3

BAB II

KARAKTERISTIK RESERVOIR

Secara garis besar bumi ini terdiri dari tiga lapisan utama yaitu kulit bumi

(crust), selubung bumi (mantle) dan inti bumi (core). Kulit bumi adalah bagian

terluar dari bumi. Ketebalan dari kulit bumi bervariasi, tetapi umumnya kulit bumi

di bawah suatu daratan (continent) lebih tebal dari yang terdapat di bawah suatu

lautan. Dibawah suatu daratan ketebalan kulit bumi umumnya sekitar 35

kilometer sedangkan dibawah lautan hanya sekitar 5 kilometer. Batuan yang

terdapat pada lapisan ini adalah batuan keras yang mempunyai density sekitar 2.7

– 3 gr/cm3.

Gambar 2.1 Susunan lapisan bumi12)

Dibawah kulit bumi terdapat suatu lapisan tebal yang disebut selubung bumi

(mantel) yang diperkirakan mempunyai ketebalan sekitar 2900 km. Bagian teratas

dari selubung bumi juga merupakan batuan keras.

Bagian terdalam dari bumi adalah inti bumi (core) yang mempunyai ketebalan

sekitar 3450 kilometer. Lapisan ini mempunyai temperatur dan tekanan yang

sangat tinggi sehingga lapisan ini berupa lelehan yang sangat panas yang

diperkirakan mempunyai densitas 10.5 – 11.5 gr/cm3. Diperkirakan temperatur

pada pusat bumi dapat mencapai 60000F.

4

Hasil penyelidikan menunjukkan bahwa litosfer sebenarnya bukan merupakan

permukaan yang utuh, tetapi terdiri dari sejumlah lempeng-lempeng tipis dan

kaku. Lempeng-lempeng tersebut merupakan bentangan batuan setebal 64-145 km

yang mengapung diatas atmosfer. Lempeng-lempeng ini bergerak secara

perlahan–lahan dan menerus. Dibeberapa tempat lempeng-lempeng bergerak

memisah sementara di beberapa tempat lainnya lempeng-lempeng saling

mendorong dan salah satu diantaranya akan menujam di bawah lempeng lainnya.

Karena panas di dalam astenosfir dan panas akibat gesekan, ujung dari lempengan

tersebut hancur dan meleleh dan mempunyai temperatur tinggi (proses

magmatisasi).

Adanya material panas pada kedalaman beberapa ribu kilometer di bawah

permukaan bumi menyebabkan terjadinya aliran panas dari sumber panas tersebut

hingga ke permukaan. Hal ini menyebabkan terjadinya perubahan temperature

dari bawah hingga ke permukaan, dengan gradient temperatur rata-rata sebesar

300/km.

Pada dasarnya system panasbumi terbentuk sebagai hasil perpindahan panas

dari suatu sumber panas ke sekelilingnya yang terjadi secara konduksi dan

konveksi.

Panasbumi merupakan salah satu jenis energi alami di dalam bumi yang

merupakan hasil interaksi antara panas yang dipancarkan batuan dan air yang

berada di sekitarnya. Didalam pembentukanya, reservoir panasbumi mempunyai

syarat-syarat tertentu seperti terdapatnya sumber panas, tersedianya air, batuan

reservoir serta batuan penutup (cap rock) yang kedap air dan uap.

2.1 Syarat Umum Terbentuknya Reservoir Panasbumi

Di alam, panasbumi membentuk suatu sistem tertentu, yang disebut sistem

panasbumi, dimana didalam system itu diantaranya mencakup sistem hidrotermal

yang merupakan sistem tata air, proses pemanasan serta kondisi dimana air yang

terpanasi terkumpul.

Di dalam pembentukkannya, sistem hidrotermal mempunyai syarat-syarat

tertentu seperti harus tersedianya air (system recharge dan discharge), batuan

5

pemanas atau sumber panas yang ditimbulkan oleh pergerakan sesar aktif

disepanjang bidang sesar, batuan cadangan uap (reservoir rock) dan batuan

penutup (cap rock).

2.1.1 Sistem Recharge dan Discharge

Sistem recharge merupakan suatu siklus air yang dibutuhkan bagi suatu

reservoir panasbumi untuk tetap mempertahankan kondisi produksi uap panas

(steam) suatu reservoir panasbumi dan sistem discharge adalah terproduksinya air

dari reservoir ke permukaan baik secara alami dalam bentuk penampakan gejala

panasbumi seperti solfatara, fumarol, geyser maupun buatan melewati sumur-

sumur produksi. Adanya sistem recharge ini terbentuk dari sumber air (sungai,

mata air dan hujan) dan dapat pula dengan mengunakan penginjeksian. Macam-

macam tipe air pada reservoir panasbumi menurut White 1956, yaitu :

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

batuan utama dan yang sebelumnya bukan merupakan bagian dari lithosfer.

- 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.

Sistem recharge dapat dibedakan menjadi dua sistem natural recharge

dan sistem artificial recharge. Sistem natural recharge merupakan sistem alami,

dimana sistem ini berasal dari sumber air di sekeliling reservoir panasbumi.

Sampai sekarang sistem ini masih banyak diteliti baik dari segi kelangsungannya

maupun kondisi sistemnya. Sedangkan sistem artificial recharge merupakan

6

sistem buatan, pada kondisi ini umumnya menggunakan injeksi dimana melalui

sumur-sumur tertentu dilakukan penginjeksian air ke dalam reservoir panasbumi

yang diharapkan dapat menambah atau mempertahankan sistem recharge yang

ada dalam reservoir. Air yang diinjeksikan merupakan air yang berasal dari

kegiatan produksi baik dari pembangkit tenaga listrik maupun kegiatan sumur.

Cara tersebut sudah banyak dilakukan pada lapangan-lapangan panasbumi,

termasuk di Indonesia.

2.1.2 Sumber Panas

Berfungsi sebagai sebagai pemanas air akuifer yang nantinya akan menjadi

uap. Energi panas tersebut akan diserap oleh fluida dan kemudian diproduksikan

sebagai uap.

Sumber panas utama pada lapangan hidrotermal 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 eksotermik.

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 akuifer melalui

rekahan-rekahan pada bed rock.

Bed rock biasanya adalah bagian utama batuan basaltik kerak bumi dan

sangat tebal (2-5 km). Lapisan yang tebal ini menghasilkan tekanan litostatik yang

berakibat batuan menjadi impermeabel, terutama pada arah horizontal. Meskipun

demikian patahan-patahan vertikal atau hampir vertikal sangat kecil

kemungkinannya bertahan dibawah pengaruh tekanan gas magmatic dan uap yang

sangat besar dan bergerak ke permukaan dari suatu kedalaman yang cukup besar.

Sumber panas lain adalah batuan yang kaya akan mineral radioaktif, dimana

panas yang terjadi berasal dari proses pembusukan mineral radioaktif tersebut.

7

Mineral tersebut sewaktu “bebas” mengeluarkan panas sehingga mampu

melelehkan batuan disekitarnya, dimana dalam perkembangan selanjutnya akan

terbentuk massa magma yang baru. Secara teoritis zat radioaktif akan berkurang

pada kedalaman yang jauh ke dalam bumi. Ada istilah yang erat hubungannya

dengan suhu dan kedalaman, yaitu landaian panasbumi normal (geothermal

gradient) merupakan istilah yang digunakan untuk menerangkan bertambah

besarnya suhu apabila kita turun hingga kedalaman tertentu, yaitu 30C / 100 m.

2.1.3 Batuan Reservoir

Batuan reservoir berfungsi sebagai media transfer panas yang berasal dari

magma, penampung air yang telah terpanasi atau uap yang telah terbentuk akibat

proses pemanasan. Sehingga sesuai dengan fungsinya batuan ini harus

mempunyai porositas dan permeabilitas yang besar.

Porositas di daerah ini berupa rekahan – rekahan yang timbul akibat proses

geologi. Ruang penyimpanan air panas dan uap dalam reservoir berupa rongga –

rongga atau pori-pori yang terdapat dalam rekahan – rekahan batuan yang

mempengaruhi densitas.

Bahan lepas gunung api (pyroclastic) dihasilkan oleh serangkaian proses yang

berkaitan dengan letusan gunung api (Schmid, 1981). Istilah lain yang sering

dijumpai adalah bahan hamburan (ejacta) yang merupakan keratan batuan yang

dikeluarkan pada saat terjadinya letusan gunung api. Berdasarkan asal mulanya

bahan hamburan dibedakan menjadi bahan juvenil, bahan tambahan, dan bahan

asing.

Bahan juvenil adalah bahan yang langsung dikeluarkan dari magma, terdiri

dari padatan dari suatu cairan yang mendingin dan kristal (pyrogenic crystal).

Bahan tambahan adalah bahan hamburan yang berasal dari letusan sebelumnya,

dari gunung yang sama (gunung api tua). Sedangkan bahan asing merupakan

bahan hamburan yang berasal dari batuan non gunung api atau bahan dasar,

sehingga mempunyai komposisi yang beragam.

8

2.1.4 Batuan Tudung (Cap Rock)

Cap rock adalah suatu lapisan yang impermeabel, berfungsi sebagai penahan

keluarnya panas fluida ke atmosfer dan mempertahankan temperatur dan tekanan

reservoir, sehingga fluida yang berada di bawahnya mengalami sirkulasi secara

konveksi karena air yang mendidih bergerak ke atas akan lebih jauh dari sumber

panas maka akan segera mengembun kembali dan bergerak kembali ke bawah dan

begitu seterusnya hingga terjadi arus konveksi.

Lapisan impermeabel dapat terjadi secara alamiah pada proses geologi. Cap

rock yang terbentuk dengan sendirinya ini disebut self-sealing, karena proses

kimia yaitu pengendapan mineral-mineral dari larutannya, terutama silika dan

alterasi hidrotermal batuan-batuan permukaan yang menghasilkan kaolinisasi.

Batuan penutup biasanya berupa sedimen vulkanik dan tersementasi oleh material

halus seperti debu vulkanis sehingga mempunyai permeabilitas kecil.

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 boiling

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. System ini

akan sangat baik bila temperatur reservoirnya tinggi dan pada area ini sangat

ekonomis untuk dieksploitasikan.

2.2 Karakteristik Batuan Reservoir

2.2.1 Jenis batuan

Batuan pada reservoir panasbumi umumnya adalah batuan beku kristalin,

batuan metamorf, dan batuan debu vulkanik cair, namun menelaah batuan lain

seperti batuan sedimen juga perlu dan berguna untuk studi geologi selanjutnya.

2.2.1.1 Batuan Beku

9

Batuan beku atau igneous rock adalah batuan yang terbentuk dari proses

pembekuan magma di bawah permukaan bumi atau hasil lava di permukaan bumi.

Menurut Turner dan Verhoogen (1960), F.F Ground (1947), dan Takeda (1970),

magma didefinisikan sebagai cairan silikat kental yang berpijar dan terbentuk

secara alamiah, bertemperatur tinggi antara 1.500 – 2.500 0C dan bersifat mobile

(dapat bergerak) serta terdapat pada kerak bumi bagian bawah. Dalam rangka

magma tersebut terdapat beberapa bahan yang larut, bersifat volatile (air, CO2,

klorine, fluorine, iron, sulfur, dan lain-lain) yang merupakan penyebab mobilitas

magama, dan non-volatile yang merupakan pembentuk mineral yang lazim

dijmpai dalam batuan beku.

Pada saat magma mengalami penurunan suhu akibat perjalanan ke permukaan

bumi, maka mineral-mineral akan terbentuk. Peristiwa tersebut dikenal dengan

peristiwa penghabluran. Berdasarkan penghabluran mineral-mineral silikat

(magma), oleh N. L. Bowen disusun suatu seri yang dikenal dengan nama

Bowen’s Reaction Series.

Gambar 2.2Bowen’s Reaction Series10)

Diagram Bowen sebelah kiri, mewakili mineral-mineral mafik dan yang

pertama kali terbentuk adalah olivin pada temperatur yang sangat tinggi (12000C)

10

dengan proporsi besi-magnesium dan silikon adalah 2:1 dan membentuk

komposisi (Fe2Mg).2SiO4. Tetapi jika magma jenuh oleh SiO2, maka piroksen

yang pertama kali terbentuk, dengan perbandingan antara besi- magnesium

dengan silikon adalah 1:1 membentuk komposisi (MgFe)SiO3 pada temperatur

yang lebih rendah. Olivin dan piroksen merupakan pasangan inconguruent

melting, dimana setelah pembentukan, olivin akan bereaksi dengan larutan sisa

membentuka piroksen. Temperatur menurun terus dan pembentukanmineral

berjalan sesuai dengan temperaturnya. Mineral yang terakhir terbentuk adalah

biotit. Dikarenakan terjadi demikian maka reaksi ini disebut reaksi diskontinyu

atau reaksi tidak menerus.

Diagram sebelah kanan, mewakili kelompok plagioklas karena didominasi

atau hanya terdapat mineral plagioklas. Pada temperature yang sangat tinggi

(12000C) yang mengkristal adalah plagioklas-Ca, dimana komposisinya

didominasi oleh kalsium dan sebagian kecil silikon dan alumunium. Pengkristalan

selanjutnya yang berlangsung secara menerus, komposisi Ca akan semakin

berkurang dan kandungan Na (sodium) akan semakin meningkat, sehingga

pengkristalan terakhirnya adalah plagioklas-Na. Reaksi pada seri ini disebut seri

kontinyu kaena berlangsung secara terus menerus. Mineral mafik dan plagioklas

bertemu pada mineral potasium feldspar dan menerus ke mineral yang stabil, yang

tidak mudah terubah menjadi mineral lain pada temperatur sekitar 6000C.

Dalam mengidentifikasi batuan beku, sangat perlu sekali mengetahui

karakteristik batuan beku yang meliputi sifat fisik dan komposisi mineral batuan

beku. Dalam membicarakan masalah sifat fisik batuan beku tidak akan lepas dari :

1. Tekstur

Tekstur didefinisikan sebagai keadaan atau hubungan yang erat antar mineral-

mineral sebagai bagian dari batuan dan antara mineral-mineral dengan massa

gelas yang membentuk massa dasar dari batuan. Tekstur pada batuan beku

umumnya ditentukan oleh tiga hal yang penting yaitu :

a. Kristalinitas

Kristalinitas adalah derajat kristalisasi dari suatu batuan beku pada waktu

terbentuknya batuan tersebut. Kristalinitas dalam fungsinya digunakan

11

untuk menunjukan berapa banyak yang berbentuk kristal dan yang tidak

berbentuk kristal, selain itu juga dapat mencerminkan kecepatan

pembentukan magma. Apabila magma dalam pembekuannya berlangsung

lambat maka kristal yang terbentuk akan kasar. Sedangkan jika

pembekuannya berlangsung dengan cepat maka kristalnya akan halus.

Namun jika pembekuannya berlangsung cepat sekali maka kristalnya akan

berbentuk amorf.

Dalam pembentukannya dikenal tiga kelas derajat kristalisasi, yaitu :

a) Holokristalin, yaitu batuan beku dimana semuanya tersusun oleh kristal.

Tekstur holokristalin adalah karakteristi batuan plutonik, yaitu

mikrokristalin yang telah membeku di dekat permukaan.

b) Hipokristalin, yaitu apabila sebagian batuan terdiri dari massa gelas dan

sebagia lagi terdiri dari massa kristal.

c) Holohialin, yaitu batuan beku yang semuanya tersusun dari massa gelas.

Tekstur holohialin banyak terbentuk sebagai lava (obsidian), dike dan

sill, atau sebagai fasies yang lebih kecil dari tubuh batuan.

b. Granularitas

Granularitas didefinisikan sebagai besar butir (ukuran) pada batuan beku.

Pada umumnya dikenal dua kelompok tekstur ukuran butir, yaitu :

a) Fanerik / fanerokrisalin

Besar kristal-kristal dari golongan ini dapat dibedakan satu sama lain

secara megaskopis dan makroskopis dengan mata biasa. Kristal-kristal

jenis fanetik ini dapat dibedakan menjadi :

1) Halus / fine, apabila diameter butir kurang dari 1 mm

2) Sedang / medium, apabila ukuran diameter butir antara 1-5 mm.

3) Kasar / coarse, apabila ukuran diameter butir antara 5-30 mm.

4) Sangat kasar / very coarse, apabila ukuran diameter butir lebih

dari 30 mm.

b) Afanitik

Besar kristal-kristal dari golongan ini tidak dapat dibedakan dengan mata

biasa sehingga diperlukan mikroskop. Batuan dengan tekstur afanitik

12

dapat tersusun oleh kristal , gelas atau keduanya. Dalam analisa

mikroskopis dapat dibedakan :

1) Mikrokristalin, apabila mineral-mineral pada batuan beku bisa

diamati dengan bantuan mikroskop dengan ukuran butiran sekitar

0,1 – 0,001 mm.

2) Kriptokristalin, apabial mineral-mineral dalam batuan beku

terlalu kecil untuk diamati meskipun dengan bantuan mikroskop.

Ukuran butir berkisar antara 0,01 – 0,002 mm.

3) Amorf / glassy / hyaline, apabila batuan beku tersusun oleh gelas.

c. Bentuk Kristal

Bentuk kristal adalah sifat dari suatu kristal dalam batuan, jadi bukan sifat

batuan secara keseluruhan. Ditinjau dari pandangan dua dimensi dikenal

tiga bentuk kristal, yaitu :

1) Euhedral, apabila batas dari mineral adalah bentuk asli dari bidang

kristal.

2) Subhedral, apabila sebagian dari batas kristalnya sudah tidak terlihat

lagi.

3) Anhedral.

Dan ditinjau dari pandangan tiga dimensi, dikenal empat bentuk kristal

yaitu : equidimensional, tabular, prismitik, irregular.

d. Hubungan antar krital atau disebut juga relasi didefinisikan sebagai

hubungna antara kristal / mineral yang satu dengan yang lain dalam suatu

batuan. Secara garis besar relasi dapat dibagi dua yaitu: equigranular dan

inequigranular.

2. Struktur

Struktur adalah kenampakan batuan secara makro yang meliputi kedudukan

lapisan yang jelas / umum dari lapisan batuan. Struktur batuan beku sebagian

besar hanya dapat dilihat dilapangan saja, misalnya : pillow lava dan joint

struktur.

13

Sedangkan struktur yang dapat dilihat pada cotoh-contoh batuan yaitu : massif

(jika tidak mununjukan adanya lubang-lubang), vesikuler (jika terlihat lubang-

lubang), skoria, amygdaloidal, xenolitis.

Pada umumnya batuan beku tanpa struktur (massif), sedangkan struktur-

struktur yang ada pada batuan beku dibentuk oleh kekar (joint) atau rekahan

(fracture) dan pembekuan magma.

3. Komposisi mineral

Untuk menentukan komposisi mineral pada batuan beku cukup dengan

mempergunakan indeks warna dari batuan kristal. Atas dasar warna mineral

sebagai penyusun batuan beku dapat dikelompokkan menjadi dua : mineral

felsik (mineral yang berwarna terang) dan mineral mafik (mineral yang

berwarna gelap).

Batuan beku dapat diklasifikasikan berdasarkan cara terjadinya, kandungan

SiO2, dan indeks warna. Dengan demikian dapat ditentukan nama batuan yang

berbeda-beda meskipun dalam jenis batuan yang sama, menurut dasar

klasifikasinya.

1. Klasifikasi bedasarkan cara terjadinya, menurut Rosenbusch (1877-1976)

batuan beku dibagi menjadi :

a. Effusive rock, untuk batuan beku yang terbentuk di permukaan.

b. Dike rock, untuk batuan beku yang terbentuk dekat permukaan.

c. Deep seated rock, untuk batuan beku yang jauh di dalam bumi. Oleh

W.T Huang (1962), jenis batuan ini disebut plutonik, sedang batuan

effusive disebut batuan vulkanik.

2. Klasifikasi berdasarkan kandungan SiO2 (C.L. Hugnes, 1962), yaitu :

a. Batuan beku asam apabila kandungan SiO2 lebih dari 66%. Contohnya:

riolit

b. Batuan beku intermediate, apabila kandungan SiO2 antara 52% - 66%.

Contoh : dasit

c. Batuan beku basa, apabila kandungan SiO2 antara 45% - 52%. Contoh :

andesit.

14

d. Batuan beku ultra basa, apabila kandungan SiO2 kurang dari 45%.

Contoh : basalt.

3. Klasifikasi berdasarkan indeks warna (S. J. Ellis, 1948) yaitu:

a. Holofelsik, untuk batuan beku dengan indeks warna kurang dari 10%

b. Felsik, untuk batuan beku dengan indeks warna 10% - 40%

c. Mafelsik, untuk batuan beku dengan indeks warna 40% - 70%

d. Mafik, untuk batuan beku dengan indeks warna lebih dari 70%.

2.2.1.2 Batuan Sedimen

Batuan sedimen merupakan batuan yang tersusun dari material-material hasil

pelapukan batuan induk, baik aktivitas geologi atau proses kimia, fisika maupun

kerja dari organism. Pada umumnya batuan sedimen pada lapangan panasbumi

terjadi akibat sedimentasi bahan lepas dari suatu erupsi gunung api.

Menurut Pettijohn (1975) dan W. T. Huang (1962), penggolongan dan

penamaan batuan sedimen dikemukakan secara genesa :

1. Batuan sedimen klastik

Terbentuk dari pengendapan kembali detritur/pecahan batuan asal.

2. Batuan non-klastik

Terbentuk dari reaksi kimia atau kegiatan organisme. Reaksi kimia yang

dimaksud adalah kristalisasi langsung atau panggaraman unsur laut,

pertumbuhan kristal dan agregat (kumpulan) suatu kristal yang mengalami

presipitasi dan replacement.

Pemilahan batuan sedimen didasarkan oleh : struktur, tekstur, komposisi mineral,

ukuran butir, pemilahan, derajat kebundaran (roundness), matriks, sedimentasi,

serta bidang perlapisan.

1. Batuan piroklastik

Batuan piroklastik adalah batuan vulkanik yang bertekstur klastik hasil

erupsi gunung api eksplosif dengan material penyusunnya berbeda.

2. Batuan sedimen tufan

15

Batuan sedimen tufan adalah batuan yang terbentuk akibat debu vulkanik

yang jatuh pada cekungan sedimen dimana proses sedimentasi

berlangsung dan terjadi percampuran.

3. Batuan epiklastik

Terbentuk dari sedimentasi campuran bahan rombakan batuan piroklastik

dengan batuan epiklastik baik yang bersifat vulkanik maupun yang non-

vulkanik, sehingga menurut William (1954) diberi nama sesuai dengan

ukurannya dan masing-masing diberi kata vulkanik.

2.2.1.3 Batuan Metamorf

Batuan metamorf adalah batuan yang berasal dari batuan dari batuan induk

yang lain, dapat berupa batuan beku, sedimen, maupun batuan metamorf sendiri

yang telah mengalami proses/perubahan mineralogi, tekstur maupun struktur

sebagai akibat pengaruh temperature dan tekanan yang tinggi.

Proses metamorfosa terjadi dalam fasa padat, tanpa mengalami fasa cair,

dengan temperatur 200-6500C. menurut Grovi (1931) perubahan dalam batuan

metamorf adalah hasil rekristalisasi dan dari rekristalisasi tersebut akan terbentuk

kristal-kristal baru, begitupula pada teksturnya.

Berdasarkan faktor-faktor yang mempengaruhi, metamorfosa dapat dibedakan

menjadi :

1) Metamorfosa lokal

Jenis ini penyebaran metamorfosanya sangat terbatas hanya beberapa

kilometer saja. Yang termasuk dalam tipe ini adalah:

a. Metamorfosa kontak / thermal

Yaitu metamorfosa yang diakibatkan oleh kenaikan temperatur yang

tinggi, dan biasanya jenis ini ditemukan pada kontak antara tubuh intrusi

magma / ekstrusi dengan batuan di sekitarnya dengan lebar 2 – 3 km.

b. Metamorfosa dynamo / dislokasi / kataklastik

Yaitu metamorfosa yang diakibatkan oleh kenaikan tekanan. Tekanan

yang berpengaruh disini ada dua macam, yaitu : hidrostatis (yang

mencakup segala arah) dan stress (yang mencakup satu arah saja. Makin

16

dalam kearah kerak bumi pengaruh tekanan hidrostatika makin besar.

Sedangkan tekanan pada bagian kulit bumi yang dekat dengan permukaan

saja, metamorfosa semacam ini biasanya didapatkan di daerah sesar.

2) Metamorfosa regional

Jenis ini penyebarannya sangat luas, dapat mencapai ribu kilometer. Yang

termasuk dalam tipe ini adalah :

a. Metamorfosa regional / dinamotermal

Terjadi pada kulit bumi bagian dalam, dimana faktor yang mempengaruhi

adalah temperatur dan tekanan tinggi. Proses ini akan lebih intensif apabila

diikuti oleh orogenesa.

b. Metamorfosa beban / burial

Proses ini tidak ada hubungannya dengan orogenesa dan intrusi, tetapi

terjadi pada daerah geosinklin, sehingga karena adanya pembebanan

sedimen yang tebal dibagian atas, maka lapisan sedimen yang ada di

bagian bawah cekungan akan mengalami proses metamorfosa.

Pada lapangan panasbumi, batuan metamorfosa yang terdapat di daerah ini

adalah serpentine dan talc. Batuan ini terbentuk akibat alterasi hidrotermal pada

mineral ferromagnesian oleh magma dan biasa disebut sebagai

automethamorphisme. Batuan ini terbentuk pada daerah dimana terjadi pencairan

kembali dan membentuk batuan beku dan metamorf.

Proses metamorfosa dalam panasbumi dikenal dengan istilah alterasi. Dimana

mineral batuan akan mengalami perubahan akibat temperatur dan tekanan yang

sangat tinggi sehingga terbentuk mineral baru yang dapat dijadikan indikasi

sebagai daerah dengan temperatur tinggi, misalnya epidot, piroksen, dan lainnya.

Dari mineral ini dapat juga mengindikasikan temperatur reservoir dan data

mineral ini didapat dari proses pengeboran. Karena keberadaan mineral ini

berasosiasi dengan daerah temperatur tinggi, maka keberadaan reservoir

panasbumi dapat ditemukan.

2.2.2 Komposisi Kimia Batuan Reservoir

17

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.

Kebanyakan batuan beku terdiri dari mineral atau sedikit sekali gelas.

Umumnya tersusun dari Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, dan K bersama sejumlah kecil Ti,

Mn dan P. Elemen tersebut didampingi oleh oksigen dan sekumpulan batuan, dan

biasanya dilaporkan dalam bentuk komponen oksida (SiO2- , Al2O3).

2.2.2.1 Komposisi Batuan Berdasarkan Warna

Indeks warna merupakan persen isi sifat kimia dan mineral gelap dalam

batuan vulkanik, dapat digunakan dalam pembagian sub kelas batuan reservoir

vulkanik, yaitu :

1. Batuan terang (felsic rock), merupakan batuan yang terdiri dari mineral

berwarna terang atau mempunyai indeks warna kurang dari 20%. Contohnya

dasit, reolit, dan lainnya. Batuan ini umumnya kaya akan Ca, Mg, dan Fe.

2. Batuan gelap (mafic rock), merupakan batuan yang terutama terdiri dari

mineral berwarna gelap (olivine, piroksen, hornblende, biotit, dan ryolit) dan

mempunyai indeks warna antara 40-70%. Umumnya batuan ini kaya akan

kandungan kimia seperti Fe dan Mg.

3. Intermediate rock, merupakan batuan peralihan antara terang dan gelap, yang

mempunyai indeks warna sekitar 50% dan umumnya kaya akan SiO2, Ca, Fe,

dan Ti.

4. Batuan ultra gelap (ultramafic rock), merupakan batuan yang terutama

tersusun atas mineral gelap seperti olivine, amfibol, dan sebagainya yang

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

2.2.2.2 Komposisi Unsur Silika

Hasil analisa kimia pada batuan reservoir dan vulkanik pada daerah

panasbumi menunjukkan bahwa kandungan SiO2 berkisar antara 35-75 %.

Klasifikasi batuan reservoir vulkanik secara kimiawi menurut O. Hirokawa

(1980), berdasarkan kandungan silika, yaitu :

18

1. Batuan asam (acid / silicic rock), merupakan batuan dasar reservoir yang

mempunyai kandungan silika atau SiO2 sangat tinggi, sekitar 70% atau lebih

dari 60%. Contoh : granit dan ryolit.

2. Batuan basa (basic rock), merupakan batuan reservoir beku yang mempunyai

kandungan silika rendah, yaitu sekitar 50% atau antara 45 – 52%. Batuan ini

juga kaya akan Fe, Mg dan Ca. Contoh : gabro dan basalt.

3. Batuan menengah (intermediate rock), merupakan batuan reservoir beku

peralihan antara batuan asam dan basa dengan kandungan silika sekitar 60%

atau antara 52 – 66%. Contoh : andesit dan diorite.

4. Batuan ultra basa (ultrabasic rock), merupakan batuan beku dengan

kandungan silika rendah, yaitu sekitar 40% atau kurang dari 45%.

Tabel 2.1Klasifikasi Silika10)

2.2.3 Sifat Fisik Batuan Reservoir Panasbumi

Untuk mempelajari teknik eksploitasi panasbumi, maka perlu dikenal terlebih

dahulu parameter-parameter yang menggambarkan sifat-sifat fisik batuan

reservoir seperti : porositas, permeabilitas, densitas batuan, tekanan kapiler,

saturasi, dan kompresibilitas batuan.

19

2.2.3.1 Porositas (ø)

Porositas didefinisikan sebagai kemampuan batuan untuk menyimpan air atau

uap air, dinyatakan dengan parameter persen. Pada teknik reservoir, parameter ini

didefinisikan sebagai perbandingan antara volume pori dengan volume total

batuan.

Reservoir panasbumi umumnya ditentukan pada batuan rekah alami, dimana

batuannya terdiri dari rekahan-rekahan dan rongga-rongga atau pori-pori. Fluida

panasbumi, terkandung tidak hanya terkandung dalam pori-pori tetapi juga dalam

rekahan-rekahan. Volume rongga-rongga atau pori-pori batuan tersebut umumnya

dinyatakan sebagai fraksi dari volume total batuan dan didefinisikan sebagai

porositas (ø). Secara matematis porositas dapat dinyatakan sebagai berikut :

...................................................(2.1)

Dimana Vp adalah volume pori dan Vb adalah volume total batuan.

Porositas batuan reservoir panasbumi biasanya dibedakan menjadi dua, yaitu

porositas rekahan dan porositas antar butir atau porositas matriks batuan. Hingga

saat ini baru porositas matriks yang dapat diukur di laboraturium. Umumnya

reservoir panasbumi mempunyai porositas matriks 3 sampai 25%, sedangkan

rekahannya sama dengan 100%.

2.2.3.2 Permeabilitas (k)

Permeabilitas adalah suatu bilangan yang menunjukkan kemampuan batuan

untuk mengalirkan fluida. Permeabilitas merupakan parameter yang penting untuk

menentukan kecepatan alir fluida di dalam batuan berpori dan batuan rekah alami.

Dengan rumus :

. ......................................................................(2.2)

keterangan :

v = kecepatan aliran fluida, cm/sec

k = permeabilitas media berpori, darcy

20

µ = viskositas fluida, cp𝜕P/𝜕x = gradien tekanan dalam arah aliran, atm/cm

Tanda negatif dalam persamaan diatas menunjukkan bahwa apabila tekanan

bertambah dalam satu arah, maka arah alirannya berlawanan arah dengan

pertambahan tekanan tersebut. Dari persamaan (2.2) dapat dinyatakan bahwa

kecepatan alir fluida (kecepatan flux) berbanding lurus dengan k/µ, dimana

didalam teknik perminyakan dikenal dengan mobilitas rasio.

Permeabilitas dapat memiliki harga yang berbeda pada arah sumbu-x dan arah

sumbu-z. Biasanya permeabilitas pada sumbu-x (horizontal) memiliki harga yang

lebih besar dari permeabilitas pada arah sumbu-z (vertikal). Sistem reservoir

dengan harga permeabilitas horizontal dan vertikal yang berbeda didefinisikan

sebagai sistem reservoir anisentropik, sebaliknya bila permeabilitas horizontal

sama dengan vertikal disebut sistem reservoir isentropik. Sistem reservoir

panasbumi biasanya merupakan sistem reservoir yang anisentropik.

Harga permeabilitas vertikal dalam sistem reservoir panasbumi umumnya

adalah 10-14 m2 dan untuk permeabilitas horizontal biasanya sepuluh kali lebih

besar dari permeabilitas vertikal (1darcy = 10-12 m2).

Fluida dalam reservoir panasbumi seringkali merupakan campuran air dan

uap, sehingga dikenal dengan istilah permeabilitas relatif air (k rl) dan

permeabilitas relatif uap (krv). Kedua besaran ini menggambarkan suatu bukti

bahwa fasa tersebut saling mempengaruhi satu sama lain, selama kedua fasa fluida

tersebut mengalir melalui media berpori. Bentuk pasti kurva krl dan krv pada

reservoir panasbumi tidak diketahui, tetapi kedua parameter tersebut dianggap

fungsi dari saturasi cairan. Keterkaitan fasa ini merupakan hal yang sangat penting

dalam membicarakan aliran fluida dua fasa di dalam media berpori. Pada kondisi

saturasi cairan rendah, air tidak bergerak dan uap yang mengalir. Persamaan

umum yang digunakan untuk penentuan kedua besaran diatas adalah persamaan

Corey yaitu :

...........................................................................(2.3)

................................................(2.4)

21

keterangan :

........................................(2.5)

Slr = saturasi air tersisa pada media berpori (fasa air tidak bergerak)

Svr = saturasi uap tersisa pada media berpori (fasa uap tidak bergerak)

Gambar 2.3 Memperlihatkan hubungan kedua parameter terhadap saturasi

cairan dengan mengambil harga Slr = 0.3 dan Svr = 0.05.

Gambar 2.3Hubungan Krl dan Krv Dengan Saturasi Cairan (Edward, L.M, 1998)12)

2.2.3.3 Densitas

Densitas batuan adalah perbandingan antara berat batuan dengan volume dari

batuan tersebut. Densitas berpengaruh terhadap pengaruh panas yang dikandung,

dimana terdapat panas yang dikandung, dimana terdapat hubungan berbanding

lurus diantaranya, semakin besar harga densitas semakin besar pula panas yang

dikandung oleh batuan. Densitas batuan pada lapangan panasbumi umumnya

sangat besar dibanding daerah non- vulkanik.

22

2.2.3.4 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.

Gambar 2.4Grafik Hubungan Densitas Air dan Uap Terhadap Tekanan1)

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.

23

2. Merupakan mekanisme pendorong air dan uap untuk bergerak atau

mengalir melalui pori-pori secara vertikal.

Berdasarkan pada Gambar 2.5, sebuah pipa kapiler dalam suatu bejana

terlihat bahwa air naik ke atas di dalam pipa akibat gaya adhesi antara air dan

dinding pipa yang arah resultannya ke atas.

Gaya-gaya yang bekerja pada sistem tersebut adalah :

1. Besar gaya tarik keatas adalah 2 rAT, dengan r adalah jari-jari pipa

kapiler.

2. Sedangkan besarnya gaya dorong ke bawah adalah r2hg(w-s).

Gambar 2.5Tekanan dalam Pipa Kapiler8)

Pada kesetimbangan yang tercapai kemudian, gaya ke atas akan sama dengan

gaya ke bawah yang menahannya yaitu gaya berat cairan. Secara matematis dapat

dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut :

....................................(2-6)

atau :

..........................................................(2-7)

keterangan :

h = ketinggian cairan di dalam pipa kapiler, cm

24

r = jari-jari pipa kapiler, cm.

w = massa jenis air, gr/cc

s = massa jenis steam (uap), gr/cc

g = percepatan gravitasi, cm/dt2

Dengan memperlihatkan permukaan fasa uap dan air dalam pipa kapiler maka

akan terdapat perbedaan tekanan yang dikenal dengan tekanan kapiler (Pc).

Besarnya Pc sama dengan selisih antara tekanan fasa air dengan tekanan fasa uap,

sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut :

Pc = Ps – Pw = (s - w) g h ............................................. (2-8)

Tekanan kapiler dinyatakan berdasarkan sudut kontak dalam hubungan

sebagai berikut :

.....................................................................(2-9)

Keterangan :

Pc = tekanan kapiler

= tegangan permukaan uap-air

= sudut kontak permukaan uap-air

r = jari-jari pipa kapiler

Menurut Plateau, tekanan kapiler merupakan fungsi tegangan antar muka dan

jari-jari lengkungan bidang antar muka, dan dapat dinyatakan dengan persamaan :

...........................................................(2-10)

Keterangan :

R1 dan R2 = jari-jari kelengkungan konvek dan konkaf, inch

= tegangan permukaan, lb/inch

Penentuan harga R1 dan R2, dilakukan dengan perhitungan jari-jari

kelengkungan rata-rata (Rm), yang didapatkan dari perbandingan Persamaan 2-9

dengan Persamaan 2.10. Dari perbandingan tersebut didapatkan persamaan

perhitungan jari-jari kelengkungan rata-rata sebagai berikut :

25

......................... (2-11)

2.2.3.5 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. Dalam keadaan demikian sifat tekanan

dan temperatur tidak dapat berdiri sendiri. Hubungan tekanan dan temperature

pada kondisi saturasi, masing-masing fasa tunggal. Ketika tekanan dan

temperature ini diplotkan maka akan diperoleh suatu kurva saturasi, kurva itu

akan berakhir pada titik-titik kritis karena densitas dari fasa uap dan fasa cair

adalah sama dengan keadaan fluida dua fasa tidak terdapat.

Secara matematis untuk saturasi masing-masing fasa dapat dihitung sebagai

berikut :

.............................................(2.12)

........................................................................ (2.13)

...............................................................(2.14)

............................................................. (2.15)

keterangan :

Sv = saturasi uap, fraksi

Sl = saturasi air, fraksi

ρs = densitas uap, kg/m3

ρw = densitas air, kg/m3

h = enthalpy campuran, kJ/kg

hs = enthalpy uap, kJ/kg

hw = enthalpy air, kJ/kg

2.2.3.6 Kompresibilitas Batuan

26

Kompresibilitas batuan didefinisikan sebagai perubahan volume akibat

perubahan volume persatuan perubahan tekanan. Batuan yang berada pada

kedalaman tertentu akan mengalami dua macam tekanan, yaitu tekanan dalam

(internal stress) yang disebabkan tekanan hidrostatik fluida yang terkandung

dalam pori-pori batuan, sedangkan untuk tekanan luar (external stress) disebabkan

oleh overburden pressure yang berasal dari batuan dan fluida pengisi yang berada

diatasnya.

Kompresibilitas batuan dapat dibedakan menjadi :

1. Kompresibilitas matrik batuan, cr

2. Kompresibilitas bulk batuan, cb

3. Kompresibilitas pori-pori, cp

2.2.4 Sifat Thermodinamika Batuan

Batuan memiliki sifat ketermodinamikaan. Sifat-sifat tersebut adalah

konduktivitas panas dan panas spesifik batuan.

2.2.4.1 Konduktivitas Panas

Kodukstivitas panas suatu batuan merupakan parameter yang menyatakan

besarnya kemampuan batuan tersebut untuk menghantarkan panas dengan cara

konduksi apabila pada batuan tersebut ada perbedaan temperatur (gradien

temperatur). Satuan dari parameter ini adalah ((energi/waktu/luas)

/(temperatur/jarak)) dan disederhanakan menjadi W/(m0K). Umumnya batuan

reservoir memiliki harga konduktivitas panas sebesar 2 – 2.5 W/m0K.

Untuk media berpori yang dijenuhi fluida, konduktivitas panasnya tergantung

pada batuan dan fluida yang terkandung didalamnya, sehingga akan didapat

persamaan berikut :

K = (1 – ø) kf + ø kf ...............................................................(2.16)

dimana :

K = konduktivitas panas sistem, W/m0K

Ø = porositas batuan, fraksi

kr = konduktivitas panas batuan, W/m0K

27

kf = konduktivitas fluida, W/m0K

Atau secara juga dapat dirumuskan :

..............................................................................(2.17)

Dimana Q adalah laju aliran panas, (dT/dz) adalah gradien temperatur.

2.2.4.2 Panas Spesifik Batuan (Cp)

Panas spesifik batuan adalah suatu parameter yang menyatakan banyaknya

panas yang diperlukan untuk menaikan suhu satu satuan massa batuan tersebut

sebesar 10C. pada umumnya harga (Cp) rata-rata adalah 1000 J/kg/0K.

2.3 Karakteristik Fluida Reservoir

2.3.1 Komposisi Kimia Fluida Reservoir

Untuk mengetahui proses transportasi yang terjadi di reservoir panasbumi,

maka terlebih dahulu mengenal parameter-parameter yang menggambarkan sifat-

sifat fluida panasbumi baik berupa air, uap, ataupun gas yang terkandung didalam

rekahan-rekahan batuan.

2.3.1.1 Air

Dalam mengidentifikasikan fluida formasi, para ahli geokimia (geochemist) akan

melakukan pekerjaan analisa kimia contoh air yang diambil dari manifestasi

panasbumi di permukaan. Berdasarkan pada banyaknya ion yang terkandung

dalam contoh air tersebut, maka air dapat dibedakan kedalam empat kelompok

sebagai berikut :

1) Alkali Chloride Water (Air Alkali Klorida)

Garam yang terlarut didalam jenis air ini pada umumnya Na dan K yang

mempunyai konsentrasi dalam air tinggi, walaupun kadang-kadang undur

kimia Ca juga mempunyai kadar yang tinggi dan bervariasi namun seringkali

rendah. Pada air jenis ini juga mempunyai konsentrasi SiO2 , SO4- dan HCO3

-

tinggi ( tergantung temperatur), derta konsentrasi ion Cl- di dalam air tinggi

28

sekitar 400 – 1800 ppm dan sejumlah kecil F-, NH4-, As, Li, Rb, Cs, Mg, NH3,

dan HBO2. Di lapangan biasanya dicirikan dengan adanya endapan silika

sinter disekitar mata air (manifestasi).

2) Acid Sulphate Water (Air Asam Sulfat)

Merupakan air yang terbentuk di daerah panasbumi vulkanik bila kondisi uap

yang mempunyai suhu dibawah 4000C terembunkan ke dalam air permukaan,

pada umumnya bersifat asam dengan konsentrasi Cl- dan HCO3- sangat rendah

bahkan kadang sama dengan nol. Kandungan sulfat-nya bisa lebih dari 1000

ppm. Air jenis ini bersifat asam dan memiliki pH : 2 – 3. Air asam sulfat

dibagi dalam dua yaitu :

a. Air asam sulfat uap panas

Terbentuk dimana uap terkondensasi ke permukaan. Sulfatnya berasal dari

oksidasi H2S pada zona vadose diatas water table, reaksinya H2S +

2 O2 H2SO4.

b. Air asam sulfat-klorida magmatis

Berasal dari air magmatik yang mudah menguap (H2, CO2, SO2, HCl) yang

mengkondensasi menjadi fasa cair, biasanya terdapat dekat magma

(8000C), dan kedalaman 1 km (contoh Gg. White Island)

3) Acid Sulphat Cloride Water

Jenis air ini termasuk air panas dengan konsentrasi Cl- dan SO42- cukup tinggi

dan bersifat asam (pH = 2- 5). Air ini bisa terbentuk dari :

a) Campuran jenis air alkali klorida dengan air asam sulfat.

b) Ion sulfida (H2O) yang terdapat dalam alkali kolrida teroksidasi menjadi

SO42- karena kotak dengan lava yang telah teroksidasi. Pada mulanya pH

air netral, tetapi dengan naiknya air ke permukaan dan karena penurunan

temperatur, SO42- meningkat dan air menjadi bersifat asam.

c) Air alkali klorida melewati dan bereaksi dengan batuan yang mengandung

sulfur.

d) Kondensasi gas vulkanik (SO2) dan uap bertemperatur tinggi di dekat air

permukaan (di dekat gunung berapi dan lereng gunung) menyebabkan

konsentrasi Cl- dan SO42- dalam air tinggi.

29

4) Bicarbonat Water

Jenis air ini dapat pula dikatakan low chloride water yang mengandung HCO3

besar dan konsentrasi SO4 yang bervariasi. Uap yang mengandung CO2 dan

H2S mengembun di dalam air permukaan. Ion sodium (Na+) merupakan kation

utama, sejak Ca(CO3)2 tidak larut pada suhu tinggi dan K dan Mg terikut kuat

dalam lempung. Pada suhu tinggi konsentrasi sulfat dibatasi oleh larutan

CaSO4. Konsntrasi Cl- pada air bikarbonat rendah dan mempunyai pH sekitar

5 – 6. Di lapangan, biasanya terdapat endapan tranvertine sinter di sekitar

mata air (manifestasi).

Air klorida merupakan target dari eksplorasi panasbumi. Faktor-faktor yang

mempengaruhi komposisi air klorida adalah :

a. Asam air (tipe meteorik, dan jarang air laut)

b. Masuknya cairan magma yang mudah menguap (Cl, S, C) kedalam sistem

panasbumi.

c. Adanya mineral-mineral dalam fluida yang mudah menguap/larut.

d. Pemanasan

Untuk menentukan jenis air berdasarkan kandungannya digunakan segitiga

gigenbach. Secara skematis, struktur geokimia sistem panasbumi type silicic

seperti Taupo Volcanic Zone digambarkan pada Gambar2.6.

Gambar 2.6

30

Penampang Skematik Dasar Dan Struktur Geokimia dari Sistem Panasbumi type silicic7)

Gambar 2.7Segitiga Gigenbach7)

Gambar 2.8Penampang Distribusi Berbagai Jenis Fluida dalam Gunung Api Strato Andesitik sebagai Lingkungan Sistem Panasbumi (Giggenbach & Soto,

1992)7)

2.3.1.2 Uap

Menurut Ivanov (1958), uap panasbumi menurut asalnya digolongkan menjadi

dua golongan besar yaitu :

31

a. Fumarol Steam

Uap fumarol yaitu uap vulkanik bertemperatur tinggi yang muncul langsung

dari magma dan tidak melewati tubuh air panas. Uap ini mengandung gas-gas

seperti H2S dan SO2.

b. Solfataric Steam

Uap solfatara yaitu uap yang berasal dari fasa air panas yang mendidih di

bawah permukaan .

Kedua jenis uap ini dapat terkodensasi dalam air permukaan dan dapat

dibedakan dari konsentrasi konstituent-konstituent seperti Cl, F, B, SO4 dan CO2.

Didalam uap, terkandung sejumlah gas yang jumlahnya bervariasi. Kandungan

gas dalam uap berkisar antara 0.01 % sampai beberapa puluh persen. Gas

karbondioksida mendomonasi dalam uap hingga 80%, kemudian disusul oleh

hidrogen sulfida yang biasanya terdapat di daerah vulkanik. Pada daerah-daerah

batuan sedimen dan metemorf, yang mendomonasi setelah karbondioksida adalah

metana.

Tabel 2.2

Komposisi Dari Tipe-Tipe Air pada Sistem Panasbumi11)

Chloride Acid Sulfate Bicarbonate

PH 200C 8.0 1.8 7.0

Na 1070 4 398

K 102 6.2 31

Cl 1770 <2 30

SO4 26 1047 96

HCO3 76 - 8492

SiO3 338 151 190

2.3.1.3 Gas

Selain air dan uap yang dihasilkan oleh suatu sumur panasbumi, terdapat pula

adanya unsur-unsur penyerta (impuritis) di dalamnya. Unsur-unsur penyerta

tersebut pada umumnya berupa gas, baik yang condensable maupun non-

condensable.

32

Gas-gas utama dalam sistem panasbumi adalah karbondioksida (CO2) dan

hidrogen sulfida (H2S) dengan sebagian kecil amonia (NH3), hidrogen (H2),

metana (CH4) dan nitrogen (N2). Ada juga unsur penjejak (tracer) seperti helium

(He), argon (Ar), dan oksigen (O2). Dalam beberapa kasus juga dijumpai neon,

xenon, krypton, dan raksa sebagai elemen-elemen uap pada kondisi temperatur

tinggi. Beberapa sistem temperatur tinggi mengandung boron dalam fasa uap.

Komposisi dari gas-gas tersebut diukur di permukaan berdasarkan analisa uap

yang berasal dari air formasi.

Proporsi dari berbagai gas yangada dalam fluida panasbumi mencerminkan

tipe-tipe batuan dan area. Gas-gas yang terkandung dalam fluida panasbumi dapat

berasal dari berbagai sumber, seperti :

a. CO2 diperoleh dari reaksi-reaksi batuan dan mineral karbonat, batuan sedimen

non karbonat, zat-zat organik dalam sedimen, dari zat terlarut dalam air

meteorik atau sebagian dari sumber magamatik.

b. Sulfur dalam kebanyakan sistem panasbumi sebagian besar berada dalam

bentuk sulfida, dan terlarut dalam fluida sebagai H2S. Kebanyakan H2S berasal

dari magma, tetapi pada beberapa sistem khususnya pada batuan sedimen,

sulfida terbentuk dari batuan.

c. Konsentrasi CH4 yang tinggi berasal dari batuan sedimen di permukaan yang

mengandung zat organik.

d. NH3 dihasilkan oleh reaksi kimia antara batuan dan air pada temperatur tinggi.

e. N2 berasal dari atmosfera yang terlarut dalam air meteorik (meteoric recharge

water), namunbisa juga berasal dari magma.

2.3.2 Sifat Fisik Fluida Reservoir

2.3.2.1 Densitas

Densitas fluida adalah berat per volume dari kondisi fisik fluida reservoir

panasbumi. Satuan parameter ini adalah kg/m3. Meskipun pada garis saturasi, uap

dan air hadir bersama tetapi rapat massanya berbeda. Hal ini dapat dilihat pada

gambar 2.9 rapat massa antara air dan uap akan sama pada saat terciptanya

tekanan dan temperatur kritis. Rapat massa / densitas antara air dan uap akan sama

33

pada saat tercapainya tekanan dan temperatur kritis. Densitas campuran air dan

uap dapat dihitung berdasarkan :

ρ = ρv Sv + ρ1S1.......................................................................(2.18)

dimana ρ = rapat massa campuran

Densitas air (ρl) dan uap (ρv) tergantung dari besarnya tekanan dan temperatur

dimana harganya ditentukan dari harga volume spesifik. Sebagai contoh pada

tabel dibawah ini diberikan harga densitas air dan uap pada beberapa tekanan dan

temperatur.

Tabel 2.3Harga densitas pada beberapa harga tekanan dan temperatur12)

Tekanan (bar) Temperatur (0C) ρl (kg/m3) ρv (kg/m3)

1.01325 100 957.9 0.05977

10 179.9 886.7 5.144

20 212.9 849.8 10.043

30 233.8 822.2 15.004

30 250 - 14.164*)

*)superheated steam, temperatur titikdidih pada tekanan 30 bar adalah 233.80C

Hubungan densitas air dan tekanan pada temperatur dan tekanan saturasi adalah :

Gambar 2.9Hubungan Densitas Air dan Uap Sebagai Fungsi Dari Tekanan Terhadap

Tekanan Pada Kurva Saturasi1)

34

2.3.2.2 Spesifik Volume

Volume spesifik suatu fasa fluida adalah perbandingan antara volume dengan

massa dari fasa fluida tersebut. Volume spesifik mempunyai dimensi satuan

m3/kg, dimana dimensi tersebut merupakan fungsi kebalikan dari densitas. Dari

volume spesifik dapat ditentukan besarnya ditentukan besarnya densitas pada

temperatur saturasi. Volume spesifik air (υl) dan uap (υv) tergantung dari besarnya

tekanan dan temperatur dimana harganya dapat dilihat pada tabel uap (steam

table).

Tabel 2.4Harga Spesifik Volume pada Beberapa Harga Tekanan dan Temperatur8)

Tekanan (bar) Temperatur (0C) ρl (kg/m3) ρv (kg/m3)

1.01325 100 0.1044 1.673

10 179.9 0.11278 0.1944

20 212.9 0.11768 0.09957

30 233.8 0.12163 0.0706

30 250 - 0.0706*)superheated steam, temperatur titikdidih pada tekanan 30 bar adalah 233.80C

2.3.2.3 Viskositas

Viskositas adalah ukuran keengganan suatu fluida untuk mengalir atau

merupakan parameter ukuran kekentalan suatu fluida (dalam hal ini air dan uap).

Secara umum viskositas dipengaruhi oleh temperatur dan tekanan, namun

temperatur akan lebih dominan pengaruhnya dari pada tekanan. Oleh karena itu

viskositas dapat dibedakan menjadi dua, yaitu:

1. Viskositas Dinamis

Viskositas dinamis uap (s), dan air (w), pada umumnya tergantung pada

temperatur dan hanya sedikit bervariasi terhadap tekanan. Satuan viskositas

yang umum adalah Pascal second (Pa.s), Kg/m.s, dan N.s/m2. Tabel 2.5.

menunjukkan contoh harga viskositas dinamis pada temperatur saturasi,

sedangkan Gambar 2.10. memperlihatkan grafik viskositas uap dan air

terhadap temperatur.

35

Tabel 2.5.

Harga Viskositas Dinamis Pada Temperatur Saturasi 1)

T oC w.106 (Pa.s) s.106 (Pa.s) w, m2/s s, m2/s

100 283 12.0 0.295 20.2

150 180 13.9 0.196 5.47

200 134 15.7 0.155 2.00

300 90 19.8 0.127 0.427

2. Viskositas Kinematis

Viskositas kinematis uap (s), dan viskositas kinematis air (w) adalah

viskositas dinamis masing-masing fasa dibagi densitasnya. Secara empiris

dinyatakan sebagai:

= / ...................................................................................... (2.22)

(Satuan viskositas kinematis adalah m2/detik)

Gambar 2.10Viskositas Air dan Uap vs Temperatur1)

36

Berdasarkan fasanya, viskositas fluida panasbumi dapat dibedakan menjadi

dua yaitu :

1) Viskositas Fasa Cair

Viskositas cair dipengaruhi oleh temperatur dan tekanan, juga dipengaruhi

oleh unsur-unsur kimia terlarut, seperti NaCl, KCl, dan CaCl2. Viskositas air

akan berubah sejalan dengan berubahnya temperatur. Sesuai dengan

persamaan :

logµw = -2.03 + 560/T .............................................................(2.20)

2) Viskositas Fasa Uap

Seperti halnya densitas, viskositas fasa uap ada dua jenis, yaitu :

a. Viskositas Saturated

Viskositas saturated dihitung dengan persamaan new set, untuk selang

tekanan 500 sampai 2500 psia, yaitu :

..(2.21)

Keterangan :

µs = viskositas saturasi uap, lb/ft s.

P = tekanan, psia

T = temperatur, 0F

Dalam satuan internasional, persamaan di atas dapat dituliskan sebagai

berikut (pada tekanan 3.4 sampai 17.2 MPa) :

..(2.22)

Pada persamaan tersebut, µs dapat dinyatakan dalam satuan cp, P dalam

satuan 1000 Pa, dan T dalam 0C.

b. Viskositas Superheated

Viskositas superheated terjadi apabila temperatue data pengukuran lebih

besar dari temperatur aslinya. Besarnya harga viskositas superheated dapat

dihitung menggunakan persamaan :

. .(2.23)

........................................................(2.24)

37

Keterangan :

µs = viskositas uap kering, poise

t = T-1 , 0K-1

P = tekanan, kg/cm2

a = 6.36

b = 2.31 x 10-3

d = 3.89 x 10-2

m = 1340

n = 5.476 x 10-3

2.3.2.4 Tegangan Permukaan

Tegangan permukaan (σ) air formasi panasbumi sangat dipengaruhi oleh

keadaan reservoir seperti tekanan dan temperatur, dimana pengaruh dari tekanan

sangatlah kecil.

Tegangan permukaan pada berbagai larutan akan mendekati nilai nol pada

temperatur kritisnya karena tegangan permukaan gas juga bernilai nol. Persamaan

tegangan permukaan pada garis lurus adalah sebagai berikut :

................................................... (2.25)

Tabel 2.6Densitas Air dan Uap pada Tekanan dan Temperatur Saturasi 1)

Pengaruh unsur-unsur terlarut dalam air formasi panasbumi akan mempengaruhi

tegangan permukaan. Semakin besar konsentrasi unsur-unsur terlarut maka

38

semakin besar tegangan permukaan larutan encer pada temperatur 30oC.

Pertambahan tegangan permukaan pada temperatur 30oC dapat diketahui dengan

menggunakan persamaan :

................................. (2.26)

Pertambahan tegangan permukaan larutan garam pada temperatur tinggi

(diatas 30oC) dapat ditentukan berdasarkan penjumlahan tegangan permukaan air

murni dengan perbandingan antara pertambahan tegangan permukaan pada

temperatur 30oC dengan tegangan permukaan air pada temperatur 30oC, yang

secara matematis dapat dituliskan dalam persamaan :

.............................................................. (2.27)

Dari Persamaan 2.25 dan Persamaan 2.26. yang kemudian disubtitusikan

kedalam Persamaan 2.27 maka diperoleh :

...............(2.28)

dimana σ dalam satuan dyne/cm.

2.3.2.5 Variasi Temperatur Didih Terhadap Tekanan

Dengan bertambahnya tekanan, temperatur didih air pun akan bertambah

tinggi. Temperatur ini dikenal sebagai temperatur saturasi. Gambar 2.11.

memperlihatkan hal tersebut di atas. Pada temperatur saturasi ini, kedua fasa (air

dan uap air) dapat berada bersama-sama. Banyaknya masing-masing fasa didalam

temperatur tersebut ditentukan oleh masing-masing fasa didalam temperatur

tersebut ditentukan oleh masing-masing saturasi, yaitu saturasi liguid (Sℓ) dan

saturasi uap atau gas (Sv). Saturasi ini didefinisikan sebagai fraksi (terhadap

volume) dari masing-masing fasa yang ada. Hubungan antara Sℓ dan Sv adalah

sebagai berikut:

Sℓ + Sv = 1............................................................................... (2.29)

Keterangan :

Sl = saturasi liquid

Sv = saturasi uap

39

Tabel 2.7Distribusi Tekanan dan Temperatur Saturasi1)

Gambar 2.11.

Hubungan Temperatur Saturasi Terhadap Tekanan 1)

2.3.3 Sifat Thermodinamika Fluida Reservoir

2.3.3.1 Kapasitas Panas Fluida

Kapasitas panas didefinisikan sebagai panas yang terkandung dalam suatu

material atau dapat dikatakan sebagai sejumlah panas yang dibutuhkan untuk

menambah temperature material 1 oC. Hal ini dinyatakan sebagai berikut:

C = dQ/dT .............................................................................(2.30)

keterangan :

C = kapasitas panas, kJ/kg.0C.

dQ = perubahan panas, kJ/kg.

dT = perubahan temperature, 0C.

Jika kapasitas panas ini dibagi dengan satuan massa maka diperoleh spesific heat.

Tekanan (bar) Temperatur (oC)

1,0 99,6

1,01325 100,0

20,0 212,4

100,0 311,0

200,0 365,7

221,2 374,15

40

Kapasitas panas garam-garam padat seperti sodium chloride adalah 0,2

kJ/kg.0C dibandingkan terhadap air yang mempunyai kapasitas panas 1,0 kJ/kg.0C

dalam larutan encer, atom-atom garam terionisasi tersebar dan tiap-tiap ion

dikelilingi oleh molekul air. Kapasitas panas larutan encer diperkirakan dengan

mengasumsikan bahwa kapasitas panas larutan garam diabaikan. Jadi brine yang

mengandung 10 % berat garam akan mempunyai kapasitas panas 0,0 kJ/kg.0C

sedangkan 20 % berat larutan akan mempunyai kapasitas panas 0,8 kJ/kg.0C yang

menurut persamaan :

Cb = Cw (1 – Wt/100).............................................................(2.31)

keterangan :

Cb = kapasitas panas air formasi, kJ/kg.0C.

Cw = kapasitas panas air murni, kJ/kg.0C.

Wt = prosen berat garam

Jika tidak ada pengaruh panas pada garam terlarut dalam air maka

kapasitas panas akan diperoleh dengan menambahkan jumlah perkalian berat

dengan kapasitas panas tiap komponen, sehingga persamaan menjadi :

Cb = Cw (1 – Wt/100) + ∑ (CiWi/100) ..................................(2.32)

keterangan :

Ci = kapasitas panas komponen utama, kJ/kg.0C.

Wi = berat komponen utama, kg.

Heat Capacity dari masing-masing unsur adalah :

NaCl : C1 = 0,186 + 7,24 x10-5 T

KCl : C2 = 0,146 + 5,08 x 10-5 T

CaCl : C3 = 0,152 + 3,48 x 10-5 T

Karena heat capacity dari garam padat mendekati harga 0,2 terutama untuk

perbandingan Na/K 10 : 1 maka heat capacity untuk brine didapatkan dari total

padatan terlarut, yaitu :

Cb = (1 – Wt/100) + 0,002 Wt ...............................................(2.33)

2.3.3.2 Energi Dalam dan Enthalpi

41

Intenal 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) ...................................................................... (2.34)

hl = Ul + (P/ρl) ....................................................................... (2.35)

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). Hal ini dapat dilihat pada Tabel 2.8, yaitu harga enthalpi air dan

uap pada tekanan saturasi. Dalam bentuk diagram fasa terlihat pada Gambar

2.12.

2.3.3.3 Entropi

Entropi adalah perbandingan panas yang ditransfer selama proses reversible

dengan temperature absolute. Sedangkan secara matematis entropi didefinisikan

sebagai :

.........................................................................(2.36)

Untuk proses adiabatic reversible Q = (0,m)

.................................................................(2.37)

Tabel 2.8Harga Enthalpi pada Tekanan Saturasi 1)

42

Gambar 2.12Tekanan vs Enthalpi dari air 5)

Entropi dapat dihubungkan dengan hukum kedua thermodinamika yaitu:

1. Tidak ada satupun alat yang dapat dioperasikan untuk mengubah panas yang

diserap oleh suatu sistem menjadi kerja seluruhnya.

2. Tidak mungkin ada sembarang proses yang dapat memindahkan panas dari

suatu temperature ke temperatur lain yang lebih tinggi.

Maka dapat dikatakan bahwa setiap proses pada suatu sistem yang terisolir

(kontrol volume) entropinya akan selalu bertambah atau tetap. Dari kenyataan

bahwa panas yang diserap oleh suatu sistem tidak dapat dirubah seluruhnya

43

menjadi kerja mekanik pada suatu proses melingkar. Dan ini berarti ada panas

yang terbuang ke selilingnya secara percuma.

2.3.3.4 Flowing Enthalpy

Enthalpi aliran (flowing enthalpy) adalah harga rata-rata untuk campuran

enthalpi rata-rata (uap dan air). Hubungan antara flowing enthalpi dengan saturasi

uap dan saturasi seperti pada Gambar 2.13.

........................................................... (2.38)

................................................................ (2.39)

keterangan :

vl,vv = kecepatan darcy (untuk air dan uap), m/kg

Qm = laju aliran massa fluida, kg/m2.s

2.3.3.5 Konduktifitas Panas Fluida

Konduktivitas panas adalah kemampuan suatu material untuk memindahkan

energi panas secara konduktif yang dipengaruhi oleh gradient thermal-nya.

Satuannya adalah (energi/time/area)(temp/jarak) dan dapat diubah menjadi

W/m.0K. Harga konduktivitas panas air lebih rendah dari batuan.

Selain perpindahan panas secara konduksi masih ada perpindahan panas

secara radiasi dan secara konveksi. Pada sistem reservoir panasbumi hanya terjadi

perpindahan panas secara konduksi dan konveksi. Perpindahan panas secara

konduksi adalah perpindahan energi panas sebagai panas melalui medium

stasioner (misalnya melalui batuan) sedangkan perpindahan panas secara konveksi

adalah perpindahan energi panas sebagai aliran panas di antara benda-benda padat

dengan fluida yang bergerak (misalnya panas secara konveksi yang terjadi karena

adanya kontak antara air dengan suatu sumber panas).

2.4 Kondisi Reservoir Panasbumi

44

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) seperti terlihat

pada Gambar 2.14 Kedua parameter tersebut juga mempengaruhi semua kegiatan

eksploitasi, seperti teknik pemboran dan teknik produksi.

Gambar 2.13Flowing Enthalpi vs Saturasi Uap 1)

2.4.1 Tekanan Reservoir

Tekanan reservoir adalah tekanan yang diberikan oleh fluida yang mengisi

rongga reservoir, baik uap, air ataupun gas. Tekanan ini juga sering disebut

tekanan formasi. Tekanan reservoir ini disebabkan oleh tekanan overburden dan

tekanan hidrostatik.

45

Tekanan overburden merupakan berat dari berbagai jenis batuan dan fluida

yang berada di dalam pori. Beban tersebut mengakibatkan tekanan pada batuan

yang ada di bawahnya. Secara umum tekanan overburden meningkat sebanding

dengan kedalaman. Tekanan hidrostatik disebabkan oleh kolom fluida yang ada

dalam formasi. Tekanan ini dapat dihitung dengan rumus :

Ph = 0,0052 h ......................................................................(2.40)

keterangan :

Ph : tekanan hidrostatik,psi

: densitas fluida yang mengisi pori, ppg

h : tinggi kolom fluida,ft

Gambar 2.14Kondisi Air pada Tekanan dan Temperatur Reservoir 5)

Gradien tekanan hidrostatik ini dipengaruhi oleh padatan-padatan terlarut

(misal garam) dan gas yang ada dalam kolom fluida serta oleh gradien temperatur.

46

Peningkatan padatan terlarut cenderung menaikkan gradien tekanan, sementara

kenaikan jumlah gas larutan dan kenaikan temperatur akan menurunkan gradien

tekanan hidrostatik.

Yang dimaksud dengan tekanan formasi yang abnormal adalah tekanan

formasi yang lebih tinggi dari yang diperhitungkan dari gradien tekanan

hidrostatik. 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.

Tekanan reservoir pada lapangan panasbumi pada umumnya adalah tekanan

normal sampai sub-normal, nilainya berkisar 0,433 psi/ft atau mengikuti gradien

kolom air.

Menurut Dench (1980), tekanan reservoir harus diukur pada kedalaman yang

mempunyai permeabilitas tinggi. Dengan pengukuran tekanan setelah pemboran

eksplorasi, akan didapatkan data yang sangat akurat. Alat yang digunakan untuk

mengukur tekanan di reservoir panasbumi adalah KPG (Kuster Pressure Gaue),

yang dimasukkan ke dalam lubang bor setelah pemboran selesai. Alat ini dapat

juga mengukur tekanan pada tiap interval kedalaman.

2.4.2 Temperatur Reservoir

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.

Hubungan temperatur terhadap kedalaman dapat dinyatakan sebagai berikut :

Td = Ta + Gtf * D ..............................................................(2.41)

47

keterangan :

Td : temperatur reservoir pada kedalaman d ft, ºF

Ta : temperatur permukaan, ºF

Gtf : gradient temperatur, ºF/100 ft

D : kedalaman, ft.

Pengukuran temperatur reservoir dilakukan setelah komplesi dan temperatur

formasi ini dapat dianggap konstan selama diproduksikannya reservoir, kecuali

bila dilakukan proses injeksi.

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.

Karena temperatur statik formasi merupakan parameter yang penting bagi

eksplorasi, pemboran, logging , well completion dan teknik reservoir maka dicari

sebuah metoda yang memungkinkan penentuan temperatur statik formasi dari data

rekaman thermometer maksimum (BHT) yang diperoleh selama operasi logging.

Konsep dasar yang digunakan adalah hubungan garis lurus pada kertas semi

log, BHT dalam ºF versus (ΔT/(T+ΔT)), dimana T adalah waktu yang dibutuhkan

untuk sirkulasi dalam sumur. ΔT adalah waktu dalam jam setelah sirkulasi

berhenti. Kemudian hasil ekstrapolasi dari garis lurus pada saat harga

(ΔT/(T+ΔT)) sama dengan 1 (satu) menunjukkan True Formation Temperature.

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.

2.5 Klasifikasi Reservoir Panasbumi

Klasifikasi reservoir panasbumi dapat dibagi menjadi lima, yaitu :

1. Berdasarkan sumber panas.

2. Berdasarkan fasa fluida.

48

3. Berdasarkan enthalpi

4. Berdasarkan temperatur.

5. Berdasarkan fluida

2.5.1 Berdasarkan Sumber Panas

Berdasarkan sumber panasnya, reservoir panasbumi dibagi menjadi :

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

system.

2.5.1.1 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.

Hot water system biasanya ditemukan pada daerah-daerah yang berbatuan

sedimen permeabel dan batuan vulkanik, dan umumnya batuannya adalah granit.

Indikasi sistim ini diketahui dengan melihat aktivitas vulkanik yang masih muda,

kemudian aliran panas secara konduksi.

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

system menjadi :

1. Cyclic system

2. Geopressure system

2.5.1.1.1 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 :

a. Adanya formasi batuan yang menjamin sirkulasi air pada kedalaman

tertentu.

b. Adanya sumber panas.

49

c. Tersedianya air dalam jumlah yang cukup

d. Waktu yang cukup serta adanya daerah sirkulasi panas yang memungkinkan

air terpanasi.

e. Adanya struktur rekahan pada batuan sampai permukaan

2.5.1.1.2 Geopressure / Storage

Mempunyai ciri khas tersendiri dan dapat diperkirakan mendekati

Geopressure system / Storage. 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.

2.5.1.2 Sistem Geopressured

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.

2.5.1.3 Sistem Magmatik

Sistem ini didapatkan pada kedalaman minimal 3 kilometer di daerah

vulkanik. Jika pemboran di daerah vulkanik dengan kedalaman 3 - 6 kilometer,

50

akan diperoleh sumber panas dengan temperatur antara 650 - 1200 oC. Teknologi

untuk menentukan lokasi, pengeboran dan memproduksikan cadangan belum

dikembangkan.

2.5.1.4 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 2.15

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 2.15Skema Sistem Hot Dry Rock 5)

2.5.2 Berdasarkan Fasa Fluida

Berdasarkan jumlah fasanya, reservoir panasbumi dapat dikelompokkan

menjadi reservoir satu fasa dan dua fasa. Klasifikasi reservoir panasbumi

51

berdasarkan fasa fluida yang dihasilkan dapat dibagi menjadi : liquid dominated

system, vapor dominated system dan superheated system.

2.5.2.1 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).

2.5.2.1.1 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).

2.5.2.1.2 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.

2.5.2.1.3 Superheated Steam

Fasa sistem ini dalam reservoir uapnya berupa uap panas lanjut dan didalam

diagram fasa sistem ini berada pada titik D dan E (Gambar 2.16.)

Pada titik D uap telah melampaui titik kritis baik tekanan maupun

temperaturnya dan jika diproduksikan maka takanannya akan turun dan uap akan

menjadi uap kering jenuh yang bercampur dengan uap superheated.

52

Pada titik E temperaturnya tidak setinggi pada titik D namun hanya

tekanannya saja yang tinggi dan kemungkinan dalam reservoir hanyalah dalam

bentuk air dan jika terjadi hubungan dengan permukaan maka tekanan akan turun

sehingga seluruhnya akan menjadi uap namun dalam bentuk uap basah.

Gambar 2.16.Diagram Tekanan dan Temperatur Untuk Air Murni 7)

2.5.2.2 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.

2.5.2.2.1 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. Oleh karena itu untuk

sistem ini fluida reservoir masih berwujud air panas, seperti pada Gambar 2.16.

53

2.5.2.2.2 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 2.17). Contoh sistem ini adalah Larderello dan Amiata

(Italia), Kamojang. Temperatur fluida berkisar antara 250-320 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

2.18.

Gambar 2.17Kondisi Tekanan dan Temperatur Reservoir Liquid Dominated 12)

2.5.3 Berdasarkan Enthalpi

Pengelompokkan jenis reservoir geothermal berdasarkan enthalpi sesuai

dengan temperatur fluida produksi dan fasa fluidanya, pengelompokka ini terdiri

dari enthalpi rendah, enthalpi menengah, dan enthalpi tinggi.

54

Gambar 2.18 Skema Sistem Reservoir Vapour Dominated 9)

Gambar 2.19Kondisi Tekanan dan Temperatur Reservoir Vapour Dominated 12)

2.5.3.1 Enthalpi Rendah

Sumur-sumur reservoir panasbumi adakalanya memproduksi fluida hanya satu

fasa saja, yaitu air panas. Ini dikarenakan suhu reservoir tidak mencapai titik didih

fluida pada tekanan tertentu. 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.

55

2.5.3.2 Enthalpi Menengah

Reservoir jenis ini memiliki suhu melebihi titik didih fluida pada kondisi

reservoir, tetapi dalam perjalanannya ke permukaan mengalami penurunan

tekanan dan temperatur, oleh karena itu setelah keluar dari sumur produksi

menghasilkan fluida dua fasa (uap dan air) namun fasa cairnya lebih besar

prosentasenya dibanding dengan fasa uapnya, atau disebut juga sebagai liquid

dominated. Contoh dari lapangan panasbumi enthalpi menengah seperti Dieng

(Liquid Diminated System).

2.5.3.3 Enthalpi Tinggi

Lapangan panasbumi yang menghasilkan uap panas kering (superheated

steam) dan reservoir sistem vapour dominated disebut sebagai lapangan yang

menghasilkan fluida dengan enthalpi tinggi. Suhu 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, namun apabila mengalami penurunan tekanan yang cukup berarti

maka fluida dapat berubah menjadi dua fasa dengan prosentase uap yang lebih

besar dari fasa cairnya.

2.5.4 Berdasarkan Temperatur

2.5.4.1 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

56

mungkin karena tercampur dengan air tanah yang dingin dari aquifer yang

dangkal.

2.5.4.2 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.

2.5.4.2.1 Wet Hyper Thermal Field

Wet hyperthermal field menghasilkan campuran air panas dan uap, maka

variabel tekanan kepala sumur (WHP) dan temperatur kepala sumur (WHT) serta

enthalpi dan kwalitas fluida saling bergantung. Fluida yang terproduksi (uap dan

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

tergantung pada suhu dan tekanan reservoir serta permeabilitasnya, maka setiap

sumur memiliki suatu sifat aliran tersendiri. Kharakteristik dari setiap sumur tidak

tetap dan produksinya selalu cenderung menurun sebagai fungsi dari waktu.

2.5.4.2.2 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

2.5.5 Berdasarkan Fluida

Berdasarkan jenis fluidanya, reservoir panasbumi terdiri dari Chloride water,

Carbonate Water, Sulphate Water. Giggenbach (1991) mengilustrasikan jenis

fluida panasbumi dalam bentuk segitiga yang dikenal dengan segitiga

57

Giggenbach. Penentuan jenis fluida dengan menggunakan segitiga Giggenbach

(Gambar 2.20) yaitu dengan mengeplot besarnya prosentase kandungan Cl, SO4,

dan HCO3 sehingga didapatkan satu titik. Titik tersebut adalah titik dmana jenis

fluida termasuk.

Gambar 2.20Segitiga Giggenbach7)

2.5.5.1 Chloride Water

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

58

yang ada aktivitas geyser dan daerah yang banyak terdiri dari batuan volkanik dan

sedimen.

2.5.5.2 Carbonate Water

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.

2.5.5.3 Sulphate Water

Acid sulphate water 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.

Acid sulphate water 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.

2.6 Potensi Reservoir

Potensi reservoir ada dua macam yaitu potensi statik dimana reservoir dalam

keadaan alami tanpa adanya produksi dari sumur dan potensi dinamik yang

merupakan potensi reservoir seiring berjalannya produksi fluida reservoir melalui

sumur-sumur produksi.

2.6.1 Potensi Statik

Potensi statik reservoir panasbumi merupakan potensi reservoir dalam

keadaan alami tanpa adanya aliran produksi fluida dari reservoir ke permukaan

kecuali melewati celah alami yang memungkinkan fluida keluar ke permukaan

59

sebagai bentuk gejala panasbumi, seperti geyser, mata air panas, solfatar, fumarol

dan lain sebagainya. Kandungan panas dan fluida reservoir panasbumi sebagai

acuan perhitungan potensi. Hanya saja, tanpa adanya survey yang melibatkan

pemboran dangkal dan survey yang lain seperti survey geologi, geofisika, dan

geokimia, potensi tersebut sulit untuk di perhitungkan. Dari survey yang

dilakukan, didapatkan data yang dibutuhkan untuk memperkirakan potensi dari

reservoir. Oleh karena itu potensi statik hanya merupakan perkiraan cadangan

sumberdaya panasbumi yang selanjutnya dibuktikan dengan pemboran dan

produksi fluida reservoir melewati sumur-sumur produksi. Sehingga potensi static

reservoir panasbumi hanya merupakan potensi kandungan panas dari batuan dan

fluida dan dapat diperhitungkan dengan menggunakan Persamaan :

.................................(2.42)

keterangan :

Φ = porositas, fraksi

ρw = berat jenis fluida, gr/cm3 atau lb/ft3

ρr = berat jenis batuan , gr/cm3 atau lb/ft3

Cw = kapasitas panas air, cal/gr0C atau Btu/lb0F

Cr = kapasitas panas batuan, cal/gr0C atau Btu/lb0F.

2.6.2 Potensi Dinamik

Pembuktian adanya sumber panasbumi yang diindikasikan oleh adanya gejala

penampakan panasbumi, yaitu dengan melakukan pemboran dan produksi. Setelah

semua data yang memuat segala tentang reservoir, baik data batuan, fluida,

geometri reservoir dan data produksi, selanjutnya dapat diperkirakan umur

potensial dari reservoir. Potensi dinamis adalah potensi reservoir seiring

berjalannya produksi yang mana fluida diproduksikan melewati sumur-sumur

produksi. Data yang paling penting dalam perhitungan potensi dinamik yaitu

temperature, tekanan, kwalitas fluida produksi. Sehingga potensi dinamis

merupakan heat flow yang keluar dari sumur, dapat diperhitungkan dengan

Persamaan :

...................................................................................(2.43)

60

Keterangan :

Q : heat flow, MW

m : total mass flow, t/h

h : enthalpy, kJ/kg

Dari parameter penyusun persamaan diatas, faktor yang paling mempengaruhi

parameter tersebut adalah tekanan dan temperature, karena akan mempengaruhi

besarnya enthalpy fluida dan besarnya massa uap dan air yang terjadi. Oleh karena

itu diperlukan manajemen yang baik untuk mengatur tekanan kepala sumur agar

enthalpy dan laju alir massa khususnya uap tetap terjaga.

Hal yang paling diperhatikan dari parameter-parameter tersebut adalah

penurunannya, karena seiring berjalannya produksi, parameter-parameter tersebut

mengalami penurunan. Oleh karena itu dibutuhkan strategi untuk merencanakan

langkah yang terbaik agar umur reservoir mencukupi, setidaknya untuk masa

kontrak lapangan. Rencana pengembangan lapangan panasbumi melibatkan segala

aspek mengenai potensi dan keekonomisan suatu lapangan baik dipandang dari

segi teknis maupun segi ekonomisnya.

2.6.3 Cadangan Reservoir

Perkiraan cadangan reservoir panasbumi ditentukan oleh besarnya energi

panas yang dikandung oleh reservoir yang bersangkutan. Energi panas tersebut

sangat tergantung pada temperatur reservoir dan volume reservoir. Sumber energi

panas dalam Sistem Hydrothermal ada dua macam yaitu energi batuan dan energi

fluida.

2.6.3.1 Kandungan Panas Batuan Dan Fluida Reservoir

Aliran fluida hanya melalui rekahan sedangkan aliran panas terjadi baik pada

rekahan maupun dalam pada matriks batuannya. Panas yang terkandung dalam

fluida yang mengisi rekahan dapat langsung diproduksikan atau keluar dan

diteruskan oleh air yang diinjeksikan kembali melalui percampuran. Sebaliknya

panas dalam matriks batuan hanya dapat diteruskan ke cairan yang diinjeksikan

kembali melalui fluida dengan media konduksi. Oleh sebab itu kontribusinya

61

tergantung pada ukuran relatif dan distribusi blok matriks, sifat-sifat panas dan

laju alir fluida dalam reservoir.

Panas sensibel yang terkandung dalam massa batuan granit (batuan dasar pada

sistem panasbumi yang sering dijumpai dan dijadikan patokan perkiraan

cadangan) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

..................................................................(2.44)

keterangan :

Q = panas yang tersimpan, cal atau Btu

ρ = berat jenis, gr/cm3 atau lb/ft3

C = kapasitas panas, cal/gr0C atau Btu/lb0F

V = volume, cm3 atau ft3

ΔT = perbedaan temperatur antara temperatur awal kedalaman tertentu

dengan permukaan, 0C atau 0F.

Kapasitas panas seluruhnya dalam suatu reservoir, baik untuk yang terrekah

(dominasi aliran uap atau liquid) maupun matriks batuan (bagian yang tidak ada

aliran), dihitung dengan mengoreksikan persamaan diatas terhadap kapasitas dan

densitas, sehingga diperoleh :

.................................(2.45)

keterangan :

Φ = porositas, fraksi

ρw = berat jenis fluida, gr/cm3 atau lb/ft3

ρr = berat jenis batuan , gr/cm3 atau lb/ft3

Cw = kapasitas panas air, cal/gr0C atau Btu/lb0F

Cr = kapasitas panas batuan, cal/gr0C atau Btu/lb0F.

Untuk menentukan suatu potensi reservoir panasbumi ada dua cara, yaitu :

1. Mass and Heat in Place

Langkah pertama dalam proses optimasi cadangan reservoir di suatu

lapangan panasbumi yaitu dengan cara menghitung massa fluida dan heat in

place. Dengan anggapan bahwa reservoir mengandung air dan uap sehingga

massa fluida dapat dihitung dengan persamaan :

...............................................................(2.46)

62

.........................................................(2.47)

keterangan :

mv = massa uap, kg

mw = massa air, kg

A = luas area, m2

h = ketebalan reservoir rata-rata, m

Φ = porositas, fraksi

Sw = saturasi air, fraksi

Sv = saturasi uap, fraksi

Sedangkan heat in place dalam fluida reservoir dapat dihitung dari massa

fluida dan enthalpi, yaitu :

..............................................................................(2.48)

.............................................................................(2.49)

keterangan :

Qw = panas dalam air, kJ

Qv = panas dalam uap, kJ

hw = enthalpi air, kJ/kg

hv = enthalpi uap, kJ/kg

Initial heat in place di dalam reservoir batuan dan fluida dapat dihitung

dari reservoir, porositas, kapasitas panas batuan, dan temperatur reservoir

dengan persamaan :

..................................................(2.50)

....................................(2.51)

Dengan demikian kandungan energi panas di dalam reservoir adalah sebagai

berikut :

........(2.52)

Keterangan :

He = kandungan energi panas, kJ

T = temperatur reservoir, oC

Uw = energi dalam air, kJ/kg

63

Uv = energi dalam uap, kJ/kg

Φ = porositas batuan reservoir, fraksi

Cr = kapasitas panas batuan, kJ/kg.oC

r = densitas batuan, kg/m3

w = densitas air, kg/m3

v = densitas uap, kg/m3

2. Analisa Numerik

Penentuan potensi suatu lapangan panasbumi dengan analisa numerik

dilakukan dengan cara :

a) Membuat model reservoir yang diharapkan dapat menggambarkan atau

mewakili kondisi yang sebenarnya, seperti :

struktur grid

permeabilitas

kondisi batas reservoir (boundary)

panas dan massa yang diambil serta banyaknya fluida untuk injeksi

Parameter batuan.

b) Natural state

Model yang dipergunakan harus menyerupai kondisi pada keadaan

netral.

c) History matching

Membuat data berdasarkan sejarah pembentukan daerah panasbumi

berupa data perhitungan dan data lapangan sesuai dengan spasinya.

d) Perkiraan pengembangan

Dari data hasil analisa numerik, dibuat perhitungan untuk tiap-tiap grid

sesuai dengan kondisi reservoir, kemudian dibuat harga rata-rata untuk

tiap lapangan dengan beberapa grid dengan metode statistik.

2.6.4 Potensi Uap Terhadap Energi Listrik

Perhitungan potensi uap terhadap energi listrik mula-mula dihitung dari

kandungan panas yang terkandung dalam batuan, kemudian dihitung massa uap

dan massa “immobil water”. Selanjutnya dihitung jumlah uap yang diproduksikan

64

dan dengan menggunakan hasil perhitungan konversi massa uap yang menjadi

energi listrik, maka potensi tenaga listrik dari fluida yang berada dalam reservoir

dapat dihitung beserta air yang berasal dari recharge.

Besarnya energi panas yang dapat dimanfaatkan (cadangan) dan diubah

menjadi energi listrik (potensi listrik) dapat dihitung dengan prosedur sebagai

berikut:

1. Menghitung kandungan energi di dalam reservoir pada keadaan awal (Ti) :

Hei = A . h [(1 – ) r . Cr . Ti + (L . uL . SL + v . uv . Sv)i]...............(2.53)

2. Menghitung kandungan energi dalam reservoir pada keadaan akhir (Tf) :

Hef = A . h [(1 – ) r . Cr . Tf + (L . uL . SL + v . uv . Sv)f]..............(2.54)

3. Menghitung maksimum energi yang dapat dimanfaatkan (sumber daya) :

Hth = Hei - Hef ........................................................................(2.55)

4. Menghitung energi panas yang pada kenyataannya dapat diambil (cadangan

panasbumi). Apabila cadangan dinyatakan dalam satuan kJ, maka besarnya

cadangan panasbumi ditentukan sebagai berikut :

Hde = Rf . Hth ..........................................................................(2.56)

Apabila cadangan dinyatakan dalam satuan MWth, maka besarnya cadangan

ditentukan dengan persamaan berikut :

...................................................(2.57)

5. Menghitung besarnya potensi listrik panasbumi, yaitu besarnya energi listrik

yang dapat dibangkitkan selama periode waktu tahun (MWe) :

..................................................(2.58)

Keterangan :

Ti = temperatur reservoir pada keadaan awal, oC

Tf = temperatur reservoir pada keadaan akhir, oC

Hei = kandungan energi dalam batuan dan fluida pada kondisi awal, kJ

Hef = kandungan energi dalam batuan dan fluida pada kondisi akhir, kJ

Hth = energi panasbumi maksimum yang dapat dimanfaatkan, kJ

65

Hde = energi panasbumi maksimum yang dapat diambil ke permukaan

(cadangan panasbumi), kJ

Hre = energi panasbumi maksimum yang dapat diambil ke permukaan

selama periode waktu tertentu (cadangan panasbumi), MWth

Hel = potensi listrik panasbumi, MWe

Rf = faktor perolehan (Recovery Factor), fraksi

t = lama waktu (umur) pembangkitan listrik, tahun

= faktor konversi listrik, fraksi.