BAB VII

PENGUKURAN MBT ( METHYLENE BLUE TEST )

7.1. Tujuan Percobaan

1. Mengetahui proses dari pengukuran MBT dan pengaruh MBT terhadap nilai KTK

(kapasitas tukar kation).

2. Menentukan kemampuan clay untuk mengikat kation pada larutan.

3. Menentukan nilai CEC (Cation Exchange Capacity) atau KTK.

7.2. Teori Dasar

Shale adalah batuan sedimen yang terbentuk dari endapan-endapan lempung

(clay). Lempung (clay) merupakan batuan sedimen klastik yang berasal dari pelapukan

batuan beku atau metamorf. Ukuran clay menurut skala Wentworth adalah < 1/256 mm.

Mineral clay merupakan campuran matrix dan semen, serta kadang-kadang mendominasi

batuan sebagai batu lempung (clay stone).

Sifat kimia mineral clay yang paling penting adalah kemampuan penyerapan

anion dan kation tertentu yang kemudian merubahnya ke anion dan kation yang lain

dengan pereaksi suatu ion di dalam air (Ionic Exchange Capacity). Reaksi pertukaran

tejadi disekitar sisi luar dari unit struktur silika alumina. Sebagai contoh, pada

pengembangan mineral clay sebagai akibat terjadinya invasi fasa cair dari lumpur ke

dalam formasi yang mengandung clay reaktif terhadap air.

Seperti kebanyakan metode pengukuran kation, tes dengan menggunakan

methylene blue digunakan untuk mengukur total kapasitas pertukaran kation dalam suatu

sistem clay, dimana pertukaran kation tersebut tergantung dari jenis dan kristal salinitas

mineral, pH larutan, jenis kation yang diperlukan dan konsentrasi kandungan mineral

yang terdapat didalam clay.

Kemampuan pertukaran kation didasarkan atas urutan dari kekuatan ikatan-ikatan

ion-ion berikut ini :

Li+<Na+<H+<K+<NH4+Mg2+<Ca2+<Al3+

Harga pertukaran kation yang paling besar dimiliki oleh mineral allogenic

(pecahan batuan induk). Sedangkan yang paling kecil dimiliki oleh mineral authogenic

(proses kimiawi). Kapasitas tukar kation dari beberapa jenis mineral clay dapat dilihat

pada tabel 7.1. (pada halaman selanjutnya) kapasitas tukar kation dari beberapa jenis

mineral clay.

Sedangkan laju reaksi pergantian kation tergantung pada jenis kation yang

dipertukarkan dan jenis serta kadar mineral clay (konsentrasi ion). Adapun hal yang

menyebabkan mineral clay memiliki kapasitas tukar kation adalah :

1. Adanya ikatan yang putus disekeliling sisi unit silika alumina, akan menimbulkan

muatan yang tidak seimbang sehingga agar seimbang kembali (harus bervalensi

rendah) diperlukan penyerapan kation.

2. Adanya subtitusi alumina bervalensi tiga didalam kristal untuk silika equivalen serta

ion-ion bervalensi terutama magnesium didalam struktur tetrahedral.

3. Penggantian hydrogen yang muncul dari gugusan hidroksil yang muncul oleh kation-

kation yang dapat ditukar-tukarkan (exchangeable). Untuk fakta ini masih

disangsikan kemungkinannya karena tidak mungkin terjadi pertukaran hydrogen

secara normal.

Tabel 7.1. Kapasitas Tukar Kation dari Beberapa Jenis Mineral Clay

Jenis Mineral ClayKapasitas Tukar Kation

Meq/100 gram

Kaolinite 3-15

Halloysite.2H2O 5-10

Halloysite.4H2O 10-40

Montmorillonite 80-150

Lllite 10-40

Vermiculite 100-150

Chlorite 10-40

Spiolite - Attapulgite 20-30

Reaksi pertukaran kation kadang-kadang bersamaan dengan terjadinya sweeling.

Jika permukaan clay kontak dengan air dan menganggap bahwa satu plate clay terpisah

dari matriknya, maka ion-ion yang bermuatan positif (kation) akan meninggalkan plate

clay tersebut.

Karena molekul air adalah polar maka molekul air akan ditarik balik oleh kation

yang terlepas maupun plate clay dan molekul air yang bermuatan positif akan ditarik oleh

plate clay-nya sendiri, sehingga seluruh clay akan mengembang.

Kemampuan terjadinya pertukaran mineral clay dapat disebabkan oleh penarikan

dan pertukaran kation. Permukaan koloid mineral yang bermuatan negatif akan menarik

kation-kation membentuk lapisan atau medan yang disebut diffuse ion layers. Interaksi

diffuse ion layers pada partikel yang berdekatan memberikan petunjuk mengenai sifat-

sifat swelling clay, plasticity dan konsentrasi kandungan air dalam clay.

Ketidakstabilan lubang bor pada formasi umumnya disebabkan oleh dua hal yaitu

imbibisi dengan konsekuensi swelling dan penutupan lubang bor. Sedangkan penyebab

kedua adalah faktor mekanisme yang disebabkan oleh rotasi drill string dan aliran fluida

pemboran di annulus yang akan menggerus dinding lubang bor sehingga akan

mengganggu kestabilan lubang bor.

Imbibisi air suatu hal yang paling umum dan hal ini terjadi karena dua hal yaitu :

Crystalin hydrational force dan osmotic hydrational force. Crystalin hydrational force

adalah gaya-gaya yang berasal dari substitusi elemen di lapisan tengah clay. Gaya ini

sangat sulit diatasi, karena air di ekstrasikan ke permukaan plate yang sama besarnya

dengan arah ke sisi plate. Osmotic hydrational force terjadi bila adanya perbedaan

konsentrasi ion antara formasi dengan fluida pemboran, dimana air akan tertarik dari

lumpur ke dalam formasi.

Operasi pemboran yang menembus lapisan shale akan mempunyai permasalahan

tersendiri. Permasalahan tersebut meliputi penjagaan agar shale tetap stabil, tidak longsor

atau runtuh. Beberapa akibat yang dapat ditimbulkan dengan runtuhnya shale tersebut

didalam lubang bor diantaranya adalah :

1. Terjadinya pembesaran pada lubang bor.

2. Terjadinya permasalahan pada proses pembersihan lubang bor.

3. Rangkaian pipa bor akan terjepit.

4. Kebutuhan terhadap lumpur akan menjadi bertambah, sehingga bernilai tidak

ekonomis.

5. Kesulitan dalam pelaksanaan logging, bridges dan fill up.

Shale umumnya terdiri dari lumpur, silt dan clay (lempung) yang merupakan hasil

endapan didalam marine basin. Shale dalam bentuknya yang lunak atau bercampur

dengan air disebut clay. Dan apabila clay yang terbentuk terletak pada suatu kedalaman

yang memiliki tekanan dan temperatur yang tinggi, maka endapan clay tersebut akan

mengalami perubahan bentuk, peristiwa ini disebut shale. Perubahan bentuk yang lain,

misalnya karena metamorfosa yang disebut slate, phylite atau mika schist. Berdasarkan

kandungannya, apabila shale tersebut mengandung banyak pasir disebut dengan

carbonaceous shale. Shale juga mengandung berbagai jenis mineral clay dimana

sebagian diantaranya berdehidrasi tinggi. Sedangkan pengaruh dehidrasi yang tinggi

tersebut disebabkan karena shale mengandung banyak mineral montmorillonite. Shale

yang berdehidrasi tinggi ini biasanya terdapat dalam formasi yang relatif dangkal atau

tidak dalam. Gejala-gejala problem shale dapat dilihat sebagai berikut :

1. Di atas shale-skakus terdapat banyak runtuhan-runtuhan shale yang berasal

dari dinding lubang bor.

2. Kenaikan pada tekanan pompa karena di annulus diisi oleh banyak runtuhan-

runtuhan shale.

3. Kenaikan torsi (torque) dan drag, biasanya diikuti dengan tig connection. Hal

ini dapat menyebabkan terjepitnya pipa karena saat pompa dihentikan

reruntuhan shale akan jatuh ke bawah dan terkumpul di sekitar drill collars.

Seperti yang diketahui bahwa formasi shale mengandung mineral clay. Clay

bersifat expanding dan non expanding bila bertemu air. Untuk mengetahui tingkat reaktif

clay dapat dilakukan pengujian dengan methylene blue test (MBT), x-ray diffraction dan

scanning electron microscope.

Pada lumpur PHPA pengukuran methylene blue test (MBT) harus dilakukan pada

angka 15 – 25 lb/bbl (42,8 – 71,3 kg/m3). Apabila MBT lebih kecil daripada 20 lb/bbl

maka disebut ideal. Namun jika lebih tinggi dari 20 lb/bbl akan mengakibatkan angka-

angka rheologi yang tinggi dan akan memerlukan pengenceran atau deflokulasi yang

tinggi.

Kontrol fluida pemboran dengan seksama diperlukan pada beberapa pengukuran

yang dilakukan untuk memberikan informasi tentang sifat dan jenis clay yang terdapat

dalam lumpur, dan diperlukan pula informsi yang sama yaitu tentang lapisan clay dan

shale yang sedang dibor yang menjadi bagian pada sistem lumpur yang digunakan. MBT

merupakan pengukuran untuk kapasitas tukar kation (KTK) untuk clay.

7.3. Peralatan dan Bahan

7.3.1. Peralatan

1. Timbangan

2. Gelas Ukur 500 cc

3. Gelas Erlenmeyer 200 cc

4. Magnet Batang

5. Hot plate

6. Multi magnetizer

7. Pipet

8. Buret Titration

9. Kertas Saring

10. Stop Watch

Gambar 7.1.Timbangan

Gambar 7.2. Gelas Erlenmeyer 200 cc

Gambar 7.3. Magnet Batang

\ Gambar 7.4. Pipet

Gambar 7.5. Kertas Saring

Gambar 7.6. Stop Watch

7.3.2. Bahan

1. Bentonite

2. Aquades

3. H2SO4 5 N

4. Methylene Blue

Gambar 7.7. Bentonite

Gambar 7.8. Aquades

Gambar 7.9. H2SO4 5 N

Gambar 7.10. Methylene Blue

7.4. Prosedur Percobaan

1. Timbang 1 gr clay sudah siap untuk dianalisis mesh 270 (baik setelah teraktivasi

maupun sebelum teraktivasi) kedalam erlenmeyer flask 250 cc.

2. Kemudian tambahkan 50 cc aquades dan diaduk dengan menggunakan magnetisie

sambil ditetesi katalisator asam sulfat 5N sebanyak 10 tetes.

3. Kemudian didihkan diatas hot plate selama 10 menit sambil diaduk.

4. Sampel tersebut kemudian titrasi dengan penambahan larutan methylene blue setiap 5

cc dan diaduk selama 30 detik dan kemudian ambil sampel dengan pipet dan teteskan

diatas kertas saring sampai terdapat lingkaran dua warna biru yang berbeda (biru tua

dan biru muda).

5. Setelah terjadi dua warna lingkaran biru tua dan biru muda selanjutnya dikocok

manual selama kurang lebih 2 menit apakah warna tersebut berubah atau hilang. Jika

tidak ada perubahan berarti titrasi berakhir.

6. Jika setelah dikocok 2 menit dua lingkaran tersebut berubah, maka lakukan kembali

langkah 4 dan seterusnya.

7. Kemudian catat pertukaran kation dari larutan tersebut yang besarnya sama dengan

jumlah cc dari larutan titrasi methylene blue dalam satuan meq/100 gram.

7.5. Data dan Hasil Perhitungan

Dari percobaan diperoleh hasil sebagai berikut :

a. Harga kapasitas tukar kation bentonite indobent : 75 meq/100 gr

b. Harga kapasitas tukar kation bentonite baroid : 48 meq/100 gr

7.6. Pembahasan

7.6.1. Pembahasan Praktikum

Pada praktikum pengukuran MBT (Methylene Blue Test) membahas harga cation

exchange capacity (CEC) atau kapasitas tukar kation (KTK) adalah kemampuan yang

dimiliki mineral clay. Pertukaran kation tersebut tergantung dari jenis dan kristal salinitas

mineral, pH larutan, jenis kation yang diperlukan dan konsentrasi kandungan mineral

yang terdapat didalam clay.

Berdasarkan data percobaan, ada dua jenis bentonite yang digunakan yaitu

bentonite indobent dan bentonite baroid. Nilai tukar kation dari bentonite indobent adalah

75 meq/100 gr dan bentonite baroid adalah 48 meq/100 gr.

Pengaruh baik serta buruknya dari kedua nilai kapasitas tukar kation (KTK)

bentonite di atas tergantung dari kepentingan. Apabila dibutuhkan untuk menyerap air

atau bereaksi dengan lingkungan ion sekelilingya, maka menggunakan bentonite

indobent. Tetapi normalnya dalam operasi pemboran dibutuhkan yang tidak terlalu

reaktif, maka menggunakan bentonite barid.

7.6.2. Pembahasan Soal

1. Bandingkan dari 2 jenis bentonite tersebut mana yang lebih bagus ? berikan alasan

dan pembahasannya.

Jawab: Dari 2 (dua) jenis bentonie (indobent dan baroid), maka diketahui bahwa

yang paling baik adalah bentonite baroid, dikarenakan memiliki harga

kapasitas kation yang rendah. Karena apabila suatu jenis bentonite memiliki

kapasitas tukar kation yang tinggi, maka saat pelepasan kation kemudian

terjadi pertukaran kation saat terkontak dengan air, maka kation tersebut

akan mengikat molekul-molekul air sehingga akan terjadi swelling yang

mengakibatkan rusaknya formasi.

7.7. Kesimpulan

1. Methylene blue test (MBT) digunakan untuk mencari nilai dari kapasitas tukar kation

(KTK).

2. Kapasitas tukar kation (KTK) pada clay adalah total kapasitas kation suatu sistem

clay.

3. Swelling adalah peristiwa pengembangan volume clay karena terjadi kontak terhadap

air.

4. Nilai kapasitas tukar kation (KTK) berbanding lurus dengan peristiwa swelling pada

clay. Apabila nilai kapasitas tukar kation (KTK) besar maka semakin besar

kemungkinan tejadinya peristiwa swelling pada clay. Begitu pula sebaliknya, Apabila

nilai kapasitas tukar kation (KTK) rendah maka semakin rendah kemungkinan

tejadinya peristiwa swelling pada clay.

5. Methylene blue test (MBT) dipakai untuk mengukur total kapasitas pertukaran kation

dari suatu sistem clay dan dari nilai tukar kation tersebut dapat diprediksikan

terjadinya swelling.