METODE LOGGING GEOFISIKA PADA EKSPLORASI BATUBARA 1 Pengertian Logging Logging merupakan metode pengukuran besaran-besaran fisik batuan reservoir terhadap kedalaman lubang bor. Loging sumur (well logging) juga dikenal dengan borehole logging adalah cara untuk mendapatkan rekaman log yang detail mengenai formasi geologi yang terpenetrasi dalam lubang bor. Log dapat berupa pengamatan visual sampel yang diambil dari lubang bor (geological log), atau dalam pengukuran fisika yang dieroleh dari respon piranti instrumen yang di pasang didalam sumur (geohysical log). Well loging dapat digunakan dalam bidang eksplorasi minyak dan gas, batubara, air bawah tanah dan geoteknik. Logging sumur adalah pengukuran dalam lubang sumur menggunakan instrumen yang ditempatkan pada ujung kabel wireline dalam lubang bor. Sensor yang terletak diujung kabel wireline akan mendeteksi keadaan dalm sumur. Loging sumur dilakukan setelah drill string dikeluarkan dari sumur. Terdapat dua kabel yang terkoneksi dengan permukaan, kedalaman sumur direkam ketika sensor turun dan diangkat kembali untuk memulai pendeteksian. Subset kecil dari data pengukuran dapat ditransmisikan ke permukaan real time menggunakan pressure pulses dalam wells mud fluid colomn. Data telemetri dari dalam tanah mempunyai bandwidth yang kecil kurang dari 100bit per detik, sehingga informasi dapat didapat real time dengan bandwidth yang kecil. 2 Konsep Dasar Logging Seiring dengan meningkatnya ilmu pengetahuan dan teknologi maka hadirlah survey geofisika tahanan jenis yang merupakan suatu metode yang dapat memberikan gambaran susunan dan kedalaman lapisan batuan dengan mengukur sifat kelistrikan batuan. Loke (1999) mengungkapkan bahwa survey geofisika tahanan jenis dapat menghasilkan informasi perubahan variasi harga resistivitas baik arah lateral maupun arah vertical. Metode ini memberikan injeksi listrik ke dalam bumi, dari injeksi tersebut maka akan mengakibatkan medan potensial sehingga yang terukur adalah besarnya kuat arus (I) dan potensial (ΔV), dengan menggunakan survey ini maka dapat memudahkan para geologist dalam melakukan interpretasi keberadaan cebakan-cebakan batubara dengan biaya eksplorasi yang relatif murah. Logging geofisik untuk eksplorasi batubara dirancang tidak hanya untuk mendapatkan informasi geologi, tetapi untuk memperoleh berbagai data lain, seperti kedalaman, ketebalan dan kualitas lapisn batubara, dan sifat geomekanik batuan yang menyertai penambahan batubara. Dan juga mengkompensasi berbagai masalah yang tidak terhindar apabila hanya dilakukan pengeboran, yaitu pengecekan kedalaman sesungguhnya dari lapisan penting, terutama lapisan batubara atau sequence rinci dari lapisan batubara termasuk parting dan lain-lain. 2.1 Log Sinar Gamma Log Sinar Gamma adalah log yang digunakan untuk mengukur tingkat radioaktivitas suatu batuan. Radioaktivitas tersebut disebabkan karena adanya unsur Uraniun, Thorium, Kalium pada batuan. Ketiga elemen ini secara terus menerus memancarkan gamma ray yang memiliki energi radiasi yang tinggi. Kekuatan radiasi sinar gamma yang paling kuat dipancarkan oleh mudstone dan yang paling lemah dipancarkan batubara. Terutama yang dari mudstone laut menunjukan nilai yang ekstra tinggi, sedangkan radiasi dari lapisan sandstone lebih tinggi disbanding batubara. Log sinar gamma dikombinasikan dengan log utama, seperti log densitas, netron dan gelombang bunyi, digunakan untuk memastikan batas antara lapisan penting, seperti antara lapisan batubara dengan langit-langit atau lantai. Skala log gamma ray dalam satuan API unit (APIU). Log gamma ray biasanya ditampilkan pada kolom pertama, bersama – sama dengan kurva SP dan Kaliper. Skala log gamma ray dari kiri ke kanan biasanya 0 – 100 atau 0 – 150 API. Walaupun terdapat juga suatu kasus dengan nilai gamma ray sampai 200 API untuk jenis organic rich shale. Log gamma ray sangat efektif dalam menentukan zona permeable, dengan dasar bahwa elemen radioaktif banyak terkonsentrasi pada shale yang impermeable, dan hanya sedikit pada batuan yang permeable. Pada formasi yang impermeable kurva gamma ray akan menyimpang ke kanan, dan pada formasi yang permeable kurva gamma ray akan menyimpang ke kiri. Log gamma ray memiliki jangkauan pengukuran 6 – 12 in. Dengan ketebalan pengukuran sekitar 3 ft. Pengukuran dilakukan dengan jalan memasukkan alat detektor ke dalam lubang bor. Oleh karena 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. Formasi yang mengandung unsur-unsur radioaktif akan memancarkan radiasi radioaktif dimana intensitasnya akan di terima oleh detektor dan di catat di permukaan. 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. Beberapa jenis batuan dapat dikenal dari variasi kandungan fraksi lempungnya, misalnya batu lempung hamper seluruh terdiri dari mineral lempung, batu pasir kwarsa sangat sedikit mengandung mineral lempung, batu lanau cukup banyak mengandung mineral lempung dan sebagainya. Oleh karena itu respo gamma dapat digunakan untuk menafsirkan jenis litologinya. Beberapa contoh batuan sesuai sifat radioaktifnya adalah sebagai berikut: Radioaktifnya sangat rendah Anhidrid, garam, batubara dan nodule silica. Silica yang berlapis mengandung radioaktif lebih tinggi dari berbentuk nodule. Radioaktif rendah Batu gamping murni, dolomite dan batu pasir. Batu gamping dan dolomite yang berwarna gelap lebih tinggi radioaktifnya daripada yang berwarna terang. Radioaktif menengah Arkosa, pelapukan granit, batu lanau, batu gamping lempunagn dan napal. Batu yang berwarna gelap lebih tinggi radioaktifnya daripada yang berwarna terang. Radioaktif sangat tinggi Serpih, batu lempung dan abu gunung api. Tabel 3.1. Karakteristik Respon Sinar Gamma Radioaktif sangat rendah (0 – 32,5 API) Radioaktif rendah (32,5 – 60 API) Radioaktif menengah (60 – 100 API) Radioaktif sangat tinggi (>100 API) AnhidritSalt Batubara BatupasirBatugamping Dolomit ArkoseBatuan granit Lempungan Pasiran gamping Batuan serpihAbu vulkanik bentonit Cara membaca repon gamma untuk mendapatkan batas litologi adalah dengan cara mengambil sepertiga antara respon maksimal dan respon minimal. Cara ini merupakan aturan yang ditara-ratakan untuk mendapat ketelitian batas litologi. Biasanya aturan demikian cukup teliti untuk lapisan batubara yang tidak banyak mengandung lapisan pemisah (parting) di dalamnya. Suatu hal yang perlu diperhatikan untuk dapat mengkorelasi respon gamma dari beberapa lubang bor adalah panjang probe selama pengukuran harus tetap dan kecepatan penaikan probe ari dalam lubang harus tetap. Selain itu perlu pula ditinjau pengarh chasing walaupun kecil akan tetap ada. Sebelum bekerja dengan alat pngukur radiasi gamma harus diadakan kalibrasi alat tersebut terhadap sumber radiasi sinar gamma yang telah diketahui dan pembacaannya disesuaikan dengan selang waktu ynag sesuai. Apabila selang waktu tersebut terlalu cepat respon cenderung menjadi rata dan kurang peka terhadap perubahan litologi yang kecil. Sebaliknya apabila selang waktu tersebut terlalu lambat perbedaan yang kecil terekam pada respon sehingga perbedaan besar sukar terlihat. 2.2 Log Densitas Awalnya penggunaan log ini dipakai dalam industri explorasi minyak sebagai alat bantu interpretasi porositas. Kemudian dalam explorasi batubara malah dikembangkan menjadi unsur utama dalam identifikasi ketebalan bahkan qualitas seam batubara. Dimana rapat masa batubara sangat khas yang hampir hanya setengah kali rapat masa batuan lain pada umumnya. Lebih extrem lagi dalam aplikasinya pada idustri batubara karena sifat fisik ini (rapat masa) hampir linier dengan kandungan abu sehingga pemakaian log ini akan memberikan gambaran khas bagi tiap daerah dengan karakteristik lingkungan pengendapannya. Dalam operasinya logging rapat masa dilakukan dengan mengukur sinar g yang ditembakan dari sumber melewati dan dipantulkan formasi batuan kemudian direkam kembali oleh dua detector yang ditempatkan dalam satu ‘probe’ dengan jarak satu sama lain diatur sedemikan rupa. Kedua detector ’short’ dan ‘long space’ diamankan dari pengaruh sinar g yang datang langsung dari sumber radiasi. Sehingga yang terekam oleh kedua detector hanya sinar yang telah melewati formasi saja. Dalam hal ini efek pemendaran sinar radiasi seperti ditentukan dalam efek pemendaran Compton. Sinar gamma dari sumber radioaktif dipancar oleh tumbukan dengan elektron di dalam lapisan tanah dan energi sinar gamma akan hilang kepada elektron untuk setiap tumbukan (efek compton). Densitas elektron di dalam material sebanding dengan densitas curahan atau massa (bulk or mass density) material. Logging densitas dilakukan untuk mengukur densitas batuan disepanjang lubang bor. Densitas yang diukur adalah densitas keseluruhan dari matriks batuan dan fluida yang terdapat pada pori. Prinsip kerja alatnya adalah dengan emisi sumber radioaktif. Semakin padat batuan semakin sulit sinar radioaktif tersebut ter-emisi dan semakin sedikit emisi radioaktif yang terhitung oleh penerima (counter). Density Log menunjukkan besarnya densitas lapisan yang ditembus oleh lubang bor sehingga berhubungan dengan porositas batuan. Besar kecilnya density juga dipengaruhi oleh kekompakan batuan dengan derajat kekompakan yang variatif, dimana semakin kompak batuan maka porositas batuan tersebut akan semakin kecil. Pada batuan yang sangat kompak, harga porositasnya mendekati harga nol sehingga densitasnya mendekati densitas matrik. Log density adalah kurva yang menunjukkan besarnya densitas “bulk density (rb)” dari batuan yang ditembus oleh lubang bor. Log densitas digunakan untuk mengukur densitas semu formasi menggunakan sumber radioaktif yang ditembakkan ke formasi dengan sinar gamma yang tinggi dan mengukur jumlah sinar gamma rendah yang kembali ke detektor. Karakteristik masing-masing batuan pada log densitas adalah sebagai berikut: Batubara mempunyai densitas yang rendah (1,20 – 1,80 gr/cc) Konglomerat mempunyai densitas menegah (2,25 gr/cc) Mudstone, batupasir, batugamping mempunyai densitas menengah sampai tinggi (2,65 – 2,71 gr/cc) Batuan vulkanik basa dan batuan vulkanik non basa mempunyai densitas tinggi (2,7 – 2,85 gr/cc) Tabel 3.2. Nilai Rapat Massa Batuan Jenis batuan Rapat massa sebenarnya (gr/cc) Rapat massa saat logging (gr/cc) Sandstone 2,650 2,684 Limestone 2,710 2,710 Dolomites 2,870 2,876 Anhidrid 2,960 2,977 Antrasite coal 1,400-1,800 1,355-1,796 Bituminous coal 1,200-1,500 1,173-1,514 3 Perekaman Data Logging Perekaman data logging menggunakan software WellCad. Data logging yang telah diperoleh kemudian dicetak dalam lembaran data logging dimana terdapat nama perusahaan, nomor lubang bor, lokasi pengeboran, jenis log, kedalaman pengeboran, kedalaman alat logging, batas atas logging mulai dieksekusi, batas bawah logging selesai dieksekusi, nama perekam log, nama geologist penanggung jawab serta kedalaman penggunaan chasing. Selain itu lembar data logging juga memuat informasi mengenai grafik hasil pembacaan log gamma dan log densitas yag kemudian dilakukan interpretasi jenis lapisan batuan beserta kedalaman dan ketebalannya. 4 Interpretasi Data Logging Interpretasi didefenisikan sebagai suatu kegiatan untuk menjelaskan arti dari sesuatu. Sedangkan interpretasi log merupakan suatu kegiatan untuk menjelaskan hasi perekaman mengenai berat jenis elektron. Interpretasi log dapat menyediakan jawaban mengenai ketebalan lapisan batubara, kedalamannya, korelasi lapisan batubara, jenis batuan roof (20 cm di atas lapisan batubara), jenis floor (20 cm di bawah lapisan batubara), mengetahui kondisilubang bor dan sebagainya. Log gamma digunakan bersamaan dengan log densitas yang merupakan log geofisika yang utama dalam eksplorasi batubara.