Geothermal Exploration Target, Concept and

01/10/2012

TRAINING FOR THE TRAINER

“Detailed Exploration:
Selecting a test site for Geothermal Resources”

Geothermal Exploration
Target, Concept and Method;
A Review

Outline
1. Indonesian Law and Regulation about
Geothermal Exploration
2. The Target of Indonesian Geothermal
Exploration
3. The Concept of Hydrothermal System for
Exploration
4. The Strategy and Method to Indicate a
Particular Target

1

01/10/2012

Target of Geothermal Development in Indonesia
Energy Mix 2025 ⇒ Geothermal must contribute 5% (≈
≈ 9500
MWe) of electricity

1. Indonesian Law and Regulation about
Geothermal Exploration
• UU No. 27 Thn 2003 tentang Panas Bumi
• PP No. 59 Thn 2007 tentang Kegiatan Usaha Panas
Bumi
• Permen No. 2 Thn 2009 tentang Petunjuk
Penugasan Survey Pendahuluan
• Permen No. 11 Thn 2008 Permohonan membuat
WKP

2

01/10/2012

UU No. 27 Thn 2003 tentang Panas Bumi
Pasal 6 :
Aktifitas pengusahaan panas bumi meliputi
1.

Survey pendahuluan
-Dapat dilakukan oleh pemerintah atau pemda
-Pemerintah dapat menunjuk pihak lain untuk melakukan
survey pendahuluan

2.

Eksplorasi : dapat dilakukan oleh pemerintah

3.

Studi kelayakan : dapat dilakukan oleh pelaku bisnis

4.

Eksploitasi : dapat dilakukan oleh pelaku bisnis

5.

Pemanfaatan : pemanfaatan langsung dan tidak langsung
diatur oleh peraturan pemerintah

PP No. 59 Thn 2007 tentang Kegiatan Usaha Panas Bumi

3

01/10/2012

Permen No. 2 Thn 2009 tentang Petunjuk Penugasan Survey
Pendahuluan

• Hasil survey pendahuluan akan dipakai untuk menentukan WKP

• Kegiatannya meliputi :
Survey Geologi : remote sensing, pemetaan struktur, menguji
petrofisik batuan reservoir, pemetaan volkanostratigrafi,
manifestasi, alterasi untuk mencari sumber panas
Survey Geofisika :menggunakan metode nonnon-seismik untuk
menunjukkan geometri reservoir dan target pemboran
Survey Geokimia : survey air, tanah, gas dan isotop untuk
memprediksi kualitas fluida reservoir

Permen No. 11 Thn 2008
Permohonan membuat WKP

• Luas wilayah untuk eksplorasi sebesarsebesar-besarnya
adalah 200 000 ha
• Luas wilayah untuk eksploitasi sebesarsebesar-besarnya
adalah 10 000 ha

4

01/10/2012

Undang--undang dan peraturan di Indonesia secara
Undang
tak langsung mengarahkan target eksplorasi panas
bumi Indonesia kepada usaha untuk mendapatkan
potensi energi panas bumi yang dapat dipakai untuk
indirect use atau untuk menghasilkan energi listrik

2. The Target of Indonesian Geothermal Exploration
Didorong oleh, diantaranya :
• kondisi negara yang mengalami krisis energi listrik
• Peraturan perundangan yang mendukung
pemanfaatan energi panas bumi (khususnya yang
dapat menghasilkan listrik)
Maka target eksplorasi panas bumi
umumnya ditujukan untuk mencari
sumberdaya yang dapat menghasilkan
energi listrik

5

01/10/2012

2. The Target of Indonesian Geothermal Exploration

• Current exploration is to look for geothermal resources that
can be exploited to generate electricity with “low” elctricity
price
• Most preferred target is high enthalpy geothermal resource
(Temperature > 225 °C)
• Low
Low--Medium enthalpy is “ignored” at this moment.

Bagaimana pendapat anda ,

6

01/10/2012

Bagaimana dengan potensi sumberdaya

panas bumi di daerah anda?
anda?

Characteristic of Geothermal system for exploration
target in Indonesia

TARGET

• Hydrothermal system associated with volcanic heat source
• Temperature (arbitrary at 1 km depth) >225 °C
• The heat is transferred by convection of hydrothermal fluid

Several consequency, are
• Located in high standing, terrain (>2000 m asl)
• Depth of top reservoir mostly is deep (1-2 km) unless steam
dominated
• Surface manifestation is active, intensive, often reactive/corrosive
• Covered by dense vegetation
• Structural geology is difficult to identified on the ground
• Hydrology and lithology played important role on distribution of

manifestation
• etc

7

01/10/2012

3. The concept of volcanic hydrothermal system as exploration target
Recharge

Upflow

Low terrain nearby
the system

Outflow
Can reach 2020-30 km
from upflow

Reservoir

1-2 km or deeper

> 5 km depth (?)

(Goff dan Janik, 2000)

3. The concept of volcanic hydrothermal system as exploration target

Komponen kunci sistem panas bumi volkanik hidrotermal bertemperatur
tinggi memiliki ciri diantaranya
• Heat source adalah volkanik atau magmatit
• Reservoir berada di dalam batuan volkanik yang dapat berubah fasies
dengan cepat. Permebilitas sekunder menjadi sangat penting
• Kedalaman reservoir dapat melebihi 1000 m dari permukaan
• Daerah recharge yang kemungkinan berada di elevasi rendah
• Daerah discharge dengan manifestasi permukaan yang sangat intensif
dan memiliki karakteristik kimia fluida dengan kemungkinan campuran
magmatik
• Proses alterasi hidrotermal sangat intensif sehingga dapat menghasilkan
cap rock

8

01/10/2012

4. The Strategy and Method to Indicate
a Particular Target

Konsep Tahapan Eksplorasi
Delineation

Targeting
Exploration
Detailed / infill
Exploration
Reconnaissance
Area Selection

9

01/10/2012

Most applicable method
(case history and example)
During area selection for delineation of contract area
• Identification of active and intensive discharge of manifestation, fumarols is
most preferred, manifestation associated with acid pH ⇒ help to indicate
upflow zone (ex. Kamojang, Lahendong, Sibayak, Patuha, etc)
• History of volcanic eruption : Active (have eruption record after 1600 AD) but
not in present day active. (ex. most prospect)
• Age of volcanic activity (lava) ranged between 100 000 – 200 000 years (i.e.
Wayang Windu, Kamojang)
• Water-gas Geochemistry : sulfate (or mix with bicarbonate) water is indication
of upflow, chloride (mix with bicarbonate), is marginal water. Hidrology
control is very strong. Application of solute geothermometer need a particular
care. (ex : Sibayak, Patuha, Kamojang, Karaha, Lahendong etc)
• Remote sensing to identified morfology that indicate the structure, potential
recharge area, potential thermal anomaly area etc. (ex. the result is not so
obvious)

Most applicable method
(case history and example)
During detailed survey
for subsurface modeling and exploration drilling targeting
• Soil/soil gas Geochemistry : Hg anomali > 500 ppb indicating
permeability associated with high Temperature area. CO2 less correlated
(ex. Danau Toba etc.)
• DC resistivity (Schlumberger Config.) occasionally worked well where the
reservoir top is shallow and the alteration zone above the reservoir (cap
rock?) is well developed, otherwise not applicable (ex. Wayang Windu,
Kamojang).
• Gravity : indirect method to delineate the structure, basement and
potential heat source (ex. Wayang Windu)
• Geomagnet, hardly effective method to delineate demagnetized body
due to mixing process of weathering and alteration in volcanic rocks
(reduce magnetisation) and occurrence of sediment (very low
magnetized) (Success example is Kamojang)

10

01/10/2012

Most applicable method
(case history and example)
During detailed survey
for subsurface modeling and exploration drilling targeting
• MT-TDEM (with 2D inversion): the most favorite method, can penetrate deeper
than DC-res, to indicate low resistivity cap rock as product of hidrothermal
alteration and higher resistivity (than cap rock) reservoir (ex. Wayang Windu,
Sibayak, etc). But can also failed in case of thick sediment is occur, (Ex. South of
Sarulla). MT can also indicate magma chimney at shallow depth (Ex. Karaha
Bodas)
• MEQ (Passive seismic): to indicate fracture or fault as drilling target, work well
in production field due to mass extraction and reinjection but during green
field exploration is still irrelevant (Ex. Muara Laboh)
• Remote sensing : helps in interpreting structure as permeable zone, sometimes
to indicate surface manifestation but often difficult in case of dense vegetation
• Field structural geological mapping to undersatnd the kinematic and mechanic
of fault and fracture as drilling target.

Most applicable method
(case history and example)
During production and Monitoring
• The physical and chemical change of manifestation
• MEQ for monitoring the injection and fracture development
• Gravity for monitoring mass changes due to production
• Geophysical well logging during drilling
• Study of volcanostratigraphy for delineation of field
• MT for delineation and possibly monitoring the changes of
low resistivity structure

11

01/10/2012

Area Selection

Area Selection

12

01/10/2012

Area Selection

Area Selection

13

01/10/2012

Strategi dan metode eksplorasi yang dipilih
sangat bergantung pada target yang ingin
dicari, tahapan dan biaya eksplorasi,
ketersediaan alat dan tenaga ahli

Metode Eksplorasi Panas Bumi
Berdasarkan bidang keilmuan yang melakukannya

1. Metode eksplorasi geologi
2. Metode eksplorasi geokimia
3. Metode eksplorasi geofisika
Masing-masing akan dibahas dalam training ini.

14

01/10/2012

TRAINING FOR THE TRAINER

“Detailed Exploration:
Selecting a test site for Geothermal Resources”

Exploration Geology;
Target, Concept and Method

Outline
1. Surface and subsub-surface exploration
2. Target ; inferring the heat source, inferring
the reservoir and permeability, inferring
upflow area, inferring recharge area
3. Concept of heat source, reservoirreservoirpermeability, upflow and discharge area,
recharge area.

15

01/10/2012

1. Surface and subsub-surface exploration
• Eksplorasi geologi dapat dibagi menjadi 2:
permukaan dan bawah permukaan
• Eksplorasi permukaan menekankan pemetaan permukaan
bumi dengan berbagai metode geologi untuk menduga
komponen--komponen sitem panas bumi
komponen
• Eksplorasi bawah permukaan menekankan pada identifikasi
kondisi geologi berdasarkan data dari sumur pemboran
untuk mengkonfirmasi keberadaan komponenkomponen-komponen
sistem panas bumi dan karakteristiknya.
• Eksplorasi geologi bawah permukaan hanya dilakukan mulai
pada tahap eksplorasi hingga produksi atau pengembangan

2. Target
• Eksplorasi panas bumi di Indonesia terutama ditujukan untuk
mencari sistem panas bumi bertemperatur tinggi yang kemudian
dapat digunakan untuk pembangkit listrik
• Model konseptual yang umum dipakai dalam eksplorasi panas
bumi di Indonesia adalah model sistem hidrotermal (atau volkanik
hidrotermal)) pada high terrain
hidrotermal
• Dengan mempertimbangakan model ini
ini,, maka target eksplorasi
harus dapat menemukann komponenkomponen-komponen sistem panas
bumi tersebut seperti heat source, reservoir
reservoir--cap rock, recharge
area dan discharge area dengan penekanan mencari zona upflow
• Selain itu target eksplorasi juga mencari sistem panas bumi yang
bertemperatur tinggi

16

01/10/2012

2. Target ; inferring the heat source,
• Pada sistem hidrotermal (atau volkanik hidrotermal),
hidrotermal), sumber panas
umumnya berasosiasi dengan kegiatan volkanik aktif tipe B atau C (yang
memiliki catatan pernah meletus setelah tahun 1600 tetapi tidak saat
dekat ini
ini).
).
• Atau sumber panasnya berasosiasi dengan kegiatan magmatisme seperti
tubuh intrusi berumur muda (< 250 000 tahun)
tahun)
• Aktivitas volkanisme dan magmatisme diatas sering kali dicirikan oleh
adanya morfologi gunung api yang tinggi (misalnya kerucut),
kerucut), lapangan
fumarola yang aktif
aktif,, dan bentukan morfologi circular yang
mencerminkan adanya kawah atau kaldera gunung api
api..
• Dengan demikian adanya ciri diatas dapat dijadikan target bagi
eksplorasi geologi untuk menduga sumberpanas.
sumberpanas.

2. Target ; inferring the reservoir and permeability
• Reservoir pada sistem panas bumi umumnya dikontrol oleh
permeabilitas sekunder yaitu struktur geologi seperti rekahan dan
sesar,, yang dapat disebut zona lemah atau zona diskontinuitas.
sesar
diskontinuitas.
• Zona lemah ini dapat berada di kontak antar batuan yang berbeda,
berbeda, di
sekeliling intrusi,
intrusi, bidang perlapisan primer, dan struktur sekunder
seperti diatas
diatas..
• Meskipun demikian tidak jarang juga reservoir berada dalam suatu
lapisan atau formasi batuan tertentu
• Di daerah volkanik,
volkanik, pelamparan suatu unit batuan volkanik dapat
berubah dengan cepat seperti lensa
lensa--lensa atau sisipansisipan-sisipan.
sisipan.
Ketebalannya pun dapat berbeda dengan signifikan.
signifikan.
• Dengan demikian,
demikian, struktur geologi dan zona diskontinuitas lainnya
menjadi target yang penting dalam eksplorasi geologi.
geologi. Selain itu
mengenali lapisan batuan piroklastik yang memiliki porositasporositaspermeabilitas yang tinggi juga menjadi target yang baik

17

01/10/2012

2. Target ; inferring upflow area
• Upflow adalah daerah discharge yang mengindikasikan keluaran
langsung fluida reervoir. Sehingga seringkali zona ini didapati
memiliki manifestasi dengan temperatur yang tinggi dan
komposisi kimia fluidanya menyerupai fluida reservoir.
• Zona upflow umumnya memiliki permeabilitas tinggi,
temperatur tinggi, debit fluid discharge yang besar, seringkali
ditemukan steam vent atau produk kondensasi dari steam
tersebut seperti mata air panas asam sulfat. Batuan disekitarnya
yang dilalui fluida ini pun akan mengalami perubahan (alterasi)
yang spesifik.
• Dengan demikian target eksplorasi geologi untuk menduga
adanya upflow ditujukan untuk mencari karakteristik keluaran
(discharge) seperti diatas.

2. Target ; inferring recharge area
• Recharge area pada sistem high terrain dapat
terbentuk didaerah yang memiliki elevasi rendah.
rendah.
• Sedangkan pada sistem low terrain kemungkinan
berada pada elevasi yang tinggi
• Meskipun demikian keduanya dapat terjadi dimana
saja.
saja.
• Mengenali morfologi disekitar sistem panas bumi
dapat membantu menentukan target untuk
mendelineasi daerah recharge

18

01/10/2012

3. The concept of heat source, reservoirreservoir-cap rock, upflow and
recharge area as exploration target
Recharge

Upflow

Low terrain nearby
the system

Outflow
Can reach 2020-30 km
from upflow

Reservoir
1-2 km or deeper

> 5 km depth (?)

(Goff dan Janik, 2000)

Bagaimana
ahli geologi
menduga…..?
menduga
…..?
adakah
sumber panas
panas……….?
……….?
permeabel zone……?
discharge area dan
manifestasi……….?
manifestasi
……….?

19

01/10/2012

TRAINING FOR THE TRAINER

“Detailed Exploration:
Selecting a test site for Geothermal Resources”

Remote Sensing Method

Target metode penginderaan jauh
•
•
•
•

Melakukan interpretasi sesar dan rekahan
Mengidentifikasi batas litologi
Mengetahui kondisi morfologi
Mengidentifikasi manifestasi (bila dapat)
Informasi di atas dapat dipakai antara lain untuk
memprediksi pengontrol manifestasi permukaan
panas bumi, menentukan sumber panas
(intrusi/volcano)

20

01/10/2012

Metode yang dilakukan

• Analisis Peta Topografi
• Analisis Foto Udara
• Analisis Citra Satelit,
Satelit, seperti Landsat TM, SRTM dll
• Pengecekan di lapangan
• Peta geologi dan penampang geologi

Teknik dan Analisa Peta Topografi
• Dalam bentuk analog atau Digital (Bakosurtanal)
• Mengamati dan mendelineasi bentukanbentukan-bentukan pola kontur
topografi, seperti kelurusan, kontur menutup terisolasi, pola
kontur yang sangat rapat, pola setengah lingkaran (crater) atau
struktur lipatan rebah, dsb
• Dengan shaded relief untuk memudahkan pengamatan diatas
• Teknik analisa kelurusan dengan Fault Fracture Density (FFD)
• Menggunakan software, misalnya ArcGIS, Surfer dsb.

21

01/10/2012

Contoh
Kelurusan = Sesar??
Batuan keras= intrusi?
Batuan lunak=sedimen?
Struktur graben?
Mata air di sepanjang
jalur sesar? Kontak
batuan?

22

01/10/2012

Fault and Fracture Density (FFD)
LATAR BELAKANG
• Analisa fracture di daerah panas bumi dengan cara membuat peta
kerapatan lineament yang ditarik dari shaded relief peta topografi
digital.
• Lineamen ini diasumsikan berasosiasi dengan fracture atau fault
yang di daerah geotermal umumnya tertutup oleh manifestasi
permukaan sehingga sulit teridentifikasi.
• Fault dan fracture ini diasumsikan sebagai bidang lemah yang
menjadi jalur bagi pergerakan fluida termal sehingga dapat
menjadi petunjuk bagi lokasi daerah permeabel atau reservoir
• Dikembangkan oleh Soengkono dari Auckland University - NZ

Fault and Fracture Density (FFD)
Teknik
• Peta Topografi Digital (Atau DEM dari SRTM) diberi cahaya
dari berbagai sudut pandang
• Lineament yang nampak kemudian diberi garis
• Peta lineament dibuat grid 1x1 km2
• Densitas lineament dihitung berdasarkan formula berikut:
Panjang total lineament per 1 km2,(km/ km2)
• Pada titik tengah grid diberi nilai sesuai Panjang total
lineament dalam sel tersebut
• Dibuat kontur dari seluruh nilai pada grid

23

01/10/2012

6288

2

1

6287

6286

6285

6284

6283

6282

6281

6280

Contoh:
FFD di
Rotokawa
Geothermal
Field NZ.

6279
km

6278
2783

0

1

2

2784

2785

2786

2787

2788

2789

2790

2791

2792

2793

East light source, Lambertian reflection, Central difference

6288

6287

3

6287

4

Demagnetized body

Resistivity boundary
6286

6286

6285

6285

6284

D

C

Shaded relief

2.

Peta lineament

3.

Peta Densitas
lineament

4.

Overlay Peta
Densitas
Lineament,
Peta
Manifestasi
dan anomali
geofisika

D

C

6284

er
to Riv
Waika

Parariki Stream

6283

6283

surface
manifestation

6282

6282

B

B

6281

6281

Fault and fracture density
anomalies

Rotokawa Lake

6280

6280

A

A

6279
Contour interval 0.5 km/ km2

6279
kilometre

0
6278
2783

1.
6288

N

2784

1
2785

2
2786

0

2787

2788

2789

2790

2791

2792

2793

6278
2783

1

2784

2

2785

3

2786

2787

2788

2789

2790

2791

2792

2793

1

Lengkapilah
FFD di
Rotokawa

1. Hitung total
panjang garis yang
berada dalam satu
grid 1 x 1 km
2. Letakkan hasil
perhitungan di
tengah grid
3. Buatlah kontur
FFD
4. tentukan daerah
anomalinya

24

01/10/2012

Foto Udara
• Sangat baik untuk mengidentifikasi manifestasi permukaan
di daerah geotermal dan struktur yang ada.
• Metode ini terutama sangat powerfull untuk daerah tanpa
vegetasi
• Variasinya: black-white, color, infrared, vertical dan oblique,
dalam berbagai skala
• Skala foto bergantung pada tinggi terbang dan panjang
fokus lensa, dan biasanya dinyatakan misalnya 1:12000

Teknik Analisa Foto Udara
• Single foto
• Stereo pair dengan stereoskop
• Yang diamati; tekstur (kasar-halus) dan rona
(warna) untuk mengidentifikasi litologi, lineament
untuk mengidentifikasi struktur, single objek
seperti mata air atau fumarol dan steam clouds
nya, warm/hot ground (pada infrared), morfologi
dsb.

25

01/10/2012

Contoh foto
udara vertical

Ciri foto udara
vertical : Horizon
atau kaki langit
tidak terlihat

Foto udara untuk
memprediksi heat
discharge di Lapangan
Panasbumi Karapiti - NZ

Broomley dan Hochstein, 2005

26

01/10/2012

Citra Satelit dalam eksplorasi panas bumi
• Macam-macam sensor: Landsat TM, ASTER, SRTM,
IKONOS, Quick Bird, SLAR, Radar, HyMap, dsb
• Variasi Ground / spatial resolution
• Variasi Tipe Band dan Band resolution (Bandpass)
• Gabungan yang tepat dari ketiga parameter tersebut
akan menghasilkan suatu citra yang membantu
dalam eksplorasi awal panas bumi
• Multi spectral vs Hyper spectral

Target
• Pemetaan batuan (geologi)
• Pemetaan struktur
• Pemetaan thermal (MAP, steaming ground,
vegetation stress, hot/warm ground, dsb)
• Pemetaan alterasi batuan

27

01/10/2012

Beberapa teknik image processing
• RGB (Red green blue)
• Band ratio, misalnya (4/3 atau 3/2)
• NDVI (normalized different vegetation index)

• Mengidentifikasi absorption band atau reflectance band
(khususnya pada hyperspectral), misalnya absorpsi 2200 nm
umumnya ditempati oleh mineral-mineral lempung

Contoh hasil image processing

• NDVI, vegetasi
berwarna terang,
tergantung
kerapatan
tumbuhannya

28

01/10/2012

Contoh hasil image processing
• ASTER Band 4,6,8
pada RGB
composite
• Masing-masing
warna
mencerminkan
litologi tertentu

Contoh hasil image processing

Landsat 7,4,2 pada RGB untuk pemetaan geologi

29

01/10/2012

Contoh peta
topografi dari
SRTM
Data dapat di download
free
http://glcfapp.umiacs.u
md.edu:8080/esdi/in
dex.jsp

Rekonstruksi penampang geologi
• Setelah dilakukan pemetaan geologi lapangan, harus
dibuat penampang geologi
• Penampang dibuat mulai dengan pembuatan
penampang topografi
• Ploting strike dan dip yang dikoreksi oleh posisi garis
penampang yang tidak tegak lurus terhadap strike
• Ploting manifestasi permukaan pada penampang

30

01/10/2012

Teknik pembuatan penampang topografi

Latihan
1.

2.
3.
4.
5.
6.

7.
8.

Diberikan satu set data dari daerah Prospek Panas Bumi Tangkuban Perahu,
terdiri dari : Peta topografi dari SRTM, Citra ASTER, Citra LandSat, dan Peta
Geologi dan Peta manifestasi
Lakukan interpretasi struktur geologi dari SRTM dan Citra satelit
Buatlah pemetaan geologi dari Citra ASTER dan bandingkan hasilnya dengan
peta geologi sebagai validasinya
Lakukan pemrosesan citra untuk NDVI dan tentukan daerah yang
mengindikasikan anomali termal
Buatlah garis penampang topografi dengan arah yang anda anggap strategis,
misalnya yang memotong lokasi manifestasi.
Buatlah penampang topografi dari garis penampang tersebut. Posisikan
manifestasi yang anda jumpai pada garis penampang kedalam penampang
tersebut
Buatlah rekomendasi mengenai potensi heat source, potensi reservoir, potensi
discharge area, potensi recharge area, dan potensi daerah permeabel lainnya
Jawaban di print dan dikumpulkan Selasa pagi pukul 10.00 WIB

31

01/10/2012

32