BAB III

PENGUJIAN DENSITAS SUSPENSI SEMEN

3.1. TUJUAN PERCOBAAN

a. Mengetahui suspensi semen dengan menggunakan alat mud balance

b. Mengetahui efek penambahan zat aditif terhadap densitas suspensi

semen

3.2. DASAR TEORI

Densitas suspensi semen didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah

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

semen, air pencampur dan aditif.

Dirumuskan sebagai berikut :

SGS=Ws+Wadd+Wair

Vs+Vadd+Vair

dimana :

SGS = densitas suspensi semen

Ws = berat bubuk semen

Wadd = berat aditif

Wair = berat air

Vs = volume bubuk semen

Vadd = volume aditif

Vair = volume air

Densitas suspensi semen sangat berpengaruh terhadap tekanan hidrostatis

suspensi semen di dalam lubang sumur, yang dirumuskan sebagai berikut :

 

dimana :

Ph = tekanan hidrostatis

D = kedalaman formasi

Ph = 0.052 x SGS x D

Pengaruh densitas terhadap tekana hidrostatik terjadi di annulus saat semen

masih berbentuk bubur. Semen yang telah memadat tidak mempunyai tekanan

hidrostatik. Jika tekanan hidrostatik suspensi semen berada di bawah tekanan

formasi maka ada kemungkinan gas dan fluida formasi yang korosif dapat masuk

ke dalam semen dan mempengaruhi sifat fisik semen tersebut. Tekanan hidrostatik

suspensi semen sebaiknya lebih besar dari tekanan formasi namun tidak boleh

melebihi tekanan rekah formasi. Apabila formasi tidak sanggup menahan tekanan

suspensi semen, maka akan menyebabkan formasi pecah sehingga akan terjadi

loss circulation.

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

Extender dan Weighting Agent. Extender adalah aditif 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 aditif 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 aditif harus cocok (compatible)

dengan ukuran partikel semen. Ukuran partikel aditif 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 aditif tidak banyak (unhidrous)

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

pencampuran dalam suspensi maupun saat proses hidrasi semen dan juga

compatible dengan aditif 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.

Densitas semen juga berpengaruh terhadap compressive strength, yaitu

kemampuan semen untuk menahan tekanan formasi secara horizontal. Semakin

besar densitas, compressive strength pun semakin besar. Jika densitas semen kecil,

sedangkan tekanan formasi besar, maka dapat berakibat semen akan pecah saat

perforasi, atau terjadi closed flow, yaitu fluida produksi mengalir melalui celah

akibat adanya semen yang pecah, dan dapat terakumulasi di tempat lain.

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. ALAT DAN BAHAN

3.3.1. Alat

Timbangan digital

Mud balance

Gelas ukur

Mixer / Blender

3.3.2. Bahan

Semen Portland kelas A

Air

Bentonite

3.3.3. Gambar Alat

Keterangan:

1. Calibration Screw

2. Balance Arm

3. Rider

4. Novo Glass

5. Cup

12

3

4

5

Gambar 3.1. Mud Balance(http://soiltestinginstruments.co.in/mud-balance)

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

oimg_GC01008001_CA01009917.jpg)

Gambar 3.3. Timbangan Digital(http://indonetwork.co.id/member/53057_digitalprecisionscale225gx0.1gkm-

gm-225g.jpg)

Gambar 3.4. Gelas Ukur(http://pkimorg1a.blogspot.com/2012/09/alat-alat-gelas.html)

Gambar 3.5. Bentonite(http://buywellness.com/images/bentonite.jpg)

Gambar 3.6. Semen Portland Kelas A(http://www.cement.org/decorative/images/overview2.jpg)

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 semen portland,

bentonite dan air, kemudian mengukur densitas suspensi semen dengan

menggunakan rumus:

SGS=Ws+Wadd+WairVs+Vadd+Vair

dimana:

SGS = densitas suspensi semen

Ws = berat bubuk semen

Wadd = berat aditif

Wair = berat air

Vs = volume bubuk semen

Vadd = volume aditif

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