Dokumen tersebut memberikan ringkasan tentang riset dan proyek yang sedang berlangsung mengenai sistem panasbumi superkritis, termasuk proyek pengeboran dalam, simulasi numerik, dan pengembangan teknologi untuk menangani fluida pada kondisi superkritis.

1. Utilizing supercritical
geothermal systems: a
reviews of past ventures
and ongoing research
activities
Reinsch et al., 2017

2. Pembukaan
 Sistem panasbumi supercritical adalah sistem panasbumi
temperatur sangat tinggi yang berada pada kedalaman disekitar
atau di bawah zona transisi brittle-ductile pada kerak bumi, dimana
fluida reservoar diasumsikan pada kondisi superkritis.
 Kondisi superkritis adalah kondisi dimana temperature dan
tekanan air (pure) lebih dari 3740 C dan 221 bar.
 Kondisi superkritis sering ditemui pada roots dari system
hydrothermal volcanic-hosted
 Beberapa sumur di AS, Jepang, Itali, Islandia, Meksiko, dan Kenya
mencapai temperatur lebih dari 3740 C dan beberapa mencapai
magma.
 Selain memiliki entalpi sangat tinggi, namun fluida pada kondisi
ini sangat korosif dan abrasive
 Riset dan Inovasi teknologi terus dikembangkan untuk
menanggulangi masalah tersebut agar system panasbumi
superkritis dapat digunakan

3. Country Site (depth) P/T Permeability/fractures References
Italy Sasso-22 (4092 m) 380 °C at 3970 m during stop of drilling Highly fractured down to bottom Bertini et al. (1980)
San Pompeo 2 (2966 m) >400 °C, >240 bar Fractured in 2930 m, no fractures between 2300 and 2930 m Batini et al. (1983)
Carboli 11 (3455 m) 427 °C at 3328 m - Ruggieri and Gianelli (1995) and
UNMIG (2010)
SanVito 1 (3045 m) 419 °C BHT (1 week after end of drilling) Permeability available Baron and Ungemach (1981)
Iceland NJ-11 (2265 m) >380 °C, possibly 220 bar Permeability, low vertical permeability Steingrimsson et al. (1990)
RN-17 (3082.4 m) 320–380 °C BHT from extrapolated
temperature logs and fluid chemistry
information
Permeability about 300 m above total depth Marks et al. (2010)
IDDP-1 (2104 m) Wellhead: 450 °C, 140 bar, BHT: molten
magma
Permeability, production 10–12 kg/s steam Friðleifsson et al. (2014)
K-36 (2501 m) Possibly superheated conditions at >2 km Permeability available Friðleifsson et al. (2010)
K-39 (2865 m) Freshly quenched silicic glass, 385.6 °C at
2822 m in drill pipe shortly after end of
drilling
Feed zone in 100 m distance from intrusion Mortensen et al. (2010)
IDDP-2 (4659 m) 427 °C, 340 bar, 6 days after end of
circulation
Permeability indicated Friðleifsson and Elders (2017)
Japan Kakkonda,WD-1a (3729 m) 500 °C No permeability, little fracture density in the ductile part Kato et al. (1998)
RISET AWALTENTANG SISTEM SUPERCRITICAL

4. Country Site (depth) P/T Permeability/fractures References
US Wilson No 1 (3672 m) 325 °C unequilibrated (30 h after end of
circulation), 400 °C from fluid inclusions,
high-pressure fluid zone during drilling, 489
bar indicated by mud weight
Steam entry at 3631, in sidetrackA2 (3762 m) 3.5 kg/h steam entry at
3762, pressure declining
Fournier (1991) and DOGGR
online well records (1982)
Prati-32 (3396 m) 400 °C at 3352 m Fluid entry at 3352 m, 10.6 kg/s steam at anormalized pressure of 6.9
bar
Garcia et al. (2016)
IID-14 (2073 m) 390 °C, 207 bar atTD Total circulation loss below 2033 m Kaspereit et al. (2016) and
DOGGR online well records
(1990)
KS-2 (2440 m) 342 °C and 146 bar @ 1676 m, supercritical
conditions extrapolated atTD
Permeability below 1965 m; 4 kg/s steam @ 12 bar wellhead
pressure during flow testing
Iovenitti and D’Olier (1985)
KS-13 (2488 m) 1050 °C Injectivity above the intrusion Teplow et al. (2009)
Lanipuna-1 (2557 m) BHT: ≥363 °C 32 h after end of circulation Low permeability, conductive temperature gradient Campbell and Gardner (1981)
Mexico H-8 (2300 m), H-11 (2376 m),
H-12 (2984 m), H-26 (2546
m), H-27 (2584 m), H29
(2186 m), H-32 (2186 m)
>380 °C estimated, young intrusions at H-12
and H-26
Circulation loss close to bottom, overall low permeability Espinosa-Paredes and Garcia-
Gutierrez (2003)
Kenya MW-01 (2198 m) 391 °C Permeable zones identified at 1200–1400, 1600–1750, and 1900–
2008 m depth
Kipyego et al. (2013)
MW-04 (2118 m) Fresh quenched glassy cuttings during
drilling, 390 °C during flow testing, 140 bar
shut-in, 20 bar flowing conditions
Low permeability above molten magma;
permeability noted between 1700 and
1800 m depth
Sekento (2012), Kipyego et al.
(2013) and Mbia et al. (2015)
MW-06 (2172 m) Fresh quenched glassy cuttings, 325 °C Low permeability above molten magma; permeability noted
between 1802 and 2002 m depth
Kipyego et al. (2013) and Mbia et
al. (2015)
RISET AWALTENTANG SISTEM SUPERCRITICAL

5. Masalah-
masalah pada
kondisi
superkritis
Sejumlah masalah serius dihadapi ketika mencoba untuk
menangani dan memanfaatkan fluida reservoar panas bumi pada
kondisi suhu dan tekanan melebihi kondisi superkritis air :
 Kondisi superkritis yang tidak terduga menuntut adanya teknologi
eksplorasi sebelum dan saat pengeboran, karena model reservoir yang
lebih baik akan mempengaruhi desain sumur untuk menangani fluida
pada kondisi tersebut (eksplorasi, pemboran dan komponennya, serta
monitoring).
 Pada reservoar yang memiliki fractures tinggi, sering terjadi loss
circulation, Rate of penetration (ROP) yang sangat rendah dan keausan
bit. Selain itu, fluida yang menggumpal terkadang menghalangi tali bor
dan akhirnya menyebabkan pipa macet (stuck). Karena suhu tinggi dan
fluida reservoir bersifat asam dapat menyebabkan kerusakan (korosi dan
fatigue)
 Kondisi bersuhu tinggi juga memengaruhi sifat kinetika semen dan dapat
menyebabkan kegagalan pengerjaan semen (cement-job failures)

6. Aspek
pengembangan
 Metode eksplorasi yang lebih baik
 Percobaan laboratorium (investigasi fluida-batuan)
 Penyempurnaan/pengembangan teknologi pemboran
 Strategi logging dan pemantauan (monitoring)
 Simulasi numerical untuk penanganan kondisi superkritis
 Laboratorium lapangan / sumur untuk mengetahui kondisi bawah
permukaan dan untuk keperluan pengujian pengembangan
teknologi
Pengembangan investigasi tersebut sedang dan akan dilakukan
oleh negara Jepang, Selandia Baru, Meksiko, dan Eropa

7. Field
Laboratory
Beberapa lapangan studi yang sedang mengembangkan riset
tentang Sistem Panasbumi Superkritis :
 Iceland Deep Drilling project (IDDP),
 The Krafla MagmaTestbed project (KMT),
 The Japan Beyond Brittle project (JBBP),
 The DESCRAMBLE project (Drilling in dEep, Super-Critical
AMBient of continental Europe) at Larderello, Italy,
 The Hotter and Deeper (HADES) project in theTaupoVolcanic
Zone of New Zealand,
 The GEMex joint EU-Mexico project in Mexico, and
 The Newberry Deep Drilling project in the USA.

8. Field Laboratory Deskripsi Proyek References
Iceland Deep Drilling project
(IDDP)
Sumur selesai pada tanggal 25 Januari 2017 pada kedalaman 4659 m, di mana temperatur unequilibrated pada bottom-hole tercatat
sebesar 427 °C bersama dengan tekanan fluida 340 bar
Friðleifsson and Elders, 2017
Proyek DEEPEGS di Islandia adalah untuk menghasilkan uap untuk pembangkit tenaga listrik Friðleifsson et al., 2016
Analisis petrografi dan cutting untuk mengetahui karakter litologi dan alterasi sumur (Rencana)
Injeksi air dingin ke dalam sumur untuk mengetahui permeabilitas rekahan (Rencana)
Pengujian aliran sumur (flow testing) untuk menentukan sifat fluida, entalpi, karakteristik aliran, dan potensi ekonominya (Rencana)
Krafla MagmaTestbed
project (KMT)
Proyek ini untuk mengamati, mengambil sampel, dan memanipulasi zona transisi dari batuan induk sampai magma untuk menguji
konsep dari penggunaan lansung sistem magmatik
Chu et al. 1990
Membangun model sistem vulkanik dan memperkirakan (forecasting) letusan Sigmundsson et al., 2016
Japan Beyond Brittle project
(JBBP)
Menyelidiki kelayakan dari enhanced geothermal systems di zona transisi brittle–ductile Asanuma et al., 2012, 2015;
Muraoka et al., 2014
Evaluasi sistem granit-porfiri muda yang terangkat pada daerahTohoku, Jepang Tsuchiya et al., 2016
Studi pluton muda terangkat (uplifted) di Jepang mendukung gagasan bahwa kondisi superkritis 400–500 °C dapat ditemukan pada
kedalaman 3-5 km terkait dengan pendinginan dan intrusi magmatik muda yang retak.
Bando et al., 2003
Mengidentifikasi lokasi lapangan di mana sumur dalam dapat dibor pada sistem superkritis (Sekarang)
DESCRAMBLE project Memperdalam sumurVenelle-2 di lapangan panasbumi Larderello (Italia) dari 2,2 km (350 °C) hingga kedalaman 3–3,5 km pada tahun
2017 untuk mengetahui karakter dan menguji sumber daya temperatur tinggi di bawah reservoar(diperkirakan 450 °C)
Büsing et al., 2016; Liotta
and Ranalli, 1999; Stamnes
et al., 2016
Mengimprovisasi metode pengeboran dan pemantauan untuk mengembangkan cara mengkarakterisasi fluida dan batuan kerak secara
fisik dan kimia
Friðleifsson et al. 2016
New Zealand Hotter and
Deeper (HADES)
Kajian sumber panas bumi dalam (5–7 km) di ZonaVulkanikTaupo, yang diperkirakan memiliki suhu >400 °C dan potensi 10GWe Bignall, 2010; Bignall dan
Carey, 2011
Pemodelan full tensor 3D MT untuk mendapatkan bukti konduktif elektrik deep-seated pada kedalaman hingga 10 km. Newman et al., 2015
Survei pasif seismik untuk mengetahui perubahan struktur kecepatan kerak antara kedalaman 3 dan 8 km dan untuk mengembangkan
model terintegrasi dari zona transisi brittle-ductile, serta mengidentifikasi target pengeboran dalam yang potensial
Bannister et al., 2015
GEMex project Pengembangan EGS diAcoculco dan sumber daya super panas (super-hot) di Los Humeros. Proyek ini menggunkan teknik inovatif
dalam pemodelan reservoar agar lebig ekonomis dan layak, serta mengurangi resiko dalam pemboran, sosial dan lingkungan.
Reinsch et al., 2017
The Newberry Deep Drilling Fokus utama dari proyek ini adalah untuk mempelajari perpindahan panas dan massa di kerak sehubungan dengan bahaya alam dan
pemanfaatan sumber daya energi panas bumi
Reinsch et al., 2017

9. Deskripsi Studi References
Pengembangan model konseptual yang komprehensif dari hubungan antara sistem magmatik dan hidrotermal Fournier (1999)
Pengembangan simulator yang dapat menangani temperatur di sistem hidrotermal hingga sistem magmatik Hayba dan Ingebritsen (1994)
Tinjauan pemodelan numerik sistem hidrotermal magmatik, melihat transfer panas dan logam dari badan magma ke kerak di atasnya
melalui interaksi fluida-batuan.
Ingebritsen et al. (2010)
Pemanfaatan simulator reservoir panas bumi serba guna "STAR" Yano dan Ishido (1998)
Proses magma-hidrotermal harus dianggap sebagai sistem dinamis kompleks yang mana perilaku di dekat area superkritis cenderung
kacau (chaos)
Norton dan Dutrow (2001); Fournier
(1991)
Formulasi termodinamika dalamTOUGH2 dari IFC-67 hingga IAPWS-97 untuk memungkinkan penanganan kondisi superkritis Croucher and O’Sullivan (2008)
Update formulasi termodinamika (AUTOUGH2) O’Sullivan et al. (2015, 2016)
Penerapan iTOUGH2 pada temperatur dan tekanan di atas 800 °C dan 100 MPa agar memperoleh akurasi yang lebih baik dan kecepatan
komputasi yang lebih tinggi
Magnusdottir and Finsterle (2015)
Pengembangan model konseptual yang terdapat intrusi dike dangkal sebagai sumber panas pada sistem geothermal volcanic-hosted Gunnarsson andAradóttir (2014)
Pemodelan evolusi temporal sistem panas bumi entalpi tinggi yang terkait dengan intrusi dangkal Scott et al. (2016)
Untuk sistem hidrotermal salin, kedalaman intrusi magmatik yang menggerakkan sistem panas bumi berdampak pada efisiensi
perpindahan panas
Scott et al. (2017)
Reologi elastic-plastic untuk memodelkan BDT berdasarkan model mekanis Burgers Carcione and Poletto (2013)
Algoritma untuk mensimulasikan perambatan gelombang seismik dalam media heterogen dengan adanya BDT, menggunakan model
mekanik Burgers dan persamaan Arrhenius untuk memperhitungkan perilaku viskoelastik, ketergantungan suhu, dan kondisi peleburan
batuan
Carcione et al. (2014)
Algoritma untuk mensimulasikan bentuk gelombang penuh, menunjukkan bahwa diskontinuitas yang terkait dengan transisi ke kondisi
superkritis dan keberadaan magma dapat diamati secara seismik
Farina et al. (2016)
Tools yang dapat digunakan untuk karakterisasi seismik dalam hubungannya dengan metode seismik pasif, seismik eksplorasi, dan
seismik-saat-pengeboran.
Poletto et al. (2011a, b).

10. Langkah Masa
Mendatang
1. Pengembangan dan assessments metode eksplorasi
2. Karakterisasi dan simulasi reservoar Enhancement Geothermal
System (EGS)
3. Penyempurnaan metode pemboran pada temperatur tinggi
4. Studi sistem permukaan
5. Pemodelan dan karakterisasi system ssuperkritis
6. Melakukan kolaborasi/kerjasama internasional

11. Kerjasama
Internasional
Mendatang
 Data Sharing
 Berbagi data untuk sistem superkritis dapat diperluas mencakup pengalaman
pengeboran pada suhu tinggi, serta karakterisasi dan pengambilan sampel
bawah permukaan. Berbagi pelajaran dari proyek masa lalu dapat membantu
meningkatkan keberhasilan kegiatan di masa depan.
 Coupled Process Modelling
 Banyak kelompok penelitian di komunitas panas bumi telah mengembangkan
simulator numerik untuk digunakan dalam pemodelan proses berpasangan.
Seperti disebutkan di bagian sebelumnya, ada tantangan khusus yang terkait
dengan pemodelan sistem superkritis. Salah satu mekanisme untuk menguji
dan memvalidasi kode-kode ini adalah dengan mengembangkan jaringan
kolaboratif untuk membantu mengembangkan tes benchmarking dan
perbandingan kode.
 Underground Field Laboratories
 Penulis berencana untuk membuat underground field laboratories untuk
pengujian teknologi baru terkait penggunaan sistem panasbumi superkritis,
dan memberikan kesempatan untuk melakukan kolaborasi internasional.

12. Konklusi
 Kondisi superkritis sering ditemui pada roots dari sistem panasbumi
temperatur tinggi
 Kondisi tekanan superkritis ditemukan di sumur yang cukup dalam atau di
mana lapisan impermeable mampu menjebak kondisi tekanan tinggi
 Konsep EGS saat ini sedang dikembangkan dalam proyek DEEPEGS, JBBP,
dan GEMex. Rezim tegangan dan jenis batuan yang berbeda dapat
mempengaruhi kemampuan untuk membuat dan mempertahankan rekahan
terbuka dalam kondisi superkritis.
 Pengujian fluida panasbumi temperatur tinggi dari laboratorium lapangan di
Islandia dan Italia akan membantu memvalidasi teknologi baru untuk
menangani kondisi downhole.
 Untuk lebih mempercepat pengembangan sistem panas bumi temperatur
tinggi di seluruh dunia, kolaborasi antara lembaga penelitian terkait dan
industri panas bumi adalah kuncinya.