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 Mendeteksi zona lost circulation, mengidentifikasi aliran balik pipa, memberikan
Radioactive tracer
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 Menyediakan waktu alat evaluasi formasi, dari bimbingan arah untuk menyelesaikan
Measurement while drilling (MWD)
evaluasi petrofisika
Mud
Menyediakan evaluasi formasi dari pengeboran dan lumpur parameter
12
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).
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)
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
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).
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
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).
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
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)
21
4. Pengaruh invasi (invasion effects) 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.
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
23
scattering). Pada alat pencatat (detector) akan menghitung sinar-sinar gamma dengan tingkat energi yang cukup sampai kepada alat. Sehingga bila 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)
24
3.1.5 Neutron Log 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
25
beryllum plutonium. 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
26
Keunggulan CNL 1. Memperoleh responsi yang lebih jauh (deeper response) dari formasi 2. Dapat digunakan sebagai depth control 3. Bisa digunakan dalam open hole atau cased hole
Gambar 3.5. Contoh gambar compensated neutron Log
