Risalah Pertemuan Ilmiah Penelitian dan Pengembangan T eknologi Isotop dan Radiasl; 2000

INTERAKSI UAP RESERVOIR DAN AQUIFER DI SEKELILINGNY APADA LAPANGAN PANASBUMI -KAMOJANG

Zainal Abidin, Wandowo, Djiono, Alip, daD Wibagiyo

Puslitbang Teknologi Isotop dan Radiasi, BATAN

ABSTRAK

INTERAKSI UAP RESERVOIR DAN AQUIFER DI SEKELILINGNYA PADA LAPANGANPANASBUMI -KAMOJANG. Telah dilal-ukan penelitian pengaruh interfensi atau interaksi akifer di sekelilingreservoir dengan uap reservoir (deep fluid) pada lapangan Kamojang selan~ waktu 1992-1998. Pengarnatanperubahan nilai isotop uap dilakukan berdasarkan perubahan nilai isotop 80 dan D pada berbagai sumurEroduksi. Penelitian dilakukan dengan cara mengambil contoh uap menggunakan metoda total kondensat. Isotop80 daD D dianalisis menggunakan alat spektrometer lnassa. Hasil yang diperoleh dari dua pengarnatan antara

tahun 1992 dan 1998 menunjukkan bahwa interaksi antara akifer dan uap reservoir terjadi pada margin sebelahbarat lapangatl PanasbUlui Kamojatlg.

ABSTRACT

INTERACTION OF STEAM RESERVOIR AND SURROUNDING AQUIFERS IN THEKAMOJANG GEOTHERMAL FIELD. Investigation of the influence of aquifer interference or interaction insurrounding reservoir with the deep fluid in Karnojang geothennal field since periods time 1992 to 1998 havebeen conducted. Observation of the stearn isotope value waS done based on changed of isotopes 180 and Dvalues. Method of investigation was canied out by means stearn sampling using total COndaIIsate system 180 andD isotopes were mIaIysed using Mass spectrometer instrument. Isotope investigation result from 1992 to 1998periodes show that interaction between stemll reservoir mId aquifer happelled in margin area of the west boundaryreservoir Kamojilllg geothemml field.

PENDAHULUAN akifer daD deep fluida terjadi disekitar margin dariboundary reservoir sebelah barat dari lapanganpanasbumi Kamojang. Pada monitoring tabun-tabunberikutnya memperlihatkan pengaruh itervensi akiferbergerak kearah selatan terntama pada sumur produksiKMJ-22 daD KMJ-28.

BAHAN DAN METODE

1. Bahana. Es batub. Zn (BDH)c. Dry Iced. Gas CO2e. Netrogen cair

2. MetodeMetode penelitian terdiri daTi :a. Pengambilan contoh fluida panasbumib. Analisis isotop 018 dan D

Pengambilan contoh Ouida panasbumiPengambilan contoh fluida panasbumi dilakukan

pada berbagai sumur produksi yang tersebar didalamlapangan panasbumi dan mewakili berbagai tempatseperti, daerah margin (boundary reservoir) dan pusatproduksi dengan total contoh 18 buah. Pengambilancontoh fluida uap panasbumi dilakukan dengan cara totalkondensat menggunakan alat kondensasi melalui kepalasumur (wellhead) seperti pada gambar-l (terlampir).

Lapangan panasbumi Kamojang, Jawa Baratmempunyai reservoir dengan sistim dominasi uap. Uapkering diproduksi dari reservoir sebesar 1100 ton/jamatau setara dengan 140 Mwe (1). Secara teoritis reservoirdominan uap berada dalam keadaan terisolasi dan berisiuap 100 %. Tetapi kenyataannya tidak delnikian didalamreservoir, uap mengalmni proses evaporasi kondensasiselama pergerakannya karena berinteraksi dengan batuandisekelilingnya yang mempunyai sifat kebasahan yangberbeda-beda. Didaerah margin dari "boundary"reservoir batuan disekelilingnya mempunyai sifatkebasahan yang tinggi karena dipengaruhi oleh air tanahyang berada diluar reservoir. Adanya interaksi uap yangberasal dari "deep reser\Joir" dengan batuan yangmengandung tingkat kebasaltan yang tinggi akan terjadipercampllfml dan terjadi proses kondensasi , kemudiankarena kandungan panas yang terdapat dalam batuanmasih relatif tinggi ITh'lka air yang terkonden&"lsi akanmengalanu penguaPan kembali. Dalam proses tersebutdiatas ak.:"ln terjadi pembah."ln kandungan isotop alam 018daD D dari uap "deep reservoir" yang semula kayamenjadi lebih lniskin (depleted). Pembahan isotop 018daD D itu disebabkan oleh farksinasi isotop pacta prosespenguapan-kondensasi pacta SullU tertentu (2,4).

Penelitian ini bertujuan untuk menunjukkanadanya proses interaksi didaerah "boundary" reservoirmelalui all<"llisis isotop 018 daD D dari fluida sumur

produksi penghasil uap lapangan panasbumi Kamojang.Hasil penelitian memmjtlkkan ballwa interaksi antara

187

Risalah Perfemuan Ilmiah Penelitian dan Pengt'mhangan r einologi lsotop dan Radiasi, 2(){N)

Contoh nap daTi dalam sumur dengan sulru :t 200 °C dantekanan 8 atmosfir dikondensasikan secara total padc'lalat kondensor hingga suhu dibawah suhu udara Ilk1T :t15 °C dengan mengalirkan es kedalam alat kondensor.

Data tabel-l (1992) memperlihatkan bahwadaerah produksi timur dan selatan memplU1yai nilaiisotop 180 yang sarna yaitu sekitar -7,1 %0, daerah utaramemplU1yai nilai isotop 180 sekitar -6,3 %0, sedangkansebelah barat relatif memplU1yai nilai 180 lebih depleted( >-7,0 %0). Khusus lU1tuk daerall margin atau boundaryreservoir disebelall barat yang diwakili oleh sumurKMJ-40 daD 42 mauflU1 sebelah timur oleh sumur KMJ-7 memplU1yai nilai 1 a paling depleted yaitu antara -8,2

%0 hingga -8,4 %0. Gambar-2 dengan jelasmemperlihatkan pola kontur aliran fluida daerahproduksi reservoir fluida yang berasal dari deep fluidyang dapat diwakili oleh reservoir timur selatan danutara, sedangkan fluida reservoir disebelah barat lebihdipengaruhi oleh air yang berasal dari akuifer diluarreservoir. Hal tersebut dapat diErlihatkan oleh polakontur 180 disebelah barat. Nilai I a pada daerah margin

yang relatif depleted dan mirip dengan air hujan lokalyang memplU1yai nilai 180 sekitar -8,3 %0 (1),dibandingkan dengan nilai 180 lainnya yang memplU1yainilai 180 lebih kaya antara 1 %0 hingga 2,2 %0. Fluidadidaerah margin (boundary reservoir) kemlU1gkinanmernpakan campuran atau interaksi antara deep fluiddengan air dari akifer yang berada disekelilingnya. Deepfluid yang bersifat uap berinteraksi dengan air akuiferdaD mengalarni proses kondensasi. Karena kandlU1ganpanas reservoir mencukupi, mak,a air kondensasi tersebutmengalalni proses penguapan kembali. Proses evoparasikondensasi diatas mempenganllli nilai 180 uap yangdiekstraksi atau diproduksi pada sumur tersebut. Uapbarn dari lmsil reevoparasi memplU1yai nilai lebih

depleted dibandin~ dengan uap asalnya (deep fluid).Perbedaan isotop 80 antara deep fluid dengan uap barnsekitar antara 1,5 %0 hingga 2,0 %0. Berdasarkan teorifraksinasi isotop yang kemudian oleh Freidman (2)perbedaan nilai isotop antara uap cairan pada fraksinasiisotop 180 sebesar nilai tersebut diperkirakan terjadi padasuhu antara 220 °C -240 °C. Proses evaporasi pada suhutersebut tidak mernbah nitai fraksinasi isotop D, karenanilai D cairan uap pada suhu antara 220 -240 °c adalah0, sehingga nilai D dari uap asal dan uap basil evaporasimempunyai nilai yang mirip. Pengaruh akifer tidakmemberikan pengaruh yang besar terhadap nilai D,karena uap deep fluid juga berasal dari air recharge yangsarna.

Analisis isotop 018 daD DAnalisis isotop 018 dan D dilakukan

menggunakan alai spektrometer massa model SIRA-9,VG ISOGAS. Sebelmn dianalisis pacta alai spektrometermassa terlebih dahulu dilakukan perlakuan awal terhadapsampel air.

Perlakuan awal isotop 018Perlakuan awal contoh air untuk analisis 018dilakukan menggunakan alat isoprep-18 dengan carasebagai berikut :2 ml contoh air dimasukan kedalam tabling ukuranvolume 15 ml kemudian divakumkan, setelah itudimasukan gas CO2 dengan tekanan 500 mbar,kemudian kocok selama 4-6 jam dan terjadi rekasikesetimbangan seperti berikut :

t =20 °c...180H2 (e)

1802

+ C 1602 160H2 (0) + c

4 -6 jam g

Gas CO2 yang mengandung 180 daTi H2O kemudiandilnasllkan kedalam alat spektrometer massa dengansystim vakum lmtuk analisis rasio 180/160.

Perlakuan awal DUntuk analisis D terlebih dallulu direaksikan 10 ulsampel air dengan Zn (BDH) kedalaln tabungreaksi kllUSUS pacta kondisi vakum dan subu 450 °Cselmua :t 45 menit. Dalam tabung tersebut teIjadireaksi seperti berikut :

Zn450 °c

+ HzO 04 ~ Zn 0 + Hz(c) 45 menit (p) g

gas H2 yang terbentuk dialirkan kedalam alatspektrometer untuk dianalisis rasio D/H.

Data basil analisis tahun 1998 memperlihatkanadanya perubahan yang mencolok pada sumur produksidisebelah barat terutarna pada sumur KMJ-22, 28, 26, 27daD 30 perubahan yang sangat menonjol sekali terlihatpada sumur KMJ-22 dan 28 menjadi sangat depletedmenjadi -9,5 %0 dan -9,2 %0. Dalam kurun waktu 6 tahunproduksi sangat jelas terlilmt pengaruhnya pada smuursebelah barat. Perubahan nilai isotop 180 menjadi lebihdepleted mengisyarakatkan kemungkinan adanyainterfensi akifer disekelilingnya kedalatu daerahproduksi. pengaruh interfensi akifer ini sangatmembahayakan keadaan reservoir dan berdampak padaaspek engineering seperti terjadi silica scaling ataumempertinggi sifat keasarnan cairan yang membawadampak terjadi korosi pipa. Garnbar-3 dengan jelasmemperlihatkan pola penyebaran nilai 180 pada seluruhlapangan panasbumi Kamojang. Pengaruh interfensiakifer dari sebelah barat terlihat mengalir kearah selatan

BASIL DAN PEMBAHASAN

Data pada tabel-l memperlihatkcw basil alli'llisis180 dan D paWl peri ode 1992 dan 1998 daTi 18 contohsumllf produksi dari reservoir lapangan panasbumiKamojang. Data tersebut memperlihatkan ballwa nilaiisotop 180 pad.:'l berbagai d.:'lerah produksi mempunyainilai yang berbeda-beda (analitical error untuk 180 =

0,15 %0), sedangkan nilai isotop D relatif homogen(analitical error untuk D adalah 2 %0). Perbedaan nilai180 disebabkan ad.:wya perbedaan sirkulasi dan peristiwainteraksi batlliw dengan air yang menyebabkan nilai 180relatif lebih kaya dati nilai recharge. Sedangkan isotopD dalaIll sirkulasi air tidak mengalami peristiwa interaksibatuan-air, karena batuan tidak mengandung D, sehingganilai D temp menunjukkan nilai recharge.

188

Risalah Pertemuan Ilmiah Penelilian dan Pengembangan Tf'knalogi Isalop dan Radiasi, Z{XX}

pada sumur produksi KMJ-26, 27, 30, 22 daD 28.Sedangkan pada darnh produksi lainnya tetapmenunjukkan nilai 180 yang relatif stabil dan tidakterpengaruh oleh proses evaporasi kondensasi.

2. FREIDMAN, I., aNEIL, JR., "Compilation of StableIsotope Fractionation Factors of GeochemicalInterest", Data of Geochemistry (Fleischer, M.Ed), Geological Survey Prof. Paper, 1977.

KESIMPULAN 3. D'AMORE, F., et.al., "Secondary Changes in theChemical and Isotopic Composition of thegeothennal fluids in Larderello Field",Geotherrnics 5,1977,153-163.

4. R. CELATI, P. NOTO, C. PANCHI, P. SQUASCIAND L. T AFFI, "Interaction Between SteamReservoir and Surrounding Aquifer inLarderello Geothermal Field, Geothermics, 2, 3-4, (1973),174-185.

I. Nilai isotop 180 berbagai fluida pacta lapaIlganpanasbmni dapat memberikan informasi tentang pol aaliran fluida, asal-usul dan indikasi adanya perubahanreservoir karena ekploitasi.

2. Pengarull interfensi akifer yang berada disekelilingreservoir lapangan panasbumi yang dominan uapseperti lapangan KaIDojang dapat terjadi daD masukkedalaID daerah reservoir produksi.

DAFTARPUSTAKA

ZAINAL ABIDIN, dkk, "lnventarisasi data isotopdaD analisis kimia air darall Panasbumi PulauJawa daD Lapangan Kamojang" laporan akhirBafi-Batan,1989.

Tabel- Data 180 daD D Fluida SmDur Pada Berbagai Daernh Produksi

SumurProduksi 1992 1998 Daerah Sumur

ProduksiNo

180

-84,

-7,0

-7,2

-71,

-7,1

-6,9

-7,0

-77,

-7,7

-7,8

-7,2

-8,2

-8,2

-6,3

-6,4

-6,1

-7,2

-7..0

180 D7

D

-452,

-46,0

-45,5

-46,0

-45,0

-44,5

-46,1

-46,5

-45,0

-46,0

-45,7

-45,5

-46,0

-46,0

-45,8

-45,8

-46,1

-46,2

2

3

4

)

-6,9

-7,3

-71,

-7,1

-6,8

-8,5

-7,8

-9,2

-80,

-7,8

-46,3

-45,4

-45,6

-45,6

-45,0

-45,9

-47,0

-46,0

-47,0

-46,0

Margin Timur

Timur

Timur

Timur

Timur

Timur

Barat

Barat

Barat

BaratBarat

Margin Barat

Margin Barat

Utara

Utara

Utara

Selatan

Se.Iatan

14

17

18

25

22

27

28

30

264240

36

44

51

38

45

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

-6,2

-6,3

-6,0

-7,1

-7,0

-46,9

-45,7

-46,0

-468,

-45,0

189

Risa/a/I Pt'rtemuan //mlah P~ilian dan Pengembangan Tekn%gi /salOp dan Radiasi. 2(xx)

u~ ~ 'J

\\.,

I,.

tl!

(j.mblr~1 P<,la KontUf I$()«)p tto Lapa.n!d,anPanasbumi kamojang tlhun 1992

-191

Risalah Pertemuan Ilmiah Penelitian dan Pengembangan Teknologi Isotop dan Radia~ 2000

Pol,. K(!nUj.TI~)top 1'0 tapanganP~!ta!lbunJi KajtloJ"ItIg tnhltn I~

(~A!nbat.-3

192

Risalah Pertemuan Ilmiah Penelilian dan Pengembangan Teknalagi Isalop dan Radiasi, 2(x){)

DISKUSI

SIGIT BUDI SANTOSOP. SOEMBOGO

Bagaimana cara membedakan uap air daTi tanahdalam dn lapisan diantaranya dengan menggunakankandungan 180 ?

1. Apa manfaat mengetahui bedanya internksi uapreservoir dan aquifer diseke1i1ingnya ?

2. Apa tindak 1anjut dati ditentukannua internksi marginsebe1ah barat lapangan panas bumi Kamojang ?

ZAINAL ABIDINZAINAL ABillIN

Melihat nilai 0 %nya, apabila nilai Deltanyadepleted dikatakan air tanah rnasuk dari daerah yanglebih tinggi, bila Enrich -:.- berasal dari daerah yanglebih rendall.

1. Sarna seperti Tommy.2. Mirip Tommy.

EV ARIST A RISTIN

WIBAGIYO

Sara rancu dengan istilall reservoir dan aquifer,setahu aya reservoir terdiri dari beberapa aquifer danCap Rock, mohonjelaskan?

1. Pada Tabel antara margin timur dan barntmempunyai nilai 180 antara -7 dan -8. Pada toleransiberapa dapat dikatakan bahwa nilai tersebut berbedaasalnya ?

2. Apakah dianalisis juga 180nya daTi sumber-sumberdeep fluid (magma) untuk memastikan bahwa fluidaberasal daTi deep fluid?

ZAINAL ABIDIN

Reservoir dalam sistem panas bumi adalal\ daerahuap flow mempunyai kandungan fluinda dengan suI\uantara 240-360°C dapat berupa sistem dominan cairandaD dominaI\ uap, sedangkan aquifer adalah bodi airtanal\ dapat berupa terkekang atau terbuka mempunyisubu rendah (ambient). Cap Rock dalam sistem panasbumi berfungsi sebagai penutup (batuan) yangimpenneable.

ZAINAL ABIDIN

1. Analitical error 180 adalah :t 0,1 -0,2 pennillkandungan isotop pada margin barat daD timur(Kamojang 7, 40, dan 42) mempunyai nilai -8,2sampai dengan 8,4 perrnill, sedang daerall barat/timuraquifer -7 pennill.

2. Fluid magma tidak di analisis tetapi bila kita analisisfluida geothermal kita plot dalam sistem grafik 180Vs D akan diketahui tentang asal usul air fluidatersebut.

INDROJONO

1. Apakah bedanya reservoir dan aquifer didalamsistem panas bumi?

2. Kalau sistem panas bumi sudah mati (tidakberprodllksi lagi) apakah resevoir tersebut dapatdikatakan sebagai aquifer?

WANDOWO

1. Apakah dilapangan sebelah timor tidak dijumpaiadanya aquifer yang menginteraksi uap sehingga uapdari lapangan sebelah timor masih tetap enrich?

2. Apakah struktur geohidrologi di bagian barat berbedadengan yang acta di bagian timor ?

ZAINAL ABillIN

I. Idem dengan pertanyaan Wibagiyo.2. Geothermal dikatakan mati apbila suhu menunm atau

tidak ada uap lagi, tenninologi panas bumi tidakdikatakan aquifer.

ZAINAL ABillIN

TOMMY H.1. Ada pacta sumur No.7 yang rnempakan surnur

dangkal.2. Relatif agak berbeda, diperkirakan di tirnur

rnempakan daerah up flow, sedangkan di baratrnempakan daerah recharge fluida.

HARDJA

Dari basil pengamatan yang anda lakukan,diperoleh adanya interaksi ant.'1ra lapisan air tanah(aquifer) dengan uap reservoir pada margin sebelah baratlapangm1 panas bumi Kmnojang.I. Manfaat ap.'1 yang diperoleh daTi interaksi tersebut ?2. Bagairnana respon daTi pihak Pertan1ina terhadap

Imsil pengm1mtan anda ?1. Bagaimana menentukan besamya suhu (OC) pada

setiap lapisan tanah tersebut ?2. Kapan kira-kira cadangan uap habis untuk potensi

tenaga listrik di drajat tersebut ?ZAINAL ABIDIN

ZAINAL ABIDIN1. Untuk melihat pengaruh air tanall karena dapatmengakibatkan penurunan produksi.

2. Untuk ditindak lanjuti pemantauaJl gerakannya. 1. Alat tennistor.2. Mirip pertanyaan Indrojono.

193