analisa semen pemboran

LAPORAN PRAKTIKUM

ANALISA SEMEN PEMBORAN

Disusun Oleh :

PUJONO ANUGERAH AKIN

09.01.099

Kelompok II

S1 TEKNIK PERMINYAKAN

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI MINYAK DAN GAS

BUMI BALIKPAPAN

2011

i

LEMBAR PENGESAHAN

LAPORAN PRAKTIKUM


Diajukan sebagai persyaratan untuk memenuhi kurikulum Tahun Akademik

2011/2012 dalam menyelesaikan Mata Kuliah Teknik Pemboran

Program Studi S1 Teknik Perminyakan STT MIGAS Balikpapan.

Disusun oleh :

Nama : Pujono Anugerah Akin

NIM : 09.01.099

Kelompok : II

Hasil Penilaian :

Balikpapan, Oktober 2011

Disetujui oleh :

Dosen Pembimbing Asisten Praktikum

Mayda Waruni K, ST.,MT Hery Saprianto

ii

LEMBAR ASISTENSI PRATIKUM


Nama : PUJONO ANUGERAH AKIN

NIM : 09.01.099

Kelompok : II (DUA)

No. Tanggal Keterangan Tanda tangan

iii

1. 24 Oktober 2011 Bab I :

Formad dirapikan

Bab II :

Tujuan percobaan dalam bentuk

angka (mak. 3)

Formad dirapikan

Keterangan ukuran 10 untuk

table, gambar, dan grafik

Tiap pembahasan yang dibahas

hasil dari table atau grafik tidak

menyangkut dasar teori

Kesimpulan dibuat menjadi 3

point (bukan paragraph)

Bab III :

Kesalahan sama dengan point 1

Bab I

Kesimpulan ditambah

Bab IV :

Sama dengan point 1 di Bab III

Format

Keterangan grafik diluar

Pembahasan dasil hasil

percobaan daritabel dan gafik

Bab V :

Keterangan gambar ukuran 10

Kesalahan sama pada point 4

Bab IV

Bab VI :

Format dirapikan

Pembahasan diperbaiki

Bab VII :

Keterangan grafik di luariv

2. 26 Oktober 2011 Formad dirapikan

Pembahasan umum diperbaiki

Daftar isi, gamabar, dan grafik

disesuaikan

FINAL REPORT

v

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan Rahmat-Nya

kami dapat menyelesaikan Laporan Resmi Analisa Semen Pemboran semester ini.

Laporan Resmi Analisa Semen Pemboran ini saya susun untuk memenuhi

persyaratan Pratikum Analisa Semen Pemboran Jurusan S1 Teknik Perminyakan

pada semester V, Tahun Akademik 2011/2012 di STT Migas Balikpapan.

Dengan tersusunnya Laporan Resmi Pratikum Analisa Semen Pemboran

ini, saya mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak Ir.

Yudhiaryono selaku Dosen Mata Kuliah Teknik Pemboran II STT Migas

Balikpapan dan Hery Saprianto selaku Asisten Pratikum. Ucapan terima kasih

juga saya sampaikan kepada rekan-rekan serta semua pihak yang telah membantu

sehingga terselesaikannya laporan ini.

Saya menyadari laporan ini masih jauh dari sempurna seperti yang

diharapkan oleh semua pihak. Oleh karena itu, saya mengharapkan saran dan

kritik yang konstruktif demi kesempurnaan laporan ini.

Akhirnya, semoga Laporan Resmi Pratikum Analisa Semen Pemboran ini

bisa bermanfaat bagi kita semua khususnya bagi Mahasiswa STT Migas

Balikpapan untuk saat ini maupun masa akan datang.

Balikpapan, Oktober 2011

Penyusun

vi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL................................................................................. i

LEMBAR PENGESAHAN ..................................................................... ii

LEMBAR ASISTENSI............................................................................. iii

KATA PENGANTAR............................................................................... vi

DAFTAR ISI ............................................................................................. vii

DAFTAR GAMBAR................................................................................. xi

DAFTAR TABEL .................................................................................... xii

DAFTAR GRAFIK................................................................................... xiii

DAFTAR LAMPIRAN............................................................................. xiv

BAB I PENDAHULUAN ……………………………………… 1

BAB II PEMBUATAN SUSPENSI SEMEN DAN CETAKAN

SAMPEL

1.1. Tujuan Percobaan.................................................... 5

1.2. Teori Dasar.............................................................. 5

1.3. Alat dan Bahan........................................................ 8

1.4. Prosedur Percobaan................................................. 9

1.5. Analisa dan Hasil Perhitungan................................ 11

1.6. Pembahasan............................................................. 11

1.7. Kesimpulan............................................................. 12

BAB III PENGUJIAN DENSITAS SEMEN


1.2. Teori Dasar.............................................................. 13

1.3. Alat dan Bahan........................................................ 15



1.6. Pembahasan............................................................. 18

1.7. Kesimpulan............................................................. 19

vii

BAB IV PENGUJIAN RHEOLOGI SUSPENSI SEMEN


1.2. Teori Dasar.............................................................. 20

1.3. Alat dan Bahan........................................................ 22



1.6. Pembahasan............................................................. 24

1.7. Kesimpulan............................................................. 26

BAB V PENGUJIAN THICKENING TIME


1.9. Teori Dasar.............................................................. 27

1.10. Alat dan Bahan........................................................ 29



1.13. Pembahasan............................................................. 31

1.14. Kesimpulan............................................................. 33

BAB VI PENGUJIAN FREE WATER


1.2. Teori Dasar.............................................................. 34

1.3. Alat dan Bahan........................................................ 35



1.6. Pembahasan............................................................. 37

1.7. Kesimpulan............................................................. 38

BAB VII PENGUJIAN FILTRATION LOSS


1.2. Teori Dasar.............................................................. 39

1.3. Alat dan Bahan........................................................ 40

viii



1.6. Pembahasan............................................................. 44

1.7. Kesimpulan............................................................. 45

BAB VIII PENGUJIAN COMPRESSIVE STRENGTH


1.2. Teori Dasar.............................................................. 46

1.3. Alat dan Bahan........................................................ 47



1.6. Pembahasan............................................................. 52

1.7. Kesimpulan............................................................. 53

BAB IX PENGUJIAN SHEAR BOND STRENGTH


1.2. Teori Dasar.............................................................. 54

1.3. Alat dan Bahan........................................................ 56



1.6. Pembahasan............................................................. 60

1.7. Kesimpulan............................................................. 61

BAB X PENGUJIAN LUAS PERMUKAAN BUBUK

SEMEN


1.2. Teori Dasar.............................................................. 62

1.3. Alat dan Bahan........................................................ 63



1.6. Pembahasan............................................................. 65

ix

1.7. Kesimpulan............................................................. 66

BAB XI PEMBAHASAN UMUM ……………………………… 67

BAB XII KESIMPULAN UMUM ………………………………. 72

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Mixer....................................................................................... 8

Gambar 2.2 Timbangan.............................................................................. 8

Gambar 2.3 Cetakan Sampel....................................................................... 8

Gambar 2.4 Kantong Plastik....................................................................... 8

Gambar 2.5 Stop Watch.............................................................................. 8

Gambar 2.6 Mud Balance........................................................................... 8

Gambar 2.7 Semen...................................................................................... 9

Gambar 2.8 Barite....................................................................................... 9

Gambar 2.9 Bentonite................................................................................. 9

Gambar 2.10 Air......................................................................................... 9

Gambar 3.1 Mud Balance........................................................................... 15

Gambar 3.2 Mixer....................................................................................... 15


Gambar 3.4 Semen...................................................................................... 15

Gambar 3.5 Barite....................................................................................... 15


Gambar 3.7 Air........................................................................................... 15

Gambar 4.1 Fann VG Meter....................................................................... 22

xi

Gambar 4.2 Gelas Ukur ............................................................................. 22

Gambar 4.3 Mixer....................................................................................... 22



Gambar 4.6 Bubuk Semen Kelas A............................................................ 22

Gambar 4.7 air............................................................................................ 22


Gambar 4.9 Barite....................................................................................... 23

Gambar 5.1 HPHT Consistometer.............................................................. 29

Gambar 5.2 Atmosferik Consistomerik...................................................... 29

Gambar 5.3 Stop Watch ............................................................................. 29

Gambar 5.4 Mixer....................................................................................... 29


Gambar 5.6 Bubuk Semen Kelas G............................................................ 30

Gambar 5.7 NaCl........................................................................................ 30

Gambar 5.8 Air........................................................................................... 30

Gambar 6.1 Mixer ...................................................................................... 36


Gambar 6.3 Gelas Ukur.............................................................................. 36

Gambar 6.4 Semen Portland Kelas A......................................................... 36

xii

Gambar 6.5 Air........................................................................................... 36


Gambar 7.1 Mixer....................................................................................... 41


Gambar 7.3 Gelas Ukur ............................................................................. 41


Gambar 7.5 Filter Press............................................................................... 41

Gambar 7.6 Semen Porland Kelas A.......................................................... 41

Gambar 7.7 Air........................................................................................... 41

Gambar 7.8 CMC........................................................................................ 41

Gambar 8.1 Hydarulic Press ...................................................................... 48

Gambar 8.2 Sample Semen......................................................................... 48


Gambar 8.4 NaCl........................................................................................ 48

Gambar 9.1 Hydarulic Press ...................................................................... 56

Gambar 9.2 Suspensi Semen....................................................................... 56


Gambar 9.4 NaCl........................................................................................ 56

Gambar 10.1 Baline Permeameter.............................................................. 63

Gambar 10.2 Pignometer............................................................................ 63

xiii

Gambar 10.3 Timbangan............................................................................ 63

Gambar 10.4 Bubuk Semen........................................................................ 63

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Tabel Hasil Pengujian Densitas Semen ……………… 17

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Rheologi Suspense Semen ………….. 24

Tabel 5.1 Hasil Pengujian Thickening Time …………………… 31

Tabel 6.1 Kandungan Air Mineral dalam Suspensi Semen

yang Direkomendasikan oleh API …………………… 35

Tabel 6.2 Hasil Pengujian Free Water …………………………. 37

Tabel 7.1 Filtration Loss …………………………………………. 43

Tabel 8.1 Perbandingan t/d Terhadap Koefisien Faktor .................... 49

Tabel 8.2 Hasil Pengujian Compressive Strength ……………….. 50

Tabel 9.1 Perbandingan t/d Terhadap Koefisien Fakto r ………….. 55

Tabel 9.2 Hasil Pengujian Shear Bond Strength …………………… 58

xv

DAFTAR GRAFIK

Grafik 3.1 Hubungan Additif dengan Sg Semen ………………….. 18

Grafik 4.1 Plastic Viscosity dan Additif …………………………… 25

Grafik 4.2 Yield Point dan Additif ………………………………… 25

Grafik 5.1 Thickening Time dan Additif …………………………... 32

Grafik 6.1 Free Water dan Additif ………………………………… 37

Grafik 7.1 Filtration Loss Pada 30 Menit Perhitungan ………….... 44

Grafik 8.1 Hasil Pengujian Compressive Strength ……………….. 52

Grafik 9.1 Hasil Pengujian Shear Bond Strength ………………… 60

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

1. Pembuatan Suspensi Semen Dan Cetakan Sampel

2. Pengujian Densitas Semen

3. Pengujian Rheologi Suspensi Semen

4. Pengujian Thickening Time

5. Pengujian Free Water

6. Pengujian Filtration Loss

7. Pengujian Compressive Strength

8. Pengujian Shear Bond Strength

9. Pengujian Luas Permukaan Bubuk Semen

xvii

BAB I

PENDAHULUAN

Salah satu faktor yang mempengaruhi kualitas kondisi sumur adalah

sejauh mana kualitas semen yang digunakan. Untuk itulah perlu dilakukan studi

laboratorium untuk mengetahui komposisi dan sifat fisik semen. Diharapkan

dengan kualitas semen yang baik konstruksi sumur dapat dipertahankan lebih dari

20 tahun.

Standar minimum yang harus dimiliki dari perencanaan sifat-sifat semen

didasarkan pada Brookhaven national laboratory dan API Sprc 10” specification

for material and testing for well cementing”.

Secara garis besar percobaan laboratorium analisa semen pemboran dapat

dibagi dalam beberapa kelompok kecil, yaitu :

Pembuatan suspensi semen dan cetakan sampel

Uji rheologi suspensi semen

Uji sifat-sifat suspensi semen

Uji sifat-sifat fisik batuan

Uji sifat-sifat fisik batuan semen pemboran sedikit berbeda denga uji yang

lainnya, karena sifat semen yang terjadi merupakan fungsi waktu. Dengan

demikian sifat-sifat tersebut akan berbeda tergantung dari waktu

pengkondisisannya baik terhadap temperatur ataupun waktunya.

Penyemenan atau cementing adalah suatu proses pendorongan bubur

semen ke dalam lubang sumur melalui casing menuju annulus casing-formasi dan

dibiarkan untuk beberapa saat hingga mengering dan mengeras sehingga dapat

melekatkan casing dengan formasi. Bubur semen yang mengeras akan melindungi

casing dar fluida formasi yang bersifat korosi dan untuk memisahkan zona yang

satu dengan zona yang lain dibelakang casing.

xviii

Menurut alasan dan tujuan melakukan proses penyemenan dapat dbagi

menjadi dua yaitu

1) Primary cementing (penyemanan utama)

Penyemenan pertama kali yang dilakukan setelah casing diturunkan kedalam

sumur.

2) Secondary atau remedial (penyemenan kedua atau penyemanan perbaikan)

Penyemenan ulang untuk menyempurnakan primary cementing atau

memperbaiki penyemanan yang rusak.

Fungsi penyemanan ditinjau dari primary cementing dan secondary cementing

antara lain :

1) Fungsi primary cementing adalah sebagai berikut :

Melekatkan casing dengan formasi.

Melindungi casing dari korosi.

Mencegah hubungan formasi – formasi dbelakang casing.

Melindungi casing dari tekanan formasi.

Menutup zona – zona atau formasi – formasi yang membahayakan operasi

pemboran selanjutnya

Pada primary cementing, penyemanan casing pada dinding lubang sumur

dipengaruhi oleh jenis casing yang akan disemen.

Penyemanan conductor casing bertujuan untuk mencegah terjadinya

kontaminasi fluida pemboran (lumpur pemboran) dengan formasi.

Penyemanan surface casing bertujuan untuk melindungi air tanah agar tidak

tercemar dari fluida pemboran, memperkuat kedudukan surface casing sebagai

tempat dipasangnya alat BOP (blow out preventer). Untuk menahan beban

casing yang terdapat dibawahnya dan untuk mencegah aliran fluida formasi

yang akan melalui surface casing.

Penyemanan intermediate casing bertujuan untuk menutup tekanan formasi

abnormal atau untuk mengisolasi daerah lost circulation.

xix

Penyemenan production casing bertujuan untuk mencegah terjadinya aliran

antar formasi ataupun aliran fluida formasi yang tidak diinginkan, yang akan

memasuk sumur.selain itu juga dapat untuk mengisolasi zona produktif yang

akan diproduksi fluida formasi dan juga dapat mencegah terjadinya korosi pad

casing yang disebabkan material – material korosif.

2) Fungsi secondary cementing adalah sabagai berikut :

Memperbaiki primary cementing yang tidak baik atau tidak sempurna.

Memperbaiki casing yang bocor.

Menutup lubang perforasi yang salah.

Menutup lubang terbuka yang tidak dinginkan.

Sebagai landasan bagi peralatan pembelokan lubang.

Setelah operasi khusus semen dilakukan, seperti cement bond logging (CBL) dan

variable density logging (VDL), kemudian didapati kurang sempurnya atau

adanya kerusakan pada primary cementing maka akan dilakukan secondary

cementing, hal ini juga dapat dilakukan bila pengeboran gagal mendapatkan

minyak dan menutup lagi zona produktif yang diperforasi. Secondary dapat dbagi

menjadi tiga bagaian antara lain :

a) Squeeze cementing

Squeeze cementing bertujuan

Mengurangi water – oil ratio, water – gas ratio, atau gas – oil ratio.

Menutup formasi yang sudah tidak lagi produktif.

Menutup zona lost circulation.

Memperbaiki kebocoran yang terjadi casing.

Memperbaiki primary cementing yang kurang memuaskan.

Operasi squeeze dilakukan selama operasi pemboran berlangsung, komplesi

atau pada saat workover.

xx

b) Re-cementing

Re-cementing dlakukan untuk menyempurkan primary cementing yang

gagal dan untuk memperluas perlindungan casing diatas top semen.

c) Plug-back cementing

Plug-back cementing dilakukan untuk :

Menutup atau meninggalkan sumur.

Melakukan directional drilling sebagai landasan whipstock, yang dikarkan

adanya perbedaan compressive strength antara semen dan formasi maka

akan mengakibatkan bit berubah arahnya.

Menutup zona air dibawah zona minyak agar water – oil ratio berkurang

pada open hole completion.

xxi

BAB IIPEMBUATAN SUSPENSI SEMEN

1.1. Tujuan Percobaan

a. Mengetahui cara pembuatan suspensi semen.

b. Membuat cetakan dari suspense semen.

1.2. Teori Dasar

Pada operasi penyemenan sumur pemboran minyak, gas dan panas

bumi suspensi semen yang digunakan terdiri dari komponen dasar dan

komponen tambahan. Komponen dasarnya adalah semen portland,

dikembangkan oleh Joseph Aspdin (1824), dimana semen portland ini

termasuk semen hidrolis dalam arti akan mengeras bila bercampur dengan

air. Sedangkan komponen tambahannya merupakan macam-macam

additive yang dapat menjadikan semen memiliki kinerja khusus yang

sesuai dengan kebutuhan. Adapun komponen dasar semen yang mampu

menghidrat dan membentuk struktur yang keras dan kuat adalah :

a. Triclacium silicate (3CaO.SiO2 atau C3S)

Triclacium silicate dihasilkan dari kombinasi CaO dan SiO2.

Komponen ini merupakan yang terbanyak dalam semen portland, 40 – 45

% untuk semen yang lambat proses pengerasannya dan sekitar 60 – 65 %

untuk semen yang cepat proses pengerasannya (high-early strength

cement). Komponen C3S pada semen memberikan strength yang terbesar

pada awal maupun akhir pengerasan, terutama awal pengerasan.

b. Dicalcium silicate (2CaO.SiO2 atau C2S)

Dicalcium silicate juga dihasilkan dari kombinasi CaO dan SiO2.

Komponen ini sangat penting dalam memberikan final strength semen

karena C2S ini menghidrasinya lambat maka tidak berpengaruh dalam

setting time semen, akan tetapi sangat menentukan dalam kekuatan semen

lanjut. Kadar C2S dalam semen tidak lebih dari 20 %.

xxii

c. Tricalcium aluminate (3CaO.Al2O3 atau C3A)

Tricalcium aluminate terbentuk dari reaksi antara CaO dan Al2O3.

Walaupun kadarnya lebih kecil dari komponen silikat, sekitar 15 % untuk

high-early strength cement dan sekitar 3 % untuk semen yang tahan

terhadap sulfat karena hasil hidrasi C3A mudah diserang sulfat, namun

berpengaruh terhadap rheologi suspensi semen dan membantu proses

pengerasan awal pada semen tapi tidak menyumbang kekuatan akhir

semen.

d. Tetra calcium aluminoferite (4CaO.Al2O3.Fe2O3 atau C4AF)

Tetra calcium aluminoferite terbentuk dari reaksi CaO, Al2O3 dan

Fe2O3. Komponen ini hanya sedikit pengaruhnya terhadap strength

semen. API menjelaskan bahwa bila kadar C4AF ditambah dengan dua

kali kadar C3A tidak boleh lebih dari 24 % untuk semen yang tahan

terhadap kandungan sulfat tinggi. Penambahan oksida besi yang

berlebihan akan menaikkan kadar C4AF dan menurunkan kadar C3A, dan

berfungsi menurunkan panas hasil reaksi/hidrasi C3S dan C2S.

Selain ke-4 dasar komponen yang ditemukan dalam klinker, semen

portland dalam bentuk akhirnya dapat mengandung gypsum, alkali sulfat,

magnesium, lime bebas dan zat penambah lainnya. Pada konsentrasi

normal, material-material ini tidak begitu mempengaruhi sifat set semen,

tapi mempengaruhi laju hidrasi, ketahan terhadap serangan sulfat dan sifat

bubur semen.

Struktur butiran klinker bervariasi mengikuti material mentahnya,

ukuran butirannya dan pemanggangannya dan pendinginannya. Variabel-

variabel tadi mempengaruhi proses kristalisasi, berbagai hasil akhir dan

porositas dari butiran klinker itu sendiri. Secara umum, C3S (alite),

sebagai komponen mayoritas mengkristal sebagai partikel butiran. C2S

(balite) mengkristal kecil-kecil, lebih bundar yang mana tersebar di sekitar

butiran C3S. C4AF membentuk fasa kontinu di antara struktur butiran

klinker.

xxiii

Distrubusi permukaan dari komposisi yang berbeda penting dalam

menentukan sifat semen. Kelas semen tertentu dengan spesifikasi yang

sama dapat mempunyai kekuatan yang berbeda. Ini biasanya disebabkan

perbedaan proses kristalisasi.

Selain komponen dasar, ada juga komponen tambahan dalam

pembuatan semen pemboran. Komponen tambahan semen merupakan

macam-macam additive yang digunakan dalam operasi penyemenan untuk

memperoleh sifat khusus atau kinerja yang dibutuhkan. Additive yang

umum digunakan untuk bahan campuran pada suspensi semen/slurry

antara lain :

a. Retarder, digunakan untuk memperpanjang thickening time.

b. Akselerator, digunakan untuk memperpendek thickening time.

c. Weighting Agent, digunakan untuk menambah densitas suspensi

semen.

d. Ekstender, digunakan untuk mengurangi densitas suspensi semen.

e. Dispersant, digunakan untuk menurunkan viskositas suspensi semen.

f. Fluid Loss Control Agent, digunakan untuk mengurangi filtrat (air

bebas).

g. Lost Circulation Control Agent, digunakan untuk mengurangi

kehilangan suspensi semen ke formasi.

h. Special Additive, digunakan untuk keperluan khusus dalam

menanggulangi kasus tertentu.

Di dalam penggunaan bahan additive tersebut pada suspense semen

akan memberikan efek sampingan yang terjadi pada parameter-parameter

lainnya, walaupun memberikan sifat tertentu yang diinginkan dari additive

tersebut, sehingga perlu dilakukan uji laboratorium untuk mengetahui

interaksi yang terjadi.

xxiv

1.3. Alat dan Bahan

1.3.1. Alat

a) Timbangan

b) Cetakan sampel

c) Kantong plastic

d) Mixer

e) Stop Watch

f) Mud Balance

Gambar 2.1 Mixer

1.3.2. Bahan

a) Semen

b) Additive

c) Air

Peralatan yang digunakan dari alat pengaduk dengan tipe propeller.

Spesifikasi diberikan untuk tipe propeller, pisau mixer, ukuran serta waktu

pengadukan.

xxv

Biasanya sample suspensi semen yang dipersipakan sebanyak 600

ml. Mixer dioperasikan pada kecepatan 4000 rpm untuk 15 detik (dimana

seluruh padatan semen dicampurkan kedalam campuran air) dilanjutkan

dengan putaran 12000 rpm selama 35 detik. Karena bubur semen sangat

abrasive pengamatan dengan seksama terhadap pisau mixer sangat

penting.

1.4. Prosedur Percobaan

1. Timbang bubuk semen x gram, dengan timbangan.

2. Ukur air dengan WCR (Water Cement Ratio) yang diinginkan, harga

WCR tersebut tidak boleh melebihi batas air maksimum atau kurang

dari batas air minimum. Kadar air maksimum adalah air yang

dicampurkan kedalam semen tanpa menyebabkan terjadinya

pemisahan lebih dari 3,5 ml, dalam 250 ml suspensi semen jika

didiamkan selama 2 jam pada temperature kamar. Sedang kadar ari

minimum adalah jumlah air yang dapat dicampurkan kedalam semen

untuk memperoleh konsistensi maksimum sebesar 30 cc.

3. Jika ingin menggunakan additive, lakukan prosedur sebagai berikut :

Jika additive berupa padatan, timbang berdasarkan % berat yang

dibutuhkan. Sebagai contoh penambahan tepung silica dalam%

BWOC, dengan berat total semen dan silica seberat 349 gram

adalah :

Silika 10% BWOC dengan berat = 10/100 x 349 gr = 34,9 gr.

Bubuk semen + silica = (349-34,9) gr = 314,1 gr

Jika additive berupa cairan, % penambahan dilakukan dengan

mengukur volume additive sebanding dengan volume air yang

diperlukan. Sebagai contoh 1,5% HR-13-L, dengan volume total

air sebesar 1000 ml, adalah :

Volume HR-a3-L yang diperlukan = 1,6/100 x 1000 ml = 15 ml

4. Campur bubuk semen dengan additive padatan pada kondisi kering,

kemudian air dan additive larutan masukkan kedalam mixing container

xxvi

dan jalankan mixer pada kecepatan 4000 Rpm dan masukkan

campuran semen dan additive padatan kedalamnya tidak lebih dari 15

detik, kemudian tutup mixing container dan lanjutkan pengadukan

pada kecepatan tinggi 12000 Rpm selama 35 detik.

2.3.1 Cetakan Sample

Untuk kebutuhan pengujian digunakan tiga bentuk cetakan sample

sebagai berikut :

1. Cetakan pertama

Berupa kubik berukuran 2x2 in, cetakan sample ini diperlukan untuk

pengukuran compressive strength standar API

2. Cetakan Kedua

Berupa silinder casing berukuran tinggi 2 in dan diameter dalamnya 1

in, cetakan sample ini diperlukan untuk mengukur shear bond strength

antara casing dan semen, serta pengukuran permeabilitas dengan

casing.

3. Cetakan Ketiga

Berupa core silinder berukuran tinggi 1-1/2 in dan diameter luarnya 1

in. Sampel ini digunakan untuk pengukuran permeabilitas semen

dengan casing dan pengukuran caompresive strength.

2.3.2 Pengkondisian Suspensi Semen

Pengkondisi suspensi semen dimaksudkan untuk mensimulatorkan

kondisi tekanan dan temperature yang diinginkan. Pengkondisian dapat

dilakukan dengan tekanan atmosphere dan temperature sampai 900C

dengan menggunakan water bath. Pengkondisian pada tekanan dan

temperature operasi dapat dilakukan dengan alat Pressure Curing

Chamber.

xxvii

1.5. Data dan Hasil Percobaan

1.6. Pembahasan

Dalam pembuatan suspense semen yang dibutuhkan adalah semen

Portland, air dan additive. Untuk pembuatan suspense semen ini, ada

beberapa hal yang perlu diperhatikan salah satunya water cemen ratio

(WCR). Dalam pembuatan suspense semen ini WCR yang diinginkan

tidak melebihi batas maksimum atau kurang dari batas minimum. Kadar

air maksimum adalah air yang dicampurkan kedalam semen tanpa

menyebabkan terjadinya pemisahan lebih dari 3,5 ml, dalam 250 ml

suspensi semen jika didiamkan selama 2 jam pada temperature kamar.

Sedang kadar ari minimum adalah jumlah air yang dapat dicampurkan

kedalam semen untuk memperoleh konsistensi maksimum sebesar 30 cc.

Dalam pratikum ini ada 3 cetakan semen yang dibuat dan masing

berbeda bentuk dan ukuran. Cetakan pertama yang berbentuk kubik dibuat

untuk pengukuran compressive strength. Cetakan kedua berbentuk silinder

dengan tinggi 2 inch untuk pengukuran shear bond strength antara casing

dan semen dan permeabilitas dengan casing. Sedangkan cetakan 3

berbentuk silinder dengan tinggi 1 atau 2 inch untuk pengukuran

permeabilitas semen dengan casing dan compressive strength.

1.7. Kesimpulan

Pembuatan suspense semen dan cetakan sampel dilakukan untuk

menganalisa sifat-sifat semen pemboran seperti compressive strength,

shear bond strength dan permeabilitas.

xxviii

SGS=(Ws+Wad+WairVs+Vad+Vair )

BAB III

PENGUJIAN DENSITAS SEMEN


Menentukan densitas suspense semen dengan menggunakan Mud

Balance.

1.2. Teori Dasar

Densitas suspensi semen didefinisikan sebagai perbandingan antara

jumlah berat bubuk semen, air pencampur dan additive terhadap jumlah

volume bubuk semen , air pencampur dan additive.

Dirumuskan sebagai berikut :

Dimana :

SGS = SG suspensi semen

Ws = Berat bubuk semen

Wad = Berat additive

Wair = Berat air

Vs = Volume bubuk semen

Vad = Volume Additif

Vair = Volume Air

Densitas merupakan berat per unit volume. Densitas dapat

dinyatkan dalam berbagai satuan, misalnya pounds per gallon (ppg),

pounds per cubit feet ( lb/ft3), specific gravity, atau dalam gradient

tekanan dalam pounds per square inch (lb/In2) per 1000 ft lumpur dalam

lubang sumur. Satuan yang terakhir ini sering digunakan karena langsung

dapat untuk menghitung tekanan hidrostatik dari kolom lumpur pada setiap

kedalaman lubang dengan satuan yang sama dimana tekanan pompa dan

xxix

tekanan reservoir atau tekanan fluida formasi dihitung. Satuan ini

disarankan dalam AAODC-API laporan Standard Daily Drilling Report.

Densitas suspensi semen sangat berpengaruh terhadap tekanan

hidrostatis suspensi semen dalam lubang sumur. Bila formasi tidak

sanggup menahan tekanan suspensi semen, maka akan menyebabkan

formasi pecah sehingga terjadi lost circulation.

Densitas suspensi yang rendah sering digunakan dalam operasi

primary cementing dan remidial cementing, guna menghindari terjadinya

fracture pada formasi yang lemah. Untuk menurunkan densitas dapat

dilakukan hal-hal sebagai berikut :

Menambahkan clay atau zat-zat kimia silikat jenis extender.

Menambahkan bahan-bahan yang dapat memperbesar volume

suspense semen, seperti pozzolan.

Sedangkan densitas suspensi semen yang tinggi digunakan bila

tekanan formasi cukup besar. Untuk memperbesar densitas dapat

ditambahkan pasir atau material – material pemberat kedalam suspensi

semen, seperti barite.

Pengukuran densitas di laboratorium berdasarkan dari data berat

dan volume tiap komponen yang ada dalam suspensi semen, sedangkan di

lapangan dengan menggunakan alat ‘pressurized mud balance’. Mud

balance terdiri dari supporting base, cup, lid, dan graduated arm carrying

a sliding weight.

1.3. Alat dan Bahan

1.3.1. Alat

a) Timbangan

b) Mixer

c) Mud Balance

xxx

SGS=(Ws+Wad+WairVs+Vad+Vair )

1.3.2. Bahan

a) Semen

b) Additive (Barite/Bentonite)

c) Air

Gambar 3.1 Mud Balance


Prosedur percobaan yang dilakukan adalah :

1. Mengkalibrasi peralatan pressured mud balanced sebagai berikut :

Membersihkan peralatan mud balanced

Mengisi cup dengan air hingga penuh lalu ditutup dan

dibersihkan bagian luarnya

Meletakkan kembali mud balanced pada kedudukan semula

Rider ditempatkan pada skala 8,33 ppg

Meneliti nuvo glass, bila tidak seimbang kalibrasikan screw

sampai seimbang.

2. Mempersiapkan suspensi semen yang diukur dan density suspensi

semen dapat menggunakan rumus :

xxxi

Dimana :

SGS = SG suspensi semen

Ws = Berat bubuk semen

Wad = Berat additive

Wair = Berat air

Vs = Volume bubuk semen

Vad = Volume Additif

Vair = Volume Air

3. Masukkan suspensi semen kedalam cup balanced, kemudian cup

ditutup dan semen yang melekat pada dinding bagian luar

dibersihkan sampai bersih.

4. Letakkan balance arm pada kedudukan semula, kemudian atur rider

hingga seimbang, baca harga skala sebagai densitas suspensi semen.

1.5. Analisa dan Hasil Perhitungan

1.5.1. Analisa

Tabel 3.1 Tabel Hasil Pengujian Densitas Semen

Semen

(gram)

Air (ml) Additif (gram) SG semen (gr/ml)

SG semen (ppg)Barite Bentonite

600 276 0 1.875 15.623600 276 0.5 1.876 15.628600 276 1 1.877 15.633600 276 1.5 1.877 15.638600 276 2 1.878 15.643600 276 0 1.875 15.623600 276 0.5 1.876 15.625600 276 1 1.876 15.628600 276 1.5 1.876 15.630600 276 2 1.877 15.633600 276 2.5 1.877 15.636600 276 3 1.877 15.638600 276 3.5 1.878 15.641600 276 4 1.878 15.643600 276 4.5 1.878 15.646600 276 5 1.879 15.649

xxxii

1.5.2. Hasil Perhitungan

Densitas barite = 4.33 gr/ccDensitas bentonite = 2.65 gr/ccDensitas semen = 3.14 gr/cc

Berat air (Wair) = 276 grBerat semen (Ws) = 600 grBerat additif (Wad) = 0 gr

Volume air (Vair) = 276 mlVolume additif = 0 ml

Volume semen (Vs)

Vs=Wsρs

= 600 gr3.14 gr /cc

=191.083 cc=191.083 ml

Densitas semen (SGS)

SGS=W air+W s+W add

V air+V s+V add

=(276+600+0) gr

(276+191.083+0 )ml=15.623 ppg

xxxiii

1.6. Pembahasan

Pada percobaan pengujian densitas ada dua bahan additive yang

digunakan yang digunakan yaitu barite dan bentonite. Dengan

menggunakan sampel semen yang sama yaitu 600 gr dan air 276 ml

kemudian ditambahkan additive dengan jumlah tertentu.

0 0.5 1 1.5 2 2.515.610

15.615

15.620

15.625

15.630

15.635

15.640

15.645

15.623

15.628

15.633

15.638

15.643

Grafik 3.1Hubungan Additif dengan SG semen

Barite

additif (gram)

SG se

men

(ppg

)

0 1 2 3 4 5 615.605

15.610

15.615

15.620

15.625

15.630

15.635

15.640

15.645

15.650

15.655

15.62315.625

15.62815.630

15.63315.636

15.63815.641

15.64315.646

15.649

Grafik 3.2Hubungan Additif dengan SG semen

bentonite

additif (gram)

SG se

men

(ppg

)

xxxiv

Berdasarkan grafik 3.1 dan grafik 3.2 maka dapat dilihat perubahan

densitas semen saat ditambahkan additive berupa bentonite dan barite.

Kedua additive tersebut menambah densitas semen.

Kedua additive tersebut dapat dibandingkan untuk menambahkan

densitas. Saat semen ditambahkan barite dan bentonite dengan jumlah

yang sama, barite menaikkan densitas semen lebih cepat dibandingkan

bentonite.

1.7. Kesimpulan

1. Barite dan bentonite merupakan additive yang digunakan untuk

menambah densitas semen.

2. Barite menaikkan densitas semen lebih besar dibandingkan bentonite.

xxxv

BAB IV

PENGUJIAN RHEOLOGI SUSPENSI SEMEN


Menentukan rheologi suspense semen pemboran yaitu plastic

viscosity dan yield point.

1.9. Teori Dasar

Pengujian rheologi suspensi semen dilakukan untuk menghitung

hidrolika operasi penyemenan. Penggunaan dari hubungan yang tepat pada

perkiraan kehilangan tekanan akibat friksi dan sifat-sifat aliran, suspensi

semen sangat tergantung dari besaran pengukuran parameter rheologi di

laboratorium. Dimana salah satu sifat penting dari hidrolika pemboran

adalah rheologi fluida pemboran yang meliputi sifat sifat aliran.

Ada dua tipe dasar alat yang di gunakan untuk pengukuran

rheologi dewasa ini, yaitu : Capillary Pipe Rheometers dan Coaxial

Cylinder Rotational Viscometer, yang di gunakan pada pengukuran

rheologi di laboratorium adalah Rotational Viscometer yang lebih di kenal

dengan Rheometer atau Fann VG meter dapat di lihat pada gambar 3

Jenis–jenis fluida pemboran dapat dibagi menjadi dua kelas, yaitu:

a. Fluida Newtonian

Adalah fluida yang viscositasnya hanya dipengaruhi oleh temperatur

dan tekanan, dengan kata lain adalah fluida yang viscositasnya

konstan. Misalnya air, gas, dan minyak yang encer.

b. Fluida Non Newtonian

Yang dimaksud dengan fluida Non Newtonian adalah fluida yang

mempunyai viscositas tidak konstan, bergantung pada besarnya

geseran (shear rate) yang terjadi. Fluida Non Newtonian

memperlihatkan suatu yield stress suatu jumlah tertentu dari tahanan

dalam yang harus diberikan agar fluida dapat mengalir seluruhnya.

xxxvi

Fluida non Newtonian terdiri dari: Bingham Plastic, Power Law,

Power Law dan Yield Stress.

Berikut ini adalah beberapa istilah yang selalu diperhatikan dalam

penentuan rheologi suatu semen pemboran :

Viscositas plastic (plastic viscosity) seringkali digambarkan sebagai

bagian dari resistensi untuk mengalir yang disebabkan oleh friksi

mekanik.

Yield point adalah bagian dari resistensi untuk mengalir oleh gaya tarik

menarik antar partikel. Gaya tarik menarik ini disebabkan oleh

muatan–muatan pada permukaan partikel yang didispersi dalam fasa

fluida.

Alat yang digunakan untuk mengetahui sifat rheology adalah Fann

VG Vicometer yang dilengkapi cup heater untuk menaikkan temperatur

suspensi semen. Suspensi semen yang akan dites ditempatkan sedemikian

rupa sehingga mengisi ruang antar bob dan rotor sleeve. Pada saat rotor

berputar, maka suspensi semen akan menghasilkan torque pada bob

sebanding dengan viscositas suspensi semen. Untuk menentukan plastic

viscosity (µp) dan yield point (Yp) dalam satuan lapangan digunakan

persamaan Bingham Plastic :

µp = C600 – C300

Yp = C300 - µp

Dimana :

µp = Plastic Viscosity, Cp

Yp = Yield point, lb/100ft2

C600 = Dial reading pada 600 rpm

C300 = Dial reading pada 300 rpm

xxxvii

1.10. Alat dan Bahan

1.10.1. Alat

a) Fann VG Meter

b) Gelas ukur

c) Mixer

d) Timbangan

e) Stop Watch

1.10.2. Bahan

a) Bubuk semen kelas A

b) Air

c) Additive (Bentonite dan Barite)

Gambar 4.1 Fann VG

xxxviii


1. Isi bejana dengan suspensi semen yang telah disiapkan sampai batas

yang telah ditentukan.

2. Letakkan bejana pada tempatnya, skala atur kedudukannya sedemikian

rupa sehingga rotor dan bab tercelup ke dalam semen menurut batas

yang telah ditentukan.

3. Gerakan rotor pada posisi high dan tempatkan kecepatan rotor pada

kedudukan 600 rpm. Pemutaran terus dilakukan sehingga kedudukan

skala (dial) mencapai keseimbangan. Catat harga yang ditunjukkan

skala sebagai pembacaan 600 rpm.

4. Tentukan kecepatan menjadi 300 rpm dan catat skala sebagai pembaca

300 rpm.

5. Hitung besarnya Plastic Viscosity dan Yield Point dengan

menggunakan persaman :

µp = C600 – C300

Yp = C600 - µp

Dimana :

µp = Plastic Viscosity

Yp = Yield Point, lb / 100 ft2

C300 = Dial Reading pada 300 rpm

C600 = Dial Reading pada 600 rpm

xxxix


1.12.1. Analisa

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Rheologi Suspense Semen

Semen (gram)

Air (ml) Additif C300 C600 p (cp)

Yp (lb/100ft2)Barite Bentonite

600 276 0 135 155 20 115600 276 2 172 217 45 127600 276 4 187 237 50 137600 276 6 202 262 60 142600 276 0 172 242 70 102600 276 2 162 227 65 97600 276 4 154 217 63 91600 276 6 130 177 47 83


Semen Kelas A

WCR = 46%

µp = C600 – C300

= 155 – 135 = 20 cp

Yp = C600 - µp

= 135 – 20 = 115 lb/100 ft2

1.13. Pembahasan

xl

Pengujian rheologi suspense semen perlu dilakukan untuk

menghitung hidrolika pemboran. Pada percobaan ini sifat suspense semen

yang diamati adalah plastic viscosity dan yield point.

0 1 2 3 4 5 6 70

10

20

30

40

50

60

70

80

7065 63

47

20

4550

60

Grafik 4.1 Plastic Viscosity dan Additif

barite bentonite

additif (gram)

plas

tic v

iscos

ity

0 1 2 3 4 5 6 70

102030405060708090

100110120130140150

102 9791

83

115127

137 142

Grafik. Yield Point dan Additif

baritebentonite

additif (gram)

yiel

d po

int

Grafik 4.1 dan 4.2 menggambarkan pengaruh penambahan dua

additive yang berbeda yaitu barite dan bentonite terhadap plastic viscosity

xli

dan yiled point. Penambahan additive berupa barite dapat meningkatkan

plastic viscosity dan yield point. Sedangkan bentonite menurunkakn

plastic viscosity dan yield point.

1.14. Kesimpulan

1. Penambahan barite menaikkan nilai plastic viscosity dan yield point

dari suspense semen.

2. Penambahan bentonite menurunkan nilai plastic viscosity dan yield

point.

BAB V

PENGUJIAN THICKENING TIME

xlii


Untuk mengukur thickening time suspense semen.

1.16. Teori Dasar

Thickening time didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan

suspensi semen untuk mencapai konsistensi sebesar 100 UC (Unit of

Consistency). Konsistensi sebesar 100 UC merupakan batasan bagi

suspense semen masih dapat dipompa lagi. Dalam penyemenan yang di

maksud dengan konsistensi adalah viskositas, cuma dalam pengukurannya

ada sedikit perbedaan prinsip. sehingga penggunaan konsistensi ini dapat

dipakai untuk membedakan viskositas pada operasi penyemenan dengan

viskositas pada operasi pemboran (lumpur pemboran).

Thickening time semen ini sangatlah penting , waktu pemompaan

harus lebih kecil dari thickening time, karena bila tidak akan menyebabkan

suspensi semen mengeras lebih dahulu. Sebelum sesudah suspense semen

mencapai target yang diinginkan dan bila mengeras didalam casing

merupakan kejadian yang sangat fatal dalam oprasi pemboran selanjutnya.

Untuk sumur-sumur yang dalam dan untuk kolam penyemenannya

yang panjang, diperluakan waktu pemompaan yang lama sehingga

Thickening time harus diperpanjang, untuk memeperpanjang atau

memperlambat Thickening time perlu ditambah retarder kedalam suspensi

semen, seperti kalsium lignosulfat, carboxymenthyl hydroxyethyl cellulose

dan senyawa-senyawa organik.

Pada sumur-sumur yang dangkal maka diperlukan thickening time

yang tidak lama, karena selain target yang akan dicapai tidak terlalu

panjang, juga untuk mempersingkat waktu. Untuk mempersingkat

thickening time, dapat ditambah accelerator kedalam suspensi semen.

Yang termasuk accelerator adalah kalsium klorida, sodium klorida,

gypsum, sodium silikat, air laut dan additif yang tergolong dalam

dispersant.

xliii

Perencanaan besarnya thickening time bergantung kepada

kedalaman sumur dan waktu untuk mencapai daerah target yang akan

disemen. Dilaboratorium, pengukuran thickening time menggunakan alat

high pressure high temperature consistometer (HPHT). Disimulasikan

pada kondisi temperature dan tekanan sirkulasi. Thickening time suspense

semen dibaca bila pada alat diatas telah menunjukkan 100 Uc untuk

setandar API. Namun ada perusahaan lainyang menggunakan angka 70 Uc

(seperti pada hudbay) dengan pertimbangan factor keselamatan,

kemudiaan dieksrapolasi ke 100 uc.

Perhitungan konsistensi suspensi semen dilaboratorium ini

dilakukan dengan mengisi sampel kedalam silinder, lalu diputar konstan

pada 150 rpm kemudiaan dibaca harga torsinya. Dan harga konsistensi

suspensi semen dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

Bc=T−78.220.02

Dimana :

Bc = konsistensi suspense semen

T = pembacaan harga torsi,g-cm

Peralatan yang digunakan untuk mengukur thickening time

suspensi semen adalah Atmospheric Consistometer digunakan untuk

kondisi tekanan atmosphere dan temperature sampai 220o figure 5

sedangkan HPHT Consistometer umumnya digunakan pada tekanan

sampai 2500 psi dan BHCT 500o


1.17.1. Alat

xliv

a) Atmospheric Consistometer

b) Stop watch

c) Mixer

d) Timbangan

1.17.2. Bahan

a) Bubuk semen kelas G

b) NaCl

c) Air

Gambar 5.1 Atmosperic Consistometer


1. Siapkan peralatan dan stop watch, sebelum dilakukan pengujian

kalibrasi peralatan yang akan digunakan. Kalibrasi dan pengujiannya

sebagai berikut :

2. Hidupkan switch master dan set temperature pada skala yang

diinginkan.

3. Tuangkan suspensi semen kedalam slurry container sampai ketinggian

yang ditunjukkan oleh batas garis.

xlv

4. Paddel yang teah dilapisi grease dipasang pada lid yang telah

terpasang paddel pada slurry container dan masukkan kedalam

atmospheric consistometer.

5. Hidupkan motor dan stop watch dan skala petunjuk dalam selang

waktu tertentu sampai jarum torsi menunjukkan angka 70 BC.


Tabel 5.1 Hasil Pengujian Thickening Time

Semen (gram)

Air (ml)Additif (gram)

Thickening time (uc)NaCl CMC

600 276 0 14600 276 1 16600 276 2 22600 276 3 23600 276 0 15600 276 1 14600 276 2 10600 276 3 8

1.20. Pembahasan

xlvi

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.50

5

10

15

20

25

1514

10

8

14

16

2223

Grafik 5.1 Thickening Time dan Additif

NaClCMC

additif (gram)

thick

enin

g tim

e

Thickening time adalah waktu yang dibutuhkan oleh suspense

semen untuk mencapai 100 UC. Pada percobaan ini ada dua jenis additive

yang digunakan yaitu NaCl dan CMC.

Berdasarkan grafik 5.1 di atas kedua additive tersebut memiliki

sifat yang berbeda saat ditambahkan ke dalam suspense semen. Saat

ditambahkan NaCl waktu yang dibutuhkan mencapai 100 UC lebih lama

dibandingkan CMC.

1.21. Kesimpulan

1. Penambahan additive berupa CMC mempercepat thickening time

dibandingkan NaCl.

2. Thickening time yang diinginkan tergantung dari kedalaman sumur

dan waktu yang dibutuhkan untuk mencapai zona yang diinginkan.

BAB VI

PENGUJIAN FREE WATER

xlvii


Untuk menghitung harga free water pada 2 jam dalam suspense

semen.

1.23. Teori Dasar

Free water adalah air bebas yang terpisah dari suspensi semen.

Apabila harga free water ini terlalu besar melebihi batas air maksimum

maka akan terjadi pori-pori pada semen. Ini akan mengakibatkan semen

mempunyai permeabilitas besar sehingga dapat menyebabkan kontak

fluida antara formasi dengan annulus dan strength semen berkurang. Hal

tersebut mengakibatkan fungsi semen tidak seperti yang diinginkan yaitu

menyekat casing dengan fluida formasi yang korosif.

Dalam penentuan harga free water ini, hal yang perlu diperhatikan

adalah WCR (Water Cemen Ratio), yaitu perbandingan air yang dicampur

terhadap bubuk semen sewaktu suspensi dibuat. Jumlah air yang

dicampurkan tidak boleh lebih dari kadar air maksimum atau kurang dari

batas air minimum karena akan mempengaruhi baik buruk ikatan

semennya.

Batasan air dalam suspensi didefinisikan sebagai kadar minimum dan

kadar maksimum air.

Kadar Minimum Air.

Kadar air minimum adalah jumlah air yang dicampurkan tanpa

menyebabkan konsistensi suspensi semen lebih dari 30 UC. Bila air yang

ditambahkan lebih kecil dari kadar minimumnya, maka akan terjadi

gesekan-gesekan (friksi) yang cukup besar di annulus sewaktu suspensi

semen dipompakan dan juga akan menaikkan tekanan di annulus.

Kadar Maksimum Air.

xlviii

Adalah batas air yang dicampurkan ke dalam campuran suspensi

semen tanpa menyebabkan pemisahan lebih dari 3.5 mL dalam 250 mL

suspensi semen, bila didiamkan selama 2 jam pada temperature kamar.

Kandungan air normal dalam suspensi semen yang

direkomendasikan oleh API dapat di lihat pada table 6.1. Jadi kadar air

dalam suspensi semen harus berada antara kadar minimum dan kadar

maksimumnya

Tabel 6.1

Kandungan Air Mineral dalam suspensi Semen yang Direkomendasikan oleh API

API Class CementWater (%)

By Weight of Cement

Water

Gal per sack Liter per sack

A & B 46 5,19 19,6

C 56 6,32 23,9

D, E, F dan H 38 4,29 16,2

G 44 4,97 18,8

J (Jentative) - - -


1.24.1. Alat

a) Mixer

b) Timbangan

c) Gelas ukur

1.24.2. Bahan

a) Semen Portland Kelas A

b) Air

c) Bentonite


xlix

1. Gunakan tabung ukur, kemudian isi tabung tersebut dengan suspensi

semen yang akan diukur kadar airnya sebanyak 250 ml

2. Diamkan selama 2 jam sehingga terjadi air bebas pada atas tabung,

catat harga air bebas yang terbentuk.

3. Air bebas yang terjadi tidak boleh lebih dari 3,5 ml


Tabel 6.2 Hasil Pengujian Free Water

Semen (gram) Air (ml) Additif (gram) Free Water @ 2 jam (ml)Bentonite Barite

600 276 0 0.5600 276 1 0600 276 2 0600 276 3 0600 276 4 0600 276 5 0.75600 276 6 0600 276 7 0600 276 0 0600 276 1 0.25600 276 2 0.1600 276 3 0600 276 4 0600 276 5 0600 276 6 0600 276 7 0

1.27. Pembahasan

l

0 1 2 3 4 5 6 7 80

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

Grafik 6.1 Free Water dan Additif

BentoniteBarite

additif (gram)

free

wat

er @

2ja

m

Free water adalah banyaknya air yang terbebas dari suspense

semen. Free water ini perlu dihitung karena apabila terlalu banyak air

bebas sehingga melebihi batas maksimum maka akan terjadi pori-pori

pada semen sehingga mengurangi kualitas dari semen tersebut.

Ada dua additive yang digunakan yaitu bentonite dan barite.

Berdasarkan grafik 6.1 di atas dapat dilihat bahwa ada perubahan nilai free

water saat ditambahkan additive tapi tidak terikat oleh jumlah additive

yang ditambahkan. Sehingga tidak dapat dipastikan penambahan additive

berupa bentonite dan barite dapat menambah atau mengurangi free water

pada suspense semen.

1.28. Kesimpulan

1. Penambahan additive berupa barite atau bentonite berpengaruh pada

free water tapi terikat pada jumlah tertentu.

2. Banyaknya free water dari suspense semen juga tergantung dari jenis

semen yang digunakan.

BAB VII

li

PENGUJIAN FILTRATION LOSS


Mengukur harga filtration loss pada 30 menit dalam suspense

semen menggunakan alat filter.

1.30. Teori Dasar

Filtration Loss Adalah peristiwa hilangnya cairan dari suspensi

semen kedalam formasi permeable yang dilaluinya. Cairan ini sering

disebut dengan filtrat. Filtrat yang hilang tidak boleh terlalu banyak,

karena akan menyebabkan suspense kekurangan air. Kejadian in sering

desebut dengan flash set.

Bila suspensi semen mengalami flash set maka akan mengalami

friksi di anulus dan juga mengakibatkan pecahnya formasi.

Untuk mengontrol besar kecilnya filtration loss dapat digunakan :

a) Fluid Loss Control Agents.

Yaitu additif-additif yang berfungsi mencegah hilangnya fasa

liquid semen ke dalam formasi sehingga terjaga kandungan cairan

dalam suspensi semen. Additive – additive yang termasuk kedalam

fluid loss control agents diantaranya polymer, CMHEC, dan latex.

b) Lost Circulation Control Agents.

Yaitu additive yang berguna mengontrol hilangnya suspensi semen

ke dalam formasi yang lemah atau bergua. Biasanya Material loss

circulation yang dipakai pada pemboran digunakan pula dalam

suspensi semen. Additive yang termasuk dalam lost circulation control

agents diantaranya gilsonite, cellophane flakes, gipsum, bentonite, dan

nut shells.

Pengujian filtration loss di laboratorium menggunakan alat filter

press pada kondisi temperetur sirkulasi dengan tekanan 1.000 psi.

namun filter loss mempunyai kelemahan yaitu temperatur maksimum

yang bisa digunakan hanya sampai 28o C(180oF).

lii

Filtration loss diketehui dan volume filtrat yang ditampung

didalam tabung atau gelas ukur selama 30 menit masa pengujian maka

besarnya filtratiom loss dapat diketahui dengan rumus :

Ft=√30t

=Ft ( 5.677

√t )Dimana :

F30 = filtrate pada 30 menit, ml

Ft = filtrate pada t minit, ml

t = waktu pengukur, menit

Pada primary cementing, filtration loss diijinkan sekitar 150 - 120

cc. yang diukur selama 30 menit dengan menggunakan saringan berukuran

325 mesh dan pada tekanan 1000 psi. sedangkan pada squeeze cementing.

Filtration loss diijinkan sekitar 55 – 65 cc selama 30 menit.


1.31.1. Alat

a) Mixer

b) Timbangan

c) Gelas Ukur

d) Stopwatch

e) Filter Press

1.31.2. Bahan

a) Semen Portland Kelas A

b) Air

c) CMC


liii

1. Persiapkan alat filter proses dan segera pasang filter paper secepat

mungkin dan letakkan gelas ukur dibawah silinder untuk menampung

fluid filtrate.

2. Tuangkan suspensi semen kedalam silinder dan segera tutup rapat.

Kemudian alirkan udara atau gas N2 dengan tekanan 1000 psi.

3. Catat volume filtrate sebagai fungsi waktu dengan stop watch, interval

pengamatan setiap 2 menit pada 10 menit pertama, kemudian setiap 5

menit untuk 20 menit selanjutnya. Catat volume filtrate pada menit ke

25.

4. Harga filtration loss diketahui dari volume filtrate yang ditampung

dalam gelas ukur selama 30 menit massa pengujian. Bila waktu

pengujian tidak sampai 30 menit, maka besarnya filtration loss dapat

diketahui dengan rumus :

F 30=Ft ( 5.677

√t )Dimana :

F30 : Filtrat pada 30 menit, ml

Ft : filtrate pada t menit, ml

t : waktu pengukuran, menit

5. Hentikan penekanan udara atau gas N2, buang tekanan udara dalam

silinder dan sisa suspensi semen yang di dalam silinder tuangkan

kembali kedalam breaker.


liv

1.33.1. Analisa

Tabel 7.1 Filtration Loss

Semen (gram)

Air (ml)

Additif (gram) Filtration loss @ 30 menit

percobaan (ml)

Filtration loss @ 30 menit

perhitungan (ml)

Bentonite Kerosine

600 276 0 91 94.31910600 276 1 118 122.30389600 276 2 90 93.28263600 276 3 110.5 114.53034600 276 4 82.5 85.50908600 276 5 125 129.55921600 276 6 117 121.26742600 276 7 86 89.13673600 276 0 140.5 145.62455600 276 2 58.5 60.63371600 276 4 138.5 143.55160600 276 6 109.5 113.49387600 276 8 110.5 114.53034600 276 10 111.5 115.56681600 276 12 112.5 116.60329600 276 14 106.5 110.38444


Semen dasar :

Filtration loss @ 30 menit percobaan = 91 ml

Filtration loss @ 30 menit perhitungan

F 30=Ft ( 5.677

√t )=91 ml x ( 5.677

√30 )=94.31910 ml

Semen dasar + 1 gr bentonite :

Filtration loss @ 30 menit percobaan = 118 ml

Filtration loss @ 30 menit perhitungan

F 30=Ft ( 5.677

√t )=11b ml x ( 5.677

√30 )=122.30389 ml

1.34. Pembahasan

lv

Filtration loss merupakan peristiwa hilangnya cairan dalam

suspense semen ke dalam formasi yang permeable yang dilaluinya. hal ini

adalah sesuatu yang dihindari karena dapat menyebabkan suspense semen

kekurangan air.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150

20

40

60

80

100

120

140

160

140.5

58.5

138.5

109.5 110.5 111.5 112.5 106.5

91

118

90

110.5

82.5

125117

86

Grafik 7.1 Filtration Loss Pada 30 Menit Percobaan

BentoniteKerosine

Additif

Fitr

ation

Loss

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150

20

40

60

80

100

120

140

160

Grafik 7.2 Filtration loss pada 30 menit perhitungan

BentoniteKerosine

Additif

Fitr

ation

Loss

Berdasarkan grafik 7.1 dan grafik 7.2 menggambarkan peristiwa

filtration loss dari suatu suspense semen yang ditambahkan additive yaitu

bentonite dan kerosin. Untuk mengetahui banyaknya filtration loss yang

lvi

terjadi dapat diketahui dari jumlah volume filtrate yang ditampung selama

30 menit terlihat dari grafik 7.1. Selain itu filtration loss juga dapat

dihitung menggunakan rumus :

F 30=Ft ( 5.677

√t )Dimana :




Berdasarkan kedua grafik tersebut dapat dilihat perubahan yang

terjadi setelah penambahan additive tetapi tidak tergantung dari jumlah

additive yang ditambahkan.

1.35. Kesimpulan

1. Penambahan additive berpengaruh pada jumlah filtration loss tapi

terikat oleh banyaknya jumlah additive yang ditambahkan.

2. Semakin banyak filtrate yang hilang dari suspense semen makan akan

menyebabkan semen kekurangan air (flash set).

BAB VIII

lvii

PENGUJIAN COMPRESSIVE STRENGTH


Untuk mengukur compressive strength dari suspense semen.

1.37. Teori Dasar

Setelah batuan semen dilepas dari cetakan, kemudian ditempatkan

pada alat hydraulic press dimana diisi sample akan ditekan secara axial

sampai batuan pecah. Compressive strength dapat ditentukan dengan

melihat harga tekan pada saat terjadi peretakan (pecah) menyilang dari

sample yang diuji.

Pada saat sampel ditempatkan pada hydraulic press untuk

pengukuran strength semen, harga pembebanan diatur tergantung pada

antisipasi harga strength dari sampel semen. Pengukuran compressive

strength semen dirancang untuk mendapatkan bebrapa indikasi mengenai

kemampuan semen untuk mengisolasi lapisan batuan dan untuk

melindungi serta menyokong casing.

Compressive strength didefinisikan sebagai kekuatan semen dalam

menahan tekanan-tekanan yang berasal dari formasi maupun dari casing.

Sedangkan untuk shear strength didefinisikan sebagai kekuatan semen

dalam menahan berat casing. Jadi compressive strength menahan tekanan-

tekanan dalam arah horizontal, sedangkan shear strength menahan

tekanan-tekanan dalam arah vertikal.

Seperti sifat-sifat suspensi semen yang lain, compressive strength

dipengaruhi juga oleh additive. Adapun additive itu berfungsi untuk

menaikkan compressive strength dan juga untuk menurunkan compressive

strength. Additive untuk menaikkan compressive strength diantaranya

adalah kalsium klorida, pozzolan, barite, sedangkan additive untuk

menurunkan compressive strength adalah bentonite, sodium silikat. Dalam

percobaan kali ini digunakan bentonite dan NaCl sebagai zat additive.

Dalam mengukur compressive strength digunakan alat hidraulic press.

lviii

Untuk mencapai hasil penyemenan yang diinginkan, maka strength semen

harus:

Melindungi dan menyokong casing.

Menahan tekanan hidrolik yang tinggi tanpa terjadinya perekahan.

Menahan goncangan selama operasi pemboran dan perforasi.

Menyekat lubang dari fluida yang korosif

Menyekat antar lapisan yang permeabel

Setelah batuan semen dilepas dari cetakan, kemudian ditempatkan

pada alat hydraulic press dimana diisi sample akan ditekan secara axial

sampai betuan pecah. Compressive Strength dapat ditentukan dengan

melihat harga tekan pada saat terjadi peretakan (pecah) menyilang dari

sample yang diuji.

Pada saat sample ditempatkan pada hydraulic press untuk

pengukuran strength semen, harga pembebanan diatur tergantung pada

antisipasi harga strength dari sample semen. Pengukuran compressive

strength semen dirancang untuk mendapatkan beberapa indikasi mengenai

kemampuan semen untuk mengisolasi lapisan batuan dan untuk

melindungi serta menyokong casing.


1.38.1. Alat

a) Hidraulic pump

b) Motor

c) Bearing Block Machine Hydraulic Mortar

d) Monometer pengukur tekanan

lix

Gambar 8.1 Hydraulic press

1.38.2. Bahan

a) Sampel semen

b) Additive


1. Bersihkan permukaan sampel dari tetesan air dan pasir atau gerusan

butiran agar tidak menempel pada bearing blok mesin penguji.

2. Periksa permukaan sampel apakah sudah benar-benar rata, apabila

belum ratakan dengan menggunakan gerinda.

3. Letakkan sampel semen dalam blok bearing dan atur supaya tepat

ditengah-tengah permukaan blok beraing di atasnya dan blok beraing

di bawahnya, sampel semen harus berdiri vertikal.

4. Perkiraan tekanan maksimum retak (pecah), apabila lebih dari 3000 psi

(skala manometer) beri pembebanan awal setengah tekanan

maksimum, bila kurang dari 3000 psi pembebanan awal tidak

diperlukan.

5. Perkiraan laju pembebanan sampai maksimum tidak kurang dari 20

detik dan lebih dari 80 detik.

6. Hidupkan motor penggerak pompa dan jangan lakukan pngaturan

(pembetulan) pada kontrol testing selama pembebanan sampai

didapatkan pembebanan maksimum ketika batuan pecah.

7. Catat harga pembebanan maksimum tersebut.

lx

8. Lakukan perhitungan compressive strength semen, dengan

menggunakan rumus :

CS = k x P (A1 / A2)

Dimana :

CS = Compressive Strength semen, psi

P = Pembebanan maksimum, psi

A1 = Luas penampang block bearing dari hydraulic mortar, in2

A2 = Luas permukaan sampel semen, in2

K = Konstanta koreksi, funsi dari perbandingan tinggi (t)

terhadap diameter (d)

Tabel 8.1Perbandingan t / d terhadap koefisien faktor

t/d Koefisien Faktor1.75 0.981.5 0.961.25 0.93

1 0.87

lxi


1.40.1. Analisa

Tabel 8.2 Hasil Pengujian Compressive Strength

semen airadditif pembebanan

max (psi)d (inch) R1

(inch)R2

(inch)tebal (inch)

t/d k A1 A2 CSbentonite NaCl

600 276 0 252 0.96 3.2 0.48 1.61417 1.68143 0.97451 32.15360 0.72346 10914.55867600 276 0.5 250 1.01 3.2 0.505 1.61417 1.59819 0.96786 32.15360 0.80078 9715.55309600 276 1 245 1.06 3.2 0.53 1.61417 1.52280 0.96182 32.15360 0.88203 8590.33261600 276 1.5 237 1.11 3.2 0.555 1.61417 1.45421 0.95450 32.15360 0.96720 7520.39207600 276 2 230 1.16 3.2 0.58 1.61417 1.39153 0.94698 32.15360 1.05630 6630.00774600 276 2.5 226 1.21 3.2 0.605 1.61417 1.33402 0.94008 32.15360 1.14932 5943.79516600 276 3 225 1.26 3.2 0.63 1.61417 1.28109 0.93373 32.15360 1.24627 5420.29483600 276 3.5 220 1.31 3.2 0.655 1.61417 1.23219 0.92573 32.15360 1.34714 4860.98606600 276 1.5 135 0.96 3.2 0.48 1.61417 1.68143 0.97451 32.15360 0.72346 5847.08500600 276 2 145 1.01 3.2 0.505 1.61417 1.59819 0.96786 32.15360 0.80078 5635.02079600 276 2.5 150 1.06 3.2 0.53 1.61417 1.52280 0.96182 32.15360 0.88203 5259.38731600 276 3 165 1.11 3.2 0.555 1.61417 1.45421 0.95450 32.15360 0.96720 5235.71600600 276 3.5 177 1.16 3.2 0.58 1.61417 1.39153 0.94698 32.15360 1.05630 5102.22335600 276 4 215 1.21 3.2 0.605 1.61417 1.33402 0.94008 32.15360 1.14932 5654.49540600 276 4.5 217 1.26 3.2 0.63 1.61417 1.28109 0.93373 32.15360 1.24627 5227.57323600 276 6 220 1.31 3.2 0.655 1.61417 1.23219 0.92573 32.15360 1.34714 4860.98606

lxii

1.5

1.68143

1.75

0.98 0.96x

1.40.2. Perhitungan

Diameter bearing = 6.4 in

Jari-jari bearing = 3.2 in

Semen + 0.5 gr bentonite

Tinggi = 4.1 cm = 1.61417 in

P = 252 psi

D = 0.96 in

t/d = (1.61417 in/0.96 in) = 1.68143

1.75−1.681431.75−1.5

= 0.98−x0.98−0.96

0.001371 = 0.245 – 0.25x

x = 0.97451

k = 0.97451

A1 = . r2 = 3.14.(3,2)2 = 32.1536 in2

A2 = . r2 = 3.14.(0.48)2 = 0.72346 in2

CS = k .P.( A1/ A2)

= 0.97451 x 252 psi x (32.1536 in2/0.72346 in2)

= 10914.55867 psi

1.41. Pembahasan

lxiii

Compressive strength dihitung agar semen dapat memberikan

beberapa indikasi mengenai kemampuan semen mengisolasi lapisan

batuan dan untuk melindungi serta menyokong casing

0 1 2 3 4 5 6 70

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

11000

12000Grafik 8.1 Hasil Pengujian Compressive Strength

bentonitenacl

additive

com

pres

ive

stre

ngth

Grafik 8.1 di atas menggambarkan hubungan additive denga

compressive strength dan pada percobaan ini additive yang digunakan

adalah bentonite dan NaCl Pada line bentonite, dapat terlihat bahwa

penambahan bentonite mengurangi nilai compressive strength.

1.42. Kesimpulan

1. Bentonite merupakan salah satu additive yang mengurangi nilai

compressive strength suatu suspense semen.

2. Ada beberapa factor lain yang mempengaruhi nilai compressive

strength antara lain factor k, pembebanan maksimum dan luas

penampang.

BAB IX

lxiv

PENGUJIAN SHEAR BOND STRENGTH


Untuk mengukur shear bond strength dari suatu sampel semen.

1.44. Teori Dasar

Dengan lubang pemboran, semen sangat dipengaruhi oleh

pembebanan trixial yang kompleks dan failure stress merupakan

pembebanan utama dari penelitian untuk standrd compressive strangth dari

ikatan antara semen dangan casing atau semen dengan formasi batuan.

Untuk itulah dilakukan pengukuran shear bond strength semen.

Shear bond strength didefinisikan sebagai kekuatan semen dalam

menahan tekanan–tekanan yang berasal dari berat casing atau menahan

tekanan – tekanan dalam arah yang vertikal.

Pengukuran shear bond strength ini dilakukan karena pada saat

pengukuran compressive strength tidak menunjukkan harga shear strength

dari ikatan antara semen dengan casing atau semen dengan formasi batuan.

Pengukuran shear bond strength di laboratorium dilakukan dengan

menggunakan Hydraulic Press. Pengukuran shear bond strength dapat

diketahui dengan melihat harga tekanan pada saat terjadi peretakan

(pecah) menyilang dari sampel yang diuji dimana harga pembebanan

diatur tergantung pada antisipasi harga strength dari sampel semen.

Untuk mencapai hasil penyemenan yang diinginkan maka strength semen

harus mampu untuk :

Melindungi dan menyokong casing.

Menahan tekanan hidrolik tinggi tanpa terjadi perekahan.

Menahan goncangan selama operasi pemboran dan perforasi .

Menyekat lubang dari fluida formasi yang korosif.

Menyekat antar lapisan yang permeabel.

lxv

Penilaian penyemanan biasa berdasarkan compressive strength atau

tansile strength dari batuan semen, dengan asumsi bahwa materialnya

memenuhi syarat untuk pembentuakn strength yang baik serta

menghasilkan suatu ikatan yang kuat. Pada kenyataan dilapangan bahwa

asumsi diatas tidak selalu benar. Untuk itulah diperlukan suatu pegujian

dilaboratorium terhadap kualitas semen ini.

Harga Shear Bond Strength dapat di cari dengan menggunakan persamaan

sebagai berikut:

SBS = k x p [A1 / π D h)]

Dimana :

SBS = Shear bond strength, psi

A1 = Luas Bearing Block Hydraulik Mortar, in2

D = Diameter dalam casing sample (semen), in

h = Tinggi sample semen,in

p = Pembebanan maksimum, psi

k = Konstanta koreksi, fungsi dari perbandingan tinggi (h)

terhadap diameter (D)

Untuk h/D yang lebih kecil dari 2 maka dapat digunakan tabel dibawah

ini:

Tabel 9.1 perbandingan t/d terhadap koefisien faktor

t/d Koefisien Faktor

1.75 0.98

1.5 0.96

1.25 0.93

1 0.87


lxvi

1.45.1. Alat

a) Pompa hydraulik

b) Motor

c) Bearing Block Hydraulik Mortar

d) Manometer

e) Mold silinder

f) Batang Pendorong

g) Holder Silinder Penyangga

1.45.2. Bahan

2.3.1 Suspensi semen

2.3.2 Additive

2.4 Prosedur Percobaan

1. Bersihkan permukaan sampel dan permukaan mold dari tetesan air dan

pasir atau gerusan butiran semen agar tidak menempel pada bering

block mesin penguji.

2. Letakkan mold silinder yang berisi sampel semen pada holder silinder

penyangga yang yang didudukkan pada bearing block hydraulik bagian

bawah. Posisi sampel harus berdiri vertikal.

3. Dudukan pendorong pada permukaan sampel semen dan turunkan

posisi bearing block hydraulik bagian atas dengan memutar tangki

pengontrol spiral.

4. Perkirakan laju pembebanan sampai maksimum taidak kurang dari 20

detik dan tidak lebih dari 80 detik. Jangan lakukan pengaturan

(pembetulan) pada kontrol testing motor selama pembebanan sampai

jadi pergeseran sampal semen dari casing sampal.

5. Catat harga pembebanan gesr maksimum, kemudian shear bond

strength dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

lxvii

SBS k P At / ( D h )

Dimana :

SBS Shear Bond Strength, psi

At Luas bearing Block Hydraulik Mortar, in2

D Diameter dalam casing sampel (semen), in

h Tiggi sampal semen, in

lxviii

2.5 Analisa dan Hasil Perhitungan

2.5.1 Analisa

Tabel 9.2 Hasil Pengujian Shear Bond Strength

Air (ml)Additif (gram) Pembebanan

Maximum (psi)d A1 (in^2) h (in) t (in) t/d k Shear Bond

Strength (psi)Bentonite NaCl276 0 252 0.96 32.15360 2.007 1.61417 1.68143 0.97451 1305.17891276 0.5 250 1.01 32.15360 2.507 1.61417 1.59819 0.96786 978.53098276 1 245 1.06 32.15360 3.007 1.61417 1.52280 0.96182 757.04627276 1.5 237 1.11 32.15360 3.507 1.61417 1.45421 0.95450 595.06952276 2 230 1.16 32.15360 4.007 1.61417 1.39153 0.94698 479.83585276 2.5 226 1.21 32.15360 4.507 1.61417 1.33403 0.94008 398.93455276 3 225 1.26 32.15360 5.007 1.61417 1.28109 0.93373 341.00117276 3.5 220 1.31 32.15360 5.507 1.61417 1.23219 0.92573 289.08170276 1.5 135 0.96 32.15360 1.732 1.61417 1.68143 0.97451 810.21963276 2 145 1.01 32.15360 2.232 1.61417 1.59819 0.96786 637.47435276 2.5 150 1.06 32.15360 2.732 1.61417 1.52280 0.96182 510.15287276 3 165 1.11 32.15360 3.232 1.61417 1.45421 0.95450 449.53935276 3.5 177 1.16 32.15360 3.732 1.61417 1.39153 0.94698 396.47502276 4 215 1.21 32.15360 4.232 1.61417 1.33403 0.94008 404.17884276 4.5 217 1.26 32.15360 4.732 1.61417 1.28109 0.93373 347.98934276 6 220 1.31 32.15360 5.232 1.61417 1.23219 0.92573 304.27617

lxix

1.5

1.68143

1.75

0.98 0.96x

2.5.2 Hasil Perhitungan

Diameter bearing = 6.4 in

Jari-jari bearing = 3.2 in

Semen + 0.5 gr bentonite

Tinggi = 4.1 cm = 1.61417 in

d = 0.06 psi

P = 252 psi

t/d = (1.61417 in/0.96 in) = 1.68143

1.75−1.681431.75−1.5

= 0.98−x0.98−0.96

0.001371 = 0.245 – 0.25x

x = 0.97451

k = 0.97451

A1 = . r2 = 3.14.(3,2)2 = 32.1536 in2

SBS k P At / ( D h )

= 0.97451 x 252 psi x {32.1536 in2 / (3.14 x 0.96 in x 2.007 in)}

= 1305.17891 psi

2.6 Pembahasan

lxx

Pengukuran shear bond strength dari suspense semen dilakukan

agar mengetahui kekuatan ikat dari semen terhadap dinding casing. pada

percobaan ini ada dua jenia additive yang digunakan yaitu bentonite dan

NaCl.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.50

100200300400500600700800900

10001100120013001400

Grafik 9.1 Hasil Pengujian Shear Bond Strength

BentoniteNaCl

Additif (gram)

Shea

r Bon

d St

reng

th (p

si)

Berdasarkan grafik 9.1 diatas dapat terlihat bahwa bentonite dan

NaCl dapat menyebabkan nilai dari shear bond strength suatu suspense

semen. Namun pada grafik tersebut terlihat ada kenaikan pada saat

penambahan 4 gram NaCl. Hal ini dapat disebabkan dari kesalahan

pratikan seperti ketelitian atau kesalahan data.

2.7 Kesimpulan

1. Penambahan additive berupa bentonite dan nacl dapat mengurangi

nilai shear bond strength dari suatu suspense semen.

2. Factor lain yang mempengaruhi shear bond strength adalah factor k,

pembebanan maksimum, luas penampang, diameter dan ketinggian.

BAB X

lxxi

PENGUJIAN LUAS PERMUKAAN BUBUK SEMEN


Untuk menentukan besarnya luas permukaan bubuk semen.

1.47. Teori Dasar

Sifat fisik suatu padatan apabila ditambahkan dengan suatu liquid

sehingga terdispersi mempunyai sifat fisik yang berbeda sebelum

ditambahkan dengan liquid tersebut, hal ini disebabkan karena suatu

padatan mempunyai densitas yang lebih besar dari pada liquid sehingga

mengakibatkan adanya perbedaan sifat fisik setelah ditambahkan dengan

liquid, oleh karena itu penting untuk dilakukannya suatu pengujian luas

permukaan butir padatan.

Penentuan luas permukaan butir semen (Ops) dapat dihitung

dengan menggunakan rumus dibawah ini :

Ops = (23.2 x 3 x t) / s x (1-) x

Dimana :

Ops = Luas permukaan butir semen

= Porositas

s = Densitas semen

= Viskositas

t = waktu pengukuran dengan Blaine permeameter

lxxii

2.8 Alat dan Bahan

2.8.1 Alat

a) Blanie permeameter

b) Pignometer

c) Timbangan

d) Toluen

2.8.2 Bahan

a) Bubuk semen

Gambar 10.1 Blaine Permeameter

2.9 Prosedur Percobaan

Penentuan densitas bubuk semen :

1. Berat piknometer = W1 gram

lxxiii

2. Berat piknometer + fluida = W2 gram

3. Densitas fluida (gr/cc) = (W2-W1)/volume piknometer

4. Berat piknometer + semen = W3 gram

5. Berat semen = W4 gram = (W3-W1) gram

6. Berat pignometer + semen + fluida = W5 gram

7. Densitas semen (gr/cc) =(W4 x densitas fluida)/(W2+W4-W5)

Penentuan luas permukaan bubuk semen (Ops) :

1. Densitas (s) = x gr/cc

2. temperature ruang = 24.5 C/78F (missal)

3. T = 24.5C/ 78F viskositas udara = 0.0001828 (dari tabel)

√ μ=0.01352

4. µ = 0.01352 = 0.354 (dari tabel)

5. waktu pengukuran dengan blaine permeameter = 35.7 detik

6. t = 35.7 detik √ t=5.9749

7. Ops=¿

2.10 Analisa dan Hasil Perhitungan BATAS ASISTENSI

2.10.1 Analisa

Densitas Semen (s) = 1.337 gr/cc

Truang = 27C

µ @80F = 0.04467 lb/ft hr

µ @100F = 0.04594 lb/ft hr

@ 468 R = 0.55648

@ 500 R = 0.58233

lxxiv

2.10.2 Hasil Perrhitungan

Truang = 27C = (9/5 x 27) + 32 = 80.6 F

viskositas udara

μu=(T u−T 80 ) x ( μ100−μ80 )

( T100−T 80 )+μ80

¿(80.6 ° F−80 ° F ) x (0.04594−0.04467 ) lb / ft hr

(100−80)° F+0.04 467 lb / ft hr

= 0.04471 lb/ft hr

porositas

❑u=(Tu−T 468) x (❑500−❑468)

( T500−T 468)+❑468

= ( (80.6+460 ) R−468 R ) x (0.58233−0.55648 )

(500−468 ) R+0.55648

= 0.61513

t = 12.14 s

√ t=√12.14=3.48425 s

Ops=¿¿

2.11 Pembahasan

lxxv

0.04450 0.04500 0.04550 0.04600 0.046500

20

40

60

80

10080

100

80.6

Grafik 10.1 Hubungan viskositas dengan temperatur

viskositas

tem

pera

ture

(F)

0.54000 0.56000 0.58000 0.60000 0.62000420

440

460

480

500

520

540

560

468

500

540.6

Grafik 10.2 Hubungan porositas dengan temperatur

porositas

tem

pera

tur (

R)

Bubuk semen yang memiliki bentuk butiran lebih teratur maka

akan memiliki luas permukaan yg lebih luas dibandingkan yang tidak

beraturan sehingga akan memiliki kontak yang lebih baik antara

butirannya. Dalam pembuatan semen ini, kita menginginkan semen yang

impermeable. Bubuk semen yang bentuk butirannya beraturan maka aka

memiliki daya ikat yang kuat sehingga semua ruang bias terisi dengan

baik.

Grafik 10.1 dan 10.2 di atas menggambarkan hubungan viskositas

dan porositas pada temperature tertentu.

lxxvi

2.12 Kesimpulan

1. Semakin besar densitas semen maka luas permukaan semen akan

semakin kecil.

2. Semakin besar luas permukaan semen maka kualitas semen semakin

baik.

BAB XI

PEMBAHASAN UMUM

lxxvii

Dalam pembuatan suspense semen yang dibutuhkan adalah semen

Portland, air dan additive. Untuk pembuatan suspense semen ini, ada

beberapa hal yang perlu diperhatikan salah satunya water cemen ratio

(WCR). Dalam pembuatan suspense semen ini WCR yang diinginkan

tidak melebihi batas maksimum atau kurang dari batas minimum. Kadar

air maksimum adalah air yang dicampurkan kedalam semen tanpa

menyebabkan terjadinya pemisahan lebih dari 3,5 ml, dalam 250 ml

suspensi semen jika didiamkan selama 2 jam pada temperature kamar.

Sedang kadar ari minimum adalah jumlah air yang dapat dicampurkan

kedalam semen untuk memperoleh konsistensi maksimum sebesar 30 cc.

Dalam pratikum ini ada 3 cetakan semen yang dibuat dan masing

berbeda bentuk dan ukuran. Cetakan pertama yang berbentuk kubik dibuat

untuk pengukuran compressive strength. Cetakan kedua berbentuk silinder

dengan tinggi 2 inch untuk pengukuran shear bond strength antara casing

dan semen dan permeabilitas dengan casing. Sedangkan cetakan 3

berbentuk silinder dengan tinggi 1 atau 2 inch untuk pengukuran

permeabilitas semen dengan casing dan compressive strength.

Pada percobaan pengujian densitas ada dua bahan additive yang digunakan

yang digunakan yaitu barite dan bentonite. Dengan menggunakan sampel semen

yang sama yaitu 600 gr dan air 276 ml kemudian ditambahkan additive dengan

jumlah tertentu.

Berdasarkan data hasil percobaan maka dapat dilihat perubahan densitas

semen saat ditambahkan additive berupa bentonite dan barite. Kedua additive

tersebut menambah densitas semen.

Kedua additive tersebut dapat dibandingkan untuk menambahkan densitas.

Saat semen ditambahkan barite dan bentonite dengan jumlah yang sama, barite

menaikkan densitas semen lebih cepat dibandingkan bentonite.

Pengujian rheologi suspense semen perlu dilakukan untuk menghitung

hidrolika pemboran. Pada percobaan ini sifat suspense semen yang diamati adalah

plastic viscosity dan yield point.

lxxviii

Berdasarkan data hasil percobaan menggambarkan pengaruh penambahan

dua additive yang berbeda yaitu barite dan bentonite terhadap plastic viscosity dan

yiled point. Penambahan additive berupa barite dapat meningkatkan plastic

viscosity dan yield point. Sedangkan bentonite menurunkakn plastic viscosity dan

yield point.

Thickening time adalah waktu yang dibutuhkan oleh suspense semen

untuk mencapai 100 UC. Pada percobaan ini ada dua jenis additive yang

digunakan yaitu NaCl dan CMC.

Berdasarkan data hasil percobaan maka kedua additive tersebut memiliki

sifat yang berbeda saat ditambahkan ke dalam suspense semen. Saat ditambahkan

NaCl waktu yang dibutuhkan mencapai 100 UC lebih lama dibandingkan CMC.

Free water adalah banyaknya air yang terbebas dari suspense semen. Free

water ini perlu dihitung karena apabila terlalu banyak air bebas sehingga melebihi

batas maksimum maka akan terjadi pori-pori pada semen sehingga mengurangi

kualitas dari semen tersebut.

Ada dua additive yang digunakan yaitu bentonite dan barite. Berdasarkan

grafik 6.1 dapat dilihat bahwa ada perubahan nilai free water saat ditambahkan

additive tapi tidak terikat oleh jumlah additive yang ditambahkan. Sehingga tidak

dapat dipastikan penambahan additive berupa bentonite dan barite dapat

menambah atau mengurangi free water pada suspense semen.

Filtration loss merupakan peristiwa hilangnya cairan dalam

suspense semen ke dalam formasi yang permeable yang dilaluinya. hal ini

adalah sesuatu yang dihindari karena dapat menyebabkan suspense semen

kekurangan air.

Berdasarkan data hasil percobaan maka menggambarkan peristiwa

filtration loss dari suatu suspense semen yang ditambahkan additive yaitu

bentonite dan kerosin. Untuk mengetahui banyaknya filtration loss yang terjadi

dapat diketahui dari jumlah volume filtrate yang ditampung selama 30 menit.

Selain itu filtration loss juga dapat dihitung menggunakan rumus :

lxxix

F 30=Ft ( 5.677

√t )Dimana :




Berdasarkan data hasil percobaan maka dapat dilihat perubahan yang

terjadi setelah penambahan additive tetapi tidak tergantung dari jumlah additive

yang ditambahkan.

Compressive strength dihitung agar semen dapat memberikan beberapa

indikasi mengenai kemampuan semen mengisolasi lapisan batuan dan untuk

melindungi serta menyokong casing

Berdasarkan data hasil percobaan menggambarkan hubungan additive

denga compressive strength dan pada percobaan ini additive yang digunakan

adalah bentonite dan NaCl Pada line bentonite, dapat terlihat bahwa penambahan

bentonite mengurangi nilai compressive strength.

Pengukuran shear bond strength dari suspense semen dilakukan

agar mengetahui kekuatan ikat dari semen terhadap dinding casing. pada

percobaan ini ada dua jenia additive yang digunakan yaitu bentonite dan

NaCl.

Berdasarkan data hasil percobaan maka dapat terlihat bahwa bentonite dan

NaCl dapat menyebabkan nilai dari shear bond strength suatu suspense semen.

Namun pada grafik tersebut terlihat ada kenaikan pada saat penambahan 4 gram

NaCl. Hal ini dapat disebabkan dari kesalahan pratikan seperti ketelitian atau

kesalahan data.

Bubuk semen yang memiliki bentuk butiran lebih teratur maka aka

memiliki luas permukaan yg lebih luas dibandingkan yang tidak beraturan

sehingga akan memiliki kontak yang lebih baik antara butirannya. Dalam

pembuatan semen ini, kita menginginkan semen yang impermeable. Bubuk semen

yang bentuk butirannya beraturan maka aka memiliki daya ikat yang kuat

sehingga semua ruang bias terisi dengan baik

lxxx

BAB XII

KESIMPULAN UMUM

1. Pembuatan suspense semen dan cetakan sampel dilakukan untuk menganalisa

sifat-sifat semen pemboran seperti compressive strength, shear bond strength

dan permeabilitas.

2. Barite dan bentonite merupakan additive yang digunakan untuk menambah

densitas semen dan barite menaikkan densitas semen lebih besar dibandingkan

bentonite.

3. Penambahan barite menaikkan nilai plastic viscosity dan yield point dari

suspense semen.

4. Penambahan bentonite menurunkan nilai plastic viscosity dan yield point.

5. Penambahan additive berupa CMC mempercepat thickening time

dibandingkan NaCl.

6. Thickening time yang diinginkan tergantung dari kedalaman sumur dan waktu

yang dibutuhkan untuk mencapai zona yang diinginkan.

7. Penambahan additive berupa barite atau bentonite berpengaruh pada free

water tapi terikat pada jumlah tertentu.

8. Banyaknya free water dari suspense semen juga tergantung dari jenis semen

yang digunakan.

9. Penambahan additive berpengaruh pada jumlah filtration loss tapi terikat oleh

banyaknya jumlah additive yang ditambahkan.

10. Semakin banyak filtrate yang hilang dari suspense semen makan akan

menyebabkan semen kekurangan air (flash set).

11. Bentonite merupakan salah satu additive yang mengurangi nilai compressive

strength suatu suspense semen.

12. Ada beberapa factor lain yang mempengaruhi nilai compressive strength

antara lain factor k, pembebanan maksimum dan luas penampang.

13. Penambahan additive berupa bentonite dan NaCl dapat mengurangi nilai shear

bond strength dari suatu suspense semen.

lxxxi

14. Factor lain yang mempengaruhi shear bond strength adalah factor k,

pembebanan maksimum, luas penampang, diameter dan ketinggian.

15. Semakin besar luas permukaan semen maka kualitas semen semakin baik

lxxxii

DAFTAR PUSTAKA

Buku Petunjuk Praktikum Analisa Semen Pemboran. 2010. Program Studi Teknik

Perminyakan. STT MIGAS. Balikpapan.

Suhacaryo, Nur, Ir. MT. 2001. Kinerja Expanding Additive Baru Untuk Meningkatkan Shear Bond Strength (Sb) Semen Pada Kondisi HTHP.Yogyakarta: Simposium Nasional IATMI 2001.

Anonim. Proses Penyemenan.

lxxxiii

analisa semen pemboran

Documents