Teknik Pemboran
-
Upload
harist-sampurna -
Category
Documents
-
view
150 -
download
0
description
Transcript of Teknik Pemboran
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
1/138
i
LAPORAN RESMI PRAKTIKUM
ANALISA SEMEN PEMBORAN
DISUSUN OLEH :
Nama : Mohamad Harist Sampurna
NIM : 1101119
Kelompok : IX / TP REG B 2011
JURUSAN TEKNIK PERMINYAKAN
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI MINYAK & GAS BUMI
BALIKPAPAN
2013
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
2/138
ii
LEMBAR PENGESAHAN
LAPORAN RESMI
ANALISA SEMEN PEMBORAN
Diajukan untuk memenuh i persyaratan praktikum Anali sa Semen Pemboran
Tahun Akademik 2012 / 2013
Program Studi Teknik Perminyakan
Sekolah Tinggi Tekonologi M inyak Dan Gas Bumi Bali kpapan
Disusun Oleh,
Nama : Mohamad Harist. S
NIM : 1101119
Kelompok : IX (sembilan)
Dengan hasil penilaian :
Balikpapan, Desember 2013
Disetujui Oleh :
Dosen Mata Kuliah Asisten Praktikum
(Ir. Yudi Ariyono) (Wisnu Ganda Subrata)
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
3/138
iii
LEMBAR ASISTENSI PRAKTIKUM
ANALISA SEMEN PEMBORAN
NAMA : Mohamad Harist SAmpurna
NIM : 1101119
JURUSAN : TEKNIK PERMINYAKAN
KELOMPOK : IX (sembilan)
No. Tanggal Keterangan Paraf
1 27 Desember
2013
Pembahasan paper : perhitungan cementdesign, macam-macam cementing, macam-
macam additiveyang digunakan, peralatan
pada cement design, dan proses
penyemenan.
Presentasi paper. Tanya jawab paper. Diskusi.
2 28 Desember
2013
Pembahasan tugas :Primarydansecondary cementing.
Langkah-langkah cementing.
Penyemenan rangkaian casingserta
penggunaan casingpada sumur.
3. 30 Desember
2013
Gambar peralatan permukaan dan di bawahpermukaan.
Resumedari petrobrain. Glossaryatau istilah-istilah penyemenan. Asistensi laporan :
Bahasa asing di italic.
Halaman awal bab diletakkan di tengah
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
4/138
iv
bawah, lainnya di letakkan di kanan atas.
Jenis bulletsdisamakan dari awal.Tab awal paragaraf harus sama.
Rumus diberi kotak yang sama.
Sub bab baru di masukkan ke dalam.
Hasil di bolduntuk di pembahasan.
Enter sekali untuk sub bab baru.
Samakan menggunakan spasi dalam kurung.
Grafik diperbaiki.
Tabel di warnai.
Warna grafik konsisten.
Perhatikan tanda baca dan huruf kapital.
Jangan ada kata yang terputus.
Pembahan umum berupa paragraf.
4. 04 Januari 2014 Cek Laporan FINAL REPORT
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
5/138
v
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur tercurah atas segala nikmat yang telah dilimpahkan
oleh pemlik ilmu yang maha luas Allah SWT kepada penulis sehingga dapat
menyelesaikan laporan praktikum Analisa Semen Pemboran, sebagai persyaratan
untuk memenuhi kurikulum Tahun Akademik 2013 / 2014 dalam menyelesaikan
Mata Kuliah Teknik Pemboran II di Jurusan S1 Teknik Perminyakan, STT Migas
Balikpapan.
Penulis sampaikan ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah
berperan dan membantu penulis dalam penyelesaian laporan ini, terutama kepada:
1. Bapak Drs. EC Sugiono, MM. selaku Ketua STT Migas Balikpapan2. Bapak Ir. Yudi Aryono selaku dosen mata kuliah Teknik Pemboran II atas
bimbingan dan bantuannya.
3. Asisten Praktikum Analisa Semen Pemboran kelompok Wisnu GandaSubrata yang telah meluangkan banyak waktunya dan memberikan banyak
masukkan/kritik yang membangun.
4. Ibu Nurliani selaku Orang tua dan keluarga yang selalu mendukung danmemberikan semangat.
5. M. Harist Sampurna yang selalu ada dan mendukung disetiap saat.6. Rekan-rekan angkatan Teknik Perminyakan yang memberikan referensi
laporan.
7. Rekan-rekan kelompok 2 Praktikum Analisa Semen Pemboran ataskerjasamanya.
Penulis mengharapkan saran dan kritik demi kesempurnaan didalam laporan
ini. Semoga laporan ini bermanfaat bagi semua rekan-rekan yang membacanya.
Balikpapan, Desember 2013
Penyusun
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
6/138
vi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ....................................................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................ ii
LEMBAR ASISTENSI PRAKTIKUM ......................................................... iii
KATA PENGANTAR ..................................................................................... v
DAFTAR ISI .................................................................................................... vi
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xi
DAFTAR TABEL ........................................................................................... xiii
DAFTAR GRAFIK ......................................................................................... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xvi
BAB I PENDAHULUAN.................................................................... 1
BAB II PEMBUATAN SUSPENSI SEMEN DAN CETAKANSAMPEL .................................................................................. 12
2.1. Tujuan Percobaan .......................................................... 12
2.2. Teori dasar ..................................................................... 12
2.2.1. Kelas Semen ...................................................... 16
2.2.2. Proses Pembuatan Semen .................................. 18
2.3. Peralatan dan Bahan ...................................................... 20
2.3.1. Peralatan ............................................................ 20
2.3.2. Bahan ................................................................. 23
2.4. Prosedur Percobaan ....................................................... 24
2.4.1. Prosedur Pembuatan Sampel ............................. 24
2.4.2. Prosedur Cetakan Sampel ................................. 25
2.4.3. Pengkondisian Suspensi Semen ........................ 25
2.5. Pembahasan ................................................................... 26
2.6. Kesimpulan ................................................................... 26
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
7/138
vii
BAB III PENGUJIAN DENSITAS SUSPENSI SEMEN ................... 28
3.1. Tujuan Percobaan .......................................................... 28
3.2. Teori Dasar .................................................................... 28
3.3. Peralatan dan Bahan ...................................................... 30
3.3.1. Peralatan ............................................................ 30
3.3.2. Bahan ................................................................. 31
3.4. Prosedur Percobaan ....................................................... 32
3.5. Hasil Percobaan dan Perhitungan .................................. 33
3.5.1. Hasil Percobaan ................................................. 33
3.5.2. Perhitungan ....................................................... 34
3.6. Pembahasan ................................................................... 36
3.7. Kesimpulan ................................................................... 43
BAB IV PENGUJIAN RHEOLOGI SUSPENSI SEMEN ................. 44
4.1. Tujuan Percobaan .......................................................... 44
4.2. Teori Dasar .................................................................... 44
4.3. Peralatan dan Bahan ...................................................... 46
4.3.1. Peralatan ............................................................ 46
4.3.2. Bahan ................................................................. 48
4.4. Prosedur Percobaan ....................................................... 49
4.5. Hasil Percobaan dan Perhitungan .................................. 50
4.5.1. Data ................................................................... 50
4.5.2. Perhitungan ....................................................... 51
4.6. Pembahasan ................................................................... 52
4.7. Kesimpulan ................................................................... 55
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
8/138
viii
BAB V PENGUJIAN THICKENING TIME .................................... 57
5.1. Tujuan Percobaan .......................................................... 57
5.2. Teori Dasar .................................................................... 57
5.3. Peralatan dan Bahan ...................................................... 59
5.3.1. Peralatan ............................................................ 59
5.3.2. Bahan ................................................................. 60
5.4. Prosedur Percobaan ....................................................... 61
5.5. Data dan Perhitungan ..................................................... 62
5.6. Pembahasan ................................................................... 62
5.7. Kesimpulan ................................................................... 64
BAB VI PENGUJIAN FREE WATER ................................................ 65
6.1. Tujuan Percobaan .......................................................... 65
6.2. Teori Dasar .................................................................... 65
6.3. Peralatan dan Bahan ...................................................... 67
6.3.1. Peralatan ............................................................ 67
6.3.2. Bahan ................................................................. 68
6.4. Prosedur Percobaan ....................................................... 68
6.5. Data dan Perhitungan ..................................................... 69
6.6. Pembahasan ................................................................... 69
6.7. Kesimpulan ................................................................... 71
BAB VII PENGUJIAN FILTRATION LOSS ...................................... 72
7.1. Tujuan Percobaan .......................................................... 72
7.2. Teori Dasar .................................................................... 72
7.3. Peralatan dan Bahan ...................................................... 74
7.3.1. Peralatan ............................................................ 74
7.3.2. Bahan ................................................................. 75
7.4. Prosedur Percobaan ....................................................... 76
7.5. Data dan Perhitungan ..................................................... 77
7.5.1. Data ................................................................... 77
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
9/138
ix
7.5.2. Perhitungan ....................................................... 78
7.6. Pembahasan ................................................................... 79
7.7. Kesimpulan ................................................................... 83
BAB VIII PENGUJIAN COMPRESSIVE STRENGTH ...................... 84
8.1. Tujuan Percobaan ......................................................... 84
8.2. Teori Dasar ................................................................... 84
8.3. Peralatan dan Bahan ...................................................... 86
8.3.1. Peralatan ............................................................ 86
8.3.2. Bahan ................................................................. 87
8.4. Prosedur Percobaan ....................................................... 88
8.5. Data dan Perhitungan ..................................................... 90
8.5.1. Data ................................................................... 90
8.5.2. Perhitungan ....................................................... 91
8.6. Pembahasan ................................................................... 92
8.7. Kesimpulan ................................................................... 94
BAB IX PENGUJIAN SHEAR BOND STRENGTH ......................... 95
9.1. Tujuan Percobaan .......................................................... 95
9.2. Teori Dasar .................................................................... 95
9.3. Peralatan dan Bahan ...................................................... 97
9.3.1. Peralatan ............................................................ 97
9.3.2. Bahan ................................................................. 99
9.4. Prosedur Percobaan ....................................................... 100
9.5. Data dan Perhtiungan .................................................... 102
9.5.1 Data ................................................................... 102
9.5.2. Perhitungan ....................................................... 103
9.6. Pembahasan ................................................................... 104
9.7. Kesimpulan ................................................................... 106
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
10/138
x
BAB X PENGUJIAN LUAS PERMUKAAN BUBUK SEMEN ...... 107
10.1. Tujuan Percobaan .......................................................... 107
10.2. Teori Dasar .................................................................... 107
10.3. Peralatan dan Bahan ...................................................... 108
10.3.1. Peralatan ............................................................ 108
10.3.2. Bahan ................................................................. 109
10.4. Prosedur Percobaan ....................................................... 109
10.5. Data dan Perhitungan .................................................... 110
10.5.1 Data ................................................................... 110
10.5.2 Perhitungan ....................................................... 110
10.6. Pembahasan ................................................................... 112
10.7. Kesimpulan ................................................................... 115
BAB XI PEMBAHASAN UMUM ........................................................ 116
BAB XII KESIMPULAN UMUM ......................................................... 120
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
11/138
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Cementing ................................................................................. 11
Gambar 2.1. Dry Process ............................................................................... 18
Gambar 2.2. Wet Process ............................................................................... 19
Gambar 2.3. Mixer ........................................................................................ 20
Gambar 2.4. Timbangan ................................................................................. 21
Gambar 2.5. Cetakan Sampel Silinder ........................................................... 21Gambar 2.6. Cetakan Sampel Kubus ............................................................. 21
Gambar 2.7. Gelas Ukur ................................................................................ 22
Gambar 2.8. Mud Balance ............................................................................. 22
Gambar 2.9. Water Bash ................................................................................ 22
Gambar 2.10. Semen ........................................................................................ 23
Gambar 2.11. Bentonite ................................................................................... 23
Gambar 2.12. Barite ........................................................................................ 23
Gambar 3.1. Mud Balance ............................................................................. 30
Gambar 3.2. Timbangan digital ..................................................................... 30
Gambar 3.3. Mixer ........................................................................................ 31
Gambar 3.4. Bentonite ................................................................................... 31
Gambar 3.5. Barite ........................................................................................ 31
Gambar 4.1. Fann VG Meter ......................................................................... 47
Gambar 4.2. Rotor ........................................................................................ 47
Gambar 4.3. Mixer ........................................................................................ 47
Gambar 4.4. Stopwatch .................................................................................. 48
Gambar 4.5. Bentonite ................................................................................... 48
Gambar 4.6. Barite ........................................................................................ 49
Gambar 4.7. Semen ........................................................................................ 49
Gambar 5.1. Atmospheric Consistometer ...................................................... 59
Gambar 5.2. HPHT Consistometer ................................................................ 59
Gambar 5.3. Timbangan ................................................................................. 60
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
12/138
xii
Gambar 5.4. NaCl ........................................................................................ 60
Gambar 5.5. Bubuk Semen ............................................................................ 61
Gambar 6.1. Mixer ........................................................................................ 67
Gambar 6.2. Timbangan ................................................................................. 67
Gambar 6.3. Gelas Ukur ................................................................................ 67
Gambar 6.4. Barite ........................................................................................ 68
Gambar 6.5. Bentonite ................................................................................... 68
Gambar 7.1. Mixer ........................................................................................ 74
Gambar 7.2. Timbangan ................................................................................. 74
Gambar 7.3. Gelas Ukur ................................................................................ 75
Gambar 7.4. Semen ........................................................................................ 75
Gambar 7.5. Kerosene .................................................................................... 76
Gambar 7.6. Bentonite ................................................................................... 76
Gambar 8.1. Hydraulic Pump ........................................................................ 86
Gambar 8.2. Bearing Block Machine Hydraulic Mortar ............................... 86
Gambar 8.3. Monometer ................................................................................. 87
Gambar 8.4. NaCl ........................................................................................ 87
Gambar 8.5. Bentonite ................................................................................... 88
Gambar 9.1. Hydraulic Pump ........................................................................ 97
Gambar 9.2. Bearing Block Machine Hydraulic pump ................................. 98
Gambar 9.3. Monometer ................................................................................ 98
Gambar 9.4. Holder Silinder Penyangga ....................................................... 98
Gambar 9.5. Semen ........................................................................................ 99
Gambar 9.6. Bentonite ................................................................................... 99
Gambar 9.7. NaCl ........................................................................................ 100
Gambar 10.1. Blaine Permeameter .................................................................. 108
Gambar 10.2. Semen ........................................................................................ 109
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
13/138
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Hasil Pengujian Densitas Suspensi Semen ............................... 34
Tabel 4.1. Hasil Pengujian Rheology Suspensi Semen .............................. 50
Tabel 5.1. Hasil Pengujian Thickening Time ............................................. 62
Tabel 6.1. Kandungan Air Mineral dalam Suspensi Semen
yang Direkomendasikan oleh API ............................................ 66
Tabel 6.2. Tabel Hasil Pengujian Free Water Selama 2 Jam ..................... 69
Tabel 7.1. Hasil Pengujian Filtration Loss Selama 30 Menit ..................... 78
Tabel 8.1. Perbandingan t / D terhadap koefisien faktor ............................ 89
Tabel 8.2. Hasil Pengujian Compressive Strength ..................................... 90
Tabel 9.1. Perbandingan t/d Terhadap Koefisien Faktor ........................... 96
Tabel 9.2. Hasil Pengujian Shear Bond Strength ....................................... 102
Tabel 10.1. Tabel Nilai Viskositas ............................................................... 110
Tabel 10.2. Tabel Nilai Porositas ................................................................. 110
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
14/138
xiv
DAFTAR GRAFIK
Grafik 3.1. Grafik Hubungan antara
Penambahan Additive Barite dan SG Semen (gr/cc) ................ 36
Grafik 3.2. Grafik Hubungan antara
Penambahan Additive Bentonite dan SG Semen (gr/cc) ......... 37
Grafik 3.3. Grafik Hubungan antara
Penambahan Additive dan SG Semen (gr/cc) .......................... 38Grafik 3.4. Grafik Hubungan antara
Penambahan Additive dan SG Semen (ppg) ............................ 40
Grafik 3.5. Grafik Hubungan antara
Penambahan Additive dan SG Semen (lb/ft) ............................ 41
Grafik 3.6. Grafik Hubungan antara
Penambahan Additive dan SG Semen (kg/ltr) ......................... 42
Grafik 4.1. Grafik Hubungan Penambahan Additive
dengan Plastic Viscosity .......................................................... 53
Grafik 4.2. Grafik Hubungan Penambahan Additive
dengan Yield Point .................................................................... 54
Grafik 4.3. Grafik Hubungan Plastic Viscosity
dengan Yield Point .................................................................... 55
Grafik 5.1. Grafik Hubungan Penambahan Additive
dengan Thickening Time ........................................................... 55
Grafik 6.1. Grafik Hubungan Penambahan Additive
dengan Free Water .................................................................... 70
Grafik 7.1. Grafik Penambahan Additive dengan
Filtration Loss Percobaan .......................................................... 80
Grafik 7.2. Grafik Penambahan Additive dengan
Filtration Loss Perhitungan ....................................................... 81
Grafik 7.3. Grafik Penambahan Bentonite dengan
Filtration Loss ........................................................................... 82
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
15/138
xv
Grafik 7.4. Grafik Penambahan Kerosine dengan
Filtration Loss ........................................................................... 82
Grafik 8.1. Grafik Hubungan Penambahan Additive
dan Compressive Strength ......................................................... 93
Grafik 9.1. Grafik Hubungan Penambahan Additive
terhadap Shear Bond Strength ................................................... 105
Grafik 10.1. Grafik Hubungan Viskositas dengan Temperatur ..................... 113
Grafik 10.2. Grafik Hubungan Porositas dengan Temperatur ....................... 114
Grafik 10.3. Grafik Hubungan Densitas Semen dengan
Luas Permukaan Butir Semen .................................................... 115
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
16/138
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
TUGAS KARYA TULIS ILMIAH (PAPER) CEMENT DESIGN
ACARA II PENGUJIAN DENSITAS SUSPENSI SEMEN
ACARA III PENGUJIAN RHEOLOGI SUSPENSI SEMEN
ACARA IV PENGUJIAN THICKENING TIME
ACARA V PENGUJIAN FREE WATER
ACARA VI PENGUJIAN FILTRATION LOSS
ACARA VII PENGUJIAN COMPRESSIVE STRENGTH
ACARA VIII PENGUJIAN SHEAR BOND STRENGTH
ACARA IX PENGUJIAN LUAS PERMUKAAN BUBUK SEMEN
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
17/138
1
BAB I
PENDAHULUAN
Salah satu pekerjaan utama dalam pemboran sumur adalah pekerjaan casing
dan cementing.Casingadalah pipa besi yang dipasang dalam sumur well oil atau
gas pada saat drilling (pemboran). Fungsi casing adalah untuk mencegah
terjadinya kebocoran dan keruntuhan dinding sumur drilling. Pada saat well
(sumur) telah berproduksi, casing dapat juga berfungsi sebagai alat menaikkan
(extract) oil atau gas. Penyemenan (cementing) adalah suatu kegiatan pengisian
sejumlah suspensi (padatan + fluida cair) semen ke dalam casing, kemudian
melalui sela atau gap pada bagian casing shoemengalir naik ke annulus antara
casing dan dinding formasi.
Salah satu faktor yang mempengaruhi kualitas kondisi sumur adalah sejauh
mana kualitas semen yang digunakan. Untuk itulah perlu dilakukan studi
laboratorium untuk mengetahui komposisi dan sifat fisik semen. Diharapkan
dengan kualitas semen yang baik konstruksi sumur dapat dipertahankan lebih dari
20 tahun.
Standar minimum yang harus dimiliki dari perencanaan sifat-sifat semen
didasarkan pada Brookhaven national laboratorydan API Sprc 10specification
for material and testing for well cementing.
Secara garis besar percobaan laboratorium analisa semen pemboran dapat
dibagi dalam beberapa kelompok kecil, yaitu :
Pembuatan suspensi semen dan cetakan sampel Uji rheologi suspensi semen Uji sifat-sifat suspensi semen Uji sifat-sifat fisik batuan
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
18/138
2
Uji sifat-sifat fisik batuan semen pemboran sedikit berbeda dengan uji yang
lainnya, karena sifat semen yang terjadi merupakan fungsi waktu. Dengan
demikian sifat-sifat tersebut akan berbeda tergantung dari waktu
pengkondisiannya baik terhadap temperatur ataupun waktunya.
Penyemenan atau cementing adalah suatu proses pendorongan bubur semen
ke dalam lubang sumur melalui casing menuju annulus casing-formasi dan
dibiarkan untuk beberapa saat hingga mengering dan mengeras sehingga dapat
melekatkan casing dengan formasi. Bubur semen yang mengeras akan melindungi
casing dari fluida formasi yang bersifat korosi dan untuk memisahkan zona yang
satu dengan zona yang lain dibelakang casing.
Pada umumnya operasi penyemenan bertujuan untuk :
Melekatkan casing pada dinding lubang sumur. Melindungi casing dari masalah-masalah mekanis sewaktu operasi
pemboran (seperti getaran).
Melindungi casing dari fluida formasi yang bersifat korosi.
Memisahkan zona yang satu terhadap zona lainnya dibelakang casing.
Menurut alasan dan tujuan melakukan proses penyemenan dapat dibagi
menjadi dua yaitu:
1) Primary cementing(penyemanan utama)Adalah penyemenan yang pertama kali dilakukan setelah casing diturunkan
kedalam sumur.
2) Secondaryatau remedial(penyemenan kedua atau penyemanan perbaikan)Penyemenan ulang untuk menyempurnakan primary cementing atau
memperbaiki penyemanan yang rusak.
Fungsi penyemanan ditinjau dari primary cementing dan secondary
cementingantara lain :
1) Fungsiprimary cementingadalah sebagai berikut : Melekatkan casing dengan formasi.
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
19/138
3
Melindungi casing dari korosi. Mencegah hubungan formasiformasi dbelakang casing. Melindungi casing dari tekanan formasi. Menutup zonazona atau formasiformasi yang membahayakan operasi
pemboran selanjutnya.
Padaprimary cementing, penyemanan casing pada dinding lubang sumur
dipengaruhi oleh jenis casing yang akan disemen, yaitu:
Penyemanan conductor casing bertujuan untuk mencegah terjadinyakontaminasi fluida pemboran (lumpur pemboran) dengan formasi.
Penyemanan surface casing bertujuan untuk melindungi air tanah agartidak tercemar dari fluida pemboran, memperkuat kedudukan surface
casing sebagai tempat dipasangnya alat BOP (blow out preventer). Untuk
menahan beban casing yang terdapat dibawahnya dan untuk mencegah
aliran fluida formasi yang akan melaluisurfacecasing.
Penyemanan intermediate casing bertujuan untuk menutup tekananformasi abnormal atau untuk mengisolasi daerah lostcirculation.
Penyemenan production casing bertujuan untuk mencegah terjadinyaaliran antar formasi ataupun aliran fluida formasi yang tidak diinginkan,
yang akan memasuk sumur selain itu juga dapat untuk mengisolasi zona
produktif yang akan diproduksi fluida formasi dan juga dapat mencegah
terjadinya korosi pada casing yang disebabkan materialmaterial korosif.
2) Fungsisecondarycementingadalah sabagai berikut : Memperbaikiprimarycementingyang tidak baik atau tidak sempurna. Memperbaiki casing yang bocor. Menutup lubang perforasi yang salah. Menutup lubang terbuka yang tidak dinginkan. Sebagai landasan bagi peralatan pembelokan lubang.
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
20/138
4
Setelah operasi khusus semen dilakukan, seperti cement bond logging(CBL) dan variable density logging (VDL), kemudian didapati kurang
sempurnanya atau adanya kerusakan pada primary cementing maka akan
dilakukansecondarycementing, hal ini juga dapat dilakukan bila pengeboran
gagal mendapatkan minyak dan menutup lagi zona produktif yang
diperforasi. Secondary cementing dapat dibagi menjadi tiga bagian antara
lain:
a.SqueezecementingSqueeze cementingbertujuan :
Mengurangi wateroil ratio, watergas ratio, ataugasoil ratio. Menutup formasi yang sudah tidak lagi produktif. Menutup zona lost circulation. Memperbaiki kebocoran yang terjadi casing. Memperbaikiprimary cementingyang kurang memuaskan.
Operasi squeeze dilakukan selama operasi pemboran berlangsung,
komplesi atau pada saat workover.
b.Re-cementingRe-cementing dilakukan untuk menyampurkan primary cementing
yang gagal dan untuk memperluas perlindungan casingdi atas topsemen.
c.Plug-back cementingPlug-back cementingdilakukan untuk :
Menutup atau meninggalkan sumur. Melakukan directional drilling sebagai landasan whipstock, yang
dikarkan adanya perbedaan compressive strength antara semen dan
formasi maka akan mengakibatkan bitberubah arahnya.
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
21/138
5
Menutup zona air di bawah zona minyak agar wateroil ratioberkurang pada open hole completion.
Macam- macm teknik penyemenan
1.Perki ns SystemPerkins system sering juga disebut dengan penyemenan sistem plug atau
penyemenan sistem sumbat, karena di dalam penyemenan ini menggunakan
plug. Terdapat dua plug, yaitu bottom plug dan top plug. Bottom plug
memisahkan lumpur yang ada dalam casing dengan bubur semen sedangkan
topplugmemisahkan bubur semen dengan lumpur pendorong.
Peralatan yang digunakan pada penyemenansystem perkinsadalah sebagai
berikut:
a. Peralatan yang terletak di bawah permukaan adalah antara lain : Casing Shoe
Casing shoe terletak di ujung rangkaian casing. Fungsi dari casing
shoe adalah untuk menuntun casing diwaktu penurunannya agar tidak
tersangkut. Casing shoeyang berfungsi hanya sebagai penuntun casing
diwaktu penurunannya disebut guide shoe. Casing yang diperlengkapi
dengan klap penahan tekanan balik disebut denganfloat shoe.
Shoe TrackShoe track adalah satu atau dua batang casing yang ditempatkan
diatas casing shoe. Shoe trackberfungsi untuk menampung bubur semen
yang terkontaminasi oleh lumpur pendorong. Kalau bubur semen yang
terkontaminasi oleh lumpur pendorong masuk ke annulus maka ikatan
semen di annulus tidak baik.
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
22/138
6
Casing CollarSabungan pendek yang dipasang diantara shoe track. Alat ini
berfungsi untuk menahan cementing plugsetelah cementing.
ScratcherScratcher bertugas untuk mengikis mud cake. Bila mud cake tidak
terkikis maka ikatan semen dengan dinding lubang tidak baik, ini akan
membentuk channelingpada semen. Stracher terdiri dari 2 macam, yaitu:
a.Rotating scratcheryang berfungsi untuk mengikis mud cake denganjalan memutar casing.
b.Reciprocating scratcher yang berfungsi untuk mengikis mud cakedengan jalan menaikturunkan rangkaian casing.
CentralizerCentralizer berfungsi membuat casing berada di tengah-tengah
lubang, kalau casing tidak berada ditengahtengah lubang bor, maka
semen tidak rata tebalnya di sekeliling casing malahan ada annulus
casing yang tidak tersemen, kalau hal ini terjadi maka casing tidak akan
ada yang menahan dari serangan cairan korosif. Sehingga casing akan
cepat bocor atau terbentuk channelingdalam semen.
b. Peralatan yang terletak di atas permukaan adalah antara lain : Cementing head
Cementing head adalah peralatan penyemenan yang dipasang
diujung casing teratas. Cementing head yang modern sekarang adalah
plug container dimana didalam plug container bisa dipasang langsung
bottom plug dan top plug, masing masing plug akan ditahan oleh pin
penahan.
Selain dari itu cementing head jenis dilengkapi dengan 3 buah
saluran yaitu :
1. Saluran Lumpur, saluran ini untuk sirkulasi lumpur untukmembersikkan lubang bor
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
23/138
7
2. Saluran bubur semen, saluran ini dipakai diwaktu memompakan bubursemen kedalam casing.
3. Saluran lumpur pendorong, saluran ini digunakan mendorong sampaitop plug berimpit dengan bottom plug di casing collar.
Cementing line Cementing pump
Pompa semen bertugas mengisap bubur semen yang telah dibuat dan
memompakan bubur semen ke cementing head melalui cementing line.
Slurry pan Hopper dan mixer
Hopper adalah corong untuk memasukan bubuk semen dan additive, air
disalurankan dengan tekanan tiinggi dari bagian belakang mixer. Air
dengan bubuk semen dan additivediaduk hingga rata oleh mixer.
Tangki air
Proses pembuatan bubur semen dan memompakannya ke bawah
permukaan adalah seperti berikut. Bubuk semen dimasukan kedalam
hopper, air dialirkan dengan tekanan tinggi ke mixer. Mixer akan
mencampur bubuk semen dengan air atau additivemembentuk bubur semen
(slurry), slurry terdorong keslurry pan. Pompa semen akan mengisap bubur
semen dan memompakannya ke cementing headmelalui cementing line,.
Plug yang terdapat pada plug container mempunyai 3 saluran yaitu :
1. saluran untuk sirkulasi Lumpur.2. saluran bubur semen.3. saluran lumpur pendorong.
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
24/138
8
2.Poorboys SystemMetode poorboys system ini disebut juga dengan penyemenan sistem
tubing atau tubing system. Dikatakan tubing system sering digunakan untuk
penyemenan casing berukuran 16 inch ke atas. Alasan dari penggunaan sistem
poorboys adalah:
a. WaktuWaktu yang diperlukan untuk melakukan penyemenan dengan system
poorboys lebih singkat dibanding bila menyemen dengan sistem perkins.
Hubungan diameter casing besar waktu untuk pendorongan akan lebihpanjang.
b. Peralatan yang tersedia.Bila casing besar, top plug yang mempunyai ukuran yang besar tidak
ada dipasaran. Kalau di pesan pada pabrik tentu harus segera khusus,
sehingga harganya mahal, dan bila ditinjau dari segi biaya tidak ekonomis.
c. Bubur semenBila menggunakan system perkins, tentu untuk casing yang besar akan
mempunyai shoetrack yang mempunyai volume yang besar pula. Di dalam
shoetrack nantinya setelah selesai penyemenan teris oleh semen, yang
banyak sekali, dan semen yang tertinggal di dalam shoetrack akan terbuang
saja. Tentu ini merupakan kerugian dari bubuk semen, sehingga system
perkins juga tidak ekonomis untuk menyemen casing yang berdiameter
besar.
d. Lumpur pendorongLumpur pendorong yang digunakan tentu akan banyak sekali bla
menggunakan penyemenan dengan system sumbat, volume Lumpur
pendorong mulai dari permukaan sampai ke casing collar adalah sangat
besar volumenya untuk casing yang besar diameternya.
e. Pompa Lumpur pendorong.Pompa Lumpur pendorong mungkin takkan sanggup mendorong
Lumpur pemboran yang besar volumenya.
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
25/138
9
Proses kerjanya adalah sebagai berikut. Casing yang akan disemendisambung ujungnya dengan duplex float shoe. Shoe ini berfungsi
menuntun casing agar tidak tersangkutdalam penurunannya. Karna
mempunyai float system, shoe dapat menahan tekanan balik bubur semen
dari annulus. Selain itu duplex float shoe dilengkapi juga stinger socket.
Pada bagian luar casing dilengkapi dengan centralizer dan scratcher, yang
bertugas agar casing tetap berada ditengah lubang dan membersikan mud
cake. di annulus drill pipe dengan casing juga dipasang sebuah centralizer
agar pemasangan stinger dengan stinger socket bisa tepat, tubing dan drill
pipe digunakan sebagai saluran bubur semen dan Lumpur pendorong.
3. Penyemenan BertingkatPenyemenan bertingkat lebih populer disebut dengan stage cementing,
penyemenan ini dilakukan secara bertingkat atau secara bertahap. Tingkat
pertama dilakukan untuk menyemen casing bagian bawah sepanjang kolamsemen tertentu, kemudian dilanjutkan lagi untuk menyemen lagi casing yang
lebih atas. Penyemenan dengan cara ini bisa dlakukan untuk menyemen
seluruh annulus casing dari dari dasar lubang atau tidak seluruhnya. Mungkin
beberapa ribu feat dari dasr lubang. dan ada beberapa ribu atau ratus featpula
dari permukaan, hal ini tergantung kepada tujuan penyemenan itu dan kondisi
dari formasi yang akan disemen. Alasan alasan dilakukannya penyemenan
bertingkat sebagai berikut :
a. Tekanan rekah formasiBila formasi didasar lubang mempunyai tekanan rekahan yang kecil
tinggi kolam semen tidak dapat terlalu besar, sebab dasar lubang tidak
sanggup menahan tekanan yang besar kita tahu bahwa berat jenis bubur
semen adalah cukup besar dan akan menyebabkan tekanan yang lebih besar,
yang akan menghancurkan formasi dari tekanan tersebut. Ha ini berlaku
pula pada sumur dalam.
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
26/138
10
b. Menghemat pemakaian semen.Bagian dari lubang bar tidak perlu seluruhnya disemen, bila formasi
lubang cukup keras dan kompak, tidak perlu disemen. Jadi dengan tidak
seluruhnya disemen maka akan menghemat semen.
c. Formasi lostFormasi yang sangat lemah yang mana merupakan yaqng tidak tahan
terhadap tekanan, tidak perlu disemen bila formasi tersebut tidak
menibulkan bahaya yang lain cukup disemen bagian atas dan bawahnya
saja.
Teknik penyemenan bertingkat ada beberapa cara, yaitu:
Regular two stage cementing. Continuous tripping two stage cementing. Continuous two stage cementing.
Tidak terdapat banyak perbedaan antara ketiga cara diatas, karena secara
teknis proses kerja dari ketiga cara diatas pada dasarnya sama. Berikut dibawah
ini gambar 1.1 proses penyemenan (cementing).
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
27/138
11
Gambar 1.1. Cementing
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
28/138
12
BAB II
PEMBUATAN SUSPENSI SEMEN DAN CETAKAN SAMPEL
2.1. Tujuan Percobaan1. Mengetahui cara pembuatan suspensi semen.2. Membuat cetakan dari suspensi semen.3. Mengetahui peralatan yang digunakan dalam pembuatan suspensi semen.
2.2. Teori DasarPada umumnya penyemenan bertujuan untuk melekatkan casing pada
dinding lubang sumur, melindungi casing dari masalahmasalah mekanis
sewaktu operasi pemboran (seperti getaran). Melindung casing dari fluida
formasi yang bersifat korosif, dan untuk memisahkan zonazona yang satu
terhadap zona yang lain dibelakang casing.
Densitas suspensi semen yang rendah sering digunakan dalam operasiprimary cementing, guna untuk menghindari terjadinya fracture pada
formasi yang lemah. Untuk menurunkan densitas dapat dilakukan dengan
hal-hal berikut :
Menambahkan clay atau zatzat kimia silikat jenis extender Menambahakan bahanbahan yang dapat memperbesar volume
suspensi semen,seperti pozzolan
Sedangkan densitas suspensi semen sangat tinggi digunakan bilatekanan formasi cukup besar. Untuk memperbesar densitas dapat
ditambahkan pasir atau material material pemberat ke dalam suspensi
semen,seperti barite dan bentonite.
Pengukuran densitas di laboratorium berdasarkan dari data berat
volume tiap komponen yang ada dalam suspensi semen, sedangkan di
lapangan dengan menggunakan alat Pressurized mud balance.
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
29/138
13
Densitas suspensi semen didefenisikan sebagai perbandingan antara
jumlah berat bubuk semen, air pencampur dan addditif terhadap jumlah
volume bubuk semen, air pencampur dan additif.
Dirumuskan sebagai berikut :
Dimana :
Dbs = Densitas suspensi semen
Gbk = Berat bubuk semen
Gw = Berat air
Ga = Berat additif
Vbk = Volume bubuk semen,gallon
Vw = Volume air,gallon
Densitas suspensi semen sangat berpengaruh terhadap tekanan
hidrostatis suspensi semen didalam lubang sumur. Bila formasi tidak
sanggup menahan tekanan suspensi semen, maka akan menyebabkan
formasi pecah, sehingga terjadi lost circulation.
Semen yang biasa digunakan dalam industri perminyakan adalah
semen Portland, dikembangkan oleh Joseph Aspdintahun 1842. Disebut
Portland karena mula-mula bahannya didapat dari pulau Portland Inggris.
Semen Portland ini termasuk semen hidrolis dalam arti akan mengeras bila
bertemu atau bercampur dengan air.
= + + + +
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
30/138
14
Semen portland mempunyai 4 komponen mineral utama, yaitu:
1. Triclacium silicate (3CaO.SiO2atau C
3S)
Triclacium silicate dihasilkan dari kombinasi CaO dan SiO2.
Komponen ini merupakan yang terbanyak dalam semenportland, 4045
% untuk semen yang lambat proses pengerasannya dan sekitar 6065 %
untuk semen yang cepat proses pengerasannya (high-early strength
cement). Komponen C3S pada semen memberikan strength yang terbesar
pada awal maupun akhir pengerasan, terutama awal pengerasan.
2.Dicalcium silicate (2CaO.SiO2atau C3S)Dicalcium silicate juga dihasilkan dari kombinasi CaO dan SiO2.
Komponen ini sangat penting dalam memberikan final strength semen
karena C2S ini menghidrasinya lambat maka tidak berpengaruh dalam
setting time semen, akan tetapi sangat menentukan dalam kekuatan
semen lanjut. Kadar C2S dalam semen tidak lebih dari 20 %.
3. Tricalcium aluminate (3CaO.Al2O3atau C3A)Tricalcium aluminate terbentuk dari reaksi antara CaO dan Al2O3.
Walaupun kadarnya lebih kecil dari komponen silikat, sekitar 15 % untuk
high-early strength cement dan sekitar 3 % untuk semen yang tahan
terhadap sulfat karena hasil hidrasi C3A mudah diserang sulfat, namun
berpengaruh terhadap rheologi suspensi semen dan membantu proses
pengerasan awal pada semen tapi tidak menyumbang kekuatan akhir
semen.
4. Tetra calcium aluminoferite (4CaO.Al2O3.Fe2O3atau C4AF)Tetra calcium aluminoferite terbentuk dari reaksi CaO, Al2O3 dan
Fe2O3. Komponen ini hanya sedikit pengaruhnya terhadap strength
semen. API menjelaskan bahwa bila kadar C4AF ditambah dengan dua
kali kadar C3A tidak boleh lebih dari 24 % untuk semen yang tahan
terhadap kandungan sulfat tinggi. Penambahan oksida besi yang
berlebihan akan menaikkan kadar C4AF dan menurunkan kadar C3A, dan
berfungsi menurunkan panas hasil reaksi/hidrasi C3S dan C2S.
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
31/138
15
Selain ke-4 dasar komponen yang ditemukan dalam klinker, semen
portland dalam bentuk akhirnya dapat mengandunggypsu78;m, alkali sulfat,
magnesium, lime bebas dan zat penambah lainnya. Pada konsentrasi normal,
material-material ini tidak begitu mempengaruhi sifat set semen, tapi
mempengaruhi laju hidrasi, ketahan terhadap serangan sulfat dan sifat bubur
semen.
Struktur butiran klinker bervariasi mengikuti material mentahnya,
ukuran butirannya dan pemanggangannya dan pendinginannya. Variabel-
variabel tadi mempengaruhi proses kristalisasi, berbagai hasil akhir dan
porositas dari butiran klinker itu sendiri. Secara umum, C3S (alite), sebagai
komponen mayoritas mengkristal sebagai partikel butiran. C2S (balite)
mengkristal kecil-kecil, lebih bundar yang mana tersebar di sekitar butiran
C3S. C4AF membentuk fasa kontinu di antara struktur butiran klinker.
Distrubusi permukaan dari komposisi yang berbeda penting dalam
menentukan sifat semen. Kelas semen tertentu dengan spesifikasi yang sama
dapat mempunyai kekuatan yang berbeda. Ini biasanya disebabkan
perbedaan proses kristalisasi.
Selain komponen dasar, ada juga komponen tambahan dalam
pembuatan semen pemboran. Komponen tambahan semen merupakan
macam-macam additive yang digunakan dalam operasi penyemenan untuk
memperoleh sifat khusus atau kinerja yang dibutuhkan. Additive yang
umum digunakan untuk bahan campuran pada suspensi semen/slurry antara
lain :
1.Retarder, digunakan untuk memperpanjang thickening time.2.Accelerator, digunakan untuk memperpendek thickening time.3. Weighting Agent, digunakan untuk menambah densitas suspensi semen.4.Ekstender, digunakan untuk mengurangi densitas suspensi semen.5.Dispersant, digunakan untuk menurunkan viskositas suspensi semen.6.Fluid Loss Control Agent, digunakan untuk mengurangi filtrat (air
bebas).
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
32/138
16
7.Lost Circulation Control Agent, digunakan untuk mengurangi kehilangansuspensi semen ke formasi.
8. Special Additive, digunakan untuk keperluan khusus dalammenanggulangi kasus tertentu.
2.2.1. Kelas SemenAPI telah melakukan pengklasifikasian semen kedalam
beberapa kelas guna mempermudah pemilihan dan penggolongan
semen yang akan digunakan. Pengklasifikasian ini didasrkan atas
kondisi sumur dan sifat-sifat semen yang disesuaikan dengan kondisi
sumur tersebut. Kondisi sumur tersebut meliputi kedalaman sumur,
temperatur, tekanan dan kandungan yang terdapat pada fluida
formasi (seperti sulfat dan sebagainya). Pengklasifikasian kelas
semen dengan standar API adalah sebagai berikut:
Kelas ASemen kelas A ini digunakan dari kedalaman 0 (permukaan)
sampai 6000 ft. Semen ini terdapat dalam tipe biasa (ordinary
type) saja.
Kelas BSemen kelas B digunakan dari kedalaman 0 sampai 6000 ft dan
tersedia dalam jenis yang tahan terhadap kandungan sulfat
menengah dan tinggi (moderate sulfate resistantdan high sulfat
resistant).
Kelas CSemen kelas C digunakan dari kedalaman 0 sampai 6000 ft dan
mempunyai sifat high-early strength(proses pengerasan cepat).
Semen ini tersedia dalam jenis moderate dan high sulfat
resistant.
Kelas DSemen kelas D digunakan untuk kedalaman dari 6000 ft sampai
12000 ft dan untuk kondisi sumur yang memiliki tekanan dan
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
33/138
17
temperatur tinggi. Semen ini tersedia juga dalam jenis moderate
dan high sulfat resistant.
Kelas ESemen kelas E digunakan untuk kedalaman dari 6000 ft sampai
14000 ft dan untuk kondisi sumur yang memiliki tekanan dan
temperatur tinggi. Semen ini tersedia juga dalam jenis moderate
dan high sulfat resistant.
Kelas FSemen kelas F digunakan untuk kedalaman dari 10000 ft sampai
16000 ft dan untuk kondisi sumur yang memiliki tekanan dan
temperatur tinggi. Semen ini tersedia juga dalam jenis high
sulfat resistant.
Kelas GSemen kelas G digunakan untuk kedalaman 0 sampai 8000 ft
dan merupakan semen dasar. Bila ditambahkan retarder, semen
ini dapat dipakai untuk sumur yang dalam dan rangetemperatur
yang cukup besar. Semen ini tersedia dalam jenis moderatedan
high sulfat resistant.
Kelas HSemen kelas H digunakan dari kedalaman 0 sampai 8000 ft dan
merupakan semen dasar pula. Dengan penambahan accelerator
dan retarder, semen ini dapat digunakan pada range temperatur
dan kedalaman yang besar. Semen ini hanya tersedia dalam jenis
moderate sulfate resistant.
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
34/138
18
2.2.2. Proses Pembuatan SemenPembuatan Semen dilakukan melalui tahapan tahapan sebagai
berikut:
a. Proses PeleburanDalam bagian ini ada 2 cara yang umum digunakan, yaitu :
Dry ProcessPada awal proses ini, clay dan limestone sama-sama
dihancurkan, lalu dikeringkan di rotary dries. Hasilnya dibawa
ke tempat penggilingan untuk dileburkan. Kemudian hasil
peleburan ini masuk ketempat penyaringan dan partikel-
partikel yang kasar dibuang dengan system sentrifugal. Hasil
saringan ini ditempatkan di beberapa silo (tempat berbentuk
tabung yang tertutup) dan setelah didapat komposisi kimia
yang diinginkan kemudian akan melalui proses pembakaran di
klin.
Gambar 2.1. Dry Process
Wet ProcessMaterial-material mentah dicampur dengan air, lalu
dimasukkan ke tempat penggilingan (grinding mill). Campuran
ini kemudian dipompa melalui vibrating screen. Material-
material yang kasar dikembalikan ke penggilingan, sementara
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
35/138
19
campuran yang lolos yang berupa susupensi ditampung pada
suatu tempat berbentuk kolom-kolom. Di tempat ini, suspensi
mengalami proses rotasi dan pemampatan sehingga didapat
campuran yang homogen. Di tempat ini pula komposisi kimia
suspensi diubah-ubah untuk didapatkan komposisi yang
diinginkan sebelum dibawa ke klin.
Gambar 2.2. Wet Process
b.Proses PembakaranSetelah melalui salah satu proses peleburan di atas, campuran
tersebut dimasukkan ke tempat pembakaran (klin). Di klin,
campuran ini berputar-putar kemudian berubah menjadi clinker.
c. Proses PendinginanProses pendinginan sebenarnya telah dimulai ketika temperatur
mulai menurun dari clinkering temperature. Kualitas clinker dan
selesainya pembuatan semen sangat tergantung dari laju
pendinginan-perlahan sekitar 4-5 oC (7-8 oC) sampai suhu 1250
oC, kemudian cepat sekitar 18-20 oC (32-36oF) permenit.
d.Proses PenggilinganPada tabung penggiling ada bola-bola baja, yang dapat
mengakibatkan sekitar 97-99 % energi yang masuk diubah
menjadi panas. Oleh karena itu diperlukan pendinginan, karena
jika terlalu panas akan banyak gypsum yang menghidrasi menjadi
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
36/138
20
kalsium sulfat hemidrat (CSH1/2) atau larutan anhidrit (CS).
Akhirnya dari proses penggilingan didapat bubuk semen yang
diinginkan dari hasil penggilingan clinker dengan gypsum
(CSH2).
Pembuatan suspensi semen dimulai dengan persiapan peralatan
dan material semen, baik berupa semen Portland, air dan additif.
2.3. Peralatan Dan Bahan2.3.1. Peralatan
1. Timbangan2. Cetakan Sampel3. Gelas Ukur4.Mixer5. Stopwatch6.Mud Balance7. Water Bath
Gambar 2.3 Mixer
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
37/138
21
Gambar 2.4 Timbangan
Gambar 2.5 Cetakan Sampel Sili nder
Gambar 2.6 Cetakan Sampel Kubus
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
38/138
22
Gambar 2.7 Gelas Ukur
Gambar 2.8 Mud Balance
Gambar 2.9 Water Bath
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
39/138
23
2.3.2. Bahan1. Semen2.Additive3. Air
Gambar 2.10 Semen
Gambar 2.11 Bentonite
Gambar 2.12 Bar ite
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
40/138
24
2.4. Prosedur Percobaan2.4.1. Prosedur Pembuatan Suspensi Semen
1. Menimbang bubuk semen x gram,dengan timbangan2. Mengukur air dengan WCR (Water Cement Ratio) yang
diinginkan,harga WCR tersebut tidak boleh melebihi batas air
maksimum atau kurang dari batas air minimum.Kadar air
maksimum adalah air yang dicampurkan ke dalam semen tanpa
menyebabkan terjadinya pemisahan lebih dari 3.5 ml,dalam 250
ml suspensi semen jika didiamkan selama 2 jam pada temperature
kamar.Sedang kadar air minimum adalah jumlah air yang dapat
dicampurkan kedalam semen untuk memperoleh konsistensi
maksimum sebesar 30 UC.
3. Jika ingin menggunakan additif, lakukan prosedur sebagaiberikut:
Jika additif berupa padatan,timbang berdasarkan % berat yangdibutuhkan.Sebagai contoh penambahan tepung silika dalam %
BWOC,dengan berat total semen dan silika seberat 349 gram
adalah:
Silika 10% BWOC dengan berat = 10/100 x 349 gr
= 34,9 gr
Bubuk semen + silika = (349-34.9) gr
= 314,1 gr
Jika additif berupa cairan,% penambahan dilakukan denganmengukur volume additif berbanding dengan volume air yang
diperlukan.Sebagai contoh 1.5% HR-13-L,dengan volume total
air sebesar 1000ml, adalah:
Volume HR-a3-L yang diperlukan = 1.6/100 x 1000ml = 15ml
4. Mencampur bubuk semen dengan additif padatan pada kondisikering, kemudian air dan additif larutan masukan kedalam mixing
containerdan jalankan mixer pada kecepatan rendah 4000 RPM
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
41/138
25
dan masukkan campuran semen dan additif padatan
kedalamannya tidak lebih dari 15 detik, kemudian tutup mixing
containerdan lanjutkan pengadukan pada kecepatan tinggi 12000
RPM selama 35 detik..
2.4.2. Prosedur Cetakan SampelUntuk kebutuhan pengujian digunakan tiga buah bentuk cetakan
sample sebagai berikut:
1. Cetakan pertamaBerupa kubik berukuran 2x2 in,cetakan sampel ini diperlukan
untuk pengukuran compressive strengthstandar API.
2. Cetakan keduaBerupa silinder casing berukuran tinggi 2 in,dan diameter
dalamnya 1 in,cetakan sampel ini diperlukan untuk pengukuran
shear bond strength antara casing dan semen,serta pengukuran
permeabilitas dengan casing
3. Cetakan ketigaBerupa core silinder berukuran tinggi 1-1/2 in dan diameter
luarnya 1 in.Sampel ini digunakan untuk pengukuran
permeabilitas semen dengan casing dan pengukuran compressive
strength.
2.4.3. Pengkondisian Suspensi SemenPengkondisian suspensi semen dimaksudkan untuk
mensimulatorkan kondisi tekanan dan temperatur yang diinginkan.
Pengkondisian dapat dilakukan dengan tekanan atmosfer dan
temperatur sampai 90oC dengan menggunakan water bath
(thermobath). Pengkondisian pada tekanan dan temperatur opersai
dapat dilakukan dengan alatPressure Curing Chamber.
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
42/138
26
2.5. PembahasanDalam pembuatan suspense semen yang dibutuhkan adalah semen
Portland, air dan additive. Untuk pembuatan suspense semen ini, ada
beberapa hal yang perlu diperhatikan salah satunya water cemen ratio
(WCR). Dalam pembuatan suspense semen ini WCR yang diinginkan tidak
melebihi batas maksimum atau kurang dari batas minimum. Kadar air
maksimum adalah air yang dicampurkan kedalam semen tanpa
menyebabkan terjadinya pemisahan lebih dari 3,5 ml, dalam 250 ml
suspensi semen jika didiamkan selama 2 jam pada temperature kamar.
Sedang kadar air minimum adalah jumlah air yang dapat dicampurkan
kedalam semen untuk memperoleh konsistensi maksimum sebesar 30 cc.
Dalam pratikum ini ada 3 cetakan semen yang dibuat dan masing
berbeda bentuk dan ukuran. Cetakan pertama yang berbentuk kubik dibuat
untuk pengukuran compressive strength. Cetakan kedua berbentuk silinder
dengan tinggi 2 inch untuk pengukuran shear bond strength antara casing
dan semen dan permeabilitas dengan casing. Sedangkan cetakan 3 berbentuk
silinder dengan tinggi 1 atau 2 inch untuk pengukuran permeabilitas semen
dengan casing dan compressive strength.
2.6. Kesimpulan1. Pembuatan suspensi semen dan cetakan semen ini perlu dilakukan dalam
penentuanshear bonddan compressive strength.
2. Pembuatan suspensi semen dan cetakan semen yang baik akan sangatmendukung nilai dari shear bond dan compressive strength yang akan
ditentukan kemudian.
3. Operasi penyemanan bertujuan untuk melekatkan casing pada dindinglubang bor, melindungi casing dari masalahmasalah mekanis dari suatu
operasi pemboran yang bersifat korosif.
4. Pembuatan suspensi semen yang baik berpengaruh terhadap nilai porouspada semen.
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
43/138
27
5. Cetakan sample terbagi menjadi 3 macam, yaitu cetakan berbentukkubik, cetakan berbentuk silinder dengan diameter dalam 1 in, dan
diameter luar 1 in.
6. Jika additif berupa padatan ,maka ditimbang berdasarkan pengukuranvolume semen yang dibutuhkan. Jika additif berupa cairan, maka
dilakukan berdasarkan pengukuran volume additif berbanding dengan
volume air yang diperlukan.
7. Untuk mensimulatorkan kondisi tekanan dan temperatur sesuai yangdiperlukan maka dilakukan pengkondisian semen.
8. Pembuatan suspensi semen dibedakan dalam dua proses, yaitu dryprocessdan wet process.
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
44/138
28
SGS m n= Ws+Wad+WairVs+Vad+Vair
BAB III
PENGUJIAN DENSITAS SEMEN
3.1. Tujuan Percobaan1. Menentukan densitas suspensi semen dengan mud balance.2. Mengetahui pengaruh penambahan additive terhadap densitas supensi
semen.
3. Mengetahui pengaruh jumlah berat tiap additive terhadap perubahandensitas semen
4. Menyimpulkan pengaruh jumlah densitas semen terhadap tekananhidrostatis.
3.2. Teori DasarDensitas suspensi semen didefinisikan sebagai perbandingan antara
jumlah berat bubuk semen, air pencampur dan additive terhadap jumlah
volume bubuk semen , air pencampur dan additive. Dirumuskan sebagai
berikut :
Dimana :
SG Semen = SG suspensi semen
Ws = Berat bubuk semen
Wad = Berat additive
Wair = Berat air
Vs = Volume bubuk semen
Vad = Volume Additif
Vair = Volume Air
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
45/138
29
Densitas merupakan berat per unit volume. Densitas dapat dinyatkan
dalam berbagai satuan, misalnyapounds per gallon(ppg),pounds per cubit
feet( lb/ft3),specific gravity, atau dalam gradient tekanan dalampounds per
square inch (lb/in2) per 1000 ft lumpur dalam lubang sumur. Satuan yang
terakhir ini sering digunakan karena langsung dapat untuk menghitung
tekanan hidrostatik dari kolom lumpur pada setiap kedalaman lubang
dengan satuan yang sama dimana tekanan pompa dan tekanan reservoir atau
tekanan fluida formasi dihitung. Satuan ini disarankan dalam AAODC-API
laporan Standard Daily Drilling Report.
Densitas suspensi semen sangat berpengaruh terhadap tekanan
hidrostatis suspensi semen dalam lubang sumur. Bila formasi tidak sanggup
menahan tekanan suspensi semen, maka akan menyebabkan formasi pecah
sehingga terjadi lost circulation.
Densitas suspensi yang rendah sering digunakan dalam operasiprimary
cementing dan remedial cementing, guna menghindari terjadinya fracture
pada formasi yang lemah. Untuk menurunkan densitas dapat dilakukan hal-
hal sebagai berikut :
Menambahkan clay atau zat-zat kimia silikat jenis extender. 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
atau materialmaterial pemberat kedalam suspensi semen, seperti barite.
Pengukuran densitas di laboratorium berdasarkan dari data berat dan
volume tiap komponen yang ada dalam suspensi semen, sedangkan di
lapangan dengan menggunakan alat pressurized mud balance. Mud
balance terdiri darisupporting base, cup, lid, dangraduated arm carrying a
sliding weight.
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
46/138
30
3.3. Peralatan Dan Bahan3.3.1. Peralatan
1. Timbangan2. Mixer3. Mud Balance
Gambar 3.1 Mud Balance
Gambar 3.2 Timbangan Digital
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
47/138
31
Gambar 3.3 Mixer
3.3.2. Bahan1. Semen2. Additive (Barite dan Bentonite)3. Air
Gambar 3.4 Bentonite
Gambar 3.5 Barite
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
48/138
32
Gambar 3.6 Semen
3.4. Prosedur Percobaan
Prosedur percobaan yang dilakukan adalah :
1. Mengkalibrasi peralatanpressured mud balanced sebagai berikut : Membersihkan peralatan mud balanced Mengisi cup dengan air hingga penuh lalu ditutup dan
dibersihkan bagian luarnya
Meletakkan kembali mud balancedpada kedudukan semula Rider ditempatkan pada skala 8,33 ppg Meneliti nuvo glass, bila tidak seimbang kalibrasikan screw
sampai seimbang.
2. Mempersiapkan suspensi semen yang diukur dan density suspensisemen dapat menggunakan rumus :
Dimana :
= Massa jenis suspensi semen
Ws = Berat bubuk semen
Wad = Berat additive
Wair = Berat air
= + + + +
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
49/138
33
Vs = Volume bubuk semen
Vad = Volume Additif
Vair = Volume Air
3. Masukkan suspensi semen kedalam cup balanced, kemudian cupditutup dan semen yang melekat pada dinding bagian luar dibersihkan
sampai bersih.
4. Letakkan balance armpada kedudukan semula, kemudian atur riderhingga seimbang, baca harga skala sebagai densitas suspensi semen
3.5. Hasil Percobaan dan Perhitungan3.5.1. Hasil Percobaan
Data hasil Percobaan dalam bentuk analisa dan tabel adalah
sebagai berikut:
Kelas semen : A Densitas Barite : 4.33 gr/cc Densitas Bentonite : 2.65 gr/cc Densitas Semen : 3.14 gr/cc Volume Air : 276 cc Berat Semen : 600 gram
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
50/138
34
Tabel 3.1 Hasil Penguj ian Densitas Suspensi Semen
Semen
(gram)
Air
(ml)
Additif (gram) VolumeAdditif
(ml)
SGSemen
(gr/ml)
SGSemen
(ppg)
SGSemen
(lb/ft3)
SGSemen
(kg/liter)Barite Bentonite
600 276 0 0 1.8755 15.623 117.086 1.875
600 276 0.75 0.173 1.8764 15.630 117.142 1.876
600 276 1.5 0.346 1.8773 15.638 117.199 1.877
600 276 2.25 0.520 1.8782 15.645 117.256 1.878
600 276 3 0.693 1.8791 15.653 117.313 1.879
600 276 0 0 1.8755 15.623 117.086 1.875
600 276 0.75 0.283 1.8759 15.627 117.115 1.876
600 276 1.5 0.566 1.8764 15.630 117.144 1.876
600 276 2.25 0.849 1.8769 15.634 117.173 1.877
600 276 3 1.132 1.8773 15.638 117.203 1.877
600 276 3.75 1.415 1.8778 15.642 117.232 1.878
600 276 4.5 1.698 1.8783 15.646 117.261 1.878
600 276 5.25 1.981 1.8787 15.650 117.290 1.879
600 276 6 2.264 1.8792 15.654 117.319 1.879
600 276 6.75 2.547 1.8797 15.658 117.348 1.880
600 276 7.5 2.830 1.8801 15.662 117.377 1.880
3.5.2. PerhitunganContoh Perhitungan pada suspensi semen ke delapan adalah sebagai
berikut:
Berat additif Barite : 0 gr Volume additif : 0 ml Berat Air
= olume Air cc air grcc
276 cc
1 grcc 276 gr
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
51/138
35
Menghitung Volume semen=
Berat emen gr
emen grcc 600 gr
314 grcc 191083 ml
Menghitung VolumeAdditive= Berat additive gr
additive grcc
0 gr
433 grcc 0 ml
Menghitung SG Semen (satuan gr/cc) = + + + + = + + + +
==
Menghitung SG Semen (Satuan ppg)S ppg 18755 gr cc 833 pp
Menghitung SG Semen (Satuan lb/ft3)S (lft3) 18755 gr cc 6243 t
Menghitung SG Semen (Satuan lb/ft3)S kgliter 18755 gr cc 1 itr
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
52/138
36
3.6. Pembahasan
Pada percobaan pengujian densitas ada dua bahan additive yang
digunakan yang digunakan yaitu barite dan bentonite. Dengan menggunakan
sampel semen yang sama yaitu 600 gr dan air 276 ml kemudian
ditambahkan additivedengan jumlah tertentu.
Graf ik 3.1. Graf ik Hubungan antara Penambahan Additive Barite dan SG Semen (gr/ml )
Grafik diatas merupakan grafik hubungan ketika suspensi semen
ditambahkan additive barite dan ditentukan hubungannya dengan SG
Semen. Semakin ditambah additivebarite, SG Semen akan meningkat pula
secara regular dan tetap menimbulkan selisih yang cukup jauh apabila hasil
perhitungan dibulatkan.
0, 1.8755
0.75, 1.8764
1.5, 1.8773
2.25, 1.8782
3, 1.8791
1.8750
1.8755
1.8760
1.8765
1.8770
1.8775
1.8780
1.8785
1.8790
1.8795
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
SGCe
ment(gr/ml)
Barite
Grafik Hubungan antara Penambahan Additive Barite VsSG Semen (gr/mL)
Barite
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
53/138
37
Graf ik 3.2. Graf ik Hubungan antara Penambahan Additive Bentoni te dan SG Semen
Sementara untuk penambahan bentonite, peningkatan SGnya tidak
begitu signifikan, akan tetapi setiap penambahan gram secara teliti maka SG
Semen akan naik secara signifikan. Hal ini terjadi bukan karena kesalahan
pengukuran, akan tetapi karena faktor pembulatan dalam perhitungan yang
dilakukan oleh peneliti sebanyak 3 angka dibelakang koma. Baik additive
bentonite dan barite masingmasing berfungsi sebagai menaikkan SG dari
semen. Namun kecenderungan bentonite itu secara teoritis tidak tepat.
Karena fungsi bentonite yaitu menurunkan densitas semen. Hal ini dapat
terjadi karena kesalahan perhitungan.
0, 1.8755
0.75, 1.8759
1.5, 1.8764
2.25, 1.8769
3, 1.87733.75, 1.8778
4.5, 1.8783
5.25, 1.8787
6, 1.8792
6.75, 1.8797
7.5, 1.8801
1.8750
1.8760
1.8770
1.8780
1.8790
1.8800
1.8810
0 2 4 6 8
SG
Cem
ent(gr/ml)
Bentonite
Grafik Hubungan antara Panambahan Additive BentoniteVs SG Semen
Bentonite
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
54/138
38
Graf ik 3.3 Grafi k Hubungan antara Penambahan Additive (Bari te & Bentonite) dan
SG Semen (gr/ml)
Berdasarkan grafik 3.3 maka dapat dilihat perubahan densitas semen
saat ditambahkan additive berupa barite dan bentonite. Kedua additive
tersebut menambah densitas semen.
Kedua additive tersebut dapat dibandingkan untuk menambahkan
densitas. Saat semen ditambahkan barite dan bentonite dengan jumlah yang
sama, barite menaikkan densitas semen lebih cepat dibandingkan bentonite.
Densitas suspensi semen yaitu perbandingan antara jumlah berat bubuk
semen,air pencampur dan additiveterhadap jumlah volume bubuk semen,air
pencampur dan additive. Densitas suspensi semen sangat berpengaruh
terhadap tekanan hidrostatik suspensi semen didalam lubang sumur,
misalnya saja formasi akan pecah dan terjadi loss circulation apabila
formasi sudah tidak mampu menahan formasi.
Oleh karena itu untuk menjaga densitas semen ada beberapa hal yang
perlu dilakukan yaitu apabila densitas cukup tinggi maka dapat diturunkan
0, 1.8755
0.75, 1.8764
1.5, 1.8773
2.25, 1.8782
3, 1.8791
0, 1.8755
0.75, 1.8759
1.5, 1.8764
2.25, 1.8769
3, 1.8773
3.75, 1.87784.5, 1.8783
5.25, 1.8787
6, 1.8792
6.75, 1.8797
7.5, 1.8801
1.8750
1.8760
1.8770
1.8780
1.8790
1.8800
1.8810
0 1 2 3 4 5 6 7 8
SG
Cement
(gr/ml)
Additive (Barite & Bentonite)
Grafik Hubungan antara Penambahan Additive (Barite &
Bentonite) Vs SG Semen (gr/mL)
Barite
Bentonite
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
55/138
39
dengan menambahkan clay atau zat-zat kimia silikat jenis extender. Selain
itu dapat pula dilakukan pembesaran volume suspensi semen dengan
menambahkan bahan tertentu. Sebaliknya apabila densitas suspensi semen
sangat rendah maka dapat ditambahkan pasir atau material-material
pemberat ke dalam suspensi semen atau additive weighting agent untuk
menambahkan densitas suspensi semen.
Densitas suspensi semen yang rendah digunakan pada operasi primary
cementingdan remedialkarena setelah dilakukan operasi pemboran kondisi
bore hole serta formasi kita masih lemah. Sedangkan densitas suspensi
semen yang tinggi digunakan pada formasi yang bertekanan tinggi. Dalam
percobaan pengujian densitas semen ini perlu diketahui ukuran besar
specific gravitysemen (ppg) dari masing-masing additiveseperti barite dan
bentonite,dimana dalam percobaan ini telah diketahui harga densitas barite,
bentonite, semen dan juga berat air dan berat semen atau volume air,
sedangkan volume semen perlu dihitung dulu dengan cara nilai dari berat
semen dibagi dengan densitas semen.
Begitu pula dengan volume masing-masing additive (barite dan
bentonite) dihitung dengan cara nilai berat masing-masing additive dibagi
dengan nilai dari densitas masing-masing additive. Setelah volume additive
tersebut diketahui selanjutnya yang dilakukan adalah perhitungan SG semen
dengan cara berat air ditambah berat semen dan ditambahkan berat additive,
kemudian hasil dari penjumlahan tersebut dibagi dengan hasil dari
penjumlahan antara volume air dengan volume semen dan volume additive.
Setelah nilai SG dari masing-masing additive didapatkan maka
perbandingannya dapat diketahui. Walaupun kedua additiveini mempunyai
fungsi yang sama sebagai bahan yang dapat meningkatkan densitas ternyata
barite lebih baik karena dengan berat yang sama dengan bentonite,barite
lebih mempunyai pengaruh yang lebih besar terhadap penambahan densitas
dari pada bentonite. Sedangkan dilapangan bentonite digunakan untuk
menurunkan densitas suspensi semen.
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
56/138
40
Graf ik 3.4 Grafi k Hubungan antara Penambahan Additive (Bari te & Bentonite) dan
SG Semen (ppg)
Pada grafik 3.4 menunjukkan grafik hubungan additive penambahan
barite dan bentonite terhadap SG Semen dalam satuan ppg (lb/gal). Dalam
merubah satuan dari gr/cc menjadi ppg dapat dilakukan dengan
mengkalikan hasil dalam gr/cc dengan 8.33. Sehingga didapatkan hasil
dalam satuan ppg (lb/gal).
0, 15.623
0.75, 15.630
1.5, 15.638
2.25, 15.645
3, 15.653
0, 15.623
0.75, 15.627
1.5, 15.630
2.25, 15.634
3, 15.638
3.75, 15.642
4.5, 15.646
5.25, 15.650
6, 15.654
6.75, 15.658
7.5, 15.662
15.620
15.625
15.630
15.635
15.640
15.645
15.650
15.655
15.660
15.665
0 1 2 3 4 5 6 7 8
SG
Cemen
t(ppg)
Additive (Barite & Bentonite)
Grafik Hubungan antara Penambahan Additive (Barite
& Bentonite) Vs SG Semen (ppg)
Barite
Bentonite
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
57/138
41
Graf ik 3.5 Grafi k Hubungan antara Penambahan Additive (Bari te & Bentonite) dan
SG Semen ( lb/f t3)
Pada grafik 3.5 menunjukkan grafik hubungan additive penambahan
barite dan bentonite terhadap SG Semen dalam satuan lb/ft3. Dalam
merubah satuan dari gr/cc menjadi lb/ft3 dapat dilakukan dengan
mengkalikan hasil dalam gr/cc dengan 62.43. Sehingga didapatkan hasil
dalam satuan lb/ft3.
0, 117.086
0.75, 117.142
1.5, 117.199
2.25, 117.256
3, 117.313
0, 117.086
0.75, 117.115
1.5, 117.144
2.25, 117.173
3, 117.203
3.75, 117.232
4.5, 117.261
5.25, 117.290
6, 117.319
6.75, 117.348
7.5, 117.377
117.050
117.100
117.150
117.200
117.250
117.300
117.350
117.400
0 1 2 3 4 5 6 7 8
SG
Cement(lb/ft3)
Additive (Barite & Bentonite)
Grafik Hubungan antara Penambahan Additive (Barite
& Bentonite) Vs SG Semen (lb/ft3)
Barite
Bentonite
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
58/138
42
Graf ik 3.6 Grafi k Hubungan antara Penambahan Additive (Bari te & Bentonite) dan
SG Semen (kg/li ter)
Pada grafik 3.5 menunjukkan grafik hubungan additive penambahan
barite dan bentonite terhadap SG Semen dalam satuan kg/liter. Dalam
merubah satuan dari gr/cc menjadi kg/liter dapat dilakukan dengan
mengkalikan hasil dalam gr/cc dengan 1. Sehingga didapatkan hasil dalam
satuan kg/liter.
0, 1.875
0.75, 1.876
1.5, 1.877
2.25, 1.878
3, 1.879
0, 1.875
0.75, 1.876
1.5, 1.876
2.25, 1.877
3, 1.877
3.75, 1.878
4.5, 1.878
5.25, 1.879
6, 1.879
6.75, 1.880
7.5, 1.880
1.875
1.876
1.877
1.878
1.879
1.880
1.881
0 1 2 3 4 5 6 7 8
SG
Cement(kg
/liter)
Additive (Barite & Bentonite)
Grafik Hubungan antara Penambahan Additive (Barite
& Bentonite) Vs SG Semen (kg/liter)
Barite
Bentonite
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
59/138
43
3.7. Kesimpulan
1. Jika barite dan bentonite masing masing ditambahkan secara terusmenerus pada suspense semen yang berbeda sebesar 0.75 gr, barite
cenederung menaikkan densitas semen, sedangkan bentonite tidak
mengalami perubahan desnitas yang tidak signifikan karena
penambahan densitasnya yang kecil.
2. Barite lebih efektif untuk menaikkan densitas dibanding bentonitesementara sifat bentonite itu sendiri menurunkan densitas secara
teoritisnya, hal ini terjadi mungkin karena adanya kesalahan
perhitungan pada mud balance.
3. Penambahan additive disesuaikan dengan tekanan hidrostatik yangharus seimbang dengan tekanan formasi.
4. Penambahan zat additiveke dalam larutan semen akan menambahkanatau menaikkan harga semen.
5. Penambahan zat additive bentonite ke dalam suspensi semen akanmenaikkan harga SG Semen.
6. Barite lebih mempunyai pengaruh lebih besar terhadap penambahandensitas daripada bentonite.
7. Jika densitas suatu suspensi semen kecil maka akan mempengaruhitekanan suspensi semen tersebut juga kecil.
8. Dalam percobaan suspensi semen yang tidak ditambahkan additivebarite dan bentonite memiliki SG Semen sebesar 15.623 ppg.
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
60/138
44
BAB IV
PENGUJIAN RHEOLOGI SUSPENSI SEMEN
4.1. Tujuan Percobaan1. Dapat memahami rheologi dan dapat menentukan harga viskositas
plastik suspensi semen.
2. Mengetahui harga plastic viscosity dan yield point dari suspensisemen.
3. Mengetahui perbedaaan penambahan additive barite dan bentonitedalam suspensi semen.
4. Menyimpulkan pengaruh penambahan additive terhadap nilai plasticviscosity dan yield point suspensi semen.
5. Menentukan additive yang digunakan untuk pengujian rheologisuspensi semen.
4.2. Teori DasarPengujian rheologi suspensi semen dilakukan untuk menghitung
hidrolika operasi penyemenan. Penggunaan dari hubungan yang tepat pada
perkiraan kehilangan tekanan akibat friksi dan sifat-sifat aliran, suspensi
semen sangat tergantung dari besaran pengukuran parameter rheologi di
laboratorium. Dimana salah satu sifat penting dari hidrolika pemboran
adalah rheologifluida pemboran yang meliputi sifat sifat aliran. Jenisjenis
fluida pemboran dapat dibagi menjadi dua kelas, yaitu:
1.Fluida NewtonianAdalah fluida yang viskositasnya hanya dipengaruhi oleh temperatur
dan tekanan, dengan kata lain adalah fluida yang viskositasnya konstan.
Misalnya air, gas, dan minyak yang encer.
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
61/138
45
2.Fluida Non NewtonianYang dimaksud dengan fluida Non Newtonian adalah fluida yang
mempunyai viscositas tidak konstan, bergantung pada besarnya geseran
(shear rate) yang terjadi. Fluida Non Newtonianmemperlihatkan suatu
yield stress suatu jumlah tertentu dari tahanan dalam yang harus
diberikan agar fluida dapat mengalir seluruhnya. Fluida non Newtonian
terdiri dari:Bingham Plastic, Power Law, Power Law dan Yield Stress
Berikut ini adalah beberapa istilah yang selalu diperhatikan dalam
penentuan rheologi suatu semen pemboran :
Plastic Viscosity seringkali digambarkan sebagai bagian dari resistensiuntuk mengalir yang disebabkan oleh friksi mekanik.
Yield pointadalah bagian dari resistensi untuk mengalir oleh gaya tarikmenarik antar partikel. Gaya tarik menarik ini disebabkan oleh muatan
muatan pada permukaan partikel yang didispersi dalam fasa fluida.
Gel Strength adalah pembentukan padatan karena gaya tarikmenarikantara platplat clay jika didiamkan, dalam keadaan statis dimana clay
dapat mengatur diri. Oleh karena itu, dengan bertambahnya waktu (yang
terbatas) maka harga gel strength akan bertambah. Gel strength juga
disebut gaya tarikmenarik yang statis.
Ada dua tipe dasar alat yang di gunakan untuk pengukuran rheology
dewasa ini, yaitu : Capillary Pipe Rheometers dan Coaxial Cylinder
Rotational Viscometer, yang di gunakan pada pengukuran rheologi di
laboratorium adalah Rotational Viscometer yang lebih di kenal dengan
Rheometer atau Fann VG meter.
Alat yang digunakan untuk mengetahui sifat rheologyadalah Fann VG
Vicometer yang dilengkapi cup heater untuk menaikkan temperatur
suspensi semen. Suspensi semen yang akan dites ditempatkan sedemikian
rupa sehingga mengisi ruang antar bob dan rotor sleeve. Pada saat rotor
berputar, maka suspensi semen akan menghasilkan torque pada bob
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
62/138
46
sebanding dengan viscositas suspensi semen. Untuk menentukan plastic
viscosity (p
) dan yield point (Yp) dalam satuan lapangan digunakan
persamaan Bingham Plastic :
Dimana :
p = Plastic Viscosity, Cp
Yp = Yield point, lb/100ft2
C600 = Dial reading pada 600 rpm
C300 = Dial reading pada 300 rpm
4.3. Peralatan Dan Bahan4.3.1. Peralatan
1. Fann VG Meter2. Gelas ukur3.Mixer4. Timbangan5. Stopwatch
= 600 300Y = 300
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
63/138
47
Gambar 4.1. Fann VG M eter
Gambar 4.2. Rotor
Gambar 4.3. Mi xer
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
64/138
48
Gambar 4.4. Stopwatch
4.3.2. Bahan1. Bubuk semen kelas A2. Air3. Bentonite4. Barite
Gambar 4.5. Bentonite
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
65/138
49
Gambar 4.6. Bar ite
Gambar 4.7 Semen
4.4. Prosedur Percobaan1. Isi bejana dengan suspensi semen yang telah disiapkan sampai batas
yang telah ditentukan.
2. Letakkan bejana pada tempatnya, skala atur kedudukannya
sedemikian rupa sehingga rotor dan bab tercelup ke dalam semenmenurut batas yang telah ditentukan.
3. Gerakan rotor pada posisi high dan tempatkan kecepatan rotor pada
kedudukan 600 rpm. Pemutaran terus dilakukan sehingga kedudukan
skala (dial) mencapai keseimbangan. Catat harga yang ditunjukkan
skala sebagai pembacaan 600 rpm.
4. Tentukan kecepatan menjadi 300 rpm dan catat skala sebagai pembaca
300 rpm.
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
66/138
50
5. Hitung besarnya plastic viscosity dan yield point dengan
menggunakan persaman :
p = C600C300
Yp = C600- p
Dimana :
p = Plastic Viscosity
Yp = Yield Point, lb/ 100 ft2
C300 = Dial Readingpada 300 rpm
C600 = Dial Readingpada 600 rpm
4.5. Hasil Percobaan dan Perhitungan4.5.1. Data
Kelas Semen : A
WCR : 46 %
Tabel 4.1. Hasil Penguj ian Rheology Suspensi Semen
Semen
(gr)
Air
(ml)
Additif (gr)C300 C600
p
(cp)
p
(lb/100ft)Barite Bentonite
600 276 0 135 155 20 115
600 276 2 172 217 45 127
600 276 4 187 237 50 137
600 276 6 202 262 60 142
600 276 0 172 242 70 102
600 276 2 162 227 65 97
600 276 4 154 217 63 91
600 276 6 130 177 47 83
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
67/138
51
4.5.2. Perhitungan
Perhitungan penambahan additivebarite 2 gr.o Berat Semen : 600 gro Volume Air : 276 cco AdditiveBarite : 2 gro C300 : 172o C600 : 217o PerhitunganPlastic Viscosity
Plastic Viscosity (p) = C600C300
= 217 172
= 45 cp
o Perhitungan Yield PointYield Point (Yp) = C300p
= 172 45
= 127 lb/ 100 ft2
Perhitungan penambahan additivebarite 4 gr.o Berat Semen : 600 gro Volume Air : 276 cco AdditiveBentonite : 4 gro C300 : 154o C600 : 217o PerhitunganPlastic Viscosity
Plastic Viscosity (p) = C600C300
= 217 154
= 63 cp
o Perhitungan Yield PointYield Point (Yp) = C300p
= 154 63
= 91 lb/ 100 ft2
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
68/138
52
4.6. Pembahasan
Pengujian rheologi suspensi semen perlu dilakukan untuk menghitung
hidrolika pemboran. Pada percobaan ini sifat suspense semen yang diamati
adalahplastic viscositydanyield point.
Pada pengujian rheologi suspensi semen ini digunakan komposisi
semen 600 gram, barite dan bentonite antara 0 gr sampai 6 gram dan air 276
mL. Suspensi semen yang sudah jadi lalu dimasukkan ke dalam bejana pada
alat Fann VG Meter untuk diukurplastic viscositydanyield point-nya. Dari
percobaan dengan contoh perhitungan sebagai berikut: ditambahkan 2 gr
barite pada suspensi semen didapat dial readingpada 600 rpm dan 300 rpm
yaitu masingmasing sebesar 217 rpm dan 172 rpm. Kemudian dilakukan
perhitungan, diperoleh plastic viscosity sebesar 45 Cp (pengurangan C600
dengan C300) serta Yield Point 127 lb/100 ft2(pengurangan C300 dengan p).
Sebagai pembanding antara barite dan bentonite, dilakukan juga percobaan
penambahan bentonite yang juga ditambahkan sebesar 4 gram kepada
suspensi semen nomor 7. Dari percobaan dengan 4 gr bentonite didapat dial
readingpada 600 rpm dan 300 rpm yaitu masingmasing 217 rpm dan 154
rpm. Kemudian dilakukan perhitungan, diperoleh plastic viscosity sebesar
63 Cpsertayield point91 lb/100 ft2.
Dari hasil diatas dapat disimpulkan jika masing masing ditambahkan
sebesar 4 gram akan diperoleh nilai viscositas yang berbeda, sehingga
penambahan additive sangat berpengaruh. Dari hasil diatas dapat dilihat
nilaiplastic viscositydanyieldpointjika ditambahkan bentonite lebih besar
dibandingkanplastic viscositydanyield pointjika ditambahkan barite. Akan
tetapi, kenyataannya jika ditambahkan bentonite terus menerus maka
viscositas dan yield point-nya akan menurun. Sebaliknya, jika penambahan
barite terus dilakukan maka viscositas dan yield pointsuspensi semen akan
terus meningkat.
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
69/138
53
Graf ik 4.1 Grafik H ubungan Penambahan Additive dengan Plastic Vi scosity
Untuk menguatkan kesimpulan berdasarkan analisa, dibuat grafik
hasil perhitungan plastic viscosity jika ditambahkan additive baik barite
atau bentonite. Dari grafik terlihat bahwa penambahan bentonite akan
cenderung menurunkan viskositas, sedangkan penambahan barite akan
meningkatkan viskositas.
0, 20
2, 454, 50
6, 60
0, 702, 65
4, 63
6, 47
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 1 2 3 4 5 6 7
PlasticViscosity
Additive (Barite & Bentonite)
Grafik Hubungan Penambahan Additive Vs PlasticViscosity
Barite
Bentonite
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
70/138
54
Graf ik 4.2 Grafik Hubungan Penambahan Additive dengan Yield Poin t
Pada grafik diatas adalah grafik hubungan penambahan additive
dengan yield point. Dapat disimpulkan juga hasilnya sama dengan hasil
perhitungan pada analisa, bahwa penambahan barite juga disamping
meningkatkan viskositas, juga akan meningkatkan nilai yield point.
Sedangkan untuk bentonite, penambahan bentonite memiliki
kecenderungan suspensi semen untuk mengalami penurunanyield point.
Aplikasi di lapangan untuk pengujian rheologi semen ini adalah untuk
menghitung hidrolika operasi penyemenan yang sangat menentukan dalam
operasi pemboran. Dalam hal ini, rheologi semen berhubungan dengan
perkiraan kehilangan tekanan akibat friksi dan sifatsifat aliran dalam
penyemenan. Untuk memperoleh keberhasilan dalam penyemenan, harus
disesuaikan dengan keadaan formasi.
0, 115
2, 127
4, 1376, 142
0, 1022, 97
4, 916, 83
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 1 2 3 4 5 6 7
YieldPoint
Additive (Barite & Bentonite)
Grafik Hubungan Penambahan Additive Vs Yield Poin t
Barite
Bentonite
-
5/27/2018 Teknik Pemboran
71/138
55
Graf ik 4.3 Grafik Hubungan Plastic Viscosity dengan Yield Point
Grafik 4.3 merupakan grafik hubungan antara plastic viscositydengan
yield point. Berdasarkan grafik tersebut menunjukkan penambahan barite
dan bentonite akan memberikan harga yang berbeda pada sifat aliran suatu
suspensi semen.
4.7. Kesimpulan
1. Sifat fluida dalam rheology adalah viskositas dan yield point. Sifatfluida sangat berpengaruh dalam proses sirkulasi semen
2. Harga plastic viscosity diperoleh dari selisih antara nilai C600 danC300, untuk harga yield point diperoleh dari selisih antara C300 dan
plastic viscosity.
3. Penambahan barite pada suspensi semen akan meningkatkanviskositas dan yield point, dilihat dari pembacaan C300 dan C600
yang semakin meningkat jika ditambah oleh barite, sehingga
menimbulkan angka selisih yang besar.
20, 115
45, 127
50, 13760, 142
70, 10265, 97
63, 9147, 83
0
20
4