EKSPERIMEN SKALA MODEL DI LAPANGAN DENGAN MENGGUNAKAN METODA RESISTIVITAS MISE-Á-LA-MASSE UNTUK MENDETEKSI PERGERAKAN FLUIDA
TESIS
Oleh Diky Irawan S NIM : 22306002 (Program Magister Geofisika Terapan)
FAKULTAS TEKNIK PERTAMBANGAN DAN PERMINYAKAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
EKSPERIMEN SKALA MODEL DI LAPANGAN DENGAN MENGGUNAKAN METODA RESITIVITAS MISE-Á-LA-MASSE UNTUK MENDETEKSI PERGERAKAN FLUIDA
Oleh Diky Irawan S NIM : 22306002
Program Magister Geofisika Terapan Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan Institut Teknologi Bandung
Menyetujui Tanggal 24 Januari 2008
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Dr.Agus Laesanpura NIP. 132 243 858
Dr.Prihadi Sumintadireja NIP. 131 667 756
Abstrak
Metoda geolistrik mise-á-la-masse adalah salah satu metoda geolistrik yang menginjeksikan arus langsung ketubuh bidang konduktif bawah permukaan dengan bantuan casing sumur bor. Telah dilakukan eksperimen pada model analog 2 lapisan mirig berupa kumpulan resistor yang disusun secara 3D dan model lapangan sumur injeksi air yang dipantau antar waktu. Model lapangan berupa bak pasir berukuran 4x4 m. Pembuatan sumur kontrol dengan menempatkan sensor keberadaan air digunakan untuk mengetahui penyebaran dan posisi air pada kurun waktu tertentu. Teknik pengukuran secara simultan dengan logger, memercepat pengambilan data. Satu kali pengukuran 64 elektroda secara grid mampu diselesaikan dengan waktu 15-20 menit. Pengukuran dilakukan antar waktu selama 5 jam injeksi air. Hasil eksperimen menunjukan bahwa kemiringan lapisan berkorelasi langsung dengan kerapatan kontur resistivitas semu. Keberadaan dan pergerakan air bisa teridetifikasi dari harga resisitvitas yang semakin turun, akan tetapi keberadaan air tidak bisa diidentifikasi dengan nilai kontur tertentu.
i
Abstract
Mise-á-la-masse is a geoelectrical method which current directly injected to the subsurface conductive material through well casing. The resistor arrangement model in such formed for representing of two rock layers which certain of dip. Field model formed as sand box 4x4 m which injected water will flows following certain dip. Control well which sensor plugged as a logger for determining water spread and position based on time. Data logger applied in this experiment for fastening data measurement. By 64 grid-spread electrodes, 15-20 minutes data measured. The effect of water injection measured based on time to field model model conducted for 5 hour. The experiment result shows the direct correlation of layer dip with apparent resistivity contour density. Water movement can be identified by decreasing of resistivity value, but not water existence.
ii
PEDOMAN PENGGUNAAN DISERTASI
Tesis Magister yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Dekan Sekolah Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung.
iii
Dipersembahkan kepada Istri dan Anak-anak tercinta
iv
UCAPAN TERIMA KASIH
Alhamdulilahirobilalamin, penulis sangat bersukur kepada Allah SWT atas segala karunia dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan studi ini tepat waktu. Terimakasih penulis ucapkan kepada Dr. Agus Laesanpura dan Dr.Prihadi Sumintadireja sebagai pembimbing, atas segala saran, bimbingan dan nasehatnya selama studi berlangsung dan selama penulisan tesis ini.
Penulis juga berterima kasih atas saran, kritik dan nasihat dari teman-teman LVG. Terimaksih kepada keluarga besar Yaya Saputra dan Ngadio atas dukungan dan Doa.
v
DAFTAR ISI ABSTRAK .................................................................................................................i ABSTRACT...............................................................................................................ii DAFTAR ISI..............................................................................................................iii PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS .......................................................................iv UCAPAN TERIMAKASIH.......................................................................................v DAFTAR ISI..............................................................................................................vi DAFTAR GAMBAR .................................................................................................viii
BAB I PENDAHULUAN.........................................................................................1 I.1. Masalah Penelitian...................................................................................1 I.2. Batasan Masalah ......................................................................................2 I.3. Hipotesa Kerja .........................................................................................2 I.4. Asumsi-Asumsi........................................................................................2 I.5. Tujuan Penelitian .....................................................................................2 I.6. Metodologi...............................................................................................3 BAB II PERKEMBANGAN METODA GEOLISTRIK .....................................4 II.1. Metoda Geolistrik...................................................................................4 II.2. Metoda Mise-á-la-masse .......................................................................5 II.3. Perkembangan Metoda Mise-á-la-masse................................................6
BAB III TEORI DASAR .......................................................................................12 III.1. Geolistrik Tahanan Jenis .......................................................................12 III.1.1. Potensial Listrik oleh arus Tunggal di Permukaan ............................12 III.1.2. Potensial oleh Sumber Arus Ganda di Permukaan ............................13 III.2. Mise-a-la-masse ....................................................................................16
BAB IV DISAIN MODEL PENELITIAN .............................................................19 IV.1. Model Analog .......................................................................................19 IV.2. Model Model Lapangan Sumur Injeksi ................................................21
vi
IV.1.2.1. Analisa Lapisan Kedap Air Konduktif ...........................................22 IV.1.2.2. Model Sumur Iinjeksi dan Sumur Kontrol .....................................24
BAB V PENGAMBILAN DATA............................................................................27 V.1. Instrumen ..............................................................................................27 V.2. Pengukuran Model Analog ....................................................................29 V.3. Pengukuran Model Lapangan.................................................................31
BAB VI PENGOLAHAN DATA ...........................................................................34 VI.1. Pengolahan Data Model Analog ...........................................................34 VI.2. Pengolahan Data Model Simulasi Lapangan ........................................36
BAB VII ANALISA DAN INTERPRETASI DATA ...........................................38 VII.1. Analisa Peta Pengukuran Potensial (V/I) Model Analog ...................38 VII.2. Analisa Peta Resistivitas Semu Model Analog ...................................42 VII.3. Interpretasi Peta Resistvitas Semu Model Analog ..............................43 VII.4. Analisa Perubahan Resistivitas Semu Model Simulasi Lapangan ......43 VII.5. Analisa Arah Perubahan Resistivitas Semu Model Simulasi Lapangan ............................................................................................44 VII.6. Analisa Hubungan Nilai Resistivitas Semu Dengan Indikasi Keberadaan Air ..................................................................................46 VII.7. Interpretasi Arah Pergerakan Air.........................................................46 VII.8. Ketepatan Model Inversi Dalam Mendeteksi Pergerakan Air.............48
BAB VIII. KESIMPULAN......................................................................................50 DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................................51
LAMPIRAN-1 DATA LAMPIRAN-2 DOKUMENTASI
vii
DAFTAR GAMBAR Gambar I. 1.
Alur kerja ........................................................................................4
Gambar II.1.
Prinsip metoda MaM. (a) adalah penyebaran equipotential secara normal sedangkan (b) dipengaruhi oleh suatu bidang konduktif. (Parasnis 1973)................................................................................6
Gambar II. 2.
Pengukuran tanpa memasukan data topografi (a) dan pengukuran setelah memasukan data topografi (b) (Heiland 1940) ...................7
Gambar II. 3.
Salah satu hasil respon data sintetik Craig, rt.al (1985) pada suatu body vertical....................................................................................8
Gambar II. 4.
Kajian kondisi aliran airtanah dan rekonstruksi jaringan gua di kawasan Buniayu, Kabupaten Sukabumi Jawa Barat (Gua Cipicung dan Gua Siluman), telah berhasil merekonstruksi gua dan jaringannya dengan menggunakan kombinasi metode MaM dan geolistrik inversi 2D Wenner-Schlumberger sebanyak 8 bentangan ........................................................................................9
Gambar II. 5.
Kombinasi resistivitas semu dari dua data pengukuran dan resistivitas hasil inversi (bawah). (Sumintadireja,2000) ................10
Gambar II. 6.
Resistivitas semu antar waktu (atas) dan hasil inversi antar waktu (bawah). (Sumintadireja,et.al ,2006)...............................................11
Gambar III. 1.
Arus tunggal di permukaan homogen-isotropik. (Reynolds,1995).13
Gambar III. 2.
Dua elektroda arus dengan dua elektroda potensial (Reynolds,1995) ..............................................................................13
Gambar III. 3.
Dua elektroda arus dari sumber arus buatan ...................................14
Gambar III. 4.
Dua elektroda arus dengan dua elektroda potensial pada pengukuran geolistrik tahanan jenis................................................14
Gambar III. 5.
Prinsip metoda MaM. Sebelah kiri adalah penyebaran equipotential secara normal sedangkan sebelah kanan dipengaruhi oleh suatu bidang konduktif. (Parasnis,1973).............16
viii
Gambar III. 6.
Metoda pengukuran mise-á-la-masse..............................................17
Gambar IV.1.
Model rangkaian resistor 3D...........................................................19
Gambar IV.2.
Model rencana rangkaian resistor 3D. ............................................20
Gambar IV.3.
(a) dan (c) Rencana rangkaian resistor 3D (b) dan (d) hasil rakitan..............................................................................................20
Gambar IV.4.
Model simulasi model lapangan sumur injeksi...............................21
Gambar IV.5.
Kolam penelitian .............................................................................22
Gambar IV.6.
Eksperimen analisa lapisan kedap air konduktif a. Pengukuran arus listrik pada lapisan pasir b. Pengukuran arus listrik pada pasir berlapis plastik c. Pemakuan pada lapisan plastik d.Pengukuran arus listrik pada plastik berpaku...............................23
Gambar IV.7.
Kolam penelitian (atas). Pemakuan pada plastik (bawah) ..............24
Gambar IV.8.
Disain sumur injeksi........................................................................25
Gambar IV.9.
Mekanisme sensor pada sumur kontrol...........................................25
Gambar IV.10.
Setting tempat pada kolam penelitiaan ...........................................26
Gambar V.1.
Konfigurasi mise-a-la-masse...........................................................27
Gambar V.2.
Multitester digital UNI-T seri UT60A (a). Display pengukuran dalam layar komputer (b) ................................................................28
Gambar V.3.
Penyusunan 4 buah Baterai kering dalam pengukuran model lapangan ..........................................................................................28
Gambar V.4.
Mempermudah pengukuran dengan box model..............................29
Gambar V.5.
Pengukuran model analog ...............................................................30
Gambar V.6.
Grafik pengukuran beda potensial ..................................................31
Gambar V.7.
Disain posisi C2 dan P2 ..................................................................32
Gambar V.8.
Tahapan pengukuran .......................................................................32
Gambar VI.1.
Menghitung Nilai x untuk setiap elektroda. (contoh kasus untuk model ideal pada P11) .....................................................................34
Gambar VI.2.
Peta pengukuran tegangan/arus (ohm) model analog .....................35
ix
Gambar VI.3.
Peta resistivitas semu model analog dengan L adalah satuan panjang. ...........................................................................................35
Gambar VI.4.
Peta pengukuran tegangan/arus (ohm) antar waktu model simulasi lapangan injeksi air. ..........................................................36
Gambar VI.5.
Peta resitivitas semu model simulasi lapangan (ohm m) antar waktu model simulasi lapangan injeksi air... ..................................37
Gambar VII.1.
Peta equipotensial secara teoritik ....................................................38
Gambar VII.2.
Peta pengukuran pedapotensial / arus (ohm) model analog............39
Gambar VII.3.
Perubahan medan potensial pada medium tidak homogen akibat anomali konduktor (C) (Meres, 1983) ............................................40
Gambar VII.4.
Ilustrasi perubahan medan potensial pada medium dengan kemiringan tertentu .........................................................................40
Gambar VII.5.
Penampang pada peta potensial model analog sesuai dengan kaidah potensial pada lapisan miring. .............................................41
Gambar VII.6.
Peta resistivitas semu model analog................................................42
Gambar VII.7.
Grafik perubahan resistivitas semu di elektroda 12, 52, 25 dan 30 44
Gambar VII.8.
Peta resistivitas semu odel simulasi ................................................45
Gambar VII.9.
Pengurangan peta resistivitas semu ................................................47
Gambar VII.10. Model inversi antar waktu di lapangan simulasi injeksi air. .........48
x
