## ANALISIS PERBANDINGAN ANTARA RESPON SEISMIK SINTETIK PP DAN PS BERDASARKAN PEMODELAN SUBSTITUSI  FLUIDA PADA SUMUR

## Nova Linzai, Firman Syaifuddin, Amin Widodo
Jurusan Teknik Geofisika, FTSP Institut Teknologi Sepuluh Nopember e-mail: nova.linzai@gmail.com
Abstrak. Penelitian  yang  bertujuan  untuk  menganalisa  perbandingan  sintetik  PP  dan  PS  berdasarkan pemodelan  sumur.  Penelitian  ini  mencakup  pemodelan  data  sumur  dan  pembuatan  seismik  sintetik gather PP dan PS. Pemodelan data sumur yang dilakukan adalah pemodelan substitusi fluida (100% air, minyak  dan  gas)  dengan  teori  Gassman  dan  proses editing  log .  Pembuatan  seismik  sintetik gather PP dan PS berdasarkan prinsip gelombang elastik dengan memanfaatkan komponen vertikal dan horizontal. Pemodelan sintetik ke depan menggunakan prinsip ray tracing dengan jumlah offset 101 dengan range offset 0-4000m.  Penelitian  ini  menunjukkan  bahwa  hasil  dari  substitusi  fluida  sangat  mempengaruhi kecepatan  gelombang  P  dan  densitas,  sedangkan  perubahan  terhadap  kecepatan  gelombang  S  tidak terlalu  signifikan. Reservoir merupakan sand gas  sehingga  nilai  kecepatan  gelombang  P  ketika disubstitusi gas lebih besar daripada minyak. Hasil dari sintetik gather PP dan PS adalah perbedaan time position .  Efek  substitusi  fluida  (fluida  pengisi  pori  batuan)  terhadap  respon  seismik  berupa time  delay (efek gas) akibat adanya penurunan kecepatan gelombang P.
Kata Kunci: substitusi fluida; sintetik gather PS; gelombang elastik; time position
Abstract. The objective of this study is to analyze the seismic modeling response in PP and PS synthetic gather based on well fluid substitution modeling. The methodology consists of well based modeling and seismic synthetic gather PP and PS generation. Well based modeling was performed in gas,  oil and brine case by  using  Gassman  fluid  substitution  seismic modeling  and  log editing. Seismic  synthetic  gather  PP and  PS  generation  use  the  elastic  wave  theory  with  the  consideration  of  horizontal  and  vertical component. The synthetic forward modeling using ray tracing with number of offset 101 and offset range 0-4000m. The result of fluid substitution modeling is slightly affecting the changing in compressional wave velocity and density and not significantly changing the shear wave velocity. The reservoir estimated to be gas sand, which is affect the compressional velocities for gas sand are faster than oil in the same sand. The  time position  differences observed between  synthetic  gather PP and  PS.  Pore  fluid  filling affect  the seismic response in time delay (gas effect) because of the decreasing compressional velocity.
Keywords: fluid substitution; synthetic gather PS; elastic wave; time position

## PENDAHULUAN
Dalam survey  eksplorasi seismik ada dua  jenis gelombang  yang  dapat  dimanfaatkan  yaitu gelombang  P  dan  S.  Setiap  gelombang  diharapkan dapat  membantu  dan  mempermudah  eksplorasi minyak  dan  gas.  Survey  seismik  eksplorasi konvensional  banyak  memanfaatkan  Gelombang PP.  Gelombang  PP  merupakan  metode  seismik eksplorasi  yang  menggunakan  energi  gelombang  P menjalar ke bawah dan direfleksikan ke atas sebagai gelombang  P  juga.  Adapun  kekurangan  dari gelombang  PP  adalah  energi  gelombang  P  akan tersebar  (dispersi)  dan  teredam  (atenuasi)  ketika melewati  daerah  tersaturasi  gas.  Keberadaan  Gas pada reservoir dapat menghasilkan efek kantong gas ( gas  chimney atau gas  masking )  yang  akan
mengurangi  kualitas  gambar  penampang  seismik lapisan  di  bawah  kantong  atau reservoir gas. Berbeda  dengan  gelombang  S,  gelombang  S  tidak sensitif  terhadap  saturasi  batuan  sehingga  dapat menembus sedimen yang tersaturasi gas.  (Stewart & Lawton, 1996)
Sehingga  para  ahli  geofisika  yang  selama  ini hanya memanfaatkan gelombang P pada eksplorasi seismik, menemukan cara baru yaitu menggabungkan  gelombang  P  dan  S  yang  dikenal sebagai Gelombang PS ( converted-wave ). Gelombang PS merupakan metode seismik ekplorasi yang menggunakan energi gelombang P menjalar ke bawah dan direfleksikan ke atas sebagai gelombang S.  Tujuannya  untuk  memanfaatkan  properti gelombang P sebagai energi awal dan gelombang S
sebagai  energi  yang  di  pantulkan,  sehingga kekurangan  dari  gelombang  P  dapat  ditutupi dengan adanya gelombang S.
Tujuan penelitian ini adalah untuk menganalisa perbandingan  antara  seismik  sintetik  PP  dan  PS berdasarkan  pemodelan  sumur.  Pemodelan  pada sumur yang akan dilakukan adalah Fluid Replacement  Modeling (FRM)  untuk  melihat perubahan  terhadap gelombang P (Vp), gelombang S (Vs) dan densitas (ρ). Kemudian perubahan fluida tersebut  akan  dianalisis  respon  terhadap  seismik sintetik PP dan PS.

## METODOLOGI
Gambar 1. Metodologi Pengerjaan.

## Pemodelan Substitusi Fluida
Tahap  ini  bertujuan  untuk  mengganti  fluida awal  ( in-situ )  menjadi  fluida  lain  (air,  minyak  dan gas).  Hasil  dari  pemodelan  substitusi  fluida  ini adalah log densitas, Vp dan Vs yang baru. Langkah- langkah pemodelan substitusi fluida (Gambar 2).

## Seismik Sintetik PP dan PS
Pembuatan  seismik  sintetik  menggunakan sintetik elastic  wave berdasarkan  komputasi full elastic  wave. Sehingga  mencakup multiples , converted  wave ,  gelombang  primer  dan  refraksi. Berikut langkah-langkah pembuatan sintetik seismik gather :
 Sebelum  membuat  sintetik gather ,  dibutuhkan wavelet untuk  sintetik  PP  dan  PS. Wavelet PP dan  PS  di  dapat  dari  ekstraksi  statistikal  dari data seismik (Gambar 3).
Gambar 2. Langkah Kerja Pemodelan Substitusi Fluida (Smith, 2003)
Gambar 3. Wavelet untuk Sintetik PP (Kiri), Sintetik PS (Kanan)
 Selanjutnya  adalah  penentuan  parameter- parameter  dalam  pembuatan  sintetik  seismik gather ). Pemodelan pada sintetik PP menggunakan  efek geometrical  spreading, transmission  loss ketika  menjalar  di  bawah permukaan  bumi.  Kemudian,  jumlah offset adalah  101  dengan  minimum  dan  maksimum offset 0-4000m. Time window yang digunakan
adalah  sampai  6000ms  dengan sample  rate 4ms.
 Respon  berupa  gelombang  PP  maka  rekaman gelombang yang digunakan  adalah  komponen vertikal  sedangkan  ketika  respon  berupa gelombang  PS  dan  gelombang  PP  digunakan horizontal  komponen.  Frekuensi  sintetik gather  adalah  0-125Hz.  Setelah  itu  akan diproses pembuatan sintetik gather .

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Analisis Pemodelan Substitusi Fluida
Grafik  hubungan  antara  Vp,  Vs  dan  densitas terhadap  perubahan  saturasi  fluida  (Gambar  4,  5 dan  6)  di  kedalaman  1323.28m  dengan  variasi perubahan saturasi air 0%-100%.
Gambar 4. Grafik  Vp Terhadap Saturasi Air.
Kecepatan  gelombang  P  (Vp)  pada  batuan terisi  fluida  gas  lebih  besar  dibandingkan  fluida minyak. Ini merupakan kasus yang jarang yang biasa terjadi  pada gas  sand (Smith,  2003).  Ini  Terjadi akibat penurunan densitas batuan yang drastis dan kenaikan  modulus bulk saturasi  ketika  terisi  gas.
Bentuk  grafik  Vp  terhadap  saturasi  air  berbentuk polynomial  sedangkan  grafik  Vs  berbentuk  linier (Gambar  5).  Pada  kasus  gas,  ketika  saturasi  air dinaikkan  0-80%  kecepatan  gelombang  P  menurun dan naik ketika saturasi air 80-100%. Berbeda pada kasus  minyak,  kenaikan  saturasi  air  0-80% berdampak pada  kenaikan  kecepatan  gelombang  P secara perlahan dan kenaikan secara signifikan pada saturasi air 80-100% (Gambar 4).
(1)
Persamaan  (1)  menunjukkan  bahwa  hubungan densitas  terhadap  kecepatan  gelombang  P  tidak langsung  melainkan  ada  pengaruh  dari  Ksat  dan µsat.
Gambar 5. Grafik Vs Terhadap Saturasi Air.
Perubahan  kecepatan  gelombang  S  tidak terlalu  signifikan  jika  dibandingkan  dengan perubahan  gelombang  P  terhadap  saturasi  air. Gambar  8  menunjukkan  hubungan  kecepatan berbanding  terbalik  terhadap  kenaikan  saturasi  air. Kecepatan  gelombang  S  pada  fluida  gas  saat saturasi  air  0%  lebih  besar  daripada  fluida  minyak. Ini  disebabkan  oleh  pengaruh  densitas  gas  yang lebih  kecil  dibandingkan  minyak.  Modulus  geser batuan  tidak  dipengaruhi  oleh  saturasi  fluida sehingga  modulus  batuan  tersaturasi  (µsat)  sama dengan  modulus  batuan  kerangka/ dry (µ*).  Fluida tidak  memiliki  modulus  geser  sehingga  nilainya  0. Ketika  disubstitusi  dengan  gas  akan  turun  drastis dan  menyebabkan  nilai  kecepatan  gelombang  S meningkat (2).
(2)
Densitas  batuan  terisi  fluida  gas  menunjukkan perubahan  yang  lebih  besar  dibandingkan  fluida minyak, ditandai dengan kemiringan grafik (Gambar 6).  Densitas  batuan  terisi    gas  lebih  kecil dibandingkan  minyak  pada  keadaan  saturasi  air
garam  0%.  Perubahan  densitas  berbanding  lurus dengan kenaikan saturasi air.
Gambar 6. Grafik Densitas Batuan Tersaturasi Terhadap Saturasi Air.
Gambar 7. Hubungan Kecepatan dengan Saturasi Air pada Kasus Gas di Kedalaman 1323.3m.
Kehadiran gas dan minyak pada batuan sangat berpengaruh  terhadap  kecepatan  gelombang  P (Gambar  7  dan  8).  Bentuk  kurva  kecepatan gelombang  P  pada  kasus  gas  dan  minyak  terhadap bertambahnya  saturasi  air  berbeda.  Perhitungan kecepatan  gelombang  P  dan  S  dilakukan  pada kedalaman  1323m  dengan  Porositas:  31.99%, Kmatrix: 40 Gpa, Kw= 2.38 Gpa , Kgas: 0.0185 Gpa, Koil: 0.0356 Gpa.
Bentuk  kurva  gelombang  P  pada  kasus  gas cenderung  menurun  seiring  bertambahnya saturasi air  pada  0%-  60%  kemudian  pada  saturasi  air  60- 80% mulai naik dan naik secara drastis pada saturasi 80%-100%.  Bentuk  kurva  gelombang  P  pada  kasus
minyak  cenderung  naik  perlahan  saat  saturasi  air 0%-60%  kemudian  naik  drastis  pada  saturasi  air 80%-100%.
Gambar 8. Hubungan Kecepatan dengan Saturasi Air pada Kasus Minyak di Kedalaman 1323.3m.

## Analisis Perbandingan Respon Seismik PP dan PS
Adanya  efek  gas  pada  log  mengakibatkan respon  seismik  yang  berbeda  yaitu  adanya perbedaan  posisi  waktu  pada event yang  sama. Posisi waktu log tanpa efek gas akan lebih cepat dari pada  yang  memiliki  efek  gas.  Gambar  9 menunjukkan  posisi event yang  sama  pada  seismik yang  memiliki  efek  gas  (kiri)  berada  pada  posisi waktu  500ms  sedangkan  yang  tidak  memiliki  efek gas  berada  pada  posisi  waktu  462ms.  Keberadaan gas menunjukkan adanya time delay .
Frekuensi konten pada sintetik ditentukan oleh karakteristik wavelet yang  digunakan  pada  proses sintetik.  Ketika  data  sintetik  PP  ataupun  PS  di munculkan  pada domain lain,  maka  spektrum  data akan  berubah  (Hampson  Russel,  2008).  Ketika Sintetik PS di- display pada PP time maka data akan dikompres  karena  frekuensi  yang  muncul  lebih tinggi  daripada wavelet frekuensi  (Gambar  10b). Ketika data sintetik PP di- display pada PS time maka data  sintetik  akan  tertarik  ( stretch )  dan  frekuensi konten lebih rendah (Gambar 10a).
Gambar 9. Seismik Sintetik Gather PP dengan Efek Gas (Kiri), tanpa Efek Kas (Kanan).
Gambar 10. Sintetik Gather Vertikal Komponen dan Horizontal pada PP Time (a) Komponen Vertikal (PP Data),
(b) Komponen Horizontal (PS Data) dan PS Time,
(c) Komponen Vertikal,
(d) Komponen Horizontal.

## PENUTUP Simpulan
Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan dapat diambil kesimpulan bahwa:
1. Perubahan properti batuan akibat fluida pengisi pori berpengaruh terhadap kecepatan gelombang P dan densitas (impedans batuan).
2. Kecepatan  gelombang  S  (Vs)  ketika  terisi  gas akan lebih besar dibandingkan air dan minyak.
3. Kecepatan  gelombang  P  (Vp)  naik  ketika  terisi fluida air dan gas dan turun ketika terisi minyak.
4. Vp  batuan  terisi  gas  lebih  besar  dibandingkan dengan  minyak.  Hal  ini  terjadi  pada  kasus reservoir gas sand .
5. Sintetik PS akan terkompres jika di- display pada domain waktu  PP,  sedangkan  sintetik  PP  akan ter- strectch jika di- display pada domain PS

## Saran
Saran dari penelitian ini adalah :
1. Pada  penelitian  selanjutnya,  sebaiknya  koreksi NMO  menggunakan software pengolahan  data
( processing ) seismik sehingga memberikan hasil penampang yang lebih baik.
2. Pada  penelitian  selanjutnya  dapat  dilakukan analisis  AVO  untuk  melihat  efek  amplitude terhadap offset .

## Ucapan Terima Kasih
Penulis mengucapkan terima kasih kepada para dosen  pembimbing  Dr.  Ir.  Amien  Widodo,  MS  dan Firman Syaifuddin, S.Si., MT. atas ide penulisan dan pengarahannya  selama  proses  penelitian  hingga penulisan.

## DAFTAR PUSTAKA
Hampson-Russel, 200., ProMC Well Modeling.
Smith,  T.  M.,  Sondergeld,  C.  H.,  &  Rai,  C.  S.,  2003. Gassmann    Fluid  Substitution:  A  Tutorial.
Geophysics , 68, h. 430-440.
Stewart,  R.  R.,  &  Lawton,  D.  C.,  1996.  P-S  Seismic Exploration  :  A  Mid-term  Overview. CREWES
Research Reports Volume 8, h. 1-34.
-------------------