bab 8 compressive strength ok

7/27/2019 Bab 8 Compressive Strength Ok

http://slidepdf.com/reader/full/bab-8-compressive-strength-ok 1/7

BAB VIII

PENGUJIAN COMPRESSIVE STRENGTH

8.1 Tujuan Percobaan

1. Untuk mengetahui harga compressive strength dari batuan semen yang

telah dilepas dari cetakan.

2. Untuk mengetahui metode perhitungan dan pengukuran compressive

strength.

3. Untuk mengetahui tekanan maksimum retak (pecah) dari sample

semen.

8.2 Teori Dasar

Strength pada semen dibagi dua, yaitu compressive strength dan

shear strength. Compressive strength didefinisikan sebagai kekuatan

semen dalam menahan tekanan-tekanan yang berasal dari formasi maupun

casing sampai saat mulai pecah yang disebabkan oleh tekanan fluida baik

pada waktu produksi, injeksi ataupun pada waktu perekahan. Sedangkan

shear strength didefinisikan sebagai kekuatan semen dalam menahan gaya

geser yang disebabkan oleh berat casing. Pada situasi normal, semen akan

mendapat gaya compressive yang menahan tekanan-tekanan dari arah

horisontal dan shear strength semen yang akan menahan tekanan-tekanan

dari arah vertikal.

Nilai compressive sangat dipengaruhi oleh temperatur

pengkondisian, tekanan pengkondisian, lama waktu pengerasan, kadar air semen (WCR), kehalusan butiran semen dan merupakan fungsi langsung

dari permeabilitas batuan semen. Pada temperatur tinggi, harga

compressive strength semen dipengaruhi oleh kehalusan bubuk silika yang

ditambahkan. Sebagai gambaran pengaruh temperatur dan tekanan untuk

lama waktu 24 jam terhadap compressive strength dapat dilihat pada grafik

8.2.1

72



Dari grafik 8.2.1 dapat dilihat bahwa tekanan pengkondisian di atas

2000 psi sudah tidak memberikan kenaikkan compressive strength yang

berarti, jadi untuk tujuan praktis pengkondisian suatu percobaan, dapat

dipergunakan tekanan kurang lebih 1000 psi sebagai simulasi kondisi

bawah sumur.

Semen/casing menerima beban compressive strength dan tensile

yang sangat tinggi dari batuan di sekitarnya. Setelah pemboran, kondisi

batuan tidaklah stabil. Batuan mempunyai yield di bawah kondisi strain

tektonis dan ini diterimakan kepada semen dan casing. Pada kondisi ini

semen dan casing tidak lebih daripada lapisan yang menyelubungi suatu

lubang yang menerima beban dari dua arah, luar dan dalam. Menurut

Cheatam, semen dalam annulus di antara lapisan garam dan casing

menerima kompresi oleh tekanan lapisan garam. Hal ini akan mengurangi

pemancaran stress ke casing. Pengurangan ini besarnya sekitar 5 % untuk

casing 8 5/8 in di lubang 12 in.

GRAFIK 8.2.1.Compressive Strength Terhadap Tekanan5

Dalam mengukur strength semen, seringkali yang diukur adalah

compressive strength daripada shear strength. Umumnya compressive

strength mempunyai harga 8 - 10 kali lebih dari harga shear strength.

Pengujian compressive strength di laboratorium dilakukan dengan

menggunakan alat “Curing Chamber dan Hydraulic Mortar ”.

73



Curing chamber dapat mensimulasikan kondisi lingkungan semen

untuk tempertur dan tekanan tinggi sesuai dengan temperatur dan tekanan

formasi. Hydrualic mortar merupakan mesin pemecah semen yang sudah

mengeras dalam curing chamber. Strength minimum yang

direkomendasikan oleh API untuk dapat melanjutkan operasi pemboran

adalah 6,7 Mpa (1000 psi).

Untuk mencapai hasil penyemenan yang diinginkan maka strength

semen harus :

Melindungi dan menyokong casing.

Menahan tekanan hidrolik yang tinggi tanpa terjadi perekahan.

Menahan goncangan selama operasi pemboran dan produksi.

Menyekat lubang dari fluida formasi yang korosif.

Menyekat antar lapisan yang permeabel.

Ikatan semen yang baik adalah tujuan utama dari penyemenan

primer. Bearden dan Lane (1961) merancang percobaan sederhana untuk

menentukan shear bond strength semen pada pipa. Mereka menyimpulkan bahwa shear bond strength sangat tergantung dari berbagai faktor.

Kenaikkan tensile strength menaikkan shear bond strength (walaupun

keduanya tidak mempunyai hubungan khusus, (Farris)) yang mana

bergantung pada komposisi semen, temperatur dan tekanan pengkondisian

serta waktunya. Selain itu juga kekasaran permukaan casing dan hadirnya

pengotor lumpur atau minyak.

Becker dan Peterson, 1963 menyatakan bahwa shear bond Strengthdipengaruhi oleh gaya adhesi (sifat kebasahan permukaan), derajat hidrasi

semen. Berlaku secara umum bahwa kuat tarik semen besarnya sekitar

1/12 dari compressive strength. Mengikuti anggapan ini, Farris

menyimpulkan bahwa compresive strength yang paling rendah (100 psi)

diperlukan untuk mendukung casing.

74



8.2.1 Peralatan Yang Digunakan

Peralatan yang digunakan untuk pengukuran compressive

strength adalah hidraulic press, bagian peralatan ini adalah :

1. Hidraulic pump

2. Motor

3. Bearing Block Machine Hydraulic Mortar

4. Monometer pengukur tekanan

Gambar 8.1

Hydraulic Press

8.3. Prosedur Pengujian

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

75



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.

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)

t/d Koefisien Faktor

1.75 0.98

1.5 0.96

1.25 0.93

1 0.87

Tabel 8.1

Perbandingan t / d terhadap koefisien faktor

8.4 Data dan Perhitungan

Perhitungan :

Diameter bearing : 6.70 in

Jari-Jari bearing : 3.35 in

a. Semen + 0 gr Bentonite

76



Tinggi = 4.1 cm = 1.614 in

Diameter = 0.960 in

Pressure = 257 psi

K = t/d = 1.614 / 0.960 =1.681

CS = K.P.(A1/A2) = 0.975 x 257 x ( 35.239 / 0.723) =

12199 psi

Semen Air Bentonite NaCl P D A1 A2 t/d K CS

600 276 0.0 257 0.960 35.239 0.723 1.681 0.975 12199.121

600 276 0.5 250 1.010 35.239 0.801 1.598 0.968 10647.736

600 276 1.0 249 1.060 35.239 0.882 1.523 0.962 9568.261

600 276 1.5 242 1.110 35.239 0.967 1.454 0.955 8415.837

600 276 2.0 235 1.160 35.239 1.056 1.392 0.947 7424.101

600 276 2.5 231 1.210 35.239 1.149 1.334 0.940 6658.205

600 276 3.0 229 1.260 35.239 1.246 1.281 0.934 6045.965

600 276 3.5 226 1.310 35.239 1.347 1.232 0.926 5472.655

600 276 1.5 140 0.960 35.239 0.723 1.681 0.975 6645.435

600 276 2.0 149 0.960 35.239 0.723 1.681 0.975 7072.642

600 276 2.5 155 0.960 35.239 0.723 1.681 0.975 7357.446

600 276 3.0 170 0.960 35.239 0.723 1.681 0.975 8069.457

600 276 3.5 182 0.960 35.239 0.723 1.681 0.975 8639.066

600 276 4.0 202 0.960 35.239 0.723 1.681 0.975 9588.414

600 276 4.5 220 0.960 35.239 0.723 1.681 0.975 10442.827

600 276 6.0 224 1.310 35.239 1.347 1.232 0.926 5424.225

Table 8.2

Hasil pengujian compressive strength

8.5. Pembahasan

Dari hasil percobaan dapat disimpulkan bahwa penambahan

bentonite akan menurunkan compressive strength sedangkan penambahan

NaCl akan menaikkan compressive strength, kecuali pada penambahan 6

gr NaCl yang menurunkan compressive strength. Sedangkan menurut teori

77



dengan penambahan NaCl akan menyebabkan kenaikan compressive

strength. Penyimpangan itu bisa terjadi karena beberapa hal antara lain :

1. Pemakaian jenis semen yang tidak sesuai, karena semen

yang digunakan pada praktikum adalah semen type A, bukan semen yang

biasa digunakan dalam industri perminyakan.

2. Kekurangtelitian praktikan dalam pembacaan skala dan

harga tekanan serta harga compressive strength.

Dari hasil percobaan diketahui pada semen dasar harga

compressive strength-nya adalah 12199 psi yang berarti semen tersebut

mempunyai kemampuan untuk menahan tekanan sebesar 12199 psi yang

berasal dari selisih tekanan formasi dengan tekanan yang berasal dari

casing .

8.6 Kesimpulan

1. Dari data dan perhitungan terlihat bahwa semakin besar

penambahan bentonite maka semakin rendah CS (psi) begitu pula nilaiCS semakin menurun.

2. Semakin besar penambahan NaCl semakin tinggi CS (psi) namun

nilai CS semakin rendah.

78

bab 8 compressive strength ok

Documents