Ringkasan Panas Bumi

NAMA : Victor Pandapotan NainggolanNIM : 1201172

DASAR-DASAR RESERVOIR PANASBUMI

(Ringkasan)

Secara umum lapangan panasbumi terdapat di daerah jalur gunung berapi, karena sebagai sumber panas dari panasbumi adalah magma. Reservoir panasbumi biasanya terdapat di daerah gunung api purba (post volcanic). Karena proses post volcanic tersebut menyebabkan dinginnya cairan magma yang kemudian akan menjadikannya sebagai salah satu komponen reservoir panasbumi yang disebut sumber panas. Akibat dari proses gunung api terbentuklah sistem panasbumi yang dipengaruhi oleh proses-proses geologi baik yang sedang berlangsung atau yang telah berlangsung didaerah post-volcanic, sehingga memungkinkan terbentuknya suatu lapangan panasbumi yang potensial untuk diproduksikan.

Di dalam reservoir panasbumi, bahan penyusunnya mempunyai struktur dan karakteristik yang sesuai dengan terbentuknya bumi dan perlu diketahui terbentuknya reservoir panasbumi harus memiliki persyaratan tertentu, yaitu harus tersedia sumber panas, batuan reservoir, fluida reservoir, dan batuan penudung. Selain syarat-syarat terbentuknya reservoir panasbumi juga dapat diklasifikasikan berdasarkan sumber panas, jenis fasa fluida, temperature, dan berdasarkan jenis fluida reservoir.

2.1. Genesa Pembentukan Reservoir Panasbumi

Aspek geologi yang mempengaruhi terbentuknya sumber panasbumi adalah kegiatan

magmatik dan proses pengangkatan. Kegiatan magmatik khususnya kegunungapian terwujud

dalam bentuk-bentuk terobosan dan letusan gunung api, sedangkan proses pengangkatan akan

mengakibatkan sesar disepanjang jalur gunung api. Kedua proses tersebut mengakibatkan

sumber panas pada jalur gunung api . Proses pengangkatan akan menyebabkan daerah yang

bersangkutan terangkat lebih tinggi dari daerah sekitarnya dan akan membentuk sistem

pegunungan yang berfungsi sebagai penangkap hujan sehingga peresapan air ke dalam tanah

relative besar dari daerah sekitarnya. Maka daerah tersebut merupakan wadah air tanah

meteoric selama waktu geologi, yang merupakan sumber air bagi dataran rendah yang berada

di bawahnya.

2.1.1. Teori Pembentukan Reservoir Panasbumi

Pada dasarnya sistem panasbumi terbentuk dari hasil perpindahan panas dari sumber

panas sekelilingnya yang terjadi secara konduksi maupun secara konveksi Perpindahan panas

secara konduksi terjadi melalui batuan, sedangkan perpindahan panas secara konveksi terjadi

karena adanya kontak antara air dengan sumber panas. Perpindahan panas secara konveksi


terjadi karena adanya gaya apung (Buoyancy). Karena adanya kontak dengan sumber panas,

air yang bertemperatur lebih tinggi menjadi lebih ringan dan keadaan ini menyebabkan air

yang lebih panas bergerak ke atas dan yang bersuhu lebih rendah bergerak ke bawah,

sehingga terjadi sirkulasi atau arus konveksi.

Salah satu teori yang mendukung terbentuknya sistem panasbumi adalah teori

tektonik lempeng. Konsep tektonik lempeng menjelaskan bahwa kulit bumi terdiri dari dua

bagian lempeng tegar yaitu lempeng benua dan lempeng samudra, yang bergerak satu

terhadap lainnya. Model sistem pergerakan lempeng yang dikenal ada tiga macam

berdasarkan pergerakannya, yaitu pergerakan saling menjauh (divergen), pergerakan saling

mendekat (konvergen) dan pergerakan yang saling berpasangan. Model pergerakan yang

berbeda akan menghasilkan peristiwa dan lingkungan/batas yang berbeda-beda antara

lempeng-lempeng lithosfer tersebut, tergantung pada pergerakan relatif serta jenis lempeng

yang bertumbukan tersebut. Disinilah biasanya terjadi pembentukan daerah reservoir

panasbumi. Disinilah biasanya terjadi pembentukan daerah reservoir panasbumi seperti pada

Gambar 2.1.

2.1.2. Syarat Terbentuknya Reservoir Panasbumi

Dalam pembentukannya, reservoir panasbumi mempunyai empat syarat yang harus

dipenuhi yaitu sumber panas, batuan reservoir, fluida reservoir, dan batuan penudung. Seperti

terlihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.1Skema Sistem Tumbukan Lempeng


Dalam Pembentukan Gunung Api, Plutons dan Daerah Tektonik Aktif 5)

Gambar 2.2Diagram Skematis Model Sistem Panasbumi

Pada Lapangan Wairaki, New Zealand 5)

2.1.2.1. Sumber Panas

Sumber panas utama pada lapangan hidrothermal adalah intrusi magma yang terdapat pada zona seismik dimana terjadi benturan atau pemisahan antara beberapa lempeng. Kemungkinan lain dari sumber panas tersebut antara lain :

1. Konsentrasi radioaktif lokal yang tinggi pada batuan kerak bumi.

2. Reaksi kimia eksothermik.

3. Panas gesekan karena perbedaan gerak massa batuan yang saling bergeser pada patahan-patahan geologi.

4. Panas laten yang dilepaskan pada saat pengkristalan atau pemadatan batuan yang cair.

5. Masuknya gas-gas magmatik yang panas ke dalam aquifer melalui rekahan-rekahan pada bed rock.

Sumber panas yang lain adalah batuan yang kaya akan mineral radioaktif, dimana panas yang terjadi berasal dari proses pembusukan mineral radioaktif tersebut. Mineral


tersebut sewaktu “bebas” mengeluarkan panas sehingga mampu melelehkan batuan di sekitarnya, dimana dalam perkembangan selanjutnya akan terbentuk massa magma yang baru. Secara teoritis zat radioaktif akan berkurang pada kedalaman yang jauh ke dalam bumi.

2.1.2.2. Batuan Reservoir

Batuan reservoir adalah batuan yang mempunyai sifat porous dan permeable yang

sangat baik sehingga dapat menyimpan dan meloloskan air atau uap yang merupakan fluida

reservoir pada gradient tekanan tertentu.

Bahan lepas gunung api (pyroclastic-pyroclast : Schimdt, 1981) dihasilkan oleh

serangkaian proses yang berkaitan dengan letusan gunung api. Istilah lain yang sering

dijumpai adalah bahan hamburan (ejecta), yang merupakan keratin batuan yang dikeluarkan

pada saat terjadinya letusan gunung api. Dan berdasarkan asal mulanya bahan hamburan

dibedakan menjadi bahan juvenile (essential, connate, juvenil), bahan tambahan (accessories)

dan bahan asing (accidential).

Bahan juvenile adalah bahan yang dikeluarkan dari magma terdiri dari padatan atau

partikel tertekan dari suatu cairan yang mendingin dan kristal (pyrogenic crystal), bahan

tambahan adalah bahan yang berasal dari letupan sebelumnya pada gunung api yang sama

(gunung api tua) sedangkan bahan asing merupakan bahan hamburan yang berasal dari

batuan non-gunung api atau batuan dasar, sehingga mempunyai komposisi beragam.

2.1.2.3. Fluida Reservoir

Fluida reservoir pada reservoir panasbumi adalah air, yang digunakan untuk

memindahkan panas kepermukaan. Fluida reservoir panasbumi tersebut dapat berupa air

hujan atau air tanah meteoric.

Jenis-jenis air yang berperan sebagai fluida reservoir panasbumi menurut white

(1957),dibedakan menjadi :

- Air Juvenil (Juvenile water) merupakan air baru yang berasal dari magma batuan utama dan yang

sebelumnya bukan merupakan bagian dari sistem biosfera.

- Air magmatik (magmatic water) merupakan air yang berasal dari magma saat magma

menggabungkan air meteorik dari sirkulasi yang dalam atau air dari bahan-bahan/material-

material pengendapan.


- Air meteorik (meteorik water) merupakan air yang terakhir terlihat dalam sirkulasi atmosfer.

- Air purba (connate water) merupakan air fosil yang telah keluar dari hubungan dengan atmosfer

untuk periode geologi yang panjang. Air tertutup oleh formasi batuan yang dalam.

- Air metamorfis (metamorfic water) merupakan perubahan khusus dari air purba yang berasal

dari mineral hydrous selama rekristalisasi untuk mengurangi mineral hydrous selama proses

perubahan bentuk.

2.1.2.3. Batuan Penudung (Cap Rock)

Batuan penudung dalam reservoir panasbumi adalah batuan impermeable yang

berfungsi sebagai penahan keluarnya panas fluida ke atmosfer dan mempertahankan

temperatur dan tekanan reservoir, Pada reservoir panasbumi, batuan penudung umumnya

adalah hasil erupsi gunung api berupa perselingan antara bahan lepas piroklastik dan aliran

lava yang kemudian membeku. Selain itu lapisan batuan yang impermeabel ini dapat

terbentuk juga oleh proses kimia yang disebut self sealing sebagai berikut :

1. Pengendapan mineral-mineral dari larutannya, terutama silika.

2. Alterasi hidrothermal batuan-batuan permukaan yang menghasilkan kaolinisasi

Batuan penutup dapat dibedakan menjadi dua, yaitu batuan penutup terbuka dan

tertutup. Batuan penutup terbuka umumnya menutupi reservoir air hangat dengan tekanan

yang rendah dimana fluida di permukaan tidak mencapai boilling point sehingga kurang

ekonomis untuk dieksploitasikan. Sedangkan batuan penutup tertutup, yaitu batuan yang

bersistem aquifer confined dan bertekanan tinggi dimana water table sejajar dengan water

table recharge area. Sistem ini akan sangat baik bila temperatur reservoirnya tinggi dan pada

area ini sangat ekonomis untuk dieksploitasikan.

2.2. Kondisi Geologi Reservoir Panasbumi

Proses geologi yang sedang atau telah berlangsung dapat mempengaruhi kondisi

geologi sumber panasbumi, dimana umumnya proses geologi tersebut mencakup perubahan

struktur perlapisan dan stratigrafinya.

Kegiatan yang menyebabkan perubahan itu seperti kegiatan magmatik dan proses

pengangkatan mengakibatkan terbentuknya struktur yang potensial untuk sistem panasbumi

seperti graben, sesar dan kaldera.


2.2.1. Stratigrafi

Stratigrafi adalah cabang ilmu geologi yang mempelajari tentang sifat-sifat lapisan,

distribusi kehidupan (fosil), yang akan selalu berbeda dengan lapisan yang di atasnya. Di

dalam penyelidikan stratigrafi ada tiga unsur penting pembentuk stratigrafi yang perlu

diketahui, yaitu unsur batuan, perlapisan dan struktur sedimen.

2.2.2. Struktur Geologi

Geologi struktur didefinisikan sebagai studi yang membahas bangunan atau

arsitektur kulit bumi dan gejala yang menyebabkan terjadinya perubahan pada kulit bumi.

Struktur batuan adalah bentuk dan kedudukan yang dilihat di lapangan sekarang. Hal

ini merupakan hasil dari proses, yaitu :

1. Proses pembentukan batuan, dimana saat itu akan dibentuk struktur-struktur primer.

2. Proses yang bekerja kemudian, berupa deformasi mekanis maupun pengubahan kimiawi

batuan setelah batuan terbentuk.

Struktur primer yang terbentuk pada batuan beku berupa struktur aliran (flow

structure) yang sering dijumpai pada lava. Ada beberapa hal yang dapat digunakan untuk

menentukan bentuk struktur geologi pada kulit bumi :

a. Melihat langsung di lapangan

b. Melakukan pengeboran pada beberapa tempat kemudian dilakukan korelasi dan

interpretasi

c. Dengan metode geofisika.

Struktur sekunder sangat penting untuk di pelajari berhubungan dengan struktur

geologi lapangan panasbumi. Pada daerah vulkanik ada beberapa struktur yang biasa terjadi

selama dan sesudah erupsi gunung api, diantaranya adalah struktur amblesan. Struktur ini

sebagai akibat pengaruh kegiatan magmatik dan semi-magmatik, dengan atau tanpa pengaruh

sesar. Struktur amblesan meliputi kawah, kaldera, graben serta struktur yang terjadi secara

lateral yaitu lipatan dan sesar.

2.2.3. Alterasi (ubahan) Hydrothermal


Fluida dan batuan reservoir dalam suatu sistem panasbumi saling berinteraksi,

sehingga mengakibatkan terjadinya perubahan komposisi fasa padat atau komposisi fasa cair.

Perubahan komposisi ini merupakan hasil nyata dari proses reaksi kimiawi.

Ciri-ciri dan kelimpahan mineral hydrothermal yang terbentuk selama interaksi fluida

dan batuan tergantung pada beberapa factor, khususnya temperature, komposisi fluida,

ketersediaan fluida (permeabilitas) dan adanya pendidihan. Ada beberapa definisi dari ahli

mengenai alterasi, antara lain :

1. Perubahan komposisi mineralogi dari suatu batuan karena aktivitas hidrothermal

(Courty,1945).

2. Dipakai dalam klasifikasi pada fasa metamorfosa yang bersifat lokal (Jim, 1956).

3. Dimaksudkan sebagai gejala ubahan pada batuan dan mineral sekunder (supergene)

seperti : replacement, oksidasi dan hidrasi.

Jenis-jenis mineral yang terbentuk selama fluida dan batuan berinteraksi sangat

tergantung dari beberapa faktor, yaitu :

Perubahan Temperatur

Perubahan Tekanan

Komponen Fluida

Komposisi Batuan

Laju Aliran Air dan Uap

Permeabilitas Batuan

Konsentrasi CO2 dan H2S dalam fluida mempunyai pangaruh yang terpenting pada

tiap mineralogi sekunder

Asal usul terjadinya pemanasan

Alterasi hydrothermal dapat dibedakan menjadi beberapa kelompok berdasarkan :

1. Alterasi yang menghasilkan mineral tunggal antara lain :a. Albitisasi

a. Alterasi yang dihasilkan dari perubahan mineral lain terutama K feldspar oleh larutan

yang kaya Na.

b. Alunitisasi


Dijumpai pada batuan beku berbutir halus yang terdapat disekeliling vein epithermal,

dihasilkan oleh aktivitas air yang bersifat sulfat.

c. Argilitisasi

Biasa ditemukan pada batuan samping dari vein dimana cairan pembentuk akan

mengubah mineral feldspar menjadi lempung

d. Karbonitisasi

Dihasilkan oleh intrusi atau pembentukan mineral karbonat setempat.

e. Chloritisasi

Mineral sebelumnya, umumnya mineral Alluminous Ferromagnesian Silicate

f. Epidotisasi

Perubahan mineral Alluminous Ferromagnesian Silicate menjadi epidot terdapat pada

chlorite.

g. Silisifikasi

Dihasilkan oleh introduksi silica dari larutan magmatic akhir.

h. Piritisasi

Suatu perubahan mineral Ferromagnesian menjadi Pirit.

2. Alterasi yang menghasilkan mineral sekunder, antara lain :

a. Sausiritisasi

Perubahan dari Ca-Plagioklas menjadi mineral Albite atau Oligoklas, Epidot, Kalsit,

Serisit dan mineral Zeolit.

b. Propilitisasi

Alterasi dicirikan oleh introduksi dan pembentukan setempat mineral Karbon, Silika,

Chlorite, Sulfida dan Epidote.

Terdapat beberapa tipe alterasi secara hydrothermal, menurut Hochtein adalah sebagai

berikut :


1. Alterasi Langsung (Pengendapan)

Jenis alterasi ini merupakan jenis yang paling umum, dan banyak mineral

hydrothermal yang ditemukan di lapangan panasbumi dapat terendapkan secara langsung dari

larutan.

2. Alterasi Replacement (Penggantian)

Kebanyakan batuan mengandung mineral utama yang tidak stabil. Mineral ini

memiliki kecendrungan untuk digantikan dengan mineral yang stabil pada kondisi yang baru.

Kecepatan penggantian sangat bervariasi dan tergantung pada permeabilitasnya.

3. Alterasi Leaching (Pelepasan)

Proses ini berlangsung di batas lapangan panasbumi, sehingga tidak umum terlihat

dalam core atau cutting yang diambil. Proses ini menyebabkan uap kondensat terasamkan

secara oksidasi dari gas H2S, menghancurkan batuan yang memiliki mineral pengganti

(attacks rock) yang melarutkan mineral primer tanpa mengganggu lubang-lubang

Hasil studi resistivity melalui alterasi hidrothermal (Hochstein dan Sharms, 1982)

mengelompokkan alterasi hidrothermal berdasarkan perubahan fisik pada core dan cutting

untuk mengetahui tingkat alterasi, antara lain :

1. Very Low atau unalter : batuan belum teralterasi dan masih fresh

2. Low : 20 – 40 %

3. Medium : 40 - 60 %

4. High : 60 - 80 %

5. Very High : 80 – 100 %

Batuan reservoir yang mengalami alterasi akan mengalami perubahan fisik, seperti :

1. Densitas

Pengendapan mineral secara langsung dan solution menjadikan batuan reservoir akan

meningkat densitasnya, sedangkan proses pelepasan akan mengurangi densitas.

2. Porositas dan Permeabilitas


Proses pelepasan akan mengurangi porositas, sedang efek terhadap permeabilitas

hanya perubahan kecil, teratur dan kontinyu. Penurunan permeabilitas lebih cepat karena

banyak dan cepatnya proses pengendapan mineral pada proses pelepasan.

3. Sifat Magnetis

Pada sebagian lapangan pansbumi kedua mineral (magnetite dan titomagnetite) cepat

berubah menjadi mineral non-magnetis seperti pyrite dan hematite, ini menyebabkan batuan

reservoir menjadi “de-magnetised” seperti ditunjukkan Hochstein dan Hunt, 1970.

4. Resistivitas

Konduktivitas batuan dalam reservoir geothermal sangat terpengaruh bukan hanya

dari konsentrasi elektrolit dari air panas yang terkandung, tetapi juga oleh jumlah relative

lempung konduktif dan adanya mineral zeolit dalam matrik batuan.

2.3. Karakteristik Batuan Reservoir Panasbumi

Karakteristik batuan reservoir meliputi jenis batuan, komposisi kimia batuan reservoir dan

sifat fisik batuan reservoir panasbumi.

2.3.1. Jenis Batuan Reservoir Panasbumi

Pada umumnya batuan reservoir yang sering dijumpai di lapangan-lapangan panasbumi

berupa batuan beku kristalin, batuan metamorf, dan batuan debu vulkanik cair, namun menelaah

jenis batuan lain seperti batuan sedimen tetap diperlukan dan berguna untuk studi geologi

selanjutnya.

2.3.1.1. Batuan beku

Reservoir panasbumi seringkali terdiri dari batuan kristalin dan batuan metamorf,

kemudian debu vulkanik dan vulkanik cair. Batuan intrusi yang paling umum adalah basalt.

Umumnya batuan yang berwarna abu-abu gelap dan lava hitam disebut basalt, yang dibagi

menjadi oviline basalt dan felspatik basalt berdasarkan kristal mineralnya. Batuan piroklastik

adalah mineral yang berasal dari celah vulkanik akibat letusan. Jika batuan tersebut

tertransportasikan, terendapkan dan terkonsolidasi sebagian atau seluruhnya kemudian

tersedimentasikan akan membentuk batuan sediment piroklastik.

2.3.1.2. Batuan Sedimen

Batuan sedimen merupakan batuan yang tersusun dari material hasil pelapukan batuan

induk. Komposisi batuan ini tergantung pada material asalnya. Karena pengendapan yang


berlangsung terus-menerus, menyebabkan terbentuknya tekanan (Overburden Pressure) serta

temperature akan bertambah sehingga terjadi proses diagenesa (kompaksi dan sementasi).

Komposisi batuan sedimen dipengaruhi oleh beberapa aspek, antara lain :

1. Sumber material pembentuk sedimentasi

2. Proses erosi

3. Kondisi fisik dan kimiawi tempat pengendapan

4. Proses lanjutan setelah mineral terendapkan

2.3.1.3. Batuan Metamorf

Batuan metamorf yang terdapat pada lapangan panasbumi adalah Serpentinite dan

Talc. Batuan ini terbentuk akibat alterasi hidrothermal pada mineral Ferromagnesian oleh

magma dan biasa disebut sebagai “Autometamorphism”. Batuan ini terbentuk di daerah

dimana terjadi pencairan kembali dan membentuk batuan beku metamorf.

Proses metamorfosa di lapangan panasbumi dikenal sebagai alterasi. Mineral batuan

mengalami perubahan akibat temperature dan tekanan sangat tinggi sehingga terbentuk

mineral baru yang dapat dijadikan indikasi daerah temperatur tinggi, misalnya epidot,

piroksin dan lain sebagainya.

2.3.2. Komposisi Kimia Batuan Reservoir Panasbumi

Batuan reservoir panasbumi umumnya adalah batuan beku vulkanik yang berasal dari

pembekuan magma, sehingga komposisi kimia dari batuan reservoir tersebut tidak dapat

dipisahkan komposisi magma sebagai sumbernya.

Batuan beku ini tersusun dari : Si, Al, Mg, Fe, Ca, Na dan K serta Mn, P dan Ti dalam

jumlah yang sedikit. Elemen tersebut didampingi oleh oksigen dan sejumlah batuan dan

biasanya dilaporkan dalam bentuk komponen oksida (SiO2 dan Al2O3).

2.3.2.1. Berdasarkan Kandungan Mineral

Chamichael (1974) membagi batuan reservoir vulkanik menjadi beberapa keluarga

berdasarkan kandungan mineralnya, yaitu basalt, basalt trakit-andesite trkit, Andesite-Reolite,

Trakit-Fenolite, Lamprofite, Nefelitite.

1. Keluarga Basalt


Merupakan batuan reservoir beku luar yang bersifat basa dengan kandungan mineral

utama berupa Ca-Plagioklas dan Piroksin. Keluaga Basalt terdiri dari beberapa jenis

batuan, antara lain : Taleitic Basalt, High Alumina Basalt, Shasonite, Alkali Olivin Basalt.

2. Keluarga Basalt Trakit-Andesite Trakit

Batuan Vulkanik yang bersifat agak basa sampai intermediet, dengan mineral utama Augit.

Olivin jarang dijumpai. Dan batuan ini bersifat lebih felspatik (K2O + NaO tinggi dari

pada basalt), macam batuan ini : Basalt Traki, Andesite traki, Hawaiit.

3. Keluarga Andesite-Reolite

Merupakan batuan reservoir beku luar yang bersifat menengah hingga asam. Keluarga

Andesite-Reoloit ini terdiri dari : Porpirit-Andesite, Dasite-Riodasite,Riolit, Porpirit

Kuarsa, Latite.

4. Keluarga Trakit-Fenolite

Merupakan batuan beku luar menengah dengan total Na2O dan K2O tinggi, tetapi CaO

rendah, terdiri dari : Trakit dan Fenolite.

5. Keluarga Lamprofit

Merupakan batuan reservoir beku luar yang bersifat basa hingga ultra basa, kaya alkali, Fe,

Mg, bertekstur perfiritik dengan mineral ferromagnesian seperti Biotit sebagai kristal

sulung, Augit, Olivin dan feldspar.

6. Keluarga Nefelitit

Merupakan batuan reservoir beku luar yang berkomposisi dari basa hingga ultabasa,

mengandung Augit, pliin dan plagopit. Adanya Felspartoid mencirikan keluarga ini. Antara

lain : Nefelinit dan Leusit.

2.3.2.2. Berdasarkan Kandungan Silika (SiO2)

Berdasarkan kandungan silika (SiO2), menurut O.Hirakawa dapat diklasifikasikan

menjadi :

1. Batuan Asam (acidic/silicic rock)


Merupakan batauan dasar reservoir yang mempunyai kandungan silica cukup tinggi (lebih

dari 60%). Contohnya granit dan riolit.

2. Batuan Basa (basic rock)

Merupakan batuan reservoir yang mempunyai kandungan silika antara 45% - 52% kaya

Mg, Fe dan Ca. Contoh gabro dan basalt.

3. Batuan Menengah (intermediate rock)

Merupakan batuan beku peralihan antara batuan beku asam dan basa dengan kandungan

silica antara 52% - 66%. Contohnya andesit dan diorite.

4. Batuan Ultrabasa

Merupakan batuan reservoir dengan kandungan silika rendah berkisar antara 40% - 45%.

2.3.2.3. Berdasarkan Indeks Warna

Komposisi kimia batuan reservoir panasbumi berdasarkan indeks warna dibagi dalam

beberapa subklas, antara lain :

1. Felsic Rock, atau batuan terang yang merupakan batuan vulkanik yang terutama

terdiri dari mineral berwarna terang atau mempunyai indeks warna kurang dari 20%.

Contohnya Dasit-Riolit dan sebagainya, batuan ini umumnya kaya akan Ca, Fe, dan

Mg.

2. Mafik Rock atau batuan gelap, adalah batuan yang terutama terdiri dari

ferromagnesian atau mineral bewarna gelap dan mempunyai indeks warna antara 40%

- 70%. Contoh batuan ini adalah ini adalah Gabro, Basalt. Istilah gelap digunakan

untuk mineral Ferromagnesian atau bewarna gelap seperti Olivin, Piroksin,

Horblende, Biotit dan Ryolit. Umumnya batuan ini kaya akan kandungan kimia

seperti Fe dan Mg.

3. Intermediet Rock, merupakan batuan reservoar peralihan antara batuan terang dan

gelap, indeks warna sekitar 50% dan kaya akan SiO2, Ca Fe dan Ti.

4. Ultramafic Rock atau batuan Ultra gelap, adalah batuan reservoir yang terutama

disusun oleh mineral gelap seperti Olivin, Orthoklas, Klinopiroksin, Amfibol dan

mempunyai indeks warna lebih dari 70% dan kaya akan unsur Ca dan K.


Klasifikasi batuan reservoir vulkanik berdasarkan indeks warna yang dimiliki oleh

tiap-tiap batuan dan indeks warna juga digunakan untuk menentukan kandungan dan sifat-

sifat kimia batuan. Hal ini disebabkan dari kejadian batuan tersebut yang berasosiasi dengan

mineral yang ada di permukaan bumi sewaktu terjadi letusan gunung berapi.

2.3.3. Sifat Fisik Batuan Reservoir Panasbumi

Sifat fisik batuan reservoir terdiri dari densitas, porositas, wettabilitas, saturasi,

tekanan kapiler, permeabilitas dan kompresibilitas batuan

2.3.3.1. Densitas Batuan

Densitas batuan dari batuan berpori adalah perbandingan antara berat terhadap

volume (rata-rata dari material tersebut).

Densitas batuan pada lapangan panasbumi pada umumnya sangat berpengaruh

terhadap kandungan panas (heat content) yang dikandung, dimana terdapat hubungan yang

berbanding lurus antara panas yang dikandung dan densitas batuan. Semakin besar densitas

batuan maka semakin besar pula panas yang dikandung dalam batuan. Densitas batuan pada

lapangan panasbumi pada umumnya sangat besar jika dibandingkan dengan daerah non-

vulkanik, karena reservoir panasbumi sering kali terdiri dari batuan beku kristalin dan batuan

metamorf, kemudian debu vulkanik dan batuan vulkanik cair.

2.3.3.2. Porositas

Porositas didefinisikan sebagai perbandingan volume pori-pori (yaitu volume yang

ditempati oleh fluida) terhadap volume total batuan.

Pada umumnya reservoir panasbumi mempunyai sistem porositas rekahan. Secara

matematis porositas dapat dituliskan sebagai berikut :

Φ = volume porivolume total batuan

Pada kenyataannya, porositas didalam suatu sistem panasbumi sangat bervariasi. Contohnya didalam sistem reservoir rekah alami, porositas berkisar sedikit lebih besar dari nol, akan tetapi dapat berharga sama dengan satu (1) pada rekahannya.

2.3.3.3. Wettabilitas

Wettabilitas atau derajat kebasahan batuan didefinisikan sebagai sifat dari batuan

yang menyatakan mudah tidaknya permukaan batuan dibasahi fluida.


AT = so - sw = wo. cos wo

Suatu cairan dikatakan membasahi zat padat jika tegangan adhesinya positip ( < 90o),

yang berarti batuan bersifat water wet. Sedangkan bila air tidak membasahi zat padat maka

tegangan adhesinya negatip ( > 90o), berarti batuan bersifat oil wet.

2.3.3.4. Tekanan Kapiler

Tekanan kapiler (Pc) didefinisikan sebagai perbedaan tekanan yang ada antara

permukaan dua fluida yang tidak tercampur (cairan-cairan atau cairan-gas) sebagai akibat

dari terjadinya pertemuan permukaan yang memisahkan kedua fluida tersebut. Besarnya

tekanan kapiler dipengaruhi oleh tegangan permukaan, sudut kontak antara uap–air–zat padat

dan jari-jari kelengkungan pori.

Pengaruh tekanan kapiler dalam sistem reservoir antara lain adalah :

1. Mengontrol distribusi saturasi di dalam reservoir.

2. Merupakan mekanisme pendorong air dan uap untuk bergerak atau mengalir melalui

pori-pori secara vertikal.

Pc = Ps – Pw = (s - w) g h

Pc=2 σ cos θ

r

2.3.3.5.Saturasi

Saturasi merupakan fraksi fluida yang menempati pori-pori batuan reservoir. Pada

waktu sistem mengandung fasa cair dan uap dalam keadaan setimbang, maka kedua fasa

tersebut akan terjenuhi.

Secara matematis untuk saturasi masing-masing fasa dapat dihitung sebagai berikut :

SI =ρsx (hs−h )

ρwx (h−hw ) xρsx (hs−h )

Sv = 1 – SI

keterangan :


Sv=Vuap x100 %Vpori

SI=Vair x 100 %Vpori

2.3.3.6.Permeabilitas

Permeabilitas didefinisikan sebagai bilangan yang menunjukkan kemampuan batuan

untuk mengalirkan fluida pada media berpori. Definisi kuantitatif pertama kali dikembangkan

oleh Henry Darcy (1956) dalam bentuk sebagai berikut :

v= kμ [−dP

dx ]Satuan permeabilitas adalah m2. Umumnya pada reservoir panasbumi permeabilitas

vertikal berkisar antara 10-14 m2, sedangkan permeabilitas horizontal mencapai 10 kali lebih

besar dibanding permeabilitas vertikalnya.

2.3.3.7.Spesifik Panas Batuan

Spesifik panas batuan adalah banyaknya energi panas yang diperlukan untuk

menaikkan temperatur dari satu satuan massa batuan tersebut dengan 1ºK. Jadi satuannya

adalah satuan energi per massa per derajat Kelvin (energi/massa/oK). Pada umumnya harga

spesifik panas (Cr) pada reservoir panasbumi secara rata-rata berharga 1000 J/kgK.

2.3.3.8. Konduktivitas Panas Batuan

Konduktivitas panas batuan adalah kemampuan batuan untuk menghantarkan energi

hanya dengan konduksi pada gradient thermal tertentu. Konduktivitas diberi simbol K dan

satuannya adalah (energi/waktu/luas)/ (temperature/jarak) atau W/(m.0K). Harga yang umum

berkisar antara 2 – 2.5 W/(m.0K). Adanya fluida yang menjenuhi (mensaturasi) batuan

berpori menyebabkan konduktifitas panas menjadi :

K = ( 1 − Φ ) K r + Φ K f

2.4. Karakteristik Fluida Reservoir Panasbumi

Pada reservoir yang dianggap ideal pada umumnya terdiri dari air dan impuritis,

dimana fluida tersebut memiliki komposisi kimia serta sifat fisik tertentu. Dimana komposisi

kimia dan sifat fisik tersebut akan berpengaruh terhadap reservoir panasbumi.

2.4.1. Komposisi Kimia Fluida Reservoir Panasbumi


Fluida pada reservoir panasbumi terdiri dari mineral-mineral seperti kombinasi alkali,

alkali tanah, sulfur, oksida besi dan alluminium. Bahan-bahan tersebut tersusun dari ion-ion

yang sejenis dengan kandungan tertentu disamping itu juga terdapat impurities.

Fluida yang keluar dari sumur panasbumi umumnya disertai beberapa gas yang

terlarut dalam air. Gas CO2 jumlahnya berkisar 63% - 97%, berat H2S berkisar 1% - 21%

sedangkan komponen yang terkecil adalah CH4, H2 dan N2, kadang-kadang terdapat pula

NH3, H3BO3.

2.4.1.1. Berdasarkan Anion dan Kation

Ion-ion dalam fluida reservoir dapat dikelompokan menjadi dua bagian, yaitu :

1. Kation (ion-ion positif) terdiri dari :

Alkali, antara lain K+, Na+, Li+ yang membentuk basa kuat.

Metal alkali tanah, antar lain Br2+, Mg2+, Ca2+, Sr2+ membentuk basa lemah.

Ion hidrogen

Metal berat antara lain, Fe, Mn2+ membentuk basa yang terdisosiasi.

a. Sodium dan potasium (Na/K)

Sodium biasanya merupakan kation yang dominan dan dijumpai dalam fluida

panasbumi temperatur tinggi.

b. Kalsium (Ca)

Ion Ca adalah unsur darifluida reservoir yang berkombinasi dengan ion karbonat atau

sulfat dengan cepat membentuk kerak (scale) pengikat padatan.

c. Magnesium (Mg)

Ion Mg biasanya berada dalam konsentrasi yang jauh lebih mendekati dari pada Ca.

Magnesium juga seperti ion kalsium yaitu dapat berkombinasi dengan ion karbonat

sehingga dapat menimbulkan masalah scale.

d. Ferrum (Fe)

Kandungan Fe (besi) dari fluida reservoir biasanya cukup rendah dan adanya unsur ini

biasanya ditunjukan dengan adanya korosi pada besi, terdapat pada larutan sebagai ion

ferri (Fe3+) dan Ferro (Fe2+) atau dalam suspensi sebagai endapan senyawa besi.

Kandungan besi sering digunakan untuk mengidentifikasi dan memonitor korosi dalam

sistem air. Endapan senyawa besi dapat mengakibatkan formasi plugging.


e. Barium adalah unsur yang mempunyai kemampuan untuk berkombinasi dengan ion

sulfat untuk membentuk ion insoluble yaitu Barium sulfat (BaSO4).

f. Strontium (Sr)

Seperti barium dan calsium, strontium dapat berkombinasi dengan ion sulfat untuk

membentuk insoluble strontium sulfat walaupun lebih soluble daripada barium sulfat,

storntium sering membentuk scale bercampur dengan barium sulfat.

2. Anion (ion-ion negatif), yang terdiri dari :

Asam kuat, antara lain : Cl-, SO4-, NO3

-

Basa lemah antara lain : CO3-, HCO3

-, S-

a. Clorite (Cl)

Ion clorite hampir selalu merupakan ion utama dalam air formasi dan muncul sebagai

unsur pokok dalam air tawar. Sumber utama ion clorite adalah natrium clorida (NaCl),

selanjutnya konsentrasi ion clhorida digunakan sebagai ukuran salinitas air.

b. Karbonat dan Bikarbonat

Ion-ion ini merupakan ion yang dapat membentuk scale yang insoluble (tidak dapat

larut dalam air). Konsentrasi ion karbonat kadang-kadang disebut “Methyl Orange

Alkalinity”.

c. Sulfat (SO4-)

Ion sulfat sering menimbulkan masalah, sebab ion ini mempunyai kemampuan untuk

bereaksi dengan calsium, barium, atau strontium untuk membentuk scale insoluble dan

juga membantu sebagai “Food Substance” yaitu pengurangan bakteri.

Ion-ion tersebut di atas akan bergabung diantara mereka berdasarkan empat sifat, yaitu :

1. Salinitas primer, yaitu jika alkali bereaksi dengan asam kuat akan membentuk garam

seperti NaCl dan Na2SO4.

2. Salinitas sekunder, jika alkali tanah bereaksi dengan asam kuat akan membentuk

CaCl2, MgSO4, MgCl2 dan CaSO4.

3. Alkalinitas primer, jika alkali bereaksi dengan asam lemah membentuk NaCO3,

NaHCO3.

4. Alkalinitas sekunder, jika alkali tanah bereaksi dengan asam lemah membentuk garam

antara lain CaCO3, MgCO3, Ca(HCO3)2, dan Mg(HCO3)2.


Pada daerah mata air panas yang mendidih dengan keluaran utama adalah air,

umumnya sifat dasar dari air dari mata air dan sumur yang cukup dalam, air yang didapat

adalah sama. Kecuali unsur-unsur yang dikontrololeh temperatur reversible tergantung

kesetimbangan. Daerah dengan perbandingan unsur Clhorid, Lithium, Calsium, Flouride,

Iodide, Bromide, Arsenic atau Boron dalam air dengan unsur-unsur dalam, mempunyai suatu

perbedaan dengan mata air di permukaan. Perbedaan ini kebanyakan disebabkan karena

konsentrasi unsur-unsur utama pembentuk batuan mengalami perubahan, unsur utama ini

antara lain adalah Magnesium, Alumunium, Besi, Mangaan yang semua mempunyai

konsentrasi rendah.

2.4.1.2. Berdasarkan Kandungan Air dan Impuritis

Secara umum fluida reservoir meliputi air, uap, dan NCG (Non Condensable Gas).

a. Air Sebagai Fluida Reservoir

Air sebagai fluida reservoir mempunyai komposisi yang berbeda-beda dan secara

kimia dibagi menjadi empat macam dengan komposisi yang paling umum terdapat di

dalamnya. Sedangkan uap adalah cairan yang karena adanya pengaruh temperature yang

tinggi berubah wujudnya menjadi partikel-partikel yang lebih kecil dan ringan tetapi masih

memiliki komposisi kimia yang sama dengan air. Berdasarkan komposisi kimianya air dapat

dibagi menjadi empat macam yaitu Alkali Chloride Water, Acid Sulfate Water, Acid Sulfate-

Chloride Water, Bicarbonat Water.

b. Impuritis

Selain air dan uap air fluida reservoir panasbumi juga mengandung zat pengotor

(impuritis).

Zat impuritis ini dapat berupa Condensable gas dan Non Condensable gas.

Gas condensable adalah gas yang timbul pada saat flashing terjadi bersatu dengan uap

air.

Akan tetapi ketika temperatur semakin turun gas tersebut terkondensasi dan kembali

bercampur dengan air, contoh gas condensable adalah gas oksigen. Sedangkan gas non


condensable merupakan zat impuritis yang terjadi setelah geothermal brine mengalami

flashing.

Gas non condensable yang umum terdapat dalam geothermal brine adalah CO2, H2S, CH4, H2,

N2 dan NH3.

2.4.2. Sifat Fisik Fluida Reservoir Panasbumi

Dalam teknik reservoir panasbumi, fluida yang terlibat adalah air dan uap air yang

mempunyai sifat-sifat fisik seperti : densitas, tegangan permukaan, viskositas, spesifik

volume.

2.4.2.1. Densitas Fluida

Densitas atau kerapatan massa adalah perbandingan antara berat dengan satuan volume.

Satuan dari densitas adalah massa / volume, dan biasanya dinyatakan dalam satuan kg/m3.

Berdasarkan fasanya, densitas pada fluida reservoir panasbumi dapat dibedakan menjadi dua,

yaitu :

1. Densitas Fasa Cair

Densitas fasa cair adalah densitas dari air formasi panasbumi yang dapat diperoleh dari

densitas air murni yang dikoreksi terhadap kandungan garam terlarut. Harga densitas air

formasi panasbumi dipengaruhi oleh konsentrasi komponen garam utama dan temperatur

2. Densitas Fasa Uap

Densitas fasa uap dapat dibedakan menjadi dua, yaitu :

1) Densitas saturated steam

Untuk densitas saturated steam dapat dihitung dengan persamaan berikut :

ρss = (X/100) v + ( 1 – X/100) ρa

ρa bisa ditentukan dengan menggunakan persamaan-persamaan sebelumnya sesuai

dengan tekanannya. Sedangkan ρv adalah densitas uap yang dihitung dengan

persamaan-persamaan berikut sesuai dengan tekanannya, yaitu :

a. untuk 500 ≤ P ≤ 1500 psia,


ρv = 1

(490,386P ) − 0,04703

untuk 1500≤ P ≤ 2500 psia,

ρv = 1

(551,74P ) − 0,0887

ρv dinyatakan dalam satuan lb/cuft, dan P dinyatakan dalam satuan psia.

b. untuk 3,4 ≤ P ≤ 10,2 MPa,

ρv = 1

(211,075P ) − 0,00294

untuk 10,2 ≤ P ≤ 17,2 MPa,

ρv = 1

(237,483P ) − 0,005537

ρv dinyatakan dalam satuan kg/m3, dan P dalam satuan 1000 Pascal.

2) Densitas superheated steam

Densitas superheated steam dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan Keyes,

Smith dan Gerry, yaitu :

ρv = 1 / υ ...........................................................................................(2.33)

Keterangan :

ρv = densitas superheated steam, gr/cm3

υ = volume spesifik, cm3/gr

Volume spesifik, υ, dapat dihitung dengan persamaan berikut :


υ = 4,55504 TP

+ B……………………………………………....…(2.34)

Keterangan :

P = tekanan, atm

T = temperature, oK

B = Bo + Bo2 g1 (t). t. p + Bo4 g2 (t). t3. p3 – Bo13 g3 (t) t12. p12

t = T-1

Bo = 1,89 – 2641,62 . t. 10(80870. t 2)

g1 (t) = 82,546. t – 1,6246 . 105 . t2

g2 (t) = 0,21828 – 1,2697 . 105 . t2

g3 (t) = 3,635 . 10-4 – 6,768 . 1064 . t24

Secara praktis, besarnya densitas fasa cair dan fasa uap dapat langsung dibaca pada

tabel uap (steam table). Akan tetapi untuk menghitung densitas campuran, , dapat dihitung

berdasarkan persamaan berikut ini :

= v Sv + ℓ Sℓ

Keterangan :

v = densitas uap, kg/m3

Sv = saturasi uap

l = densitas air, kg/m3

Sℓ = saturasi air

2.4.2.2. Tegangan Permukaan


Tegangan permukaan air formasi panasbumi sangat dipengaruhi oleh keadaan

reservoir seperti tekanan dan temperatur, dimana pengaruh dari tekanan sangatlah kecil.

Pengaruh unsur-unsur terlarut dalam air formasi panasbumi akan mempengaruhi tegangan

permukaan

Semakin besar konsentrasi unsur-unsur terlarut maka semakin besar tegangan permukaan

larutan encer pada temperatur 30oC.

σ w = 0,0757 (T c − T )0,776

2.4.2.3. Viskositas

Viskositas merupakan ukuran keengganan fluida untuk mengalir yang berhubungan

langsung dengan tipe, ukuran dan struktur molekul yang menyusun fluida. Fluida panasbumi

merupakan fluida Newtonian yang mempunyai harga viskositas konstan yang tidak

terpengaruh oleh besarnya geseran ( Shear Rate) yang terjadi dan tidak mempunyai harga

yield stress tertentu dari tahanan dalam yang harus diberikan agar fluida dapat mengalir

seluruhnya.

Persamaan-persamaan penentuan viskositas fasa cair dengan pendekatan yang

berdasarkan pada viskositas air murni yang dikoreksi terhadap air formasi panasbumi.

2.4.2.4. Spesifik Volume

Volume spesifik didefinisikan sebagai perbandingan antara volume dengan massa

pada temperatur tertentu.

Seperti pada densitas, maka volume spesifik mempunyai nilai yang berubah pada

temperatur saturasi. Volume spesifik pada air dinyatakan dengan υℓ, sedangkan untuk uap

dinyatakan dengan υg.

2.5. Thermodinamika Reservoir Panasbumi

2.5.1. Energi Dalam (Internal Energy)

Internal energy atau energi dalam (U) adalah ukuran jumlah total panas yang

disimpan dalam material per unit massa (Uv, Ul). Sedangkan enthalpi adalah penjumlahan


dari internal energi dengan kerja yang tersimpan dalam material akibat adanya tekanan (hv,

hl).

hv = Uv + (P/ρv)

hl = Ul + (P/ρl)

Keduanya mempunyai satuan yang sama, yaitu energi per massa (J/kg, kJ/kg). Harga

enthalpi untuk uap adalah enthalpi air dijumlahkan dengan panas latent penguapan (hlv).

2.5.2. Enthalpy

Apabila ditinjau lebih lanjut mengenai entalpi, untuk kondisi reservoir panasbumi

sebenarnya sangat dipengaruhi oleh komposisi kimia fluidanya. Sebagai contoh dalam fasa

cair akan dipengaruhi oleh kandungan garam yang terlarut di dalamnya.

Entalpi air formasi dapat dihitung dengan mengintegrasi kapasitas panas air formasi

panasbumi untuk selang temperatur 0oC yaitu To sampai temperatur yang dimaksud T.

h=∫T0

T

cBdT

keterangan :

h = entalpi air formasi.

cB = kapasitas panas air formasi panasbumi

2.5.3. Entropy

Entropi adalah perbandingan panas yang ditransfer selama proses reversible dengan

temperature absolute. Sedangkan secara matematis entropi didefinisikan sebagai :

dS=( dQT )rev

Untuk proses adiabatic reversible Q = (0,m)

dS=( dQT )rev=0


2.6. Kondisi Reservoir Panasbumi

Kondisi reservoir panasbumi adalah meliputi tekanan dan temperatur. Parameter-

parameter ini menciptakan suatu kondisi fluida di dalam reservoir yang akan menentukan

apakah fasa fluida reservoir tersebut liquid (cair), uap (steam) atau mungkin dalam kondisi

saturasi yaitu dua fasa (uap dan air). Kedua parameter tersebut juga mempengaruhi semua

kegiatan eksploitasi, seperti teknik pemboran dan teknik produksi.

2.6.1. Tekanan Reservoir Panasbumi

Tekanan reservoir adalah tekanan yang diberikan oleh fluida yang mengisi rongga

reservoir, baik uap, air ataupun gas. Tekanan Reservoir pada lapangan panasbumi pada

umumnya abnormal sampai subnormal, yaitu berkisar antara 0.433 Psi/ft (Ksc/10 m), atau

mengikuti gradient kolom air. Tekanan reservoir dapat diakibatkan oleh beberapa hal seperti

tekanan overburden, tekanan hidrostatik, dan tekanan formasi.

Alat yang digunakan untuk mengukur tekanan di reservoir panasbumi adalah KPG (Kuster

Pressure Gauge), yang dimasukkan ke dalam lubang bor setelah pemboran selesai. Alat ini

dapat juga mengukur tekanan pada tiap interval kedalaman.

2.6.1.1. Tekanan Overburden

Tekanan overburden merupakan tekanan yang diakibatkan oleh berbagai jenis batuan

dan fluida yang berada didalam ruang pori-pori batuan tersebut. Beban tersebut

mengakibatkan tekanan pada batuan yang berada di bawahnya. Tekanan overburden akan

bertanbah besar dengan bertambahnya kedalaman dimana gradien pertambahan tekanan yang

terbesar atau maksimum adalah 1.35 psi/ft atau 0.312 kg cm-2 m-1.

2.6.1.2. Tekanan Hidrostatik

Gradien tekanan hidostatik diakibatkan oleh fluida yang berada dalam pori-pori dan

berat kolom fluida secara vertikal, besar dan bentuk kolom fluida tersebut tidak

mempengaruhi besarnya tekanan. Tekanan ini dapat dihitung dengan rumus :

Ph = 0,0052 h

2.6.1.3. Tekanan Formasi

Tekanan formasi juga disebabkan oleh tekanan fluida pada formasi tertentu. Selain

tekanan tinggi, seringkali ditemukan pula tekanan formasi yang sangat rendah di bawah

tekanan hidrostatik. Tekanan ini disebut sebagai tekanan sub-normal. Pada lapangan


panasbumi, fenomena ini terjadi pada daerah yang mengalami subsidence, dimana jumlah air

isian (recharge) yang masuk lebih kecil dibanding fluida yang terproduksi di sumur-sumur

produksi lainnya.

2.6.2. Temperatur Reservoir Panasbumi

Temperatur reservoir akan naik dengan bertambahnya kedalaman, hal ini dikenal

sebagai fenomena gradien geothermal. Besar gradien geothermal ini bervariasi antara satu

tempat dengan tempat yang lain, tergantung pada keadaan topografi daerah dan didukung

pula oleh konduktivitas panas batuan yang ada.

Gradien geothermal yang normal biasanya adalah 3 ºC/100 meter kedalaman.

Lapangan panasbumi memiliki gradien geothermal yang abnormal yang disebabkan oleh

peristiwa-peristiwa geologi yang mendangkalkan daerah tersebut, misalnya aktivitas tektonik.

Pada lapangan panasbumi, temperatur bawah permukaan didapat dari open hole well log,

namun hasil yang diperoleh lebih kecil dari temperatur yang sebenarnya karena pada saat itu

temperatur lubang bor turun akibat fluida pemboran. Rekaman Bottom Hole Temperatur

(BHT) dapat lebih kecil dari temperatur sebanarnya berkisar 20 ºF sampai 80 ºF.

Temperatur sebagai salah satu parameter kunci pada sumur panasbumi :

1. Mencerminkan variasi lithologi, overpressure, kualitas uap dan air

2. Mendefinisikan zone-zone produktif

3. Mendefinisikan batasan-batasan bagi peralatan logging.

2.6.2.1. Temperatur Rendah

Secara luas reservoir bertemperatur rendah pada cekungan sedimentasi memiliki

potensial geothermal dapat digunakan secara langsung (ruang panas, pemanfaatan

agriculture, dll; baca Armstead, 1978). Suatu contoh klasik pada pemanfaatan energi

geothermal dengan enthalpy yang rendah diketahui berasal dari aquifer cekungan Paris,

Perancis (La geothermie en France, 1978) dan di cekungan Pannonian,

2.6.2.2. Temperatur Tinggi

Sistem ini terjadi pada berbagai situasi. Sistem ini lebih sering dihubungkan dengan

lingkungan batuan andesitic, dacitic, dan rhyolitic daripada jika dibandingkan dengan erupsi

(letusan) basaltic (McNitt, 1970). Banyak lapangan geothermal mempunyai struktur yang


diproduksikan oleh aktivitas tektonik, seperti halnya rekahan, formasi graben, atau lembah-

lembah, tetapi tidak mempunyai hubungan yang nyata terhadap pusat vulkanik yang khusus.

2.7. Jenis Reservoir Panasbumi

Klasifikasi reservoir panasbumi dapat dibagi menjadi tiga, yaitu :

1. Berdasarkan sumber panas.

2. Berdasarkan fasa fluida.

3. Berdasarkan temperatur.

4. Berdasarkan jenis fluida reservoir

5. Berdasarkan entalphi

2.7.1. Berdasarkan Sumber Panas

Berdasarkan sumber panasnya, reservoir panasbumi dibagi menjadi : geopressured

system, hydrothermal system, magmatic system dan hot dry rock system.

2.7.1.1. Sistem Hidrothermal

Sistem ini terdiri dari air dan atau uap bertemperatur tinggi yang tersimpan dalam

batuan permeabel dan porous. Akibat sirkulasi secara konveksi, air dan atau uap akan

mengalir melalui patahan-patahan atau rekahan dan tertrans-portasikan ke dekat permukaan,

dimana gaya yang menyebabkan aliran ini adalah gaya apungan (buoyancy) gravitasi karena

perbedaan densitas.

A.J. Ellis dan W.A.J. Mahon (1977) mengklasifikasikan hydrothermal system menjadi

:

1. Cyclic system

Aquifer ini berasal dari air meteorik selama periode yang panjang pada kedalaman formasi

mengalami pemanasan dan keluar kepermukaan. Cyclic system harus memenuhi syarat

sebagai berikut :

Adanya formasi batuan yang menjamin sirkulasi air pada kedalaman tertentu.

Adanya sumber panas.

Tersedianya air dalam jumlah yang cukup

Waktu yang cukup serta adanya daerah sirkulasi panas yang memungkinkan air

terpanasi.

Adanya struktur rekahan pada batuan sampai permukaan


2. Mempunyai ciri khas tersendiri dan dapat diperkirakan mendekati Geopressure system.

Sistem ini dibagi menjadi dua yaitu :

a. Sistem cekungan sedimen.

Ciri khasnya adalah komposisi air formasinya sangat komplek karena adanya

reaksi antar lapisan. Reservoir ini umumnya sangat dalam.

b. Sistem metamorfik pada proses metamorfosa

Diperkirakan ditemukan di beberapa lokasi seperti California yang ditemukan

endapan air raksa sebagai petunjuk adanya daerah metamorfosa.

2.7.1.2. Sistem Hot Dry Rock

Sistem ini tidak mengandung air namun dapat diusahakan untuk produksi dengan

kualitas yang baik. Pada sistem ini panas diambil dari batuan kristalin yang permeabilitasnya

rendah yang disebut dengan hot dry rock. Gambar 2.28 menerangkan skema dari sistem Hot

Dry Rock. Panas ini menyebabkan terjadinya gradien geothermal sebesar 2 oC/100 m.

Temperatur bumi atau gradien geothermal ini akan naik terhadap kedalaman. Namun

teknologi yang ada sekarang belum mampu untuk mengeksploitasi sistem ini.

Gambar 2.28Skema Sistem Hot Dry Rock 5)

2.7.1.3. Sistem Magmatik

Sistem ini didapatkan pada kedalaman minimal 3 kilometer di daerah vulkanik. Jika

pemboran di daerah vulkanik dengan kedalaman 3 - 6 kilometer, akan diperoleh sumber


panas dengan temperatur antara 650 - 1200 oC. Teknologi untuk menentukan lokasi,

pengeboran dan memproduksikan cadangan belum dikembangkan.

2.7.1.4. Sistem Geopressure

Geopressure reservoir biasanya ditemukan pada sedimentary basin yang cukup

dalam, dimana sedimennya sangat kompak terjadi dalam waktu geologi yang panjang dan

terdapat cap rock yang efektif seperti shale. Kompaksi yang melebihi keadaan normal akan

menyebabkan keluarnya air dari pori-pori lempung.

Pada beberapa sistem geopressured, tekanan fluida mendekati berat keseluruhan

batuan penutup (lithostatic pressured). Sistem air dengan tekanan tinggi dapat disetarakan

dengan gradien temperatur di atas batas normal karena bertambahnya kapasitas panas jenis

batuan yang menekan air. Fluida geopressure biasanya mempunyai konsentrasi gas terlarut

yang tinggi. Hampir seluruh sinclinal basin yang besar di dunia merupakan zona

geopressure.

2.7.2. Berdasarkan Fasa Fluida

Berdasarkan jumlah fasanya, reservoir panasbumi dapat dikelompokkan menjadi

reservoir satu fasa dan dua fasa. Klasifikasi reservoir panasbumi berdasarkan fasa fluida yang

dihasilkan dapat dibagi menjadi : liquid dominated system, vapor dominated system dan

superheated system.

2.7.2.1. Reservoir Satu Fasa

Reservoir ini mempunyai temperatur di bawah 250 oC dengan tekanan tidak terlalu

tinggi karena reservoir ini sebagian tidak mempunyai cap rock yang dapat menahan

temperatur dan tekanan serta air dari luar, sebagian lagi mempunyai cap rock namun air

panas menjadi turun temperaturnya. Sehingga reservoir satu fasa (liquid system) dapat dibagi

menjadi dua yaitu : sistem air hangat (warm water system) dan sistem air panas (hot water

system).

1. Sistem air hangat (warm water system).

Temperatur berkisar antara 90 - 180 oC, pendidihan tidak akan terjadi sampai

dieksploitasi. Penggunaannya untuk keperluan non-elektrik. Contoh sistem ini adalah di

Tianjin (RRC) dan Waiwera (Selandia Baru).

2. Sistem air panas (hot water system).


Fluida reservoir ini berupa air panas secara keseluruhan akan tetapi pendidihan terjadi

setelah eksploitasi secara ekstensif. Temperaturnya berkisar antara 200 - 250 oC.

Temperatur tersebut kadang-kadang terjadi pendidihan yang disebabkan kandungan gas

di reservoir yang bersangkutan. Contoh sistem ini adalah di Achuachapan, Salton Sea dan

Krafla.

Diagram tekanan dan temperatur untuk reservoir berdasar fasa ini, dapat dilihat pada

Gambar 2.29 berada pada titik C dengan turunnya tekanan fluida ini bisa menjadi uap

berkadar air tinggi, sehingga densitasnya menjadi turun

Gambar 2.29

Kondisi Air pada Tekanan dan Temperatur Reservoir (Whiting dan Ramey) 5)

2.7.2.2. Reservoir Dua Fasa

Reservoir sistem dua fasa berisi campuran air dan uap. Apabila produksi air lebih

banyak daripada uap disebut liquid dominated system, apabila sebaliknya disebut vapour

dominated system. Reservoir sistem ini mempunyai temperatur berkisar antara 200-300ºC.

1. Liquid Dominated System


Pada sistem ini uap yang keluar adalah uap basah. Uap ini dihasilkan oleh proses flashing

pada saat tekanan turun dalam sumur ataupun dalam reservoir. Dalam reservoir dua fasa

bagian terdalam terdapat lapisan cairan panas pada keadaan netral.

Temperatur bervariasi antara 220 –300 oC. Pada kondisi ini gradien temperatur akan relatif

tetap setelah mencapai titik didihnya, sehingga fluida yang terdapat pada reservoir sudah

berwujud uap. Seperti pada Gambar 2.30.

Gambar 2.30

Kondisi Tekanan dan Temperatur Reservoir Liquid Dominated 10)

2. Vapour Dominated System

Pada sistem ini tekanan tidak terlalu tinggi namun masih di atas tekanan atmosfer jadi

memungkinkan fluida ini seluruhnya menjadi uap. Terdapat pada bagian atas lapisan dua

fasa.ada bagian ini fasa cair sangat jarang, menyebar luas dan immobile (Gambar 2.32).

Contoh sistem ini adalah Larderello dan Amiata (Italia), Kamojang. Temperatur fluida

berkisar antara 250-320 oC. Oleh karena itu untuk sistem ini fluida reservoir masih

berwujud air panas. Seperti pada Gambar 2.31.


Gambar 2.31

Kondisi Tekanan dan Temperatur Vapour Dominat 10)

Gambar 2.32

Skema Sistem Reservoir Vapour Dominated 10)

2.7.2.3. Reservoir Superheated Steam

Pada reservoir jenis ini, fluida berada pada temperatur yang sangat tinggi tetapi

dengan tekanan yang tidak terlalu tinggi. Tekanan yang tidak terlalu tinggi disebabkan oleh

telah turunnya tekanan reservoir karena diproduksikan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat

pada diagram fasa.


Fluida superheated ini dapat diamati dengan mengamati sejarah produksi suatu sumur

yang memuat data tekanan dan temperatur. Keadaan superheated dimulai pada saat terjadi

dry-out tekanan dan temperatur.

Hal ini ditandai dengan, jika dilakukan plot sejarah produksi (tekanan dan temperatur

terhadap tahun) maka setelah sekian lama akan terdapat kenaikan temperatur yang drastis

sedangkan tekanannya mengalami penurunan.

Keadaan pada saat tekanan turun dan temperatur naik secara drastis inilah yang

disebut sebagai dry-out. Setelah keadaan ini terjadi, fluida telah sepenuhnya berada dalam

keadaan uap kering superheated.

2.7.3. Berdasarkan Temperatur

2.7.3.1. Semi-Thermal Field

Reservoir semi thermal mempunyai temperatur sampai 100 oC dengan kedalaman

antara 1 - 2 km. Panas reservoir ini tidak cukup tinggi karena sebagian besar tidak

mempunyai cap rock sehingga fluida mudah menerobos ke permukaan.

Thermal gradient dan kedalaman aquifer yang permeabel pada semithermal field

seharusnya cukup untuk menimbulkan arus sirkulasi konvektif, tetapi suhu bagian atas

reservoir tidak mungkin lebih dari 100 oC karena tidak adanya cap rock untuk menekan

hingga terjadi pressure build-up di atas tekanan atmosfer dan mungkin karena tercampur

dengan air tanah yang dingin dari aquifer yang dangkal.

2.7.3.2. Hyper-Thermal Field

Hyperthermal field membutuhkan lima unsur dasar yaitu : sumber panas, bed rock,

aquifer atau zona permeabel, sumber air dan cap rock. Hyper thermal reservoir dapat

diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu : Dry Hyperthermal dan Wet Hyperthermal Field

berdasarkan fasa fluidanya, model hyperthermal field dapat dilihat dalam Gambar 2.33.


Gambar 2.33

Model Hyerthermal Field 3)

1. Wet Hyper-Thermal Field

Wet hyperthermal field menghasilkan campuran air panas dan uap, maka variabel WHP

dan WHT serta enthalpi dan kwalitas fluida saling bergantung. Fluida yang terproduksi

(uap dan air) pada suatu sumur dipengaruhi oleh tekanan kepala sumurnya (WHP) dan juga

tergantung pada suhu dan tekanan reservoir serta permeabilitasnya, maka setiap sumur

memiliki suatu sifat aliran tersendiri, seperti pada Gambar 2.34.


Gambar 2.34

Hubungan Antara Enthalpi, Temperatur dan Kualitas

Campuran Uap/Air Yang Jenuh 3)

Fluida yang terproduksi (uap dan air) pada suatu sumur dipengaruhi oleh tekanan kepala

sumurnya (WHP) dan juga tergantung pada suhu dan tekanan reservoir serta

permeabilitasnya, maka setiap sumur akan memiliki suatu sifat aliran tersendiri.

Kharakteristik dari setiap sumur tidak tetap dan produksinya selalu cenderung menurun

sebagai fungsi dari waktu. Kurva-kurva pada Gambar 2.35. tersebut, semuanya

menggambarkan keadaan awal pengembangan lapangan.


Gambar 2.35

Hubungan antara Tekanan dan Suhu untuk Uap Jenuh 3)

2. Dry Hyper-thermal Field

Reservoir ini mempunyai temperatur sangat tinggi, namun tekanannya tidak setinggi

tekanan pada wet hyperthermal yang memungkinkan air dalam reservoir jenis ini berubah

menjadi uap seluruhnya. Jika terjadi hubungan antara permukaan dengan reservoir melalui

lubang bor, maka sebagian uap jenuh akan berubah menjadi uap superheated.

Uap dari lapangan ini agak superheated maka tidak ada hubungan antara WHP dan

WHT, serta enthalpi merupakan fungsi dari WHP dan WHT ini.

2.7.4. Berdasarkan Jenis Fluida Reservoir

Berdasarkan jenis fluidanya, reservoir panasbumi terdiri dari Air Klorida, Air Asam

Sulfat, Air Asam Sulfat-Klorida, Air Bikarbonat. Pembagian jenis fluida lebih jelas terlihat

seperti pada Gambar 2.36.

Gambar 2.36

Diagram Cl, SO4, dan HCO3 Yang Terdapat Pada

Fluida Geothermal 4)


2.7.4.1. Air Klorida

Garam terlarut dalam air ini umumnya berupa sodium dan potassium chloride

walaupun kadang-kadang ditemukan calcium dalam konsentrasi yang kecil. Air ini juga

mengandung silika dalam konsentrasi yang tinggi, dan terdapat pula dalam konsentrasi yang

cukup berarti seperti sulfat, bicarbonate, fluoride, ammonia, arsenic, lithium, rubidium,

calcium dan asam borate.

Perbandingan chloride dan sulfat biasanya cukup tinggi dan pH berkisar dari daerah

yang asam sampai ke daerah yang cukup basa (pH 5 – 9 ). Gas yang terlarut dalam air ini

terutama karbondioksida dan hydrogen sulfide. Air ini seringkali didapatkan di daerah-daerah

yang terdapat spring (mata air) atau daerah yang ada aktivitas geyser dan daerah yang banyak

terdiri dari batuan volkanik dan sedimen

2.7.4.2. Air Asam Sulfat

Air Asam Sulfat mengandung chloride dengan kadar yang rendah dan dapat terbentuk

pada daerah vulkanik, dimana uap dibawah 400oC mengembun ke permukaan air. Hidrogen

sulfide dari uap kemudian teroksidasi menjadi sulphate. Air Asam Sulfat didapat di daerah-

daerah dimana uap akan naik dari air bawah tanah dengan temperature tinggi dan di daerah

vulkanik, pada fasa pendinginan hanya karbondioksida dan gas sulfur tetap akan naik

bersama uap melalui batuan. Unsur-unsur yang terdapat dalam air ini biasanya lepas dari

dinding-dinding batuan disekelilingnya.

2.7.4.3. Air Bikarbonat

Air panas yang mengandung chloride dengan kadar yang rendah dapat terjadi dekat

permukaan di daerah vulkanik dimana uap yang mengandung karbondioksida dan hydrogen

sulfide mengembun ke dalam aquifer. Pada kondisi yang diam air bereaksi dengan batuan

mengahasilkan larutan bicarbonate atau bicarbonate sulphate dengan pH netral.

2.7.5. Berdasarkan Entalphi

Jenis reservoir berdasarkan entalphi dapat dikelompokan menjadi entalphi rendah,

entalphi menengah, dan entalphi tinggi. Pengelompokan ini sesuai dengan temperature fluida

produksi dan fasa fluidanya.

2.7.5.1. Entalphi Rendah


Apabila suhu reservoir tidak mencapai titik didih fluida pada tekanan tertentu,

umunya pada sumur reservoir panasbumi adakalanya dapat terjadi fluida yang terproduksi

hanya satu fasa, yaitu air panas. Biasanya sumur jenis ini tidak dimanfaatkan sebagai

pembangkit karena hanya menghasilkan air panas, sedangkan untuk menggerakkan turbin

membutuhkan fluida satu fasa yaitu uap (steam), jadi biasanya dimanfaatkan sebagai sarana

pengeringan hasil pertanian, kolam mandi air panas, pemanas ruangan, dan lain sebagainya.

2.7.5.2. Entalphi Menengah

Reservoir panasbumi jenis ini memiliki suhu melebihi titik didih fluida pada kondisi

reservoir tetapi mengalami penurunan tekanan dan temperature dalam perjalanannya menuju

permukaan. Karena itu fluida yang keluar dari sumur produksi menghasilkan fluida dua fasa

(uap dan air), akan tetapi fasa uapnya lebih kecil prosentasenya dibandingkan dengan fasa

cairnya, hal ini dapat juga disebut sebagai Liquid Dominated. Contoh dari lapangan

panasbumi enthalpi menengah seperti Dieng (Liquid Diminated System).

2.7.5.3. Entalphi Tinggi

Yang disebut sebagai fluida reservoir panasbumi yang memiliki entalphi tinggi adalah

Lapangan panasbumi yang menghasilkan uap panas kering (superheated steam) dan reservoir

sistem vapour dominated. Pada reserevoir jenis ini memiliki temperature reservoir yang

melebihi titik didih dari air pada tekanan tertentu sehingga air yang ada di reservoir berubah

fasa menjadi uap. Fluida tersebut diproduksikan lewat sumur produksi dalam kondisi satu

fasa uap, tetapi apabila fluida mengalami penurunan tekanan yang cukup besar maka fluida

tersebut dapat berubah menjadi fluida dua fasa. Dengan prosentase fasa cair lebih kecil

dibandingkan dengan fasa uapnya.

Ringkasan Panas Bumi

Documents

Transcript of Ringkasan Panas Bumi