METODE MAGNETOELLURIK UNTUK EKSPLORASI PANAS BUMI (Laporan Praktikum Eksplorasi Geothermal)
Oleh
Rahmad Ramadhoni 2055051001
LABORATORIUM TEKNIK GEOFISIKA JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG
2023
Judul Praktikum : Sistem Panas Bumi Tanggal Praktikum : Rabu, 08 Maret 2023
Tempat Praktikum : Gedung Teknik Geofisika Ruang
3.3 Nama : Aprilianto Teguh Wibowo
NPM 2015051052
Fakultas : Teknik
Jurusan : Teknik Geofisika
Kelompok : 6 (Enam)
Bandar lampung, 15 Maret 2022 Mengetahui,
Asisten
Astri Niken Saputri NPM. 1915051044
i
METODE MAGNETOTELLURIK UNTUK EKSPLORASI PANAS BUMI
Oleh
Aprilianto Teguh Wibowo
ABSTRAK
Telah dilakukan praktikum eksplorasi geothermal pada tanggal 29 Maret 2023, pada praktikum ini membahas bab mengenai metode magnetotellurik untuk eksplorasi panas bumi. Tujuan dari praktikum ini ialah dapat mengetahui fungsi eksplorasi magnetotellurik pada panas bumi, dapat mengolah data 1D dan 2D lapangan panas bumi, dapat menginterpretasikan olahan data magnetotellurik.
Adapun metode yang digunakan pada praktikum ini ialah pemaparan materi mengenai metode magnetotellurik panas bumi kemudian dilanjutkan dengan pengolahan data *.Edi untuk model 1D dan 2D. Setelah dilakukan pemaparan dan pengolahan data terkait materi tersebut diberikan tugas untuk melakukan pengolahan kembali membuat model 1D dan 2D dengan data yang berbeda. Dari hasil inversi model 2D yang sudah dilakukan, diperoleh nilai RMS Error sebesar 1,4957 pada iterasi 50 dengan parameter Tau for Smoothing 1,1 dan Tau for Resistivity 1,1 yang relatif lebih kecil dibandingkan dengan parameter Tau for Smoothing dan Tau for Resistivity nilai lainnya.
ii
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN ... i
ABSTRAK ... ii
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR GAMBAR ... iv
I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1
B. Tujuan Praktikum... 1
II. TEORI DASAR III. METODOLOGI PRAKTIKUM A. Alat dan Bahan ... 6
B. Diagram Alir ... 6
IV. HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN A. Data Pengamatan ... 8
B. Pembahasan... 8 V. KESIMPULAN
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
iii
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1. Diagram alir ... 6
iv
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Meningkatnya permintaan energi mendorong kita untuk menemukan sumber daya energi baru atau energi alternatif. Salah satu upaya yang bisa dilakukan ialah pemanfaatan sumber energi panas bumi. Energi panas bumi merupakan energi panas yang tersimpan di bebatuan di bawah permukaan bumi. Untuk mengetahui daerah yang prospek sumber panas bumi tersebut ada banyak metode yang dapat digunakan salah satunya ialah metode magnetotellurik.
Magnetotellurik (MT) merupakan salah satu metode dalam geofisika yang mengukur elektromagnetik alam yang dipancarkan oleh bumi. Hasil pengukuran data magnetotellurik ini nantinya diolah untuk mengekstrasi fungsi transfer antara medan listrik dan medan magnet dalam domain frekuensi yang mengandung informasi mengenai distribusi tahan jenis bawah permukaan.
Nilai resistivitas rendah (low resistivity) mencermikan lapisan konduktif (high conductive), yang secara tidak langsung akan mendapatkan struktur geologi bawah permukaan berupa sebaran dan ketebalan lapisan batuan. Kurva sounding pemodelan 1D dan 2D-inversi nantinya akan menghasilkan peta tahanan jenis semu ke arah horizontal dan vertikal.
B. Tujuan Praktikum
Praktikum ini dilakukan dengan tujuan:
1. Mahasiswa dapat mengetahui fungsi eksplorasi magnetotellurik pada panas bumi.
2. Mahasiswa dapat mengolah data 1D dan 2D lapangan panas bumi.
3. Mahasiwa dapat menginterpretasikan olahan data magnetotellurik.
II. TEORI DASAR
Sistem panas bumi secara alami dalam volume tertentu di kerak bumi akan memindahkan panas dari sumber panas ke zona pelepasan panas. Panas bumi adalah energi panas yang terbentuk secara alami dan tersimpan dalam bentuk air panas atau uap panas pada kondisi geologi tertentu dan pada kedalaman beberapa kilometer di dalam kerak bumi. Secara garis besar sistem panasbumi dikontrol dengan adanya sumber panas (heat source), batuan reservoir, lapisan penutup, keberadaan struktur geologi dan daerah resapan air (Dikcson & Fanelli, 2004).
Salah satu metode geofisika yang dapat diandalkan dalam membedakan variaso konduktivitas batuan yang berada di bawah permukaan bumi adalah metode Magnetotellurik (MT). Metode ini memanfaatkan gelombang elektromagnetik alam sebagai sumber sinyal (data) dan mengaplikasikan teori medan elektromagnet (Hukum Maxwell) sehingga pada akhirnya dapat menggambarkan kondisi permukaan bumi (Lestari & Irfan, 2020)
Apabila terdapat benda konduktor di bawah permukaan bumi, medan magnetik primer ini akan menghasilkan arus listrik akibat adanya induksi arus listrik. Arus listrik yang dihasilkan dinamakan arus Eddy atau arus Telluric. Arus Eddy akan menimbulkan medan magnetik sekunder dan terjadilah medan elektromagnetik sekunder. Medan listrik (E) dan medan magnetik (B) sekunder inilah yang diukur di Receiver yang ada di permukaan. Metode magnetotelurik digunakan untuk mengidentifikasi struktur bawah permukaan. Pada eksplorasi panas bumi, MT dapat mengidentifikasi sistem panas bumi seperti caprock, reservoir dan sumber panas (heat source) (Unsworth, 2008).
Metode magnetotelurik (MT) merupakan metode eksplorasi geofisika yang memanfaatkan medan elektromagnetik alami bumi. Pada frekuensi yang rendah (<
1 Hz), solar wind yang mengandung partikel-partikel bermuatan listrik berinteraksi dengan medan magnet permanen pada bumi sehingga menyebabkan terjadinya variasi medan Elektromagnetik (EM). Jangkauan frekuensi audio (audio frequency band, di atas 1 Hz) yang bervariasi disebabkan oleh aktivitas meteorologis berupa petir (Unsworth, 2008).
Sifat fisik bawah permukaan bumi yang digambarkan data MT adalah dalam bentuk anomali konduktifitas tinggi (low resistivity) yang merupakan salah satu parameter yang sangat berguna dalam rangka mencari lapisan penudung (cap rock) pada konteks eksplorasi panas bumi. Kenyataannya, data MT terkadang mengalami distorsi dan gangguan noise akibat sumber noise alami, cultural noise ataupun artificial noise (Simpson & Bahr, 2005).
Dengan mengggunakan hasil pengukuran impedansi dari berbagai frekuensi yang berurutan dapat diperoleh informasi resistivitas medium sebagai fungsi kedalaman di bawah titik pengamatan tersebut dan menggambarkan struktur geologi bawah permukaannya. Target kedalaman tergantung pada frekuensi gelombang yang digunakan. Gelombang elektromagnetik dengan frekuensi yang tinggi dapat memberikan informasi mengenai resistivitas medium dibagian yang dangkal sedangkan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi yang rendah dapat memberikan informasi mengenai resistivitas medium dibagian yang dalam (Haerudin et al., 2020).
Untuk mengoptimalkan eksplorasi minyak bumi perlu dilakukan kegiatan studi geofisika dan geologi untuk mengetahui karakteristik struktur bawah permukaan.
Salah satu metode geofisika yang dapat digunakan yaitu metode Magnetotellurik (MT). Metode magnetotellurik merupakan metode elektromagnetik pasif yang memanfaatkan sumber magnet (H) dan medan listrik (E) dalam bumi untuk menentukan konduktivitas bawah permukaan bumi. Dalam penentuan karakteristik struktur bawah permukaan dengan metode magnetotellurik 2D terdapat langkah-
langkah yang perlu dilakukan. Pertama-tama melakukan transformasi Fourier untuk mengubah data domain waktu ke domain frekuensi, melakukan filtering noise dengan robust processing, seleksi cross power, melakukan inversi 1D dan inversi 2D. Penentuan karakteristik bawah permukaan untuk menentukan identifikasi struktur bawah permukaan yang berpotensi hidrokarbon dilakukan dengan mengalisis penampang resistivitas 2D yang telah dihasilkan (Rasimeng, 2018).
Pengolahan data magnetotellurik dapat menggunakan beberapa perangkat yaitu 1 unit komputer dan 3 software yaitu SSMT2000, MTEditor, WinGLINK. SSMT200, yaitu software yang digunakan untuk mengubah data dari fungsi waktu menjadi fungsi frekuensi. Menghasilkan data koefisien fourier dimana terdapat pengaturan parameter pada data pengukuran dan robust processing. Hasil pengolahan data menggunakan software SSMT2000 adalah data. MTH (frekuensi tinggi) dan .MTL (frekuensi rendah) yang selanjutnya diedit pada program MTEditor. MT Editor, pada software ini dilakukan analisa kurva fase dan resistivitas pada MT editor.
Program ini dapat menampilkan persen magnitude (tipper magnitude), koherensi pada tiap komponen, dan arah strike. Perbaikan kualitas data yang dilakukan dengan cara smoothing (Nuraini, 2017).
Hasil perekaman data MT adalah data berupa time series yang memberikan informasi mengenai data medan elektromagnetik yang terekam terhadap waktu.
Untuk mengubah data MT dari domain waktu ke domain frekuensi dilakukan teknik Fast Fourier Transform (FFT) pada software SSMT2000. Editing data dilakukan dengan software MT Editor untuk memperbaiki kurva tahanan jenis dan fase yang masih kurang baik. Masking data dilakukan dengan cara menghapus data hasil editing menggunakan Software MTEditor. Sedangkan smoothing data dilakukan untuk menampilkan trend dari data tersebut. Jenis smoothing yang dilakukan, didominasi dengan smoothing D+ dan smoothing numerical pada beberapa titik pengukuran yang datanya kurang baik (Pratama dkk. 2021).
Pengolahan data magnetotellurik dapat menggunakan beberapa perangkat yaitu 1 unit komputer dan 3 software yaitu SSMT2000, MTEditor, WinGLINK. SSMT200, yaitu software yang digunakan untuk mengubah data dari fungsi waktu menjadi fungsi frekuensi. Menghasilkan data koefisien fourier dimana terdapat pengaturan parameter pada data pengukuran dan robust processing. Hasil pengolahan data menggunakan software SSMT2000 adalah data. MTH (frekuensi tinggi) dan .MTL (frekuensi rendah) yang selanjutnya diedit pada program MTEditor. MT Editor, pada software ini dilakukan analisa kurva fase dan resistivitas pada MT editor.
Program ini dapat menampilkan persen magnitude (tipper magnitude), koherensi pada tiap komponen, dan arah strike. Perbaikan kualitas data yang dilakukan dengan cara smoothing (Nuraini, 2017).
Hasil perekaman data MT adalah data berupa time series yang memberikan informasi mengenai data medan elektromagnetik yang terekam terhadap waktu.
Untuk mengubah data MT dari domain waktu ke domain frekuensi dilakukan teknik Fast Fourier Transform (FFT) pada software SSMT2000. Editing data dilakukan dengan software MT Editor untuk memperbaiki kurva tahanan jenis dan fase yang masih kurang baik. Masking data dilakukan dengan cara menghapus data hasil editing menggunakan Software MTEditor. Sedangkan smoothing data dilakukan untuk menampilkan trend dari data tersebut. Jenis smoothing yang dilakukan, didominasi dengan smoothing D+ dan smoothing numerical pada beberapa titik pengukuran yang datanya kurang baik (Pratama dkk. 2021).
Mulai
Membuat dan mengolah database project dengan melakukan import data *.edi
Melakukan inversi model 1D dan membuat line untuk X-Section
Memperoleh hasil penampang Membuat penampang dari hasil inversi 1D III. METODOLOGI PRAKTIKUM
A. Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini antara lain sebagai berikut:
1. Laptop
2. Software Winglink 3. Data praktikum (*.Edi) 4. Alat tulis
B. Diagram Alir
Adapun jalannya praktikum terdapat dalam diagram alir berikut:
Membuka database dengan klik icon 2D Inversion
Melakukan editing row/column, jika selesai dalam pengeditan maka exit edit mesh
Memperoleh hasil penampang 2D
Selesai
Melakukan trial and error dengan mengubah nilai tau for smooth serta tau for resistivity
Gambar 1. Diagram Alir
IV. HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN
A. Data Pengamatan
Tidak ada data pengamatan pada praktikum ini.
B. Pembahasan
Adapun pengolahan terkait data format *.edi yang diberikan oleh asisten dosen ialah dengan menggunakan software WinGLink. Langkah pertama dimulai dengan membuat database baru dan beri nama. Kemudian isi nama area, hemisphere (south), XY coordinates units menjadi meters lalu klik next.
Selanjutnya ganti datum menjadi WGS 1984, jika sudah lalu klik ok. Kemudian pada WinGLink klik tools project, ubah nama, tipe data yang digunakan ialah MT magnetotellurics, station legendnya yang digunakan ialah MT sounding.
Selanjutnya mengklik file dan pilih import lalu pilih external files dan klik next lalu pilih in an existing project dan klik next. Pilih semua data yang berformat
*.edi dan plot parameters yang digunakan ialah no recalculation kemudian di next hingga finish. Langkah selanjutnya ialah dengan mengklik maps dan pilih elevation lalu di open dan pilih grid using default parameters. Selanjutnya klik soundings dan pilih open stations from list, jika sudah klik ok dan blok semua titik dari MT_01 hingga MT_21 lalu klik open maka akan muncul 21 data tersebut. Selanjutnya pada klik edit pada station MT_01 sampai MT_21 dan pilih smooth, isi nilai Rho err dan Ph err yaitu 5 lalu klik ok dan disave lalu close.
Langkah selanjutnya ialah mengklik Model 1D ganti mode nya menjadi inv lalu olah data hingga data pemodelan tersebut fit dengan datanya. Jika data sudah fit dapat di close dan lakukan hal yang sama pada 20 data lainnya. Jika sudah,
kembali ke maps pilih profiles lalu pilih goto profile mode. Lalu buat profile yang akan diinversi dengan cara pilih profiles lalu add profile trace, dan buat line secara vertikal pada station 01 hingga 21 lalu beri nama dan klik ok.
Selanjutnya masuk ke bagian X-section untuk membuat penampang model 1D.
Selanjutnya masuk ke 2D inversion, maka akan terdapat line yang telah dibuat sebelumnya. Pada 2D inversion klik edit, pilih reset mesh to default dan pilih fine dan klik ok. Selanjutnya klik inversion lalu pilih setting, pilih invert TE dan TM kemudian mengatur nilai untuk tau for smoothing operator dan tau for resistivity klik ok. Langkah selanjutnya ialah klik inversion dan pilih run smooth inversion dan kemudian di save lalu klik ok. Lalu lakukan iterasi, semakin besar iterasi maka akan meminimalkan nilai dari RMS error tetapi kekurangannya ialah memerlukan waktu yang cukup lama. Pada kesempatan kali ini menggunakan nilai 50. Jika sudah berhasil proses iterasi maka model penampang 2D secara otomatis akan dibuat.
Model Occam dan Bostick merupakan model satu dimensi yang menggunakan metode Least Square Method untuk medapatkan solusi yang paling sederhana.
Kurva menunjukkan kedalaman terhadap nilai resistivitas. Metode Occam merupakan metode penyelesaian permasalahan non-linier dengan pendekatan linier. Metode Occam merupakan hasil pengembangan dari metode Levenberg- Marquardt dengan menambahkan parameter delta untuk smoothing berdasarkan regulasi Tikhonov orde 1. Inversi Bostick merupakan teknik yang sederhana dan cepat untuk analisis kurvasounding tahanan jenis semu dan fasa dari data megnetotelurik (MT). Pada metode transformasi tersebut informasi mengenai kedalaman diperoleh dari frekuensi pengukuran atau waktu untuk metoda elektromagnet berdasarkan prinsip skin-depth. Kemudian tahanan jenis semu pengukuran ditransformasikan menjadi tahanan jenis efektif sehingga diperoleh tahanan jenis sebagai fungsi dari kedalaman.
Pengolahan data magnetotellurik dilakukan karena resistivitas batuan juga memiliki hubungan yang kuat dengan kondisi termalnya. Tinggi rendahnya frekuensi akan berdampak pada kedalaman informasi yang didapat, dimana pada
frekuensi tinggi maka informasi dari bawah permukaan yang dangkal akan didapat, sedangkan pada frekuensi rendah makakita akan mendapatkan informasi pada kedalaman yang lebih dalam, ini dinamakan fenomena skin effect. Nilai resistivitas batuan rendah (low resistivity) mencerminkan lapisan konduktif (high conductive), yang secara tidak langsung akan mendapatkan struktur geologi bawah permukaan berupa sebaran dan ketebalan lapisan batuan.
Kurva sounding pemodelan 1D dan 2D-Inversi menghasilkan peta tahanan jenis semu ke arah horizontal dan vertikal.
Pada praktikum ini, praktikan diberikan data MT dengan jumlah line 21 titik pengukuran dan terbentang sejauh 12.000 meter dengan kedalaman -6500 meter.
Praktikan dapat menentukan data yang akan diproses hanya dari kurva TE atau kurva TM atau gabungan dari keduanya. Untuk hasil inversi dari line, antara basement dan lapisan sedimen sudah dapat ditampilkan dengan baik.
Keberadaan basement ditandai dengan adanya lapisan dengan nilai resistivitas yang tinggi (4096-8192 Ohm.meter). Basement memiliki topografi yang bervariasi dan untuk basement terdangkal mulai terlihat pada elevasi -3000 meter.
Sedangkan untuk basement terdalam berada pada elevasi -6500 meter. Ketebalan sedimentasi juga bervariasi dengan nilai resistivitas yang dominan berkisar 4-64 Ohm.meter. Pada Gambar 1.1 juga menunjukkan pemodelan yang cukup baik yang ditandai dengan kemunculan lapisan berpola yang memiliki resistivitas tinggi (lebih besar dari 200 ohm.meter) dan diduga berupa basement. Sebelum pengolahan inversi dimulai, terlebih dahulu dibuat setting mesh dimana semakin detail mesh yang dibuat maka semakin detail pula hasil inversi yang dihasilkan namun akan memakan banyak waktu dalam proses inversinya. Terlihat bahwa pada gambar tersebut, nilai resistivitas ditentukan secara terkotak-kotak.
Sedangkan untuk Gambar 1.2 (Hasil Inversi Model 1D) merupakan tampilan hasil inversi dengan section view dimana pada tampilan ini disajikan hasil inversi pada setiap lapisan (section) berdasarkan nilai resistivitasnya.
V. KESIMPULAN
Adapun kesimpulan pada praktikum ini adalah:
1. Penampang dan peta resistivitas dapat menggambarkan distribusi zona konduktif dan zona resistif di bawah permukaan. Determinasi terhadap sebaran zona konduktif dan zona resistif sangat penting untuk memperkirakan tatanan komponen sistem panas bumi di bawah permukaan.
2. Dari hasil inversi model 2D yang sudah dilakukan, diperoleh nilai RMS Error sebesar 1,4957 pada iterasi 50 dengan parameter Tau for Smoothing 1,1 dan Tau for Resistivity 1,1 yang relatif lebih kecil dibandingkan dengan parameter Tau for Smoothing dan Tau for Resistivity nilai lainnya.
3. Untuk hasil inversi dari line, antara basement dan lapisan sedimen sudah dapat ditampilkan dengan baik. Keberadaan basement ditandai dengan adanya lapisan dengan nilai resistivitas yang tinggi (4096-8192 Ohm.meter).
DAFTAR PUSTAKA
Dickson, M., dan Fanelli, M. 2004. What is Geothermal Energy. Istitutodi Geoscienze e Georisorse. Italia: CNR.
Wien Lestari, S.T. and Riki Irfan, S.T., 2020. Pengantar Metode Magnetotelurik:
Teori dan Aplikasinya pada Eksplorasi Panas Bumi Edisi Revisi. Penerbit Lindan Bestari.
Unsworth, M. 2006. Electromagnetic and Potential Field Method Geophysics 424.
Alberta: University of Alberta.
Simpson, F. and Bahr, K., 2005. Practical magnetotellurics. Cambridge University Press.
Haerudin, N. and Despa, D., 2020. Penentuan Patahan dan Saluran Fluida Panas Bumi Rajabasa Bagian Selatan dengan Kombinasi Metode Second Horizontal Derivatif (SHD) dan Audio Magnetotelluric (AMT). Jurnal Profesi Insinyur Universitas Lampung, 1(1), pp.11-19.
Rasimeng, S., Ririn, Y., Karyanto, K., Hidayat, H., & Muhammad Indragiri, N.
2018. Identifikasi Struktur Bawah Permukaan Menggunakan Metode Magnetotellurik 2D di Daerah Cekungan Bintuni Sebagai Potensi Hidrokarbon. Jurnal Geofisika Eksplorasi, 4(2), 109-114.
Nuraini, F. 2017. Analisis Resistivitas Terhadap Pengaruh Mode Pada Pengolahan Data Magnetotellurik. FMIPA, Studi Geofisika: Universitas Hasanuddin.
Pratama, R., Resta, I. L., Farid, F., & Joni, W. 2021. Identifikasi Lapisan Bawah Permukaan Daerah Prospek Panas Bumi Songa- Wayaua Berdasarkan Metode Magnetotelurik. Jurnal Meteorologi dan Geofisika, 22(2), 45-53.
LAMPIRAN
Lampiran 3. Hasil Inversi Model 2D
