1

ANALISIS PERBANDINGAN INVERSI SEISMIK IMPEDANSI AKUSTIK

MODEL BASED, SPARSE SPIKE DAN BAND LIMITED UNTUK

KARAKTERISASI RESERVOAR DAERAH NATUNA BARAT

Meli Mariana Siboro*, Fatkhan**, Intan Andriani Putri***, Joko Wiyono***

1Teknik Geofisika, Institut Teknologi Sumatera, Lampung Selatan, Indonesia 35365

Corresponding E-mail: melisiboro@gmail.com

ABSTRACT

This research is located in West Natuna, which aims to determine the comparison of the acoustic

impedance inversion model-based, sparse spike, and band-limited for reservoir characterization.

The data used are well data and 3D Post-Stack Time Migration seismic data. Determination of

the target zone is used to indicate the zone of interest to be studied. This zone has a low gamma

ray and there is a crossover between porosity and density. In the well seismic tie process, the

correlation value of JHS2 well 0.621, and JHS1 well was 0.746. The results of the sensitivity

test used a cross plot between porosity and acoustic impedance where gamma ray was the color

key. Low acoustic impedance is associated with high porosity values and low gamma ray values

are associated with sandstone zones. The pre-inversion generated in the JHS2 well-based model

has a correlation of 0.97 and an error of 0.24, while the correlation of JHS1 well is 0.98 and an

error of 0.20. Model-based inversion has the best inversion value compared to sparse spike

inversion and band-limited inversion based on pre inversion value. The results of the inversion

model based on the sandstone reservoir have a susceptible acoustic impedance value of 18,679 -

21,580 (ft / s) * (gr/cc).

Keywords: Acoustic Impedance Inversion, Model-Based, Sparse-Spike, Band-Limited, Reservoir.

* ITERA

** ITB

*** ITERA

**** Patra Nusa Data

1

I. Pendahuluan

Eksplorasi hidrokarbon dilakukan

untuk menemukan cadangan

hidrokarbon yang bernilai ekonomis.

Salah satu metode untuk eksplorasi

hidrokarbon adalah metode seismik

refleksi. Seismik refleksi termasuk

metode geofisika eksplorasi yang

menggunakan prinsip seismologi

untuk dapat mengetahui sifat-sifat

batuan yang ada di bawah permukaan

bumi dari respon gelombang seismik

refleksinya. Gelombang refleksi ini

dihasilkan dari sifat batuan yang

heterogen, sehingga menghasilkan

perbedaan kecepatan gelombang pada

medium tersebut.

Beberapa pemanfaatan

metode seismik refleksi yaitu untuk

mengkarakterisasi reservoar

menggunakan analisa inversi seismik

model based, sparse spike dan band

limited. Analisa ini didasarkan pada

parameter fisis batuan di bawah

permukaan bumi dengan melakukan

perbandingan ketiga inversi tersebut.

Parameter fisis seismik refleksi

seperti Densitas, kecepatan

gelombang P, kecepatan gelombang

S, porositas batuan, permeabilitas

batuan, dan penyusun batuan.

Parameter fisi ini mempengaruhi nilai

impedansi dari medium yang dilalui

gelombang seismik. Perbedaan

impedansi dari medium

menghasilkan koefisien gelombang

pantul yang disebut sebagai koefisien

refleksi gelombang seismik.

Koefisien refleksi ini mencerminkan

kondisi geologi bawah permukaan.

Karakterisasi reservoar

merupakan suatu proses untuk

menjabarkan karakter batuan

reservoir secara kuantitatif dan

kualitatif dengan menggunakan data

yang ada (Sukmono, 2002). Pada

penelitian ini dilkukan analisa

menggunakan perbandingan ketiga

inversi tersebut (inversi model based,

sparse spike, dan band limited)

dengan tujuan untuk mendapatkan

informasi yang memisahkan antara

shale dan sand. Dari hasil ini

dilakukan analisa keberadaan batuan

reservoar hidrokarbon.

II. Teori Dasar

1. Persamaan gelombang seismik

Persamaan kecepatan menggunakan

koefisien Lamda (λ), modulus Bulk

(K), dan modulus Shear (𝞵) dan

dituliskan sebagai berikut (Lee,

S.S.,Wu, S.S.C., Hsu, C.H., Lin, J.Y.,

2

Yang, Y.L., Huang, C.S., and Jewng,

L.D, 1998):

𝑉𝑝 = √𝐾 +

43 𝜇

𝜌= √

𝜆 + 2𝜇

𝜌

𝑉𝑠 = √𝜇

𝜌

Dengan 𝜆 menytakan koefisien

Lamda yang setara dengan K-2/3, K

menyatakan modulus bulk, 𝜌

merupakan densitas batuan dan 𝜇

menyatakan modulus shear.

2. Klasifikasi Gelombang Seismik

Gelombang seismik merupakan

gelombang yang merambat melalui

bumi yang bergantung pada sifat

elastisitas batuan. Ada dua tipe

gelombang seismik:

a. Body wave

Gelombang body merupakan

gelombang yang menjalar melalui

medium bumi, biasa juga disebut

sebagai free wave karena dapat

menjalar ke segala arah di dalam

permukaan bumi. Gelombang badan

(body) dibagai menjadidua jenis

berdasarkan waktu tiba

gelombangnya, yaitu gelombang P

(primer) dan gelombang s (sekunder).

Gelombang primer merupakan

gelombang yang pergerakan

partikelnya sejajar dengan arah

penjalarannya (Brown, 2005).

Gelombang P dapat merambat pada

medium fluida maupun solid. Secara

matematis kecepatan gelombang

primer dituliskan sebagai berikut:

𝑉𝑝 = √𝑘+

4

𝜇

𝜌 (1)

Arti fisis:

Vp: kecepatan gelombang P (m/s}

K: modulus bulk (menyatakan

Incompressibility) (N/m²)

µ: modulus geser (konstanta lame/

menyatakan Rigidity) (N/m²)

𝜌: Densitas (kg/mᶾ)

Gelombang sekunder (S)

merrupakan gelombang badan yang

pergerakan partikelnya tegak lurus

terhadap arah penjalarannya.

Gelombang S tidak dapat merambat

melalui fluida karena modulus geser

gelombang ini bernilai nol. Waktu

tiba gelombang S lebih awal

dibandingkan dengan waktu tiba

gelombang P. Kecepatan rata-rata

gelombang P pada kerak bumi 5-

7Km/s, mantel dan inti bumi 8 Km/s,

air 1,5 Km/s, dan udara 0,3 Km/s.

Secara matematis persamaan

gelombang P dituliskan sebagai

berikut :

3

𝑉𝑠 = √𝜇

𝜌

b. Surface wave

Gelombang surface merupakan

gelombang seismik yang merambat di

permukaan bumi dan tidak

mengalami penetrasi ke dalam

medium bumi. Gelombang

permukaan diklasifikasikan menjadi

dua berdasarkan arah rambatnya,

yaitu gelombang Rayleigh dan

gelombang love.

3. Komponen Seismik Refleksi

a. Akuistik Impendansi

Akustik impedansi merupakan

kemampuan suatu batuan untuk

melewatkan gelombang seimik. Pada

dasarnya secara fisis impedansi

akustik merupakan produk yang

dihasilkan dari perkalian antara

kecepatan gelombang seismik dengan

densitas batuan (Simanjuntak, 2014).

Secara matematis dituliskan sebagai

berikut:

𝑍 = 𝜌𝑉

Dengan Z (akustik impedansi), 𝜌

(Densitas batuan), V (kecepatan

gelombang seismik).

b. Koefisien Refleksi (R)

Koefisien refleksi (R) adalah

perbandingan besar amplitudo (A)

gelombang datang dengan gelombang

pantul. Koefisien refleksi dihasilkan

dari sifat medium di bawah

permukaan yang heterogen. Koefisien

refleksi dituliskan secara matematis

pada persamaan berikut:

𝑅 =𝐴1

𝐴0=

𝑍2 − 𝑍1

𝑍2 + 𝑍1

𝑍 = 𝜌𝑉

Keterangan:

𝜌 : Densitas

𝑉: Kecepatan

𝑍: Akustik Impedansi

c. Wavelet

Wavelet merupakan gelombang

harmonic yang mempunyai interval

amplitudo, frekuensi, dan fasa

tertentu (Sismanto, 2006). Wavelet

terbagi atas 4 jenis berdasarkan jenis

konsentrasi energinya yaitu:

Gambar 2. 1 Jenis-jenis wavelet

berdasarkan konsentrasi

energinya, yaitu mixed phase

4

wavelet (1), minimum phase

wavelet (2), maximum phase

wavelet (3), dan zero phase

wavelet (4) (Sismanto, 2006).

d. Seismogram sintetik

Seismogram sintetikadalah data

seismik buatan yang diperoleh dari

data sumur, yaitu log kecepatan,

Densitas, dan wavelet dari data

seismik. Seismogram sintetik

diperoleh dengan mengkonvolusikan

data log dengan wavelet. Secara

matematis dutuliskan sebagai berikut

(Tabah dan Danusaputro, 2010):

𝑠(𝑡) = 𝑤(𝑡) ∗ 𝑟(𝑡)

Dengan 𝑠(𝑡) adalah seismogram

sintetik, 𝑤(𝑡) adalah wavelet, dan

𝑟(𝑡) adalah deret koefisien refleksi.

4. Inversi Seismik

a. Model based Inversion

Inversi seismik model based

merupakan inversi yang digunakan

dengan langkah awal membuat model

geologi, kemudian dibandingkan

dengan data seismik. Hasil keluaran

berupa model yang sesuai dengan

data masukan. Kecocokan antara

model ini dengan data seismik dilihat

dari nilai error yang dihasilkan,

semakin banyak iterasinya maka

koefisien korelasi antara sesmik

sintetik dan seismic rillnya semakin

besar dan error semakin kecil.

Hubungan antara model dengan data

seismic dapat dijelaskan dengan data

seismic dapat di jelaskan dengan

metode Generalized Linear Inversion

(GLI). GLI menganalisis deviasi

kesalahan antara model keluaran dan

data observasi, kemudian parameter

model diperbaharui untuk

menghasilkan keluaran dengan

kesalahan sekecil mungkin.

b. Inversi Seismik sparse-spike

Prinsip metode sparse-spike

adalah mengasumsikan bahwa

reflektifitas yang sebenarnya dapat

diasumsikan sebagai seri dari spike-

spike besar yang bertumpukan dengan

spike-spike yang lebih kecil sebagai

back ground, kemudian dilakukan

estimasi wavelet berdasarkan asumsi

model tersebut. Inversi ini mencari

lokasi spike yang besar dari trace

seismik. Spike-spike tersebut terus

ditambahkan sampai trace

dimodelkan secara cukup akurat.

Parameter yang yang ditambahkan

pada model ini adalah menentukan

jumlah maksimum spike yang

dideteksi pada tiap trace seismik.

5

c. Inversi Seismik Band Limit

Inversi Band Limited

(rekursif) adalah algoritma inversi

yang mengabaikan efek wavelet

seismik dan memperlakukan seolah-

olah trace sesmik merupakan

kumpulan koefisien refleksi yang

telah difilter oleh wavelet fase nol.

Metode ini paling awal digunakan

untuk menginversi data seismic.

5. Geologi Regional

Daerah lokasi penelitian berada pada

Cekungan Natuna Barat di lapangan

minyak Anambas, yang berbatasan

langsung dengan negara-negara lain

pada bagian barat dan utara cekungan

Malay di bagian barat. Telah banyak

sumur-sumur yang berproduksi di

area sekitarnya, sehingga dapat

membantu menginterpretasi migas.

a. Fisiografis

Secara fisiografis, daerah

penelitian berada pada

Cekunagan Natuna Barat yang

terletak pada Laut Natuna.

Daerah Laut Natuna adalah

daerah selatan dari Laut Cina

Selatan, yang termasuk dalam

territorial Indonesia. Daerah

Cekunagan natunas Diibagi

menjadi dua yaitu Cekungan

Natuna Barat sampai ke

Cekungan Malay terpatnya barat

Malaysia dan Cekungan natuna

Timur yang mana merupakan

daeraah dari cekungan Sarawak

di timur Malaysia.

Gambar 2.1 Citra satelit Natuna

menggunakan google earth

b. Stratigrafi Regional

Stratigrafi cekungan Natuna

Barat Dimulai dari basement

pra-tersier dan seluruh

pengendapan tersier. Menurut

studi yang dilakukan Conoco

Block B-Team (1997), urutan

lithostratigrafinya di Cekungan

Natuna Barat dari yang paling

tua (basement) sampai ke yang

muda yaitu:

1. Batuan Dasar atau

Basement, berumur Pra-

Tersier.

2. Formasi Benua/Lama,

berumur antara Eosen

sampai Oligosen Awal.

6

3. Formasi Gabus, berumur

Oligosen Awal - Akhir.

4. Formasi Keras, berumur

antara akhir Oligosen

Akhir.

5. Formasi Barat, berumur

Miosen Awal.

6. Formasi Arang, berumur

antara Miosen Awal sampai

Miosen Tengah.

7. Formasi Muda, berumur

antara Miosen Akhir

sampai Pleistosen.

Gambar 2.2 Stratigrafi Reginal

Cekungann Natuna Barat (Darman, 2000)

III. Hasil dan Pembahasan

a. Well to seismic tie

Pada proses well seismic tie korelasi

yang didapat belum optimum, maka

dilakukan proses penggeseran

(shifting), setelah itu dilakukan proses

peregangan (stretch) dan perapatan

(squeeze) untuk mendapatkan hasil

yang baik. Hasil well seismic tie pada

umur JHS2 dan JHS1 didapatka nilai

korelasi antara nilai seismogram

sintetik dengan trace seismkiknya

adalah di table berikut.

Tabel 3. 1 Korelasi sintetik seismogram

setiap sumur

Sumur Hasil

korelasi

Time

Shift

JHS2 0.621 0

JHS1 0.746 0

b. crossplot

Gambar 3.1 Crossplot antara porositas

dan gamma ray dengan P-impedance

sebgai color key pada sumur JHS2

Gambar 3.2 Crossplot antara porositas

dan gamma ray dengan P-impedance

sebgai color key pada sumur JHS1

Uji sensitivitas digunakan untuk

memperoleh penyebaran litologi dan

karakteristik dari zona interest atau

7

zona target. Pemisahan litologi

digunakan dengan analisa crossplot

antara prositas dengan P-impedance

dengan color key gammay. Pada

kedua sumur yaitu JHS2 dan JHS1

dilakukan uji sensitivitas Crossplot di

target zona Lower Arang hinga Barat.

Hasil crossplot dapat melihat

pemisahan antara zona sand,

shallysand dan shale. Dapat dilihat

dari gambar zonasi, sand adalah

litologi berwarna kuning dimana

memiliki nililai porostas yang tinggi

>26% dan P-impedance

<20500(ft/s)*(g/cc) dan dapat dilihat

sebaran gamma ray yang rendah

berwarna kuning dan hijau (52-70

GAPI). Untuk zona shale porositas

<26% dan P-impedance >

20500(ft/s)*(g/cc) dan dapat dilihat

sebaran gamma ray yang tinggi

berwarna kuning hingga ungu (70-

132 GAPI). dan shally sand dengan

porositas <26% dan P impedance

<20500(ft/s)*(g/cc). Pada crossplot

ini dilakukan pada zona target di

Lower Arang hingga Barat. Crossplot

dilakukan pada log porosity pada

sumbu x dan log gamma ray pada

sumbu y, p-impedance sebagai color

key.

c. Analisa pra Inversi

Tabel 3.2 Hasil nilai korelasi

inversi sesimik

Metode Inversi

Nilai korelasi

Sumur JHS2 JHS1 Band Limited (error)

0.82 ( - )

0.87 ( - )

Sparse Spike (error)

0.60 (0.89)

0.86 (0.53)

Model Based (error)

0.97 (0.24)

0.98 (0.20)

Pada table tersebut, metode inversi

model based menghasilkan model

impedansi akustik yang lebih baik

dengan koefisien korelasi masing-

masmg. Besar error yang dihasilkan

metode model based pada sumur

JHS2 0.24 dan sumur JHS1 0.20.

Nilai error ini dihasilkan dari selisih

antara trace seismic dan trace sintetik

hasil inversinya, sehingga didapatkan

trace error.

IV. Kesimpulan

Berdasarkan analisis pengolahan data

yang dilakukan dapat disimpulkan:

Inversi seismik yang terbagi atas 3

yaitu model based, sparspike dan

band limited, dari ketiga inversi

tersebut hasil model impedansi

akustik dengan menggunakan metode

Model based menunjukkan korelasi

yang lebih baik dan error kesalahan

8

yang lebih kecil dibanding metode

sparse spike dan model based dimana

didapat nilai korelasi sumur JHS2

0.97 dan error 0.24 dan pada sumur

JHS1 korelasi sebesar 0.98 dan error

0.20. Hasil inversi model based

reservoar batu pasir berada antara AI

18.679 – 21.580 (ft/s)*(gr/cc). Zona

batu pasir identik dengan zona

prospek hidrokarbon karna memiliki

porositas yang tinggi, dan p-

impedance rendah dan menunjukkan

nilai gamma ray yang rendah. Pada

penelitian ini juga terlihat pada time

structur map memperlihatkan adanya

struktur antiklin sebagai tempat

jebakan hidrokarbon, dimana pada

daerah kedua sumur memiliki

perbedaan fasies antara sumur JHS 1

dan JHS 2.

Daftar Pustaka

[1] T. F.R and H. Danusaputro,

"Inversi model based untuk

gambaran litologi bawah

permukaan," Jurnal Sains &

Matematika (JSM), vol. 18, pp.

88-93, Juli 2010.

[2] Y. Arianto, pemodelan

impedansi akustik untuk

karakterisasi reservoar pada

daerah "x", sumatera selatan,

Depok: Universitas Indonesia,

2011.

[3] Rendy, Karakterisasi reservoir

batu pasir menggunakan

metode sismik multi atribut dan

seismik inversi pada

lapangan"Barlian", cekungan

Bonaparte, Lampung Selatan:

ITERA, 2017.

[4] D. M. Sihombing, "Estimasi

Volumetric Cadangan

Hydrocarbon Menggunakan

Metode Monte Carlo Pada

Cekungan Bonaparte," ITERA,

Lampung Selatan, 2020.

[5] Randy, "Karakterisasi

Reservoir Batu Pasir

Menggunakan Metode Seismic

Multi Atribut Dan Seismic

Inversi Pada Lapangan Barlin

Cekungan Bonaparte," ITERA,

Lampung Selatan, 2017.

[6] Isniarno, Triyoso and Amukti,

"Implementasi metode seismic

inversi impedansi akustik

dalam memetakan batuan pasir

dengan pengoptimasian

parameter error dan korelasi

serta mentransformasikan

penyebaran porositas," Jurnal

Physical Science and

Enggineering, pp. 21-27, 2017.

[7] B. Riyanto, Inversi Seismik,

Depok: Universitas Indnesia,

2010.

[8] Guspriandoko, B. S. Mulyatno

and O. Dewanto, "Analisis

seismik amplitude versus offset

(AVO) reservoar batu gamping

formasi kujung pada

lapangan"GPH" cekungan

Jawa Timur Utara," Jurnal

Geofisika Eksplorasi.

[9] I. Z. Alfatih, D. D. Warnana

and P. H. Wijaya, "Klasifikasi fasies pada reservoir

menggunakan crossplot data

log p-wave dan data log

9

density," Jurnal Teknik ITS, pp.

B-127-B-131, 2017.

[10] M. Souisa, "Analisis modulus

eastisitas dan angka poisson

bahan dengan uji tarik," Jurnal

Barekeng, pp. 9-14, 2011.

[11] T. F. R and H. Danusaputro,

"Inversi model base untuk

gambaran litologi bawah

permukaan," Jurnal Sains &

Matematika (JSM), pp. 88-93,

Juli 2010.

[12] F. Rachmawati, S. Maryanto

and M. Razi, "Analisa

penyebaran litologi sandstone

dengan menggunakan inversi

impedansi elastik pada

lapangan kalimaya formasi

talang akar cekungan Jawa

Barat Utara".

[13] Rachman, Pemetaan distribusi

permeabilitas berdasarkan

multiatribut dan inversi

seismik, Depok: Universitas

Indonesia, 2001.

[14] meli, makan, banten: ITERA,

2019.

[15] H. Arifien, Inversi seismik

berbasis model untuk

karakterisasi reservoir: studi

kasus Haurgeulis, Depok:

Universitas Indonesia, 2010.

10

Gambar 1 - Hasil inversi seismik Model Based pada penampang seismik dengan

sumur dengan sebaran nilai AI

Gambar 2 - Peta sebaran Amplitude AI pada Top horizon inversi Model Based

Gambar 3 - Event time structure map top horizon Model Based

11

Gambar 4 - Hasil inversi seismik Sparse Spike pada penampang seismik dengan

sumur dengan sebaran nilai AI

Gambar 5 - Peta sebaran Amplitude AI pada top horizon inversi Sparse Spike

Gambar 6 - Event time structure map top horizon Sparse Spike

12

Gambar 7 - Hasil inversi seismik Band Limited pada penampang seismik

dengan sumur dengan sebaran nilai AI

Gambar 8 - Peta sebaran Amplitude AI pada top horizon inversi Band Limited

Gambar 9 - Event time structure map top horizon Band Limited