Tau-P

Pengolahan data seismic pada domain τ-p sudah cukup lama digunakan didalam industri migas. Sebelum memahami konsep dasar transformasi data seismic dalam gerbang CDP (CDP gather) dari domain t-x (waktu-offset) ke domain τ-p, marilah kita pelajari terlebih dahulu definisi τ dan definisi p.

Hubungan τ dengan waktu (t) dan offset (x) dapat dijelaskan berdasarkan hubungan τ=t-px, p adalah ray parameter atau slowness atau phase velocity dimana p= sin (θ)/v, θ adalah sudut tembak sinar seismic untuk offset (x) dan waktu (t) tertentu.

Gambar dibawah ini mengilustrasikan tiga buah sinar seismic (a, b, c) pada offset x1, x2, x3 dengan sudut θ1, θ2, θ2 dan medium dengan kecepatan v1. Masing-masing sinar akan memiliki ray parameter p1,p2,p3 dan τ1 ,τ2 , τ3.

Untuk konfigurasi diatas, kita akan mendapatkan sebuah rekaman seismic seperti yang diilustrasikan pada gambar (kiri) dibawah ini, demikian juga dengan hasil transformasinya gambar (kanan) [click untuk memperbesar]. Dengan kalkulasi:

p1=sin(θ1)/v1 dan τ1=t1-p1.x1 (trace a)
p2=sin(θ2)/v1 dan τ2=t2-p2.x2 (trace b)
p3=sin(θ3)/v1 dan τ3=t3-p3.x3 (trace c)

Gambar di bawah ini menunjukkan contoh aplikasi transformasi τ-p untuk data real.

Courtesy UCSD

Referensi
Yilmaz, 1987,Seismic Data Processing, Society of Exploration Geophysicists

Controlled Beam Migration (CBM)

Sebelum mempelajari konsep CBM, marilah kita tengok terlebih dahulu konsep migrasi yang cukup populer di industri migas, yakni migrasi Kirchhoff.

Konsep migrasi Kirchhoff terlihat paga Gambar (a) dibawah ini, (click untuk memperbesar) dimana setiap sampel data seismik pada common offset gather dengan domain t-x (waktu-offset) dipetakan disepanjang ‘isochrone’. Isochrone adalah garis/bidang semu dimana jumlah total waktu tempuh ke sumber (ts) dan ke penerima (tr) sama dengan waktu tempuh sampel yang dipetakan.

Untuk memperoleh nilai tp dan ts, langkah pertama yang harus dilakukan adalah melakukan ray-tracing pada model kecepatan tertentu. Proses diatas dilakukan untuk semua sampel waktu pada setiap trace seismik, kemudian amplitudonya dijumlahkan untuk setiap kedalaman.

Courtesy Vinje et al., Firstbreak, Sep. 2008

Mirip dengan migrasi Kirchhoff, Konsep CBM dilakukan pada common offset gather akan tetapi pada domain Tau-P. Transformasi t-x mejadi tau-P, adalah memetakan data pada domain midpoint Xm menjadi domain ray-parameter Pm.

Pada Gambar (b) di atas, terlihat bahwa konsep CBM adalah dengan melakukan pemetaan kembali untuk sampel data pada setiap trace pada daerah yang biru (kanan), dimana jumlah total waktunya sama dengan ts+tr dan jumlah total parameter sinarnya sama dengan Ps+Pr. Pada metoda CBM, konsep ray-tracing nya dilakukan untuk semua kemungkinan jejak sinar.

Gambar dibawah ini menunjukkah perbandingan hasil migrasi metoda Kirchoff dengan metoda CBM, menakjubkan?

Hasil migrasi Kirchhoff

Courtesy Vinje et al., Firstbreak, Sep. 2008

Hasil migrasi CBM

Courtesy Vinje et al., Firstbreak, Sep. 2008

Referensi:
Vinje et al., 2008, Controlled beam migration: a versatile structural imaging tool, first break volume 26, EAGE.

RTM (Reverse Time Migration)

Adalah salah satu metoda migrasi mutakhir yang mampu menangani proses migrasi pada struktur yang kompleks (iluminasi gelombang yang terbatas, dip yang tinggi >85 derajat, gelombang prisma, dll.) - yang sebelumnya tidak bisa ditangani oleh metoda migrasi konvensional (Stolt, Wave Equation Migration -WEM, Kirchhoff, dll.).

Kelebihan RTM tersebut karena metoda ini melakukan solusi persamaan gelombang dalam dua arah (forward dan reverse):

1. Pemodelan ke depan (forward modelling) dari sumber gelombang, jadi seandainya kita memiliki sumber gelombang di permukan bumi, maka hasil modelingnya merupakan downgoing waves.
2. Reverse time modelling dari receiver dengan waktu terbalik (waktu paling akhir terlebih dahulu).
3. Kros Korelasi (Cross Correlation) dari hasil (1) dan (2).
4. Penjumlahan dari sample-sample yang dihasilkan sehingga diperoleh cube seismic.

Dengan proses (1) dan (2) di atas seolah-olah kita 'menyinari ' objek bawah permukaan dari dua arah (dari arah atas dan dari arah bawah).

Contoh di bawah ini menunjukkan kelebihan RTM (kanan) dibandingkan dengan WEM (kiri) untuk mempertajam perangkap stratigrafi akibat intrusi garam.

Untuk kasus di Indonesia, metoda RTM mungkin berguna untuk mempertajam perangkap stratigrafi dengan dip yang besar atau potensial perangkap dalam di bawah carbonate (?).

Courtesy of Paul Farmer (GX Technology), 2006.

Anomalous Amplitude noise Attenuation (AAA)

Adalah teknologi pengolahan data seismik yang merupakan multi step flow (tahapan prosesing bertingkat). AAA ditujukan untuk mengidentifikasi anomali amplitudo seismik (dalam hal ini amplitudo noise) seperti spike noise, swell noise, trace yang bernoise, dll.

AAA merupakan filter yang diterapkan pada data didalam domain frekuensi baik dalam CDP, shot maupun offset gather.

Gambar di atas adalah contoh aplikasi AAA didalam pengolahan data seismik. (A) adalah CDP gather sebelum, (B) adalah setelah proses AAA dan (C) adalah perbedaan antara A dan B. Perhatikan noise di dalam lingkaran hitam yang dapat dihilangkan dengan baik setelah proses AAA.

Teknologi AAA merupakan salah satu portofolio pengolahan data seismik yang dimiliki oleh Western Geco.

Seismic Reference Datum (SRD)

Adalah level maya yang menunjukkan rekaman seismik berada pada waktu tempuh nol.
Pada data seismik laut, SRD biasanya didefinisikan dengan muka air lautnya itu sendiri (Mean Sea Level). Pada data seismik darat, SRD adalah level acuan semu pada koreksi statik sehingga trace-trace seismik mencerminkan kontinuitas reflektor.

Gambar di bawah ini menunjukkan datum atau SRD dalam sebuah koreksi statik. A,B,C adalah trace-trace seismik yang terekam pada posisi A, B, C sebelum koreksi statik. Sedangkan A’, B’, C’ adalah trace-trace seismik setelah koreksi statik dengan acuan level datum (SRD) garis putus-putus merah.

Pada gambar diatas terlihat bahwa:
A’ memiliki nilai koreksi nol.
B’ adalah B + waktu tempuh b (waktu tempuh b = (kedalaman b / Velocity 1)x2)
C’adalah C- waktu tempuh c (waktu tempuh c = (kedalaman c / Velocity 1)x2)

True Amplitude Recovery (TAR)

True Amplitude Recovery atau Real Amplitude Recovery adalah upaya untuk memperoleh amplitudo gelombang seismik yang seharusnya dimiliki. Saat perekaman, variasi amplitudo terjadi akibat geometrical spreading, atenuasi, variasi jarak sumber-penerima dan noise.

Variasi amplitudo diatas terbagi menjadi empat kategori:

1. Variasi amplitude secara vertikal atau travel-time dependent. Variasi ini terjadi akibat geometrical spreading dan atenuasi.
2. Variasi lateral yang terjadi akibat: geologi bawah permukaan, efek coupling sumber dan penerima, serta perbedaan jarak sumber-penerima.
3. Variasi amplitude yang muncul karena noise
4. Bad shots atau perekam yang mati/rusak.

Koreksi untuk variasi amplitudo kategori (1) adalah:

Sedangkan koreksi akibat jarak sumber-penerima (kategori 2) adalah:

Untuk koreksi yang berasosiasi dengan variasi geologi bawah permukaan, efek coupling sumber dan penerima dapat dilakukan dengan analisis nilai Amplitudo RMS (Root Mean Square) yang disusun dalam Common Receiver dan Common Source:

Koreksi akibat variasi kategori 3 dan 4 dapat dilakukan dengan filtering, serta berbagai metoda eliminasi noise dan kill trace.

Refersensi: Jain, S., 44th Annual International SEG Meeting, Dallas, TX, 1974 and Joint CSEG-CSPG Convention, Calgary, 1975.

Hockey Stick

Adalah istilah yang populer digunakan dalam industri pengolahan data seismik untuk menjelaskan fenomena sebuah event seismik yang melengkung menyerupai bentuk stick hockey. Event seismik tersebut berada dalam gerbang CDP setelah proses NMO.

Dalam proses NMO, bentuk event yang dikehendaki adalah sedatar mungkin (flat), akan tetapi karena efek anisotropi dan karakter jejak gelombang, bentuk hockey stick adalah bentuk yang lazim diperoleh. Dengan memahami bentuk hockey stick dalam gerbang CDP, kita dapat mendesain mute yang optimal sehingga diperoleh final stack yang bagus. Desain mute yang optimal terletak pada titik lengkung hockey stick tersebut. Jika desain mute terlalu ke arah far offset, maka gelombang frekuensi rendah akibat stretching akan muncul di dalam stack. Jika desain mute terlalu kearah near offset maka kita akan kehilangan data.

QC Acquisition di Kapal Seismik 3D

Dibawah ini poin-poin tentang QC acquisition:

1. QC dilakukan pada spec yang diminta oleh client, sehingga yang ada diluar spec dibuang. Disini perlu digarisbawahi juga pengertian QC adalah agar produk yang dihasilkan sesuai dengan spec.

2. QC traces : QC ini terbagi menjadi empat bagian utama.
a) Deteksi trace yang mati,
b) Temukan Noisy trace,
c) Temukan Spiky trace,
d) Mencari trace yang lemah.

Algoritma RMS biasanya digunakan untuk mendeteksi trace tersebut dan ditampikan dalam bentuk grafik x-y, dimana x adalah shotpoint, y adalah trace number.

3. QC Source. Dengan cara:
a) Lihat kedalaman tiap source, karena kedalaman source akan mempengaruhi spektrum frekuensi
b) Cek jarak horizontal antar sub-array (lihat pada akuisisi 3D seismik)
c) Cek airleak dan autofire (dengan bantuan software processing yang menampilkan tiap gun)
d) Cek misfire (biasanya bisa dilakukan dengan LMO (linear move out) atau NTR (near trace) plot

4. QC Navigasi. Dengan cara:
a) Cek LMO, SOL, EOL, apakah terdapat trace yang tidak rata peak pertama dengan trace sekitarnya, jika terdapat trace yang tidak sama dalam waktu yang signifikan, mungkin terdapat kekeliruan dalam file navigasi
b) Cek coverage, dengan cara membandingkan 3D cube dengan navigasi coverage.

Artikel ini kontribusi Anggara Rachmat, Schlumberger - Western Geco

Water Column Statics

Adalah koreksi statik pada data seismik marin yang diakibatkan oleh sifat air laut seperti salinitas, temperatur, dll.

Pada data seismik dengan kedalaman air laut yang cukup dangkal, mungkin koreksi ini dapat ’diabaikan’ akan tetapi jika data seismik tersebut merupakan data laut dalam tentu sifat lokal salinitas, temperatur, dll. akan memberikan efek yang cukup signifikan pada kualitas data seismik.

Jika koreksi ini tidak diperhatikan maka akan memberikan kualitas stack yang kurang bagus, demikian juga pada respon AVO.

Berikut contoh perbedaan data seismik sebelum (kiri) dan setelah (kanan) koreksi Water Column Statics pada respon AVO maupun stack (klik untuk memperbesar).

Data courtesy Geotrace Technologies, Inc, 2007

Data courtesy Sheng Xu and Don Pham, Veritas DGC Inc.

Surface Related Multiple Elimination (SRME)

SRME adalah metoda untuk menghilangkan energi multiple yang dihasilkan oleh batas air-udara. Multiple yang dihasilkan oleh batas air-udara ini kadang-kadang sangat sulit dihilangkan dengan menggunakan metoda demultipel konvensional seperti Radon atau pun Tau-P (Geotrace).

Walaupun metoda SMRE sudah diperkenalkan oleh Verschuur dan Berkhout sejak tahun 1997, namun metoda ini baru populer di industri migas sejak tahun 2003-an.

Metoda SRME memiliki tiga tahap utama: pertama, menghilangkan noise non fisis, regulasisasi data sehingga diperoleh grid sumber-penerima yang konstan, interpolasi near dan intermediate offset yang hilang, menghilangkan gelombang langsung dan gelombang permukaan. Kedua: prediksi multiple, prediksi ini didasarkan pada observasi bahwa multiple yang terkait dengan permukaan dapat diprediksi melalui konvolusi temporal dan spasial dari data itu sendiri (Berkhout, 1982). Ketiga: data input dikurangi dengan multiple yang terprediksi pada tahap dua (Long et al., 2005).

Tahapan-tahapan metoda SRME dapat dilihat pada gambar dibawah ini (gambar courtesy: Long et al., 2005):

Untuk memahami teori SRME secara mendalam, terdapat sebuah referensi yang cukup bagus yakni Seismic multiple removal techniques. Past, present and future oleh Eric Verschuur, EAGE Publications BV.

Gambar dibawah menunjukkan keampuhan metoda SRME dibandingkan dengan metoda konvensional (Gambar courtesy: Geotrace Technologies, Inc, 2007):

Referensi: Long et al., 2005, Multiple Removal Success in The Carnarvon Basin with SRME, APPEA Journal

DMO (Dip Move Out)

Pada kasus lapisan miring, titik tengah M tidak lagi merupakan proyeksi vertikal dari titik hantam D, sehingga pada kasus lapisan miring, CDP gather tidak ekuivalen dengan CMP gather (lihat kedua topik tersebut pada blog ini).

Secara sederhana DMO dapat diterjemahkan dengan koreksi NMO pada lapisan miring.
Untuk kasus lapisan miring, Levin (1971), menurunkan persamaan waktu tempuh:

[Persamaan (1)]

Sedangkan untuk kecepatan DMO terlihat pada persamaan (2). Dari persamaan (2) terlihat bahwa kontrol cosinus dari kemiringan menyebabkan kecepatan DMO harus lebih besar dari kecepatan medium v (baca: kecepatan gelombang seismik pada batuan), karena cosinus memiliki nilai maksimum 1.

Didalam Aplikasinya, proses DMO tidak serumit yang dibayangkan, prosesnya sama seperti NMO, lebih-lebih software-software processing sudah semakin interaktif. Gambar dibawah adalah contoh proses DMO.

Sketsa raypath diatas digambar ulang dari Yilmaz [1989]

Angle Mute

Istilah angle mute digunakan untuk menjelaskan teknik pemotongan pada CDP gather sebelum memproduksi angle stack.

Angle mute terdiri atas inner mute (batas kiri) dan outer mute (batas kanan). Berikut ilustrasinya.
Gambar diatas menunjukkan angle mute sebelum memproduksi near angle stack dan far angle stack. Untuk near angle stack batas kiri berwarna merah dan batas kanan berwarna kuning. Sedangkan untuk far angle stack batas kiri berwarna kuning dan batas kanan berwarna pink.

Batas merah dipakai untuk mereduksi efek multiple pada near offset, sedangkan warna pink dipakai untuk mereduksi efek ‘stretching’ akibat koreksi NMO.

Gambar diatas courtesy, Western Geco, 2003.

Non Zero Apex

Adalah fenomena pada CDP (Common Depth Point) gather dengan puncak parabola (apex) tidak pada posisi offset sama dengan nol (non zero).

Berikut contohnya:


Non zero apex dapat terjadi pada akuisisi seismik 2D dimana jejak sinar seismik (ray path) tidak lurus atau tidak ‘menghantam’ depth point akan tetapi malah menghantam litologi di sampingnya. Adanya penyimpangan ray path tersebut diakibatkan oleh prinsip Fermat.

Gambar diatas courtesy Kansas Geological Survey

Higher Order Moveout

Perhatikan persamaan di bawah ini:

Persamaan (1) adalah persamaan NMO konvensional sedangkan persamaan (2) adalah persamaan NMO order 4 (fouth order) dengan alpha sebuah koefisien. Koefisien tersebut mewakili sifat anisotropi batuan dan variasi kecepatan seismik vertikal.

Yang dimaksud dengan Higher Order Moveout adalah analisis NMO (Normal Moveout) dengan menggunakan persamaan NMO order yang lebih tinggi.

Proses NMO konvensional dengan menggunakan persamaan NMO order dua dapat berkerja dengan baik pada model bumi homogen isotropis. Sedangkan pada model bumi yang kompleks persamaan NMO order yang lebih tinggi sangat diperlukan.

Selain untuk memenuhi kondisi ‘kompleksitas’ bumi, persamaan NMO order yang lebih tinggi diperlukan juga untuk mengkoreksi tras-tras seismik pada offset yang cukup jauh ( seperti offset 6 sampai 10 km). Sebagaimana yang kita pahami, koreksi NMO akan memiliki error yang lebih besar pada offset yang jauh.

Gambar di bawah ini menunjukkan perbedaan gather seismik dengan koreksi NMO order dua dan gather yang dikoreksi NMO order dua terlebih dahulu (kiri) kemudian di-fine tune dengan order 4 (kanan) untuk data sintetik dan data real.

Data sintetik:

Data real:

Gambar diatas courtesy Leggott et al, Veritas DGC Ltd.

Slant Stack / Transformasi Radon

Slant Stack atau Transformasi Radon adalah teknik penjumlahan tras-tras seismik pada sudut tertentu yang ditujukan untuk memperjelas kehadiran reflector miring dan ditujukan juga untuk meningkatkan rasio signal terhadap noise (SNR-Signal to Noise ratio).

Terdapat dua tahap didalam melakukan Slant Stack. Pertama, koreksi LMO (Linear Move Out). LMO adalah proses proyeksi tras-tras pada gerbang CDP (Common Deep Point) atau CMP (Common Mid Point) dengan sudut tertentu. Sudut yang dimaksud berkorelasi dengan parameter sinar (p) dan offset (x).

Dengan LMO, kita memperoleh reflektor dengan waktu :
Tahap kedua, setelah LMO dilakukan, tras-tras tersebut dijumlahkan (stack) sehingga diperoleh Slant Stack.

Brute Stack

Adalah penampang seismik yang diperoleh dari stacking CMP (Common Mid Point) sebelum NMO (Normal Move Out) akhir maupun koreksi statik diterapkan.

Tujuan ditampilkannya brute stack adalah untuk quick look sejauh mana kualiatas data seismik yang baru diperoleh dari sebuah akuisisi, atau sekedar mendapatkan gambaran awal kondisi bawah permukaan.

Dibawah ini adalah contoh penampang brute stack. Data adalah courtesy PGS.

Dephasing

Dalam terminologi seismik, dephasing adalah proses untuk mengubah fasa sebuah wavelet.
Ingat sebuah wavelet dapat memiliki fasa berbeda: fasa nol, fasa minimum, fasa maksimum dan fasa campuran.

Biasanya, dephasing dilakukan dalam proses deconvolusi sehingga Output yang dikehendaki memiliki fasa tertentu (lihat subject Deconvolusi pada blog ini). Filter deconvolusi dengan jenis ini dinamakan Wiener Shaping Filters

Proses dephasing memerlukan informasi wavelet input, dalam realitas wavelet input diperoleh dengan cara mengekstrak dari data seismik secara statistik.

Migrasi

Proses migrasi dilakukan pada data seismik dengan tujuan untuk mengembalikan reflektor miring ke posisi 'aslinya' serta untuk menghilangkan efek difraksi akibat sesar, kubah garam, pembajian, dll.

Terdapat beberapa macam migrasi: Kirchhoff migration, Finite Difference migration, Frequency-Wavenumber migration dan Frequency-Space migration [Yilmaz, 1987].

Prewhitening

Prewhitening adalah pembobotan matrix pada proses deconvolusi (lihat subject deconvolusi pada blog ini) dengan menambahkan sebuah konstanta dengan rentang 0 s.d 1 untuk memberikan kestabilan dalam komputasi numerik.

Deconvolusi (Deconvolution)

Deconvolusi adalah proses pengolahan data seismik yang bertujuan untuk meningkatkan resolusi temporal (baca: vertikal) dengan cara mengkompres wavelet seismik.

Deconvolusi umumnya dilakukan sebelum stacking akan tetapi dapat juga diterapkan setelah stacking.

Selain meningkatkan resolusi vertikal, deconvolusi dapat mengurangi efek 'ringing' atau multiple yang mengganggu interpretasi data seismik.

Deconvolusi dilakukan dengan melakukan konvolusi antara data seismik dengan sebuah filter yang dikenal dengan Wiener Filter .

Filter Wiener diperoleh melalui permasaan matriks berikut:

a x b = c

a adalah hasil autokorelasi wavelet input (wavelet input diperoleh dengan mengekstrak dari data seismik), b Filter Wiener dan c adalah kros korelasi antara wavelet input dengan output yang dikehendaki.

Output yang dikehendaki terbagi menjadi beberapa jenis [Yilmaz, 1987]:
1. Zero lag spike (spiking deconvolution)
2. Spike pada lag tertentu.
3. time advanced form of input series (predictive deconvolution)
4. Zero phase wavelet
5. Wavelet dengan bentuk tertentu (Wiener Shaping Filters)

Zero lag spike memiliki bentuk [1 , 0, 0, 0, ..., 0] yakni amplitudo bukan nol terletak para urutan pertama. Jika Output yang dikehendaki memiliki bentuk [0 , 0, 1, 0, ..., 0] maka disebut spike pada lag 2 (amplitudo bukan nol terletak para urutan ketiga) dan seterusnya.

Dalam bentuk matrix, Persamaan Filter Wiener dituliskan sbb:
dimana n adalah jumlah elemen.

Matriks a diatas merupakan matriks dengan bentuk spesial yakni matriks Toeplitz, dimana solusi persamaan diatas secara efisien dapat dipecahkan dengan solusi Levinson. Dengan demikian operasi Deconvolusi jenis ini seringkali dikenal dengan Metoda Wiener-Levinson.

Untuk memberikan kestabilan dalan komputasi numerik diperkenalkan sebuah Prewhitening (e) yakni dengan memberikan pembobotan dengan rentang 0 s.d 1 pada zero lag matriks a (sehingga elemen a₀ matrix diatas menjadi a₀₍1+e).

Gambar dibawah ini menunjukkan diagram alir proses Deconvolusi.