PENENTUAN FEED ZONE DAN LAJU PRODUKSI OPTIMUM PADA SUMUR PANAS BUMI BERDASARKAN HASIL UJI SUMUR PROPOSAL KOMPREHENSIF

Transkripsi

1 PENENTUAN FEED ZONE DAN LAJU PRODUKSI OPTIMUM PADA SUMUR PANAS BUMI BERDASARKAN HASIL UJI SUMUR PROPOSAL KOMPREHENSIF Oleh : RAMDHAN REFIAN NIZAR JURUSAN TEKNIK PERMINYAKAN FAKULTAS TEKNOLOGI MINERAL UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL VETERAN Y O G Y A K A R T A 2017

2 PENENTUAN FEED ZONE DAN LAJU PRODUKSI OPTIMUM PADA SUMUR PANAS BUMI BERDASARKAN HASIL UJI SUMUR PROPOSAL KOMPREHENSIF Oleh : RAMDHAN REFIAN NIZAR / TM Disetujui untuk Jurusan Teknik Perminyakan Fakultas Teknologi Mineral UPN Veteran Yogyakarta, Oleh : Pembimbing M. Th. Kristiati, S.T., M.T.

3 KATA PENGANTAR Puji dan syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas segala berkat dan pertolongannya sehingga penulis mampu menyelesaikan proposal komprehensif ini. Proposal komprehensif ini berjudul : PENENTUAN FEED ZONE DAN LAJU PRODUKSI OPTIMUM PADA SUMUR PANAS BUMI BERDASARKAN HASIL UJI SUMUR, proposal ini disusun untuk memberikan gambaran mengenai latar belakang, tujuan dan materi yang akan dibahas didalam penyusunan komprehensif di Jurusan Teknik Perminyakan, Fakultas Teknologi Mineral UPN Veteran Yogyakarta. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan baik secara moral maupun material, sehingga penyusunan proposal ini dapat selesai dengan baik. Penulis meyakini sepenuhnya bahwa dalam penulisan proposal ini masih terdapat banyak kekurangannya, sehingga kritik dan saran yang membangun akan sangat berarti bagi penulis. Akhirnya, semoga proposal komprehensif ini dapat bermanfaat bagi penulis dan semua pihak yang memerlukannya. Yogyakarta, 27 April 2017 Ramdhan Refian Nizar

4 I. JUDUL PENENTUAN FEED ZONE DAN LAJU PRODUKSI OPTIMUM PADA SUMUR PANAS BUMI BERDASARKAN HASIL UJI SUMUR II. LATAR BELAKANG Penentuan feed zone atau zona rekah dalam kegiatan operasi pemboran dan produksi sumur panas bumi sangatlah penting. Feed zone dalam sumur panas bumi inilah yang dijadikan sebagai zona prospek dalam eksplorasi panas bumi. Zona ini merupakan media tempat mengalir fluida panas bumi. Sebagai salah satu sumber energi, maka suatu lapangan panas bumi perlu diketahui terlebih dahulu potensi energinya. Potensi energi tersebut nantinya akan digunakan dalam pertimbangan akan dikembangkan atau tidaknya lapangan tersebut. Parameter yang dapat menentukan potensi suatu lapangan panas bumi dapat berupa jumlah panas yang terkandung dalam reservoar panas bumi tersebut dan temperatur minimum yang masih dapat diterima oleh pembangkit tenaga listrik. Untuk mencari potensi inilah perlu diadakan suatu pengujian terhadap sumuran yang disebut uji sumur. Dalam penentuan feed zone dan laju produksi optimum dapat dilakukan serangkaian pengujian yang dapat melihat potensi dari suatu kemampuan reservoar geothermal tersebut, diantaranya uji komplesi, uji panas, dan uji produksi. III. TUJUAN PENULISAN Tujuan dari penulisan komprehensif ini adalah untuk mengetahui di mana zona rekah pada sumur panas bumi berada dan menentukan ukuran tekanan kepala sumur agar menghasilkan tenaga listrik yang optimum berdasarkan data uji sumur. IV. TINJAUAN PUSTAKA 4.1. Uji Sumur Pengukuran dan pengujian sumur dapat dilakukan baik pada waktu pemboran maupun sebelum pemboran selesai, yaitu setelah pemboran mencapai kedalaman yang diinginkan atau setelah sumur diproduksikan.

5 Pengukuran dan pengujian sumur merupakan kegiatan yang sangat penting dilakukan untuk mendapatkan data atau informasi mengenai : Kedalaman zona bertemperatur tinggi, zona produksi dan pusat-pusat rekahan (feed point). Jenis fluida produksi. Jenis reservoar. Tekanan dan temperatur di dalam sumur dan di reservoar. Kemampuan produksi sumur, yaitu besarnya laju produksi dan entalpi fluida pada berbagai tekanan kepala sumur. Karakteristik fluida dan kandungan gas. Karakteristik reservoar di sekitar sumur. Kondisi lubang sumur Uji Komplesi Uji komplesi adalah pengujian sumur yang dilakukan untuk mengetahui kedalaman zona produksi dan kedalaman pusat rekahanrekahan (feed zone) serta produktivitasnya. Uji komplesi dalam sumur panas bumi ada tiga macam, yaitu spinner test, water loss test, dan gross permeability test Uji Hilang Air (Water Loss Test) Uji hilang air dilakukan untuk mengetahui tempat-tempat dimana terjadi hilang air atau tempat-tempat dimana fluida formasi masuk ke dalam sumur, karena hal tersebut merupakan indikasi adanya pusat-pusat rekahan. Hal ini dapat ditentukan dari landaian tekanan, temperatur dan aliran pada waktu air dipompakan dengan laju konstan. Lokasi dari pusat-pusat rekahan (feed point) ditentukan dengan menganalisa data tekanan di dalam sumur, yaitu dengan membandingkan dengan besarnya tekanan formasi, serta melihat perubahan temperatur yang terjadi di dalam sumur. Untuk memahami hal tersebut, dapat dilihat landaian tekanan di dalam sumur dan landaian tekanan formasi pada Gambar 4.1. tentang Perbandingan landaian tekanan didalam sumur dan di formasi.

6 Gambar 4.1 Perbandingan landaian tekanan didalam sumur dan di formasi (Saptadji, 1996) Pada Gambar 4.1.(kiri) dapat dilihat bahwa hingga kedalaman tertentu (depth), besarnya tekanan formasi adalah lebih besar dari tekanan di dalam sumur. Ini berarti diatas kedalaman tersebut terjadi inflow, yaitu fluida formasi masuk ke dalam sumur. Dibawah kedalaman uji, besarnya tekanan formasi lebih kecil dari tekanan di dalam sumur. Ini berarti dibawah kedalaman D terjadi outflow, yaitu fluida dari sumur keluar dan masuk ke dalam formasi. Contoh lainnya adalah pada Gambar 4.1. (kanan). Terlihat pada gambar tersebut, besarnya tekanan di dalam sumur lebih besar dari tekanan formasi. Ini berarti terjadi outflow, yaitu fluida dari sumur keluar dan masuk ke dalam formasi. Arah aliran di dalam sumur dapat diketahui dari landaian tekanan. Kedalaman pusat-pusat rekahan dapat pula diketahui dengan menganalisa tidak hanya landaian tekanan tetapi juga landaian temperatur. Landaian temperatur hasil dari suatu pengujian mungkin seperti salah satu landaian temperatur yang diperlihatkan pada Gambar 4.2. Landaian temperatur yang paling sederhana adalah landaian A, di mana temperatur naik secara perlahan-lahan dengan mengalirnya air ke dasar sumur. Pada gambar dapat dilihat bahwa kenaikan temperatur sangat kecil sekali hingga sampai pada suatu kedalaman tertentu tiba-tiba terjadi kenaikan temperatur yang sangat besar. Daerah di mana kenaikan

7 temperatur relatif kecil disebabkan karena perpindahan panas secara konduksi (melalui batuan) dari formasi di sekitarnya. Di bawah daerah tersebut temperatur naik secara tiba-tiba. Ini menunjukkan bahwa air tidak turun ke bawah menuju dasar sumur, tetapi masuk ke dalam formasi pada kedalaman tersebut. Gambar 4.2. ( a ) Landaian temperatur di dalam sumur ( b ) Profil aliran pada waktu injeksi air dingin (Saptadji, 1996) Landaian temperatur B merupakan landaian yang terjadi bila sebagian dari air yang diinjeksikan hilang di zona bagian atas (terjadi outflow). Ini menyebabkan laju aliran air yang ke bawah berkurang dengan kedalaman, mengakibatkan temperatur naik lebih cepat. Perubahan temperatur gradien secara tiba-tiba disebabkan karena penurunan laju aliran air yang turun ke dasar sumur. Landaian temperatur C merupakan landaian temperatur bila terjadi inflow pada bagian atas dan outflow pada bagian yang lebih dalam. Perubahan temperatur secara bertingkat menunjukkan adanya inflow, yaitu fluida formasi masuk ke dalam sumur, di zona atas. Landaian temperatur di dalam sumur sangat dipengaruhi banyak faktor, antara lain adalah sangat dipengaruhi oleh besarnya permeabilitas batuan. Landaian temperatur di dalam sumur yang menembus batuan dengan permeabilitas tinggi berbeda dengan yang menembus batuan dengan permeabilitas rendah. Gambar 4.3. merupakan salah satu contoh landaian temperatur di dalam sumur yang menembus formasi dengan permeabilitas tinggi. Gambar 4.4. merupakan salah satu contoh landaian

8 temperatur di dalam sumur yang menembus formasi dengan permeabilitas rendah. Gambar 4.4. memperlihatkan kedalaman di mana terjadi perubahan temperatur lokasi dari pusat-pusat rekahan (feed points). Gambar 4.3. Contoh Landaian Temperatur di Dalam Sumur Yang Menembus Formasi Dengan Permeabilitas Tinggi (Saptadji, 1996) Gambar 4.4. Contoh Landaian Temperatur di Dalam Sumur Yang Menembus Formasi Dengan Permeabilitas Rendah (Saptadji, 1996) Produktivitas pusat-pusat rekahan dapat ditentukan dengan menggunakan prinsip kesetimbangan panas dan konsep indeks produktivitas. Dengan menggunakan prinsip tersebut, besarnya inflow rate dapat dihitung apabila rate injeksi, temperatur injeksi, temperatur diatas dan dibawah kedalaman dimana terjadi inflow dapat diketahui. Suatu uji komplesi dilakukan dengan laju injeksi (Wi) dan temperatur (Ti). Hasil analisa landaian tekanan dan temperatur

9 menunjukkan bahwa terjadi inflow pada bagian atas (upper zone), dengan laju alir (Wfu) dan temperatur (Tfu), dan outflow pada bagian bawah (lower zone), dengan laju alir (Wfl). Pada bagian atas dimana terjadi inflow. Kesetimbangan panas adalah : WT W T i i fu fu W m T m Kesetimbangan massa mengikuti persamaan : W m W W i fu Dengan substitusi kedua persamaan diatas, didapatkan persamaan : W fu T Wi T m fu Ti T m Setelah laju alir dari formasi diketahui, maka besarnya indeks produktivitas dari masing-masing feed zone dapat diketahui dengan menentukan : Indeks produktivitas upper zone. PI u W fu P P fu wu Indeks produktivitas lower zone. PI l Wm P P fl wl Untuk menentukan lokasi zona rekah (feed zone) dengan cara menginjeksikan air ke dalam sumur bersamaan dengan menurun-naikkan PTS Tools (Saptadji, 2014) Gambar 4.5. Proses Injeksi Fluida (Saptadji, 2014)

10 Uji Permeabilitas Total (Gross Permeability Test) Efek perubahan rate injeksi dapat dimonitor dengan dua cara. Cara pertama adalah dengan mencari hubungan antara tekanan dan aliran yang stabil sehingga dapat diperoleh besarnya injectivity atau dengan memonitor tekanan transient sehingga dapat diperoleh besarnya transmissivity atau permeability-thickness (perkalian antara permeabilitas dengan ketebalan lapisan). Kedalaman tempat pengukuran tekanan harus ditentukan dengan tepat, yaitu pada lokasi pusat rekahan (feed zone) yang diidentifikasikan dengan terjadinya hilang sirkulasi lumpur pada saat proses pemboran memasuki zona permeabel atau dari analisa core dan analisa cutting. Apabila alat ukur kedalaman ditempatkan pada kedalaman yang salah maka akan menimbulkan kesalahan pengukuran. Hal ini dapat dilihat dari ketidakteraturan hasil plotting pada chart yang menunjukkan kurva naik turun yang disebabkan oleh pergerakan fluida dengan densitas yang bervariasi sehingga menyebabkan perbedaan tekanan antara dua kedalaman tersebut (tempat alat ditempatkan dan kedalaman feed point) berubah-ubah. 2014) P = P-P0 = Persamaan dalam menentukan transmisibilitas dan skin (Kustono, qμ μcr E1 4πkh 4kt E1 (x) - ln(x) γ = log10(x) - γ 2 Wv μcr E1 4kh 4kt Keterangan : γ = yang merupakan konstanta Euler 2 - P = P-P0 = 4 qμ πkh log 4kt μcr kt = m log 10 ( t) log μcr qμ Keterangan : m = 4πkh qμ Kh = 4πm

11 2. 303Wv Kh = 4πm P 4kh 1 1 = log m μ ch r ch = r kh 1 P / m Gambar 4.6. Step Rate Injection Test Data (Buscato, 2012) Uji Spinner (Spinner Test) Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui tekanan, temperatur dan laju alir fluida didalam lubang sumur dengan cara menurunkan sebuah alat yang dinamakan Spinner. Data data yang tersedia dari PTS tersebut yaitu adalah data tekanan, temperatur, spinner dan cable speed. Hal hal yang dibandingkan dari data PTS injeksi dan produksi ini antara lain letak ke dalam feedzone, kontribusi massa, kemudian menentukan hubungan dari injectivity index dan productivity index. Spinner dapat menentukan kecepatan fluida dengan persamaan (Malcolm, 2011) sebagai berikut

12 V = (fpm/rps) x RPS cable speed Nilai (fpm/rps) diperoleh dengan cara membuat crossplot antara RPS dengan kecepatan alat (cable speed). Gambar 4.7. Spinner Data Pada Kondisi Injeksi, (a) Data Frekuensi, (b) Interpretasi Kecepatan Fluida Uji Panas Pada akhir proses pemboran, temperatur sumur panas bumi turun dan biasanya dilakukan pemanasan selama beberapa hari sebelum dilakukan discharge. Pemanasan sumur panas bumi merupakan suatu kegiatan yang dilakukan untuk mempersiapkan kondisi sumur untuk diproduksi. Pemanasan sumur panas bumi dilakukan dengan cara sumur ditutup terlebih dahulu beberapa waktu, selama berlangsungnya tahap ini dilakukan pengukuran tekanan dan temperatur. Dari hasil pengukuran tersebut dapat dibuat grafik landaian temperatur dan tekanan, kemudian dari grafik tersebut dapat diketahui temperatur daerah feed zone dan kedalaman water level. Apabila sudah mencapai kondisi temperatur yang mendekati stabil maka sumur panas bumi telah siap untuk diproduksikan. Serangkaian waktu yang tepat untuk pengukuran tekanan dan temperatur, antara lain 1 hari, 2 hari, 4 hari, 7 hari, 15 hari, 28 hari dan 42 hari setelah dilakukan penyelesaian sumur. Ada beberapa ciri khas yang memberikan informasi letak feed zone dari temperatur formasi, antara lain :

13 Zona pembalikan temperatur atau pemanasan yang sangat cepat bervariasi dengan hilangnya lumpur pemboran. Kurva titik pendidihan. Bagian lambat adalah pemanasan konduktif. Akibat pemanasan sumur panas bumi, ada empat cara dimana panas dapat mencapai lubang sumur, yaitu : Dengan cara konduksi pada sekeliling sumur panas bumi. Dengan aliran langsung fluida menuju lubang sumur pada satu level (aliran antar zona). Dengan cara konveksi dalam lubang sumur. Dengan aliran langsung menuju sumur. Ada dua metode yang sering digunakan dalam penentuan distribusi temperatur dalam sumur (Kajugus, 2002), yaitu metode Horner Plot dan metode Albright. a. Metode Horner Plot Teknik yang dikembangkan untuk memperkirakan temperatur formasi untuk masa pemulihan yang relatif lama, biasanya berkisar antara minggu ke bulan. Dasar teknik ini adalah hubungan garis lurus antara temperatur sumur dan logaritma alami waktu relatif, τ, atau waktu Horner, Keterangan t : Waktu yang telah dilewati saat sirkulasi terakhir berhenti t0 : Waktu sirkulasi terakhir Dari persamaan diatas dapat direncanakan temperatur sumur bor maksimum sebagai fungsi dari ln dan kemudian memplot garis lurus melalui data dimana ekstrapolasi menjadi = 1, sehingga dapat memperkirakan temperatur formasi b. Metode Albright

14 Metode ini digunakan untuk penentuan langsung temperatur sumur bor selama gangguan yang dapat diterima selama pekerjaan pengeboran; yaitu 12 sampai 24 jam tergantung kedalaman formasi sumur dan batuan. Metode ini didasarkan pada asumsi bahwa untuk interval waktu acak, jauh lebih pendek dari waktu pemulihan, laju pemulihan temperatur ditentukan oleh perbedaan antara temperatur sumur bor dan temperatur pembentukan. Keterangan : i T 0 : Perkiraan temperatur saat sirkulasi i T t : Temperatur saat waktu t i T : Perkiraan temperatur formasi pada Interval i i C : Konstanta Uji Produksi Jenis dan ukuran peralatan yang dibutuhkan untuk uji produksi tergantung pada tipe sumur dan reservoar panas bumi serta laju alir massa dan panas maksimum yang diharapkan. Dari hasil completion test, parameter-parameter reservoar panas bumi sudah dapat diperkirakan demikian juga entalpinya. Sebelum discharge test biasanya didahului dengan bleeding. Bleeding adalah kegiatan membuka sumur dengan pipa berukuran kecil dan kapasitas aliran yang sangat kecil sebagai tahap persiapan bagi casing untuk dapat digunakan sebagai media produksi uap. Bleeding merupakan discharge dengan laju alir kecil, biasanya dilakukan dengan laju alir 1 kg/detik. Bleeding tersebut dilakukan setelah selesai dilakukan pemanasan sumur panas bumi dengan tujuan membuang gas-gas yang terkumpul pada kepala sumur selama uji pemanasan. Disamping itu, bleeding dimaksudkan untuk merambatkan panas dari feed zone menuju bagian atas lubang sumur, terutama untuk memanaskan casing. Hal ini

15 dilakukan sebelum dilakukan discharge yang sebenarnya. Gas dialirkan dari valve pada expansion spool melalui pipe line menuju bak penampung. Hal ini dimaksudkan untuk menurunkan konsentrasi gas (terutama gas beracun) yang akan dibuang menuju udara bebas, karena sebagian gas akan bereaksi dengan NaOH. Bleeding dengan larutan NaOH ini hanya dilakukan untuk sumur atau lapangan panas bumi yang mempunyai kandungan gas tinggi. Pada saat bleeding, dilakukan pengukuran tekanan dan temperatur, sehingga dapat ditentukan profil tekanan dan temperatur pada kedalaman tertentu, selanjutnya dapat diperkirakan zona produktif (feed zone) sumur panas bumi. Uji produksi atau biasa disebut dengan discharge atau output test dilakukan untuk mendapatkan data: 1. Jenis fluida reservoar dan fluida produksi 2. Kemampuan produksi sumur, yaitu besarnya laju produksi dan enthalpy fluida pada berbagai tekanan kepala sumur. 3. Karakteristik fluida dan kandungan gas Metode Pengukuran Sumur Satu Fasa Metode pengukuran ini digunakan untuk pengukuran satu fasa, metode yang digunakan dibedakan menjadi dua: a) Sumur Entalpi Rendah menggunakan weirbox. Gambar 4.8 Pengukuran Volume. (a) Rectangular Weir, (b) V Notches

16 Besar volume air yang mengalir pada tekanan atmosfer dapat pula ditentukan dengan suatu peralatan yang disebut Weir Box, yang biasanya dipakai untuk menghitung volume air yang keluar dari silencer. Gambar 4.9 Penampang Muka Weir Box, (a) Rectangular Weir, (b) V-notch (Anonymous, ITB Workshop, 2013) Perhitungan Laju Alir Massa (Anonymous, ITB Workshop, 2013) o Rectangular Weir Q = C 2 d b (2g) h 3 Keterangan : - Q : flow rate (m 3 /s) - h : tinggi head dari weir (m) - b : lebar penampang weir (m) - g : gravitasi (9,8 m/s 2 ) - Cd : Konstanta discharge weir 3 o V-notch Q = C 2 2 d (2g) h tan 15 θ = sudut v-notch 2 Sumur Entalpi Tinggi menggunakan orifice

17 Gambar Orifice Single Phase Gambar Penampang Ilustrasi Kerja dari Orifice Meter (Anonymous, ITB Workshop, 2013) Pada penentuan laju aliran melalui orifice meter adalah W = C P / Keterangan : - C : Konstanta Orifice - P : Perbedaan tekanan - : Spesifik Volume fluida

18 Metode Pengukuran Sumur Dua Fasa Pada pengukuran dua fasa metode-metode yang biasa digunakan antara lain a) Metode Kalorimeter Didalam metoda kalorimeter pengukuran dilakukan dengan mengalirkan fluida dari sumur ke sebuah kalorimeter, yang berisi air dingin yang diketahui volume dan temperaturnya, untuk suatu waktu tertentu. Setelah beberapa waktu, sumur ditutup dan kemudian volume fluida di dalam tangki diukur, begitu juga temperaturnya. Gambar Pengukuran Volume (Cliff, 1979) Gambar Pengukuran Temperatur (Cliff, 1979)

19 Pengukuran massa alir dan entalpi alir dapat dihitung dengan persamaan berikut (Saptadji, 1996). a. Menghitung massa alir pada kondisi T1 dan T2. T1 merupakan kondisi mula, sedangkan T2 merupakan kondisi campuran total dan fluida uji dan fluida dasar di kalorimeter. Untuk mencari harga spesifik volume (ϑ) pada kondisi T dapat menggunakan steam table. M n V n n b. Laju Aliran massa (W) M1 M W Δt 2 c. Menghitung entalpi dari fluida h 2M h M 2 2 h1m M 1 1 b) Metode Lip Pressure Secara umum prosedur pengujian metode lip pressure adalah tekanan pipa lip dicatat setiap satu periode tertentu sepanjang penyemburan tegak berlangsung sampai tekanan mencapai konstan (kondisi stabil). Metode Lip Pressure terbagi menjadi dua, yaitu: Uji datar (Horizontal Discharge) Metode ini fluida dari sumur disemburkan mendatar ke silencer (atmospheric separator). Tekanan diukur pada pipa paling ujung. Laju aliran alir dari separator diukur menggunakan weirbox. Metode ini dapat mengukur entalpi dan total aliran massa menggunakan persamaan Russel James (Mubarak, 2015)

20 Gambar Horizontal Discharge (Mubarak, 2015) Gxh P G m 3600xA M x h x A x P 0.96 Keterangan : - P : lip Pressure (bara) - H : Flowing enthalpy (kj/kg) - G : Total laju aliran massa unit area (ton / cm 2.sec) - A : Luas area lip (cm 2 ) - M : Total laju aliran massa (ton/jam) Brine flow rate dari Atmospheric Flash Tank (AFT) dikorelasikan dengan total mass flow rate menggunakan Flash Correction Factor (FCF) (Mubarak, 2015), yaitu M = Mw(atm) x FCF FCF = 1 1 x

21 M = W atm h gatm h fgatm H Kemudian subtitusikan persamaan diatas ke dalam persamaan Russel James, sebagai berikut M w(atm) xh 3600 x A x P fgatm 0.96 xh x (h gatm H) Untuk tekanan atmospheric pada 1 bar absolut (hg atm = 2675 kj/kg dan hfg atm = 2258 kj/kg) didapatkan M w(atm) A x P x 3600x (2675 H) x H Dengan menggunakan persamaan sebelumnya, mw (atm) / (A x P 0.96 ) dapat dihitung untuk kisaran H. Jika H diplot vs log [mw (atm) / (A x P 0.96 )], maka sebuah hubungan linier hampir diperoleh: M Y AxP w(atm) 0.96 Apabila diasumsikan bahwa tekanan atmospheric adalah 1 bara, maka persamaan menjadi : Y H Y Setelah entalpi alir diperoleh, laju alir massa total dapat dihitung dengan menggunakan Faktor Koreksi Flash (FCF) dengan persamaan di atas menjadi : 2258x M M 2675 H w(atm) Untuk menghitung aliran air yang keluar melalui weirbox dapat menggunakan persamaan (Mubarak, 2015) :

22 Di mana h adalah ketinggian air melalui v-notch (m), p adalah tinggi kotak weir box tidak termasuk v-notch (m), B adalah lebar dari weirbox (m), mw (atm) aliran air pada kondisi atmosfir (t/h) and ρf adalah densitas air (kg/m 3 ). Uji tegak (Vertical Discharge) Uji tegak berguna untuk memperoleh perkiraan awal mengenai potensi sumur dan menentukan peralatan yang dibutuhkan dalam menguji kemampuan sumur pada waktu yang lebih lama. Gambar Vertical Discharge (Mubarak, 2015) Dengan persamaan uji tegak (Russel James, 1970), Total aliran massa (mass flow) dapat didapatkan sebagai berikut : GxH P W G A 184xAxP W H 0.96

23 Keterangan : - P : lip Pressure (bara) - H : Flowing enthalpy (kj/kg) - G : Total laju aliran massa unit area (ton / cm 2.sec) - A : Luas area lip (cm 2 ) - W : laju aliran massa (kg/s) Maka dari persamaan diatas bisa didapatkan besar laju alir (Q) dengan persamaan : Q WH x A x P 1000x H, MW Thermal Kelemahan metode ini adalah bahwa nilai entalpi sumur tidak dihitung, namun diasumsikan dari temperatur reservoar yang diperoleh dari pengukuran downhole (P dan T). Dalam penerapannya, metode ini hanya digunakan untuk membersihkan sumur dan menghitung potensi sumur. Kelemahan penting lain yang perlu dipertimbangkan (terutama untuk sumur dengan entalpi rendah) adalah pembuangan air (brine) di seluruh sumur dan daerah sekitarnya. c) Metode Separator Metode ini mengukur aliran dua fasa dari sumur panas bumi dengan penggunaan cyclone separator. Separator akan memisahkan fasa uap dan fasa cair pada tekanan separator. Ukuran separator tegantung dari perkiraan besarnya laju aliran massa. Pengukuran laju uap yang keluar dari outlet separator dilakukan dengan menggunakan orifice. Prinsip pengukuran kecepatan dengan menggunakan gangguan digunakan, sehingga parameter selanjutnya dapat diperoleh berupa tekanan upstream (PU), tekanan downstream (PD) dan tekanan diferensial (ΔP). Dengan menggunakan prinsip hukum Bernoulli, rate dari uap dapat dihitung menggunakan persamaan (Mubarak, 2015)

24 M x C x Z x ε x Ε x d x ΔP x ρ Keterangan : M adalah aliran uap (t/h) C adalah koefisien dasar, dihitung melalui grafik konstanta radius tapping orifice (gambar 4.16) Z adalah faktor koreksi, ε adalah faktor ekspansi, E adalah faktor kecepatan, d adalah diameter dalam orifice (mm), ΔP adalah tekanan delta hulu dan hilir Orifice (kg / cm3) ρ adalah densitas uap (kg/m 3 ) Gambar 4.16 Konstanta Radius Tapping Orifice

25 Gambar Separator Method 4.2. Penentuan Tekanan Kepala Sumur Pengoperasian tekanan kepala sumur di suatu lapangan panas bumi sebaiknya mempertimbangkan beberapa hal, yaitu masalah ketahanan formasi batuan reservoar terhadap tekanan yang diberikan, penanggulangan terhadap terbentuknya scale, kualitas uap yang dihasilkan serta pada akhirnya akan diperhitungkan tentang besarnya daya listrik (electric power) yang dihasilkan oleh sumur tersebut. Penentuan tekanan kepala sumur (WHP) yang optimum yang akan di operasikan pada suatu sumur digunakan data uji sumur. Setelah dilakukan perhitungan berdasarkan pengujian sumur dengan metode di atas maka diperoleh sebuah output curve untuk masing-masing sumur. Melalui output curve tersebut akan ditentukan titik optimum (WHP) di mana lapangan tersebut akan dioperasikan sehingga dapat dicapai target tenaga listrik yang diinginkan Output Curve WHP vs MWth Dari uji produksi ini didapatkan data mengenai laju alir massa fluida baik fasa uap maupun fasa air, entalpi, tekanan kepala sumur, dan temperatur fluida produksi. Kemudian dibuat output curve dengan memplot WHP vs hasil kali Mtotal dengan entalpi (MWth) sehingga akan didapatkan laju alir optimum Output Curve WHP vs MWe

26 Tekanan kepala sumur yang menghasilkan laju alir fluida optimal belum tentu sama dengan tekanan kepala sumur yang menghasilkan tenaga listrik optimum. Oleh karena itu, MWth harus dikonversikan ke MWe terlebih dahulu agar didapat TKS yang dapat memproduksikan fluida secara optimum sehingga didapat tenaga listrik yang optimum pula. V. KESIMPULAN SEMENTARA 1. Uji komplesi terdiri dari water loss test dan gross permeability test. Dari water loss test dapat diperoleh zona loss atau zona feed, sedangkan dari gross permeability test dapat ditentukam specific capacity dari sumur. 2. Analisa yang digunakan saat uji gross permeability adalah pressure fall off test yang berguna untuk menentukan transmisivitas. 3. Dari uji pemanasan dapat dilihat temperatur dan permeabilitas batuannya. Data ini juga dapat digunakan untuk menentukan jenis uji produksinya. 4. Dari uji produksi dapat diperoleh output curve yang berguna untuk menentukan TKS optimumnya. 5. Laju alir massa fluida dan entalpi fluida dapat digunakan untuk menghitung potensi suatu sumur. VI. RENCANA DAFTAR PUSTAKA 1. Buscato, Norman Quantifying Feed Zone Contributions from Pressure Temperature-Spinner Data And Pressure Transient Analysis Using Welltester. Geothermal Training Program : Iceland 2. Cliff, W.C., Apley W.J. & Creer J.M., Evaluation of Geothermal Well- Head Flow Sampling and Calorimeter Methods, Pacific North West Laboratory : DiPippo, Ronald., Geothermal Power Plants: Principles, Applications, Case Studies and Environmental Impact. University of Massachusetts Dartmouth 4. Grant, Malcolm A. & Bixley, Paul F, Geothermal Reservoar Engineering Second Edition. Elsevier : USA

27 5. Saptadji, Nenny Miryani Introduction to Geothermal Well & Downhole Measurement for Geothermal Well. Program Studi S2 Teknik Panas Bumi ITB. 6. Saptadji, Nenny Miryani Teknik Panas bumi, Department Teknik Perminyakan, ITB : Bandung. 7. Mubarok, Husni et al. (2015). A Statistical Analysis for Comparison Between Lip Pressure and Separator in Production Well Testing at Lahendong and Ulubelu Field. Proceedings World Geothermal Congress Australia. 8. Wibowo, Aris et al. (2015). Production Test Analysis of XYZ-Well at Dieng Geothermal Field Using Horizontal Discharge Lip Pressure Method with Russel James Equation and Hiriart Equation. Proceedings World Geothermal Congress Australia. 9. Kajugus, Shakira Geothermal Reservoar Evaluation Using Well Testing and Analytical Modelling Case Example: Reykjanes Geothermal System, SW Iceland. University of Iceland

28 VII. RENCANA DAFTAR ISI DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... HALAMAN PENGESAHAN... HALAMAN PERSEMBAHAN... RINGKASAN... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... DAFTAR LAMPIRAN... BAB I PENDAHULUAN... BAB II KARAKTERISTIK RESERVOAR Syarat Terbentuknya Reservoar Panas bumi Sumber Panas... \ Batuan Reservoar Cap Rock Sistem Recharge dan Discharge Karakteristik Reservoar Panas bumi Jenis Batuan Reservoar Batuan Beku Batuan Sedimen Batuan Metamorf Sifat-sifat Fisik Batuan Reservoar Panas bumi Porositas Densitas Permeabilitas Kompresibilitas Saturasi Sifat-sifat Termodinamika Batuan Panas Spesifik Batuan Konduktivitas Batuan Sifat-sifat Fisik Fluida Reservoar Densitas Viskositas Volume spesifik Tegangan Permukaan...

29 Sifat-sifat Termodinamika Fluida Reservoar Kapasitas Panas Konduktivitas Panas Fluida Energi Dalam, Entalpi dan Entropi Kondisi Reservoar Tekanan Reservoar Temperature Reservoar Jenis-jenis Reservoar Berdasarkan Sumber Panas Sistem Hidrotermal Jenis Hidrotermal Berdasar Keberadaannya Cyclic Sistem Storage Sistem Sistem Geopressure Sistem Hot Dry Rock Sistem Magmatik Berdasarkan Temperatur Semi Thermal Field Hyperthermal Field Wet Hyperthermal Field Dry Hyperthermal Field Berdasarkan Fasa Fluida Reservoar Satu Fasa Warm Water Hot Water Superheated Steam Reservoar Dua Fasa Liquid Dominated Steam Vapor Dominated Steam Berdasarkan Entalpi Entalpi rendah Entalpi menengah Entalpi tinggi Berdasarkan Fluida Chloride Water Sulphate Water Carbonate Water... BAB III UJI SUMUR 3.1. Completion Test Water Loss Test Penentuan Lokasi Pusat-pusat Rekah Penentuan Produktivitas Pusat-pusat Rekah Gross Permeability Test Spinner Test Uji Panas...

30 3.3. Uji Produksi Metode Pengukuran Satu Fasa Sumur-sumur Entalpi Rendah Sumur-sumur Entalpi Tinggi Metode Pengukuran Dua Fasa Metode Kalorimeter Metode Lip Pressure Metode Separator... BAB IV. PENENTUAN TEKANAN KEPALA SUMUR 4.1. Aliran Fluida Pada Pipa Vertikal Persamaan Dasar Aliran Fluida Pada Pipa Vertikal Regime Aliran Pada Pipa Vertikal Vertikal Lift Performance (VLP) Aliran Vertikal Satu Fasa Metode Fritzache Metode Mukherjee dan Brill Aliran Vertikal Dua Fasa Pola Aliran Menurut Begs-Brill Prosedur Kehilangan Tekanan Kehilangan Tekanan Pada Pipa Vertikal Kehilangan Tekanan Pada Pola Aliran Bubble Kehilangan Tekanan Pada Pola Aliran Slug Kehilangan Tekanan Pada Pola Aliran Churn Kehilangan Tekanan Pada Pola Aliran Annular Aliran Melalui Wellhead Pola Aliran Dalam Pipa Panas Bumi Penentuan Tekanan Kepala Sumur Output Curve Menentukan Pola Aliran di Kepala Sumur Scale Scale Silika (SiO2) Kondisi Temperatur Kondisi Tekanan Kondisi ph...

31 Kondisi Salinitas Scale Kalsium Karbonat (CaCO3) Kondisi Temperatur Kondisi Perubahan Tekanan Kondisi Pengaruh Garam Terlarut Menentukan MWe Di Kepala Sumur Perhitungan Tenaga Listrik Kapasitas Daya Panas Sumur Tenaga Listrik Yang Dihasilkan... BAB V. PEMBAHASAN... BAB VI. KESIMPULAN...