GEOLOGI BAWAH PERMUKAAN

Teori Dasar Log Gamma Ray

Dan Log Sonik/Akustik

WIMBO PRAKOSO JATI

410011102

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL

YOGYAKARTA

2013

Log Gamma Ray

adalah metoda untuk mengukur radiasi sinar gamma yang dihasilkan oleh unsur-unsur

radioaktif yang terdapat dalam lapisan batuan di sepanjang lubang bor.

Menurut Mastoadji (2007) kegunaan utama dari log GR adalah:

1. korelasi dan estimasi fasies

2. depth Control

3. estimasi kandungan serpih atau lempung

4. identifikasi aliran air 

5. rekaman jejak dari prosedur stimulasi.

Unsur radioaktif yang terdapat dalam lapisan batuan tersebut diantaranya Uranium,

Thorium,Potassium,Radium,dll.

Unsur radioaktif umumnya banyak terdapat dalam shale dan sedikit sekali terdapat

dalam sandstone, limestone, dolomite, coal, gypsum, dll. Oleh karena itu shale akan

memberikan response gamma ray yang sangat signifikan dibandingkan dengan batuan

yanglainnya.

Jika kita berekerja di sebuah cekungan dengan lingkungan pengendapan fluvio-

deltaic atau channel system dimana biasanya sistem perlapisannya terdiri dari

sandstone atau shale (sand-shale interbeds), maka log gamma ray ini akan sangat

membantu didalam evaluasi formasi (Formation Evaluation- FE).

Seperti halnya logging yang lainnya, pengukuran gamma ray log dilakukan dengan

menurunkan instrument gamma ray log kedalam lubang bor dan merekam radiasi

sinar gamma untuk setiap interval tertentu. Biasanya interval perekaman gamma ray

(baca: resolusi vertikal) sebesar 0.5 feet.

Dikarenakan sinar gamma dapat menembus logam dan semen, maka logging gamma

ray dapat dilakukan pada lubang bor yang telah dipasang casing ataupun telah

dilakukan cementing. Walaupun terjadi atenuasi sinar gamma karena casing dan

semen, akan tetapi energinya masih cukup kuat untuk mengukur sifat radiasi gamma

pada formasi batuan disampingnya.

Seperti yang disebutkan diatas bahwa gammar ray log mengukur radiasi gamma yang

dihasilkan oleh unsur-unsur radio aktif seperti Uranium, Thorium, Potassium dan

Radium. 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

dandolomite.

Gamma ray log memiliki satuan API (American Petroleum Institute), dimana tipikal

kisaran API biasanya berkisar antara 0 s/d 150. Walaupun terdapat juga suatu kasus

dengan nilai gamma ray sampai 200 API untuk jenis organic rich shale.

Sifat radioaktif dapat digunakan untuk mengevaluasi kadar kandungan clay yang

dapat berkaitan dengan penilaian produktif suatu lapisan berdasarkan intrepretasi data

logging. Besarnya volume shale dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

…………………………..…………………... (3-10)

dimana :

GRlog = hasil pembacaan GR log pada lapisan yang bersangkutan

GRmax = hasil pembacaan GR log maksimal pada lapisan shale

GRmin = hasil pembacaan GR log maksimal pada lapisan non shale

Dengan pertimbangan adanya efek densitas formasi, maka untuk formasi

dengan kandungan satu mineral, gamma ray yang terbaca pada log adalah :

……………………………………………….…… (3-11)

dimana :

ρ1 = densitas dari mineral radioaktif

V1 = volume batuan mineral

A1 = faktor perimbangan radioaktif dari mineral

= konsentrasi berat dari mineral

Untuk formasi yang mengandung lebih dari satu mineral radioaktif, respon GR

adalah penjumlahan dari beberapa mineral tersebut dengan menggunakan persamaan

(3-12). Sedangkan untuk formasi dengan kandungan dua mineral radioaktif, densitas

dan kekuatannya berbeda, serta keberadaannya dalam jumlah yang berbeda maka GR

yang terbaca pada log adalah :

……..………………………………..…… (3-12)

persamaan (3-12) diatas dapat disamakan dengan mengalikan dengan ρb sehingga

persamaannya dapat ditulis menjadi :

.GR = B1 V1 + B2 V2 …………………………………………… (3-13)

dimana :

B1 = ρ1 A1

B2 = ρ2 A2

Secara khusus Gamma Ray Log berguna untuk identifikasi lapisan permeabel

disaat SP Log tidak berfungsi karena formasi yang resistif atau bila kurva SP

kehilangan karakternya (Rmf = Rw), atau ketika SP tidak dapat merekam karena

lumpur yang yang digunakan tidak konduktif (oil base mud). Hal tersebut dapat

dilihat pada gambar 3.10. Selain itu Gamma Ray Log juga dapat digunakan untuk

mendeteksi dan evaluasi terhadap mineral radioaktif (potassium dan uranium),

mendeteksi mineral tidak radioaktif (batubara), dan dapat juga untuk korelasi antar

sumur.

Gambar dibawah ini menunjukkan teknis perhitungan Vshale untuk shale A dari

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

interpretatif.

Adapte

d from kgs.ku.edu

Gamma ray log memiliki kegunaan lain diantaranya untuk melakukanwell to well

correlation dan penentuan Sequence Boundary (SB), yakni dengan

mengidentifikasi Maximum Flooding Surface (MFS) sebagai spike dengan nilai

gamma ray yang tinggi. Well to well correlation ini biasanya dilakukan dengan

melibatkan log-log yang lainnya seperti sonic, density, porositas, dll.

Identifikasi Lapisan Porous Permeabel

Untuk identifikasi lapisan permeabel dapat diketahui dengan: defleksi SP, separasi

resistivity, separasi microlog, caliper log, dan gamma ray log. Adapun masing-masing

log diatas dapat diketahui sebagai berikut :

1. Defleksi SP : bilamana lumpur pemboran mempunyai perbedaan salinitas dengan

air formasi (terutama untuk lumpur air tawar), lapisan permeabel umumnya

ditunjukkan dengan adanya penambahan defleksi negatif (kekiri) dari shale base

line.

2. Separasi resistivity : adanya invasi dan lapisan permeabel sering ditunjukkan

dengan adanya separasi antara kurva resistivity investigasi rendah.

3. Separasi microlog : proses invasi pada lapisan permeabel akan mengakibatkan

terjadinya mud cake pada dinding lubang bor. Dua kurva pembacaan akibat

adanya mud cake oleh microlog menimbulkan separasi pada lapisan permeabel

dapat dideteksi oleh adanya separasi positif (micro inverse lebih kecil daripada

micro normal).

4. Caliper log : dalam kondisi lubang bor yang baik umumnya caliper log dapat

digunakan untuk mendeteksi adanya ketebalan mud cake, sehingga dapat

memberikan pendeteksian lapisan permeabel.

5. Gamma Ray log : formasi mengandung unsur-unsur radioaktif akan

memancarkan radioaktif dimana intensitasnya akan terekam pada defleksi kurva

gamma ray log, pada umumnya defleksi kurva yang membesar menunjukkan

intensitas yang besar adalah lapisan shale/clay, sedangkan defleksi menunjukkan

intensitas radioaktif rendah menunjukkan lapisan permeabel.

Log Akustik/Log Sonic

Log ini merupakan jenis log yang digunakan untuk mengukur porositas, selain

density log dan neutron log dengan cara mengukur interval transite time (Δt), yaitu

waktu yang dibutuhkan oleh gelombang suara untuk merambat didalam batuan

formasi sejauh 1 ft. Peralatan sonic log menggunakan sebuah transmitter (pemancar

gelombang suara) dan dua buah receiver (penerima). Jarak antar keduanya adalah 1 ft.

Bila pada transmitter dipancarkan gelombang suara, maka gelombang tersebut

akan merambat kedalam batuan formasi dengan kecepatan tertentu yang akan

tergantung pada sifat elastisitas batuan, kandungan fluida, porositas dan tekanan

formasi. Kemudian gelombang ini akan terpantul kembali menuju lubang bor dan

akan diterima oleh kedua receiver. Selisih waktu penerimaan ini direkam oleh log

dengan satuan microsecond per feet (μsec/ft) yang dapat dikonversikan dari kecepatan

rambat gelombang suara dalan ft/sec.

Interval transite time (Δt) suatu batuan formasi tergantung dari lithologi dan

porositasnya. Sehingga bila lithologinya diketahui maka tinggal tergantung pada

porositasnya. Pada tabel III-2. dapat dilihat beberapa harga transite time matrik (Δtma)

dengan berbagai lithologi.

Tabel III-2. Transite Time Matrik untuk Beberapa Jenis Batuan

(Adi Harsono:”Evaluasi Formasi dan Aplikasi Log”, Schlumberger, Edisi-8, Jakarta,

1 Mei 1997)

Untuk menghitung porositas sonic dari pembacaan log Δt harus terdapat hubungan

antara transit time dengan porositas. Seorang sarjana teknik, Wyllie mengajukan

persamaan waktu rata-rata yang merupakan hubungan linier antara waktu dan

porositas. Persamaan tesebut dapat dilihat dibawah ini :

.............................................................................. (3-18)

dimana :

Δtlog = transite time yang dibaca dari log, μsec/ft

Δtf = transite time fluida, μsec/ft

= 189 μsec/ft untuk air dengan kecepatan 5300 ft/sec

Δtma = transite time matrik batuan (lihat table III-2), μsec/ft

ФS = porositas dari sonic log, fraksi

Selain digunakan untuk menentukan porositas batuan, Sonic log juga dapat

digunakan sebagai indentifikasi lithologi.