Prediksi Tekanan Pori (Pore Pressure) Menggunakan Model Kecepatan Interval Data Seismik

Hasil Coherency Inversion Studi Kasus : Blok Matindok-Sulawesi Tengah Permana Citra Adi dan Angga Direzza

Eksplorasi PT.PERTAMINA EP

Email : permana.adi@pertamina-ep.com ;angga.direzza@pertamina-ep.com

Sari

Prediksi tekanan pori sebelum proses pengeboran menjadi

hal yang sangat penting karena dapat merepresentasikan

efektifitas tutupan, pemetaan migrasi hidrokarbon, serta

analisa konfigurasi tutupan dan geometri cekungan. Disisi

lain penentuan tekanan pori dapat membantu dalam

pembuatan desain program casing dan lumpur. Pada daerah

Matindok, tekanan pori diturunkan dari kecepatan seismik

2D yang diperoleh dari hasil pemodelan kecepatan interval

dengan menggunakan metode Coherency Inversion, dimana

metode coherency inversion mampu untuk memprediksi

kecepatan interval lebih akurat untuk daerah yang

berstruktur kompleks yang memiliki kurva moveout yang

non-hiperbolik. Dengan menggunakan beberapa persamaan

empirik, tekanan pori diraih dengan menurunkan densitas

sebagai fungsi kedalaman, Total Stress (S), dan tekanan

hidrostatik (PH) yang selanjutnya tekanan pori ini akan

digunakan untuk melihat adanya zona overpressure dan

melihat efektifitas tutupan.

Pendahuluan

Pengetahuan akan kondisi tekanan pori pada formasi

sebelum dilakukan pengeboran sangat membantu untuk

memprediksi adanya drilling hazard . Tekanan pori dapat

diprediksi dari kecepatan elastik gelombang seismik yang

di ubah dengan persamaan empiris menjadi tekanan pori.

Untuk prediksi tekanan pori sebelum pengeboran,

kecepatan gelombang seismik yang dihasilkan dari hasil

prosesing sebenarnya tersedia, hanya saja resolusi dari

kecepatannya kurang baik karena diasumsikan raypath-nya

simetris dan didekati dengan kurva hiperbola sehingga

kecepatan yang diperoleh untuk kepentingan prediksi

tekanan pori menjadi kurang akurat. Metode coherency

inversion mampu untuk mengakomodasi event-event yang

non-hyperbolic NMO curve, metode ini mampu untuk

memprediksi kecepatan interval lebih akurat.

Data kecepatan seismik yang akurat sangatlah diperlukan

untuk melakukan transform dari kecepatan ke tekanan pori.

Pendekatan dan rumus empiris yang digunakan adalah

metode Eaton (1975) dan Bowers (1995) untuk

memprediksikan tekanan pori dari kecepatan. Parameter

perhitungan dan hasil prediksi tekanan pori akan dikalibrasi

dengan sumur terdekat. Jika tidak ada data sumur, maka

prediksi tekanan pori ini akan di gunakan dan dikoreksi

selama pengeboran.

Data dan Metoda

Sebelum dilakukan prediksi tekanan pori pada daerah

usulan pemboran, penulis ingin terlebih dahulu

mendapatkan gambaran bawah permukaan yang tepat baik

secara image maupun secara posisi baik horizantal maupun

vertikal dan juga mendapatkan model kecepatan interval

yang akurat yang nantinya akan digunakan dalam

penentuan tekanan pori. Proses Pre-stack depth migration

(PSDM) merupakan salah satu metode yang sangat baik

untuk memperbaiki gambaran bawah permukaan dan

mendapatkan model kecepatan interval yang akurat.

Kecepatan yang diperoleh dari hasil prosesing seismik

kurang memiliki resolusi yang baik. Kecepatan didapatkan

dari stacking velocity yang diberi bobot menjadi kecepatan

migrasi atau Vrms yang kemudian diubah menjadi

kecepatan interval dengan menggunakan metode Dix.

Metode Dix ini menggunakan asumsi lapisannya datar,

sudut datang kecil, raypath-nya simetris, dan hiperbolik.

Dengan menggunakan metoda Dix ini kecepatan akan

selalu naik seiring dengan peningkatan kedalaman sehingga

metode Dix ini memiliki kelemahan jika terdapat

pembalikan kecepatan yang cukup besar, begitu juga untuk

daerah yang berstruktur kompeks dimana kurva moveout

nya tidak hiperbolik prediksi kecepatannya menjadi tidak

tepat dan berakibat pada gambaran bawah permukaan yang

terbentuk pun menjadi tidak benar.

Dix merumuskan kecepatan untuk model berlapis sebagai

berikut:

Dengan demikian kecepatan interval didapat sbb :

Metoda Dix sangat terbatas karena tidak memperhitungkan

efek dari adanya struktur pada saat moveout. Metoda yang

lebih baik untuk mendapatkan kecepatan pada daerah yang

terkena struktur adalah dengan cara pemodelan, salah

satunya adalah metoda coherency inversion yang

diperkenalkan oleh Landa & Koren (1991). Metoda

coherency inversion dilakukan untuk memprediksi nilai

kecepatan interval yang lebih akurat menggunakan

raytracing untuk mendapatkan kurva moveout yang tepat.

Metode ini dilakukan dengan membuat semblance velocity

( ))1

*int2

12

=

i

ii

t

tVVrms

( ) )2**

int

222

AB

AABBBA

TT

TVrmsTVrmsV

=

2

di sepanjang horizon interpretasi untuk mencari kemiripan

yang paling tinggi dari setiap tras dalam kisaran window

tertentu sehingga dapat membuat CMP gather menjadi

lurus. Metode ini mampu mengoreksi nilai kecepatan untuk

event-event yang kurva moveout-nya tidak hiperbola dan

juga mampu mereduksi error hanya menjadi 1% saja dari

yang sebelumnya 30 % jika menggunakan Dix. Metoda

coherency inversion dilakukan pada tahap awal

pembentukan model kecepatan, proses ini sangat penting

karena akan menentukan baik tidaknya kecepatan interval

yang kita raih. Penentuan kecepatan dilakukan secara coba-

coba sampai didapatkan kondisi dimana CMP gather lurus,

namun demikian untuk kasus seperti di daerah Matindok

yang memiliki struktur kompleks, trend dari semblance

velocity pun harus diperhatikan agar kecepatan yang diraih

maksimal dan secara konsep geologi dapat dipertanggung

jawabkan.

Hasil dari coherency inversion akan diiterasi dengan

menggunakan model based tomography sampai didapatkan

residual semblance horizontal dan vertikal yang nol atau

mendekati nol dan flat gather tentunya. Penulis

merekomendasikan melakukan iterasi maksimal 3 kali saja,

jika lebih dari angka itu sebaiknya kembali ke tahap

coherency inversion memperbaiki model yang dibentuk.

Setelah mendapatkan kecepatan interval dengan resolusi

yang baik, maka perkiraan untuk penentuan tekanan pori

dapat dilakukan.

Tekanan pori didefinisikan sebagai tekanan yang timbul

akibat adanya fluida yang mengisi pori batuan. Tekanan

hidrostatik (PH) adalah tekanan yang diakibatkan oleh berat

Gambar 3. Proses coherency inversion untuk memprediksi

kecepatan interval untuk horizon biru. Trend kecepatan

perlu diperhatikan dalam pemilihan nilai semblance.

Pemilihan kecepatan yang benar akan terlihat dari bentuk

gather yang lurus.

Gambar 4. Final Velocity Interval hasil dari coherency

inversion dan telah dilakukan iterasi sebanyak 3

kali.Terlihat pada penampang kecepatan interval (Vint)

efek dari perubahan kecepatan secara lateral (tanda elips

putus-putus) telah dikoreksi tidak seperti pada penampang

kecepatan RMS (Vrms).

Gambar 1. Skematik raypath yang diasumsikan dengan

metode Dix adalah simetris dan tidak memperhitungkan

pembelokan raypath saat mengenai lapisan yang berbeda

kecepatan, sehingga kecepatan moveout yang sebenarnya

akan lebih cepat dari kecepatan moveout yang diprediksi.

(Fagin,1999)

Gambar 2. Metode coherency inversion, kurva moveout

dihitung dan dibentuk melalui perhitungan semblance di

sepanjang model yang dibentuk dari horizon interpretasi

(Fagin,1999)

Vrms

Vint

3

dari kolom fluida. Didefinisikan secara empiris sbb :

)3gzP fH = dimana z, f, g adalah tinggi kolom fluida, densitas fluida

dan percepatan gravitasi. Densitas fluida sangat bergantung

pada jenis fluidanya tidak bergantung pada bentuk dan

ukuran fluidanya. Overburden pressure (S) adalah tekanan

yang timbul akibat berat dari matriks batuan dan fluida

yang mengisi pori pada formasi, dirumuskan sbb :

=z

b dzzgS0

)4)(

dimana b adalah bulk density sebagi fungsi kedalaman.

Tekanan efektif atau differential stress adalah tekanan yang

bekerja pada kerangka batuan, dirumuskan sbb :

)5pS = Nilai akan mengontrol proses kompaksi dari batuan

sedimen. Tidak semua batuan mengalami kompaksi yang

normal, ada kalanya batuan terganggu pada saat proses

kompaksi, sehingga akan menurunkan nilai dan

mengakibatkan terjadinya overpressure atau geopressure.

Geopressure dapat terjadi karena tekanan porinya

terganggu dan memiliki nilai yang lebih besar dari tekanan

hidrostatiknya. Zona overpressure hanya berlaku untuk

litologi shale, karena batuan ini hanya terdiri dari dua

komponen saja yaitu air dan butiran shale yang seragam.

Overpressure biasanya diakibatkan oleh kompaksi yang

cukup cepat pada batuan yang permeabilitasnya rendah

sehingga air yang ada didalamnya tidak dapat keluar dan

terperangkap didalamnya yang berakibat terjadinya

penyimpang tekanan dari tekanan hidrostatiknya. Zona

overpressure akan memiliki nilai tekanan efektif yang

kecil dan memiliki porositas yang besar, sehingga dengan

besarnya porositas akan mengakibatkan penurunan pada

kecepatan. Hubungan inilah yang sering digunakan untuk

memprediksi tekanan pori menggunakan data seismik.

Proses prediksi tekanan pori dari kecepatan interval diawali

dengan perhitungan densitas sebagi fungsi dari kedalaman

dengan menggunakan metode Gardner yang secara empiris

hubungannya dapat ditulis sbb :

)6int)( bb Va= dimana (h) merupakan nilai rata-rata densitas sedimen

berdasarkan kedalamannya. Nilai densitas ini akan

digunakan pada saat perhitungan S. Contoh dari

penggunaan differential stress untuk prediksi tekanan pori

telah dilakukan oleh Eaton (1975) dan Bowers (1995).

Eaton dan Bowers membuat hubungan empiris antara

kecepatan dengan differential stress sbb :

)70BAvv +=

dimana v0 merupakan kecepatan dari sedimen yang belum

terkompaksi namun tersaturasi fluida (air) dalam kasus ini

diambil kecepatan 1500 m/s. Nilai A dan B menggunakan

nilai teoritis dimana nilai A=4.4567 dan B=0.8168. dengan

demikian differential stress dapat ditentukan sbb :

( ) )8)/)( /10 BAvv = Dengan didapatkannya nilai S dan , maka tekanan pori

dapat diprediksi dengan menggunakan persamaan (5).

Gambar 5. Profil tekanan pada cekungan klastik. Saat

terjadi gangguan pada proses kompaksi maka tekanan pori

akan lebih besar dari tekanan hidrostatik yang

mengakibatkan menurunnya nilai tekanan efektif dan

menyebabkan terjadinya geopressure atau overpressure

(Dutta,2002)

Gambar 6. Alur kerja penetuan tekanan pori berdasarkan

kecepatan interval data seismik.

4

Hasil dan Diskusi

Analisa tekanan pori pada sumur acuan M-01 dilakukan

untuk melihat kemungkinan adanya zona overpressure

pada daerah penelitian, dan dijadikan sebagai acuan pada

daerah target jika terdapat pola seperti yang terdapat pada

sumur acuan. Dari gambar 7 dapat diketahui bahwa zona

overpressure terdapat pada kedalaman 1700-2000 mss

yaitu pada litologi shale yang diperlihatkan oleh penurunan

trend sonic dalam satu litologi yang sama. Dari hasil

prediksi dengan menggunakan persamaan Traugott,Eatons

dan Bowers,dapat terlihat bahwa untuk zona overpressure

terjadi kenaikan tekanan pori yang nilainya menjadi lebih

besar dari nilai tekanan hidrostatiknya. Data hasil uji

kandungan lapisan (UKL) pada sumur ini menunjukkan

3064 psi pada kedalaman 2131 mss. Saat diplot pada kurva

tekanan hasil prediksi memperlihatkan nilai yang cocok.

Hal ini bisa dijadikan sebagai validasi dari penggunaan

metode Traugott,Eatons dan Bowers untuk memprediksi

tekanan

Hasil migrasi domain kedalaman (PSDM) menggunakan

kecepatan interval hasil dari coherency inversion dan telah

diiterasi sebanyak 3 kali dengan menggunakan metode

model-based tomography memperlihatkan bahwa model

kecepatan yang diraih sudah cukup baik. Hal ini terlihat

dari nilai semblance residual horizontal dan vertikal yang

mendekati nol, begitu juga dengan depth gather yang

memperlihatkan bentuk yang lurus. Dengan menggunakan

model kecepatan interval yang tepat, image dari suatu

penampang seismik dapat diperbaharui dan juga

mendapatkan model kecepatan interval yang dapat

digunakan untuk prediksi tekanan pori

Tekanan efektif yang dihasilkan dari transform kecepatan

interval dengan menggunakan metode Eatons dan Bowers

menunjukkan bahwa untuk daerah prospek M-0A

menunjukkan nilai tekanan efektif yang lebih rendah dari

sekitarnya pada zona shale yang berada tepat diatas zona

target yang berupa batugamping. Rendahnya tekanan

efektif ini kemungkinan besar berhubungan dengan adanya

zona overpressure pada shale yang cukup tebal. Hal ini

mirip dengan apa yang terjadi pada sumur acuan M-01.

Tekanan pori yang dihasilkan menunjukkan untuk daerah

prospek M-0A menunjukkan peningkatan tekanan pori dari

atas ke bawah sampai dengan shale, kemudian saat masuk

ke zona batugamping tekanan porinya menurun. Nilai

tekanan pori yang lebih rendah pada zona objektif

batugamping dari batuan penutupnya berupa shale dapat

mengindikasikan bahwa shale ini memiliki kapasitas

sebagai batuan penutup yang baik. Seperti diketahui bahwa

fluida akan bergerak dari tekanan yang tinggi ke tekanan

yang rendah. Jika tekanan pada reservoir lebih rendah dari

Gambar 7. Analisa overpressure pada sumur acuan M-01.

Terlihat adanya penurunan dari pola sonic pada litologi

yang sama yaitu shale (ditunjukkan oleh nilai log GR yang

sama). Penurunan nilai sonic ini merupakan akibat dari

adanya zona overpressure pada shale (warna peach). Kurva

yang paling kanan memperlihatkan prediksi tekanan pori

dengan menggunakan metode Traugott (1997) dimana pada

zona overpressure tekanan pori lebih besar dari tekanan

hidrostatiknya dan titik merah manunjukkan data UKL

yang nilainya 3064 psi pada kedalaman 2131m.

Gambar 8. Penampang seismik hasil migrasi domain

kedalaman (PSDM) dengan menggunakan model

kecepatan interval hasil dari coherency inversion dan telah

di iterasi tiga kali dengan menggunakan model-based

tomography.

Overpressure zone

5

tekanan penutupnya maka fluida akan terperangkap dengan

baik di reservoir tersebut karena terhambat oleh batuan

penutupnya yang memiliki tekanan labih besar.

Jika di buat persamaan nilai spesific gravity (SG) yang

setara dengan tekanan pori dapat dilihat bahwa untuk zona

prospek nilai SG akan semakin meningkat bahkan langsung

melonjak naik pada shale. Hal ini diperkirakan adanya

overpressure sehingga diperlukan nilai SG yang lebih besar

untuk menahan tekanan ini. Saat memasuki zona target

berupa batugamping nilai SG menurun kembali, hal ini bisa

diindikasikan bahwa pada zona target yang berupa

batugamping bisa terjadi loss circulation dimana untuk

menanggulanginya bisa dilakukan dengan memberikan

nilai SG yang lebih rendah. Namun demikian ini semua

merupakan prediksi dari data seismik, sehingga tidak bisa

juga kita mempercayai 100% dan selama pengeboran bisa

dilakukan pemeriksaan terhadap prediksi ini. Namun

prediksi ini dapat dijadikan quick look untuk melihat

kondisi tekanan bawah permukaan.

Kesimpulan

Penggunaan metode coherency inversion sangat membantu

dalam mendapatkan model kecepatan interval yang lebih

baik dan lebih benar dibandingkan dengan metoda Dix,

sehingga dengan didapatkannya model kecepatan interval

yang baik dapat menghasilkan image yang lebih baik pula

pada saat di migrasi dalam domain kedalaman (PSDM) dan

juga bisa dijadikan input untuk memprediksi tekanan pori

dengan lebih baik.

Hasil prediksi tekanan efektif dan tekanan pori pada posisi

umur usulan M-0A menunjukkan adanya nilai tekanan

efektif yang rendah pada zona shale tepat diatas reservoir

yang bisa diindikasikan sebagai adanya zona overpressure

seperti yang terdapat pada sumur acuan M-01. namun

demikian shale pada posisi ini memiliki sealing capacity

yang baik untuk bisa memerangkap hidrokarbon.

Pustaka / References

Castagna, J. P., 1993, The Leading Edge, 12, 172179.

Dutta, N.C, 2002, Geopressure Prediction Using Seismic

Data : Current Status and The Road Ahead,

GEOPHYSICS, 67, 2012-2041

Fagin, Stuart, 1999, Model-Based Depth Imaging, Society

Of Exploration Geophysicists

Sayers, C.M, G.M. Johnson, and G. Denyer, 2002, Predrill

Pore-pressure Prediction Using Seismic Data,

GEOPHYSICS, 67, 1286-1292.

Ucapan Terima Kasih

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Eksplorasi

PT.PERTAMINA EP dan BPMIGAS yang telah

memberikan ijin dalam penggunaan data ini. Penulis juga

mengucapkan terima kasih kepada pimpinan dan rekan-

rekan yang telah mendukung dalam penulisan paper ini.

Gambar 9. Penampang tekanan efektif hasil prediksi dari

kecepatan interval dengan menggunakan metode Eatons

dan Bowers. Warna hijau pada posisi usulan sumur M-0A

menunjukkan nilai yang lebih rendah dari shale sekitarnya,

sehingga diperkirakan rendahnya efektif pressure

berhubungan dengan keberadaan zona overpressure.

Gambar 10. Penampang tekanan pori yang dihasilkan dari

hasil perhitungan menunjukkan bahwa nilai tekanan pori

untuk zona reservoir pada usulan M-0A lebih rendah

tekanannya dari shale yang ada diatasnya. Shale yang

berada diatas zona reservoir memiliki sealing capacity

yang baik.