kajian sumur panas bumi untuk pltp skala kecil di …

12
Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan Vol. 15 No. 2 Desember 2016 : 81 - 92 P-ISSN 1978 - 2365 E-ISSN 2528 - 1917 81 Diterima : 24 Mei 2016, direvisi : 23 Januari 2017, disetujui terbit : 20 Februari 2017 KAJIAN SUMUR PANAS BUMI UNTUK PLTP SKALA KECIL DI LAPANGAN PANAS BUMI RANTAU DEDAP, SUMATERA SELATAN GEOTHERMAL WELL ANALYSIS FOR SMALL SCALE GEOTHERMAL PLANT IN RANTAU DEDAP GEOTHERMAL FIELD, SOUTH SUMATERA Didi Sukaryadi 1) , Lia Putriyana 2) , Nurita Putri Herdiani 3) 1,2) Puslitbangtek Ketenagalistrikan, Energi Baru, Terbarukan, dan Konservasi Energi Jln. Ciledug Raya Kav.109 Cipulir, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan, Indonesia 3) Institut Teknologi Bandung Jln. Ganesha, Bandung, Indonesia [email protected], [email protected] Abstrak Untuk mendukung program pemerintah dalam pengembangan PLTP skala kecil telah dilakukan simulasi untuk sumur RD-B1 dan RD-B2 pada lapangan panas bumi Rantau Dedap untuk mengetahui kemampuan sumur dalam memasok uap. Proses simulasi sumuran dilakukan dengan menggunakan geo fluid software. Data sumur RD-1 digunakan sebagai validasi model sumur yang dikembangkan untuk perhitungan simulasi. Prinsip simulasi ini adalah menyelaraskan profil tekanan dan temperatur sumur antara hasil simulasi dengan hasil pengukuran. Hasil simulasi menunjukkan bahwa dengan skenario pembangkit yang memiliki kapasitas penurunan tekanan reservoir 2 bar/tahun, diketahui sumur RD-1 mampu memasok uap selama 13 tahun untuk kepasitas pembangkit 3 MW. Sementara itu, sumur RD-2 dijadikan sebagai sumur injeksi. Kata kunci: sumur potensi kecil, simulasi sumuran, PLTP skala kecil Abstract In order to support government programme in small geothermal plant development, wellbore simulation was conducted for RD-B1 and RD-B2 wells in Rantau Dedap geothermal field to identify steam supply well capacity. The wellbore simulation was done by using geo fluid software. RD-B1 well data is used as validation of well model that is developed for simulation calculation. Principal of this simulation is to match pressure and temperature profiles between simulation and measurement. Simulation results indicate that with the pressure drop by 2 bar/year scenario, the RD-B1 well can supply steam to 3 MW geothermal plant for 13 years. While the RD-2 will be dedicated as injection well. Keywords: Small potential well,wellbore simulation, small scale geothermal plant PENDAHULUAN Lapangan panas bumi Rantau Dedap terletak di tiga daerah administrasi yaitu Kabupaten Muaraenim, Lahat dan Pagar Alam, Sumatera Selatan (Gambar -1). Pengeboran sumur pertama dilakukan pada Februari 2014, kemudian dilanjutkan dengan kegiatan uji sumur untuk mengetahui karakteristik sumur dan memperkirakan potensinya. Hingga kini sudah terdapat enam sumur yang terbagi dalam 3 pad dimana masing-masing pad terdapat 2 sumur. Lapangan panas bumi Rantau Dedap ini dioperasikan oleh PT.Supreme Energy Rantau Dedap. Untuk menunjang kegiatan ini

Upload: others

Post on 14-Nov-2021

11 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: KAJIAN SUMUR PANAS BUMI UNTUK PLTP SKALA KECIL DI …

Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan

Vol. 15 No. 2 Desember 2016 : 81 - 92 P-ISSN 1978 - 2365

E-ISSN 2528 - 1917

81 Diterima : 24 Mei 2016, direvisi : 23 Januari 2017, disetujui terbit : 20 Februari 2017

KAJIAN SUMUR PANAS BUMI UNTUK PLTP SKALA KECIL DI

LAPANGAN PANAS BUMI RANTAU DEDAP, SUMATERA SELATAN

GEOTHERMAL WELL ANALYSIS FOR SMALL SCALE GEOTHERMAL

PLANT IN RANTAU DEDAP GEOTHERMAL FIELD, SOUTH SUMATERA

Didi Sukaryadi1), Lia Putriyana2), Nurita Putri Herdiani3) 1,2)Puslitbangtek Ketenagalistrikan, Energi Baru, Terbarukan, dan Konservasi Energi

Jln. Ciledug Raya Kav.109 Cipulir, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan, Indonesia 3)Institut Teknologi Bandung

Jln. Ganesha, Bandung, Indonesia

[email protected], [email protected]

Abstrak

Untuk mendukung program pemerintah dalam pengembangan PLTP skala kecil telah dilakukan

simulasi untuk sumur RD-B1 dan RD-B2 pada lapangan panas bumi Rantau Dedap untuk mengetahui

kemampuan sumur dalam memasok uap. Proses simulasi sumuran dilakukan dengan menggunakan geo

fluid software. Data sumur RD-1 digunakan sebagai validasi model sumur yang dikembangkan untuk

perhitungan simulasi. Prinsip simulasi ini adalah menyelaraskan profil tekanan dan temperatur sumur

antara hasil simulasi dengan hasil pengukuran. Hasil simulasi menunjukkan bahwa dengan skenario

pembangkit yang memiliki kapasitas penurunan tekanan reservoir 2 bar/tahun, diketahui sumur RD-1

mampu memasok uap selama 13 tahun untuk kepasitas pembangkit 3 MW. Sementara itu, sumur RD-2

dijadikan sebagai sumur injeksi.

Kata kunci: sumur potensi kecil, simulasi sumuran, PLTP skala kecil

Abstract

In order to support government programme in small geothermal plant development, wellbore simulation was conducted for RD-B1 and RD-B2 wells in Rantau Dedap geothermal field to identify

steam supply well capacity. The wellbore simulation was done by using geo fluid software. RD-B1

well data is used as validation of well model that is developed for simulation calculation. Principal of this simulation is to match pressure and temperature profiles between simulation and measurement.

Simulation results indicate that with the pressure drop by 2 bar/year scenario, the RD-B1 well can supply steam to 3 MW geothermal plant for 13 years. While the RD-2 will be dedicated as injection

well.

Keywords: Small potential well,wellbore simulation, small scale geothermal plant

PENDAHULUAN

Lapangan panas bumi Rantau Dedap

terletak di tiga daerah administrasi yaitu

Kabupaten Muaraenim, Lahat dan Pagar

Alam, Sumatera Selatan (Gambar -1).

Pengeboran sumur pertama dilakukan pada

Februari 2014, kemudian dilanjutkan dengan

kegiatan uji sumur untuk mengetahui

karakteristik sumur dan memperkirakan

potensinya. Hingga kini sudah terdapat enam

sumur yang terbagi dalam 3 pad dimana

masing-masing pad terdapat 2 sumur.

Lapangan panas bumi Rantau Dedap ini

dioperasikan oleh PT.Supreme Energy Rantau

Dedap. Untuk menunjang kegiatan ini

Page 2: KAJIAN SUMUR PANAS BUMI UNTUK PLTP SKALA KECIL DI …

Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan

Vol. 15 No. 2 Desember 2016 : 81 - 92

82

direkomendasikan untuk melakukan kajian dan

analisis potensi pada sumur RD-B1 dan

RD-B2.

Gambar -1. Lokasi PLTP Rantau Dedap[95])

Hasil pengukuran temperatur bawah

permukaan menunjukan bahwa sumur RD-B1

dan RD-B2 mempunyai temperatur maksimum

207 oC dan 210 oC. Permeabilitas batuan di

sumur RD-B1 mempunyai angka productivity

index 90 kg/s/bar dan angka injectivity index

adalah 19 kg/s. Dari hasil uji produksi, sumur

RD-B1 mampu mengalir tanpa perlu dilakukan

stimulasi sedang sumur RD-B2 membutuhkan

stimulasi dengan menggunakan metode “Air

Cap” dengan cara menginjeksikan udara

menggunakan beberapa unit kompresor dan

booster pump.

Latar Belakang

Program Pemerintah mengenai

pengembangan ketenagalistrikan 10,000 MW

tahap ke-II difokuskan pada pengembangan

energi baru terbarukan dengan 40% dari total

kapasitas dikembangkan dari panas bumi. Hal

ini juga ditunjang dengan Kebijakan Energi

Nasional dalam Peraturan Presiden No.5/2006

mengenai Energi Bauran (Energy Mix) yang

menargetkan 5% kontribusi pasokan energi

nasional bersumber dari energi panas bumi

hingga tahun 2025 dan Undang-Undang

Energi No.30 Tahun 2007 tentang Energi.

Pemanfaatan dan pengembangan energi

panas bumi untuk menghasilkan listrik dari

sumber energi panas bumi skala kecil, baik

dari sumber energi panas bumi berentalpi

rendah menengah, atau sumur-sumur kapasitas

kecil masih sangat kecil. Kegiatan Penelitian

dan Pengembangan Teknologi Pembangkit

Listrik Tenaga Panas Bumi TA 2015 dengan

sub kegiatan “Analisis Kinerja Sumur Panas

Bumi untuk Mendukung Pengembangan PLTP

Skala Kecil” ini bertujuan melakukan simulasi

sumuran untuk mengkaji potensi energi panas

bumi dari sumur-sumur kapasitas kecil untuk

mendukung pengembangan PLTP skala kecil

pada lapangan panas bumi Rantau Dedap.

Produktifitas dari lapangan panas bumi

sangat bergantung pada strategi pengelolaan

lapangan panas bumi itu sendiri. Dalam

mendukung rencana pemerintah berkaitan

dengan pemanfaatan energi baru terbarukan

dan dalam kaitannya dengan rasio elektrifikasi

terutama didaerah Indonesia Timur,

pemanfaatan panas bumi skala kecil kini

menjadi prioritas. Kajian kemampuan sumur

produksi dilakukan terhadap sumur produksi

di lapangan panas bumi Rantau Dedap,

Sumatera Selatan.

Tujuan

Tujuan penelitian ini adalah melakukan

prediksi kemampuan produksi sumur lapangan

panas bumi Rantau Dedap berdasarkan data

yang tersedia saat ini untuk mengetahui

Page 3: KAJIAN SUMUR PANAS BUMI UNTUK PLTP SKALA KECIL DI …

83

Kajian Sumur Panas Bumi untuk PLTP Skala Kecil

di Lapangan Panas Bumi Rantau Dedap, Sumatera Selatan

kemampuan produksi sumur RD-B1 dan

RD-B2.

METODOLOGI

Untuk memperkirakan kemampuan

produksi sumuran digunakan metodologi

simulasi dengan software Geofluid software.

Simulasi dilakukan pada sumur-sumur panas

bumi yang belum digunakan (idle) dan sumur-

sumur yang memiliki kapasitas kecil (<5

MW).

Selain untuk memperkirakan

kemampuan produksi, simulasi ini dilakukan

juga untuk mengetahui profil temperatur dan

tekanan bawah permukaan akibat adanya

aktifitas produksi dan injeksi serta pengaruh

desain pipa selubung (casing), untuk

memperkirakan penurunan tekanan dan

temperatur bawah sumur yang diakibatkan

oleh beberapa faktor, antara lain gesekan,

gravitasi, dan percepatan yang dapat merubah

fasa fluida selama mengalir ke permukaan.

Beberapa data teknis yang diperlukan

pada simulasi sumur antara lain: desain casing

sumur, profil tekanan-temperatur (P-T survey),

entalpi, lokasi zona produktif resevoir

(feedzone), kemampuan alir batuan reservoir

(transmisivity, kh), laju alir masa (m), tekanan

kepala sumur (TKS).

Model sumur yang dikembangkan

diinputkan ke dalam geo fluid software.

Model sumur ini terdiri dari desain pipa

selubung (ukuran casing, jenis casing,

kedalaman casing) mulai dari permukaan

hingga dasar sumur, letak feed zone, TKS atau

tekanan reservoir dan laju alir massa.

Kemudian model sumur disimulasikan dengan

geo fluid software baik secara top down atau

bottom up simulation.

Validasi dilakukan dengan

menyelaraskan profil tekanan-temperatur dan

kurva produksi hasil simulasi dengan hasil

pengukuran.

Pola Aliran Fluida di Dalam Sumur

Setiap fasa fluida yang mengalir dalam

sumur menempati proporsi dari luas

penampang melintang pipa dan penyebarannya

mengikuti pola aliran tertentu yang tergantung

dari sifat fisik fluida, aliran fluida, geometri,

panjang dan kemiringan media alirnya.

Klasifikasi umum pola aliran adalah sebagai

berikut:

Aliran gelembung (Bubble Flow).

Dalam pola aliran ini, fasa uap tersebar

dalam fasa cairan yang terus menerus,

karena dipengaruhi oleh gaya apung dan

kecepatan, dimana aliran fasa uap sedi-

kit lebih cepat dari pada fasa cairan.

Pola aliran ini sering terjadi pada cam-

puran yang mudah menguap dengan

regim kualitas sangat rendah.

Aliran Slug.

Aliran gelembung gas (uap) berdiameter

besar dengan bentuk peluru dipisahkan

oleh panjang cairan. Kecepatan rata-rata

fasa gas lebih besar daripada fasa cairan.

Walaupun keseluruhan aliran ke atas,

bagian fasa cairan yang dekat/menempel

Page 4: KAJIAN SUMUR PANAS BUMI UNTUK PLTP SKALA KECIL DI …

Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan

Vol. 15 No. 2 Desember 2016 : 81 - 92

84

pada dinding dapat mengalir ke bawah

akibat gaya gravitasi.

Aliran Churn

Merupakan bentuk tidak stabil dari

aliran slug yang pecah akibat terlalu

rendahnya tegangan permukaan, terlalu

besar diameter pipa, percepatan aliran

yang tinggi karena penguapan.

Aliran Annular

Proporsi fasa cairan yang dibawa

sebagai mist dalam fasa gas (uap).

Sedangkan cairan sisa mengalir dengan

kecepatan rendah dalam lapisan tipis

yang menempel pada dinding sebelah

dalam pipa.

Aliran Mist

Fasa cairan tersebar sebagai mist dalam

fasa gas yang menerus. Perubahan

tingkat kekeringan fluida panas bumi

ketika mengalir ke atas lubang sumur

seperti diperlihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Regim Aliran Fluida Vertikal

(Reyley, 1980)[1]

Variabel Aliran

Umumnya variabel-variabel yang

berpengaruh terhadap pola aliran fluida dalam

sumur (pipa vertikal) adalahdiameter dalam

pipa, kecepatan aliran massa, kecepatan

superficial, tegangan permukaan, void ratio,

kecepatan slip, faktor gesekan, fluks

volumetrik dan kualitas volumetrik.

Penurunan Tekanan Dalam Aliran Sumur

Pada dasarnya simulasi sumuran adalah

menghitung penurunan tekanan dan

penyebaran tekanan pada sumur panas bumi.

Sifat fisik fluida bergantung pada kondisi

tekanan. Perbedaan tekanan reservoir yang tak

terganggu dengan tekanan kepala sumur

merupakan pemborosan potensi energi. Makin

rendah tekanan kepala sumur, makin rendah

pula temperatur uapnya yang menyebabkan

efisiensi panas turbin menjadi rendah,

sehingga besarnya penurunan tekanan (DP)

dalam sumur sangat diperlukan untuk

memodifikasi karakteristik discharge.

Ketika fluida panas bumi dalam sumur

mengalir ke atas, fluida harus bekerja melawan

gaya gravitasi. Jika gesekan dan spesific

volume bertambah besar, akibatnya kecepatan

fluida harus dinaikkan tetapi laju aliran

massanya tetap, sehingga diperlukan

penurunan tekanan yang besar untuk

mempercepatnya. Semua gradien tekanan

ditentukan berdasarkan baik fasa cair ataupun

fasa uap untuk semua regim aliran, dimana

sifat-sifat fluida dihitung dari temperatur

rata-rata pada penambahan kedalaman

bersangkutan.

Page 5: KAJIAN SUMUR PANAS BUMI UNTUK PLTP SKALA KECIL DI …

85

Kajian Sumur Panas Bumi untuk PLTP Skala Kecil

di Lapangan Panas Bumi Rantau Dedap, Sumatera Selatan

Tiga komponen yang disebutkan di atas

berpengaruh terhadap penurunan tekanan, dan

dituliskan secara matematis sebagai berikut[1]:

Keterangan:

dp/dz = penurunan tekanan terhadap

kedalaman

Dalam sumur yang disemburkan

vertikal, komponen gravitasi merupakan

penyebab kehilangan tekanan dan merupakan

penambahan tekanan dalam sumur injeksi

vertikal. Kemiringan sumur berpengaruh

terhadap penurunan tekanan. Persamaan beri-

kut menggambarkan pengaruh kemiringan su-

mur terhadap penurunan tekanan:

(dP/dz)gravitational = g r cos (q) .....................(2)

Keterangan:

g = gaya gravitasi, m/s2

r = densitas fluida, kg/m3

q = sudut pembelokan sumur, derajat

Persamaan (2) di atas menunjukkan

bahwa komponen gravitasi meningkat jika

densitas naik dan pengaruh kemiringan

terhadap penurunan tekanan dalam sumur

vertikal (q = 90oC) dominan, sedangkan pada

sumur horizontal tidak dominan. Di area dekat

dengan zona produksi, komponen gravitasi

membesar jika fluida bersifat sangat basah

(wet). Sebaliknya, di bagian atas sumur,

gravitasi mengecil saat terjadi flashing dan

fluida menjadi bersifat kering (ringan).

Volume spesifik dan kecepatan fluida akan

membesar jika terjadi flash dan fluida menjadi

lebih kering saat mengalir ke atas. Di samping

itu komponen gesekan tergantung pada

kekasaran permukaan casing. Gradien tekanan

karena komponen gesekan digambarkan

dengan persamaan :

...............................(4)

Keterangan:

f = faktor gesekan

rt = densitas campuran uap dan air, kg/m3

Ut = kecepatan rata-rata fluida, m/s

D = kedalaman sumur, m

Mt = laju alir massa fluida, kg/detik

At = luas pipa, m2

Komponen percepatan selalu lebih kecil

daripada dua komponen lainnya, pada aliran

cairan gradien tekanan akibat percepatan dapat

diabaikan (Gunn, 1992)[6]. Gradien tekanan

percepatan untuk aliran dua fasa diperkirakan

dengan persamaan berikut:

(dp/dz)acc = rt Ut (U1 - U2)

Keterangan:

x = tingkat kekeringan fluida (rasio massa uap

terhadap massa total fluida)

a = void ratio = fraksi luas penampang pipa

yang diisi fasa uap

...1 = awal pertambahan kedalaman

)1..(..............................)(

)()()(

frictional

onacceleratinalgravitatioTotal

dz

dp

dz

dp

dz

dp

dz

dp

)3.....(..........cos.

2...2

][

D

tUtf

fridz

dp

tt

t

tA

MU

.

)5(..................................................]cos

[

}]).1(

)1({}

)1(

)1(

.[{

2

2

2

2

2

2

2

2

1

2

1

1

2

1

2211

t

t

lvlv

A

M

xxxx

Page 6: KAJIAN SUMUR PANAS BUMI UNTUK PLTP SKALA KECIL DI …

Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan

Vol. 15 No. 2 Desember 2016 : 81 - 92

86

...2 = akhir pertambahan kedalaman

...l = fasa cair,

...v = fasa uap

HASIL DAN PEMBAHASAN

Setiap sumur menghasilkan kurva

produksi yang bergantung dari geometri sumur

dan karakteristik reservoir (feedzone) yang

ditembusnya meliputi lokasi, tekanan,

enthalpy, dan kh.

Geometri sumur dapat diketahui dari

data pemboran, yang meliputi well survey dan

diameter casing maupun liner yang digunakan.

Dalam simulasi diasumsikan bahwa geometri

sumur dalam keadaan sempurna yang berarti

tidak terdapat perubahan dimensi. Berikut

ditampilkan geometri sumur RD-B1 dan

RD-B2 pada Gambar-3. Berdasarkan

interpretasi, kedalaman feedzone pada sumur

RD-B1 berada di kedalaman 700 mMD dan

1400 mMD. Pada sumur RD-B2 feedzone

terletak di kedalaman 1050 mMD, 1230 mMD,

dan 1380 mMD.

Dari Gambar 4 diperkirakan terdapat 2

major feedzones yang ditembus sumur RD-B1

dan 3 major feedzones yang ditembus sumur

RD-B2.

Interpretasi ini didasarkan kenaikan

temperatur yang cukup intens pada kedalaman

tersebut.

Productivity Indeks (PI) merupakan

parameter yang diperoleh dari proses trial and

error jika tidak ada data pengujian seperti uji

hilang air atau injectivity test. Nilai

Injectivity Index (II) untuk RD-B1 sekitar

19 kg/s bar dan untuk RD-B2 sekitar 9 kg/s

bar.

Gambar 3. Konfigurasi Sumur RD-B1 dan RD

-B2[10]

Harga ini akan dimasukan ke dalam simulasi,

sebagai parameter reservoir. Dalam simulasi

diasumsikan bahwa geometri sumur dalam

kondisi ideal yaitu tidak ada perubahan

dimensi. Geometri sumur RD B-1 dan RD-B2

seperti dapat dilihat pada Gambar 3. Geometri

sumur merupakan parameter yang berpengaruh

terhadap kinerja aliran fluida di dalam sumur

atau sering disebut sebagai OPR (Outflow

Performance Relationship). Beberapa faktor

lain yang juga berpengruh terhadap aliran

fluida antara lain diameter, inklinasi (derajat

kemiringan), dan kekasaran bagian dalam pipa

(roughness). Kinerja aliran fluida dari

reservoir menuju lubang sumur atau yang

disebut sebagai IPR (Inflow Performance

Relationship) dipengaruhi diantaranya oleh

Page 7: KAJIAN SUMUR PANAS BUMI UNTUK PLTP SKALA KECIL DI …

87

Kajian Sumur Panas Bumi untuk PLTP Skala Kecil

di Lapangan Panas Bumi Rantau Dedap, Sumatera Selatan

tekanan reservoir dan permeabilitas batuan di

feedzone. Gambar 4(a) memperlihatkan dua

zona rekah (feedzone) pada sumur RD-B1

adalah di kedalaman 760 mMD dan 1400

mMD yang diidentifikasi pada saat dilakukan

pengukuran tekanan dan temperatur pada

kondisi heating up. Temperatur di kedalaman

760 m MD adalah 203 oC dan di level yang

lebih dalam temperaturnya dapat mencapai

angka 207 oC. Sedangkan pada gambar 4(b)

letak feedzone pada sumur RD-B2 di

kedalaman 1050 mMD, 1230 mMD, dan 1380

mMD yang diidentifikasi pada saat dilakukan

pengukuran tekanan dan temperatur pada

kondisi heating up. Temperatur di kedalaman

feedzone tersebut berkisar antara adalah 204oC

- 210 oC. Sedangkan di dasar sumur

temperaturnya hanya 190 oC.

Hasil simulasi output sumur RD-B1

memperlihatkan bahwa pada tekanan 3,2 barg

atau 4,3 bara, kapasitas produksinya sebesar

53,46 kg/s atau sudah selaras dengan data hasil

uji produksi. Hasil simulasi tersebut diperoleh

berdasarkan input parameter geometri dan sifat

fisik fluida pada kedua feedzone dengan

masing-masing nilai PI = 0.9 kg/bar dan pada

tekanan reservoir masing-masing sebesar 25

dan 65 bar. Simulasi discharge sumur RD-B1

Gambar 4. Interpretasi Lokasi FeedzoneSumur RD B-1 dan RD-B2[10]. Sumur RD B-1 dan RD-B2[10].

dibuka pada WHP (Well Head Pressure) 4.3

bar (3.2 barg). Hasil simulasi menunjukkan

nilai kapasitas produksi sebesar 53.46 kg/s

pada WHP 4.3 bar. Temperatur di kepala

sumur sebesar 146 oC dengan steam fraction

(x) sebesar 0.18 atau 9.5 kg/s adalah uap dan

43.96 kg/s air panas (brine). Keduanya cukup

selaras dengan data observasi yang

menyebutkan temperatur di flow line sebesar

Page 8: KAJIAN SUMUR PANAS BUMI UNTUK PLTP SKALA KECIL DI …

Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan

Vol. 15 No. 2 Desember 2016 : 81 - 92

88

140 oC dan laju alir masa steam sebesar 10 kg/

s .

Gambar 5 merupakan grafik keselarasan

(matching) antara hasil simulasi output dengan

data observasi sumur RD-B1 uji produksi pada

tekanan 3.2 barg (4.3 bara) dengan kapasitas

produksi sebesar 32 kg/s sehingga dapat

disimpulkan bahwa sumur RD-B1 telah

tervalidasi.

Data hasil uji produksi pada bukaan

100% pada tekanan kepala sumur sebesar 3.2

barg, laju masa totalnya sebesar 53 kg/s

ditunjukkan pada Gambar 6 dalam kotak

berwarna merah. Hasil uji produksi sumur

RD-B2 ditunjukkan pada Gambar 7,

mengindikasikan laju alir uap (steam rate)

sebesar 4 kg/s dan brine 28 kg/s maka hasil

simulasi discharge menunjukkan bahwa pada

WHP 4.3 bara, total laju alir massanya adalah

32 kg/s dengan dryness (x) sebesar 0.123 atau

laju alir uap sebesar 4 kg/s dan laju alir air

panas (brine) sebesar 28 kg/s.

Gambar 5. Kurva Produksi Sumur RD-B1

Hasil Simulasi dan Data Uji Produksi

Gambar 6. Hasil Uji Produksi Sumur RD-B1 pada bukaan 100% , Ukuran Pipa Lip 10” [10]

Page 9: KAJIAN SUMUR PANAS BUMI UNTUK PLTP SKALA KECIL DI …

89

Kajian Sumur Panas Bumi untuk PLTP Skala Kecil

di Lapangan Panas Bumi Rantau Dedap, Sumatera Selatan

Gambar 8 menunjukkan laju produksi

hasil simulasi selaras dengan data pengukuran

sumur RD-B2. Oleh karena itu, dapat diambil

kesimpulan bahwa sumur RD-B2 telah

tervalidasi dan parameter input dapat

digunakan untuk melakukan kajian selanjutnya

yaitu prediksi kinerja sumur produksi RD-B2

di masa mendatang.

Gambar 8.Kurva Produksi Sumur RD-B2

Kurva Produksi Sumur RD-B1 Hasil Simulasi

dan Data Uji Produksi

Prediksi Penurunan Produksi dari Sumur

RD-B1

Penurunan produksi sumur panas bumi

dipengaruhi oleh perubahan yang terjadi di

reservoir dan lubang sumur. Parameter yang

berubah meliputi tekanan reservoir, entalpi,

Productivity Index (PI), dan diameter pipa

produksi.

Dalam proses prediksi penurunan

produksi digunakan pendekatan probabilistik

P10 (pesimis), P50 (mostlikely), P90 (optimis).

Nilai P10 akan memberikan penurunan

produksi yang paling besar sedangkan nilai

P90 adalah sebaliknya. Berikut ini dijelaskan

perubahan yang mungkin terjadi beserta nilai

P10, P50, dan P90 yang digunakan pada

masing-masing parameter. Perubahan entalpi

di reservoir dapat terjadi akibat proses

kondensasi dan boiling. Kondensasi

Gambar 7. Hasil Uji Produksi Sumur RD-B2 Pada Bukaan 100 % dengan

Ukuran Pipa Lip 6”[10]

Page 10: KAJIAN SUMUR PANAS BUMI UNTUK PLTP SKALA KECIL DI …

Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan

Vol. 15 No. 2 Desember 2016 : 81 - 92

90

disebabkan adanya interfensi fluida injeksi

atau meteroic recharge ke sumur produksi

sedangkan peningkatan entalpi terjadi akibat

proses boiling. Boiling terjadi ketika

penurunan tekanan reservoir mencapai tekanan

saturasinya, pada saat itulah flowing enthalpy

di reservoir akan meningkat seiring dengan

bertambahnya saturasi uap di reservoir.

Perubahan dimensi lubang sumur dapat

terjadi jika sumur mengalami scaling atau

collapse. Pada prinsipnya jika terdapat

endapan (scale) di dalam lubang sumur, dapat

dilakukan pembersihan baik secara kimia

maupun mekanik. Dengan mengasumsikan

tidak terjadi casing collapse sepanjang umur

sumur, maka dapat diasumsikan tidak terjadi

perubahan dimensi lubang sumur.

Karena tidak adanya informasi yang

memadai untuk mengetahui laju perubahan

entalpi dan perubahan dimensi lubang sumur

maka diasumsikan bahwa reservoir hanya

mungkin mengalami penurunan tekanan

reservoir akibat produksi.

Untuk memprediksi penurunan produksi

sumur, dilakukan pemodelan aliran dalam

sumur dengan menggunakan parameter yang

ditentukan dari hasil kalibrasi karakteristik

zona rekah (feedzone) awal dan asumsi-asumsi

yang dijelaskan sebelumnya. Sebagai tekanan

normalisasi digunakan tekanan kepala sumur

sebesar 4.3 bara. Produksi sumur awal

diperoleh dengan mengubah tekanan reservoir,

entalpi, dan PI di masing-masing zona rekah

sesuai dengan asumsi yang digunakan pada

Tabel 1.

Hasil prediksi penurunan produksi yang

ditampilkan adalah penurunan laju alir massa

uap karena langsung dapat menceritakan

penurunan kapasitas MW yang dihasilkan.

Produksi MW sama dengan jumlah laju alir

massa dibagi steam consumption turbin

dengan asumsi adalah 2,3 kg/s. Berikut ini

dipaparkan hasil perhitungan penurunan

produksi P10, P50, dan P90 sumur RD-B1,

sumur yang direncanakan akan didedikasikan

sebagai sumur produksi

Tabel- 1

Asumsi Perubahan Reservoir

Hasil Simulasi Prediksi Penurunan Kinerja

Sumur RD-B1 (P10, P50, dan 90)

Gabungan hasil prediksi kinerja sumur

RD-B1 dengan asumsi penurunan P90, P50,

dan P10 diperlihatkan pada Gambar 9. Jika

sumur RD-B1 akan digunakan untuk memasok

pembangkit dengan kapasitas 3 MW, maka

jika:

penurunan tekanan reservoir di asumsi

sebesar 1 bar/tahun (P90) maka sumur

mampu memasok uap hingga tahun

ke-13.

penurunan tekanan reservoir yang

terjadi 1,5 bar/tahun (P50) maka sumur

mampu memasok uap hingga tahun

ke-8.

Page 11: KAJIAN SUMUR PANAS BUMI UNTUK PLTP SKALA KECIL DI …

91

Kajian Sumur Panas Bumi untuk PLTP Skala Kecil

di Lapangan Panas Bumi Rantau Dedap, Sumatera Selatan

penurunan tekanan reservoir yang

terjadi 2 bar per/tahun (P10) maka

sumur mampu memasok uap hingga

tahun ke-6.

Grafik ini menunjukan pengaruh penurunan

tekanan reservoir yang terjadi terhadap kinerja

sumur. Oleh karena itu manajemen reservoir

sangat penting dan krusial untuk diperhatikan

dengan seksama dengan cara menjaga

keberlanjutan reservoir melalui program

injeksi yang tepat agar dapat mendukung

program pengembangan lapangan.

Gambar- 98. Grafik Prediksi Kinerja Sumur

RD- B-1 (P10, P50, dan P90)

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Telah dilakukan validasi sumur RD B-1,

RD B-2 dan ULB-02 dengan melakukan

simulasi produksi dimana hasil simulasi

menunjukan keselarasan yang sangat baik

dengan data observasi uji produksinya. Hasil

simulasi discharge sumur RD-B1

menunjukkan bahwa dengan tekanan kepala

sumur 4,30 bara, diperoleh laju alir uap

sebesar 9,5 kg/detik dan laju alir brine sebesar

44 kg/detik. Model sumur RD-B1 digunakan

untuk memprediksi kinerja produksi di masa

mendatang. Sedangan sumur RD-B2, akan

digunakan sebagai sumur injeksi.

Hasil simulasi dengan metode

probabilistik jika sumur RD-B1 digunakan

untuk memasok pembangkit kapasitas 3 MW

dengan asumsi steam consumption 2,3 kg/s/

MW maka pada:

- P10 dan ΔP 1 bara kemampuan pasok

selama 6 tahun.

- P50 dan ΔP 1,5 bara kemampuan pasok

selama 8 tahun.

- P90 dan ΔP 2 bara kemampuan pasok

selama 13 tahun.

Saran

Manajemen reservoir pada

pengembangan skala kecil sangat perlu

diperhatikan mengingat sumur produksi

RD-B1 hanya mampu dibuka pada tekanan

kepala sumur 4,3 bara (3,2 barg) pada bukaan

100%. Di samping itu, letak sumur produksi

dan injeksi yang berada di dalam satu pad juga

perlu diperhatikan untuk mengantisipasi

terjadinya penurunan temperatur yang

signifikan jika terdapat koneksi antar kedua

sumur yang cukup permeable. Bantuan dan

kerjasama semua pihak sangat diperlukan

untuk kelancaran kegiatan penelitian dan

pengembangan ini.

UCAPAN TERIMA KASIH

Dengan selesainya tulisan ini kami

sampaikan ucapan terima kasih kepada:

Page 12: KAJIAN SUMUR PANAS BUMI UNTUK PLTP SKALA KECIL DI …

92

Manajemen PT Supreme Energy Rantau

Dedap, yang telah mendukung kegiatan

penelitian dengan memberikan data dan

informasi yang diperlukan.

Ucapan terima kasih juga kepada

anggota tim peneliti yang terlibat dalam

penulisan.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Aziz, K., Govier, G. W., and Fogarasi,

M.: “Pressure Drop in Wells Producing

oil and gas,” J. Cdn. Pet. Tech. (Sept.

1972) 38 - 48.

[2] Barnett, B. (1989).: “ A Theoretical Study

of The Effect of Bore Diameter on Well

Outputs”. Proc. 11th N.Z. Geothermal

Workshop.

[3] Different Regions of 2.25Cr-1Mo (T22)

Boiler Tube Steel Weldment, ASM

International, JMEPEG 18:959–965 DOI:

10.1007/s11665-008-9309-2, (2009)

[4] Futoshi Tanaka, Takashi Hibiki, Kaichiro

Mishima, Correlation for Flow Boiling

Critical Heat Flux in Thin Rectangular

Channels. Journal of Heat Transfer,

DECEMBER 2009, Vol. 131 / 121003-1.

[5] Gunn, C.I.M., Freeston, D.H., and Hadgu,

T. (1991).: “Principles for Wellbore

Validation and Calibration Using

Matching Analysis-I, analytical

techniques”.,Geothermic, v.21, No.3, pp.

341-361, 1992.

[6] Gunn, C.I.M., Freeston, D.H., and Hadgu,

T. (1991).: “Principles for Wellbore

Validation and Calibration Using

Matching Analysis-II., Case Study - Well

Rotokawa 5, New Zealand”.,Geothermic,

v.21, No.3, pp. 363-376, 1992.

[7] Gudni, A., Benedikt, S., “Logging,

Testing and Monitoring Geothermal

Wells”, Short Course on Geothermal

Development and Geothermal Wells,

2012, El Salvador.

[8] M. Moawed_ and E. Ibrahim, Heat

Transfer By Free Convection Inside

Horizontal Elliptic Tubes With Different

Axis Ratios And Different orientation

Angles, Journal Of Renewable And

Sustainable Energy 1, 043111 (2009).

[9] Konsultan Independen Program

Geothermal Institute Teknologi Bandung,

2015, Laporan Analisis Kinerja Sumur

Panas Bumi Untuk Mendukung

Pengembangan PLTP Skala Kecil,

Lapangan Rantau dedap, Muara Enim,

Sumatera Selatan, Bandung

[10] PT. Supreme Energy Rantau Dedap, 2015

Engineering Team, RD Well Summary

Data, Jakarta.