Pada proses eksplorasi sumber daya alam di bumi saat ini sering digunakan metode geofisika yang didasarkan pada konsep penjalaran gelombang pada medium di dalam bumi yaitu metode seismic. Pada dasarnya metode seismic dibagi dua bagian yaitu metoe seismic aktif dan metode seismic pasif. Metode seismic aktif (refraksi dan refleksi) merupakan sebuah metode konvensional yang sudah menjadi standar di dalam dunia eksplorasi, sedangkan metode seismic pasif masih jarang digunakan untuk keperluan eksplorasi dan masih sedikit pengembangannya. Metode seismic pasif ini menggunakan gelombang seismik yang dihasilkan oleh alam dengan frekuensi rendah yang bisa digunakan untuk pemantauan aktivitas gunung api, pemantauan patahan aktif, strategi mitigasi bencana dalam gempa bumi dan perkiraan bencana gempabumi, dan untuk pemantauan sistem panas bumi.
Gambar 1. Sistem Panas Bumi
Secara umum, sinyal mikroseismik terekam dan terproses hampir sama dengan sinyal gempa tektonik. Namun, pada analisa sinyal gempa tektonik berbicara mengenai magnitude diatas 5Mw, sedangkan analissa gempa mikro di area geothermal berada pada magnitude kurang dari 3 Mw (Julian and Foulger, 2009). Pertama sinyal kontinyu yang terekam dianalisa dengan deteksi algoritma gempa bumi untuk mengetahui kapan sumber energy impulsive muncul. Kemudian seismogram menyimpan sinyal termasuk beberapa trigger time window yang digunakan untuk menangkap data dalam bentuk sinyal digital. Pada aplikasi borehole, sensor triaxial ini digunakan dalam menjelaskan mengenai orientasi raypath dari fase insiden. Pada pemodelan kecepatan secara detail dalam industry minyak dan gas bisa direkontruksi melalui sonic logs dan event location dikalkulasi pada titik yang cocok dengan analisa waktu tiba pada beda fase dan orientasi raypath. Atribut seismic yang bisa diketahui melalui perekaman ini yang dijelaskan melalui amplitudo dan frekuensi yaitu magnitudo, energy potensial, dan asumsi dari beberapa patahan dari stress, dan zona area patahan dapat berguna untuk interpretasi dari seismik ini yang juga bisa langsung terkomputasi. Salah satu aspek dari teknologi seismik pasif ini hampir sama dengan aktif seismic.
Gambar 2. Salah satu contoh hasil perekaman microseismics
Pemikiran lama mengenai seismic adalah geophone harus lebih dekat dengan sumber karena gelombang seismic mempunyai frekuensi dan panjang gelombang yang berbeda dikarenakan micro seismik sendiri tidak mempunyai frekuensi dan panjang gelombang yang pasti di tiap tempat yang berbeda. Salah satu pemecahan untuk masalah tersebut adalah dengan menggunakan seismometer yang sangat banyak sehingga dapat mendapatkan informasi yang akurat mengenai event mikroseismik di suatu tempat. Salah satu strategi ini digunakan sebagai alarm dini untuk pemasangan pipa dan casing pipa. Penelitian mengenai mikroseismik pernah dilakukan oleh European Research mengenai ekspektasi frekuensi yang didapatkan yang berhubungan dengan lamanya akuisisi data yang dilakukan. Penelitian ini menjadi acuan untuk melakukan analisis suatu tempat mengenai frekuensi mikroseismik di tempat tersebut.
Pada eksplorasi panas bumi dilakukan berbagai tahap sampai dilakukannya produksi panas bumi yaitu: survey awal, eksplorasi, pengeboran, quality control, eksploitasi, dan pemanfaatannya. Hampir di semua tahap seismik alam dapat digunakan untuk memaksimalkan hasil yang diperloeh. Mulai dari identifikasi seismik alam hingga perkiraan cadangan yang tersedia di tempat berpotensi panas bumi.
Fungsi pertama dari penggunaan data mikroseismik pada pemantauan sumur tua yaitu injeksi fluida (uap atau air) yang mengakibatkan penambahan tekanan pada sumur yang melawan formasi batuan menciptakan hydraulic fracturing sehingga menyebabkan timbulnya gempa kecil (microearthquake) yang melepaskan gelombang seismic (Phillips et al,2001).Tidak hanya hydraulic fracturing, patahan alami yang aktif karena adanya hydraulic fracturing juga memainkan peran penting di dalam pengembangan dan produksi pada panas bumi. Dari data gelombang seismic yang dihasilkan tersebut bisa digunakan untuk menggambarkan orientasi, tinggi, lebar, kompleksitas, dan pertumbuhan temporal dari patahan yang diinduksi. Pada aktivitas perekaman event selama injeksi, data mikroseismik juga bisa digunakan untuk pengukuran secara langsung patahan secara dimensi dan geometry.
Gambar 3. Hasil perekaman microseismics selama proses hydraulic fracturing
Animasi waktu pada data mikroseismik juga bisa digunakan untuk menjelaskan mengenai pertumbuhan patahan dari waktu ke waktu. Data mikroseismik yang dihasilkan oleh hydraulic frature juga bisa dikalibrasikan dengan data dari patahan alami untuk menyediakan basis peningkatan desain patahan, tes analisis sumur, dan perkiraan produksi. Estimasi mengenai volume reseirvoir melalui lokasi sinyal mikroseismik sangat penting untuk melakukan perkiraan efektivitas dari hydraulic fracturing dan performa potensial dari sumur. Dari Data mikroseismik yang didapatkan akan diolah lebih lanjut dalam bentuk pemetaan dan pengawasan mengenai sistem panas bumi karena Hydraulic fracturing seringkali menjadi salah satu pengeluaran biaya terbesar dari pengembangan industry panas bumi dan bisa mencapai dua kali biaya produksi dari pengeboran. Pada penelitian lebih lanjut contohnya di Horn River Basin dilakukan karaterisasi mengenai perilaku hydraulic fracture menggunakan data mikroseismik karena injeksi hydraulic berassosiasi dengan mekanisme sumber non shear. Data dari pengawasan ini digunakan untuk mengetahui hubungan antara hydraulic fracture yang berisi informasi penting compensated linear vector dipole (CLVD) dan nilai b-value yang bernilai 2.
Gambar 4. Peta Persebaran Gempa dengan Magnitude Rendah
Data mikroseismik juga dapat digunakan untuk memonitor pergerakan massa batuan akibat dari deformasi batuan dan mengetahui ketebalan lapisan lapuk yang dapat menyebabkan pemasangan sumur untuk kegiatan eksploitasi menjadi gagal. Pengaplikasian fungsi ini pernah dilakukan di Valhall dan Cold Lake Field untuk mengidentifikasi aktivitas mikroseismik akibat deformasi yang berada di wilayah potensial dari panas bumi, sehingga dapat dipetakan daerah yang tepat untuk dilakukannya pemasangan pipa sumur untuk kegiatan ekplorasi dan untuk pemasangan casing untuk keamanan operasional.
Fungsi yang lain dalam pengaplikasian metode mikroseismik adalah untuk identifikasi struktur batuan di bawah permukaan bumi dengan parameter parameter yang digunakan untuk menyelesaikan masalah geomekanik untuk menjaga kelangsungan hidup dari reservoir. Pergerakan patahan bisa di deteksi dengan pengawasan menggunakan mikroseismik contoh nya pada perekaman sinyal mikroseismik selama 18 hari di Ekofisk Field yang bisa mendeteksi pola patahan yang terisi gas. Keuntungan lainnya yaitu patahan yang kecil dapat langsung terdeteksi yang merupakan patahan mendatar yang tidak dapat dideteksi secara langsung dengan menggunakan seismic refleksi menggunakan offset horizons.
Pada kenyataannya, patahan patahan kecil ini merupakan penyedia jalur untuk gerakan panas bumi. Selain itu, identifikasi struktur dapat dilakukan pada saat melakukan injeksi fluida yang menyebabkan perubahan tekanan pada formasi batuan, Perubahan tekanan yang berassosiasi dengan pergerakan fluida ini menyebabkan sinyal mikroseismik yang bisa dideteksi secara langsung yang jalur pergerakannya dipengaruhi oleh waktu, contohnya adalah injeksi fluida yang dilakukan untuk produksi reservoir yang terdeteksi di Kentucky menggunakan pengawasan mikroseismik (Phillips et al, 1998) sehingga pengawasan mikroseismik ini dapat digunakan sebagai time-lapse seismik di lapangan dengan perubahan impedansi yang kecil. Selain itu, perubahan tekanan yang terjadi juga berassosiasi dengan injeksi fluida bisa digambarkan menggunakan data mikroseismik yang berguna untuk reservoir engineering. Contohnya di Basin Paris di Prancis yang menggunakan data mikroseismik untuk membuat peta pergerakan gas pada sumur cadangan gas (Deflandre et al.,1995). Ketika terjadinya perubahan tekanan maka akan terjadi perubahan temperatur yang berassosiasi dengan injeksi uap dapat dideteksi secara langsung menggunakan data mikroseismik. Namun, untuk mendeteksi temperatur ini perlu dilakukan studi kasus yang lebih detail dan baru dilakukan pada industry petroleum tetapi jika berhasil diaplikasian pada sistem panas bumi dapat berguna untuk kalibrasi dan validasi stimulasi dari uap tersebut.
Metode mikroseismik ini juga bisa digunakan sebagai survey pendahuluan pada zona yang berpotensi panas bumi selain metode gravity, magnetik, dan IP yang biasa digunakan. Metode ini digunakan untuk pemetaan mengenai mikrozonasi gempa untuk mengetahui seberapa sering daerah tersebut terjadi gempa dan mengetahui percepatan getaran tanah yang terjadi akibat adanya gempa bumi yang beramplifikasi dengan seismik alam disekitarnya. Manfaat ini dapat digunakan untuk menjadi pertimbangan melakukan ekploitasi di lapangan berpotensi panas bumi dan dapat dijadikan tolak ukur untuk pemasangan pipa dan casing dari sumur tersebut, sehingga dapat dijadi standar keamanan operasional.
Selain dari manfaat di atas, dari segi biaya survey dan operasional dari metode ini lebih murah dibandingkan dengan menggunakan well seismik yang mahal seharga 2 – 4 juta dolar karena menggunakan sumber yang sudah tersedia di alam dan bersifat kontinyu, berbeda dengan seismic aktif yang bersifat diskontinyu sehingga dapat dipantau terus menerus.
Tetapi Metode ini masih membutuhkan penelitian lebih lanjut untuk penelitian untuk kasus kasus tertentu dan perlu dibuktikan dengan teknologi yang mendukung untuk meningkatkan kepastian dari hasil yang didapat dari metode ini. Bukan tidak mungkin mikroseismik / seismik pasif ini dapat menjadi alasan tergantikan metode seismic aktif yang sudah menjadi standar di dalam dunia eksplorasi minyak dan gas bumi.
Referensi
- Phillips. 1985. State of the art geophysical exploration for geothermal resources. Geophysics vol. 50, no.12 : Amerika.
- Jim. 1977. Microearthquake investigation of the Mesa geothermal Anmaly, Imperial Valley, California. Geophysics vol. 42, no.1 : Amerika
- Sesame Europe Project.. 2004. Guidelines for the implementation of the H/V Spectral Ratio Technique on ambient vibrations measurements, processing, and interpretation. Europe Commission
- Shawn. 2001. The role of passive microseismic monitoring in the instrument oil field. The Leading Edge : Kanada
- Paige. 2013. Characterizing Hydraulic Fracture Behaviour in the Horn River Basin with Microseismic Data. SEG Annual Meeting 2013 : Kanada
- Wang. 2013. A feasible and cost effective scheme for surface microseismic monitoring of hydraulic fracturing. Near Surface Geophysics Asia Pasific Conference : Beijing
- Mithosi. 2008. Analysis of microearthquake data at Cold Lake and its applications to reservoir monitoring. Geophysics vol.73 : Amerika
