8/18/2019 TM3202_Modul05_Jumat_12213006

1/15

TM 3202

TEKNIK PEMBORAN II

Modul 5: Pengukuran Thickening Time, SBS dan CS Semen Pemboran 

Laporan

 Nama : Rizki Wahyu Pangestu

 NIM : 12213006

Tanggal Praktikum : 8 April 2016

Tanggal Penyerahan : 15 April 2016

Dosen : Dr. Ing. Bonar Tua Halomoan Marbun

Asisten Modul : Arif Somawijaya 12212065

Danni Dwicahyo 12212097

PROGRAM STUDI TEKNIK PERMINYAKAN

FAKULTAS TEKNIK PERTAMBANGAN DAN PERMINYAKAN

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2016

8/18/2019 TM3202_Modul05_Jumat_12213006

2/15

1

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI .............................................................................................................................. 1 DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................. 2 

DAFTAR TABEL ...................................................................................................................... 2 

I. TUJUAN PERCOBAAN ....................................................................................................... 3 

II. DATA .................................................................................................................................... 4 

2.1 Komposisi Semen ............................................................................................................ 4 

2.2 Pengukuran Densitas ........................................................................................................ 4 

2.3 Pengukuran Thickening Time .......................................................................................... 4 

2.4. Pengukuran Bearing Block, Core dan Casing Sample.................................................... 5 

2.5 Hasil Pengukuran Tekanan .............................................................................................. 5 

2.5.1 Hasil Pengukuran Tekanan Shear Bond Strength ..................................................... 5 

2.5.2 Hasil Pengukuran Tekanan Compressive Strength ................................................... 5 

III. PENGOLAHAN DATA ...................................................................................................... 6 

3.1 Perhitungan Shear Bond Strength .................................................................................... 6 

3.2 Perhitungan Compressive Strength .................................................................................. 6 

3.2 Perhitungan Thickening Time.......................................................................................... 7 IV. ANALISIS ........................................................................................................................... 8 

4.1 Analisis Densitas .............................................................................................................. 8 

4.1.1 Prinsip Alat kerja ...................................................................................................... 8 

4.1.2 Data ........................................................................................................................... 8 

4.1.2.1 Densitas Semen Standar + Bentonite: .................................................................... 8 

4.1.2.2 Densitas Semen Standar + Gypsum: ...................................................................... 9 

4.2 Analisis Thickening Time .............................................................................................. 10 

4.2.1 Prinsip kerja alat ..................................................................................................... 10 

4.2.2 Data hasil ................................................................................................................ 10 

4.3 Analisis Shear Bond Strength dan Compressive Strength ............................................. 11 

4.3.1 Prinsip kerja alat ..................................................................................................... 11 

4.3.2 Data hasil ................................................................................................................ 11 

V. SIMPULAN ........................................................................................................................ 13 

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................................. 14 

8/18/2019 TM3202_Modul05_Jumat_12213006

3/15

2

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1chart koreksi t/d .......................................................................................................... 6

Gambar 2chart Thickening time ................................................................................................ 7

Gambar 3 chart thickening time ............................................................................................... 10

DAFTAR TABEL

Table 1Komposisi Semen .......................................................................................................... 4 

Table 2 Data pengukuran densitas ............................................................................................. 4 

Table 3 Data pengukuran consistometer .................................................................................... 4 

Table 4 Data block bearing ........................................................................................................ 5 

Table 5 Data SBS ....................................................................................................................... 5 

Table 6 Data CS semen+gypsum ............................................................................................... 5 

Table 7 Data sekrup pendorong ................................................................................................. 5 

Table 8 Data CS semen+gypsum ............................................................................................... 7 

8/18/2019 TM3202_Modul05_Jumat_12213006

4/15

3

I. TUJUAN PERCOBAAN

1. Membuat slurry semen untuk operasi penyemenan casing.

2. Menentukan thickening time slurry semen dengan menggunakan consistometer.

3. Mengukur kekuatan semen untuk menahan tekanan formasi.

4. Mengukur kekuatan semen dalam menahan gesekan akibat berat casing.

5. Memahami prinsip kerja dari peralatan yang digunakan dalam modul ini.

6. Mengetahui pengaruh penambahan aditif pada slurry terhadap karakteristik semen.

8/18/2019 TM3202_Modul05_Jumat_12213006

5/15

4

II. DATA

2.1 Komposisi Semen

No Tipe Semen

1 Semen standar + 3 % bentonite

2 Semen standar + 1 % gypsumTable 1Komposisi Semen

2.2 Pengukuran Densitas

No Tipe Semen Densitas

1 Semen standar + 3 % bentonite 15.4 ppg

2 Semen standar + 1 % gypsum 15.8 ppg

Table 2 Data pengukuran densitas

2.3 Pengukuran Thickening Time

A. Semen Standar + 3% BentoniteNo Menit Dial Reading T (˚C) 

1 1 5 101

2 2 4 100

3 3 3.75 100

4 4 3.5 100

5 5 3.25 100

6 6 3 100

7 7 3 100

8 8 3 100

9 9 3 10010 10 2.75 100

B. Semen Standar + 1% Gypsum

No Menit Dial Reading T (˚C) 

1 1 4 100

2 2 3.5 100

3 3 3.25 100

4 4 3.25 100

5 5 3 100

6 6 3 1007 7 2.75 100

8 8 2.75 100

9 9 2.75 100

10 10 2.5 100Table 3 Data pengukuran consistometer

 Note: 1 dial = 10 uC

8/18/2019 TM3202_Modul05_Jumat_12213006

6/15

5

2.4. Pengukuran Bearing Block, Core dan Casing Sample

Block Bearing

PengukuranDiameter

(cm)

1 11.952 11.98

3 12

Table 4 Data block bearing

2.5 Hasil Pengukuran Tekanan

2.5.1 Hasil Pengukuran Tekanan Shear Bond Strength

A. Cement + Gypsum + CMCLV (Casing)

Pengukuran t (cm) d (cm) P (psi)

1 5.07 2.47 2102 5.07 2.47

3 5.07 2.47

Table 5 Data SBS

B. Cement + Bentonite

[GAGAL]

2.5.2 Hasil Pengukuran Tekanan Compressive Strength

Cement + Gypsum (Core Sample)

Sampel t (cm) d (cm) P (psi)

I 3.68 2415 48

II 3.555 2.545 49

III 3.6 2.38 49

Table 6 Data CS semen+gypsum

Sekrup Pendorong

(Hexagonal Bagian Luar)

Column1 Column2

d luar 2.155 cm

d dalam 1.075 cm

Table 7 Data sekrup pendorong

8/18/2019 TM3202_Modul05_Jumat_12213006

7/15

8/18/2019 TM3202_Modul05_Jumat_12213006

8/15

7

Compressive Strength

Cement + Gypsum (Core Sample)

Sampel t (cm) d (cm) P (psi)A1

(cm^2)

A2

(cm^2)A1/A2 t/d k CS

I 3.68 2.415 48 112.1568 4.580619 24.48508 1.52381 0.961954 1130.569

II 3.555 2.545 49 112.7207 5.087044 22.15838 1.396857 0.949931 1031.398

III 3.6 2.38 49 113.0973 4.448809 25.42193 1.512605 0.961015 1197.112Table 8 Data CS semen+gypsum

Langkah perhitungan :

CS semen standar +gypsum

CS Sample I = 0.961954*48*(24.48508) = 1130.569 psi

CS Sample II = 0.949931*49*22.153838 = 1031.398 psi

CS Sample III = 0.961015*49*25.42193 = 1197.112 psi

CS rata-rata = 1119.7 psi

3.2 Perhitungan Thickening TimePlot dial reading terhadap waktu dari tabel pada bab II. Didapatkan seperti berikut

Gambar 2chart Thickening time 

0

1

2

3

4

5

6

0 5 10 15

   D   i   a    l   R   e   a    d   i   n   g

Time (menit)

Thickening Time

Semen + Bentonite

Semen + Gypsum

8/18/2019 TM3202_Modul05_Jumat_12213006

9/15

8

IV. ANALISIS

Kami menggunakan asumsi-asumsi sebagai berikut:

1. Alat laboratorium bekerja dengan baik,

2. Temperatur dan tekanan laboratorium dalam kondisi standar,

3. Tidak terjadi kesalahan paralaks,

4. Semua bahan yang digunakan merupakan bahan yang tak rusak dan memiliki densitas

seperti tertera di tabel,

5. Tidak ada kebocoran pada segel cetakan core dan casing,

6. Temperatur water bath tepat 90oC,

7. Tidak ada kontaminasi bahan lain saat pembuatan slurry dan komposisi ditimbang secara

 presisi dan akurat,

8. Slurry terdistribusi uniform setelah diaduk.

9. Temperatur konstan ketika dalam pengukuran thickening time pada consistometer

4.1 Analisis Densitas

4.1.1 Prinsip Alat kerja

 pada percobaan pengukuran densitas, alat yang digunakan yaitu mud balance. Prinsip alat

kerja ini yaitu melakukan pengukuran massa pada volume yang tetap yaitu volume cup. Skala

yang ditunjukan oleh balance arm dapat langsung dikonversikan menjadi skala densitas.

Bentonite : 2.65 g/mL  0.3774 mL/g

Gypsum : 2.36 g/mL  0.424 mL/g

Cement :3.14 g/mL  0.3185 mL/g

4.1.2 Data

4.1.2.1 Densitas Semen Standar + Bentonite:

Weight = Wcement + Wwater + 3% bentonite = 792g + 349g + 23.76g = 1164.76g

Volume = Vcement + Vwater + Vbentonite = (252.25 + 349 +8.967)mL =610.21ml

Density = Weight/Volume = 1164.76g/610.21ml = 1.909 g/mL = 15.9 lb/gal

8/18/2019 TM3202_Modul05_Jumat_12213006

10/15

9

Hasil perhitungan menunjukan bahwa densitas semen standar ditambah dengan bentonite

menghasilkan 15,9 ppg sedangkan pada pengukuran dengan mud balance didapatkan yaitu

15.4 ppg. Hal ini dapat disebabkan karena :

1. 

Volume air yang dicampur kurang.

Pada percobaan di laboratorium, semen standar kelas G dicampur dengan 3 persen bentonite

(BWOC) dan air sebanyak 44 persen (BWOC). Hasil pengukuran densitas berbeda dengan

 perhitungan, karena pencampuran dengan bentonite seharusnya memerlukan penambahan air

sebanyak 1.3 gal/2% bentonite (BWOC). Selain itu hasil perhitungan densitas menghasilkan

nilai yang lebih besar dari densitas semen standar kelas G (yaitu sebesar 15.81 ppg).

Seharusnya perhitungan densitas semen yang dicampur dengan bentonite menghasilkan

densitas yang lebih kecil, dengan mengingat bahwa bentonite adalah extender bukan

weighing agent.

Prosedur perhitungan secara teori yang benar :

Wwater = 349g + (1)(1.3)(4.54)(23.76)/(0.02*792) = 357 g

Weight = Wcement + Wwater + 3% bentonite = 792g + 357g + 23.76g = 1164.76g

Volume = Vcement + Vwater + Vbentonite = (252.25 + 357 +8.967)mL =610.21ml

Density = Weight/Volume = 1164.76g/610.21ml = 1.909 g/mL = 15.9 lb/gal

2. 

Masih terdapat udara di dalam cup

Udara masih bisa didalam cup bersamaan dengan semen ketika diukur densitasnya dengan

mud balance. Hal ini menyebabkan volume yang ditempati slurry berkurang dari yang

seharusnya. Akibatnya densitas yang terukur lebih kecil.

3.  Kesalahan kalibrasi

Kesalahan praktikan ketika kalibrasi dengan air tidak sesuai 8.33 ppg, maka akan

mempengaruhi pengukuran densitas slurry.

4.1.2.2 Densitas Semen Standar + Gypsum:

Weight = Wcement + Wwater + Wgypsum = 792g + 349g + 7.92g = 1148.92g

Volume = Vcement + Vwater + V CaCl2  = (252.25 + 349 +3.36)mL = 604.6 ml

Density = Weight/Volume = 1148.92g/604.6ml = 1.900g/mL = 15.83lb/gal

Setelah dibandingkan, hasil pengukuran dan perhitungan menunjukkan hasil yang sama.

8/18/2019 TM3202_Modul05_Jumat_12213006

11/15

10

4.2 Analisis Thickening Time

4.2.1 Prinsip kerja alat

Prinsip kerja Consistometer yaitu memberikan efek putaran pada slurry semen dan resistansi

slurry semen terhadap efek putaran tersebut akan terbaca pada dial alat sebagai Unit of

Consistency (UC). Saat slurry semen masih relatif basah, efek putaran masih dapat diterima

oleh slurry semen dan resistansi slurry semen terhadap efek putaran masih kecil sehingga dial

yang terbaca pun kecil, sedangkan ketika semen kering dan mengeras sepenuhnya, efek

 putaran tidak dapat lagi bekerja pada slurry semen yang berarti resistansi semen terhadap

 putaran mencapai nilai maksimum sehingga dial yang terbaca pun besar. Harga 100 UC

adalah harga maksimum yang dicapai saat slurry semen mengeras sempurna dan waktu yang

dibutuhkan untuk mencapai harga itu disebut thickening time.

Consistometer dapat digunakan sesuai fungsinya meskipun dalam keadaan yang kurang baik.

Pada saat penempatan chamber  ke bak consistometer, chamber  perlu ditahan secara manual

terlebih dahulu sebelum dapat ditahan secara sempurna oleh penahan yang terdapat pada

consistometer.

4.2.2 Data hasil

Hasil data praktikum menggunakan atmospheric consistometer  didapatkan seperti berikut

Gambar 3 chart thickening time

Secara teori, pembacaan dial reading terhadap waktu harusnya mengalami peningkatan atau

dengan kata lain menghasilkan kurva linier bergradien positif. Kesimpulan dari percobaa

thickening time yaitu :

1.  Alat yang digunakan adalah alat yang rusak

0

1

2

3

4

5

6

0 5 10 15

   D   i   a    l   R   e   a    d   i   n   g

Time (menit)

Thickening Time

Semen + Bentonite

Semen + Gypsum

8/18/2019 TM3202_Modul05_Jumat_12213006

12/15

11

Ada dua tutup chamber atmospheric consistometer yang tersedia, dan salah satunya

adalah alat yang rusak. Jadi jarum penunjuk dial dari alat ini salah.

2.  Tidak dapat menentukan thickening time dikarenakan korelasi yang didapatkan

cenderung bukan linier positif.

4.3 Analisis Shear Bond Strength dan Compressive Strength

4.3.1 Prinsip kerja alat

Prinsip kerja Hydraulic Press yaitu memberikan gaya tekan pada core sampel hingga besaran

tertentu yang dapat menyebabkan core sampel rusak (pecah atau bergeser). Gaya tekan

tersebut akan terbaca sebagai besaran tekanan pada dial alat dan dapat diubah menjadi harga

CS dan SBS core sampel berdasarkan prinsip kesetimbangan gaya yang tergantung pada datafisik block bearing   dan core sampel. Hydraulic Press yang digunakan dalam keadaan baik

dan dapat digunakan sesuai fugsinya sehingga proses pengukuran dapat berjalan lancar.

4.3.2 Data hasil

Aditif yang digunakan pada percobaan ini yaitu gypsum 1% yang berfungsi sebagai

accelerator dan bentonite 3% yang berfungsi sebagai extender. Berdasarkan teori, accelerator

 berfungsi mempercepat proses pengerasan slurry semen, sedangkan extender digunakan

untuk mengurangi densitas semen dan menaikkan volume semen. Selain itu, fungsi dari bentonite adalah mencegah menurunnya  strength  semen. Percobaan yang diperoleh

menunjukkan bahwa CSgypsum rata-rata = 1119.7 psi dan SBSgypsum rata-rata = 601.3 psi. Dengan

melihat referensi dari kelompok lain untuk CSstandar  = 812 psi dan SBSstandar  = 163.8  psi 

Hal ini menunjukkan bahwa semen standar yang ditambah gypsum memiliki kekuatan yang

lebih besar dibandingkan dengan semen standar. Harga CS yang didapat untuk seluruh

sampel juga sudah melampaui CS minimal yang diperlukan yaitu 500 psi, yang berarti bahwa

sampel dalam kondisi memenuhi standar.

Untuk pengujian shear bond strength hanya dilakukan terhadap sampel semen standar dan

menghasilkan SBS sebesar 163.8 psi. Nilai ini cukup kecil menurut saya, karena beban

casing yang ditanggung oleh semen sebagai shear stress akan cukup besar, kecilnya hasil

 pengukuran dapat terjadi karena pengaruh Vaseline yang dioleskan terlebih dahulu pada

selubung cetakan casing, hal ini perlu menjadi perhatian karena bagaimanapun, peran

Vaseline di sini adalah untuk melicinkan semen untuk keluar dari cetakan casing, dan

imbasnya, tekanan yang terukur bukanlah tekanan sebenarnya, melainkan ada peran dariVaseline yang meurunkan tekanan yang diperlukan untuk menggeser semen.

8/18/2019 TM3202_Modul05_Jumat_12213006

13/15

12

Untuk semen standar yang ditambahkan aditif bentonite 3% BWOC mengalami kegagalan

sehingga tidak dapat diukur compressive strength maupun  shear bond strength.

8/18/2019 TM3202_Modul05_Jumat_12213006

14/15

13

V. SIMPULAN

1. 

Slurry yang dibuat pada praktikum adalah semen standar (792g Cement + 349mL air),

semen standar + 3% BWOC Bentonite, dan semen standar + 1% gypsum

2. 

Pengukuran dengan consistometer tidak dapat menentukan thickening time 

dikarenakan kesalahan menggunakan alat yang rusak.

3.  Kekuatan semen untuk menahan tekanan formasi dari hasil pengukuran diperoleh

CSStandar = 812 psi, CSgypsum = 1119.7 psi. 

4. 

Kekuatan semen untuk menahan gaya gesekan akibat berat casing dari hasil

 pengukuran diperoleh SBSstandar = 163.8 psi dan SBSgypsum = 601.3 psi 

5.  Prinsip kerja alat-alat yang dignakan adalah :

a. 

Mud balance, keseimbangan beban b.  Consistometer, centrifugal dan torsi

c.  Hydraulic press, memberi tekanan hidrolik hingga membuat struktur semen

mengalami failure (CS test) dan atau terlepas dari cetakan casing (SBS test)

6. 

Aditif gypsum 1% memberikan efek mempercepat thickening time dan memberikan

high early strength, dan bentonite3% memberikan efek high early strength.

8/18/2019 TM3202_Modul05_Jumat_12213006

15/15

14

DAFTAR PUSTAKA

Rabia, Hussain. “Well Engineering & Construction”. 

Adam T. Bourgoyne, dkk. “Applied Drilling Engineering”. SPE. Richardson, 1991. 

Rubiandini, Rudi. “Catatan Kuliah Teknik Pemboran & Praktikum”. Penerbit ITB. Bandung.

2011

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2314853513000206 

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2314853513000206http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2314853513000206http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2314853513000206