[senin 1][modul 8][12209070]

Proses Pembuatan dan Pengukuran Sifat-sifat Fisik Slurry Semen

TM3202 Teknik Operasi Pemboran IIModul 8 Proses Pembuatan dan Pengukuran Sifat-sifat Fisik Slurry SemenLaporan Praktikum

Nama NIM Kelompok Tanggal Penyerahan Dosen Asisten Praktikum

: Pomto Jaya : 12209070 : Senin 1 : 27 April 2012 : Prof. Dr.-Ing. Ir. Rudi Rubiandini R.S. : F. X. Asriwan Dhita Saraswaty 12208008 12209027

PROGRAM STUDI TEKNIK PERMINYAKAN FAKULTAS TEKNIK PERTAMBANGAN DAN PERMINYAKAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2011

Laporan Modul 8 12209070

Page 1


I. Tujuan Percobaan 1) 2) 3) 4) 5) Meter. 6) 7) semen. II. Teori Dasar Penyemenan merupakan bagian dari kegiatan operasi pemboran yang penting. Operasi penyemenan diharapkan akan menghasilkan suatu kondisi dimana casing yang disemen dapat melekat dan memberikan isolasi yang sempurna antara wellbore dengan formasi. Penyekatan dalam operasi penyemenan dianggap baik bila casing mampu bertahan dan berfungsi dengan baik selama proses pengembangan dan produksi sumur. Adapun tujuan penyemenan yaitu : Menyatukan casing dan formasi agar memberikan kestabilan dan kekuatan pada casing Melindungi zona produksi minyak Mencegah kontaminasi zona air ke zona produksi minyak Membantu mencegah terjadinya semburan liar dari tingginya tekanan di zona belakang casing Melindungi casing dari terjadinya korosi dari zona air Membuat barrier untuk mencegah adanya lost circulation Menentukan thickening time slurry semen dengan menggunakan Mengetahui efek penambahan retarder dan accelerator pada slurry consistometer. Dapat membuat slurry (campuran semen) untuk operasi penyemenan casing. Menentukan densitas slurry dengan menggunakan alat mud Mempelajari filtration loss yang terjadi pada slurry. Menentukan free-water semen. Menentukan rheologi dari slurry, seperti viskositas nyata, balance.

viskositas plastik dan yield point slurry dengan menggunakan Fann VG


Page 2

Proses Pembuatan dan Pengukuran Sifat-sifat Fisik Slurry Semen Mencegah terjadinya migrasi vertikal dari fluida antar casing dan dinding formasi Operasi penyemenan dibagi menjadi dua yaitu primary cementing dan secondary cementing. Primary cementing merupakan proses penyemenan awal, yang meliputi penyemenan pada tiap casing, conductor casing, surface casing, intermediate casing, production casing, secondary cementing merupakan proses penyemenan yang dilakukan untuk memperbaiki hasil primary cementing agar isolasi yang diciptakan lebih sempurna. Dalam melakukan penyemenan terdapat dua bentuk fisik semen, yaitu semen slurry dan hard semen. Pada praktikum kali ini akan dititikkberatkan pada slurry semen yang merupakan bentuk fisik semen berupa mixture antara semen, air, dan aditif dalam kondisi belum mengeras. Sifat-sifat yang dimiliki slurry antara lain densitas, thickening time, filtration loss, viskositas, water cement ratio. Slurry semen merupakan fluida nonnewtonian dengan sifat yang kompleks. III. ALAT DAN BAHAN Alat : 1. Mud balance 2. Neraca elektronik 3. Stop watch 4. Blender 5. Fann VG Viscometer 6. LPLT instrument 7. Filter paper 8. Gelas ukur 50 cc 9. Slurry cup 10. Consistometer 11. Gelas Aqua Bahan : 12. Air 13. Semen 14. CaCl2


Page 3


IV.

PROSEDUR PERCOBAAN Pembuatan Slurry Semen

Ambil semen, timbang sebanyak @681.81 gram untuk dua cup dan @795.45 gram untuk dua cup. Penimbangan dilakukan secara cepat, semen tidak boleh terlalu lama dibiarkan di udara terbuka

Timbang air sebanyak 350ml dan 300ml masing-masing dua cup.

Untuk penambahan aditif : Jumlah Aditif yang berupa padatan dihitung dari %berat semen yang digunakan, aditif dicampur ke semen dalam keadaan kering. Jumlah aditif yang berupa cairan dihitung dari perbandingan dengan volume air yang diperlukan, kemudian campur dengan air.

Masukkan air ke dalam mixer.

Masukkan semen, aditif (padatan) segera, untuk menghindari kontak dengan udara.

Mixer mulai dinyalakan dengan kecepatan bertahap : Speed 1 ; 15 detik Speed 2 ; 5 detik Speed 3 ; 5 detik Speed 4 ; 5 detik Speed 5 (max speed) ; 30 detik


Page 4


Pengukuran Densitas Slurry Semen

Lakukan kalibrasi pada peralatan mud balance dengan air. Bersihkan mud balance Isi cup dengan air hingga penuh, bersihkan bagian luar cup letakkan mud balance pada kedudukannya rider diatur pada 8.33 ppg

Level glass diatur agar seimbang, dengan mengatur ulir kalibrasi

Masukkan Slurry Semen ke dalam cup mud balance, tutup cup dan bersihkan semen yang melekat pada bagian luarnya.

Letakkan balance arm pada kedudukan semula, lalu atur rider hingga seimbang, kemudian catat densitas yang terukur

Langkah yang sama dilakukan untuk mengukur slurry lain dengan aditif


Page 5


Pengukuran Rheologi dengan Fann VG Viscometer

Pasang bob dan rotor pada Fan VG

Isi cup Fann VG dengan slurry sampai batas pada cup ataupun sampai bob tercelup seluruhnya

Letakkan cup pada tempatnya di Fann VG, atur kedudukan cup sehingga rotor dan bob tercelup ke slurry sesuai batas.

Nyalakan Fann VG, ubah rotor pada posisi high, posisi putaran 600 RPM. Lakukan pembacaan dial reading, catat harga yang terbaca.

Lakukan pengukuran untuk kecepatan 3 RPM, 6 RPM, 100 RPM, 200 RPM, dan 300 RPM.

Ulangi perngukuran 1-2 kali untuk memperoleh hasil yang akurat. Bersihkan peralatan Fann VG (cup, bob, rotor) setiap kali akan dilakukan pengukuran dengan slurry semen lain.


Page 6


Penentuan Thickening Time dengan Consistometer

Atur suhu pada consistometer sesuai dengan target, tunggu sampai temperatur pas.

Isi slurry cup dengan slurry yang akan diukur thickening time nya.

Pasang tutup slurry cup yang telah terpasang dengan batang pengaduk ke slurry cup. Dilengkapi dengan pin penahan pada tutup slurry cup. Tutup rapat.

Masukkan slurry cup ke dalam consistometer, pastikan pin penahan pada tutup slurry cup tertahan ke stop anchor pada consistometer.

Nyalakan consistometer dengan menekan tombol MOTOR (TOMBOL POWER dan HEATER dinyalakan di awal saat ingin memanaskan consistometer sesuai tujuan temperatur.

Hidupkan stopwatch saat MOTOR mulai bergerak (slurry cup ditempatkan pada consistometer). Catat dial reading pada tutup slurry cup setiap 10 menit. Hentikan proses percobaan saat skala yang terbaca mencapai 50 U.C.

Ulangi percobaan untuk sampel lainnya


Page 7


Penentuan Free Water Cement

Masukkan 200 ml slurry ke dalam gelas plastik

Tandai batas level slurry pada gelas plastik

Letakkan pada posisi vertikal, tutup rapat.

Tunggu hingga semen mengeras, kurang lebih 24 jam.

Cek free water dengan mengukur air yang tersisa saat semen mengeras, ukur dengan gelas ukur. V. DATA Densitas Semen Komposisi Semen Standar + 1 % CaCl2 Semen Standar + 2 % CaCl2 Data Fann VG Viscometer Komposisi Semen Standar + 1 % CaCl2 Semen Standar + 2 % CaCl2 600 151 215 300 106 150 200 94 125 100 69 100 6 24 29 3 18 27 Densitas (ppg) 15.8 16.1


Page 8


- Data Consistometer 1. Semen Standar + 1 % CaCl2 t (menit) 10 20 30 40 50 2. UC 18 20 21 29 Menit 48 terbaca pada consistometer 50

Semen Standar + 2 % CaCl2 t (menit) 10 20 30 40 UC 30 35 38 Menit 38 terbaca 80 pada consistometer

-

Free Water Cement Komposisi Semen Standar + 1 % CaCl2 Semen Standar + 2 % CaCl2 Volume (mL) 0 0

VI.

PENGOLAHAN DATA 1. Penentuan shear stress dan shear rate Contoh perhitungan untuk slurry semen standar + 1% CaCl2 pada 600 RPM : = 5,077 x = 5,077 x 151 = 766.627 dyne/cm2 = 1,704 x N = (1,704 x 600) detik-1 = 1022,4 detik-1

2. Penentuan harga viskositas nyata Contoh perhitungan untuk slurry semen standar pada 600 RPM : a = (/)x 100 = (766.627/1022.4)x100 = 74.983 cp 3. Penentuan plastic viscosity dan yield point Contoh perhitungan untuk slurry semen standar + 1% CaCl2 : p = (600 - 300) = 151 106 = 45 cp y = 300-p = 106 45 = 61 lb/100ft2


Page 9


4. Penentuan free water semen Contoh perhitungan untuk slurry semen standar :free water = volume air yang terbebas ( ml ) 0 100% = 100% = 0% 200 ml 200

Berikut hasil perhitungan keseluruhan dalam tabel :Lumpu r SS + 1 % CaCl2 SS + 2 % CaCl2 106.764 600 74.98308 300 105.27 43 148.97 3 Apparent Viscosity 200 140.03 46 186.21 63 100 205.58 27 297.94 6 6 1191.7 84 1440.0 72 3 1787.6 76 2681.5 14 PV YP

45

61

65

85

5. Grafik thickening timeSemen Standar + 1 % CaCl2

Semen Standar + 2 % CaCl2


Page 10


VII.

ANALISIS 1. PROSES KEBERJALANAN PRAKTIKUM

Berbeda dengan praktikum lumpur, pada praktikum kali ini, pembuatan semen langsung dilakukan pada hari praktikum. kelompok senin 1 merupakan kelompok yang pertama kali melakukan praktikum semen, dan pada praktikum kami komposisi slurry semen yang dipakai belum pasti, jadi pembuatan slurry semen agak tersendat karena proses coba-coba komposisi semen. Terkadang slurry kelebihan semen dan terkadang slurry kekurangan semen. Akhirnya setelah didapat komposisi yang dinilai pas, kami menambahkan aditif untuk semen, yaitu CaCl2. Pada awalnya akan diuji 2 sampel untuk yang 2 persen dan 4 atau 6 persen (maaf saya agak lupa), tetapi ternyata untuk yang kedua slurry semen yang terbentuk terlalu viscous sehingga mixer tidak mampu untuk mengaduknya. Setelah membuat beberapa sampel, mixer mengalami kerusakan sehingga kami tidak bisa membuat slurry semen lagi. Jadi praktikum dilakukan menggunakan slurry semen yang ada. Percobaan dengan Fann VG berjalan cukup lancar, begitu pula dengan mud balance, tetapi saat ingin diukur dengan LPLT Filter Press Apparatus, air pada slurry semen langsung merembes keluar beberapa detik setelah percobaan dimulai. Hal ini disebabkan karena LPLT Filter Press Apparatus pada laboratorium sebenarnya khusus digunakan untuk pengukuran filtration loss lumpur, sehingga untuk mengukur filtrat loss semen dibutuhkan alat lain. Untuk pengukuran thickening time dengan consistometer, kami mengukur dua sampel. Ternyata salah satu sampel tidak dipasang


Page 11

Proses Pembuatan dan Pengukuran Sifat-sifat Fisik Slurry Semen paddle saat percobaan dilakukan sehingga hasil pengukuran UC menjadi tidak valid. Karena banyaknya kegagalan serta mixer yang rusak maka praktikum diundur. Hari berikutnya percobaan berjalan lancar, karena telah belajar dari pengalaman. Untuk percobaan kali ini, digunakan komposisi 2 cup untuk 300 ml air dan 2 cup untuk 350 ml air. Jumlah semen yaitu volume air dibagi 44%, CaCl2 sebesar 1% BWOC (sampel 1) dan 2% BWOC (sampel 2). Pembuatan slurry dengan mixer yang telah diperbaiki berjalan dengan lancar. Masing-masing sampel slurry kemudian dibagi-bagi untuk pengukuran Rheology dengan Fann VG, densitas dengan mud balance, serta untuk consistometer. Pengukuran filtration loss tidak dilakukan. Pada hari ini proses praktikum berjalan dengan lancar. 2. DATA DAN PENGOLAHAN DATA Pada data yang diperoleh dari percobaan, tidak terlihat adanya kejanggalan yang berarti, mulai dari rheology dengan menggunakan Fann VG, thickening time menggunakan consistometer, sampai dengan densitas menggunakan mud balance. Namun, ada kesalahan pada pengukuran free water level, karena saat semen dibiarkan mengeras, wadah tidak ditutup sehingga kemungkinan free water yang ada menguap, sehingga pengukuran tidak dapat dilakukan. Untuk perbandingan nilai thickening time antara semen standar + 1% CaCl 2 dengan semen standar + 2% CaCl2 didapatkan hasil yang cukup signifikan perbedaanya. Seperti yang kita ketahui sendiri bahwa CaCl2 merupakan accelerator yang dapat mengurangi thickening time, sehingga proses pengerasan semen lebih cepat. Pada consistometer, terbaca bahwa pada sampel 1 (ss + 1% CaCl 2 ) mencapai 50 UC dalam waktu 48 menit, sedangkan sampel 2 (ss + 2% CaCl2) mencapai sekitar 80 UC dalam waktu 38 menit. Keadaan dimana semen telah mengeras (tidak dapat dimpompa lagi) adalah keadaan saat UC mencapai nilai 100, jadi terbukti bahwa CaCl2 tergolong efektif dalam menurunkan thickening time. Terlihat pula dari grafik pada pengolahan data, kenaikan UC yang lebih curam ada pada sampel 2. Untuk perbandingan nilai rheology semen, terlihat secara keseluruhan nilai rheologi pada sampel 2 (ss + 2% CaCl2) lebih tinggi dari sampel 1 (ss + 1% CaCl2). Nilai rheology tersebut berupa apparent viscosity, yield point, serta plastic viscosity. Menurut literatur, memang salah satu efek samping dari kalsium klorida adalah kenaikan rheology slurry yaitu Yield Point (terbukti, pada sampel 2 nilai YP 85 sedangkan sampel 1 nilai YP Laporan Modul 8 12209070 Page 12

Proses Pembuatan dan Pengukuran Sifat-sifat Fisik Slurry Semen 61). Selain itu nilai plastic viscosity juga akan naik setelah mengalami kurang lebih hidrasi selama 30 menit, terlihat pada nilai PV , untuk sampel 2 sebesar 65 dan untuk sampel 1 sebesar 45. Kenaikan nilai PV serta YP ini secara tidak langsung juga berefek ke kenaikan apparent viscosity. Untuk perbandingan nilai densitas, terbaca bahwa pada sampel 2 nilai densitas lebih tinggi dari sampel satu yaitu 16.1 ppg dan 15.8 ppg. Hal ini berhubungan dengan shrinkage rate yang juga merupakan efek sampingan dari penambahan aditif CaCl 2 pada semen. Namun, menurut literatur yang saya baca sebenarnya penelitian akan volume shrinkage effect ini belum sempurna sehingga penjelasan ilmiahnya belum lengkap. Shrinkage effect sendiri merupakan efek penyusutan volume, sehingga untuk volume yang sama kadar zat akan lebih tinggi pada volume yang sama untuk fluida yang telah mengalami shrinkage. VIII. KESIMPULAN Penambahan aditif CaCl2 pada slurry semen akan mengakibatkan penurunan thickening time, makin tinggi konsentrasi CaCl2 yang ditambahkan maka thickening time akan lebih rendah; Efek sampingan dari penambahan aditif CaCl2 pada slurry semen adalah kenaikan PV, YP, Apparent Viscosity, serta volume shrinkage yang mempengaruhi densitas slurry semen; Efek penambahan CaCl2 pada slurry semen merupakan efek accelerator yaitu mengurangi thickening time (waktu pengerasan), sehingga CaCl2 digolongkan ke dalam accelerator; Lumpu r SS + 1 % CaCl2 SS + 2 % CaCl2 106.764 600 74.98308 300 105.27 43 148.97 3

Nilai rheologi dan densitas yang terukur adalah :Apparent Viscosity 200 140.03 46 186.21 63 100 205.58 27 297.94 6 6 1191.7 84 1440.0 72 3 1787.6 76 2681.5 14 PV YP

45

61

65

85


Page 13

Proses Pembuatan dan Pengukuran Sifat-sifat Fisik Slurry Semen Komposisi Semen Standar + 1 % CaCl2 Semen Standar + 2 % CaCl2 Densitas (ppg) 15.8 16.1

Grafik thickening time dari pengukuran dengan consistometer

adalah :


Page 14

Proses Pembuatan dan Pengukuran Sifat-sifat Fisik Slurry Semen IX. DAFTAR PUSTAKA 1. Rubiandini R.S., Rudi. Teknik Pemboran dan Praktikum .Bandung : Penerbit ITB. Bandung. 2012 2. Rubiandini R.S., Rudi. Modul Praktikum Lumpur dan Suspensi Semen Pemboran .Bandung : Penerbit ITB 3. Nelson, Erik. Well Cementing. Schlumberger Educational Services. Texas. 1990.


Page 15

[senin 1][modul 8][12209070]

Documents