NAMA : Victor Pandapotan Nainggolan NIM : 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
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
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
NAMA : Victor Pandapotan NainggolanNIM : 1201172
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
NAMA : Victor Pandapotan NainggolanNIM : 1201172
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
NAMA : Victor Pandapotan NainggolanNIM : 1201172
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.
NAMA : Victor Pandapotan NainggolanNIM : 1201172
- 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.
NAMA : Victor Pandapotan NainggolanNIM : 1201172
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
NAMA : Victor Pandapotan NainggolanNIM : 1201172
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
NAMA : Victor Pandapotan NainggolanNIM : 1201172
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 :
NAMA : Victor Pandapotan NainggolanNIM : 1201172
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
NAMA : Victor Pandapotan NainggolanNIM : 1201172
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
NAMA : Victor Pandapotan NainggolanNIM : 1201172
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
NAMA : Victor Pandapotan NainggolanNIM : 1201172
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)
NAMA : Victor Pandapotan NainggolanNIM : 1201172
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.
NAMA : Victor Pandapotan NainggolanNIM : 1201172
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.
NAMA : Victor Pandapotan NainggolanNIM : 1201172
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 :
NAMA : Victor Pandapotan NainggolanNIM : 1201172
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
NAMA : Victor Pandapotan NainggolanNIM : 1201172
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.
NAMA : Victor Pandapotan NainggolanNIM : 1201172
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.
NAMA : Victor Pandapotan NainggolanNIM : 1201172
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
NAMA : Victor Pandapotan NainggolanNIM : 1201172
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,
NAMA : Victor Pandapotan NainggolanNIM : 1201172
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,