Seminar Nasional ke-II FTG Universitas Padjadjaran
Studi awal Identifikasi Gas hidrat menggunakan metode seismik di Lapangan YF, Selat Makassar Alfian B. 1), Yusi Firmansyah2), Edy Sunardi 1 Pertamina UTC 2 Fakultas Teknik Geologi, Universitas Padjadjaran Bandung, Indonesia Abstrak Gas hidrat merupakan suatu senyawa dimana molekul gas terperangkap di dalam sel sel kristal yang terbentuk dari molekul air yang dipertahankan dalam bentuk hidrat oleh adanya ikatan hydrogen. Gas hidrat stabil dalam rentang kondisi tekanan dan suhu yang luas, sebagai contoh, metana hidrat stabil pada tekanan 20 nPa hingga 2 GPa dalam suhu 70 sampai 350 K. Morfologi dari kristal yang terbentuk pun sangat beragam dan ditentukan oleh komposisi serta kondisi pertumbuhan kristal (Makogon et al., 2007). Studi gas hidrat ini bertujuan untuk memperoleh suatu gambaran terhadap potensi Gas Hidrat Metana di Selat Makassar dan sekitarnya. Pemahaman ini sebagai langkah awal untuk studi potensi Gas Hidrat Metana Nasional. Data yang digunakan meliputi data seismik 3D. Target horizon yang diinterpretasi yaitu top gas hidrat. Interpretasi seismik dilakukan juga dengan menggunakan atribut seismik. Peta struktur waktu menggunakan metode interpolasi konvergen dengan ukuran Grid 50 x 50, menghasilkan area yang berpotensi terdapat gas hidrat. Analisa AVO beserta attributnya dengan menggunakan data gather pada area berpotensi dilakukan untuk menganalisa keberadaan gas. Metode yang dilakukan adalah membagi data gather menjadi dua pada proses atribut amplitudo yaitu Near Stack dan Far Stack, selanjutnya dilakukan proses pengurangan antara data Far Stack - Near Stack. Dimana dari proses tersebut akan diperoleh nilai negatif yang menggambarkan AVO pada area studi termasuk kedalam tipe kelas III. Hasil yang diperoleh dari proses tersebut digabungkan kedalam peta struktur untuk mendapatkan anomali area yang berpotensi keterdapatan gas hidrat. Kata Kunci : Lapangan YF, Gas Hydrat, Seismic Attribute.
1. PENDAHULUAN 1.1 Tinjauan Geologi Selat Makassar Selat Makasar terletak diantara Kalimantan bagian timur dan Sulawesi bagian barat, dan secara geologi memisahkan bagian yang stabil dari inti Lempeng Eurasia di bagian barat dan daerah yang paling aktif sebagai hasil dari pertemuan tiga lempeng di bagian timur. Kerangka Cekungan dan Element Morphotectonic, memperlihatkan struktur yang dikontrol oleh pola belah ketupat (Gambar 1). Hal yang paling umum diterima dari peneliti terdahulu adalah Kalimantan bagian timur dan Sulawesi bagian barat pernah merupakan satu kesatuan lempeng (Katili 1978; Hamilton 1979, Guntoro 1998), dimana pemisahan keduanya terjadi
melalui pembukaan Selat Makasar yang terbuka sekitar Eosen.
Gambar 1. Kerangka Cekungan dan Element Morphotectonic, memperlihatkan struktur yang dikontrol oleh pola belah ketupat
68
Seminar Nasional ke-II FTG Universitas Padjadjaran 1.2 Tektonik dan Stratigrafi Cekungan Makasar bagian utara dimana studi akan dilaksanakan merupakan bagian dari cekungan yang terletak dari lepas pantai Sulawesi bagian barat. Secara tektonik daerah ini dibatasi oleh sesar-sesar yang cukup komplek dan sangat rumit, yaitu Paternoster fault dan kompleks dari Mamuju thrust faults (Bergman et al 1998). Perkembangan dari struktur ini sendiri diperkirakan memiliki fase tektonik dan penyebab yang berbeda. Guntoro (1999) menginterpretasikan adanya dua hipotesa pembentukan struktur ini. Patahan Paternoster berkaitan dengan proses rifting yang diikuti pemisahan (spreading) di Selat Makasar yang terbentuk pada waktu Eosen, atau bahkan beberapa peneliti menginterpretasikan sebagai bagian dari suatu sistim sesar yang merupakan sebuah suture di Kalimantan. Sedangkan hipotesa lainnya mengacu kepada adanya kolisi dari Indo- Australia terhadap Busur Banda pada waktu Pliosen. Sedangkan Mamuju thrust series berkaitan dengan kolisi dari mikrokontinen Banggai Sula terhadap Sulawesi pada waktu Miosen tengah, dan kemungkinan diikuti pula oleh pembetukan sub cekungan Bugis Pare-Pare (Gambar 18). Bukti ini menunjukkan daerah ini merupakan sebuah poly history basins.
Gambar 2. Pola struktur di Cekungan Makasar Selatan
1.3 Penemuan Gas Hidrat di cekungan Makassar Utara. Jackson (2004) melakukan analisis geofisika untuk menemukan deposit gas hidrat di cekungan Makassar utara, Indonesia. Deposit gas hidrat ini ditemukan di utara selat Makassar, di antara Pulau Kalimantan dan Sulawesi. Dengan menggunakan pendekatan geofisika, yaitu dengan menggunakan BSR (Bottom Stimulating reflector) yang diinterpretasi dari multi-client 2D seismic (Gambar 19). Data seismik didapat dari pengukuran pada area seluas 100.000 km2, dengan data BSR secara spesifik yang didapat yaitu 21.000 km. BSR sendiri dapat diidentifikasi pada area seluas 8.000 km2 pada foldbelt di kedalaman lautan Sulawesi Barat. Sedimen yang ditemukan di foldbelt Sulawesi barat berasal dari Mahakam delta sampi akhir Plieocene ketika peristiwa tektonik di Sulawesi membalikkan arah transport sedimen dari timur ke barat. Peristiwa tektonik yang sama juga bertanggung jawab terhadap awal mula terbentuknya west-verging fault propagation folds yang membentuk foldbelt. Foldbelt ini terdiri dari sejumlah thurst sheets yang membentuk struktur anticlinal panjang dan menginisiasi terbentuknya cekungan kecil (mini-basin).
Gambar 3. Base Gas Hydrat pada Cekungan South Makassar
Proses pengendapan yang terdiri atas rangkaian proses turbiditi ―spill and fill” memberikan dua efek signifikan terhadap akumulasi gas hidrat di foldbelt Sulawesi Barat (Gambar 20). Pertama, aliran turbidit yang membawa material berbutir kasar menyediakan sebuah reservoir yang efektif 69
Seminar Nasional ke-II FTG Universitas Padjadjaran untuk pembentukan hidrat, terutama berperan sebagai media transport untuk migrasi gas serta sebagai penyuplai air tetap. Kedua, aliran turbidit akan membawa material tumbuhan (terriginous) dari daratan sebagai sumber material organik untuk bakteri yang memproduksi metana di kedalaman laut (proses pembentukan gas bigenik), dimana gas metana ini dibutuhkan untuk pembentukan gas hidrat (Jackson, 2004).
2.1 Bagan Alir Pada saat studi berlangsung bagan alir mengalami penyesuaian dikarenakan ketersediaan data yang terbatas. Bagan alir analisis geofisika yang sudah dimodifikasi dapat dilihat pada gambar 2.1.
Gambar 5. Bagan alir analisis geofisika pada daerah studi di Selat Makasar.
Gambar 4. Proses sedimentasi turbidit merupakan play konvensional pada area lepas pantai Cekungan Kutai
2. Metode Penelitian dan Hasil Studi geofisika ditujukan untuk menganalisa keberadaan gas Hydrat pada daerah studi di Selat Makasar. Keberadaan data seismik 3D (Tiga Dimensi) diharapkan dapat memberikan informasi mengenai prospek daerah studi di Selat Makasar. Langkah-langkah yang dilakukan berupa analisis kualitas data seismik, analisis data processing, analisis advance processing, interpretasi seismik, pembuatan peta struktur waktu serta penentuan daerah potensi gas hydrat dengan menggunakan pendekatan AVO dengan metode far - near stack.
2.2 Ketersediaan Data Data seismik yang terdapat di Selat Makasar terdiri atas data seismik 3D (Tiga Dimensi). Sementara pada gambar 2.3 memperlihatkan peta dasar (base map) dari data seismik 3D beserta sumur yang letaknya berada diluar area seismik 3D. Sistem koordinat yang digunakan adalah UTM (Universal Transverse Mercator) WGS 8 2.3 Seismic Data Processing Data yang digunakan pada penelitian kali ini merupakan data seismik 3D laut yang diambil dengan arah Utara - Selatan di Selat Makasar. Data seismik 3D yang digunakan dalam studi ini memiliki ukuran yang sangat besar, sehingga data pada penelitian ini tidak diolah dari data mentah. Pada penelitian ini dilakukan proses demultiple ulang agar multiple yang masih ditemukan pada data lebih dapat ditekan lagi. Karena seperti diketahui, data seismik laut memberikan data multiple yang cukup banyak. Ditambah, lapisan hidrat gas dan lapisan free-gas di bawahnya dengan ketebalan yang kecil menghasilkan efek multiple pada data seismik. Setelah melakukan demultiple, dilakukan picking ulang untuk menganalisa kecepatan. Proses input data gather dapat dilihat pada gambar 6 70
Seminar Nasional ke-II FTG Universitas Padjadjaran Dalam dunia geofisika, penelitian hidrat gas banyak dilakukan dengan metoda seismik, karena kehadiran hidrat gas mengakibatkan anomali yang sangat jelas pada penampang stack seismik. Identifikasi hidrat gas, bahkan dapat dimulai sebelum memperoleh penampang stack, yaitu ketika melakukan velocity analysis (gambar 7) pada tahap seismic data processing. Pada Gambar 7, terlihat tampilan semblance kecepatan data seismik daerah penelitian pada proses picking untuk analisa kecepatan yang terletak disebelah kiri pada gambar. Trend kecepatan pada semblance menunjukkan anomali, dimana trend gradien yang biasanya atau seharusnya positif, bernilai negatif pada time 0.5-1 ms. Anomali yang jarang terjadi pada data seismik. Hal ini biasanya terjadi ketika kontras AI negatif akibat lapisan di atas memiliki kecepatan dan densitas yang jauh lebih besar dibandingkan lapisan di bawahnya. Anomali yang sangat besar tersebut sangat memungkinkan dijadikan sebagai indikasi kehadiran zat dengan densitas besar di pori lapisan batuan atas tadi, misalnya kehadiran hidrat gas.
Hasil pengolahan data seismik mentah kemudian di-stack. Dari data 3D dengan ± 6000 crossline dan ± 3800 inline, kehadiran hidrat gas tampak hampir di seluruh penampang stack arah crossline. Gambar 8 adalah gambar penampang stack, salah satu penampang yang menunjukkan kehadiran hidrat gas, yang diwakili oleh BSR, di daerah penelitian. BSR yang dihasilkan sangat jelas dan menerus. Penampang stack hasil pengolahan data seismik cekungan Makassar mengindikasikan kehadiran anomali amplitude yang disebabkan kehadiran lapisan yang diisi oleh fluida berdensitas besar, yang di bawahnya terdapat lapisan yang diisi oleh fluida berdensitas kecil. Anomali ini menyebabkan nilai kontras AI bernilai negatif dan diwakili oleh amplitude positif.
Gambar 8. Penampang stack 3D daerah Karama
Gambar 6. Hasil input data gather
Gambar 7. Semblance dan gather kecepatan pada CDP no. 7057 dalam tahap velocity analisis
2.4 Seismic Data Advance Processing Untuk mengetahui keberadaan anomali amplitude yang dilihat pada penampang stack pada gambar-gambar di atas adalah BSR yang diakibatkan oleh hidrat gas, maka data stack seismik diolah lebih lanjut menggunakan metode seismic attributes. Atribut yang digunakan dalam mengidentifikasi BSR akibat hidrat gas adalah Instantaneous Phase. Atribut Instantaneous Phase lazimnya digunakan untuk melihat struktur dan kemenerusannya secara lebih detail. Hal ini diakibatkan keterbatasan resolusi seismik yang dapat menyebabkan kesalahan pada penarikan horison, terutama jika struktur akibat patahan yang 71
Seminar Nasional ke-II FTG Universitas Padjadjaran tidak di-gain. Kesalahan lain yang dapat muncul selanjutnya adalah kesalahan interpretasi. Pada gambar 9 merupakan penampang stack hasil pengolahan data seismik lanjut menggunakan atribut instantaneous phase. Pada gambar 9, dapat dilihat jelas bahwa yang diduga sebagai BSR hidrat gas memang memiliki struktur yang sejajar dan menyerupai seafloor. Selain itu, BSR muncul memotong struktur lapisan di sekitarnya. Hasil ini sesuai dengan teori bahwa hidrat gas dikontrol oleh suhu dan tekanan, sehingga tidak mengikuti struktur lapisan yang ada.
Gambar 10. Interpretasi Seismik pada arbitrary line
Gambar 11. Interpretasi Seismik pada arbitrary line
Gambar 9. Interpretasi Seismik pada arbitrary line dengan menggunakan atribute Instantaneous phase
2.5 Interpretasi Seismik Tujuan dari interpretasi seismik adalah untuk mendapatkan model geometri yang tepat. Untuk itu, horizon dan patahan diinterpretasi berdasarkan data seismik 3D baik konvensional maupun atributnya (Instantaneous phase). Asumsi penarikan horizon pada data seismik kali ini adalah menggunakan konsep litostatigrafi, bahwa kemenerusan horizon menunjukkan kesamaan litologi yang sama. Pada studi kali ini, ada satu target horizon yang diinterpretasi yaitu top gas hidrat (Gambar 10 hingga 13). Beberapa atribut seismik yang digunakan dibuat untuk melihat kemenerusan horizon sehingga memudahkan untuk melakukan pickingan. Dengan menggunakan atribut ini diharapkan tingkat keyakinan penarikan pickingan menjadi meningkat.
Gambar 12. Interpretasi Seismik pada arbitrary line dengan menggunakan atribute cosine of phase
Gambar 2.13 Time slice Amplitude dan Cosine Phase attributes di kedalaman 2500 msec.
2.5 Peta Struktur Waktu Peta Struktur waktu untuk horizon top gas hydrat diperoleh dari hasil interpretasi seismik kemudian dibuat menjadi peta struktur waktu menggunakan metode interpolasi konvergen dengan ukuran Grid 50 x 50 (Gambar 14 a). Dari peta struktur 72
Seminar Nasional ke-II FTG Universitas Padjadjaran kemudian dibuat peta atribut menggunakan RMS amplitude dan Sweetness. (2.13vb dan 2.13 c).
Gambar 16. Identifikasi keberadaan gas menggunakan metode far stack – Near Stack
Gambar 14. (a) Peta Struktur Waktu untuk horizon Top Gas Hydrat (b) peta Struktur waktu menggunakan RMS amplitude (c) peta Struktur waktu menggunakan Sweetness
2.6 Analisa Penampang dengan pendekatan metode AVO Untuk lebih memperkuat interpretasi mengenai hidrat yang ada di daerah studi merupakan hidrat gas maka langkah selanjutnya adalah melakukan analisa AVO. Dikarenakan sumur pada daerah studi berada diluar wilayah studi dan memiliki jarak yang sangat jauh sehingga dilakukan pendekatan AVO dengan metode far stack-near stack. Dari hasil metode Far Stack - Near stack diperoleh nilai negatif dan jika dikaitkan dengan AVO maka hasil yang diperoleh termasuk kedalam AVO kelas III. Hasil AVO kelas III menunjukan adanya keberadaan gas pada daerah studi. Hasil pendekatan AVO dengan metode Far Stack - Near Stack dapat dilihat gambar 15 dan identifikasi keberadaan gas hydrat dapat dilihat pada gambar 16
Gambar 15. Pendekatan metode AVO dengan Metode far stack – Near Stack untuk menentukan keberadaan gas.
3. KESIMPULAN 1. Gas hidrat di wilayah studi dapat diidentifikasi dengan baik menggunakan metode seismik. 2. Identifikasi kehadiran hidrat gas dapat menggunakan metode seismik dapat dimulai dari tahapan processing, dimana terdapat anomali trend kecepatan. Hal ini dikarenakan kontras AI negatif di daerah dangkal. 3. Anomali kecepatan RMS dan interval sedimen yang tersaturasi hidrat gas dapat digunakan sebagai identifikasi awal 4. BSR yang ditemukan di penampang stack maupun penampang intercept-gradient merupakan akibat dari kehadiran hidrat gas, karena memiliki polaritas berlawanan dengan polaritas seafloor. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada Pertamina UTC yang telah memberikan izin atas penggunaan data dalam penelitian ini sehingga penelitian ini dapat terselesaikan dengan baik. DAFTAR PUSTAKA [1]. Davie, M. K., Zatsepina, O. Y., & Buffett, B. A. 2004. Methane solubility in marine hydrate environments. Marine Geology, 203(1), 177-184. [2]. Gao, S., House, W., & Chapman, W. G. 2005. NMR/MRI study of clathrate hydrate mechanisms. The Journal of 73
Seminar Nasional ke-II FTG Universitas Padjadjaran
[3].
[4].
[5].
[6].
Physical Chemistry B, 109(41), 19090-19093. Katz, D.L., D. Cornell, R. Kobayashi, F.H. Poetmann, J.A. Vary, J.R. Elenblass, and C.F. Weinaug. 1959. Handbook of Natural Gas Engineering, McGrawHill, New York, 802 pp. Kvenvolden, K. A. 1993. Gas hydrates—geological perspective and global change. Reviews of Geophysics, 31(2), 173-187. Kvenvolden, K. A. 1995. A review of the geochemistry of methane in natural gas hydrate. Organic Geochemistry, 23(11), 997-1008. Pearce, F. 2009. Ice on Fire: The Next Fossil Fuel. http: //www.
newscientist. com/ article/ mg20227141.100-ice-on-fire-thenext-fossil-fuel.html. Diakses pada 02/06/2014. [7]. Lin, C.-C., Tien-Shun Lin, A., Liu, C.-S., Chen, G.-Y., Liao, W.-Z., Schnurle, P., 2009, Geological controls on BSR occurrences in the incipient arc-continent collision zone off southwest taiwan, Marine and Petroleum Geology 26(7), p. 1118– 1131. [8]. Makogon, Y. F., Holditch, S. A., & Makogon, T. Y. 2007. Natural gashydrates—A potential energy source for the 21st Century. Journal of Petroleum Science and Engineering, 56(1), 14-31.
74
