gamma ray log

1

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Logging adalah suatu alat yang dirancang guna mendapatkan informasi tentang keadaan bawah permukaan (subsurface). Untuk interpretasi maupun analisa  baik kualitatif maupun kuantitatif, jenis-jenis logging geofisika yang umum digunakan salah satunya adalah Log Radioaktif. Log radioaktif adalah jenis log yang dihasilkan dari perekaman yang menggunakan elemen-elemen radioaktif yaitu log gamma Ray, Densitas dan Neutron. Menurut Yana Hendrayana, berdasarkan fungsinya Well Log dapat dibedakan menjadi empat fungsi, yakni Permeable Zone Logs, Resistivity Logs, Porosity Logs dan Borehole Condition. Yang pertama yaitu untuk mengetahui Zona Permeable kita dapat menggunakan Log Spontaneous Potential (Log SP), Log Gamma Ray dan Log Caliper. Log SP mengukur nilai Self Potensial (SP) dari suatu formasi. Nilai SP negatif ditunjukkan pada formasi yang permeable (batu pasir), sebaliknya pada zona impermeable akan menunjukkan nilai SP positif (lapisan clay). Selanjutnya pada Log Gamma Ray memiliki sitem kerja mengukur intensitas dari Sinar Gamma yang dipancarkan dari suatu formasi. Pada lithologi clay (lempung) yang impermeable, Log Gamma Ray menunjukkan nilai yang besar, hal ini disebabkan clay mengandung banyak unsur radioaktif seperti Potasium, Uranium serta Thorium sedangkan pada lapisan pasir nilai Gamma Ray cenderung kecil. Selanjutnya dari Caliper kita dapat mengetahui besarnya lubang bor, lapisan clay cenderung akan runtuh sehingga Caliper akan membesar, sedangkan pada lapisan  pasir cenderung akan terbentuk Mudcake yang menyebabkan diameter lubang bor  akan mengecil. Dari ketiga jenis log inilah kita mampu membedakan manakah Zona Permeable dan Impermeable. Didalam batuan tentunya terdapat mineral radioaktif dan non radioaktif. gamma ray log ini hanya akan mengukur jumlah dari sinar gamma yang dipancarkan oleh mineral radioaktifnya. Mineral-mineral yang mengandung radioaktif seringkali  bukan mineral yang stabil (tidak tahan t ahan terhadap pelapukan) antara lain pada mineral

2

feldspar. Dengan demikian batuan yang banyak mengandung fledspar akan memiliki nilai gamma ray yang cukup tinggi.

B. Tujuan

Penulisan makalah ini bertujuan untuk mengetahui prinsip, macam, kegunaan, peralatan, hasil pengukuran, faktor-faktor yang mempengaruhi respon alat dalam Gamma Ray Log

3

BAB II ISI

A. Prinsip

Gamma Ray Log adalah metoda untuk mengukur radiasi sinar gamma yang dihasilkan oleh unsur-unsur radioaktif yang terdapat dalam lapisan batuan di sepanjang lubang bor. Unsur radioaktif yang terdapat dalam lapisan batuan tersebut diantaranya Uranium, Thorium, Potassium, Radium, dan lain-lain. Pada dasarnya Gamma Ray Log (GR Log) merekam pancaran radioaktif dari formasi. Sinar  radioaktif alami yang direkam berupa uranium, thorium, dan potassium. Log gamma ray sederhana memberikan rekaman kombinasi dari tiga unsur radioaktif, sedangkan spectral gamma ray menunjukkan masing-masing unsur radioaktif (Rider, 1996). Distribusi energi dari masing-masing kontributor utama radiasi gamma alami dari formasi berbeda-beda. Puncak yang berlabel adalah energi yang dominan (kebanyakan sinar gamma memiliki energi ini). Tiap batuan mengandung jumlah radio-isotop yang berbeda. Distribusi energy juga tersebar dalam ruang energi sebagai hasil hamburan compton. Namun, puncak energy dari masing-masing kontributor utama radiasi gamma masih dapat dikenali. Seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini.

Gambar Pengukuran spectrum energi sinar gamma dari formasi setelah terjadi hamburan Compton

4

Alat SGR menggunakan sensor yang sama sebagai alat sinar gamma total. Output dari sensor dimasukkan ke dalam analisa multi-channel yang menghitung  jumlah radiasi yang berasal dari energi yang berhubungan dengan masing-masing  puncak utama. Hal ini dilakukan dengan mengukur tingkat gamma ray count untuk 3  jendela energi yang berpusat di sekitar 1.46 MeV energi untuk kalium-40, 1.76 MeV untuk uranium-radium seri, dan 2.62 MeV untuk seri torium. Pembacaan mewakili radioaktivitas sinar gamma dari masing-masing sumber. Jumlah mereka harus sama dengan nilai keseluruhan sinar gamma diukur dengan alat sinar gamma total, dan kode SGR jika diukur dengan alat sinar gamma spektral. Setiap kombinasi dari tiga komponen dapat disimpulkan dan dianalisis. Namun, yang paling penting adalah  jumlah radiasi kalium-40 dan thorium, yang disebut respon computed gamma ray (CGR). Unsur radioaktif umumnya banyak terdapat dalam  shale (serpih — campuran lempung dan lanau) dan sedikit sekali terdapat dalam sandstone, limestone, dolomite, coal, gypsum, dan lain-lain. Oleh karena itu shale akan memberikan response gamma ray yang sangat signifikan dibandingkan dengan batuan yang lainnya. Log gamma ray merekam unsur radioaktif dalam skala API (American Petroleum Institute). Satuan dasarnya adalah CPS (count per second) yang kemudian dirubah menjadi API setelah dikalibrasi dengan suatu formasi yang sudah diketahui persis kandungan mineral radioaktifnya (U, Th and K). Log gamma ray umumnya direkam dalam satu kolom bersama log caliper. Batuan yang hanya mengandung sedikit unsur radioaktif  dan akan memberikan defleksi kurva sinar gamma yang relatif kecil,seperti pada  batubara. Defleksi kurva sinar gamma pada batuan yang mengandung banyak unsur  radioaktif, akan relatif besar seperti pada batu lempung. Pada interpretasi lapisan  batubara, nilai gamma ray memperlihatkan harga yang paling rendah, karena  batubara sangat sedikit mengandung unsur Kalium. Respon gamma dengan harga yang lebih besar daripada batubara diperlihatkan oleh respon lapisan keras yang  banyak mengandung silica, dan kemudian oleh respon batupasir. Respon gamma yang tinggi diperlihatkan oleh batu lanau dan batu lempung. Potasium,Uranium dan Thorium (unsur radioaktif yang memancarkan sinar gamma) banyak tedapat pada

5

 batu lempung. Berikut ini adalah contoh kandungan unsur radioaktif dari lempung Kimmeridgian di daerah laut utara (Gjorlykke, 1975) Unsur Uranium Thorium Potasium

Jumlah 5.27 ppm 10.46 ppm 1.34 %

Presentase sinar gamma 61 33 6

Dengan demikian besaran gamma ray log yang terdapat didalam rekaman merupakan jumlah total dari radiasi yang dihasilkan oleh semua unsur radioaktif  yang ada di dalam batuan. Untuk memisahkan jenis-jenis bahan radioaktif yang  berpengaruh pada bacaan gamma ray dilakukan gamma ray spectroscopy. Karena  pada hakikatnya besarnya energy dan intensitas setiap material radioaktif tersebut  berbeda-beda. Spectroscopy ini penting dilakukan ketika kita berhadapan dengan  batuan non-shale yang memungkinkan untuk memiliki unsur radioaktif, seperti mineralisasi uranium pada sandstone, potassium feldsfar atau uranium yang mungkin terdapat pada coal dan dolomite. Radioaktivitas dari lumpur akan mempengaruhi pembacaan Log Gamma Ray  berupa tingkatan latar belakang radiasi yang tinggi. Selain itu, log gamma ray dapat digunakan sebagai pengganti SP Log untuk pendeteksian lapisan permeable,karena untuk formasi yang tidak terlalu resistif hasil SP Log tidak terlalu akurat.

B. Macam Gamma Ray Log

1. Log yang menggunakan sinar gamma natural yang disebut dengan Spectral Gamma Ray Log (SGR). 2. Log yang menggunakan sinar gamma non-natural (gamma ray total). Densitas (density) atau rapat massa batuan dapat diukur dengan memanfaatkan sinar gamma. Untuk keperluan ini dipakai sumber  sinar gamma misalnya Cesium-137 yang mampu memancarkan sinar  gamma ke dalam formasi batuan.

6

C. Peralatan

Gambar The Spectral Gamma Ray Sonde (SGS). Sensor yang dapat dipakai untuk mendeteksi sinar gamma adalah kristal sodium iodida yang diaktivasi dengan telurium, Na I (Tl). Di bagian belakang dari detektor ini dilapisi dengan bahan photo katoda yang mudah melepaskan elektron  bila dikenai cahaya. Apabila radiasi sinar gamma menegnai kristal terjadilah proses  photo listrik. Detektor sinar gamma yang lain adalah PMT (Photo Multiplier Tube). Pada  prinsipnya PMT mula-mula menerima cahaya (sinar γ) yang menyebabkan munculnya elektron pada emitter. Tiap elektron ini menghasilkan lagi 2 elektron  pada degnoda berikutnya. Proses ini berlangsung secara bertingkat yang pada akhirnya diperoleh elektron yang cukup banyak pada kolektor. Elektron yang cukup  banyak ini selanjutnya dapat dialirkan ke rangkaian elektronik berikutnya. Jadi dari seberkas sinar gamma yang lemah dapat dideteksi keberadaannya setelah dilewatkan

7

 proses di dalam PMT. Diagram yang menunjukkan cara kerja PMT diperlihatkan oleh gambar di bawah ini

Gambar Prinsip pelipatgandaan elektron di dalam tabung PMT Alat SGR dikalibrasi menggunakan 4 sumber komposisi yang diketahui secara akurat, masing-masing hanya mengandung K 40, U238, Th232, dan satu mengandung campuran. Setiap sumber ditempatkan di samping detektor dan alat (tool) digunakan untuk melakukan pengukuran. Kalibrasi ini dirancang sedemikian rupa sehingga pembacaan dikalibrasi secara akurat pada alat melaporkan perbedaan  jumlah radiasi dari masing-masing sumber radiasi, dan rata-rata total penghitungan dikalibrasi dengan test pit Houston.

D. Hasil Pengukuran

Format pelaporan data SGR lebih kompleks daripada log sinar gamma Total karena mengandung lebih banyak informasi rinci. Kolom 1 digunakan untuk  merekam turunan log sinar gamma total (SGR), yang merupakan jumlah dari semua kontribusi radiasi, serta log CGR, yang merupakan jumlah respon kalium dan thorium, meninggalkan kontribusi dari uranium. Kolom 2 dan 3 digunakan untuk  merekam kelimpahan dihitung terkait dengan radiasi dari kontribusi individu dari masing-masing K 40, U238, dan Th232. Perlu dicatat bahwa kalium dilaporkan sebagai  persentase, sedangkan U238 dan Th232 dilaporkan dalam bagian per juta (ppm).

8

Gambar Presentasi dari log spektral sinar gamma. Pada GR Log didapatkan suatu kurva yang menunjukkan besarnya intensitas radioaktif yang ada dalam formasi. Dengan menarik garis GR yang mempunyai harga minimum dan harga maksimum pada penampang log maka kurva GR yang  jatuh diantara kedua lapisan kurva tersebut merupakan indikasi adanya lapisan shale.

Gambar Respon Umum GR Log Gambar dibawah ini menunjukkan contoh interpretasi lapisan batuan untuk  mendiskriminasi sandstone dari shale dengan menggunakan log gamma ray.

9

Gambar interpretasi lapisan batuan

Dikarenakan log gamma ray memiliki kapabilitas untuk mengukur derajat kandungan shale di dalam lapisan batuan, maka didalam industri migas gamma ray log kerap kali digunakan untuk memprediksi besaran volume shale atau dikenal dengan Vshale dengan formulasi:

Gambar dibawah ini menunjukkan teknis perhitungan Vshale untuk shale A dari sebuah gamma ray log. Perhatikan bahwa penentuan nilai-nilai tersebut bersifat interpretatif.

10

Gambar Teknis perhitungan Vshale A

E. Faktor yang mempengaruhi respon alat 1. Kecepatan logging

Gambar Efek Konstanta Waktu dan Kecepatan Loging

11

Sementara semua argumen tentang kecepatan logging untuk alat sinar  gamma total juga cocok untuk alat spektral, fluktuasi statistik kini harus diterapkan pada proporsi rata-rata perhitungan gamma total. Jika kualitas data baik untuk masing-masing K40, U238 dan Th232 harus diperoleh, akibatnya kecepatan logging harus lebih rendah. Dalam prakteknya, log biasanya dijalankan 2 sampai 3 kali lebih lambat dari total gamma ray log. Namun, hasil ini dalam log SGR  merupakan kualitas yang sangat tinggi. 2. Borehole Effect Dipengaruhi oleh tipe alat dan ukuran lubang bor. Seperti dengan log sinar gamma total, alat spektral dapat dijalankan berpusat di lubang  bor atau mendorong dinding lubang bor (eccentred ). Jika lubang bor  mengalami ambrukan, log gamma ray spectral dapat sangat terpengaruh dengan cara yang sama sebagai alat sinar gamma total, meskipun efeknya tidak seburuk untuk versi eccentred . Koreksi grafik  untuk alat sinar gamma spektral juga diberikan oleh perusahaan alat logging untuk konfigurasi centred dan eccentred . 3. Tipe Lumpur  Densitas lumpur memiliki pengaruh pada tingkat deteksi, lumpur  dengan densitas tinggi menyerap sinar gamma lebih efisien dan mengurangi rata-rata perhitungan. Hal ini diperhitungkan untuk  koreksi lubang bor, yang dilakukan untuk densitas lumpur pemboran yang diberikan (berat lumpur). Efek terburuk yang terlihat ketika digunakan lumpur barit (barite mud), sebagaimana barite efisien dalam menyerap sinar gamma. Sekali lagi, versi eccentred  kurang rentan terhadap berat lumpur. Permasalahan lumpur pemboran berbasis KCl dengan alat spektral  juga jelas. Namun, efeknya dari lumpur KCl hanya akan terlihat dalam log SGR, CGR dan kalium. Sekali lagi, versi eccentred kurang rentan terhadap lumpur KCl.

12

F. Kegunaan

Log gamma ray digunakan untuk membedakan lapisan-lapisan  shale dan non  shale pada sumur-sumur open hole atau cased hole dan juga pada kondisi ada lumpur  maupun tidak. Log Sinar Gamma digunakan untuk identifikasi litologi, korelasi antar  formasi, dan perhitungan volume shale atau prosentase kandungan shale pada lapisan  permeable. Log ini juga bisa menentukan kedalaman perforasi yang telah diinjeksi air (water plugging). Sinar gamma sangat efektif dalam membedakan lapisan permeable dan non  permeable karena unsur-unsur radioaktif cenderung berpusat di dalam serpih yang non permeable dan tidak banyak terdapat dalam batuan karbonat atau pasir yang secara umum besifat permeable. Kadangkala lumpur bor mengandung sejumlah unsur Potasium karena zat Potassium Chloride ditambahkan kedalam lumpur untuk  mencegah pembengkakan serpih. Radioaktivitas dari lumpur akan mempengaruhi  pembacaan Log Gamma Ray berupa tingkatan latar belakang radiasi yang tinggi. 1. Identifikasi Lithologi 2. Korelasi Inter-Well : Abu vulkanik (bentonitic intervals) memungkinkan untuk terkumpul pada waktu yang bersamaan pada area yang luas. Oleh karena itu mereka dapat digunakan untuk mengkorelasikan antar sumur. Puncak dalam log thorium umumnya menunjukkan tanda yang tepat dalam korelasi ini. 3. Deteksi Phosphat : Uranium juga berasosiasi dengan phosphat 4. Sedimentologi : beberapa data sedimentologi yang penting ditunjukkan  pada tabel di bawah ini

Tabel Sedimentological inferences dari data SGR  5. Estimasi Potensi Uranium

13

6. Kapasitas tingkat Kation dapat dihitung dengan mengetahui tipe dan kuantitas clays dalam batuan dari data SGR  7. Potensi Hidrokarbon : Materi organic mengandung uranium. Jika terkumpul

dalam

lingkungan

dan

dapat

dipertahankan

maka

 bertransformasi menjadi hidrokarbon. Sehingga, terdapat korelasi antara kandungan uranium dan hidrokarbon. Hal ini memungkinkan untuk  mengevaluasi total kandungan karbon organic pada batuan dari kandungan uranium yang didapatkan dari SGR Log -- menyediakan hubungan dikalibrasi menggunakan data inti (core data). Potensi hidrokarbon dari batuan dapat berasal dari total kandungan karbon organik. 8. Deteksi Rekahan : Garam Uranium terlarut kemudian dapat diendapkan di sepanjang rekahan, menyebabkan puncak lokal dalam uranium SGR Log.  Namun, puncak uranium lokal tidak jelas mengindikasikan rekahan, sehingga kehadiran mereka harus diperiksa pada beberapa gambar log.

14

BAB III PENUTUP

A. Kesimpulan

1. Gamma Ray Log adalah metoda untuk mengukur radiasi sinar gamma yang dihasilkan oleh unsur-unsur radioaktif yang terdapat dalam lapisan batuan di sepanjang lubang bor  2. Unsur radioaktif umumnya banyak terdapat dalam  shale (serpih — campuran lempung dan lanau) dan sedikit sekali terdapat dalam  sandstone, limestone, dolomite, coal, gypsum, dan lain-lain 3. Sensor yang dapat dipakai untuk mendeteksi sinar gamma adalah kristal sodium iodida yang diaktivasi dengan telurium, Na I (Tl). 4. Pada GR Log didapatkan suatu kurva yang menunjukkan besarnya intensitas radioaktif yang ada dalam formasi. Dengan menarik garis GR yang mempunyai harga minimum dan harga maksimum pada penampang log maka kurva GR yang  jatuh diantara kedua lapisan kurva tersebut merupakan indikasi adanya lapisan shale. 5. Faktor yang mempengaruhi respon alat diantaranya kecepatan logging, borehole effect dan tipe lumpur  6. Log gamma ray digunakan untuk membedakan lapisan-lapisan  shale dan non  shale pada sumur-sumur  open hole atau cased hole dan juga pada kondisi ada lumpur maupun tidak. Log Sinar Gamma digunakan untuk identifikasi litologi, korelasi antar formasi, dan perhitungan volume shale atau prosentase kandungan shale pada lapisan permeable. Log ini juga bisa menentukan kedalaman perforasi yang telah diinjeksi air (water plugging).

15

DAFTAR PUSTAKA

Abdullah, Agus. 2009. Gamma Ray Log . Diakses tanggal 6 November 2012 Admin. 2012.  A Short Lecture Of Petrophysics : Well Log Interpretation di Universitas Indonesia. Diakses tanggal 6 November 2012 Engler, Thomas W. 2012. Gamma Ray Log Chapter 7  Glover, Paul. _____. Petrophysics MSc Course Notes Spectral Gamma Ray Log  Munadi, Suprajitno. 2001. Intrumentasi Geofisika. Depok : Universitas Indonesia Press Zulfikar. _____. Log Analysis. Diakses tanggal 6 November 2012