BAB II

BAB IIPEMBUATAN SUSPENSI SEMEN

DAN CETAKAN SAMPEL

2.1. Tujuan Praktikum1. Mengetahui dan memahami cara pembuatan suspensi semen pemboran.

2. Mengetahui cara membuat cetakan semen atau sample.

3. Untuk mengetahui komponen dasar semen.2.2. Teori Dasar

Suspensi semen yang digunakan pada suatu operasi penyemenan sumur pemboran terdiri dari komponen dasar berupa semen Portland, air dan additive sebagai zat penambah. Semen portland tersusun atas bahan-bahan dasar tertentu yang sangat berpengaruh terhadap karakteristik semen yang diinginkan. Ada dua macam bahan dasar yang dibutuhkan dalam menghasilkan semen Portland, yaitu material calcareous (limestone, chalk, marl yang mengandung CaCO3 dan CaO) dan material argillaceous (clay, shale, slate, ash yang mengandung SiO2, Al2O3 dan Fe2O3). Pembuatan semen portland dibedakan dalam dua proses, yaitu dry process dan wet process, dibedakan berdasarkan proses peleburan material-material dasarnya. Setelah melewati salah satu proses di atas, material-material tersebut akan melalui proses pembakaran, proses pendinginan dan proses penggilingan untuk kemudian dicetak.Dry proses yaitu material-material mentah sama-sama dihancurkan, lalu ditempatkan di silo-silo untuk dianalisis komposisinya. Setelah didapat komposisi kimia yang sesuai, campuran tersebut siap dibawa ke klin. Campuran ini biasanya berukuran 100 200 mesh agar kontak antar partikel-partikel yang terjadi dapat maksimal. Wet proses yaitu proses yang lebih rumit dibandingkan dengan dry process karena membutuhkan energi yang lebih besar untuk menguapkan air di bagian klin nantinya. Material calcareous dicampur air agar kerikil-kerikilnya keluar. Kemudian kedua material mentah ini digiling di wet grinding mill dan setelah didapat komposisi kimia yang diinginkan, campuran siap-siap dibawa ke klin. Campuran masuk ke dalam rotary klin dan dipanaskan perlahan-lahan melalui beberapa proses temperatur seperti berikut (API Spec. 10, Material and Testing for Well Cement) :

100 oC= pembebasan air bebas.

200 oC=dehidroksilasi mineral-mineral clay.

900 oC=kritalisasi mineral-mineral clay yang mengalami dehidroksilasi dan dekomposisi CaCO3.

900 1200 oC=reaksi antara CaCO3 atau CaO dengan aluminosilicates.

1250 1280 oC=mulai terbentuk fasa liquid.

> 1280 oC=fasa liquid terus terbentuk dan komponen-komponen semen terjadi.

Setelah pembakaran dilakukan pendinginan,kualitas klinker, produk yang dihasilkan dari rotary klin sangat tergantung dari kecepatan dan metode proses pendinginan. Bila laju pendinginan lambat, akan dihasilkan produk yang baik dimana akan terjadi proses kristalisasi dari klinker akan meningkatkan kekuatan semen. Sedangkan bila laju pendinginan cepat akan dihasilkan produk seperti gelas yang dapat mempersukar klinker digiling, ini dapat mengakibatkan kekuatan semen cepat naik tetapi tidak lama.

Setelah klinker didinginkan perlahan-lahan dan ditempatkan di silo-silo, kemudian akan mengalami proses penggilingan. Selama proses penggilingan ini biasanya ditambahkan gypsum sekitar 3-5 % yang berguna untuk mengontrol pembebasan CaO dan untuk menghindari flash setting. Bubuk semen yang dihasilkan kemudian ditempatkan di silo-silo dan di pak.Klasifikasi Bubuk SemenAmerican Petroleum Institute (API) dan American Society for Testing Material (ASTM), telah menstandarisasi bubuk semen yang digunakan untuk sumur minyak dan gas. Berikut klasifikasi bubuk semen yang diberikan API.a. Kelas A Semen ini tidak dapat digunakan sampai kedalaman 6000 ft tidak tahan terhadap sulfate b. Kelas B Dapat digunakan dari permukaaan sampai kedalaman 6000 ft bubuk semen ini tahan terhadap sulfate, tersedia untuk tingkat moderate sampai tinggi.

c. Kelas C Dapat dipakai sampai kedalaman 6000 ft, mempunyai strength awal yang tinggi. Tersedia semen yang tahan sulfate dan juga yang tidak tahan sulphate. Semen yang tahan terhadap sulfate adalah dari tingkat moderate sampai tinggi.

d. Kelas D Digunakan untuk kedalaman 6000 ft sampai dengan 10.000 ft. Digunakan untuk tekanan formasi yang moderate sampai tinggi. Tersedia untuk semen yang tidak tahan terhadap sulfate, dan yang tahan terhadap sulfate dari tingkat moderate sampai tinggi.

e.Kelas E Digunakan untuk kedalaman 6000 ft sampai kedalaman 14.0000 ft. Digunakan untuk temperatur dan tekanan tinggi. Tersedia untuk tipe yang tidak tahan terhadap sulfate, dan yang tahan terhadap sulfate untuk tingkat tinggi.

f. Kelas F Digunakan untuk kedalaman 10.000 ft sampai dengan 16.000 ft. Untuk menyemen formasi dengan tekanan dan temperatur yang sangat tinggi. g. Kelas G Semen kelas G merupakan semen dasar, yang dapat dipakai sampai kedalaman 8000 ft. Kalau dinginkan untuk kondisi yang lain maka dapat ditambah dengan addtive yang sesuai. Tersedia untuk ketahanan terhadap sulfate untuk tingkat moderate sampai tinggi.

h. Kelas H Semen kelas H juga merupakan semen kelas dasar, sama dengan semen kelas G. Tersedia untuk moderate sulfate resistance. Semen dari kelas A sampai dengan F adalah jenis semen yang tidak ditambahi addtive dalam penggunaannya, sedangkan untuk kelas G dan H dapat ditambahkan dengan additive bila diperlukan. Ada delapan katergori additive yang digunakan yaitu :

a. Accelerator Berfungsi untuk mempercepat pengerasan semen dan naiknya strength semen. Contohnya kalsium klorida, sodium klorida, gipsum, sodium silikat dan air laut.

b. Retarder Berfungsi untuk memperlambat waktu pengerasan suspensi semen. Contohnya lignosulfonat (polymer yang terbuat dari pulp. Efektif hingga 1210C jika ditambah sodium borate hingga 3150C).c. Extender Berfungsi untuk menaikkan volume suspensi semen. Contohnya bentonite dan sodium silikat.

d. Weighting Agent Berfungsi untuk menaikkan densitas. Contohnya hematite, ilmenite, barite, dan pasir.

e. Dispersant Berfungsi untuk mengurangi viskositas.

f. Fluid-loss Control Agent Berfungsi untuk mencegah filtration loss.

g. Lost Circulation agent Berfungsi untuk mengontrol hilangnya suspensi semen ke dalam formasi.2.3 Peralatan dan bahan yang digunakana) Peralatan

Timbangan

Cetakan sampel

Kantong plastic

Mixer

Stop Watch

Mud Balance

Gambar 2.3 Mixerb) Bahan-bahan

Semen

Additive (Bentonite dan Barite)

Air2.4Prosedur percobaan2.3.1 Prosedur Pembuatan Sampel1. Timbang bubuk semen x gam, 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.

Jika ingin 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

3. Menggunakan additive, lakukan prosedur sebagai berikut :

4. Campur bubuk semen dengan additive padatan pada kondisi kering, kemudian air dan additive larutan masukkan kedalam mixing container 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.

2.3.2 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.

2.3.3 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.

Data dan Perhitungan Densitas Barite: 4.33 gr/cc

Densitas Bentonite: 2.65 gr/cc

Densias semen

: 3.14 gr/cc

Berat air

: 276 gr

Berat semen

: 600 gr

Berat additive

: 0 gr

Volume air

: 276 ml

Volume semen: 191,082 ml

2.5. Pembahasan

Dalam pelaksanaan percobaan pembuatan suspensi dan cetakan semen dilakukan dengan menggunakan komposisi 600 gr semen dan ditambahkan dengan 191,082 ml air. Jumlah air yang ditambahkan berdasarkam WCRnya adalah 46% dari jumlah bubuk semen.

Semen yang dibuat dipergunakan pada percobaan penentuan shear bond strength dan compressive strength maka ditambahkan kedalamnya additive (barite atau bentonite) sebesar x gram. Semen yang telah dibuat dimasukkan kedalam cetakan yang telah tersedia.

Cetakan sampel pertama yang berupa kubik berukuran 2 x 2 in, yang akan digunakan dalam percobaan pengukuran compressive strength standar API sebelum sampel suspensi semen dituangkan terlebih dahulu pada cetakan diolesi vaselin yang berguna untuk melicinkan batuan semen saat akan dilepas dari cetakan.

Cetakan sampel kedua adalah cetakan berupa silinder dengan tinggi 2 in dan diameter dalamnya 1 in yang akan dipergunakan dalam pengukuran shear bond strength antara casing dan semen, serta pengukuran permeabilitas dengan casing.

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 compressive strength.

Setelah memasukkan semen kedalam masing-masing cetakan, tutup cetakan dengan penutupnya dan memasukkan kedalam plastik kemudian diletakkan didalam ember yang berisi air. Hal ini dilakukan agar cetakan yang kita buat cepat mengeras.2.6Kesimpulan1. Pembuatan suspensi semen dan cetakan semen ini perlu dilakukan dalam penentuan shear bond strength dan compressive strength.

2. Sg semen merupakan perbandingan antara berat air ditambah berat semen ditambah berat additive dengan volume air ditambah volume semen ditambah volume additive.

12