Geofisika eksplorasi geologi

A. HALAWA, ST., MT.

DOSEN FTM-ISTPREF:Sheriff, R.E. and R.P. Geldart, 1995, Exploration Seismology, Cambridge University Press: Cambridge, 592 pp.

Båth, M. and A. J. Berkhout, 1988, Mathematical Aspects of Seismology, 2nd Engl. ed.,Geophysical Press: London, 448 pp.

Bullen, K. E. and B. A. Bolt, 1986, An Introduction to the Theory of Seismology,Cambridge University Press: Cambridge, 499 pp.

MATERI KULIAH SEISMIK EKSPLORASI

1. PENDAHULUAN- DEFENISI GEOFISIKA EKSPLORASI- SEJARAH GEOFISIKA- RUANG LINGKUP EKSPLORSI GEOFISIKA- DLL2. METODA SEISMIK- DEFINISI GELOMBANG SEISMIK/ EKSPLORASI- MACAM METODA SEISMIK- TEORI DASAR PERAMBATAN GELOMBANG

SEISMIK• SIFAT ELASTISITAS MEDIA PADAT• PERAMBATAN GELOMBANG ELASTIK• MACAM GELOMBANG ELASTIK• KARAKTERISTIK GELOMBANG SEISMIK

PADA MEDIA BATUAN• AZAS/HUKUM/PRINSIP PENJALARAN

SEIMIK PADA BIDANG BATAS MEDIA• ATENUASI (PEMEKARAN GEOMETRIS,

PENYERAPAN/ABSORBSI, ENERGI PADA BATAS ANTAR LAPISAN,TRANSMISI, DIFRAKSI)

• CEPAT RAMBAT SEISMIK PADA BATUAN• HUBUNGAN CEPAT RAMBAT DENGAN

SIFAT BATUAN

• ESTIMASI SIFAT BATUAN DARI HARGA CEPAT RAMBAT GELOMBANG KOMPRESI Vp

• POROSITAS DAN CEPAT RAMBAT VP3. EKSPLORASI SEIMIK REFLEKSI

• AKUISISI DATA SEISMIK• ALAT PENERIMA GETARAN• SUMBER GETARAN• PENGOLAHAN DATA SEISMIK• ANALISIS DAN INTERPRETASI DATA

SEISMIK• DAMPAK EKSPLORASI SEISMIK

TERHADAP LINGKUNGAN SEKITAR

“GEOPHYSICS”

GEO = “EARTH”

Physics = “Phisical properties”

PURE (Theorical) GEOPHISICS;

Ilmu fisika

Ilmu Geofisika; yang mempelajari; bumi, interior bumi, gempa, dll.

Applied Geophysics adalah ilmu yang yang spektrumnya luas;

Geologi Eksplorasi Petroteour Engineer Geofisika Eksplorasi Hidrogeophysics Glasial geophysics Archeogeophysics Engineering Geophysics Environment Geophysics Etc.

Berat Jenis (Massa Jenis)

Spesific gravity (Density)

Suseptibilitas

Permitivity

Resistivitas

Induktivitas

Polarisitas

Elastisitas batuan

Membantu memecahkan masalahEKSPLORASI geologi terutama geologibawah permukaan.

Memecahkan masalah ekplorasi bahangalian.

Mempelajari efek geofisika padaEKSPLORASI air tanah.

Memecahkan masalah-masalahlingkungan???

Eksplorasi Geoteknik

GRAVITY METHOD GEOMAGNET METHOD SEISMIC METHOD

(Metoda refraksi/ Refleksi) GEOLISTRIK METHOD Resistivity Induce polarization Self potential Electromagnetics EM-VLF and EM ground) Magneto-telluric Radioactives Transmisi

METODA EKSPLORASI GEOLOGI

Pemetaan permukaan

Reconnaissance

Pemboran Eksplorasi

Eksplorasi semi/detil

Pengukuran Penampang stratigrafi

Test pit dan Paritan

Pemboran Eksplorasi/Coring

Analisa Logging lubang bor (Well log analisis)

Pemetaan bawah permukaan/dalam terowongan

Analisa foto udara

Citra satelit

dll

-

Seismik Refleksi Seismik refraksi

JENIS-JENIS GELOMBANG;- Gelombang P, biasa disebut gelombang tekanan

(Compressibility), dapat merambat di media padatmaupun cair. Semakin keras atau padat media yang dilewati, maka semakin cepat pula rambatannya.

- Gelombang P adalah getaran partikel batuan yang merambat dengan cara pemampatan dan pereganganmedia yang dilewati, searah dengan perambatangelombang. Cepat rambat gelombang jenis ini paling cepat di antara jenis gelombang lainnya.

• Gelombang S, atau sering disebut gelomabnggeser, adalah getaran partikel batuan yang merambat dengan cara menembus batuanseperti lecutan cemeti atau tali yang tegak lurusdengan arah perambatan gelombang.

• Gelombang Love adalah getaran partikel batuanyang rambatannya meliuk seperti gurun, dengan arah tegak lurus pergerakan gelombangpermukaan bumi.

• Gelombang Rayleigh adalah getaran partikelbatuan yang pergerakannya berbentuk elipsterhadap arah perambatan gelombang.

GELOMBANGadalah suatu ‘gangguan’ yang merambat dalam suatu medium

BEBERAPA DEFINISI

MUKA GELOMBANG (WAVEFRONT)

bentuk lingkaran yang menjalar dari sumber gelombang

BERKAS GELOMBANG (RAY)garis yang menggambarkan arah penjalaran muka gelombang

WAVE FRONT DAN RAY

PRINSIP DAN HUKUM DASAR PENJALARAN GELOMBANG

SEISMIK

PRINSIP HUYGENDapat dipakai untuk menjelaskan fenomena melemahnya gelombangseismik seiring dengan bertambahnya kedalaman

Setiap titik pada muka gelombang adalah sumber gelombangSUMBER GELOMBANG BARU/dan merupakan gelombangsekunder yang lebih kecil

AZAS FERMATSetiap penjalaran gelombang/berkas cahaya selalu memilihwaktu/jalur tercepat.

HUKUM SNELL

Eksplorasi Seismikbergantung kepada gelombang elastik

Asumsimedium elastik tersebut bersifat homogen isotropik

Gelombang elastik terdiri atas dua jenis yaitu : Gelombang badan (body wave)

Gelombang P (longitudinal)

Gelombang S (transversal)

34

Vp

Vs

GELOMBANG ELASTIK

KARAKTERISTIK BODY WAVE

Gelombang P Gelombang S

GELOMBANG ELASTIK

Gelombang permukaan (surface wave)Gelombang Rayleigh

Gelombang Love

9194.0R

V

KARAKTERISTIK GELOMBANG RAYLEIGH

KARAKTERISTIK GELOMBANG LOVE

Impedansi Akustik : Z = * V

Reflektansi : R = (Z2-Z1)/(Z2+Z1)= (2*V2-1*V1)/(2*V2+1*V1)

Transmitansi : T = 1-R2

= 4*Z1*Z2/(Z2+Z1)2

NORMAL INCIDENCE ANGLE

KECEPATAN GELOMBANG SEISMIK

Faktor-faktor yang mempengaruhi :

Bulk densityPorositasPerbedaan tekananFluida pori

Litologi

KECEPATAN GELOMBANG & LITOLOGI

Fraksi volume dan sifat Spesisfik Penyusun:

- Komposisi mineral

- Porositas

- Kejenuhan

Geometri atau Saturasi internal batuan; (Struktur, Tekstur)

- Bentuk dan ukuran

butir

- Permukaan butir

- Komponen butir.

Sifat Interface dan sementasi;

- Sementasi, efek ikatan antar

butir.

- Efek interface

Kondisi Termodinamik;

- Tekanan, medan tekanan

- Temperatur

Atenuasi

Absorbsi

Energi pada bidang batas

- Akustik Impedans

- Transmisi

Difraksi

CEPAT RAMBAT SEISMIK PADA BATUAN:

- Kemampuan batuan untuk merambatkan

gelombang seismik sangat tergantung dari

sifat elastisitas, rapat massa, derajat isotropik

medium batuan tersebut. Sifat itu sendiri

sangat tergantung dari kondisi geologi

dimana batuan itu berada.

HUBUNGAN CEPAT RAMBAT BATUAN DENGAN SIFAT BATUAN.

Kondisi Geologi

Sifat Fisik Batuan Asal

Sifat Fisik batuan Asal;

- Ikatan kimia batuan asal

- Porositas, kejenuhan air

- Kedalaman (tekanan).

- Umur (diagenesa,

konsolidasi, dll).

Faktor-faktor di atas akan menentukan

Parameter elastik dan density yang akan

dipunyai batuan asal. Dan kecepatan

rambat gelombang seismik pada batuan asal

tersebut akan akan berubah akibat iklim

dan keadaan geologi.

Batuan Beku > BB asam

Sedimen Terkonsolidasi > Sedimen tidak

terkonsolidasi

Soil basah > soil Kering

Batu pasir > Batu lempung

Batu karbonat > batu pasir

Batuan yang utuh > batuan terkekarkan

Batuan segar > batuan lapuk

Batuan yang berat > Batuan yang ringan.

Batuan berumur tua > Batuan yang berumur

muda.

Keadaan inilah yang dimanfaatkan oleh ahlikerekayasaan untuk menduga, memperkirakan

sifat-sifat batuan yang terdapat dibawahpermukaan.

Seperti bahasan rumus kecepatan seimiksebelumnya, harga cepat rambat gelombangseismik untuk gelombang kompresi (body wave) dan shear adalah;

FAKTOR GEOLOGI TERSEBUT;- Pelapukan- Pengekaran- Pematahan- Perlipatan- Pelongsoran

Faktor-faktor ini akan merubah parameter sebelumnyamenjadi parameter baru.

Oleh karena itu pada akhirnya sifat batuanlah yang lebihdominan menentukan harga cepat rambat gelombangseismik dibandingkan dengan macam batuan.

SORTING & GATHERING

(PEMILAHAN & PENGELOMPOKAN)

GEOMETRI AKUISISI

URUTAN PEMROSESAN DATA SEISMIK DASAR

Demultiplex

Gather

NMO

Stack

Display

Deconvolution

Velocity Analysis

Migration

Filtering

Gain control

Proses-proses tambahan :

Pre-processing adalah tahapan pengolahan data

seismik yang sangat penting

Kesalahan pada tahap ini akan

mempengaruhi hasil tampilan akhir

Analisa noiseAkurasi gain ACAkurasi gain DCDistorsi harmonikPerbandingan respon impuls channelPenjumlahan vertikalPenggabungan trace

NOISE

Definisi :gangguan yang sering ditemui pada rekaman data seismik

Noise dapat dibagi dua :

Noise koheren

Noise tak-koheren

DIFRAKSI

Penyebab :

Ketidakmenerusan lapisan (misal : sesar)Ketidakhomogenan (inhomogenities) dalam suatu lapisan

GL-5044 INTERPRETASI SEISMIK GEOLOGI

GL-5044 INTERPRETASI SEISMIK GEOLOGI

DEMULTIPLEXyaitu proses perubahan dari format urutan waktu (time sequential) ke

urutan trace (trace sequential)

KOREKSI SKEW

Masalah-masalah pada Pemrosesan Field Tape

Tape yang kotor

Nilai BPI (bit per inci) yang berbeda-beda

akibat berubah-ubahnya kecepatan field reel

selama pengukuran

Tape yang rusak atau teregang (stretched)

Tape yang miring (skewed)

Trace diedit dengan mempertimbangkan hal-hal

sebagai berikut :

Polaritas dan urutan channel

Geometri shot dan kabel

Noise kabel

Noise alat

Kesalahan alat

Kesalahan pada sumber

Noise yang dibuat manusia

Muting adalah editing yang dilakukan hanya

pada bagian-bagian suatu trace seismik,

tidak pada seluruh trace.

MOVE TO THE NEXT LEVEL !

NALISIS KECEPATAN SEISMIK PADA 2, 3, DAN MULTI (LAPISAN)

WAKTU TEMPUH GELOMBANG SEISMIK

E G

R

X

hO

FIG. 1-8

0

20

42

V

hX

ERGt

GL-5044 INTERPRETASI SEISMIK GEOLOGI

GL-5044 INTERPRETASI SEISMIK GEOLOGI

WAVELET

Definisi :Gelombang dengan durasi waktu (t) yang pendekyang dihasilkan oleh suatu impuls

Dalam pengolahan data seismik biasadigunakan dua jenis wavelet

Zero-phase Wavelet

Minimum-phase Wavelet

Frekuensi tertinggi yang dapat disampel oleh nilai sample rate, biasa digunakan utk menghindari aliasingDirumuskan sebagai :

Aliasing

tNf

21

Sample RateInterval antara dua titik sampledalam pengambilan data seismik, biasanya bernilai 2 – 4 milisekon

Frekuensi Nyquist

Peristiwa hilangnya sebagian frekuensi

GL-5044 INTERPRETASI SEISMIK GEOLOGI

Hanya memperhitungkan body wave

ASUMSI????????

Media tidak dispersif

Media homogen

Media isotropik

GL-5044 INTERPRETASI SEISMIK GEOLOGI

SEISMIK STRATIGRAFI

TUJUAN Menentukan unit pengendapan (sekuens),

jenis batuan dan hubungan fasies internalnya

Menentukan lingkungan pengendapan

dan paleobatimetri dari sekuens

Menentukan umur sekuens

Menentukan tatanan struktur

dan evolusi tektonik daerah yang bersangkutan

Memprediksi cebakan stratigrafi dan struktur

Menemukan dan mengevaluasi karakteristik

litologi dan stratigrafi reservoir dan kandungan fluidanya

Interpretasi stratigrafi dari data seismik dapat dibagi dua

1. Skala besar – basin study

2. Skala kecil – individual stratigraphical trap study

INTERPRETASI STRATIGRAFI DARI DATA SEISMIK

PROSEDUR

1. TENTUKAN REFLECTION PACKAGES ANALISA SEKUENS SEISMIK

2. INTEGRASI GEOLOGI DARI SUMUR KONVERSI KEDALAMAN KE WAKTU

DAN SINGKAPAN DGN DATA SEISMIK

3. ANALISA REFLEKSI DLM PACKAGES ANALISA FASIES SEISMIK

GEOMETRI

KEMENERUSAN

FREKUENSI DAN AMPLITUDO GROSS

KECEPATAN INTERVAL

4. ANALISA REFLEKSI INDIVIDUAL ANALISA KARAKTER REFLEKSI

WAVEFORM

AMPLITUDO

FREKUENSI

5. REKONSTRUKSI PALEOGEOGRAPHY DAN INTERPRETASI GEOLOGI FINAL

SEJARAH GEOLOGI (KONVERSI WAKTU KE KEDALAMAN)

6. PREDIKSI STRATIGRAFI DAN EVALUASI PLAY DAN PROSPECT

HIDROKARBON UTK:

JEBAKAN STRUKTUR

JEBAKAN STRATIGRAFI

ATRIBUT SEISMIK REFLEKSI

FASIES SEISMIK GEOLOGI

PARAMETER INTERPRETASI

KOEFISIEN REFLEKSI *POLA PERLAPISAN

*PROSES PENGENDAPAN

*EROSI DAN PALEOTOPOGRAFI

KEMENERUSAN REFLEKSI *KEMENERUSAN LAPISAN

*PROSES PENGENDAPAN

AMPLITUDO REFLEKSI *KONTRAS IMPEDANSI

*JARAK ANTAR LAPISAN

*KANDUNGAN FLUIDA

BENTUK EKSTERNAL DAN ASOSIASI *LINGKUNGAN PENGENDAPAN

DAERAH *SUMBER SEDIMEN

*TATANAN GEOLOGI

ATRIBUT BATAS SEKUENS

Toplap

Onlap

Downlap

KONFIGURASI REFLEKSI INTERNAL

PARALEL

DIVERGEN

KONFIGURASI ATRIBUT

REFLEKSI INTERNAL

SIGMOIDOBLIQUE

SIGMOID-OBLIQUE

SHINGLED

HUMMOCKY CLINOFORM

KONFIGURASI REFLEKSI INTERNAL

PETA FASIES SEISMIK

BENTUK EKSTERNAL STRUKTUR

FASIES SEISMIK DASAR

•Konfigurasi refleksi paralel dan divergen

- Shelf/platform

- Delta platform

- Delta front/plain

- Basinal plain

•Konfigurasi refleksi progradasional

- Lereng terkait dgn prograding shelf/platform

- Prodelta terkait dgn prograding shelf/platform

- Lereng terkait dgn prograding shelf yg disuplai secara periodik

oleh shelf delta/fan delta

•Konfigurasi refleksi mounded dan draped

- Reef dan batas bank-shelf/platform, patch reef dan

barrier reef

- Submarine canyon dan turbidite proksimal

- Klastik hemipelagik – basin proksimal dan lower slope

•Konfigurasi refleksi onlap dan onlap-fill

- Fasies onlap pantai

- Continental rise dan klastik onlap

- Endapan submarine canyon

- Endapan deep-water lainnya, cekungan aktif

FASIES SEISMIK DASAR

REFLECTION TERMINATION

STRATIGRAFI & KRONOSTRATIGRAFI

Prospect A

Prograding

Pliocene Carbonate Buildup

Toplap

Downlap

Onlap

Onlap

Shallow depositional environment indicator

Toplap

Downlap

Shingled

INTERPRETASI SEISMIK

(KARBONAT)

KONFIGURASI REFLEKSI

REFLEKSI PARALEL

REFLEKSI DIVERGEN

REFLEKSI SIGMOID

REFLEKSI OBLIQUE

REFLEKSI SIGMOID-OBLIQUE

REFLEKSI SHINGLED

REFLEKSI HUMMOCKY

REFLEKSI HUMMOCKY CLINOFORM

REFLEKSI MOUNDED

REFLEKSI ONLAP

REFLEKSI ONLAP-FILL

AMPLITUDO

AMPLITUDO TINGGI

TINGGI RENDAHNYA

FREKUENSI YANG

TERCITRAKAN DALAM SEIMIK

FREKUENSI RENDAH

KARAKTERISTIK KEMENERUSAN

SEISMIK (CONTINUITY)

KEMENERUSAN TINGGI

KEMENERUSAN RENDAH

INTERPRETASI SEISMIK PADA

LINGKUNGAN PENGENDAPAN

LINGKUNGAN PLATFORM

LINGKUNGAN PLATFORM

LINGKUNGAN SUPRATIDAL

LINGKUNGAN PLATFORM MARGIN

LINGKUNGAN PLATFORM MARGIN

REAL CASE

Onlap

Channel

Toplap

Flat spot

Bright spot

NEXT LEVEL