BAB III

PENGUJIAN DENSITAS SUSPENSI SEMEN

3.1. TUJUAN PERCOBAAN

1. Mengetahui densitas suspensi semen dengan menggunakan alat mud

balance

2. Mengetahui efek penambahan zat additif terhadap densitas suspensi

semen

3.2. DASAR TEORI

Densitas suspensi semen didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah

berat bubuk semen, air pencampur dan additif terhadap jumlah volume bubuk

semen, air pencampur dan additif.

Dirumuskan sebagai berikut:

..................................................................(3-1)

dimana:

SGS = densitas suspensi semen

Ws = berat bubuk semen

Wadd = berat additif

Wair = berat air

Vs = volume bubuk semen

Vadd = volume additif

Vair = volume air

Densitas suspensi semen sangat berpengaruh terhadap tekanan hidrostatis

suspensi semen didalam lubang sumur. Apabila formasi tidak sanggup menahan

tekanan suspensi semen, maka akan menyebabkan formasi pecah sehingga akan

terjadi lost circulation.

Ada dua jenis zat additif yang berhubungan dengan control density, yaitu

Extender dan Weighting Agent. Extender adalah additif yang digunakan dalam

suspensi semen untuk mengurangi densitas semen dan juga berfungsi untuk

menambah yield slurry. Extender yang berupa clay juga dapat berfungsi

mengurangi air bebas (free water) dalam suspensi semen, selain itu dapat juga

berupa gas yang dilarutkan dalam suspensi semen seperti nitrogen/udara yang

hasilnya memberikan compressive strength yang cukup.

Weighting Agents adalah additif yang digunakan untuk menambah densitas

suspensi semen, berupa material dengan densitas lebih berat dari densitas suspensi

semen yang harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:

Distribusi ukuran partikel dari material additif harus cocok (compatible)

dengan ukuran partikel semen. Ukuran partikel additif yang lebih besar dari

partikel semen akan cenderung mengendap sedangkan partikel berukuran

lebih kecil memiliki kecenderungan menambah viskositas suspensi semen

Kadar air yang terkandung dalam material additif tidak banyak

(unhidrous)

Material additif harus sukar bereaksi (inert) dengan semen, baik pada saat

pencampuran dalam suspensi maupun saat proses hidrasi semen dan juga

compatible dengan additif lain yang mungkin dicampurkan dalam semen

Densitas suspensi semen yang rendah sering digunakan dalam operasi primary

cementing dan remedial cementing guna menghindari terjadinya fracture pada

formasi yang lemah. Untuk menurunkan densitas dapat dilakukan dengan

menambahkan clay atau zat-zat kimia silikat jenis extender atau menambahkan

bahan-bahan yang dapat memperbesar volume suspensi semen, seperti pozzolan.

Sedangkan densitas suspensi semen yang tinggi digunakan bila tekanan

formasi cukup besar. Untuk memperbesar densitas dapat ditambahkan pasir

ataupun material-material pemberat kedalam suspensi semen, seperti barite.

Pengukuran densitas dilaboratorium berdasarkan dari data berat dan volume

tiap komponen yang ada dalam suspensi semen, sedangkan dilapangan

menggunakan alat pressurized mud balance.

3.3. PERALATAN DAN BAHAN

3.3.1. Peralatan

Timbangan digital

Mud balance

Gelas ukur

Blender

3.3.2. Bahan

Semen portland

Air

Barite

Bentonite

Gambar 3.1 Timbangan Digital

(http://indonetwork.co.id/member/53057_digitalprecisionscale225gx0.1gkm-gm-225g.jpg)

Gambar 3.2. Mixer Blender(http://etrade.daegu.go.kr/co/g/goldmill/img/oimg_GC01008001_CA0100900.jpg)

Keterangan:

1. Lid

2. Cup

3. Base

4. Rider

5. Balance Arm

6. Calibration screw

7. Nouvo glass

1

2

34

5

6

8

Gambar 3.3. Mud Balance(http://soiltestinginstruments.co.in/mud-balance)

3.4. PROSEDUR PERCOBAAN

1. Mengkalibrasi peralatan pressurized mud balance dengan langkah-

langkah sebagai berikut:

Membersihkan peralatan mud balance

Mengisi cup dengan air hingga penuh lalu ditutup dan membersihkan

bagian luarnya

Meletakkan kembali mud balance pada kedudukan semula

Menempatkan rider pada posisi skala 8,33 ppg (densitas air)

Meneliti nuvo glass, bila tidak seimbang mengkalibrasikan screw

sampai seimbang

2. Menyiapkan suspensi semen yang telah dibuat dari komposisi 350 gram

semen portland, 8 gram barite dan 161 ml air kemudian mengukur

densitas suspensi semen dengan menggunakan rumus:

dimana:

SGS = densitas suspensi semen

Ws = berat bubuk semen

Wadd = berat additif

Wair = berat air

Vs = volume bubuk semen

Vadd = volume additif

Vair = volume air

3. Memasukkan suspensi semen kedalam cup mud balance, kemudian cup

ditutup dan semen yang melekat pada dinding bagian luar dibersihkan

sampai bersih

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

hingga seimbang

5. Membaca skala sebagai densitas suspensi semen pengukuran

3.5 HASIL PERCOBAAN DAN PERHITUNGAN

3.5.1 Hasil Percobaan

Tabel III-1.

Tabulasi hasil Percobaan Pengujian Densitas

Plug Barite BentoniteDensitas

Air Pengukuran Teoritis(gr) (gr) (ml) (ppg) (ppg)

A 0  - 161 15,6 15,64

B1 2 -  162,4 15,55 15,67

C1 4 -  163,8 15,4 15,69

D1 6 -  162,2 14,8 15,71

B2  - 2 171,6 14,6 15,39

C2  - 4 182.2 14 15,15

D2  - 6 187,53 12,5 15,05

3.5.2 Perhitungan

Densitas semen secara teoritis dapat dihitung :

− Type semen = Portland kelas A

− Berat semen = 350 gram

− Berat additive Barite = 5.0 gram

− ρ air = 1

− ρ Barite = 1.55

− ρ semen = 3.15

Volume air = WCR V.cement = = 161 ml

Penambahan air = (( % WCR+(%BWOCadditive X %

additive ))/100) X 100 %

= ( 46 + ( 5.3 X

Volume air total = 161 + 16.1 = 162.1 ml

Volume semen =

Volume additive =

ρ teoritis = ppg

= ppg

= 15,68 ppg

ρ pengukuran = 15.60 ppg

% kesalahan =

=

= 0.51 %

3.6 PEMBAHASAN

Pengujian densitas suspensi semen dilakukan untuk mengukur densitas

suspensi semen dengan alat mud balance dan untuk mengetahui dampak dari

penambahan zat additive terhadap besarnya densitas semen.

Densitas di definisikan sebagai perbandingan antara jumlah berat bubuk

semen, air pencampur dan additive terhadap volume bubuk semen, pengukuran

densitas tidak boleh di abaikan karena berpengaruh terhadap sifat fisik semen

Pengujian dilakukan dengan mengkalibrasi alat mud balance, kemudian

suspensi semen dimasukkan kedalam cup mud balance lalu ditutup dan

meletakkan balance arm pada posisi semula serta atur ridder sampai skala pada

nouvo glass seimbang.

Dari percobaan diperoleh densitas suspensi semen adalah 12.5 ppg

sedangkan densitas suspensi semen secara teoritis adalah 15.05 ppg sehingga

diperoleh persen kesalahan sebesar 16.9 %. Kesalahan yang terjadi dapat

disebabkan karena kesalahan saat mengkalibrasi alat atau dapat juga karena

didalam cup mud balance yang seharusnya hanya berisi suspensi semen juga

terdapat gelembung udara.

Dalam operasi pemboran, densitas suspensi semen harus diatur sebab

densitas merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi besarnya tekanan

hidrostatik semen. Apabila densitas semen besar, maka tekanan hidrostatik semen

juga besar begitu juga sebaliknya. Apabila tekanan hidrostatis semen terlalu kecil

dapat menyebabkan kick,dapat menyebabkan pipa collapse sedangkan bila

tekanan hidrostatis semen terlalu basar dapat menyebabkan formasi pecah

sehingga dapat terjadi lost circulation.

Additive yang di gunakan untuk menaikkan densitas adalah Barite.

Sedangka, untuk menurunkannya yakni bentonite.

Aplikasi lapangan dari percobaan densitas ialah mengetahui tekanan

hidrolika dari suspensi semen dalam lumpur, apabila densitas terlalu besar maka

akan menyebabkan kerusakan pada formasi serta kerja pompa akan berat yang

akan menimbulkan masalah pada pompa sendiri, sedangkan jika densitas terlalu

kecil pipa akan mengalami collapse dan juga kick.

3.7. KESIMPULAN

1. Dari percobaan dan perhitungan, diperoleh :

Densitas suspensi semen teoritis : 15.05 ppg

Densitas suspensi semen percobaan : 12.5 ppg

Persen kesalahan : 16.9 %

2. Pengukuran densitas dapat mengetahui tekanan hidrostatik dengan data

yang di butuhkan perhitungan dari gradien tekanan, tekanan dasar formasi,

tekanan rekah formasi.

3. Dalam operasi pemboran, besarnya densitas harus diatur sebab densitas

merupakan faktor yang mempengaruhi besarnya tekanan hidrostatik

semen.

4. Densitas yang besar membuat tekanan hidrostatik semen juga besar, begitu

juga sebaliknya. Jika tekanan hidrostatik semen terlalu kecil dapat

menyebabkan pipa collapse dan kick. sedangkan,bila tekanan hidrostatik

semen terlalu besar dapat menyebabkan formasi pecah yang dapat diikuti

dengan lost circulation.

5. Additive yang di gunakan untuk menaikkan densitas adalah Barite.

Sedangkan, untuk menurunkannya yakni bentonite.