Gamma Ray Log

Log Gamma Ray adalah log yang mengukur besarnya nilai radioaktif pada suatu formasi. Akibat radiasi yang memancar dari tiga komponen mineral; uranium, thorium dan potassium. Simpel log Gamma Ray memberikan nilai dari gabungan ketiga mineral tersebut, sementara Spectral Gamma Ray menunjukkan jumlah masing-masing dari ketiga komponen mineral tersebut. Kebanyakan batuan beku dan metamorf pada umumnya lebih radioaktif daripada batuan sedimen. Namun dari keseluruhan batuan sedimen, shale memberikan radiasi yang paling kuat / sangat radioaktif. 

Gambar 1. Respons dari Log Gamma Ray dan Spectral Gamma Ray pada berbagai macam tipe mineral. Gamma Ray menunjukkan besarnya nilai radioaktif, Spectral Gamma Ray menunjukkan nilai Thorium (Th)  dan Uranium (U), dalam ppm, dan Potassium (K), dalam %, F=Feldspar, M= Mica, * = Glauconite (Courtesy "The Geological Interpretation of Well Logs, Second Edition, Malcolm Rider") 

Kegunaan Log Gamma Ray

Pada umumnya secara kuantitatif log gamma ray digunakan untuk memperoleh Vshale. Sedangkan secara kualitatif, digunakan untuk korelasi antar sumur, facies dan sekuen, serta untuk mengidentifikasi litologi (shalyness). Sedangkan log spectral gamma ray dapat digunakan sebagai tambahan untuk mengetahui volume mineral radioaktif dan membuat Vshale dengan lebih akurat. Selain itu, secara kualitatif dapat digunakan untuk mengidentifikasi mineral clay yang dominan, interpretasi lingkungan pengendapan, identifikasi fractures dan source rocks.

Formulasi dalam menghitung Vshale:

Vshale = (GR value (log) - GR Min) / (GRMax - Gr Min);

GRMax = 100% shale; GRMin =  0% shale / clean formation

Log Gamma Ray memiliki satuan API (American Petroleum Institute), dimana nilainya berkisar antara 0-150, walaupun terdapat juga beberapa kasus dengan nilai GR tinggi, > 150, untuk jenis organic rich shales.

Radiasi Sinar Gamma 

Radiasi alamiah berasal dari ketiga komponen mineral yang telah disebutkan diatas. Secara kuantitatif, Potassium memiliki kandungan yang paling banyak akan tetapi mempunyai kandungan berat yang paling sedikit (Tabel 1). Jumlah sepertinya berbanding terbalik dengan kontribusi energi. Jumlah yang sedikit dari uranium memberikan efek yang besar, dan begitu pula sebaliknya, jumlah yang besar dari potassium memberikan efek yang kecil.

Ketiga mineral tersebut memancarkan radiasi sinar gamma secara spontan. Mereka memancarkan photon tanpa massa dan aliran, tapi energi yang dipancarkan sangatlah besar.

Tabel 1. Aktivitas radiasi relatif dari elemen mineral radioaktif

Radiasi dari Potassium K, sangatlah berbeda, dengan energi tunggal 1.46 MeV. Baik Uranium dan Thorium, memancarkan radiasi dengan range dan peak frekuensi tertentu (Gambar 2).

Gambar 2. Spektrum emisi Gamma Ray dari tiap-tiap mineral radioaktif. 

Salah satu karakteristik dari Gamma Ray adalah ketika mereka melewati material tertentu, energinya akan secara progresif diserap. Efek ini dikenal sebagai compton scattering, yang diakibatkan oleh tumbukan antara gamma rays dengan elektron yang menghasilkan peluruhan energi. Semakin dense material yang dilewati, semakin cepat peluruhan yang terjadi.

Tool Diagram

Log Gamma Ray terdiri dari scillintation counter dan photo multiplier.  Scillintation counter berisi kristal Iodium Siodide, diameter 2 cm dan panjang 5 cm. Ketika gamma rays melewati kristal, maka akan menghasilkan cahaya dan disimpan oleh photo multiplier dan disimpan untuk jangka perioda waktu tertentu (Gambar 3).

Gambar 3. Halliburton Spectral Gamma Ray Tool

Efek Borehole yang tidak diharapkan 

Log gamma ray biasanya tidak begitu dipengaruhi oleh iregularitas skala kecil dari ukuran borehole, tapi sangat berbahaya jika terjadi caving yang besar. Efek ini bisa diakibatkan oleh meningkatnya volume lumpur pemboran, antara formasi dan gamma ray detector yang mengakibatkan meningkatnya compton scattering dan mengecilnya nilai gamma ray.  Kebanyakan logging company mempublish chart untuk mengkoreksi  ukuran borehole terhadap hubungannya dengan mud weight. Akan terjadi hal yang berbeda jika diberikan mud additive KCl, biasanya nilai Gamma Raynya akan meningkat (Gambar 4).

Gambar 4. Efek penambahan KCl pada lumpur pemboran terlihat pada nilai Gamma Ray yang meningkat pada Sumur 2, padahal Sumur 1 dan sumur 2 hanya  berjarak 3 km, seharusnya nilainya pada Formasi yang sama tidaklah berbeda jauh

Contoh Interpretasi Log Gamma Ray

Gambar 5 dibawah menunjukkan Radioactive Sand, diakibatkan kehadiran mineral "mica" di North Sea Jurassic, fine-grained shallow marine sandstones dengan 20% clay tapi terdapat 15-30% mica, terutama muscovite, yang mengakibatkan nilai Gamma Ray tinggi.

Gambar 5. Radioactive Sand. North Sea Jurassic, fine-grained shallow marine sandstones