

osilasi partikel-partikel medium searah dengan arah penjalaran (Gambar 3.1).

Pada umumnya gelombang longitudinal disebut juga dengan gelombang P

(Primary). Gelombang transversal merupakan gelombang rotasi dimana arah

getar (osilasi) partikel-partikel medium tegak lurus terhadap arah

penjalarannya (Gambar 3.2), karena gelombang ini datangnya setelah

gelombang P maka gelombang transversal disebut juga sebagai gelombang S.

Gelombang permukaan merupakan gelombang Rayleigh (R) atau biasa disebut

sebagai ground roll yakni gelombang yang merambat bebas pada permukaan

medium berlapis dengan gerakan partikelnya merupakan kombinasi

gelombang P dan S, yaitu berbentuk elip (Gambar 3.3) dan gelombang Love

yakni gelombang yang merambat pada permukaan bebas medium berlapis

dengan gerakan partikel seperti gelombang SH (Gambar 3.4).

Gambar 3.1. Gelombang-P (Munadi, 2000). Gambar 3.2. Gelombang-S (Munadi,

2000).

19

Gambar 3.3. Gelombang Rayleigh. Gambar 3.4. Gelombang Love.

Konsep dasar seismik refleksi sesuai dengan hukum snellius.

Gelombang seismik menjalar masuk di dalam medium mengalami dua

kejadian, yaitu pemantulan atau refleksi dan pembiasan atau refraksi.

Gelombang seismik yang direfleksikan dan direfraksikan kemudian ditangkap

oleh beberapa receiver yang tertanam di atas permukaan tanah (Gambar 3.5).

Gambar 3.5. Gelombang pantul yang ditangkap oleh receiver mengikuti

hukum snellius.

3.2Data Sumur (Well Log)

Pengukuran parameter fisis yang ada di bawah permukaan bumi

dilakukan dengan melakukan perekaman data pada dimensi kedalaman. Data

sumur sangat penting di dalam eksplorasi, hal ini dikarenakan data tersebut

digunakan untuk analisa litologi di bawah permukaan bumi dengan melihat

karakteristik fisis material-material tersebut yang memiliki tingkat akurasi

lebih tinggi dari data seismik. Sehingga data log dijadikan sebagai kontrol dari

20

data seismik untuk identifiksai hidrokarbon sebagai salah satu dari tujuan

utama evaluasi formasi.

Jenis Data log terbagi menjadi tiga jenis yaitu data log radioaktif, data

log porositas, dan data log listrik.

Log Radioaktif

Log Gamma Ray (GR)

Log GR mengukur total radiasi sinar gamma di lubang bor dari sebuah

formasi. Pada umumnya log GR digunakan sebagai penentuan litologi dan

korelasi antar sumur dan formasi. Hasil pengukuran yang diperoleh pada log

GR bervariasi tergantung pada jenis formasi. Pada formasi batuan sedimen

yang berisi serpihan (shale), nilai GR mengalami defleksi ke kanan dengan

nilai yang tinggi.Hal ini dikarenakan tingginya konsentrasi kandungan

radioaktif pada formasi tersebut.Selain itu formasi yang berisi campuran antara

serpih dan pasir atau serpih dan batuan karbonat memiliki nilai GR yang lebih

rendah.

Data Log Porositas

Beberapa parameter fisis seperti densitas bulk (b), hydrogen index

(HI), dan interval transit time (t) dibutuhkan sebagai penentu porositas ()

(Anonim, 2001).

Log Densitas

Log densitas merupakan log porositas yang mengukur densitas bulk

dari suatu formasi. Densitas bulk merupakan kepadatan suatu batuan. Untuk

melakukan perhitungan porositas, diasumsikan litologi dan kandungan fluida

dari pengukuran telah ditentukan. Sehingga untuk mendapatkan nilai porositas

batuan dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut:

=

( 3 )

Dengan b adalah densitas bulk, ma merupakan densitas matriks, dan f

merupakan densitas fluida.

21

Log Neutron (NPHI)

Konsentrasi kandungan hidrokarbon pada suatu formasi diukur dengan

menggunakan log Neutron hal ini dikarenakan bahwa neutron hampir

mempunyai masa yang sama dengan atom hidrogen. Log Neutron yang sensitif

terhadap atom hidrogen di suatu formasi digunakan untuk menentukan

porositas di dalam suatu formasi (Sroor, 2010). Kombinasi log neutron dengan

log densitas biasanya digunakan untuk menentukan porositas total dan litologi.

Log Akustik atau Sonik (DT)

Log Sonik disebut juga sebagai log akustik yang mengukur interval

transit time dari gelombang P yang menjalar di dalam medium. Pada umumnya

log sonik digunakan untuk mengevaluasi porositas di dalam larutan yang

mengisi ruang pori pada batuan dengan penentuan porositas efektif dari

reservoar. Hubungan antara interval transit time dengan porositas didapat dari

persamaan waktu rata-rata Wyllie:

=

( 4 )

dengan s adalah porositas sonik, t adalah transit time di dalam formasi, tma

adalah transit time yang melalui matriks batuan, dan tp adalah transit time

dari ruang pori yang berisi fluida.

Log Listrik

Log Resistivitas

Resistivitas adalah sebuah sifat dasar dari suatu material untuk

menghambat aliran arus listrik. Oleh karena itu dibutuhkan log resistivitas

untuk mengetahui kuatnya suatu material untuk menghentikan aliran arus

listrik. Log resistivitas dibagi menjadi beberapa macam, diantaranya adalah

Laterolog (LL), Dual Laterologs (DLL), dan Micro Spherically Focused Log

(MSFL).Pada umumnya minyak dan gas mempunyai daya hantar yang rendah

terhadap arus listrik oleh karena itu nilai log resistivitas biasanya tinggi,

berkebalikan dengan air dan lumpur.

22

Pengukuran log resistivitas didasarkan pada hukum Ohm, yaitu:

=

( 5 )

dengan R adalah resistivitas, V adalah tegangan, dan I adalah arus listrik.

Selain ketiga jenis log di atas, terdapat log caliper. Log caliper adalah

sebuah log yang digunakan untuk mengukur diameter lubang bor, melokalisasi

zona patahan, dan menilai kualitas lubang bor dan stabilitas lubang bor (Sroor,

2010). Diameter lubang bor yang besar dapat diindikasikan adanya proses

runtuhan (Wash Out) yang diidentikan adanya lithologi serpih (Shale).

Sedangkan penurunan besar diameter lubang bor diindikasikan adanya proses

invasi yang diidentikan adanya batupasir yang porous.

3.3Fisika Batuan

Densitas

Densitas secara sederhana merupakan perbandingan antara massa (kg)

dengan volumenya (m3). Densitas merupakan salah satu parameter yang

digunakan dalam persamaan kecepatan gelombang P, gelombang S, dan

akustik impedansi, dimana semuanya mempengaruhi respon gelombang

seismik bawah permukaan.

Efek dari densitas dapat dimodelkan dalam persamaan Wyllie:

b = m(1-) + wSw + hc(1-Sw) ( 6 )

dengan,

b= densitas bulk batuan

m= densitas matriks

22

f= densitas fluida (g/cc)

= porositas batuan (%)

Sw= saturasi air

w= density air (mendekati 1 g/cm3)

hc= densitas hidrokarbon (g/cc)

Porositas

Porositas adalah perbandingan volum rongga yang terdapat di dalam

batuan dengan volum dari seluruh batuan di mana rongga berada.Menurut

asal pembentukannya, porositas dibagi menjadi dua jenis yaitu porositas

primer dan porositas sekunder. Porositas primer merupakan porositas yang

terbentuk selama proses pengendapan. Porositas sekunder merupakan

porositas yang dibentuk dari alterasi batuan.Secara fisis porositas dapat

diartikan sebagai perbandingan antara volome pori batuan dengan volume

totalnya. Perbandingan ini umumnya dinyatakan dalam persen (%) maupun

fraction yang dirumuskan dengan :

Porositas () = (volume pori/volume total) x 100 % ( 7 )

Klasifikasi porositas disajikan pada tabel 1 adalah sebagai berikut:

Tabel 1. Pemerian porositas secara semikuantitatif (Koesoemadinata, 1980)

Porositas

(%)

Pemerian

0 5 Dapat diabaikan (neiglible)

5 10 Buruk (poor)

10 15 Cukup (fair)

15 20 Baik (good)

20 25 Sangat Baik (very good)

Istimewa (excelent)

23

Selain itu dikenal juga dengan istilah porositas total dan porositas

efektif. Porositas total merupakan semua ruang kosong di dalam batuan dan

matriks. Porositas efektif terjadi apabila bagianronggarongga di dalam

batuan berhubungan satu sama lain.

Menurut log sumur porositas mempunyai tiga jenis porositas yaitu,

porositas densitas, porositas sonik, dan porositas neutron. Jenis porositas

tersebut dapat dihitung dengan persamaan ( 3 ) dan ( 4 ). Dengan matrik

sandstone = 2.64 gr/cc, limestone = 2.71 gr/cc, dan fluida = 1 gr/cc pada

persamaan ( 3 ). tmatrik sandstone = 55.5 sec/ft, limestone = 47.6 sec/ft.,

dan t fluid = 189 sec/ft pada persamaan ( 4 ).

Secara umum porositas batuan akan berkurang dengan bertambahnya

kedalaman batuan, karena semakin dalam batuan akan semakin kompak

akibat efek tekanan di atasnya. Nilai porositas berpengaruh terhadap

kecepatan gelombang seismik. Semakin besar porositas batuan maka

kecepatan gelombang seismik yang melewatinya akan semakin kecil. Selain

itu porositas memiliki hubungan yang erat dengan impedansi akustik.Hal ini

karena adanya unsur densitas yang menjadikannya sebagai indikasi lapisan

permeable jika densitas tinggi dan lapisan porous jika densitas rendah.Oleh

karena itu dengan nilai impedansi akustik yang tinggi maka lapisan tersebut

identik dengan porositas rendah, dan sebaliknya.

Permeabilitas

Permeabilitas merupakan kemampuan batuan untuk mengalirkan

fluida.Batuan dengan permeabilitas yang baik mempunyai porositas batuan

yang saling terhubung (Anonim, 2001). Terdapat beberapa faktor yang

digunakan di dalam penentuan permeabilitas, yaitu ukuran dan bentuk suatu

formasi, sifat-sifat fluida, tekanan, dan kuantitas fluida yang mengalir.

Semakin besar tekanan yang diberikan pada fluida maka akan semakin

24

banyak fluida yang mengalir. Nilai permeabilitas didapatkan dari perhitungan

persamaan menurut Wyllie dan Rose:

=

( 8 )

Dengan K adalah permeabilitas (mD). a, b, c adalah faktor konstanta.

adalah porositas (%). Swirr adalah saturasi air sisa.

3.5Seismik Atribut Kurvatur

Definisi Curvature

Curvature dapat didefinisikan sebagai besar kelengkungan suatu garis

pada bidang permukaan. Secara skematis, Curvature dapat dijelaskan melalui

gambar berikut ini:

Gambar 3.6.Geometri Curvature. Sebuah lingkaran menyinggung garis

tangent T pada kurva. N adalah vektor normal titik P terhadap kurva (Roberts,

2001).

25

Permukaan sembarang dari curvature didefinisikan sebagai perubahan

rata-rata dari vektor tangent yang berada di sepanjang busur kurva sebesar ds.

dapat dituliskan sebagai,

=

( 9 )

Sehingga secara matematis curvature dapat dituliskan sebagai,

= |

| ( 10 )

Jika k >> 0, maka nilai kelengkungan pada suatu permukaan semakin besar.

Sedangkan jika k 0, maka kelengkungan suatu permukaan pada kurva

semakin kecil atau semakin bernilai konstan (Flat Plane).

Jari-jari kelengkungan kurva pada titik P merupakan jari-jari

lingkaran pada kurva itu sendiri (Gambar 3.7).

Gambar 3.7. Titik P mempunyai titik-titik koordinat (a cos , a sin ) = (a cos (s/a), a sin (s/a)).

() = ( cos ) + () ( 11 )

substitusi = , maka persamaan (11) menjadi

= ( cos

) + ( sin

) ( 12)

26

=

= ( sin

) + (cos

) ( 13 )

= (

1

cos

) (

1

sin

) ( 14 )

Kemudian untuk sembarang nilai s, maka,

= |

| =

1

22 (

) +

1

22 (

) =

1

||=

1

( 15 )

dengana merupakan jari-jari lingkaran (R).

Metode Perhitungan Curvature pada ruang 3D

Pada ruang 3D, penentuan curvature suatu bidang didekati dengan

Least Square Quadratic Surface yang dapat dituliskan sebagai berikut:

(, ) = 2 + 2 + + + + ( 16 )

Kenampakan bidang dari persamaan kuadratik di atas merupakan hasil

dari kumpulan-kumpulan trace seismik dengan besar amplitudo yang menjadi

daerah target suatu horizon. Setiap kumpulan trace seismik dengan amplitudo

tertentu yang membangun horison target membentuk suatu struktur. Dimana

setiap struktur tersebut memiliki sifat lengkung yang berbeda. Untuk

mendapatkan suatu sifat lengkung tersebut dilakukan penyelesaian persamaan

(16) untuk mendapatkan setiap koefisien pada persamaan tersebut dengan

cara melakukan diskritisasi. Proses diskritisasi dilakukan dengan cara deret

Taylor (Lampiran 2). Sehingga koefisien-koefisien pada persamaan (16)

didapatkan:

=1

2

2

2=

(2+5+8)

62 ( 17 )

=1

2

2

2=

(1+2+3+7+8+9)

122

(4+5+6)

62 ( 18 )

27

=2

=

(3+719)

42 ( 19 )

=

=

(3+6+9147)

6 ( 20 )

=

=

(1+2+3789)

6 ( 21 )

dengan Z1, Z2,.Z9 merupakan nilai grid suatu permukaan yang ditentukan

dan x merupakan jarak antar grid (Lampiran 2).

Koefisien yang didapatkan dari persamaan (17-21) digunakan untuk

menghitung curvature rata-rata (kmean) dan Gaussian (kGauss):

=(1+2)+(1+2)

(1+2+2)2 ( 22 )

=42

(1+2+2)2 ( 23 )

dari persamaan (22 dan 23) digunakan untuk melakukan perhitungan

beberapa jenis curvature yang lain, diantaranya adalah

The most positive curvature

Curvature dengan nilai positif tertinggi yang akan memperjelas

struktur antiklin dan domal (Gambar 3.8).

1 = + (2 )

1 2 ( 24 )

makak1 = kposadalah

= ( + ) + [( )2 + 2]1 2 ( 25 )

28

Gambar 3.8.Plot 2D most positive curvature dengan koordinat posisi x

sebagai sumbu-x.Ukuran grid 301x 761.

The most negative curvature

Curvature dengan nilai negatif tertinggi yang akan memperjelas

struktur sinklin dan bowl (Gambar 3.9).

2 = (2 )

1 2 ( 26 )

makak2 = knegadalah

= ( + ) [( )2 + 2]1 2 ( 27 )

dengan syarat k1k2.

Gambar 3.9.Plot 2D most negative curvature dengan koordinat posisi x

sebagai sumbu-x.Ukuran grid 301x 761.

X-coordinate

K

X-coordinate

K