Identification the Effect of Silver Waste as Additive on the Properties of Cement Group 10, Petroleum Engineering, UPN Veteran Yogyakarta

This paper was prepared for the last test of drilling cement analysis

AbstractAdditive dalam semen pemboran memiliki peranan yang sangat penting terutama dalam hal mengatur sifat-sifat fisik semen agar mampu bekerja secara optimal sesuai dengan kondisi formasinya. Dewasa ini, telah banyak jenis additive yang ditemukan dan digunakan dalam proses pemboran terutama dalam hal penyemenan. Variasi yang beragam dari dulu hingga sekarang membuat proses pemboran semakin baik karena banyak ditemukan additive-additive baru yang memiliki fungsi lebih baik dibandingkan dengan additive - additive terdahulu. Paper ini membahas salah satu jenis bahan yaitu limbah perak yang akan digunakan sebagai additive dalam semen pemboran dan diidentifikasi pengaruhnya terhadap sifat-sifat fisik semen itu sendiri. Beberapa percobaan dilakukan meliputi pengukuran densitas, rheologi, filtration loss dan luas permukaan bubuk semen. Hasil dari paper ini diharapkan mampu memberikan rekomendasi terhadap limbah perak sebagai additive dalam semen.IntroductionPenyemenan merupakan salah satu step dalam proses pemboran yang sangat penting karena berhasil atau tidaknya suatu pemboran tergantung dari proses penyemenannya. Untuk mengetahui baik atau buruknya kualitas semen perlu dilakukan penelitian laboratorium sehingga akan diketaui komposisi dan

sifat-sifat fisik dari semen itu sendiri yang nantinya akan disesuaikan dengan kondisi formasi agar semen mampu bekerja secara optimal. Hal ini erat kaitannya dengan additive atau bahan tambahan yang digunakan dalam suspensi semen yang berpengaruh terhadap sifat-sifat fisik semen itu sendiri. Dalam paper ini diuji beberapa sifat fisik meliputi densitas, rheology, filtration loss, dan luas permukaan bubuk semen. Densitas suspensi semen didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah berat bubuk semen, air pencampur, dan additive terhadap jumlah volume bubuk semen, air pencampur dan additive. Rheologi semen yang diuji adalah viscositas plastic (plastic viscosity) seringkali digambarkan sebagai bagian dari resistensi untuk mengalir yang disebabkan oleh friksi mekanik dan yield point adalah bagian dari resistensi untuk mengalir oleh gaya tarik menarik antar partikel. Gaya tarik menarik ini disebabkan oleh muatan muatan pada permukaan partikel yang didispersi dalam fasa fluida. Filtration loss didefinisikan sebagai peristiwa hilangnya cairan dari suspensi semen masuk kedalam formasi permeabel yang dilaluinya. Cairan yang hilang dalam formasi ini sering disebut sebagai filtrate. Untuk mengetahui kualitas dari semen yang digunakan dilakukan pengujian terhadap luas permukaan bubuk semen.

Silver WastePerak adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Ag dan dan nomor atom 47 yang merupakan logam transisi lunak, putih, mengkilap, memiliki konduktivitas listrik dan panas tertinggi diseluruh logam, memiliki densitas 10,49 g/cm, titik leleh 960 C, titik didih 1955 C , menyerap oksigen, dan jari-jari atomnya 1,44. Pada dasarnya kandungan perak di Indoensia sangat berlimpah karena ada hampir diseluruh pulau sehingga perak itu sendiri banyak dimanfaatkan sehingga banyaknya limbah perak yang terakumulasi tidak dapat terhindari. Untuk itu pada paper ini kita menggunakan limbah perak yang berada di daerah Patalan RT 39 RW 08 Kotagede Yogyakarta sebagai additive pada semen pemboran dimana disana terdapat industri-industri kerajinan rumahan yang bahan bakunya berasal dari perak dengan harapan apabila limbah perak cocok untuk dijadikan additive pada semen pemboran, selain untuk menaikkan nilai keekonomisan, juga mampu mengurangi pencemaran lingkungan akibat dari limbah perak itu sendiri.MetodologiDalam paper ini penulis menggunakan pendekatan empiris yaitu dengan menggunakan bahan yang diperoleh dari lapangan, dimana penelitian ini merupakan penelitian lapangan(field research), dimaksudkan untuk mendapatkan data primer, untuk

memperoleh data yang dapat dipertanggung jawabkan kebenarannya dalam pengujian di laboratorium. Selain itu, penelitian ini juga merupakan penelitian kepustakaan(library research), dari literatur berupa buku-buku, makalah, artikel dan tulisan-tulisan lainnya. Sumber data berupa data primer, yaitu data yang langsung didapat dari pengujian sampel. Sampel yang diuji disini adalah limbah perak sebagai additive dan semen tiga roda.Pengujian data di laboratorium meliputi empat jenis percobaan, yaitu pengujian densitas semen dengan alat mud balance, viskositas semen dengan alat viscometer Fann VG, filtration loss dengan alat filter press, dan luas permukaan bubuk semen dengan alat blaine permeameter.Teknik analisis data terbagi dua, yaitu analisa kuantitatif dan analisa kualitatif. Analisa kuantitatif melalui rumus dan ketentuan perhitungan secara teoritis, sedangkan analisa kualitatif berdasarkan interpretasi grafik hasil percobaan.

Flowchart Metodologi

Result and DiscussionCalculation of DensitySampeladditivedensitaskesalahan

( gr )teoritispengukuran%

1015.615.31.9

2215.2515.10.96

3514.814.42.7

SampeladditivePVYP

( gr )

1046108

2230212

3528102

Calculation of Rheology

Calculation of Filtration LossSampelAdditiveFiltration Loss ( ml )% kesalahan

( gr )TeoritisPengukuran

1033.16323.49

2251.950.13.46

3577.73753.51

Calculation of OSP Densitas bubuk semen (s)= 3,15 gr/cc Temperatur (T)= 82,4 F Waktu (t)= 33 detik Viskositas () @ 80 F= 0,04467 Cp @ 100 F= 0,04594 Cp @ 82,4 F= interpolasi

x0,0446780

1000,04594

82,4

= 15748,03150 (-0,04467) = 2,4 -0,04467 = 0,0001524 = 0,044822 cp = 0,045 cp Porositas () @ 20 F= 0,55648 @ 40 F= 0,58223 @ 82,4 F = Ekstrapolasi

0,582330,5564820

4089,6x

=

=

= 0,63 Sehingga diperoleh besarnya luas permukaan bubuk semen:

OSP=

OSP= = 219, 887 cm2/grDiscussionPengukuran kalibrasi alat mud balance perlu dilakukan agar dapat memperoleh densitas pengukuran semen dan densitas teoritis dengan nilai yang sama. Dari pengukuran densitas menggunakan additive (limbah perak) sebesar 0 gr, didapat hasil densitas teoritis sebesar 15.6 ppg, densitas pengukuran 15.3 ppg, dan memperoleh persentase kesalahan sebesar 1.9%. Pada pengukuran densitas menggunakan additive (limbah perak) sebesar 2 gr, didapat hasil densitas teoritis sebesar 15.25 ppg, densitas pengukuran 15.1 ppg, dan memperoleh persentase kesalahan sebesar 0.96%. Sedangkan, pada pengukuran densitas menggunakan additive (limbah perak) sebesar 5 gr, didapat hasil densitas teoritis sebesar 14.8, densitas pengukuran 14.4, dan memperoleh persentase kesalahan 2.7%.Pada grafik additive (limbah perak) vs densitas, terlihat adanya penurunan kurva yang mana menandakan bahwa additive (limbah perak) bersifat sebagai extender yang berfungsi menurunkan densitas. Aplikasi lapangan dari percobaan densitas ini adalah untuk mengetahui tekanan hidrostatik suspensi semen di dalam sumur, dimana tekanan hidrostatik semen diharapkan mampu menyeimbangkan dengan tekanan formasi. Apabila densitas suspensi semen terlalu besar dan formasi tidak mampu menahan maka akan menyebabkan formasi pecah dan loss circulation. Sedangkan apabila densitas semen terlalu kecil daripada tekanan formasi, akan menyebabkan fluida formasi masuk dan berkontaminasi dengan slurry semen sehingga merusak sifa-sifat fisik dari suspensi semen tersebut seperti strength semen.Pada pengujian rheologi suspensi semen ini ditujukan untuk mengetahui nilai plastic viscosity dan yield point semen serta mengetahui efek penambahan aditif terhadap rheologi suspensi semen yang dibuat.Pada percobaan ini kami menggunakan 3 sampel, sampel 1 dilakukan dengan menambahkan 0 gram additive (limbah perak) kedalam 350 gram semen kelas G dan total air yang dibutuhkan sebesar 161 ml. Sampel 2 dilakukan dengan menambahkan 2 gram additive (limbah perak) kedalam 350 gram semen kelas G dan total air yang dibutuhkan sebesar 161 ml. Dan sampel 3 dilakukan dengan menambahkan 5 gram additive (limbah perak) kedalam 350 gram semen kelas G dan total air yang dibutuhkan sebesar 201 ml. Prinsip kerja pengujian rheologi semen ini adalah mencampurkan ketiga bahan tersebut dan diuji dengan Fann VG viscometer untuk mendapatkan plastic viscosity dan yield point dari semen.Berdasarkan analisa grafik additive vs PV menunjukan adanya kurva yang tidak teratur, namun jika dilihat pada garis trendline seiring penambahan additive mengakibatkan penurunan Plastic Viscosity. Sedangkan pada grafik penambahan additive vs Yield point terlihat adanya penurunan kurva maka dapat disimpulkan seiring penambahan additive mengakibatkan penurunan yield point. Berdasarkan analisa grafik additive limbah perak termasuk dalam dispersant yang berfungsi menurunkan viscositas.Sifat aliran fluida pada pipa sebaiknya mengatur pada aliran laminer sebab gerak aliran partikel-partikel fluida bergerak pada rate yang agak lambat, teratur, dan gerakan sejajar dengan arah aliran. Hal ini dilakukan agar pada saat melakukan penyemenan, hasil yang didapat bagus dan membentuk casing yang solid tanpa gerowongan.Aplikasi di lapangan pengujian rheologi semen ini adalah mengetahui besar nilai viskositas dan juga berhubungan dengan densitas sehingga dapat diketahui tekana hidristatik semen dan juga berpengaruh terhadap kerja pompa saat memasukan semen kedalam lubang bor, dan juga sebagai parameter untuk mengetahui pola aliran pada saat proses penyemenan. Oleh karena itu dapat disimpulkan additive limbah perak dapat menjadi alternative untuk menurunkan viscositas.Filtration loss pada suspensi semen didefinisikan sebagai air yang terbebaskan dari semen saat semen dalam keadaan dinamis (saat semen dialirkan) yang masuk ke dalam formasi.Pada percobaan filtration loss ini, mula-mula membuat suspensi semen dengan cara mencampurkan 350 gr bubuk semen dengan 161 ml air. Pada percobaan pertama suspensi semen tanpa ditambahkan additive ( limbah perak ), pada percobaan kedua ditambahkan additive sebesar 2 gram dan pada percobaan ketiga ditambahkan dengan 5 gr additive limbah perak. Setelah semen dibuat, kemudian dimasukkan ke dalam cup yang telah dipasang screen di dasarnya dan memasangnya pada alat filter press. Alat ini digunakan untuk mengukur filtration loss pada lumpur ataupun semen, yaitu dengan cara memberikan tekanan sebesar 100 psi (perbedaan tekanan antara tekanan hidrostatik dan tekanan formasi) ke dalam cup yang berisi semen selama 30 menit dan mencatat volume filtrat yang tertampung di gelas ukur sebagai filtration loss dari semen. Dari percobaan yang dilakukan selama 30 menit, didapat filtration loss pada percobaan pertama sebesar 32 ml, pada percobaan kedua didapatkan harga filtration loss sebesar 50,1 ml dan pada percobaan ketiga didapat harga filtration loss sebesar 72,8 ml. Namun jika penentuan filtration loss dihitung secara teoritis, didapat filtration loss pada percobaan pertama sebesar 33,16 ml, pada percobaan kedua sebesar 51,9 ml dan pada percobaan ketiga sebesar 77,73 ml. Dari data ketga percobaan didapat % kesalahan sebesar 3,49 %, 3,46 %, dan 3,51. % kesalahan disebabkan faktor kebocoran pada alat filter press, kurangnya ketilitian saat membacca skala.Dari pengamatan grafik filtration loss vs Penambahan additive ( limbah perak ) terjadi kenaikan grafik filtration loss seiring dengan penambahan additive limbah perak, hal ini dapat disimpulkan bahwa limbah perak termasuk dalam kategori extender, karena extender dapat mempengaruhi sifat fisik semen, yaitu menurunkan densitas dan rheology sehingga memperbesar filtration loss pada suspensi semen. Aplikasi di lapangan dari percobaan ini adalah mengetahui banyaknya filtration loss pada semen yang dibuat. Filtration loss dapat mengganggu operasi penyemenan, karena fasa cair dari semen akan masuk ke dalam formasi dan mengakibatkan suspensi semen kekurangan air (flash set) yang membuat semen tidak dapat bekerja maksimal. Selain itu filtrat dari semen yang masuk ke dalam formasi juga dapat menyebabkan skin atau formation damage. Karena itu filtration loss perlu ditanggulangi dengan penambahan additive seperti Polymer, CMHEC dan Latex.

Percobaan pengujian luas permukaan bubuk semen bertujuan untuk mengetahui jenis dan kualitas bubuk semen berdasarkan luas permukaan bubuk semen tersebut.

Dengan menggunakan bubuk semen seberat 2 gram, setelah melakukan percobaan diperoleh hasil luas permukaan bubuk semen sebesar 219,887 cm2/gr dengan waktu pengukuran sebesar 33 detik, yaitu waktu yang diperlukan oleh uap toluene untuk melewati batas bawah hingga batas atas dari blaine permeameter. Waktu ini merupakan rata-rata setelah melakukan 3 kali percobaan.

Pengaruh dari ukuran butir tersebut adalah semakin halus ukuran butir maka semakin besar luas

permukaan semennya sehingga nilai tukar kationnya semakin besar. Dengan demikian ikatan antar partikelnya semakin bagus, sehingga semen tersebut mempunyai strength yang besar. Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa semen tiga roda mempunyai kualitas yang bagus dan dapat digunakan sebagai pengganti semen portland.

Conclusion

RecommendationAppendix