Seminar Nasional Ke – III Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran
SEISMIC VELOCITY MODELLING SEBAGAI INFORMASI AWAL ADANYA ANOMALI TEKANAN BERLEBIH DI DAERAH LAUT DALAM CEKUNGAN KUTEI KALIMANTAN TIMUR Ginanjar Mahasiswa Pascasarjana, Fakultas Teknik Geologi, Universitas Padjadjaran Bandung.
ABSTRAK Cadangan hidrokarbon yang telah terbukti di Indonesiadirasakan semakin berkurang karena sebagian besar lapangan minyak dan gas bumi yang ada telah banyak diproduksi, sementara kebutuhan akan energi fosil ini dari hari ke hari semakin meningkat mengharuskan eksplorasi digiatkan kembali dan diarahkan kedaerah-daerah frontier diantaranya daerah laut dalam seperti yang terdapat di sepanjang Selat Makassar yang merupakan bagian dari Cekungan Kutei. Cekungan Kutei ini merupakan cekungan Tersier terbesar di Indonesia bagian Timur dan mengandung banyak hidrokarbon dibuktikan dengan telah ditemukannya beberapa lapangan minyak dan gas yang cukup besar. Aktifitas eksplorasi di Cekungan ini sebagian besar masih terfokus di daerah onshore, shelf dan delta Mahakam. Pengeboran kearah laut dalam dari Cekungan ini masih terkendala oleh karena faktor biaya dan juga informasi geologi khususnya yang berkaitan dengan kualitas reservoir dan tekanan pori. Pada tulisan ini telah dilakukan penelitian distribusi lateral dan spatial dari tekan pori yang terdapat di daerah laut dalam dari Cekungan Kutei tepatnya di sepanjang Selat Makassar. Karena keterbatasan data sumur yang ada penelitian dilakukan dengan cara memanfaatkan informasi dari harga kecepatan gelombang seismik untuk kemudian dimodelkan secara 3 dimensi. Dari hasil penelitian memperlihatkan adanya kesesuaian antara informasi dari harga kecepatan interval gelombang seismik dengan harga porositas dan tekanan pori dari lapisan batuan sedimen yang terdapat di cekungan ini.
ABSTRACT Hydrocarbon reserves that have been proven in Indonesia was felt less and less because most of existing oil and gas fields have been produced, while the fossil energy needs from day to day are increasing requires the exploration activities have to intensified and directed to the frontier areas including deep water area such as at the Makassar Strait, which is part of the Kutei Basin. Kutai Basin is the largest Tertiary basins in Eastern Indonesia and contains a lot of hydrocarbons evidenced by the discovery of several giant oil and gas fields. Exploration activities in this basin mostly are still focused in the onshore area, shelf and Mahakam delta. Drilling towards the deep water part of this basin is still constrained by several factors
Seminar Nasional Ke – III Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran
including cost and also limitation of geological information especially in term of the reservoir quality and pore pressure. In this paper, the research of the lateral and vertical distribution of pore pressure within deep water part of Kutei Basin along Makasar Strait has been done. The research was carried out by utilizing the information of calibrated seismic velocity data and then be modeled in 3 dimensions. The result shows, there is a conformity in between the information of the seismic interval velocity data with the porosity and pore pressure as well. Kata kunci: Seismic Velocity Modelling, Tekanan pori, Cekungan Kutei
1. Pendahuluan. Pengetahuan mengenai tekanan pori didaerah Cekungan Kutei, Kalimantan masih dirasakan sangat terbatas, sementara aktivitas pertambangan didaerah tersebut khususnya di bagian daratan (onshore), Paparan laut dangkal (shelf) dan delta dirasakan sangat intensif bahkan untuk mencari dan mendapatkan temuan-temuan baru kegiatan eksplorasi hidrokarbon mulai diarahkan kedaerah laut dalam dari Cekungan Kutei, tepatnya disekitar selat Makassar. Terbatasnya data sumur dibandingkan dengan luas area dari Selat Makassar ini menyebabkan informasi mengenai fisika batuan lebih khususnya lagi mengenai tekanan pori dari lapisan batuan di bawah permukaan dari cekungan ini masih dirasakan kurang memadai, menyebabkan kegiatan eksplorasi di daerah laut dalam ini agak terhambat. 2. Latarbelakang Permasalahan. Penelitian mengenai geopressure di Cekungan Kutei selama ini masih terkonsentrasi di sekitar sumur yang
ada dan pemodelan yang dilakukan bersifat satu dimensi (kearah vertikal saja). Yang menjadi permasalahannya adalah bagaimana tekanan pori (geopressure) ini dapat dimodelkan secara 3 dimensi dan tidak hanya terfokus disekitar lokasi sumur saja. 3. Geologi Daerah Laut Dalam Cekungan Kutei 3.1 Kerangka Tektonik Cekungan Kutei merupakan salah satu cekungan sedimentasi berumur Tersier terbesara di Indonesia bagian Timur, terletak di propinsi Kalimantan Timur, luasnya mencapai 165.000 kilometer persegi terhampar mulai dari Selat Makassar disebelah timur hingga tinggian Kuching yang berumur kapur (Chambers dan Moss, 2000) disebelah barat yang merupakan sumber sedimen bagi Cekungan Kutei pada kurun waktu Neogen. Disebelah Utara dibatasi oleh tinggian Mangkalihat dan sesar Sangkulirang yang memisahkannya dengan Cekungan
Seminar Nasional Ke – III Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran
Tarakan, sedangkan disebelah Selatan oleh Adang fault dan platform Paternoster. Gambar 1 memperlihatkan bentuk dari Cekungan Kutei berdasarkan data medan gravitasi, disajikan dalam bentuk rona warna dimana warna orange tua menunjukan tinggian sedangkan warana biru menunjukan rendahan. Dari gambar tersebut tampak bahwa pusat dari cekungan terletak tepat dibawah posisi delta Mahakam pada saat sekarang. Kedalaman batuan dasar atau basemen-nya mencapai 14 hingga 15 km (Rose dan Hartono, 1971 op.cit. Mora dkk., 2001). dengan vareasi litologi dan sejarah lingkungan pengendapan yang beragam. Secara tektonik, Cekungan Kutei terdapat di dalam sistem kerangka tektonik Asia Tenggara, seperti yang tampak pada gambar 2. Pada gambar tersebut, Indonesia terletak pada lempeng Eurasia dekat dengan pertemuan dua lempeng utama yaitu lempeng India Australia ke arah Selatan dan lempeng Eurasia ke arah Utara. Cekungan Kutei terbentuk akibat interaksi antara kedua lempeng tersebut (Van de Weerd and Armin, 1992, McClay et al., 2000, Hall, 2002, 2009). Selama interaksi, dilaut Cina Selatan terjadinya pemekaran ke arah Utara. Pada margin lempeng Eurasia, kearah Barat bergerak lempeng Pasifik dan kearah Utara bergerak lempeng India Australia.
Merupakan salah satu contoh pergerakan lempeng selama masa Eosen Tengah dimana Cekungan mulai terbentuk. Moss dan Chambers (1999) dan Chambers et.al. (2004) secara terus menerus mengamati proses pembentukan Cekungan Kutei. Terdapat empat tahapan utama dalam proses pembentukan Cekungan Kutei. 1. Masa Pertengahan hingga Akhir Eosen, awal terbentuknya cekungan dimulai dengan adanya half graben sebagai akibat proses tarikan tektonik oleh bagian Asia Tenggara, termasuk daerah Kalimantan didalamnya (Hall, 2009). Proses ini dilanjutkan dengan adanya sedimentasi synrift. 2. Masa Akhir Eosen hingga Akhir Oligosen merupakan perioda penurunan cekungan (sag), ditandai dengan adanya sedimentasi dari mudrock laut dalam dipusat cekungan dan terbentuknya plaform karbonat pada tepian cekungan dekat dengan tinggian batuan dasar (basement). 3. Masa Oligosen Akhir hingga Awal Miosen, awal mula terbentuknya endapan delta dari Cekungan Kutei bagian bawah. Terdapat dua fase tektonik yang berkaitan dengan pembentukannya, yang pertama adalah proses inversi atau pengangkatan dan aktifitas vulkanisme dari bagian dalam cekungan diikuti dengan fase yang kedua adalah pemekaran atau tarikan (ekstensi) di pusat cekungan.
Seminar Nasional Ke – III Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran
4. Masa Pertengahan Miosen hingga sekarang. Pada saat inversi terbentuklah Samarinda Antiklinarium merupakan struktur antiklinal utama di Cekungan Kutei. Inversi dari Cekungan Kutei bagian atas dan pengangkatan dari tinggian Kuching mengarah ke utara dan barat terjadi selama Oligosen atas. Pengangkatannya ini menghasilkan siklus regresi dari sedimentasi di Cekungan Kutei bawah yang terus berlanjut tanpa adanya jeda hingga sekarang. Awalnya sistem progradasi delta mulai terbentuk berupa endapan yang sangat tebal terdiri dari megasekuen yang kaya akan batupasir dan batubara didaerah proximal delta dan dominasi lempung di daerah distal marine. Laju sedimentasinya sangat tinggi rata-ratanya sekitar 3,500 ft/juta tahun (John A Bates, IPA 2006). Pada saat sekarang ini progradasi delta mengarah ke timur. Gambar 3 adalah penampang geologi yang menggambarkan proses pembentukan cekungan, tahapan-tahapan tektonik yang bekerja dan elemen struktur dari Cekungan Kutei, hasil kompilasi yang dilakukan oleh Hall et al. (2009). 3.2 Struktur Geologi Pola struktur yang terbentuk di Cekungan Kutei pada umumnya berupa rangkaian antiklin dan sinklin yang mempunyai arah Timur laut-Baratdaya. Gaya kompresi berasal dari arah
Baratdaya dan Tenggara menghasilakan serangkaian lipatan yang sangat tinggi terutama didaerah sekitar kota Samarinda membentuk suatu rangkaian lipatan atau antiklinorium. Antiklinorium ini tersebar mulai dari daratan, delta Mahakam, laut dangkal hingga daerah laut dalam dengan ketinggian yang bervareasi dimana derajat ketinggian yang cenderung menurun ke arah laut dalam (ke arah timur). Pola lipatan ini semakin ke arah laut semakin menunjukan adanya pola kipas dari sebuah delta yang besar. Hal ini menunjukan bahwa sedimen yang berasal dari delta Mahakam ketika diendapkan mendapat gaya kompresi yang kuat sehingga membentuk lipatan dan pada lipatan inilah tempat dimana hidrokarbon pada saat sekarang ini banyak terperangkap. Patahan-patahan naik banyak dijumpai searah dengan sumbu lipatannya dengan axix Timur laut - Barat Daya, sedangkan sesar turun mempunyai orientasi relative tegak lurus dengan sesar naik. Adapun sebaran dari struktur lipatan dan juga patahan selengkapnya tampak seperti pada Gambar 4. Terdapat dua sesar geser utama yang terdapat di Cekungan Kutei, Sesar Adang di sebelah selatan dan sesar Sangkuriang di Utara, pada Gambar tesebut ditandai dengan garis merah.
Seminar Nasional Ke – III Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran
4. Hubungan gelombang tekanan
harga seismik
kecepatan terhadap
4.1 Pengaruh Porositas terhadap harga kecepatan gelombang seismic. Harga kecepatan gelombang seismik ( ) sangat dipengaruhi oleh porositas (∅) dari batuan yang dilaluinya, fluida yang mengisi pori-pori batuannya (f) dan matriks mineralnya (m), dimana semakin besar porositas batuan maka harga kecepatan rambat gelombang seismiknya akan semakin kecil demikian pula sebaliknya, hal ini sesuai dengan pendapat yang dikemukakan oleh Hunt, Raymer dan Gardner (1956) dimana harga kecepatan gelombang primer dari gelombang seismik berbanding terbalik dengan porositasnya, secara matematis dapat ditulis dalam suatu perumusan matematis sebagai berikut: =
∅
+
∅
4.2 Pengaruh Tekanan Pori terhadap Porositas batuan Pada saat proses sedimentasi, lapisan batuan yang terendapkan dan tertimbun akan mengeluarkan air yang dikandungnya sebagai akibat adanya gaya kompaksi akibat pembebanan atau overburden ( ). Dalam keadaan normal, kecepatan keluarnya air dari poripori lapisan batuan akan sebanding dengan kecepatan proses sedimentasinya, sehingga
dengan bertambahnya kedalaman porositasnya akan berkurang menyebabkan efektif stress-nya ( ′) akan bertambah sementara tekanan porinya (p) akan turun. Akan tetapi dalam keadaan tidak normal dimana kecepatan keluarnya air dari pori-pori lapisan batuan lebih lambat dari kecepatan sedimentasi batuannya akan menyebabkan air pada suatu saat tidak dapat lagi keluar dari poripori lapisan batuannya sehingga porositasnya akan cenderung tetap (karena tertahan oleh air dalam pori-pori) sementara efektif stress nya ( ′) akan bertambah menyebabkan tekanan porinya (p) akan bertambah pula, dalam keadaan seperti ini tekanan porinya dikatakan abnormal tinggi atau lebih dikenali dengan istilah overpressure. Hubungan kausal antara tekanan pembebanan atau overburden stress ( ), tekanan pori atau pore pressure (P) dan tekanan pada matrix atau efektif stress ( ′) dirumuskan secara matematis oleh Terzaghi’s sebagai : =
+
′
Gambar 5 memberikan ilustrasi dari ketiga parameter yang terdapat pada perumusan diatas. Jadi pengaruh tekanan poripori terhadap porositas dari batuan tergantung pada kondisi bagaimana lapisan batuan tersebut diendapkan. Jika kita plot antara porositas batuan terhadap
Seminar Nasional Ke – III Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran
kedalamannya dalam keadaan normal akan mengikuti garis kompaksinya(Normal Compaction Trend), dimana semakin dalam porositasnya akan semakin berkurang, akan tetapi jika dalam keadaan tidak normal seringkali porositasnya tidak mengikuti garis NCT nya, artinya pada kedalaman tertentu harga porositasnya dapat bertahan atau melebihi kondisi normalnya. 4.3 Pengaruh Tekanan Pori terhadap harga kecepatan gelombang seismik Karena baik tekan pori juga kecepatan gelombang seismik pada lapisan batuan sangat dipengaruhi oleh porositas batuannya, maka dengan demikian informasi mengenai tekanan pori dari lapisan batuan di bawah permukaan dapat diketahui secara tidak langsung dari harga kecepatan gelombang seismiknya, yaitu apabila harga kecepatan interval dari gelombang seismiknya tiba-tiba berkurang mengindikasikan adanya perubahan porositas dari lapisan batuan yang relatif besar dibandingkan dengan sekitar nya yang kemungkinan akan terisi oleh fluida yang mempunyai tekanan pori yang tinggi (overpressure). Dengan demikian zona-zona overpressure dapat dicirikan dengan adanya anomali kecepatan interval dari gelombang seismik yang rendah. Gambar 6 memberikan gambaran hubungan antara harga kecepatan
gelombang seismik tekanan porinya.
dengan
5. Seismic Velocity Modeling di daerah laut dalam Cekungan Kutei Pada penelitian ini telah dilakukan pemodelan terhadap data harga kecepatan gelombang seismik secara 3 dimensi di daerah laut dalam dari Cekungan Kutei tepatnya sepanjang selat Makassar. Data yang digunakan adalah berupa data harga kecepatan akar rata-rata dari gelombang seismik ketika menjalar ke dalam lapisan batuan di bawah permukaan ( ). Data ini diperoleh pada saat data seismik tersebut di proses di pusat pengolahan data seismik yaitu pada suatu tahapan yang dinamakan Analisa Kecepatan (Velocity Analysis). Untuk keperluan pemodelan ini digunakan data harga kecepatan gelombang seismik yang berasal dari 5 buah data seismik 3D dan lebih dari 245 lintasan data seismik 2D, terbagi dalam beragam tahun survey yang berbeda, oleh karena itu penyeragamaan data harga kecepatan gelombang seismik dengan tahun survey yang berbeda ini merupakan salah satu bagian terpenting dalam pemodelan ini. Harga kecepatan gelombang seismik dari survey yang terbaru dijadikan sebagai referensi dalam proses penyeragaman baru setelah itu dilakukan proses kalibrasi terhadap data sumur (log sonik dan check shot) yang ada disekitar lokasi penelitian disajikan dalam domain kedalaman (feet). Gambar 6 merupakan volume data harga kecepatan akar rata-rata hasil dari
Seminar Nasional Ke – III Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran
pemodelan ditampilkan dalam bentuk perspektif 3 dimensi, dimana warna menggambarkan magnitude dari harga kecepatannya. Harga kecepatan ratarata inilah yang sering digunakan orang dalam mengkonversikan peta struktur waktu menjadi peta struktur kedalaman. Harga kecepatan yang dihasilkan tampak mempunyai profil yang secara umum mengikuti struktur geologinya baik kearah lateral maupun vertikal. Secara vertikal, harga kecepatan ratarata gelombang seismik di daerah ini cenderung naik sesuai dengan meningkatnya kedalaman dari lapisan batuannya, sedangkan secara lateral profil batuannya mengikuti pola strukturnya. Untuk melihat informasi lain yang terkandung dalam data harga kecepatan gelombang seismik ini khususnya yang berhubungan dengan tekanan pori atau geopressure di daerah ini maka data harga kecepatan rata-rata yang telah diuraikan di atas kita transformasikan dahulu kedalam bentuk harga kecepatan interval dari gelombang seismiknya dengan menggunakan rumus Dix (1920), dimana: ( ) = (
( ))
(
(
)
)
(
)
Gambar 8 merupakan hasil transformasi harga kecepatan rata-rata menjadi harga kecepatan interval dari gelombang seismik yang terdapat pada gambar 7. Dari kedua gambar tersebut tampak terdapat perbedaan yang kontras dari citra yang dihasilkan
sehingga memberikan informasi yang berbeda pula. Tampak pada gambar tersebut anomali harga kecepatan gelombang seismik yang semula tidak tampak pada gambar 5.1 sebelumnya akan terdefinisikan dengan jelas baik harga maupun geometrinya pada gambar 5.2. 6. Interpretasi dan diskusi Apabila diperhatikan dengan lebih seksama, sebaran dari kecepatan interval gelombang seismic di Cekungan Kutei khususnya pada arah in-line atau arah Barat-Timur (gambar 9), tampak polanya mengikuti arah dari perubahan facies dan sedimentasinya, dimana sumber sedimennya tampak jelas bersal dari arah Barat (delta Mahakam) diendapkan ke arah Timur dengan progradasinya seperti yang tampak pada gambar tersebut. Untuk arah cross line (UtaraSelatan) tampak pada ujung Utara (daerah Mangkalihat) dan pada juga ujung Selatan (Paternoster) secara vertikal harga kecepatan interval nya sangat rapat, hal ini sesuai dengan struktur geologinya dimana pada pada daerah Mangkalihat ini terjadi pengangkatan menyebabkan ketebalan lapisan batuannya relatif tipis dibandingkan dengan daerah lainnya, demikian juga di daerah Paternoster. Dengan membuat sayatan horizontal (depth slice) maka anomali kecepatan interval yang lebih rendah dibandingkan dengan sekitarnya dapat kita lihat dengan jelas baik itu bentuk geometri, sebaran maupun besarannya.
Seminar Nasional Ke – III Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran
Karena harga kecepatan interval dari gelombang seismik secara tidak langsung berhubungan dengan tekanan porinya, maka daerah dengan potensi tekanan pori yang tinggi (overpressure) dapat dilihat dari rendahnya harga kecepatan interval dibandingkan dengan sekitarnya seperti yang yang tampak pada gambar 8, dimana tanda panah menunjukan adanya anomali kecepatan interval yang lebih rendah yang kemungkinan besar berasosiasi dengan adanya tekanan pori abnormal yang tinggi atau overpressure. Karena model harga kecepatan interval gelombang seismik yang dihasilkannya dalam bentuk volume, memungkinkan kita untuk dapat mengeksplorasi daerah-daerah yang potensial adanya overpressure secara 3 dimensi, dengan demikian kewaspadaan dalam perencanaan pemboran dapat ditingkatkan. 7. Kesimpulan Dari hasil modeling dan interpretasi yang dilakukan mengindikasikan adanya zona-zona yang potensial terjadinya over pressure di Cekungan Kutei. Disisi bagian Barat, tepatnya daerah sekitar delta Mahakam over pressure tampaknya lebih disebabkan karena kombinasi antara kompaksi yang tidak seimbang dari lapisan batuan ketikan diendapkan dan tersedimentasi ditambah dengan gaya kompresi aktif dari struktur lapisan batuannya ditandai dengan Tebalnya lapisan sedimen di bawah delta Mahakam dan tipisnya lapisan batuan yang diatasnya
akibat proses pengangkatan (up lift tectonic event). Di daerah laut dalam Cekungan Kutei karena Lingkungan pengendapannya adalah turbidit dan lapisan sedimennya didominasi oleh lempung (shale/clay) overpressure nya cenderung akan didominasi oleh karena pengaruh pengaruh temperatur, pada model harga kecepatan interval gelombang seismiknya relatif tebal akan tetapi ketebalan lapisan batuan dari dasar laut hingga basemen (Depth Below Mud Line –DBML) relatif tipis dibandingkan dengan disekitar delta Mahakam.
Seminar Nasional Ke – III Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran
Gambar 1. Cekungan Kutei dari hasil survey Gambar 4. Struktur patahan dan lipatan Gravity. disekitar Cekungan Kutei.
Gambar Tenggara.
2.
Kerangka
Tektonik
Asia
Gambar 5. Hubungan kausal antara overburden stress (σ), tekanan pori (P) dan efektif stress (σ’).
Gambar 3. Tektonik, Stratigrafi dan Elemen Gambar 6. Hubungan antara kecepatan gelombang Struktur dan Cekungan Kutei (Hall et all, 2009). Seismik (Vp) dengan porositas (Ø) tekanan porinya (P).
Seminar Nasional Ke – III Fakultas Teknik Geologi Universitas Padjadjaran
Gambar 7. Model 3 dimensi harga kecepatan akar rata-rata dari gelombang seismik (Vrms).
Gambar 8. Model 3 dimensi harga kecepatan interval Dari gelombang seismik (Vintv).
Gambar 9, Penampang vertikal dari harga Kecepatan interval (Vi) gelombang seismik arah Barat ke Timur.
Gambar 10, Penampang vertikal dari harga Kecepatan interval (Vi) gelombang seismik arah Utara ke Selatan.
