View
98
Download
14
Category
Preview:
DESCRIPTION
CMB eksplorasi geofisika
Citation preview
PENGGUNAAN METODE GEOFISIKA UNTUK EKSPLORASI CBM
Gas Metana Batubara (GMB) atau yang populer dikenal dengan Coal Bed
Methane(CBM), merupakan campuran gas-alam seperti halnya gas bumi yang diperoleh pada
suatu situasi geologi tertentu pada lapisan batubara. CBM adalah gas alam yang mengandung
metana (CH4), diproduksi dengan metode yang non tradisional namun karena karakternya
seperti gas alam biasa, maka bisa dijual dengan cara konvensional gas biasa. CBM timbul
karena proses biokimia sebagai akibat dari aktifitas mikrobiologi atau dari proses termal
akibat penambahan panas sebanding kedalaman dari batubara. Pada umumnya CBM ini
terdapat dalam keadaan batubara yang terendam (jenuh) air. Seringnya seam batubara
tersaturasi oleh air ini yang menyebabkan timbulnya kandungan metana (CH4) dalam
batubara. Padahal batubara yang tersaturasi dalam air pada umumnya merupakan batubara
kualitas rendah.
Sumber dari ESDM menyebutkan bahwa cadangan CBM di tanah air sekitar 2-3 kali
dari
cadangan gas nasional. Selain itu, pemanfaatan gas metana menjadi sebuah pertimbangan
karena beberapa hal sebagai berikut:
1. CBM merupakan energi alternatif yang dihasilkan di luar MIGAS dari fosil.
2. Pemanfaatan CBM sebagai sumber energi menjadi alternatif menarik karena kadar
polutannya jauh lebih kecil dibandingkan dengan batubara dan minyak bumi.
3. Biaya eksploitasi untuk CBM sendiri cukup rendah karena sumur-sumur eksploitasi yang
digunakan untuk mengambil CBM tidak membutuhkan biaya tinggi dalam
pengeborannya.
4. Gas mempunyai tingkat penggunaan dengan energi yang luas, dan dengan krisis energy
yang terjadi saat ini serta harga bahan bakar yang relatif sangat tinggi pengembangan akan
sumber daya energi alternatif ini sewajarnya mendapat perhatian serius.
Indonesia memiliki potensi CBM yang cukup besar pada 11 coal basin yang ada dengan
sumber daya gas sekitar 453,30 Tcf (Migas dan ADB, 2003). Potensi sebesar ini hanya
tersebar di dua pulau saja, yaitu pulau Sumatera dan Kalimantan. Pulau-pulau lainnya tidak
significant. Cekungan Sumatera Selatan merupakan peringkat pertama dengan potensi
sumber daya (resources) CBM sebesar 183 Tcf. Sumber daya adalah undiscovered reserves
atau cadangan yang belum ditemukan, yang ditentukan (dihitung) berdasarkan perkiraan
teoritis dengan memakai informasi geosain. Oleh karena itu perlu dilakukan peningkatan
status dari sumber daya (resources) menjadi cadangan.
Peningkatan status dapat dilakukan dengan cara pemetaan kondisi bawah permukaan
menggunakan metode geofisika dimana lokasi masing- masing sumber daya yang
diperkirakan ada. Setelah memperoleh kepastian mengenai keberadaan, kuantitas, dan
kualitasnya, sumber daya ini berubah tingkatnya menjadi cadangan. Cadangan ini kemudian
akan merupakan cadangan terbukti (proven reserves), apabila cukup buktibukti mengenai
volume dan kapasitas produksi (dan karakteristik fisik lingkungan pengendapannya), serta
cara penambangannya dan tingkat komersialitasnya (mineable).
Cadangan terbukti ini dapat berkurang karena diproduksikan atau adanya revisi negatif.
Sebaliknya, dapat bertambah karena adanya penemuan baru atau revisi positif.
GAMBAR 1. SEBARAN SUMBER DAYA GAS METANA BATUBARA
Eksplorasi CBM pada umumnya merujuk dari pengetahuan geologi dari daerah tersebut
dan melakukan pengeboran langsung pada daerah yang disinyalir kaya CBM dengan
kenampakan di permukaannya (ada semburan gas). Namun karena umumnya untuk
mengeksplorasi keberadaan CBM ini biasanya dilakukan pengeboran langsung, hal ini
disamping kurang efisien juga menimbulkan biaya yang relatif mahal. Oleh karena itu
diperlukan metode-metode eksplorasi yang paling efektif dan efisien untuk memetakan
keberadaan CBM di bawah permukaan tanah beserta penghitungan cadangannya. Untuk
mendapatkan metode-metode tersebut diperlukan tahap-tahap kegiatan yang dimulai dari:
1. Mempelajari genesa batubara yang menghasilkan metane beserta CBM geologi play.
2. Menentukan strategi pendeteksian CBM dibawah permukaan dengan seismic fisika batuan.
Pada beberapa keadaan reservoar (temperatur, fluida, tekanan pori).
3. Menentukan strategi pendeteksian CBM dibawah permukaan dengan resistivitas fisika
batuan (real resitivity, imajiner resistivity, complex resistivity, frekuensi response) pada
beberapa keadaan reservoar (temperatur, saturasi fluida).
4. Menentukan standard petrofisika well-logging untuk seam batubara penghasil CBM.
5. Melakukan uji pengukuran lapangan seismik pantul dan pembuatan bor eksplorasi pada
lapangan penghasil CBM, karakterisasi CBM dengan data seismik pantul.
6. Melakukan uji pengukuran lapangan geolistrik dan pembuatan bor eksplorasi pada
lapangan penghasil CBM, karakterisasi CBM dengan data geolistrik.
Metoda Geofisika yang prospek digunakan untuk eksplorasi gas metana batubara
(CBM) antara lain :
A. Metoda Seismik Fisika Batuan
Penggunaan metoda ini bertujuan untuk mempelajari perilaku gelombang elastik pada
batubara yang mendekati keadaan sesungguhnya pada lapisan CoalBed Methane di alam serta
untuk memperoleh pengetahuan tentang hubungan antara sifat fisis (porositas, arah retakan,
saturasi fluida dan jenis fluida pengisi pori) dan karakter perambatan gelombang (frekuensi,
kecepatan, atenuasi, dan bentuk gelombang) pada batubara penghasil gas methana. Sehingga
dapat dipelajari teknik-teknik estimasi distribusi CBM, kandungan CBM, peringkat batubara
melalui seismik. Perilaku-perilaku fisis yang diungkap adalah relasi perambatan gelombang
elastik dan sifat fisika batubara pada beragam kondisi, yaitu: temperatur, tekanan overburden,
tekanan pori, tekanan efektif, pada batubara penghasil gas methana, terutama pada lapangan
Sumatera bagian Selatan dan Kalimantan bagian Timur sebagai deposit CBM terbesar di
Indonesia.
Hasil ini akan sangat berguna untuk dijadikan panduan eksplorasi CBM di suatu
daerah, sehingga biaya eksplorasi CBM dapat lebih efektif dan efisien. Hasil semua
pengukuran akan disimpan dalam sebuah Database Seismic Rock Physics. Upscalling data
dari skala laboratorium selanjutnya dikorelasikan dengan data dan skala lapangan agar hasil
kegiatan ini bisa dimanfaatkan dalam persoalan yang lebih makro. Namun hubungan antara
keberadaan gas metana (CBM) dengan gelombang seismik belum diteliti secara detil oleh
peneliti domestik maupun di luarnegeri. Maka dengan kegiatan ini seismic dapat berperan
sebagai pendeteksi gas metana batubara bawah permukaan secara tak langsung. Dengan
demikian, menjadikan kegiatan ini dapat dipakai untuk mereduksi biaya eksplorasi dan
meluaskan jangkauan eksplorasi, sehingga untuk menjadikan potensi CBM menjadi potensi
terukur yang lebih pasti dan tentunya tidak memerlukan banyak lobang bor.
GAMBAR 2. SKEMA PENGUKURAN SAMPEL BATUBARA
DALAM TEMPERATUR DAN TEKANAN RESERVOAR
Semua akuisisi data harus dapat merekam secara baik dengan ketelitian yang tinggi
untuk analisa spektrum frekuensi dan atenuasi gelombang saat melewati medium dengan
berbagai perubahan parameter fisis sampel dan sifat kimia fluidanya. Diagram alir
pengukuran pada kegiatan ini digambarkan sebagai berikut:
GAMBAR 3. DIAGRAM ALIR PENGUKURAN
B. Metoda Resistivitas Fisika Batuan
Penggunaan metoda ini bertujuan untuk mempelajari perilaku perambatan (arus) listrik
di batubara yang mendekati keadaan sesungguhnya pada lapisan CoalBed Methane di alam
serta untuk memperoleh pengetahuan tentang hubungan antara sifat fisis (porositas, arah
retakan, saturasi fluida dan jenis fluida pengisi pori) dan sifat kelistrikannya (hambatan jenis
DC, hambatan jenis bergantung frekuensi dan hambatan jenis kompleks) pada batubara
penghasil gas metana. Perilaku-perilaku yang akan diungkap dari kegiatan ini adalah relasi
resistivitas dan sifat fisika batubara pada beragam kondisi, yaitu: temperatur, tekanan
overburden, tekanan pori, tekanan efektif, pada batubara penghasil gas metana, terutama pada
lapangan Sumatera bagian Selatan dan Kalimantan bagian Timur sebagai deposit CBM
terbesar di Indonesia. Hasil ini akan sangat berguna untuk dijadikan panduan eksplorasi CBM
di suatu daerah, sehingga biaya eksplorasi CBM dapat lebih efektif dan efisien sekaligus
murah.
C. Metoda Well-Logging Fisika Batuan
Kegiatan ini akan mempelajari perilaku sifat fisika batubara penghasil CBM, mulai
dari: gamma ray spectroscopy, density, sifat listrik, sifat sonic, sifat hamburan neutron, sifat
magnetisasi di batubara yang mendekati keadaan sesungguhnya pada lapisan CoalBed
Methane di alam serta untuk memperoleh pengetahuan tentang hubungannya dengan keadaan
reservoar seperti: porositas, arah retakan, saturasi fluida dan jenis fluida pengisi pori pada
batubara penghasil gas methana. Diharapkan kegiatan ini menghasilkan persamaan-
persamaan petrofisika empiris yang bisa dipakai sebagai persamaan standard untuk
memprediksi keberadaan CBM dalam seam batubara. Kegiatan ini didukung oleh perangkat
well-logging serta perangkat spectroscopy gamma dan laboratorium rock physics.
D. Metoda Seismik Pantul
Pengukuran data lapangan seismik pantul dilakukan pada lapangan prospek CBM, dari
kegiatan ini akan dapat diketahui mulai dari penyusunan konfigurasi, pengolahan hingga
karakterisasi lapisan penghasil CBM dengan gelombang seismik. Topik kegiatan pada bidang
ini adalah:
1. Pembuatan dan riset tentang sumber seismik (baik untuk metode yang eksplosive maupun
yang non eksplosive)
2. Standarisasi workflow processing untuk pencitraan batubara
3. Kegiatan untuk pencitraan seismik 3 D untuk konfigurasi mini
4. Kegiatan karakterisasi reservoar CBM dengan gelombang seismic
GAMBAR 4. KONFIGURASI PENGUKURAN SEISMIK PANTUL
UNTUK EKSPLORASI CBM
GAMBAR 5. CITRA SEISMIK UNTUK LAPISAN BATUBARA
Gambar 5 memperlihatkan citra seismik untuk lapisan batubara, bagaimana kita
mendapatkan informasi bahwa batubara tersebut mempunyai kandungan CBM atau tidak, hal
tersebut harus dijawab dalam kegiatan ini untuk penentuan strategi-strateginya melalui:
1. Inversi impedansi akustik (Inversi AI).
2. AVO dan inversi AVO.
E. Metoda Geolistrik Resistivitas
Pengukuran geofisika dengan menggunakan metoda Geolistrik Tahanan Jenis
memanfaatkan fenomena sifat listrik batuan. Setiap batuan memiliki nilai resistivitas yang
berbeda, bergantung pada jenis mineral, densitas, porositas, temperatur, dan kandungan air di
dalamnya. Metoda Geolistrik memanfaatkan arus listrik sebagai sumber tegangan untuk
memperoleh informasi nilai resistivitas batuan bawah permukaan. Dengan menggunakan 4
elektroda logam (konvensional) yang ditanam pada tanah, 2 elektroda arus dan 2 elektroda
potensial, arus listrik diinjeksikan kedalam bumi melalui elektroda arus, selanjutnya 2
elektroda potensial akan menangkap respon beda potensial batuan bawah permukaan antara
dua titik pada datum di kedalaman tertentu. Informasi nilai arus, beda potensial, jarak spasi
pengukuran dan tipe pengukuran akan diproses lebih lanjut untuk mendapatkan sebaran nilai
resistivitas lapisan batuan di bawah permukaan.
Beberapa teknik pengambilan data dapat dilakukan dengan cara 1 D maupun 2 D
seperti gambar 6. Hasil yang didapat akan digabungkan dengan analisa resistivitas rock
physics seperti terlihat pada gambar 7,8.
GAMBAR 6. ILUSTRASI PENGAMBILAN DATA GEOLISTRIK 2D,
POSISI ELEKTRODA, JARAK SPASI DAN POSISI DATUM POINT
GAMBAR 7. PENAMPANG 2D HASIL INVERSI GEOLISTRIK
UNTUK EKSPLORASI BATUBARA PADA KONDISILAPANGAN YANG BERBEDA
(IBRAHIM, E, 2007)
Berikut dibawah ini adalah contoh geolistrik 2D untuk pembedaan Variasi Kadar Air
pada Lapisan Batubara :
GAMBAR 8. PENAMPANG 2D HASIL INVERSI GEOLISTRIK UNTUK PERBEDAAN
VARIASI KADAR AIR DAN KOMPOSISI PADA LAPISAN BATUBARA SAMA
(IBRAHIM, E, 2008)
Untuk Eksplorasi Gas Metana Batubara atau CBM , hasil awal telah diperoleh seperti
pada gambar 9 dimana asumsi awalnya adalah tiga seam setelah dilakukan pengukuran
Geolistrik 2 D diperoleh lebih dari tiga seam batubara (enam Seam) pada formasi Muara
Enim dengan kedalam lebih kurang 800 m.
GAMBAR 9. PENAMPANG 2D HASIL INVERSI GEOLISTRIK UNTUK
EKSPLORASI GAS METANA BATUBARA ATAU CBM
(IBRAHIM, E, 2010, DKK)
F. Metoda Elektromagnetik (GPR)
GPR (Ground Penetrating Radar) merupakan salah satu metode geofisika bersifat
nondestructive berdasarkan prinsip- prinsip teori elektromagnetik dengan rentang frekuensi
gelombang radio antara 1 sampai 1000 MHz (Annan, A.P, 2001). Sistim GPR terdiri dari dua
antena yang digunakan untuk mentransmisikan dan menerima sinyal-sinyal radar. Pengaktif
sinyal melalui antena pemancar akan memancarkan sinyal dan masuk kedalam tanah dan
sinyal tersebut akan dipantulkan oleh masing-masing lapisan. Sinyal yang kembali ke
permukaan membuat citra lapisan pemantul diterima oleh antena penerima.
Aplikasi GPR fokus utamanya untuk memetakan struktur dalam tanah dimana
selanjutnya digunakan untuk struktur non- logam. Penyelidikan GPR pertama kali adalah
untuk memetakan ketebalan dari lembaran- lembaran es dan ketebalan glasier di Arctic dan
Antartika (Annan, A.P, 2001). Aplikasi GPR untuk batubara diawali dengan melakukan
simulasi 2 D dan 3 D secara numerik ( Ibrahim E, 2007a, 2007 b) dilanjutkan percobaan
dalam skala laboratorium (Ibrahim E, dkk, 2006b) dan implementasi pada lapangan ( Ibrahim
E dkk, 2003a, 2004a, 2004b, 2004c, 2006a, 2008, 2010). Dimana dari hasil- hasil penelitian
tersebut dapat menghasilkan informasi geometri, rekahan- rekahan dan kadar air pada lapisan
batubara serta informasi adanya noise yang bisa menimbulkan kesalahan dalam penafsiran
tentang informasi yang sebenarnya dari target beserta lingkungannya.
GAMBAR 10. HASIL SIMULASI 2D
UNTUK POSISI BATUBARA DI DALAM LEMPUNG
GAMBAR 11. HASIL SIMULASI 3D UNTUK VARIASI ORIENTASI
ANTENA PADA REKAHAN BATUBARA
GAMBAR 12. IMPLEMENTASI GPR DENGAN VARIASI ORIENTASI
ANTENA PADA SINGKAPAN BATUBARA LAPANGAN
GAMBAR 13. IMPLEMENTASI GPR UNTUK EKSPLORASI BATUBARA
DENGAN KONDISI LAPANGAN YANG BERBEDA
Hasil Penelitian lain yang telah dilakukan dan diperoleh adalah kemampuan metode
GPR
untuk membedakan secara lapangan variasi peringkat batubara berdasarkan kadar air (
Ibrahim, E, 2005).
GAMBAR 14. IMPLEMENTASI GPR UNTUK EKSPLORASI BATUBARA
PADA PERINGKAT BATUBARA SECARA LATERAL BERBEDA
GAMBAR 15. VISUALISASI IMPLEMENTASI GPR UNTUK EKSPLORASI
BATUBARA PADA PERINGKAT BATUBARA SECARA LATERAL BERBEDA
GAMBAR 16. ANALISIS SPEKTRUM FREKUENSI UNTUK
MEMBEDAKAN BATUBARA DENGAN BUKAN BATUBARA
GAMBAR 17. CROSSPLOT AMPLITUDO MEMBEDAKAN VARIASI
KADAR AIR PADA LAPISAN BATUBARA YANG SAMA
GAMBAR 18. CROSSPLOT SUDUT PHASE MEMBEDAKAN VARIASI
KOMPOSISI DAN STRUKTUR PADA LAPISAN BATUBARA YANG SAMA
Recommended