Kontribusi
Tulisan berikut merupakan rangkuman pemikiran Community of Practice (CoP) kelompok fisika batuan (iRocks) circa 17 Juli 2013. Rangkuman ini ditujukan untuk menjadi dasar diskusi yang selalu berkembang mengenai kerangka analisis Rock Physics vs. Petrophysics.
Diharapkan terdapat penajaman dari rangkuman ini dengan tambahan pemikiran oleh para pemikir-pemikir baru dan permasalahan fisika batuan yang semakin berkembang. Semua kredit ditujukan ke anggota iRocks yang aktif terlibat dalam diskusi saat itu, yaitu:
Adi Widyantoro (inisial: Adi), Teguh Nugraha (inisial: TN), Muhammad Anung Anandito (inisial: MAA), Shofiyuddin (inisial: Sh), Umar Fauzi (inisial: UF), Andreas Waluyo (inisial: AW), Leonard Lisapaly (inisial: LL), F. Hasan Sidi (inisial: FHS), Putri Sari Wiswan (inisial: PSW), Segenap anggota iRocks yang lain (inisial: All)
Etimologi
Etimologi Rock Physics dan Petrophysics mempunyai asal kata yang sama, yang di dalam bahasa Indonesia berarti Fisika Batuan. Rock physics yang seterusnya akan disebut “Fisika Batuan” merupakan disiplin ilmu praktis yang dipandang baru dalam dunia minyak dan gas. Secara alami, kemudian terdapat pertanyaan mengenai perbedaan antara disiplin ilmu ini dengan disiplin yang sudah ada sebelumnya, yaitu Petrophysics, yang selanjutnya akan disebut “Petrofisika” dalam tulisan ini.
Rangkuman berikut merupakan diskusi untuk menguak perbedaan keduanya terutama dari segi praktis, untuk lebih mendalami esensi dari ilmu fisika batuan. (ref: All)
Kerangka Analisis Petrofisika
Petrofisika adalah analisis komprehensif rekaman bawah permukaan melalui terutama data log sumur untuk mengetahui sifat batuan dan fluida yang ada di dalamnya. Sifat ini meliputi variasi identifikasi litologi, porositas, jenis fluida, batas fluida, tingkat kejenuhan fluida dan masih banyak yang lainnya. Keabsahan analisis petrofisika harus dikalibrasi dengan batuan inti dan ditambah dengan pemahanan atas pengetahuan geologi untuk mempertajam asumsi perhitungan. (ref: Sh)
Definisi petrofisika itu sendiri menurut, Tiab and Donaldson, dalam bukunya “Petrophysics – Theory and Practice”, 2nd ed., Chapter-1, page 30., adalah sebagai berikut: “Petrophysics is the study of rock properties and their interactions with fluids (gases, liquid hydrocarbons and aqueous solutions)”. Artinya, cakupan petrofisika baik itu analisis litologi, porositas, permeabilitas, maupun sifat kelistrikan adalah analisis hubungan antara sifat batuan dan interaksinya dengan fluida pori. (Ref: Adi)
Terminologi petrofisika memang diperkenalkan lebih awal, dengan pencetus pertama G. E. Archie. Archie (1950) dalam abstrak salah satu makalahnya mengemukakan bahwa: “There is a need for a term to express the physics of rocks. It should be related to petrology much as geophysics related to geology. “Petrophysics” is suggested as the term to the physics of particular rock types, whereas geophysics pertains to the physics of larger rock systems composing the earth”. (Ref: UF)
Keberadaan petrofisika sebagai bidang ilmu dan juga karir di industri migas lebih awal terdengar. Sehingga kemudian beberapa ahli petrofisika di perusahaan tertentu, dalam hal ini perusahaan migas besar, diarahkan untuk mengerjakan pekerjaan yang tercakup dalam kategori fisika batuan dengan menganalisis log sumur untuk menurunkan sifat reservoir (Ref: MAA).
Tetapi pada prakteknya cakupan petrofisika secara umum tetap saja merupakan analisis data log sumur seperti gamma ray atau GR, neutron density, resistivity, sonic untuk menurunkan atau menghitung log sifat reservoir seperti kandungan lempung atau serpih atau Vsh, porositas, saturasi, identifikasi fasies yang mutlak digunakan dalam perhitungan cadangan migas (Ref: TN, MAA). Hampir dapat dikatakan bahwa fokus utama analisis petrofisika adalah properti reservoir. Petrofisika tidak secara khusus membahas dan melakukan isolasi analisis pada shales, clays atau non-reservoir. Pembahasan non-reservoir dalam konteks petrofisika ditujukan untuk determinasi batasan properti reservoir.
Perkembangan analisis petrofisika yang pesat dan matang hingga saat ini berperan amat besar dalam mendukung keberhasilan eksplorasi dan eksploitasi migas. Dalam perkembangannya, pemahaman yang baik mengenai petrofisika juga sangat membantu program carbon capture and storage atau yang sering disebut dengan CCS. (Ref: UF)
Kerangka Analisis Fisika Batuan
Kerangka analisis fisika batuan secara praktis di industry migas diarahkan pada analisis hubungan sifat elastik dan sifat reservoir seperti misalnya porositas, permeabilitas, saturasi fluida (Ref: TN). Namun demikian kerangka analisis fisika batuan tidak terbatas pada reservoir saja, melainkan juga terhadap non-reservoir seperti shales dan clays, karena pada akhirnya analisis fisika batuan dalam migas digunakan untuk memahami kontras elastik yang mengandung background information, yaitu non-reservoir properties (Ref: Adi)
Istilah “Rock Physics” dipopulerkan beberapa tahun terakhir, terutama dimotori oleh para pakar dari Universitas Stanford dengan Rock Physics Group yang berada di bawah program SRB atau Stanford Rock Physics and Borehole Geophysics Project, meskipun di beberapa universitas di dunia telah mulai tumbuh pula kelompok riset fisika batuan. Salah satu pakar senior dari SRB adalah Amos Nur yang dianggap sinonim dengan fisika batuan oleh muridnya yang bernama Gary Mavko, guru besar dan direktur Rock Physics Group di Universitas Stanford saat ini. (Ref: UF)
Pada tahun 1998, Gary Mavko dan kawan-kawan menulis buku berjudul “The Rock Physics Handbook – Tools for Seismic Analysis in Porous Media”, yang membahas cakupan ilmu fisika batuan secara komprehensif, terkandung di dalamnya teori dan kajian hasil eksperimen laboratorium untuk diakses oleh para pengguna, mengingat masih banyak aspek fisika batuan yang belum dipahami dengan baik bahkan kontroversial. (Ref: UF)
Schoen (1998) menggunakan istilah Rock Physics dalam uraiannya, meskipun buku yang ditulisnya berjudul “Physical Properties of Rocks – Fundamentals and Principles of Petrophysics”. Yves Gueguen dan Victor Palciauskas (1994) ahli dari Perancis juga menggunakan istilah Rock Physics dalam bukunya yang berjudul “Introduction to The Physics of Rocks”. (Ref: UF)
Meskipun bidang fisika batuan ini sudah lama dibahas para peneliti dalam berbagai publikasi ilmiah, namun workshop internasional pertama dalam bidang fisika batuan, 1IWRP – 1st International Workshop on Rock Physics, baru diselenggarakan pada tahun 2011 di Colorado School of Mines, USA. Workshop internasional ini direncanakan diselenggarakan tiap dua tahun sekali, dan workshop kedua pada tahun 2013 akan diselenggarakan di Southampton, UK. (Ref: UF). Workshop ke-5 terakhir diadakan di Hongkong, April 2019 (Ref: Adi)
Dalam situs http://www.rockphysicists.org/ yang menjadi wadah komunikasi maya para peneliti fisika batuan, dijelaskan bahwa “Rock Physics provides the connections between elastic properties measured at the surface of the earth, within the borehole environment or in the laboratory with the intrinsic properties of rocks, such as mineralogy, porosity, pore shapes, pore fluids, pore pressures, permeability, viscosity, stresses and overall architecture such as laminations and fractures. Rock Physics provides the understanding and theoretical tools required to optimize all imaging and characterization solutions based on elastic data.” (Ref: UF)
Penjelasan Hubungan antara Keduanya
Referensi dan praktisi di dunia migas tampak sepakat bahwa domain petrofisika adalah geologi (Ref: TN, PSW, AW), karena cakupan analisis petrofisika adalah interpretasi log sumur untuk menurunkan sifat reservoir yang telah disebutkan sebelumnya, yang secara dominan dipakai untuk kepentingan interpretasi geologi. Seringkali analisis petrofisika ini tidak mengikutsertakan dan melakukan koreksi-koreksi tambahan terhadap data elastik seperti data sonic log (Ref: PSW, MAA, AW, UF).
Tidak dilakukannya analisis data sonic dalam analisis petrofisika bukan merupakan hal umum (stereotype), hal ini tergantung dari pengalaman dan cakupan kerja di tempat masing-masing. Analisis sonic log dalam petrofisika juga digunakan untuk menghitung porositas, bahkan beberapa ahli petrofisika di perusahaan tertentu sangat biasa menggunakan data sonic dan image log secara simultan untuk interpretasi rekahan dan sifat reservoir lainnya. Artinya, cakupan kerja petrofisika secara umum untuk analisis interaksi sifat reservoir dan fluida tidak mengharuskannya untuk menggunakan atau melihat data sonic lebih detil tetapi tidak selalu berarti bahwa analisis petrofisika mengabaikan data sonic. (Ref: Adi)
Analisis petrofisika seringkali dilakukan secara mandiri. Tetapi ada saatnya dimana interaksi dengan analisis geofisika atau dalam hal ini fisika batuan dapat menghasilkan hasil akhir yang lebih baik, misalnya dalam perhitungan Vsh, dengan tidak hanya menggunakan GR, neutron density tetapi juga dengan validasi rasio Vp/Vs dan analisis micropores dan sementasi batuan inti dan citra batuan. Keluaran sifat reservoir dari analisis petrofisika biasanya digunakan oleh geologist untuk menghitung cadangan (Ref: MAA)
Perlu digarisbawahi bahwa cakupan analisis dan pekerjaan ahli petrofisika sesungguhnya lebih luas daripada analisis log sumur. Aplikasi petrofisika dalam menganalisis dan melakukan pemodelan sifat reservoir dapat melalui alur kerja yang sangat kompleks. Misalnya pemodelan permeabilitas batuan karbonat yang mempunyai variasi ukuran pori yang sangat tinggi, memerlukan alur kerja yang tidak baku seperti pada alur batuan klastik. Pemodelan ini nantinya akan menjadi masukan penting untuk pembuatan model statik geologi. Pekerjaan ahli petrofisika juga meliputi pembuatan atau perencanaan data akuisisi baik wireline, LWD dan Core (Ref: Sh). Selain itu analisis petrofisika juga digunakan untuk analisis stress, faulting, dan fracture dalam konteks geomekanika (Ref: FHS). Interaksi ahli petrofisika dengan ahli geostatistika, sedimentologi, pengeboran, geomekanika, selain dengan ahli geofisika, dalam hal ini juga sangat intensif.
Fisika batuan dalam dunia migas pada umumnya selalu berhubungan dengan pemakaian data seismik sebagai produk sifat elastik; Vp, Vs, Rho batuan, sebaliknya cakupan analisis petrofisika tidak melihat data seismik (Ref: AW) melainkan lebih ke arah interpretasi geologi (Ref: TN, PSW). Karena cakupan analisis yang berhubungan dengan fluida pori dan tujuan akhirnya yang seringkali dipakai untuk perhitungan cadangan, fokus analisis petrofisika umumnya dilakukan hanya terhadap reservoir. Sementara analisis fisika batuan, yang sangat kental berhubungan dengan data seismik sebagai produk kontras impedansi, meliputi selain analisis lapisan reservoir juga mencakup analisis non-reservoir terutama untuk lapisan yang berada langsung di atas reservoir atau “immediate overburden” (Ref: FHS). Analisis lapisan “immediate overburden” ini sangat penting karena variasinya langsung berpengaruh terhadap kontras litologi yang mungkin juga terlihat di data seismik. (Ref: LL)
Aplikasi fisika batuan dalam dunia migas difasilitasi melalui analisis bivariat (cross plot) antara sifat elastik (misalnya AI) dan sifat reservoir (misalnya porositas) dengan variasi besaran sifat reservoir lain (misalnya saturasi). Tujuan akhir dari analisis serupa adalah untuk memperluas identifikasi yang dilakukan pada lokasi sumur menjadi analisis spasial yang dikondisikan oleh data seismik (Ref: MAA). Sehingga tujuan akhir dari analisis petrofisika dan fisika batuan pada dasarnya sama, yaitu memprediksi sifat reservoir. Perbedaannya dengan analisis petrofisika adalah cakupan fisika batuan lebih detil dalam menganalisis dan menggunakan data seismik. (Ref: TN, MAA, AW, LL)
Maka alur kerja utama aplikasi fisika batuan adalah; pertama untuk mendeskripsikan hubungan antara sifat elastik dan sifat moduli batuan dengan sifat reservoir atau sifat batuan pada lokasi data sumur (descriptive tool), kemudian pengetahuan atas interaksi batuan-fluida melalui hubungan teoritis maupun lokal empirik digunakan sebagai alat prediksi (predictive tool) untuk variasi spasial yang terjadi di luar data sumur sehingga dapat dipergunakan untuk menurunkan sifat reservoir melalui kombinasi data sumur dan data seismik. (Ref: Adi)
Contoh praktis seperti yang disebutkan, menunjukkan gambaran interaksi antara petrofisika dan fisika batuan. Sementara referensi juga mendefinisikan perbedaan antara keduanya, seperti yang diutarakan oleh Dewar (2001) mengenai perbedaan fisika batuan dengan petrofisika dalam artikelnya yang berjudul “Rock Physics for The Rest of Us – an informal discussion”, CSEG Recorder, May 2001, page 42-49: (Ref: UF, Adi)
Rock Physics:
- Rock Physics uses sonic logs, density logs, and also dipole (shear velocity) logs if available.
- Rock Physics aims to establish P-wave velocity (Vp), S-wave velocity (Vs), density, and their relationships to elastic moduli K (bulk modulus) and Mu (rigidity Modulus), porosity, pore fluid, temperature, pressure, etc. for given lithologies and fluid types.
- Rock Physics talks about velocities and elastic parameters, because these are what link physical rock properties to seismic expressions.
- Rock Physics may use information provided by the Petrophysicist, such as shale volume, saturation levels, and porosity in establishing relations between rock properties or in performing fluid substitution analyses.
- Rock Physics is the interest of Geophysicists (and maybe Physicists).
Petrophysics:
- Petrophysics uses all kinds of logs, core data and production data; and integrates all pertinent information.
- Petrophysics aims at obtaining the physical properties such as porosity, saturation and permeability, which are related to production parameters.
- Petrophysics is generally less concerned with seismic, and more concerned with using wellbore measurements to contribute to reservoir description.
- Petrophysics can provide things like porosity, saturation, permeability, net pay, fluid contacts, shale volume, and reservoir zonation.
- Petrophysics is the interest of Petroleum Engineers, Well Log Analysts, Core Analysts, Geologists and Geophysicists.
Dewar (2001) dalam artikel yang sama juga berpendapat bahwa dasar fundamental dari analisis hubungan antara ekspresi seismik dan sifat reservoir yang menjadi tujuan aplikasi dan menjadi domain fisika batuan adalah; pertama, pengetahuan mengenai kelakuan sifat elastik fluida pori dan kerangka batuan, terutama dry-state. Kedua, pengetahuan tentang beragam model interaksi antara batuan dan fluida (Ref: Adi).
Rangkuman Diskusi
Terdapat perbedaan mendasar antara cakupan analisis petrofisika dan cakupan fisika batuan yang lebih detil terutama dalam kaitannya dengan karakterisasi reservoir menggunakan data seismik. JIka terdapat perbedaan maka, esensi disiplin fisika batuan adalah analisis sifat elastik dan moduli batuan. Tetapi keduanya tidak dapat dipisahkan dalam alur kerja seismik interpretasi kuantitatif (QI). Analisis fisika batuan harus dilandasi dengan analisis petrofisika secara mendalam untuk mendapatkan hasil maksimal.
0 responses on "Perbedaan Kerangka Analisis Rock Physics dan Petrophysics"