Nenny_SC5-2_ppt1

Pre-Congress Short CourseWorld Geothermal Congress 2010

INTRODUCTION

g

TO GEOTHERMAL ENERGY:Part 2: Geothermal Engineering

Nenny Saptadji

Geothermal Study ProgramGeothermal Study Program, Faculty of Mining and Petroleum EngineeringInstitut Teknologi Bandung (ITB), Indonesia

Jakarta, April 2010

PENDAHULUAN

Ad b b j i i Ada beberapa jenis reservoir:1. Reservoir hidrothermal (hydrothermal

reservoir), 2 Reservoir bertekanan tinggi (geopressured 2. Reservoir bertekanan tinggi (geopressured

reservoir)3. Reservoir batuan panas kering (hot dry rock

reservoir))4. Reservoir magma (magma reservoir)

Reservoir yang paling banyak dimanfaatkan adalah reservoir sistim hidrothermal.

Model White (1967)

Sistim hidrothermal: Sistim panas bumi dimana reservoirnya mengandung uap panas atau air panas atau campuran keduanya, tergantung tekanan dan temperatur reservoirnyatemperatur reservoirnya.

WGC2010 Short Course Nenny Saptadji, 2010@IGA Education

Model Awibengkok-Salak (1990an)

PENDAHULUAN

Manifestasi Panas Bumi Permukaan di Lapangan Kamojang


Manifestasi Panas Bumi Permukaan di Lapangan Kamojang

PENDAHULUAN

Penyelidikan geologi, geofisika, geokimia, pengeboran uji, dan pengeboran sumur eksplorasi, untuk memperoleh dan menambah informasi kondisi geologi bawah permukaan guna menemukan dan g g p g

mendapatkan perkiraan potensi Panas Bumi.

Pencarian sumber energi panas bumi sebagai sumber pasokan uapuntuk pembangkit listrik ditujukan pada pencarian reservoir panasbumi, yaitu zona rekah yang mengandung uap, air atau campuan


, y y g g g p, pkeduanya yang bertemperatur tinggi pada kedalaman 2-3 km

PENDAHULUAN

Eksploitasi:Rangkaian kegiatan pada suatu wilayah kerja tertentu yang meliputi pengeboran sumur pengembangan dan sumur reinjeksi, pembangunan fasilitas lapangan dan

operasi produksi sumber daya Panas Bumi.


POKOK BAHASAN

1. Pemboran Sumur Panas Bumi 2. Pengujian Sumur Panas Bumi2. Pengujian Sumur Panas Bumi3. Fasilitas Produksi4. Pemanfatan Panas Bumi (Teknologi Konversi)5. Pengkajian Karakterisasi dan Potensi Sumberdaya Panas Bumi

(Geothermal Resource Assesment)6. Pengembangan Lapangan Panas Bumi7. Pengelolaan Reservoir (Reservoir Managment)


PEMBORAN SUMUR PANAS BUMI

Target pemboran adalah zona permeable bertemperatur tinggi bertemperatur tinggi pada kedalaman

Jenis Sumur

Sumur Tegak atau berarah (directional drilling)

Rangkaian Pipa Pemboran (Drill String)


Lima komponen utama dari peralatan pemboran

1. Hoisting system (fasilitas pengangkat)(fasilitas pengangkat)

2. Circulating system (sistim sirkulasi)3. Rotating system (sistim pemutasr)4. Blow Out Prevention (BOP) system

(pencegah semburan liar)5. Power system


Hoisting System

Derrick (menara bor) substructure (tempat berdirinya menara bor), Derrick substructure menyediakan ruang vertikal untuk mencabut d i d i d k d l d l k dan memasang pipa dari dan kedalam sumur dan perlengkapan bawah permukaan lainnya dari dan ke luar sumur


Hoisting System

Drawwork Rumah gulungan drilling line

yaitu kabel untuk mengangkat dan menurunkan katrol (travelling block) dan beban-bebanmya)bebanmya)

Pusat pengontrolan darimana driller menjalankan pemboran, karena terdiri dari alat-lat seperti rem penahan, peralatan untuk menghidupkan dan mematikan mesin dll.

Block & tackle terdiri dari crown block, travelling block, drilling line Crown block : katrol yang diam Travelling block: katrol yang dapat naik turun


Drilling line: menghubungkan Crown block dan Travelling block:

Circulating System

Lumpur pemboran disirkulasikan melalui drill pipe dan diteruskan ke pahat bor. Melalui lubang pada pahat bor (nozzles) lumpur pemboran akan keluar ke anulus dan mengangkat serpih batuan (cutting) ke permukaan dan ke anulus dan mengangkat serpih batuan (cutting) ke permukaan dan membawanya ke screen shaker (saringan).


Rotating System

Mentransmisikan tenaga putaran darimeja putar (rotary table) ke drilling string melalui kelly.

Fungsi lain dari rotary table adalahmenahan berat pipa pada saatpenyambungan dan penarikan pipa.

Rotating system terdiri dari swivel, kelly, rotary drive, rotary table, drillpipe, drill collar dan bit.


Indikasi Rekahan

Indikasi ditembusnya rekahan: Terjadi lost of circulation Terjadi lost of circulation Terjadi peningkatan kandungan Klorida didalam fluida

pemboran


Blow Out Preventer (BOP) system

Blowout preventer system digunakan untuk mencegah aliran fluida formasi yang tidak mencegah aliran fluida formasi yang tidak

terkendali dari lubang bor


Casing (Pipa Selubung)


Data Pemboran Sumur di Lapangan Panas Bumi Kamojang

Data Pemboran Sumur di Lapangan Panas Bumi Kamojang Pada Perioda 1974-2002 (Suryadarma, Tafif et al, 2005)


Data Pemboran Beberapa Sumur di Lapangan Panas Bumi Darajat

Data Pemboran Beberapa Sumur di Lapangan Panas Bumi Darajat Pada Perioda 1996-1998 [Berryl, 1998)


Kegiatan Engineers dan Geologists Pada Waktu Pemboran


Survey untuk Persiapan Pemboran

Kegiatan pengusahaan panas bumi tidak dapat dilaksanakan di hutan konservasi dan kawasan hutan suaka alam, tetapi masih dapat dilakukan di hutan lindung dengan persayaratan-persyaratan tertentu.


Issue Lingkungan Dari Kegiatan Usaha Panas Bumi

Daerah kawasan hutan akan berkurang? Gangguan terhadap lingkungan sekitar? Gangguan terhadap lingkungan sekitar?

Karakteristik fisik/kualitas air dilingkungansekitarnya berubah?y

Konsentrasi H2S di udara sekitar meningkat?


Kegiatan pemboran akan meningkatkan kegiatan lalu lintas menuju lokasi pemboran, a.l pengangkutan/pemindahan menara bor (rig) pengangkutan/pemindahan menara bor (rig) , pipa dan penunjang lainnya.

Rig dipindahkan dengan menggunakan sejumlah trailers yang ditarik oleh sebuah truk). y g )

Pengangkutan rig membutuhkan waktu 2-4 hari, tergantung jumlah trailers dan jarak.

Casing (pipa selubung), semen , lumpur g (p p g), , ppemboran dan minyak diesel dan minyak pelumas harus diangkut ke lokasi sumur. Beban masing-masing 25-150 ton

Dibutuhkan waktu 2 3 hari untuk memindahkan Dibutuhkan waktu 2-3 hari untuk memindahkan rig setelah pemboran selesai dilaksanakan.

Pengangkutan perangkat berat menyebabkan peningkatan debu, kebisingan dan menyebabkan p g , g ykemacetan.


Photo: Unocal Geothermal Indonesia/Sekarang Chevron Geothermal Indonesia

Efisiensi Pemakaian Lahan

Disisi hulu, pemakaian lahan juga diupayakan seefisien mungkin. Untuk menekan biaya dan efisiensi pemakaian lahan, dari satu

lokasi (well pad) umumnya tidak hanya dibor satu sumur tapilokasi (well pad) umumnya tidak hanya dibor satu sumur, tapi beberapa sumur, yaitu dengan melakukan pemboran miring (directional drilling).



Fasilitas air ? Fasilitas listrik ? Fasilitas komunikasi ? Fasilitas Kesehatan ? Jumlah dan kepadatan penduduk ?

h i k k d d k ? Mata pencaharian pokok penduduk ? Tenaga kerja potensial? Pendidikan ? Sarana penunjang lain? Sarana penunjang lain?

WGC2010 Short Course

Nenny Saptadji, 2010@IGA Education

Gangguan Bersifat Sementara

CONTOH: LINGKUNGAN PANAS BUMIDI LAPANGAN AWIBENGKOK-GUNUNG SALAK

(Diproduksikan sejak tahun 1994)(Diproduksikan sejak tahun 1994)


POKOK BAHASAN




PENGUJIAN SUMUR PANAS BUMI

UJI HILANG AIRUJI HILANG AIR

UJI PERMEABILITAS TOTAL

UJI PANASJENIS PENGUJIAN

SUMUR

UJI PRODUKSI (OUTPUT TEST)

UJI TRANSIEN TEKANAN

UJI ALIRAN


UJI ALIRAN

Uji Komplesi (Completion Test)

Untuk mengetahui kedalaman zona produksi/ kedalaman pusat-pusat rekahan (feed zone) sertaproduktivitasnya.

Uji komplesi dilakukan dengan menginjeksi air dingindengan laju tetap dan mengukur besarnya tekanandan temperatur didalam sumur guna mengetahuiprofil (landaian) tekanan dan temperatur pada waktudilakukan injeksi dengan laju konstant.

Uji hilang air dilakukan untuk mengetahui tempat-j g g ptempat dimana terjadi hilang air atau tempat-tempatdimana fluida formasi masuk kedalam sumur, karenahal tersebut merupakan indikasi adanya pusat-pusat

k h rekahan.


Uji Permeabilitas Total

Source: Grant et al. (1982)


Uji Panas

Sumur Ditutup. Tekanan dan temperatur didalam sumur diukur pada interval-interval waktu tertentu:diukur pada interval interval waktu tertentu: pada hari ke 1, 2, 4, 7, 14, 28, dan 42


Source: Grant et al. (1982)

Uji Produksi

Tujuan untuk mengetahui:1. Jenis fluida reservoir dan fluida produksi.1. Jenis fluida reservoir dan fluida produksi.2. Kemampuan produksi sumur,3. Karakteristik fluida dan kandungan gas.


Pengukuran Dengan Weir Box

1 Pengukuran dengan weir box1. Pengukuran dengan weir box2. Metoda kalorimeter3 Metoda lip pressure3. Metoda lip pressure4. Pengukuran dengan orifice plate. (Metoda Separator)

Gambar oleh Dudi Duardi, 1997


Metoda Uji Produksi

Triangular Weirbox

Rectangular Weirbox Suppressed WeirboxRectangular Weirbox Suppressed Weirbox


Metoda Kalori Meter

Metoda kalorimeter umumnya digunakan untuk mengukur laju aliran dari sumur-sumur yang diperkirakan mempunyai laju aliran dari sumur sumur yang diperkirakan mempunyai laju aliran kecil.


(Gambar oleh Dudi Duardi, 1997 dan photo dari Booklet Informasi Lapangan Panas Bumi New Zealand )

Perkiraan ukuran kalorimeter dan separator yang dibutuhkan untuk uji produksi (Grant et al. 1982)j p ( )


Metoda Lip Pressure Sembur Tegak (Vertical Discharge)

Metoda Lip Pressure Method dikembangkan oleh Russel James Sumur dibuka penuh dan fluida disemburkan selama beberapa jam

tergantung dari peraturan setempattergantung dari peraturan setempat Uji tegak berguna untuk memperoleh perkiraan awal mengenai

potensi sumur dan menentukan peralatan yang dibutuhkan dalam menguji kemampuan sumur pada waktu yang lebih lama.



Metoda lip Pressur - Sembur Datar (Horizontal Discharge)

Fluida dari sumur disemburkan mendatar ke silencer

Tekanan diukur pada bagian paling ujung pipa paling ujung pipa.

Laju aliran air dari separator diukur dengan menggunakan weir box. box.

Dengan menggunakan data yang diperoleh, besarnya flowing enthalpy dan laju aliran masa dapat dihitung dengan menggunakan rumus Russel James



Metoda Pengukuran Laju Alir dengan Orifice Meter

Orifice plate ditempatkan disambungan dua pipa

Diukur: differential pressure, tekanan upstream dan temperatur pada berbagai tekanan pada berbagai tekanan kepala sumur

Dihitung laju alir masa dan enthalpy uap pada berbagai tekanan kepala sumur.



Pengujian Sumur dengan Metoda Separator dan Laju AlirDiukur dengan Orifice Plate (Grant et al. 1982)g ( )


Pengukuran Laju Alir Uap dengan Orifice Meter dan Air dengan Weir



Uji Transien Tekanan

Untuk mengetahui karakteristik reservoir disekitar sumur dan informasi lainnya, antara lain:1. Mengetahui besarnya transmisivitas batuan reservoir (kh) agar dapat g y ( ) g p

diperkirakan seberapa cepat fluida mengalir dalam reservoir.2. Mengetahui apakah produktivitas sumur yang rendah disebabkan

karena rendahnya permeabilitas batuan atau karena adanya bili b k j di b pengurangan permeabilitasn batuan karena terjadinya penyumbatan

akibat masuknya lumpur/fluida pemboran.3. Mengetahui besarnya tekanan reservoir4 Mengetahui batas reservoir4. Mengetahui batas reservoir5. Mengetahui apakah sistem merupakan sistem terbuka atau tertutup.6. Menentukan radius pengurasan, agar dapat dijadikan dasar

pertimbangan dalam menentukan spasi sumurpertimbangan dalam menentukan spasi sumur.


Prinsip dari test ini adalahdengan memberikan gangguankeseimbangan tekanan terhadapsumur yang diuji, biasanyad b h d k idengan mengubah produksisumur. Perubahan tekanan(pressure transient) akandisebarkan ke seluruh reservoir disebarkan ke seluruh reservoir.

Selama pengujian sumurberlangsung, respons reservoir, yaitu tekanan diukur danyaitu tekanan diukur danperubahannya diplot terhadapwaktu.


Contoh Respons Tekanan Saat Uji Transien Tekanan

(Source: Fernando Samaniego)


Injection Test. Injection test konsepnya sama dengan drawdown test, hanya dalam hal ini fluida tidak diproduksikan (dikeluarkan) dari sumur, tapi fluida di injeksikan (dimasukkan) kedalam sumur. Dengan dimulainya injeksi tekanan akan meningkat.

Fall off Test. Fall off test mengukur perubahan tekanan di dekat sumur injeksi. Konsepnya serupa dengan build-up test

WGC2010 Short Course

Nenny Saptadji, 2010@IGA Education

Interference Test

Tujuan untuk mengetahui:1 Penyebaran batas reservoir yang telah diperkirakan sebelumnya 1. Penyebaran batas reservoir yang telah diperkirakan sebelumnya, 2. Sistim reservoir, apakah terbuka atau tertutup3. Harga "interwell properties" seperti transmisivity dan storativity,

serta besaran lainnya seperti Initial Reservoir Pressureserta besaran lainnya seperti Initial Reservoir Pressure.

Interference Test memerlukan sekurang-kurangnya satu sumur yang aktip (diproduksikan atau diinjeksikan) dan dan sekurangyang aktip (diproduksikan atau diinjeksikan) dan dan sekurang-kurangnya satu sumur pengamatan tekanan (sumur pengamat).


Contoh Respons Tekanan di Sumur Monitor


POKOK BAHASAN




Valves di Kepala Sumur Uap Kering

Ada empat buah valve: Master Valve atau Shut off Valve: untuk menutup sumur atau p

mengisolasi sumur untuk keperluan perawatan. Service valve: untuk mengatur aliran fluida yang akan dimanfaatkaan. By pass valve: untuk mengatur aliran fluida ke silencer atau tempat

penampungan air (pembuangan). \alve untuk memungkinkan peralatan atau reamer diturunkan secara

vertikal.


(Photo:Nenny Saptadji)

Bleed valve

(Photo oleh Nenny Saptadji)


Separator

Apabila fluida sumur berupa campuran uap-air (fluida dua fasa), maka uap dan air p ( ) pdipisahkan dalam separator.


Skema Separator (Source: Lecture Notes Geothermal Instute Univ of Auckland) dan Contoh Separatordi Lapangan Panas Bumi Wayang Windu (Photo oleh Nenny Saptadji)

Silencer

Skema Silencer yang Digunakan di Lapangan

(GWairakei (Geothermal Institute University of Auckland, 1990an)

Silencer di Lapangan Panasbumi Dominasi Uap Kamojang


(Gambar pertama dari PT Pertamina Geothermal Energy dan Photo oleh Nenny Saptadji)

Pipa Alir Permukaan

Pipa alir di lapangan panasbumi: pipa alir uap, pipa alir air dan pipa alir uap-air Selalu diupayakan pemanfaatan lahan untuk pipa alir seminimal mungkin.Selalu diupayakan pemanfaatan lahan untuk pipa alir seminimal mungkin. Ukuran pipa alir dua fasa tergantung a.l pada laju alir masa, kehilangan

tekanan yang diizinkan, kecepatan yang diizinkan. - Di lapangan Ohaaki diameter pipa alir dua fasa bervariasi dari 250 mm hingga p g p p gg

500 mm, panjangnya bervariasi dari 50 m sampai dengan 800m. . - Di lapangan Wairakei, panjang pipa ada yang sampai 5 km. Disamping itu,

diameter pipa alir uap umumnya lebih besar dari pipa alir dua fasa (diameter i 400 1200 )pipa 400-1200 mm).


Pipa Alir Permukaan

Di lapangan panas bumi Wayang Windu, untuk unit - 110 MW- pipa alir uap panjang seluruhnya adalah 12 km, diameter 36 & 42 dan

dii l i d l i ili & l i l ddiinsulasi dengan calcium silica & aluminum clad. - Pipa alir air panjangnya bervariasi 8-16 km, diameternya 18, 24 & 30.

Pipa alir air juga diinsulasi dengan calcium silica & aluminum clad. Pipa alir kondesat panjangnya 8km dan diameternya 16- Pipa alir kondesat panjangnya 8km dan diameternya 16 .

Di lapangan Kamojang:4 jalur pipa utama, yaitu: PL 401 PL 402 PL 403 PL 404 PL-401, PL-402, PL-403, PL-404 Ddiameter 28-40.


Condensate Traps

Condensate traps ntuk membuang kondensat yang terbentuk disepanjang pipa. C d t t bi di di i li Condensate traps biasanya dipasang di pipa alir uap dengan interval tertentu,


(Photo dari Booklet PT Pertamina Geothermal Energy)

Di lapangan Awibengkok Gunung Salak, tidak dipasang condensate traps. Kondensat yang terbentuk di pipa alir

b i kib t k hil b dib diuap sebagai akibat kehilangan panas, baru dibuang di dekat area PLTP, yaitu didalam scrubber


(Photo dari booklet PT Unocal Geothermal Indonesia Tahun 1990an)

POKOK BAHASAN




TEKNOLOGI KONVERSI

Skema Sklus Konversi pada PLTU dan PLTP (siklus uap kering)PLTP (siklus uap kering)


(a) Siklus Uap Langsung dan (b) Siklus Uap Hasil Pemisahan

Siklus Uap Langsung Siklus Uap Hasil Pemisahan


Siklus Binari

(Source: Geo-Heat Center, Alyssa Kagel, 2008)


( y g )

Siklus Uap Hasil Penguapan


Double Flash Steam


(Source: Geo-Heat Center, Alyssa Kagel, 2008)

Siklus Pemisahan Tiga Tingkat (Triple Flash Cycle) di New Zealand

(Source: Hiroshi Murakami, 2009)


Siklus Kombinasi


Source: Ormat Technologies, Inc.

Siklus Kombinasi


POKOK BAHASAN

1. Pemboran Sumur Panas Bumi 2. Pengujian Sumur Panas Bumi2. Pengujian Sumur Panas Bumi3. Fasilitas Produksi4. Pemanfatan Panas Bumi (Teknologi Konversi)5. Pengkajian Karakterisasi dan Potensi Sumberdaya Panas

Bumi (Geothermal Resource Assesment)6. Pengembangan Lapangan Panas Bumi7. Pengelolaan Reservoir (Reservoir Managment)


Nenny_SC5-2_ppt1

Documents

Transcript of Nenny_SC5-2_ppt1