final report harist sampurna
DESCRIPTION
Laporan ASP HaristTRANSCRIPT
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
i
LEMBAR PENGESAHAN
LAPORAN RESMI
ANALISA SEMEN PEMBORAN
Diajukan untuk memenuhi persyaratan praktikum Analisa Semen Pemboran
Tahun Akademik 2012 / 2013
Program Studi Teknik Perminyakan
Sekolah Tinggi Tekonologi Minyak Dan Gas Bumi Balikpapan
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)
ii
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 cement
design, macam-macam cementing, macam-
macam additive yang digunakan, peralatan
pada cement design, dan proses
penyemenan.
Presentasi paper.
Tanya jawab paper.
Diskusi.
2 28 Desember
2013
Pembahasan tugas :
Primary dan secondary cementing.
Langkah-langkah cementing.
Penyemenan rangkaian casing serta
penggunaan casing pada sumur.
3. 30 Desember
2013
Gambar peralatan permukaan dan di bawah
permukaan.
Resume dari petrobrain.
Glossary atau istilah-istilah penyemenan.
Asistensi laporan :
Bahasa asing di italic.
Halaman awal bab diletakkan di tengah
bawah, lainnya di letakkan di kanan atas.
iii
Jenis bullets disamakan dari awal.
Tab awal paragaraf harus sama.
Rumus diberi kotak yang sama.
Sub bab baru di masukkan ke dalam.
Hasil di bold untuk 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
iv
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 Balikpapan
2. Bapak Ir. Yudi Aryono selaku dosen mata kuliah Teknik Pemboran II atas
bimbingan dan bantuannya.
3. Asisten Praktikum Analisa Semen Pemboran kelompok Wisnu Ganda
Subrata yang telah meluangkan banyak waktunya dan memberikan banyak
masukkan/kritik yang membangun.
4. Ibu Nurliani selaku Orang tua dan keluarga yang selalu mendukung dan
memberikan 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 atas
kerjasamanya.
Penulis mengharapkan saran dan kritik demi kesempurnaan didalam laporan
ini. Semoga laporan ini bermanfaat bagi semua rekan-rekan yang membacanya.
Balikpapan, Desember 2013
Penyusun
v
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 CETAKAN
SAMPEL .................................................................................. 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
vi
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
vii
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
viii
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
ix
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
x
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 ........................................................... 21
Gambar 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
xi
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
xii
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
xiii
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) .......................... 38
Grafik 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
xiv
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
xv
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
xvi
BAB I
PENDAHULUAN
Salah satu pekerjaan utama dalam pemboran sumur adalah pekerjaan casing
dan cementing. Casing adalah 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 shoe mengalir 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 laboratory dan API Sprc 10” specification
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
1
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) Secondary atau 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
cementing antara lain :
1) Fungsi primary cementing adalah sebagai berikut :
Melekatkan casing dengan formasi.
3
Melindungi casing dari korosi.
Mencegah hubungan formasi–formasi dbelakang casing.
Melindungi casing dari tekanan formasi.
Menutup zona–zona atau formasi–formasi yang membahayakan operasi
pemboran selanjutnya.
Pada primary cementing, penyemanan casing pada dinding lubang sumur
dipengaruhi oleh jenis casing yang akan disemen, yaitu:
Penyemanan conductor casing bertujuan untuk mencegah terjadinya
kontaminasi fluida pemboran (lumpur pemboran) dengan formasi.
Penyemanan surface casing bertujuan untuk melindungi air tanah agar
tidak 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 melalui surface casing.
Penyemanan intermediate casing bertujuan untuk menutup tekanan
formasi abnormal atau untuk mengisolasi daerah lost circulation.
Penyemenan production casing bertujuan untuk mencegah terjadinya
aliran 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 material – material korosif.
2) Fungsi secondary cementing adalah sabagai berikut :
Memperbaiki primary cementing yang 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.
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
dilakukan secondary cementing, 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. Squeeze cementing
Squeeze cementing bertujuan :
Mengurangi water–oil ratio, water–gas ratio, atau gas–oil ratio.
Menutup formasi yang sudah tidak lagi produktif.
Menutup zona lost circulation.
Memperbaiki kebocoran yang terjadi casing.
Memperbaiki primary cementing yang kurang memuaskan.
Operasi squeeze dilakukan selama operasi pemboran berlangsung,
komplesi atau pada saat workover.
b. Re-cementing
Re-cementing dilakukan untuk menyampurkan primary cementing
yang gagal dan untuk memperluas perlindungan casing di atas top semen.
c. Plug-back cementing
Plug-back cementing dilakukan untuk :
Menutup atau meninggalkan sumur.
Melakukan directional drilling sebagai landasan whipstock, yang
dikarkan adanya perbedaan compressive strength antara semen dan
formasi maka akan mengakibatkan bit berubah arahnya.
5
Menutup zona air di bawah zona minyak agar water–oil ratio
berkurang pada open hole completion.
Macam- macm teknik penyemenan
1. Perkins System
Perkins 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
top plug memisahkan bubur semen dengan lumpur pendorong.
Peralatan yang digunakan pada penyemenan system perkins adalah 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 shoe yang berfungsi hanya sebagai penuntun casing
diwaktu penurunannya disebut guide shoe. Casing yang diperlengkapi
dengan klap penahan tekanan balik disebut dengan float shoe.
Shoe Track
Shoe track adalah satu atau dua batang casing yang ditempatkan
diatas casing shoe. Shoe track berfungsi 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.
6
Casing Collar
Sabungan pendek yang dipasang diantara shoe track. Alat ini
berfungsi untuk menahan cementing plug setelah cementing.
Scratcher
Scratcher bertugas untuk mengikis mud cake. Bila mud cake tidak
terkikis maka ikatan semen dengan dinding lubang tidak baik, ini akan
membentuk channeling pada semen. Stracher terdiri dari 2 macam, yaitu:
a. Rotating scratcher yang berfungsi untuk mengikis mud cake dengan
jalan memutar casing.
b. Reciprocating scratcher yang berfungsi untuk mengikis mud cake
dengan jalan menaik–turunkan rangkaian casing.
Centralizer
Centralizer berfungsi membuat casing berada di tengah-tengah
lubang, kalau casing tidak berada ditengah–tengah 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 channeling dalam 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 untuk
membersikkan lubang bor
7
2. Saluran bubur semen, saluran ini dipakai diwaktu memompakan bubur
semen kedalam casing.
3. Saluran lumpur pendorong, saluran ini digunakan mendorong sampai
top 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 additive diaduk 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 additive membentuk bubur semen
(slurry), slurry terdorong keslurry pan. Pompa semen akan mengisap bubur
semen dan memompakannya ke cementing head melalui 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.
8
2. Poorboys System
Metode 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. Waktu
Waktu yang diperlukan untuk melakukan penyemenan dengan system
poorboys lebih singkat dibanding bila menyemen dengan sistem perkins.
Hubungan diameter casing besar waktu untuk pendorongan akan lebih
panjang.
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 semen
Bila 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 pendorong
Lumpur 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.
9
Proses kerjanya adalah sebagai berikut. Casing yang akan disemen
disambung 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 Bertingkat
Penyemenan bertingkat lebih populer disebut dengan stage cementing,
penyemenan ini dilakukan secara bertingkat atau secara bertahap. Tingkat
pertama dilakukan untuk menyemen casing bagian bawah sepanjang kolam
semen 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 formasi
Bila 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.
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 lost
Formasi 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).
11
Gambar 1.1. Cementing
BAB II
PEMBUATAN SUSPENSI SEMEN DAN CETAKAN SAMPEL
2.1. Tujuan Percobaan
1. Mengetahui cara pembuatan suspensi semen.
2. Membuat cetakan dari suspensi semen.
3. Mengetahui peralatan yang digunakan dalam pembuatan suspensi semen.
2.2. Teori Dasar
Pada umumnya penyemenan bertujuan untuk melekatkan casing pada
dinding lubang sumur, melindungi casing dari masalah–masalah mekanis
sewaktu operasi pemboran (seperti getaran). Melindung casing dari fluida
formasi yang bersifat korosif, dan untuk memisahkan zona–zona yang satu
terhadap zona yang lain dibelakang casing.
Densitas suspensi semen yang rendah sering digunakan dalam operasi
primary cementing, guna untuk menghindari terjadinya fracture pada
formasi yang lemah. Untuk menurunkan densitas dapat dilakukan dengan
hal-hal berikut :
Menambahkan clay atau zat–zat kimia silikat jenis extender
Menambahakan bahan–bahan yang dapat memperbesar volume
suspensi semen,seperti pozzolan
Sedangkan densitas suspensi semen sangat tinggi digunakan bila
tekanan 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 ”.
12
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 Aspdin tahun 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.
Dbs=Gbk+Gw+GaVbk+Vw+Va
14
Semen portland mempunyai 4 komponen mineral utama, yaitu:
1. Triclacium silicate (3CaO.SiO2 atau C3S)
Triclacium silicate dihasilkan dari kombinasi CaO dan SiO2.
Komponen ini merupakan yang terbanyak dalam semen portland, 40 – 45
% untuk semen yang lambat proses pengerasannya dan sekitar 60 – 65 %
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.SiO2 atau 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.Al2O3 atau 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.Fe2O3 atau 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.
15
Selain ke-4 dasar komponen yang ditemukan dalam klinker, semen
portland dalam bentuk akhirnya dapat mengandung gypsu78;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).
16
7. Lost Circulation Control Agent, digunakan untuk mengurangi kehilangan
suspensi semen ke formasi.
8. Special Additive, digunakan untuk keperluan khusus dalam
menanggulangi kasus tertentu.
2.2.1. Kelas Semen
API 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 A
Semen kelas A ini digunakan dari kedalaman 0 (permukaan)
sampai 6000 ft. Semen ini terdapat dalam tipe biasa (ordinary
type) saja.
Kelas B
Semen kelas B digunakan dari kedalaman 0 sampai 6000 ft dan
tersedia dalam jenis yang tahan terhadap kandungan sulfat
menengah dan tinggi (moderate sulfate resistant dan high sulfat
resistant).
Kelas C
Semen 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 D
Semen kelas D digunakan untuk kedalaman dari 6000 ft sampai
12000 ft dan untuk kondisi sumur yang memiliki tekanan dan
17
temperatur tinggi. Semen ini tersedia juga dalam jenis moderate
dan high sulfat resistant.
Kelas E
Semen 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 F
Semen 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 G
Semen 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 range temperatur
yang cukup besar. Semen ini tersedia dalam jenis moderate dan
high sulfat resistant.
Kelas H
Semen 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.
18
2.2.2. Proses Pembuatan Semen
Pembuatan Semen dilakukan melalui tahapan – tahapan sebagai
berikut:
a. Proses Peleburan
Dalam bagian ini ada 2 cara yang umum digunakan, yaitu :
Dry Process
Pada 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 Process
Material-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
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 Pembakaran
Setelah 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 Pendinginan
Proses 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 (32-36 oF) permenit.
d. Proses Penggilingan
Pada 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
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 Bahan
2.3.1. Peralatan
1. Timbangan
2. Cetakan Sampel
3. Gelas Ukur
4. Mixer
5. Stopwatch
6. Mud Balance
7. Water Bath
Gambar 2.3 Mixer
21
Gambar 2.4 Timbangan
Gambar 2.5 Cetakan Sampel Silinder
Gambar 2.6 Cetakan Sampel Kubus
22
Gambar 2.7 Gelas Ukur
Gambar 2.8 Mud Balance
Gambar 2.9 Water Bath
23
2.3.2. Bahan
1. Semen
2. Additive
3. Air
Gambar 2.10 Semen
Gambar 2.11 Bentonite
Gambar 2.12 Barite
24
2.4. Prosedur Percobaan
2.4.1. Prosedur Pembuatan Suspensi Semen
1. Menimbang bubuk semen x gram,dengan timbangan
2. 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 sebagai
berikut:
Jika additif berupa padatan,timbang berdasarkan % berat yang
dibutuhkan.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 dengan
mengukur 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 kondisi
kering, kemudian air dan additif larutan masukan kedalam mixing
container dan jalankan mixer pada kecepatan rendah 4000 RPM
25
dan masukkan campuran semen dan additif padatan
kedalamannya tidak lebih dari 15 detik, kemudian tutup mixing
container dan lanjutkan pengadukan pada kecepatan tinggi 12000
RPM selama 35 detik..
2.4.2. Prosedur Cetakan Sampel
Untuk kebutuhan pengujian digunakan tiga buah bentuk cetakan
sample sebagai berikut:
1. Cetakan pertama
Berupa kubik berukuran 2x2 in,cetakan sampel ini diperlukan
untuk pengukuran compressive strength standar API.
2. Cetakan kedua
Berupa 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 ketiga
Berupa 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 Semen
Pengkondisian 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 alat Pressure Curing Chamber.
26
2.5. Pembahasan
Dalam 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. Kesimpulan
1. Pembuatan suspensi semen dan cetakan semen ini perlu dilakukan dalam
penentuan shear bond dan compressive strength.
2. Pembuatan suspensi semen dan cetakan semen yang baik akan sangat
mendukung nilai dari shear bond dan compressive strength yang akan
ditentukan kemudian.
3. Operasi penyemanan bertujuan untuk melekatkan casing pada dinding
lubang bor, melindungi casing dari masalah–masalah mekanis dari suatu
operasi pemboran yang bersifat korosif.
4. Pembuatan suspensi semen yang baik berpengaruh terhadap nilai porous
pada semen.
27
5. Cetakan sample terbagi menjadi 3 macam, yaitu cetakan berbentuk kubik,
cetakan berbentuk silinder dengan diameter dalam 1 in, dan diameter luar
1 in.
6. Jika additif berupa padatan ,maka ditimbang berdasarkan pengukuran
volume 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 yang
diperlukan maka dilakukan pengkondisian semen.
8. Pembuatan suspensi semen dibedakan dalam dua proses, yaitu dry
process dan wet process.
SG Semen = (Ws+Wad+WairVs+Vad+Vair )
BAB III
PENGUJIAN DENSITAS SEMEN
3.1. Tujuan Percobaan
1. Menentukan densitas suspensi semen dengan mud balance.
2. Mengetahui pengaruh penambahan additive terhadap densitas supensi
semen.
3. Mengetahui pengaruh jumlah berat tiap additive terhadap perubahan
densitas semen
4. Menyimpulkan pengaruh jumlah densitas semen terhadap tekanan
hidrostatis.
3.2. Teori Dasar
Densitas 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
28
29
Densitas merupakan berat per unit volume. Densitas dapat dinyatkan
dalam berbagai satuan, misalnya pounds per gallon (ppg), pounds per cubit
feet ( lb/ft3), specific gravity, atau dalam gradient tekanan dalam pounds 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 operasi primary
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 material – material 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 dari supporting base, cup, lid, dan graduated arm carrying a
sliding weight.
30
3.3. Peralatan Dan Bahan
3.3.1. Peralatan
1. Timbangan
2. Mixer
3. Mud Balance
Gambar 3.1 Mud Balance
Gambar 3.2 Timbangan Digital
31
Gambar 3.3 Mixer
3.3.2. Bahan
1. Semen
2. Additive (Barite dan Bentonite)
3. Air
Gambar 3.4 Bentonite
Gambar 3.5 Barite
32
Gambar 3.6 Semen
3.4. Prosedur Percobaan
Prosedur percobaan yang dilakukan adalah :
1. Mengkalibrasi peralatan pressured mud balanced sebagai berikut :
Membersihkan peralatan mud balanced
Mengisi cup dengan air hingga penuh lalu ditutup dan
dibersihkan bagian luarnya
Meletakkan kembali mud balanced pada 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 suspensi
semen dapat menggunakan rumus :
Dimana :
ρ = Massa jenis suspensi semen
Ws = Berat bubuk semen
Wad = Berat additive
Wair = Berat air
Vs = Volume bubuk semen
Vad = Volume Additif
Vair = Volume Air
3. Masukkan suspensi semen kedalam cup balanced, kemudian cup
ditutup dan semen yang melekat pada dinding bagian luar dibersihkan
sampai bersih.
4. Letakkan balance arm pada kedudukan semula, kemudian atur rider
hingga seimbang, baca harga skala sebagai densitas suspensi semen
ρ semen=W s+W add+W air
V s+V add+V air
33
3.5. Hasil Percobaan dan Perhitungan
3.5.1. 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
34
Tabel 3.1 Hasil Pengujian Densitas Suspensi Semen
Semen
(gram)
Air (ml)
Additif (gram)Volum
e Additif
(ml)
SG Semen (gr/ml
)
SG Semen (ppg)
SG Semen (lb/ft3)
SG Semen
(kg/liter)Barit
eBentonit
e
600 276 0 0 1.8755 15.623117.08
61.875
600 276 0.75 0.173 1.8764 15.630117.14
21.876
600 276 1.5 0.346 1.8773 15.638117.19
91.877
600 276 2.25 0.520 1.8782 15.645117.25
61.878
600 276 3 0.693 1.8791 15.653117.31
31.879
600 276 0 0 1.8755 15.623117.08
61.875
600 276 0.75 0.283 1.8759 15.627117.11
51.876
600 276 1.5 0.566 1.8764 15.630117.14
41.876
600 276 2.25 0.849 1.8769 15.634117.17
31.877
600 276 3 1.132 1.8773 15.638117.20
31.877
600 276 3.75 1.415 1.8778 15.642117.23
21.878
600 276 4.5 1.698 1.8783 15.646117.26
11.878
600 276 5.25 1.981 1.8787 15.650117.29
01.879
600 276 6 2.264 1.8792 15.654117.31
91.879
600 276 6.75 2.547 1.8797 15.658117.34
81.880
600 276 7.5 2.830 1.8801 15.662117.37
71.880
3.5.2. Perhitungan
Contoh Perhitungan pada suspensi semen ke delapan adalah sebagai
berikut:
Berat additif Barite : 0 gr
35
Volume additif : 0 ml
Berat Air
¿ Volume Air, ccρ air, gr/cc
=276 cc1 gr/cc
= 276 gr
Menghitung Volume semen
¿Berat semen , grρ semen , gr/cc
=600 gr3.14 gr/cc
= 191.083 ml
Menghitung Volume Additive
¿Berat additive, grρ additive, gr/cc
=0 gr4.33 gr/cc
= 0 ml
Menghitung SG Semen (satuan gr/cc)
SG=W air+Ws+WaddV air+Vs+Vadd
=(276+600+0 ) gr
(276+191,083+0 )cc
¿1 ,8755=1 .875grcc
Menghitung SG Semen (Satuan ppg)
SG ( ppg ) = 1,8755grcc
x 8,33 = 15.623 ppg
Menghitung SG Semen (Satuan lb/ft3)
SG ( lb/ft3 ) = 1,8755grcc
x 62.43 = 117.086 lb/ft3
Menghitung SG Semen (Satuan lb/ft3)
SG ( kg/liter )= 1,8755grcc
x 1 = 1.8755 kg/liter
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 additive dengan jumlah tertentu.
Grafik 3.1. Grafik Hubungan antara Penambahan Additive Barite dan SG Semen (gr/ml)
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.51.8730
1.8740
1.8750
1.8760
1.8770
1.8780
1.8790
1.8800
1.8755
1.8764
1.8773
1.8782
1.8791
Grafik Hubungan antara Penambahan Additive Barite Vs SG Semen (gr/mL)
Barite
Barite
SG C
emen
t (gr
/ml)
Grafik diatas merupakan grafik hubungan ketika suspensi semen
ditambahkan additive barite dan ditentukan hubungannya dengan SG
Semen. Semakin ditambah additive barite, SG Semen akan meningkat pula
secara regular dan tetap menimbulkan selisih yang cukup jauh apabila hasil
perhitungan dibulatkan.
37
Grafik 3.2. Grafik Hubungan antara Penambahan Additive Bentonite dan SG Semen
0 1 2 3 4 5 6 7 81.8730
1.8740
1.8750
1.8760
1.8770
1.8780
1.8790
1.8800
1.8810
1.87551.8759
1.87641.8769
1.87731.8778
1.87831.8787
1.87921.8797
1.8801
Grafik Hubungan antara Panambahan Additive Bentonite Vs SG Semen
Bentonite
Bentonite
SG C
emen
t (gr
/ml)
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 masing – masing 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.
38
Grafik 3.3 Grafik Hubungan antara Penambahan Additive (Barite & Bentonite) dan
SG Semen (gr/ml)
0 1 2 3 4 5 6 7 81.8730
1.8740
1.8750
1.8760
1.8770
1.8780
1.8790
1.8800
1.8810
1.87551.8759
1.87641.8769
1.87731.8778
1.87831.8787
1.87921.8797
1.8801
Grafik Hubungan antara Penambahan Additive (Barite & Bentonite) Vs SG Semen (gr/mL)
Barite
Bentonite
Additive (Barite & Bentonite)
SG C
emen
t (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 additive terhadap 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
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
cementing dan remedial karena 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 gravity semen (ppg) dari masing-masing additive seperti 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 additive ini 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.
40
Grafik 3.4 Grafik Hubungan antara Penambahan Additive (Barite & Bentonite) dan
SG Semen (ppg)
0 1 2 3 4 5 6 7 815.600
15.610
15.620
15.630
15.640
15.650
15.660
15.670
15.62315.627
15.63015.634
15.63815.642
15.64615.650
15.65415.658
15.662
Grafik Hubungan antara Penambahan Additive (Barite & Bentonite) Vs SG Semen (ppg)
Barite
Bentonite
Additive (Barite & Bentonite)
SG C
emen
t (pp
g)
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).
41
Grafik 3.5 Grafik Hubungan antara Penambahan Additive (Barite & Bentonite) dan
SG Semen (lb/ft3)
0 1 2 3 4 5 6 7 8116.900
116.950
117.000
117.050
117.100
117.150
117.200
117.250
117.300
117.350
117.400
117.450
117.086117.115
117.144117.173
117.203117.232
117.261117.290
117.319117.348
117.377
Grafik Hubungan antara Penambahan Additive (Barite & Bentonite) Vs SG Semen (lb/ft3)
Barite
Bentonite
Additive (Barite & Bentonite)
SG C
emen
t (lb
/ft3)
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.
42
Grafik 3.6 Grafik Hubungan antara Penambahan Additive (Barite & Bentonite) dan
SG Semen (kg/liter)
0 1 2 3 4 5 6 7 81.873
1.874
1.875
1.876
1.877
1.878
1.879
1.880
1.881
1.8751.876
1.8761.877
1.8771.878
1.8781.879
1.8791.880
1.880
Grafik Hubungan antara Penambahan Additive (Barite & Bentonite) Vs SG Semen (kg/liter)
Barite
Bentonite
Additive (Barite & Bentonite)
SG C
emen
t (kg
/lite
r)
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.
43
3.7. Kesimpulan
1. Jika barite dan bentonite masing – masing ditambahkan secara terus
menerus 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 bentonite
sementara 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 yang
harus seimbang dengan tekanan formasi.
4. Penambahan zat additive ke dalam larutan semen akan menambahkan
atau menaikkan harga semen.
5. Penambahan zat additive bentonite ke dalam suspensi semen akan
menaikkan harga SG Semen.
6. Barite lebih mempunyai pengaruh lebih besar terhadap penambahan
densitas daripada bentonite.
7. Jika densitas suatu suspensi semen kecil maka akan mempengaruhi
tekanan suspensi semen tersebut juga kecil.
8. Dalam percobaan suspensi semen yang tidak ditambahkan additive
barite dan bentonite memiliki SG Semen sebesar 15.623 ppg.
BAB IV
PENGUJIAN RHEOLOGI SUSPENSI SEMEN
4.1. Tujuan Percobaan
1. Dapat memahami rheologi dan dapat menentukan harga viskositas
plastik suspensi semen.
2. Mengetahui harga plastic viscosity dan yield point dari suspensi
semen.
3. Mengetahui perbedaaan penambahan additive barite dan bentonite
dalam suspensi semen.
4. Menyimpulkan pengaruh penambahan additive terhadap nilai plastic
viscosity dan yield point suspensi semen.
5. Menentukan additive yang digunakan untuk pengujian rheologi
suspensi semen.
4.2. Teori Dasar
Pengujian 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 rheologi fluida pemboran yang meliputi sifat sifat aliran. Jenis–jenis
fluida pemboran dapat dibagi menjadi dua kelas, yaitu:
1. Fluida Newtonian
Adalah fluida yang viskositasnya hanya dipengaruhi oleh temperatur
dan tekanan, dengan kata lain adalah fluida yang viskositasnya konstan.
Misalnya air, gas, dan minyak yang encer.
44
45
2. Fluida Non Newtonian
Yang dimaksud dengan fluida Non Newtonian adalah fluida yang
mempunyai viscositas tidak konstan, bergantung pada besarnya geseran
(shear rate) yang terjadi. Fluida Non Newtonian memperlihatkan 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 resistensi
untuk mengalir yang disebabkan oleh friksi mekanik.
Yield point adalah bagian dari resistensi untuk mengalir oleh gaya tarik
menarik antar partikel. Gaya tarik menarik ini disebabkan oleh muatan–
muatan pada permukaan partikel yang didispersi dalam fasa fluida.
Gel Strength adalah pembentukan padatan karena gaya tarik–menarik
antara plat–plat 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 tarik–menarik 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 rheology adalah 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
46
sebanding dengan viscositas suspensi semen. Untuk menentukan plastic
viscosity (µp) dan yield point (Yp) dalam satuan lapangan digunakan
persamaan Bingham Plastic :
Dimana :
µp = Plastic Viscosity, Cp
Yp = Yield point, lb/100ft2
C600 = Dial reading pada 600 rpm
C300 = Dial reading pada 300 rpm
4.3. Peralatan Dan Bahan
4.3.1. Peralatan
1. Fann VG Meter
2. Gelas ukur
3. Mixer
4. Timbangan
5. Stopwatch
μp=C600−C300
Y p=C300−μ p
47
Gambar 4.1. Fann VG Meter
Gambar 4.2. Rotor
Gambar 4.3. Mixer
48
Gambar 4.4. Stopwatch
4.3.2. Bahan
1. Bubuk semen kelas A
2. Air
3. Bentonite
4. Barite
Gambar 4.5. Bentonite
49
Gambar 4.6. Barite
Gambar 4.7 Semen
4.4. Prosedur Percobaan
1. 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 semen
menurut 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. Hitung besarnya plastic viscosity dan yield point dengan
menggunakan persaman :
µp = C600 – C300
Yp = C600 - µp
Dimana :
µp = Plastic Viscosity
50
Yp = Yield Point, lb/ 100 ft2
C300 = Dial Reading pada 300 rpm
C600 = Dial Reading pada 600 rpm
4.5. Hasil Percobaan dan Perhitungan
4.5.1. Data
Kelas Semen : A
WCR : 46 %
Tabel 4.1. Hasil Pengujian Rheology Suspensi Semen
Semen
(gr)
Air
(ml)
Additif (gr)C30
0
C60
0
μp
(cp)
γp
(lb/100ft²)Barit
e
Bentonit
e
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
4.5.2. Perhitungan
Perhitungan penambahan additive barite 2 gr.
o Berat Semen : 600 gr
o Volume Air : 276 cc
o Additive Barite : 2 gr
o C300 : 172
o C600 : 217
51
o Perhitungan Plastic Viscosity
Plastic Viscosity (μp) = C600 – C300
= 217 – 172
= 45 cp
o Perhitungan Yield Point
Yield Point (Yp) = C300 – μp
= 172 – 45
= 127 lb/ 100 ft2
Perhitungan penambahan additive barite 4 gr.
o Berat Semen : 600 gr
o Volume Air : 276 cc
o Additive Bentonite : 4 gr
o C300 : 154
o C600 : 217
o Perhitungan Plastic Viscosity
Plastic Viscosity (μp) = C600 – C300
= 217 – 154
= 63 cp
o Perhitungan Yield Point
Yield Point (Yp) = C300 – μp
= 154 – 63
= 91 lb/ 100 ft2
4.6. Pembahasan
Pengujian rheologi suspensi semen perlu dilakukan untuk menghitung
hidrolika pemboran. Pada percobaan ini sifat suspense semen yang diamati
adalah plastic viscosity dan yield point.
Pada pengujian rheologi suspensi semen ini digunakan komposisi
semen 600 gram, barite dan bentonite antara 0 gr sampai 6 gram dan air 276
52
mL. Suspensi semen yang sudah jadi lalu dimasukkan ke dalam bejana pada
alat Fann VG Meter untuk diukur plastic viscosity dan yield point-nya. Dari
percobaan dengan contoh perhitungan sebagai berikut: ditambahkan 2 gr
barite pada suspensi semen didapat dial reading pada 600 rpm dan 300 rpm
yaitu masing – masing 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 µp).
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
reading pada 600 rpm dan 300 rpm yaitu masing – masing 217 rpm dan 154
rpm. Kemudian dilakukan perhitungan, diperoleh plastic viscosity sebesar
63 Cp serta yield point 91 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
nilai plastic viscosity dan yield point jika ditambahkan bentonite lebih besar
dibandingkan plastic viscosity dan yield point jika 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 point suspensi semen akan
terus meningkat.
53
Grafik 4.1 Grafik Hubungan Penambahan Additive dengan Plastic Viscosity
0 1 2 3 4 5 6 70
10
20
30
40
50
60
70
8070
65 63
47
20
4550
60
Grafik Hubungan Penambahan Additive Vs Plastic Viscosity
Barite
Bentonite
Additive (Barite & Bentonite)
Plas
tic V
isco
sity
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.
54
Grafik 4.2 Grafik Hubungan Penambahan Additive dengan Yield Point
0 1 2 3 4 5 6 70
20
40
60
80
100
120
140
160
10297
9183
115
127137
142
Grafik Hubungan Penambahan Additive Vs Yield Point
Barite
Bentonite
Additive (Barite & Bentonite)
Yie
ld P
oint
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 penurunan yield 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 sifat–sifat aliran dalam
penyemenan. Untuk memperoleh keberhasilan dalam penyemenan, harus
disesuaikan dengan keadaan formasi.
55
Grafik 4.3 Grafik Hubungan Plastic Viscosity dengan Yield Point
10 20 30 40 50 60 70 800
20
40
60
80
100
120
140
160
10297
9183
115127
137142
Grafik Hubungan Plastic Viscosity Vs Yield Point
Barite
Bentonite
Plastic Viscosity
Yie
ld P
oint
Grafik 4.3 merupakan grafik hubungan antara plastic viscosity dengan
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. Sifat
fluida sangat berpengaruh dalam proses sirkulasi semen
2. Harga plastic viscosity diperoleh dari selisih antara nilai C600 dan
C300, untuk harga yield point diperoleh dari selisih antara C300 dan
plastic viscosity.
3. Penambahan barite pada suspensi semen akan meningkatkan
viskositas dan yield point, dilihat dari pembacaan C300 dan C600
yang semakin meningkat jika ditambah oleh barite, sehingga
menimbulkan angka selisih yang besar.
56
4. Penambahan bentonite pada suspense semen akan menurunkan
viskositas dan yield point, dilihat dari pembacaan C300 dan C600
yang akan terus turun dan menimbulkan selisih angka yang kecil.
5. Aplikasi di lapangan untuk pengujian rheologi semen ini adalah untuk
menghitung hidrolika operasi penyemenan yang sangat menentukan
dalam operasi pemboran.
6. Penambahan maupun penurunan dari sifat-sifat rheologi pada suspensi
semen sangat berpengaruh terhadap kualitas dari suspensi semen itu
sendiri.
7. Apabila penambahan bentonite semakin besar maka akan semakin
kecil harga yeild point-nya.
BAB V
PENGUJIAN THICKENING TIME
5.1. Tujuan Percobaan
1. Mengukur thickening time suatu suspensi semen
2. Mengetahui peraltan yang digunakan untuk mengukur thickening time
3. Menyimpulkan pengaruh penambahan additif terhadap thickening
time suspensi semen
5.2. Teori Dasar
Thickening time didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan
suspensi semen untuk mencapai konsistensi sebesar 100 UC (Unit of
Consistency). Konsistensi sebesar 100 UC merupakan batasan bagi
suspense semen masih dapat dipompa lagi. Dalam penyemenan yang di
maksud dengan konsistensi adalah viskositas, cuma dalam pengukurannya
ada sedikit perbedaan prinsip. sehingga penggunaan konsistensi ini dapat
dipakai untuk membedakan viskositas pada operasi penyemenan dengan
viskositas pada operasi pemboran (lumpur pemboran).
57
Thickening time semen ini sangatlah penting , waktu pemompaan
harus lebih kecil dari thickening time, karena bila tidak akan menyebabkan
suspensi semen mengeras lebih dahulu. Sebelum sesudah suspense semen
mencapai target yang diinginkan dan bila mengeras didalam casing
merupakan kejadian yang sangat fatal dalam oprasi pemboran selanjutnya.
Untuk sumur-sumur yang dalam dan untuk kolam penyemenannya
yang panjang, diperluakan waktu pemompaan yang lama sehingga
Thickening time harus diperpanjang, untuk memeperpanjang atau
memperlambat Thickening time perlu ditambah retarder kedalam suspensi
semen, seperti kalsium lignosulfat, carboxymenthyl hydroxyethyl cellulose
dan senyawa-senyawa organik.
Pada sumur-sumur yang dangkal maka diperlukan thickening time
yang tidak lama, karena selain target yang akan dicapai tidak terlalu
panjang, juga untuk mempersingkat waktu. Untuk mempersingkat
thickening time, dapat ditambah accelerator kedalam suspensi semen.
Yang termasuk accelerator adalah kalsium klorida, sodium klorida,
gypsum, sodium silikat, air laut dan additif yang tergolong dalam
dispersant.
Perencanaan besarnya thickening time bergantung kepada kedalaman
sumur dan waktu untuk mencapai daerah target yang akan disemen.
Dilaboratorium, pengukuran thickening time menggunakan alat high
pressure high temperature consistometer (HPHT). Disimulasikan pada
kondisi temperature dan tekanan sirkulasi. Thickening time suspense
semen dibaca bila pada alat diatas telah menunjukkan 100 Uc untuk
setandar API. Namun ada perusahaan lainyang menggunakan angka 70 Uc
(seperti pada hudbay) dengan pertimbangan factor keselamatan,
kemudiaan dieksrapolasi ke 100 uc.
Perhitungan konsistensi suspensi semen dilaboratorium ini dilakukan
dengan mengisi sampel kedalam silinder, lalu diputar konstan pada 150
rpm kemudiaan dibaca harga torsinya. Dan harga konsistensi suspensi
semen dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
Bc=T−78.220.02
58
Dimana :
Bc = Konsistensi suspense semen
T = Pembacaan harga torsi,g-cm
Peralatan yang digunakan untuk mengukur thickening time suspensi
semen adalah Atmospheric Consistometer digunakan untuk kondisi
tekanan atmosphere dan temperature sampai 220oF, sedangkan HPHT
Consistometer umumnya digunakan pada tekanan sampai 2500 psi dan
BHCT 500oF.
5.3. Peralatan Dan Bahan
5.3.1. Peralatan
1. Atmospheric Consistometer
2. Stopwatch
3. Mixer
4. Timbangan
5. HPHT Consistometer
Gambar 5.1. Atmospheric Consistometer
59
Gambar 5.2. HPHT Consistometer
Gambar 5.3. Timbangan
5.3.2. Bahan
1. Bubuk Semen Kelas G
2. NaCl
3. Air
Gambar 5.4. NaCl
60
61
Gambar 5.5. Bubuk Semen
5.4. Prosedur Percobaan
Pengujian dengan Atsmospheric Consistometer
1. Siapkan peralatan dan stop watch, sebelum dilakukan pengujian
kalibrasi peralatan yang akan digunakan. Kalibrasi dan pengujiannya
sebagai berikut :
2. Hidupkan switch master dan set temperature pada skala yang
diinginkan.
3. Tuangkan suspensi semen kedalam slurry container sampai ketinggian
yang ditunjukkan oleh batas garis.
4. Paddel yang teah dilapisi grease dipasang pada lid yang telah terpasang
paddel pada slurry container dan masukkan kedalam atmospheric
consistometer.
5. Hidupkan motor dan stop watch dan skala petunjuk dalam selang waktu
tertentu sampai jarum torsi menunjukkan angka 70 BC.
62
5.5. Data Dan Perhitungan
Tabel 5.1. Hasil Pengujian Thickening Time
Semen
(gr)
Air
(ml)
Additive (gr)Thickening Time (uc)
NaCl CMC
600 276 0 14
600 276 1 16
600 276 2 22
600 276 3 23
600 276 0 15
600 276 1 14
600 276 2 10
600 276 3 8
5.6. Pembahasan
Thickening time adalah waktu yang dibutuhkan oleh suspense
semen untuk mencapai 100 UC. Pada percobaan ini ada dua jenis additive
yang digunakan yaitu NaCl dan CMC.
Pada percobaan thickening time ini dilakukan dengan contoh
perhitungan menggunakan komposisi: semen 600 gram, additive NaCl 1
gram dan 276 mL air. Suspensi semen yang telah terbentuk dimasukkan ke
dalam slurry cup sampai batas dan dimasukkan ke dalam Atmospheric
Consistometer, yang merupakan salah satu alat yang dipakai untuk
mengukur konsistensi suspensi semen. Dan didapat nilai thickening
timenya yaitu 16 uc pada additive NaCl 1 gram. Sedangkan pada CMC 1
gram didapat nilai Thickening time 14 uc.
Dari hasil tersebut dapat disimpulkan thickening time jika
ditambahkan NaCl 1 gram lebih besar jika dibandingkan dengan
thickening time jika ditambahkan CMC 1 gram, sehingga semen akan
cepat mongering jika ditambahkan NaCl.
63
Grafik 5.1. Grafik Hubungan Penambahan Additive dengan Thickening Time
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.50
5
10
15
20
25
15
14
10
8
14
16
22 23
Grafik Hubungan Penambahan Additive Vs Thickening Time
NaClCMC
Penambahan Additive (Gr)
Thick
enin
g Tim
e (u
c)
Dari grafik diatas diperoleh hubungan antara penambahan additive
yang dipakai pada analisa dengan thickening time. Additive yang dipakai
dalam percobaan ini yaitu NaCl dan CMC. Penambahan NaCl ke dalam
suspensi semen akan mempercepat proses thickening time/ pengerasan
suspensi semen. Hal itu terjadi karena NaCl bersifat mengikat H2O
sehingga jumlah volume air dalam suspensiakan berkurang dan
menyebabkan suspensi semen cepat mongering. NaCl termasuk
accelerator yang mempercepat thickening time. Selain itu accelerator juga
bisa berupa CaCl2, Gypsum.
CMC merupakan salah satu contoh additive yang memperlambat/
memperpanjang thickening time (retarder). Contoh retarder yang lain
antara lain Calcium Lignosulfonate dan senyawa–senyawa organic.
Aplikasi di lapangan pengujian thickening time adalah untuk
menentukan setting waktu pemompaan, dimana waktu pemompaan harus
lebih kecil dari thickening time. Jika tidak, dapat mengakibatkan suspensi
64
semen akan mengeras terlebih dahulu sebelum seluruh suspensi semen
mencapai target yang diinginkan.
5.7. Kesimpulan
1. Maksimal konsistensi untuk semen agar bisa dipompa adalah 100 UC.
2. Pengujian thickening time adalah menentukan waktu pemompaan,
dimana waktu pemompaan harus lebih kecil dari thickening time.
3. Thickening time dipengaruhi oleh jumlah additif dan pompa.
4. Pada laboratorium alat yang digunakan adlaah atmospheric
consistometer.
5. Penambahan NaCl dan CMC mempengaruhi nilai thickening time,
NaCl sebagai pengental dapat memperbesar nilai thickening time
karena sifat NaCl yang mengikat. CMC adalah bagian dari retarder
yang berfungsi untuk menurunkan thickening time.
BAB VI
PENGUJIAN FREE WATER
6.1. Tujuan Percobaan
1. Mengukur harga free water pada 2 jam dalam suspensi semen.
2. Mengetahui tujuan dilakukannya pengukuran free water dalam
suspensi semen.
3. Mengetahui pengaruh penambahan additive bentonite dan barite
terhadap free water.
6.2. Teori Dasar
Free water adalah air bebas yang terpisah dari suspensi semen.
Apabila harga free water ini terlalu besar melebihi batas air maksimum
maka akan terjadi pori-pori pada semen. Ini akan mengakibatkan semen
mempunyai permeabilitas besar sehingga dapat menyebabkan kontak
fluida antara formasi dengan annulus dan strength semen berkurang. Hal
tersebut mengakibatkan fungsi semen tidak seperti yang diinginkan yaitu
menyekat casing dengan fluida formasi yang korosif.
Dalam penentuan harga free water ini, hal yang perlu diperhatikan
adalah WCR (Water Cemen Ratio), yaitu perbandingan air yang dicampur
terhadap bubuk semen sewaktu suspensi dibuat. Jumlah air yang
dicampurkan tidak boleh lebih dari kadar air maksimum atau kurang dari
batas air minimum karena akan mempengaruhi baik buruk ikatan
semennya.Batasan air dalam suspensi didefinisikan sebagai kadar
minimum dan kadar maksimum air.
Kadar Minimum Air.
Kadar air minimum adalah jumlah air yang dicampurkan tanpa
menyebabkan konsistensi suspensi semen lebih dari 30 UC. Bila air
yang ditambahkan lebih kecil dari kadar minimumnya, maka akan
65
66
terjadi gesekan-gesekan (friksi) yang cukup besar di annulus sewaktu
suspensi semen dipompakan dan juga akan menaikkan tekanan di
annulus.
Kadar Maksimum Air.
Adalah batas air yang dicampurkan ke dalam campuran suspensi
semen tanpa menyebabkan pemisahan lebih dari 3.5 mL dalam 250
mL suspensi semen, bila didiamkan selama 2 jam pada temperature
kamar.
Kandungan air normal dalam suspensi semen yang direkomendasikan
oleh API dapat di lihat pada table 6.1. Jadi kadar air dalam suspensi semen
harus berada antara kadar minimum dan kadar maksimumnya
Tabel 6.1 Kandungan Air Mineral dalam suspensi Semen yang Direkomendasikan oleh API
API Class Cement
Water (%)By Weight of
Cement
Water
Gal per sackLiter per
sackA & B 46 5.19 19.6
C 56 6.32 23.9
D, E, F dan H 38 4.29 16.2
G 44 4.97 18.8
J (Centative) - - -
6.3. Peralatan Dan Bahan
67
6.3.1. Peralatan
1. Mixer
2. Timbangan
3. Gelas Ukur
Gambar 6.1. Mixer
Gambar 6.2. Timbangan
Gambar 6.3. Gelas Ukur
6.3.2. Bahan
68
1. Semen
2. Air
3. Bentonite
4. Barite
Gambar 6.4. Barite
Gambar 6.5. Bentonite
6.4. Prosedur Percobaan
1. Gunakan tabung ukur, kemudian isi tabung tersebut dengan suspensi
semen yang akan diukur kadar airnya sebanyak 250 ml
2. Diamkan selama 2 jam sehingga terjadi air bebas pada atas tabung,
catat harga air bebas yang terbentuk.
3. Air bebas yang terjadi tidak boleh lebih dari 3,5 ml
6.5. Data Dan Hasil Perhitungan
69
Semen kelas A
WCR = 46%
Tabel 6.2. Tabel Hasil Pengujian Free Water Selama 2 Jam
Semen
(gr)Air (ml)
Additive (gr) Free Water @ 2 hours
(ml)Bentonite Barite
600 276 0 0,5
600 276 1 0
600 276 2 0
600 276 3 0
600 276 4 0
600 276 5 0,75
600 276 6 0
600 276 7 0
600 276 0 0
600 276 1 0,25
600 276 2 0,1
600 276 3 0
600 276 4 0
600 276 5 0
600 276 6 0
600 276 7 0
6.6. Pembahasan
Free water adalah banyaknya air yang terbebas dari suspense semen.
Free water ini perlu dihitung karena apabila terlalu banyak air bebas
sehingga melebihi batas maksimum maka akan terjadi pori-pori pada
semen sehingga mengurangi kualitas dari semen tersebut.
Pada percobaan ini kita menggunakan semen kelas A dengan
komposisi 600 gram semen ditambah 276 ml air. Setelah itu ditambah
additive dan dapat disimpulkan pengaruh penambahan additive semen
tersebut terhadap free water.
70
Ketika suspensi semen ditambah bentonite sebesar 1 gram, harga free
waternya adalah 0 ml. Lalu, setelah suspense semen ditambah 5 gram
bentonite, harga free water selama 2 jam bernilai 0.75 ml. Akan tetapi,
ketika ditambah 7 gram bentonite harga free waternya kembali turun
menjadi 0 ml. Pada penambahan barite, suspensi semen mula – mula
memiliki 0 ml free water ketika tidak ditambahkan barite. lalu ketika
ditambah 1 gram barite pada suspensi semen, harga free water selama 2
jam adalah 0.25 ml. Lalu kemudian, apabila ditambah 2 gram barite, harga
free waternya malah kembali turun menjadi 0.1 ml.
Grafik 6.1. Grafik Hubungan Penambahan Additive dengan Free Water
0 1 2 3 4 5 6 7 80
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.5
0 0 0 0
0.75
0 0
0
0.25
0.1
00
0 0 0
Grafik Hubungan Penambahan Additive (Barite & Bentonite) Vs Free Water @ 2 jam
BariteBentonite
Additive (Barite & Bentonite)
Free
Wat
er @
2 jam
Dari grafik diatas, disimpulkan bahwa diperlukan kehati – hatian
dalam penambahan additive agar diperoleh nilai free water yang sesuai dan
yang kita inginkan. Karena peningkatan atau pengurangan free water tidak
didasarkan dari keteraturan penambahan additivenya.
71
Secara teoritis, bentonite berfungsi sebagai penghisap/pengabsorb air,
sehingga kadar free water akan berkurang bila bentonite yang ditambahkan
semakin banyak. Namun bila free water terlalu sedikit, menyebabkan
semen memiliki friksi yang besar terhadap lubang bor, akibatnya formasi
bisa retak atau pecah.
Secara teori, Barite dapat menurunkan free water. Sehingga, bila
Barite yang ditambahkan semakin banyak, maka free water yang diperoleh
semakin sedikit. Free water yang terlalu besar dapat menghasilkan pori–
pori pada semen yang berarti bahwa permeabilitasnya besar akibatnya
semen kurang kokoh.
6.7. Kesimpulan
1. Harga free water ditentukan selama 2 jam setelah didiamkan di suhu
kamar
2. Harga free water tidak boleh lebih dari kadar air maksimum dan
kurang dari kadar air minimum.
3. Free water tidak memiliki hubungan dengan filtration loss.
4. Free water menyatakan besarnya pori pada semen ketika keringnya
semen akibat hilangnya air bebas ke formasi dengan permeabilitas
formasi yang baik.
5. Jumlah dan gram additive yang dipakai tidak mempengaruhi nilai
free water, sehinggal dalam melakukan penyemenan diperlukan
ketelitian dan kehati-hatian dalam penambahan air dan additive.
BAB VII
PENGUJIAN FILTRATION LOSS
7.1. Tujuan Percobaan
1. Mengukur harga filtration loss selama 30 menit dengan percobaan dan
perhitungan pada suspensi semen.
2. Mengetahui tujuan dan maksud dari pengukuran filtration loss.
3. Menyimpulkan pengaruh penambahan bentonite dan kerosene
terhadap filtration loss suspensi semen.
7.2. Teori Dasar
Filtration Loss Adalah peristiwa hilangnya cairan dari suspensi semen
kedalam formasi permeable yang dilaluinya. Cairan ini sering disebut
dengan filtrat. Filtrat yang hilang tidak boleh terlalu banyak, karena akan
menyebabkan suspense kekurangan air. Kejadian in sering desebut dengan
flash set. Bila suspensi semen mengalami flash set maka akan mengalami
friksi di anulus dan juga mengakibatkan pecahnya formasi. Untuk
mengontrol besar kecilnya filtration loss dapat digunakan :
1. Fluid Loss Control Agents.
Yaitu additif-additif yang berfungsi mencegah hilangnya fasa
liquid semen ke dalam formasi sehingga terjaga kandungan cairan
dalam suspensi semen. Additive – additive yang termasuk kedalam fluid
loss control agents diantaranya polymer, CMHEC, dan latex.
2. Lost Circulation Control Agents.
Yaitu additive yang berguna mengontrol hilangnya suspensi semen
ke dalam formasi yang lemah atau bergua. Biasanya Material loss
circulation yang dipakai pada pemboran digunakan pula dalam suspensi
semen. Additive yang termasuk dalam lost circulation control agents
diantaranya gilsonite, cellophane flakes, gipsum, bentonite, dan nut
shells.
72
73
Pengujian filtration loss di laboratorium menggunakan alat filter
press pada kondisi temperetur sirkulasi dengan tekanan 1.000 psi.
namun filter loss mempunyai kelemahan yaitu temperatur maksimum
yang bisa digunakan hanya sampai 28o C(180oF).
Filtration loss diketehui dan volume filtrat yang ditampung didalam
tabung atau gelas ukur selama 30 menit masa pengujian maka besarnya
filtratiom loss dapat diketahui dengan rumus :
dimana :
F30 = filtrat pada 30 menit ,ml
Ft = filtrat pada t menit , ml
t = waktu pengukuran
Pada primary cementing, filtration loss diijinkan sekitar 150 - 250
cc. yang diukur selama 30 menit dengan menggunakan saringan
berukuran 325 msh dan pada tekanan 1000 psi. sedangkan pada squeeze
cementing, filtration loss diijinkan sekitar 55 – 65 cc selama 30 menit.
F30=Ft (5.477 /√t )
74
7.3. Peralatan Dan Bahan
7.3.1. Peralatan
1. Mixer
2. Timbangan
3. Gelas Ukur
4. Stopwatch
5. Filter Press
Gambar 7.1. Mixer
Gambar 7.2. Timbangan
75
Gambar 7.3 Gelas Ukur
7.3.2. Bahan
1. Semen
2. Bentonite
3. Kerosine
4. Air
Gambar 7.4. Semen
76
Gambar 7.5. Kerosene
Gambar 7.6. Bentonite
7.4. Prosedur Percobaan
1. Persiapkan alat filter proses dan segera pasang filter paper secepat
mungkin dan letakkan gelas ukur dibawah silinder untuk menampung
fluid filtrate.
2. Tuangkan suspense semen ke dalam silinder dan segera tutup rapat.
Kemudian alirkan udara atau gas N2 dengan tekanan 1000 psi.
3. Catat volume filtrate sebagai fungsi waktu dengan stop watch, interval
pengamatan setiap 2 menit pada 10 menit pertama, kemudian setiap 5
menit untuk 20 menit selanjutnya. Catat volume filtrate pada menit ke-
25.
4. Harga filtration loss diketahui dari volume filtrate yang ditampung
dalam gelas ukur selama 30 menit massa pengujian. Bila waktu
77
pengujian tidak sampai 30 menit, maka besarnya filtration loss dapat
diketahui dengan rumus :
dimana :
F30 = filtrat pada 30 menit ,ml
Ft = filtrat pada t menit , ml
t = waktu pengukuran
5. Hentikan penekanan udara atau gas N2, buang tekanan udara dalam
silinder dan sisa suspense semen yang di dalam silinder tuangkan
kembali ke dalam breaker.
7.5. Data Dan Perhitungan
7.5.1. Data
Berat Semen = 600 gram
Volume Air= 276 ml
F30=Ft (5.677 /√t )
78
Tabel 7.1. Hasil Pengujian Filtration Loss Selama 30 Menit
Semen
(gr)Air (ml)
AdditiveFiltration loss @
30 menit
Percobaan (ml)
Filtration loss @
30 menit
Perhitungan (ml)Bentonite Kerosine
600 276 0 93 96.441
600 276 1 124 124.444
600 276 2 94 97.478
600 276 3 115.5 119.774
600 276 4 84.5 87.627
600 276 5 129 133.773
600 276 6 120 124.44
600 276 7 89 92.293
600 276 0 143.5 148.81
600 276 2 60.5 62.739
600 276 4 139.5 144.662
600 276 6 110.5 114.226
600 276 8 111.5 115.223
600 276 10 112.15 116.23
600 276 12 113 117.181
600 276 14 108.5 112.515
7.5.2. Perhitungan
Contoh Perhitungan Filtration Loss pada Suspensi Semen No. 2
Berat Semen = 600 gram
Volume Air = 176 ml
Filtration Loss @ 30 Menit Percobaan = 120 ml
Filtration Loss @ 30 Menit Perhitungan
F30=FLpercobaan x5,677
√ t=120 ml x
5,677
√30=124 . 444 ml
Menghitung Faktor Koreksi Akibat Perbedaan Nilai Filtration Loss
79
(124.444−120 ) ml124.444 ml
x 100%=3 .571084 %
7.6. Pembahasan
Filtration loss merupakan peristiwa hilangnya cairan dalam suspense
semen ke dalam formasi yang permeable yang dilaluinya. hal ini adalah
sesuatu yang dihindari karena dapat menyebabkan suspense semen
kekurangan air. Akibat kekurangan air ini, maka terjadilah flash set dan
menyebabkan runtuhnya formasi.
Pada primary cementing,filtration loss yang diperbolehkan sekitar 150
– 250 cc,sedangkan squeeze cementing filtration loss yang diperbolehkan
sekitar 55 – 65 cc.Dalam percobaan ini pengukuran filtration loss yang
dilakukan adalah pengukuran selama 30 menit dan juga dilakukan
perhitungannya.
Pada percobaan ini digunakan penambahan additif ke semen dasar
yaitu bentonite dan kerosine,Banyaknya penambahan additif bukan berarti
harga filtration lossnya meningkat,dalam percobaan ini yang terlihat
adalah filtration lossnya cenderung naik turun seiring dengan penambahan
additif tersebut.Filtratio loss @ 30 menit perhitungan dapat dilakukan
dengan cara menggunakan nilai dari filtration loss percobaan dikalikan
dengan ketentuan 5.677 yang telah dibagi dengan jumlah waktu yang
diakarkan.Dalam percobaan ini ukuran filtration loss @ 30 menit
percobaan maupun perhitungan tidak ada yang melebihi batas yang
diperbolehkan.
80
Grafik 7.1. Grafik Penambahan Additive dengan Filtration Loss Percobaan
0 2 4 6 8 10 12 14 160
20
40
60
80
100
120
140
160
143.5
60.5
139.5
110.15
111.5
112.15
113
108.593
120
94
115.5
84.5
129
120
89
Grafik Hubungan Penambahan Additive Vs Filtration Loss @ 30 menit Percobaan
Bentonitekerosine
Additive (Bentonite & Kerosin)
Filtra
tion L
oss @
30 m
enit
Perco
baan
Pada grafik diatas adalah grafik hubungan penambahan berat additive
vs filtration loss pada 30 menit percobaan. Setelah diperoleh filtration loss
berdasarkan spesifikasi berat additive yang bervariasi, diperoleh grafik
diatas dan memperkuat hasil analisa bahwa penambahan berat additive
tidak terikat dengan filtration loss, jadi diperlukan ketelitian dalam
penambahannya. Pada additive kerosene, cenderung lebih membuat stabil
filtration loss.
81
Grafik 7.2. Grafik Penambahan Additive dengan Filtration Loss Perhitungan
0 2 4 6 8 10 12 14 160.000
20.000
40.000
60.000
80.000
100.000
120.000
140.000
160.000148.734
62.707
144.588
114.168
115.567
116.241
117.122
112.45796.392
124.377
97.429
119.713
87.582
133.705124.377
92.246
Grafik Hubungan Penambahan Additive (Bentonite & Barite) Vs Filtration Loss @ 30 menit Perhitungan
BentoniteKerosine
Additive (Bentonite & Kerosin)
Filtra
tion L
oss @
30 m
enit
Perh
itung
an
Pada grafik penambahan additive dengan filtration loss perhitungan,
umumnya bentuk kurva sama dengan grafik sebelumnya. Akan tetapi, nilai
filtration loss antara perhitungan dan percobaan berbeda. Hal ini terjadi
karena adanya faktor koreksi yang dilakukan dalam perhitungan. Faktor
koreksi dalam perhitungan bernilai 3.571084%.
82
Grafik 7.3. Grafik Penambahan Additive Bentonite dengan Filtration Loss
0 1 2 3 4 5 6 7 80
20
40
60
80
100
120
140
160
96.392
124.377
97.429
119.713
87.582
133.705
124.377
92.246
93
120
94
115.5
84.5
129120
89
Grafik Hubungan Penambahan Additive (Bentonite) Vs Filtration Loss @ 30 menit
FL PercobaanFL Perhitungan
Additive (Bentonite )
Filtr
ation
Loss
@ 3
0 m
enit
Grafik 7.4. Grafik Penambahan Additive Kerosine dengan Filtration Loss
0 2 4 6 8 10 12 14 160
20
40
60
80
100
120
140
160148.734
62.707
144.588
114.168 115.567 116.241 117.122
112.457
143.5
60.5
139.5
110.15 111.5 112.15 113108.5
Grafik Hubungan Penambahan Additive (Kerosine) Vs Filtration Loss @ 30 menit
FL PercobaanFL Perhitungan
Additive (Kerosine)
Filtra
tion L
oss @
30 m
enit
83
Grafik penambahan additive bentonite dan kerosine terhadap filtration
loss pada percobaan dan perhitungan.
7.7. Kesimpulan
1. Harga filtration loss percobaan dianalisa di laboratorium dan
percobaan loss perhitungan dihitung setelah filtration loss
percobaan diperoleh.
2. Harga filtration loss perhitungan selalu lebih besar dari filtration
loss percobaan setelah dikoreksi.
3. Filtrat yang terlalu banyak hilang akan menyebabkan suspensi
semen kekurangan cairan sehingga terjadi flash set lalu formasi
runtuh.
4. Filtration loss penyemenan dipengaruhi oleh water loss.
5. Penambahan additive tidak mempengaruhi filtration loss.
6. Penambahan bentonite pada dasarnya mengurangi filtration loss
karena sifatnya yang menyerap air, tetapi penambahannya perlu
diperhatikan secara teliti agar mendapatkan filtration loss yang
diharapkan.
7. Kerosene pada dasarnya mampu mempertahankan nilai filtration
loss.
BAB VIII
PENGUJIAN COMPRESSIVE STRENGTH
8.1. Tujuan Percobaan
1. Melakukan perhitungan compressive strength suspensi semen
2. Mengetahui hubungan penambahan additif (bentonite dan NaCl)
terhadap compressive strengtth.
3. Mengetahui hubungan antara pembebanan maksimum terhadap
compressive strength
8.2. Teori Dasar
Setelah batuan semen dilepas dari cetakan, kemudian ditempatkan pada
alat hydraulic press dimana diisi sampel akan ditekan secara axial sampai
batuan pecah. Compressive strength dapat ditentukan dengan melihat harga
tekan pada saat terjadi peretakan (pecah) menyilang dari sampel yang diuji.
Pada saat sampel ditempatkan pada hydraulic press untuk pengukuran
strength semen, harga pembebanan diatur tergantung pada antisipasi harga
strength dari sampel semen. Pengukuran compressive strength semen
dirancang untuk mendapatkan beberapa indikasi mengenai kemampuan
semen untuk mengisolasi lapisan batuan dan untuk melindungi serta
menyokong casing.
Compressive strength didefinisikan sebagai kekuatan semen dalam
menahan tekanan-tekanan yang berasal dari formasi maupun dari casing.
Sedangkan untuk shear strength didefinisikan sebagai kekuatan semen
dalam menahan berat casing. Jadi compressive strength menahan tekanan-
tekanan dalam arah horizontal, sedangkan shear strength menahan tekanan-
tekanan dalam arah vertikal.
Seperti sifat-sifat suspensi semen yang lain, compressive strength
dipengaruhi juga oleh additive. Adapun additive itu berfungsi untuk
menaikkan compressive strength dan juga untuk menurunkan compressive
84
85
strength. Additive untuk menaikkan compressive strength diantaranya adalah
kalsium klorida, pozzolan, barite. Sedangkan additive untuk menurunkan
compressive strength adalah bentonite, sodium silikat. Dalam percobaan kali
ini digunakan bentonite dan NaCl sebagai zat additive. Dalam mengukur
compressive strength digunakan alat hydraulic press.
Untuk mencapai hasil penyemenan yang diinginkan, maka strength
semen harus:
Melindungi dan menyokong casing.
Menahan tekanan hidrolik yang tinggi tanpa terjadinya perekahan.
Menahan goncangan selama operasi pemboran dan perforasi.
Menyekat lubang dari fluida yang korosif
Menyekat antar lapisan yang permeabel
Setelah batuan semen dilepas dari cetakan, kemudian ditempatkan pada
alat hydraulic press dimana diisi sampel akan ditekan secara axial sampai
betuan pecah. Compressive Strength dapat ditentukan dengan melihat harga
tekan pada saat terjadi peretakan (pecah) menyilang dari sample yang diuji.
Pada saat sampel ditempatkan pada hydraulic press untuk pengukuran
strength semen, harga pembebanan diatur tergantung pada antisipasi harga
strength dari sampel semen. Pengukuran compressive strength semen
dirancang untuk mendapatkan beberapa indikasi mengenai kemampuan
semen untuk mengisolasi lapisan batuan dan untuk melindungi serta
menyokong casing.
Curing Chamber dapat mensimulasikan kondisi lingkungan semen
untuk temperatur dan tekanan tinggi sesuai dengan temperatur dan tekanan
formasi. Hydraulic Mortar merupakan mesin pemecah semen yang sudah
mengeras dalam curing chamber. Strength minimum yang
direkomendasikan oleh API untuk dapat melaanjutkan operasi pemboran
adalah 6.7 Mpa ( 1,000 psi ). Dalam mengukur strength semen sering kali
yang diukur adalah compressive strength dari pada shear strength. Untuk
mencapai hasil penyemenan yang diinginkan, maka strength semen harus
86
melindungi dan menyokong casing, menahan tekanan hidrolik yang tinggi
tanpa terjadinya perekahan, menahan goncangan selama operasi pemboran
dan perforasi, menyekat lubang dari fluida formasi yang korosif, menyekat
antar lapisan yang permeabel.
8.3. Peralatan Dan Bahan
8.3.1. Peralatan
1. Hydraulic Pump
2. Motor
3. Bearing Block Machine Hydraulic Mortar
4. Manometer Pengukur Tekanan
Gambar 8.1. Hydraulic Pump
Gambar 8.2. Bearing Block Machine Hydraulic Mortar
87
Gambar 8.3. Manometer
8.3.2. Bahan
1. Semen
2. Bentonite
3. NaCl
4. Air
Gambar 8.4. NaCl
88
Gambar 8.5. Bentonite
8.4. Prosedur Percobaan
1. Bersihkan permukaan sampel dari tetesan air dan pasir atau gerusan
butiran agar tidak menempel pada bearing blok mesin penguji.
2. Periksa permukaan sampel apakah sudah benar-benar rata, apabila
belum ratakan dengan menggunakan gerinda.
3. Letakkan sampel semen dalam block bearing dan atur supaya tepat di
tengah-tengah permukaan block bearing di atasnya dan block bearing
di bawahnya, sampel semen harus berdiri vertikal.
4. Perkiraan tekanan maksimum retak (pecah), apabila lebih dari 3000 psi
(skala manometer) beri pembebanan awal setengah tekanan
maksimum, bila kurang dari 3000 psi pembebanan awal tidak
diperlukan.
5. Perkiraan laju pembebanan sampai maksimum tidak kurang dari 20
detik dan lebih dari 80 detik.
6. Hidupkan motor penggerak pompa dan jangan lakukan pengaturan
(pembetulan) pada kontrol testing selama pembebanan sampai
didapatkan pembebanan maksimum ketika batuan pecah.
7. Catat harga pembebanan maksimum tersebut.
8. Lakukan perhitungan compressive strength semen, dengan
menggunakan rumus :
89
CS = k x P (A1 / A2)
Dimana :
CS = Compressive strength semen, psi
P = Pembebanan maksimum, psi
A1 = Luas penampang block bearing dari hydraulic
mortar, in2
A2 = Luas permukaan sampel semen, in2
k = Konstanta koreksi, fungsi dari perbandingan tinggi
(t) terhadap diameter (D)
Tabel 8.1 Perbandingan t / D terhadap koefisien faktor
t/d Koefisien Faktor
1.75 0.98
1.5 0.96
1.25 0.93
1 0.87
90
8.5. Data Dan Hasil Perhitungan
8.5.1. Data
Tabel 8.2 Hasil Pengujian Compressive Strength
Semen (gr)
Air (ml)
Aditif (gr) P (Pembebanan Maksimum),
psi
Diameter Bearing
(in)
Dr1
(in)r2
(in)t (in) t / D
Koefisien faktor (k)
A1 (in) A2 (in)Compresive
Strength (psi)Bentonite NaCl (in)
600 276 0 260 6.5 0.96 3.25 0.48 1.614 1.681250 0.974500 33.16625 0.723456 11670.371
600 276 0.5 253 6.5 1.01 3.25 0.505 1.614 1.598019 0.967841 33.16625 0.800778 10134.038
600 276 1 252 6.5 1.06 3.25 0.53 1.614 1.522641 0.961811 33.16625 0.882026 9061.325
600 276 1.5 245 6.5 1.11 3.25 0.555 1.614 1.454054 0.954486 33.16625 0.967198 7950.860
600 276 2 238 6.5 1.16 3.25 0.58 1.614 1.391379 0.946966 33.16625 1.056296 7004.763
600 276 2.5 234 6.5 1.21 3.25 0.605 1.614 1.333884 0.940066 33.16625 1.149318 6273.713
600 276 3 232 6.5 1.26 3.25 0.63 1.614 1.280952 0.933714 33.16625 1.246266 5689.168
600 276 3.5 229 6.5 1.31 3.25 0.655 1.614 1.232061 0.925694 33.16625 1.347138 5155.417
600 276 1.5 143 6.5 0.96 3.25 0.48 1.614 1.681250 0.974500 33.16625 0.723456 6418.704
600 276 2 152 6.5 1.01 3.25 0.505 1.614 1.598019 0.967841 33.16625 0.800778 6088.434
600 276 2.5 158 6.5 1.06 3.25 0.53 1.614 1.522641 0.961811 33.16625 0.882026 5681.307
600 276 3 173 6.5 1.11 3.25 0.555 1.614 1.454054 0.954486 33.16625 0.967198 5614.281
600 276 3.5 183 6.5 1.16 3.25 0.58 1.614 1.391379 0.946966 33.16625 1.056296 5386.016
600 276 4 205 6.5 1.21 3.25 0.605 1.614 1.333884 0.940066 33.16625 1.149318 5496.201
600 276 4.5 223 6.5 1.26 3.25 0.63 1.614 1.280952 0.933714 33.16625 1.246266 5468.467
600 276 6 227 6.5 1.31 3.25 0.655 1.614 1.232061 0.925694 33.16625 1.347138 5110.392
91
8.5.2. Perhitungan
Perhitungan suspensi semen 3, dengan data yang diketahui adalah:
Berat Semen = 600 gram
Volume air = 276 ml
Diameter Bearing = 6.5 inch
Jari–jari bearing (r1) = 3.25 inch
t = 1.614 inch
berat bentonite = 1 gram
Diameter sampel = 1.06 inch
Pembebanan maksimum = 252 psi
Perhitungan A1
Diameter Bearing = 6.5 in
r1 = 3.25 in
A1 = 3.14 x ( r1 )2
= 3.14 x ( 3.25 in )2
= 33.16625 in2
Perhitungan A2
r2 = D / 2
= 1.06 in / 2
= 0.53 in
A2 = 3.14 x ( r2 )2
= 3.14 x ( 0.53 in )2
= 0.882026 in2
Perbandingan t/d
t/d = 1.614 in / 1.06 in
= 1.522641
Koefisien Faktor
Menggunakan interpolasi antara nilai t/d perhitungan
dengan t/d tabel. t/d perhitungan sebesar 1.522641 berada di
92
tengah tengah nilai t 1.75 dan 1.5. Nilai k 1.75 adalah 0.98 dan
nilai k dari 1.5 adalah 0.96.
1.75−1.5226411.75−1.5
= 0.98−k0.98−0.96
0.2273590.25
=0,98−K0.02
0.00454718=0.245−0.25 K
K=0 .9618113
Perhitungan comperessive Strength
Compressive Strength (CS) = K x P x ( A1 / A2)
= 0.9618113 x 252 psi
(33.16625 in2 / 0.882026 in2)
= 9113.924112 psi
8.6. Pembahasan
Compressive strength dihitung agar semen dapat memberikan
beberapa indikasi mengenai kemampuan semen mengisolasi lapisan batuan
dan untuk melindungi serta menyokong casing. Pada percobaan ini
dilakukan penambahan additive dengan bentonite dan NaCl. Selain itu, luas
dari semen, luas dari penampang bearing, pembebanan maksimum, dan
koefisien t/d juga mempengaruhi nilai dari compressive strength.
k0.98 0.96
1.5
1.522641
1.75
93
Grafik 8.1 Grafik Hubungan Penambahan Additive dan Compressive Strength
0 1 2 3 4 5 6 70.000
2000.000
4000.000
6000.000
8000.000
10000.000
12000.000
14000.000
11670.371
10134.0389061.325
7950.8607004.763
6273.7135689.168
5155.417
6418.7046088.434
5681.307 5614.2815386.016
5496.2015468.467
5110.392
Grafik Hubungan Penambahan Additive (Bentonite & NaCl) Vs Compressive Strength
NaClBentonite
Additive (Bentonite & NaCl)
Comp
ressi
ve St
reng
th
Grafik 8.1 di atas menggambarkan hubungan additive dengan
compressive strength dan pada percobaan ini additive yang digunakan
adalah bentonite dan NaCl. Dapat terlihat bahwa penambahan bentonite
mengurangi nilai compressive strength secara teratur. Sementara untuk
penambahan NaCl terhadap suspensi semen menyebabkan nilai compressive
strenthnya bergerak secara konstan, terkadang apabila ditambahkan additive
secara beberapa gram, bisa meningkatkan compressive strength atau
menurunkan compressive strength.
94
8.7. Kesimpulan
1. Semakin besar harga pembebanan maksimum yang diberikan, maka
semakin besar juga compressive strength semen.
2. Apabila luas permukaan sampel semakin kecil, maka compressive
strength semen semakin besar.
3. Penambahan additif bentonite berbanding terbalik terhadap
compressive strength.
4. Penurunan grafik compressive strength pada NaCl lebih stabil
dibandingkan dengan compressive strength pada bentonite.
5. Semakin besar nilai compressive strength semen, maka semakin kuat
semen menahan tekanan dari casing dan formasi.
BAB IX
PENGUJIAN SHEAR BOND STRENGTH
9.1. Tujuan Percobaan
1. Mengukur shear bond strength dari suatu sampel semen.
2. Mengetahui pengaruh penambahan additive terhadap shear bond
strength.
3. Mengetahui pengaruh harga shear bond strength pada saat melakukan
cementing.
9.2. Teori Dasar
Dengan lubang pemboran, semen sangat dipengaruhi oleh pembebanan
trixial yang kompleks dan failure stress merupakan pembebanan utama dari
penelitian untuk standard compressive strength dari ikatan antara semen
dengan casing atau semen dengan formasi batuan. Untuk itulah dilakukan
pengukuran shear bond strength semen.
Shear bond strength didefinisikan sebagai kekuatan semen dalam
menahan tekanan–tekanan yang berasal dari berat casing atau menahan
tekanan–tekanan dalam arah yang vertikal. Sedangkan compressive strength
adalah kekuatan semen dalam menahan tekanan yang berasal dari arah
horizontal.
Pengukuran shear bond strength ini dilakukan karena pada saat
pengukuran compressive strength tidak menunjukkan harga shear strength
dari ikatan antara semen dengan casing atau semen dengan formasi batuan.
Pengukuran shear bond strength di laboratorium dilakukan dengan
menggunakan Hydraulic Press. Pengukuran shear bond strength dapat
diketahui dengan melihat harga tekanan pada saat terjadi peretakan (pecah)
menyilang dari sampel yang diuji dimana harga pembebanan diatur
tergantung pada antisipasi harga strength dari sampel semen.
95
96
Untuk mencapai hasil penyemenan yang diinginkan maka strength
semen harus mampu untuk :
Melindungi dan menyokong casing.
Menahan tekanan hidrolik tinggi tanpa terjadi perekahan.
Menahan goncangan selama operasi pemboran dan perforasi .
Menyekat lubang dari fluida formasi yang korosif.
Menyekat antar lapisan yang permeabel.
Penilaian penyemanan biasa berdasarkan compressive strength atau
tensile strength dari batuan semen, dengan asumsi bahwa materialnya
memenuhi syarat untuk pembentukan strength yang baik serta menghasilkan
suatu ikatan yang kuat. Pada kenyataan dilapangan bahwa asumsi di atas
tidak selalu benar. Untuk itulah diperlukan suatu pegujian di laboratorium
terhadap kualitas semen ini.
Harga shear bond strength dapat dicari dengan menggunakan
persamaan sebagai berikut:
SBS = k x p [A1 / π D h)]
Dimana :
SBS = Shear bond strength, psi
A1 = Luas Bearing Block Hydraulic Mortar, in2
D = Diameter dalam casing sampel (semen), in
h = Tinggi sampel semen,in
p = Pembebanan maksimum, psi
k = Konstanta koreksi, fungsi dari perbandingan tinggi
(h) terhadap diameter (D)
97
Untuk h/D yang lebih kecil dari 2 maka dapat digunakan tabel dibawah ini:
Tabel 9.1 perbandingan t/d terhadap koefisien faktor
t/d Koefisien Faktor
1.75 0.98
1.5 0.96
1.25 0.93
1 0.87
9.3. Peralatan Dan Bahan
9.3.1. Peralatan
1. Pompa Hydraulic
2. Motor
3. Bearing block hydraulic mortar
4. Manometer
5. Mold Silinder
6. Batang Pendorong
Gambar 9.1. Hydraulic Pump
98
Gambar 9.2. Bearing Block Machine Hydraulic Mortar
Gambar 9.3. Manometer
Gambar 9.4. Holder Silinder Penyangga
99
9.3.2. Bahan
1. Semen
2. Bentonite
3. NaCl
4. Air
Gambar 9.5 Semen
Gambar 9.6 Bentonite
100
Gambar 9.7. NaCl
9.4. Prosedur Percobaan
1. Bersihkan permukaan sampel dan permukaan mold dari tetesan air dan
pasir atau gerusan butiran semen agar tidak menempel pada bearing
block mesin penguji.
2. Letakkan mold silinder yang berisi sampel semen pada holder silinder
penyangga yang didudukkan pada bearing block hydraulic bagian
bawah. Posisi sampel harus berdiri vertikal.
3. Dudukan pendorong pada permukaan sampel semen dan turunkan
posisi bearing block hydraulic bagian atas dengan memutar tangki
pengontrol spiral.
4. Perkirakan laju pembebanan sampai maksimum tidak kurang dari 20
detik dan tidak lebih dari 80 detik. Jangan lakukan pengaturan
(pembetulan) pada kontrol testing motor selama pembebanan sampai
jadi pergeseran sampal semen dari casing sampal.
5. Catat harga pembebanan geser maksimum, kemudian shear bond
strength dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :
Dimana :
SBS = Shear bond strength, psi
SBS = k x p [A1 / (π D h)]
101
A1 = Luas Bearing Block Hydraulic Mortar, in2
D = Diameter dalam casing sample (semen), in
h = Tinggi sampel semen,in
p = Pembebanan maksimum, psi
k = Konstanta koreksi, fungsi dari perbandingan tinggi
(t) terhadap diameter (D)
Penentuan nilai Konstanta koreksi dapat menggunakan tabel 9.1
Perbandingan t / D terhadap koefisien faktor.
102
9.5. Data Dan Hasil Perhitungan
9.5.1. Data
Tabel 9.2. Hasil Pengujian Shear Bond Strength
Semen
(gr)
Air
(ml)
Additive (gr)
Pembebanan
Maksimum
(psi)
Diameter
Bearing
(in)
D
(in)
r1
(in) A1 (in)2 h (in) t (in) t / D
Koefisien
faktor
(K)
Shear Bond
Strength
(psi)Bentonite NaCl
600 276 0 257 6.5 0.96 3.25 33.166 2.01 1.614 1.681250 0.974500 1377.398
600 276 0.5 250 6.5 1.01 3.25 33.166 2.51 1.614 1.598020 0.967842 1007.372
600 276 1 249 6.5 1.06 3.25 33.166 3.01 1.614 1.522642 0.961811 788.261
600 276 1.5 242 6.5 1.11 3.25 33.166 3.51 1.614 1.454054 0.954486 620.897
600 276 2 235 6.5 1.16 3.25 33.166 4.01 1.614 1.391379 0.946966 500.193
600 276 2.5 231 6.5 1.21 3.25 33.166 4.51 1.614 1.333884 0.940066 415.403
600 276 3 229 6.5 1.26 3.25 33.166 5.01 1.614 1.280952 0.933714 353.077
600 276 3.5 226 6.5 1.31 3.25 33.166 5.51 1.614 1.232061 0.925695 302.410
600 276 1.5 140 6.5 0.96 3.25 33.166 1.73 1.614 1.681250 0.974500 871.775
600 276 2 149 6.5 1.01 3.25 33.166 2.23 1.614 1.598020 0.967842 675.779
600 276 2.5 150 6.5 1.06 3.25 33.166 2.73 1.614 1.522642 0.961811 523.559
600 276 3 170 6.5 1.11 3.25 33.166 3.23 1.614 1.454054 0.954486 473.977
600 276 3.5 182 6.5 1.16 3.25 33.166 3.73 1.614 1.391379 0.946966 416.464
600 276 4 202 6.5 1.21 3.25 33.166 4.23 1.614 1.333884 0.940066 387.298
600 276 4.5 220 6.5 1.26 3.25 33.166 4.73 1.614 1.280952 0.933714 359.280
600 276 6 224 6.5 1.31 3.25 33.166 5.23 1.614 1.232061 0.925695 315.781
103
103
9.5.2. Perhitungan
Perhitungan suspensi semen 4, dengan data yang diketahui adalah:
Berat Semen = 600 gram
Volume air = 276 ml
Diameter Bearing = 6.5 inch
Jari–jari bearing (r1) = 3.25 inch
t = 1.614 inch
Berat bentonite = 1.5 gram
Diameter sampel = 1.11 inch
Tinggi sampel = 3.51 inch
Pembebanan maksimum = 242 psi
Perhitungan A1
Diameter Bearing = 6.5 in
r1 = 3.25 in
A1 = 3.14 x (r1)2
= 3.14 x (3.25 in)2
= 33.166 in2
Perbandingan t/d
t/d = 1.614 in/1.11 in
= 1.454054
Koefisien Faktor
Menggunakan interpolasi antara nilai t/d perhitungan
dengan t/d tabel. t/d perhitungan sebesar 1.454054 berada
ditengah–tengah nilai t 1.5 dan 1.25. Nilai k 1.5 adalah 0.96 dan
nilai k dari 1.25 adalah 0.93
1.454054
1.5
104
1.5−1.4540541.5−1.25
= 0.96−k0.96−0.93
0.045960.25
=0,96−K0.03
0.00137838=0.24−0.25 K
K=0 .954486
Perhitungan Shear Bond Strength
SBS = K x P x ( A1 / π D h)
= 0.9545 x 242 psi (33.166 in2/3.14 x 1.11 inch x 3.51
inch)
= 626.21256398 psi
9.6. Pembahasan
Pengukuran shear bond strength dari suspensi semen dilakukan agar
mengetahui kekuatan ikat dari semen terhadap dinding casing dan juga
untuk menahan tekanan–tekanan dari arah vertikal. Pada percobaan ini ada
dua jenis additive yang digunakan yaitu bentonite dan NaCl.
Percobaan ini dimulai dengan membersihkan permukaan sampel dan
permukaan mold dari tetesan air dan pasir atau gerusan butiran semen agar
tidak menempel pada bearing block mesin penguji, kemudian meletakkan
mold silinder yang berisi sampel semen pada holder silinder penyangga
yang didudukkan pada bearing block hydraulic bagian bawah dimana posisi
sampel harus berdiri vertikal.
105
Setelah itu lalu mendudukkan batang pendorong pada permukaan
sampel semen dan menurunkan posisi bearing block hydraulic bagian atas
dengan memutar tangkai pengontrol spiral dan memperkirakan laju
pembebanan sampai maksimum tidak kurang dari 20 detik dan tidak lebih
dai 80 detik. Jangan melakukan pengaturan (pembetulan) pada kontrol
testing motor selama pembebanan sampai terjadi pergeseran sampel semen
dari casing sampel. pada saat terjadi pergeseran merupakan harga
pembebanan yang maksimum.
Grafik 9.1. Grafik Hubungan Penambahan Additive terhadap Shear Bond Strength
0 1 2 3 4 5 6 70.000
200.000
400.000
600.000
800.000
1000.000
1200.000
1400.000
1600.000
1377.398
1007.372
788.261
620.897
500.193415.403
353.077302.410
871.775
675.779
523.559473.977
416.464387.298
359.280 315.781
Grafik Hubungan Penambahan Additive (Bentonite & NaCl) Vs Shear Bond Strength
NaClBentonite
Additive (Bentonite & NaCl)
Shea
r Bon
d Stre
ngth
Grafik diatas adalah grafik hubungan penambahan additive
bentonite dan NaCl terhadap penambahan shear bond strength. Pada
bentonite, penambahan bentonite menyebabkan penurunan dari shear bond
strength secara teratur apabila bentonite terus ditambahkan. Sementara
106
pada penambahan NaCl, nilai shear bond strength juga cenderung untuk
turun tapi tidak seteratur bentonite. Ada masa ketika ditambah berapa
gram NaCl shear bond strength cenderung untuk naik, sehingga
diperlukan ketelitian dan perhitungan yang pas untuk memperoleh nilai
shear bond strength yang diinginkan.
Semen yang baik adalah semen yang mempunyai harga shear
bond strength tinggi karena semen mempunyai kekuatan untuk mampu
menahan tekanan-tekanan yang berasal dari berat casing yang ditimbulkan
atau tekanan-tekanan dalam arah yang vertikal.
9.7. Kesimpulan
1. Penambahan additive NaCl memiliki nilai pembebanan maksimum
lebih besar dibandingkan penambahan additive bentonite.
2. Penambahan additive (bentonite & NaCl) pada suspensi semen akan
mengurangi nilai shear bond strength.
3. Shear bond strength yang dihasilkan oleh additive NaCl lebih besar
dibandingkan dengan shear bond strength yang dihasilkan oleh
additive bentonite.
4. Apabila diameter dalam casing semakin besar, maka nilai shear bond
strength semen kecil.
5. Shear bond strength dipengaruhi oleh pembebanan, koefisien faktor,
diameter dalam casing, tinggi sampel semen dan ukuran penampang
semen.
BAB X
PENGUJIAN LUAS PERMUKAAN BUBUK SEMEN
10.1. Tujuan Percobaan
1. Mengidentifikasikan luas permukaan bubuk semen dengan alat blaine
permeameter.
2. Mengetahui pengaruh luas permukaan bubuk semen terhadap suspensi
semen.
3. Mengetahui parameter yang digunakan dalam pengujian luas
permukaan bubuk semen.
4. Menentukan pengaruh luas bubuk semen dan densitas semen pada saat
cementing.
10.2. Teori Dasar
Sifat fisik batuan apabila ditambahkan suatu liquid mempunyai sifat
fisik yang berbeda sebelum ditambahkan dengan liquid tersebut, hal ini
disebabkan karena suatu padatan mempunyai densitas yang lebih besar dari
pada liquid sehingga mengakibatkan adanya perbedaan sifat fisik setelah
ditambahkan dengan liquid, oleh karena itu penting untuk dilakukannya
suatu pengujian luas permukaan butir padatan.
Pengujian luas permukaan bubuk semen sangat berpengaruh pada
kekuatan suspensi semen dalam menahan tekanan formasi dan tekanan
casing. Semakin besar luas permukaan bubuk suatu semen, maka ukuran
partikel semen semakin kecil dan semen tersebut semakin kompak. Dengan
demikian semakin besar pula kemampuan semen tersebut untuk menahan
tekanan. Pengukuran suspensi semen di laborarorium menggunakan alat
Blaine Permeameter. Sebelum menentukan luas permukaan bubuk semen,
kita harus menentukan faktor-faktor yang berpengaruh terhadap luas
permukaan bubuk semen.
108
Penentuan luas permukaan butir semen (Ops) dapat dihitung dengan
menggunakan persamaan ini :
Dimana :
= Porositas semen
t = Waktu pengukuran dengan Blaine
Permeameter
s = Densitas semen
= Viscositas udara
10.3. Peralatan Dan Bahan
10.5.1. Peralatan
1. Blaine Permeameter
2. Pignometer
3. Timbangan
4. Toluen
Gambar 10.1. Blaine Permeameter
Ops= 23,2 x√ϕ3 x √ tρ s x (1−ϕ ) x√ μ
109
10.5.2. Bahan
1. Semen
Gambar 10.2 Semen
10.4. Prosedur Percobaan
Menentukan luas permukaan butir semen (Ops) :
1. Densitas semen (ρs) = X gr/cc
2. Temperatur ruang = 24.5 0C/ 78 0F (misal)
3. T = 24.5 0C/ 78 0F
Viskositas udara = 0.0001828 (dari tabel)
√μ = 0.01352
4. μ = 0.01352
ϕ = 0.354 (dari tabel)
5. Waktu pengukuran dengan blaine permeameter = 35,7 detik (misal)
6. t = 35.7 detik
√t = 5.9749
7. Ops=(23 .2 x √Φ3 x√ t )/ {ρs x (1−Φ ) x √μ }
110
10.5. Data Dan Hasil Perhitungan
10.5.1. Data
Tabel 10.1. Tabel Nilai Viskositas
No Temperatur (oF) Viskositas (lb/ft.hour)
1 80 0.04467
2 80.6 (Tu) 0.044708 (μu)
3 100 0.04594
Tabel 10.2. Tabel Nilai Porositas
No Temperatur (Rn) Porositas
1 468 0.55648
2 500 0.58233
3 540.46 (Tu) 0.6151 (ϕu)
10.5.2. Perhitungan
μ @ 80oF = 0.04467 lb/ft.hour
μ @ 100oF = 0.04594 lb/ft.hour
Φ 468 Rn = 0.55648
Φ 500 Rn = 0.58233
Densitas Semen (ρs1) = 1.377 gr/cc
Densitas Semen (ρs2) = 1.733 gr/cc
Temperatur ruangan = 27oC
= [(1.8 X 27) + 32 ] = 80.6oF
= (80,6 + 460) Rn = 540.6 Rn
111
Waktu pengukuran dengan Blaine Permeameter = 9 detik
√t = 3 detik
Viscositas udara (μu) :
¿(Tu−T80 ) x ( μ100−μ80)
(T 100−T80 )+μ80
¿(80.6−80 )o F x (0.04594−0.04467 ) lb
ft . h
(100−80 )o F+0.04467
lbft . h
¿0 .044708lb
ft .h
Porositas Udara (Φu) :
¿(Tu−T 468) x ( ϕ500−ϕ468)
( T500−T 468)+ϕ468
¿(540.6−468 ) Rn x (0.58233−0.55648)
(500−468 ) Rn+0.55648
¿0 ,61513
Luas Permukaan butir semen (Ops) untuk ρ s1=1.377 gr /cc :
¿ 23.2 x √ϕ3 x√ tρs x (1−ϕ ) x √μ
¿23.2 x√(0.6151)3 x√9 s
1.377grcc
x (1−0.6151 ) x√0.044708lb
ft . h
¿299.64654cm2
gram
Luas Permukaan butir semen (Ops) ρ s 2=1.733 gr /cc:
¿ 23.2 x √ϕ3 x√ tρs x (1−ϕ ) x √μ
¿23.2 x√(0.6151)3 x√9 s
1.733grcc
x (1−0.6151 ) x√0.044708lb
ft .h
112
¿238.09191cm2
gram
113
10.6. Pembahasan
Pengujian luas permukaan butir padatan dilakukan karena suatu padatan
mempunyai densitas yang lebih besar daripada liquid sehingga
mengakibatkan adanya perbedaan sifat fisik setelah ditambahkan dengan
liquid dimana salah satu sifat fisik padatan adalah ukuran butiran, semakin
halus ukuran butiran maka semakin luas permukaan butiran sehingga
pertukaran ionnya semakin tinggi sedangkan apabila suatu butiran
mempunyai ukuran butiran yang kasar maka semakin sempit luas
permukaan sehingga mempunyai pertukaran ionnya semakin rendah.
Bubuk semen yang memiliki bentuk butiran lebih teratur maka akan
memiliki luas permukaan yang lebih luas dibandingkan yang tidak beraturan
sehingga akan memiliki kontak yang lebih baik antara butirannya. Dalam
pembuatan semen ini, kita menginginkan semen yang impermeable. Bubuk
semen yang bentuk butirannya beraturan maka aka memiliki daya ikat yang
kuat sehingga semua ruang bisa terisi dengan baik.
Adapun pengaruh yang ada pada ukuran luas permukaan bubuk semen
adalah apabila semakin luas permukaan bubuk semen maka padatan tersebut
mempunyai ukuran butiran yang relatif halus dimana semakin halus ukuran
butir yang dihasilkan maka semakin besar kekuatan dari semen tersebut,
sehingga dapat disimpulkan sampel semen tersebut memiliki ukuran butir
yang cukup halus dan memiliki kekuatan yang cukup baik.
Semakin halus ukuran butir yang dihasilkan maka semakin kecil harga
permeabilitas dari sampel semen tersebut dimana harga permeabilitas yang
kecil ini merupakan suatu hal yang sangat kita harapkan karena semen akan
mampu memisahkan atau menyekat lubang dari fluida formasi yang korosif
dan juga menyekat antar lapisan yang permeabel. Hal ini berarti juga bahwa
semakin besar kekutan semennya yang akan dihasilkan, sehingga dapat
disimpulkan sampel semen tersebut memiliki ukuran butir yang cukup halus
dan memiliki kekuatan yang cukup baik. Selain itu, semakin besar nilai
densitas, maka luas permukaannya akan menjadi kecil. Dan semakin besar
114
nilai viskositas, nilai densitas juga semakin besar dan luas permukaannya
juga semakin kecil.
Selain itu faktor yang perlu diperhatikan dalam percobaan ini adalah
waktu pengukuran dengan blaine permeameter sebab waktu tersebut
digunakan dalam perhitungan untuk menghitung besarnya permeabilitas dari
sampel semen. Dimana waktu pembacaan pada blaine permeameter harus
lebih besar dari 20 detik, jika kurang dari 20 detik daya ikat semen kurang
baik. Daya ikat semen dikatakan baik jika waktu pembacaan pada blaine
permeamater antara 20–30 detik.
Aplikasi di lapangan dari percobaan pengujian luas permukaan bubuk
semen adalah kita dapat menentukan luas permukaan bubuk semen, apabila
semakin luas permukaan bubuk semen maka padatan tersebut mempunyai
ukuran butiran yang relative halus dimana semakin halus ukuran butir yang
dihasilkan maka semakin besar kekuatan dari semen tersebut, sehingga dapat
disimpulkan sampel semen tersebut memiliki ukuran butir yang cukup halus
dan memiliki kekuatan yang cukup baik.
Grafik 10.1. Grafik Hubungan Viskositas dengan Temperatur
0.0446 0.0448 0.045 0.0452 0.0454 0.0456 0.0458 0.046 0.04620
20
40
60
80
100
120
80
80.6
100
Grafik Viskositas Vs Temperatur
Viskositas (lb/ft.hour)
Tem
pera
tur (
oF)
115
Grafik diatas adalah grafik hubungan antara viskositas dengan
temperatur. Terlihat pada grafik adalah viskositas semakin meningkat
seiring naiknya temperatur. Temperatur udara dalam grafik bernilai 80.6 oF
dengan nilai viskositasnya 0.044708 lb/ft.hour.
Grafik 10.2. Grafik Hubungan Porositas dengan Temperatur
0.55 0.56 0.57 0.58 0.59 0.6 0.61 0.62420
440
460
480
500
520
540
560
468
500
540.46
Grafik Porositas Vs Temperatur
Porositas
Tem
pera
tur (
Rn)
Sementara untuk grafik kedua adalah grafik hubungan antara porositas
dan temperatur. Hal yang terjadi sama dengan viskositas, yaitu seiring
dengan naiknya temperatur maka nilai viskositasnya akan naik. Pada
Temperatur udara sebesar 540.46 Rn, nilai porositasnya bernilai 0.6151.
Pada grafik 10.3 merupakan grafik hunungan densitas semen 1 (1.377
gr/cc) dengan densitas semen 2 (1.733 gr/cc) dengan luas permukaan butir
semen untuk masing-masing densitas.
116
Grafik 10.3. Grafik Hubungan Densitas Semen dengan Luas Permukaan Butir Semen (ops)
1.35 1.4 1.45 1.5 1.55 1.6 1.65 1.7 1.75 1.80
50
100
150
200
250
300
350
299.64654
238.09191
Grafik Hubungan Densitas Semen Vs Luas Permukaan Butir Semen (ops)
Densitas Semen (gr/cc)
Luas
Per
muk
aan
Butir
Sem
en (o
ps)
10.7. Kesimpulan
1. Semakin besar densitas semen, maka luas permukaan bubuk semennya
akan semakin kecil.
2. Densitas suatu semen akan mempengaruhi kualitas dari suatu suspensi
semen karena densitas semen berbanding terbalik dengan luas
permukaan bubuk semen.
3. Viskositas semen berpengaruh terhadap luas permukaan bubuk semen
yaitu hubungannya berbanding terbalik.
4. Semakin besar luas permukaan semen, maka kualitas semen semakin
baik.
5. Berdasarkan percobaan di atas, hal-hal yang mempengaruhi luas
permukaan bubuk semen yaitu temperatur, densitas semen, viskositas
udara, dan waktu pengukuran dengan alat blain permeameter.
BAB XI
PEMBAHASAN UMUM
Dalam Suatu operasi pemboran penyemenan salah satu unsur yang sangat
diperhatikan karena baik buruknya suatu penyemenan akan berdampak pula pada
keadaan formasi dan casing sebagai pelindung lubang bor. Suspensi semen
memiliki sifat-sifat tertentu dimana sifat dari suspensi semen akan mempengaruhi
proses penyemenan maupun hasil dari penyemenan yang kita lakukan. Sifat-sifat
dari suspensi semen diantaranya adalah densitas, thickening time, filtration loss,
free water, compressive strength, dan shear bond strength.
Dalam pelaksanaan percobaan diatas kita menggunakan semen dalam x gram
yang ditimbang, harga WCR yang diinginkan tidak boleh melebihi batas air
maksimum tau kurang dari batas air minum. Kadar maksimum yang dimasud
yaitu apabila air yang dicampurkan kedalam semen tanpa menyebabkan
pemisahan lebih dari 3.5 ml, dalam 250 ml suspensi semen jika didiamkan
selama2 jam pada temperatur kamar. Sedangkan kadar air minimum jumlah air
yang dapat dicampurkan kedalam semen untuk memperoleh konsisten maksimum
sebesar 30 cc. Prosedur yang digunakan jika ingin menggunakan additif berupa
padatan, timbang % berat yang dibutuhkan. Jika menggunakan additif cairan, %
penambahan dilakukan dengan mengukur volume additif berbanding dengan
volume air yang diperlukan. Setelah bubuk semen dengan additif dicampur
kemudian air dan additif dimasukan kedalam mixing container dan dijalankan
dengan kecepatan 4000 RPM. Kemudian tutup mixing container dengan
pengadukan pada kecepatan tinggi 1200 RPM selama 35 detik. Dari data
percobaan ini dapat dilihat bahwa semakin besar penambahan massa additive
semakin besar pula nilai densitas suspensi semen yang didapat. Dan jika dilihat
dari grafik penambahan barite nilai desitas suspensi semennya lebih besar
peninkatannya dibanding nilai dari additive bentonite.
118
Pada pengujian thickening time dilakukan pengukuran seberapa besar
consistensi dari suspensi semen yang kita buat dengan melakukan penambahan
additive NaCl dan CMC pada suspensi semen. Pengukuran dilakukan selama 50
menit untuk mendapat gambaran conistensi suspensi semen. Jika diketahui
besarnya consistensi semen kita dapat merancang pemompaan dan waktu kerja
sesuai dengan kebutuhan operasional dimana waktu pemompaan harus lebih kecil
dari thickening timenya agar semen tidak mengeras sebelum mencapai target. Dari
grafik penambahan NaCl vs thickening time menunjukkan fluktuasi yang tidak
terlalu besar (cenderung datar). Secara teori, semakin banyak NaCl yang
ditambahkan, maka thickening time akan meningkat (naik), karena sifatnya
sebagai pengencer. Suspensi semen yang encer viscositasnya kecil sehingga
waktu pengerasan semakin cepat.
Pengujian free water dilakukan untuk mengetahui batas harga WCR yang
tidak boleh melebihi kadar air maksimum yaitu 3,5 ml jika lebih dari kadar air
maksimum akan menyebabkan terjadinya ruang pori pada suspensi semen yang
menyebabkan permeabilitas besar. Jika permeabilitas besar maka akan terjadi
kontak fluida antar formasi dengan annulus juga strength semen berkurang.
Dalam pengujian ini digunakan additive bentonite dan NaCl. Dari grafik
penambahan bentonite vs free water menunjukkan adanya fluktuasi.
Dimana pada awal grafik meningkat, kemudian menurun. Secara teoritis,
bentonite berfungsi sebagai penghisap / pengabsorb air, sehingga kadar free
water akan berkurang bila bentonite yang ditambahkan semakin banyak.
Namun bila free water terlalu sedikit, menyebabkan semen memiliki friksi yang
besar terhadap lubang bor, akibatnya formasi bisa retak atau pecah.
Filtration Loss adalah peristiwa hilangnya cairan suspensi semen kedalam
formasi permeable yang dilaluinya. Maka dalam pengujian filtration loss dihitung
besarnya filtrat yang keluar dari filterpress, filtrat merupakan fluida dari suspensi
semen yang masuk kedalam formasi. Jika terlalu banyak filtrat keluar maka
suspensi semen kekurangan cairan sehingga menyebabkan friksi di annulus dan
berakibat pecahnya formasi. Penggunaan additive mempengaruhi banyak
sedikitnya filtrat, dalam percobaan digunakan Bentonite dan NaCl, bentonite
119
memiliki sifat mengikat air sehingga semakin banyak digunakan semakin sedikit
filtrat yang keluar dari filterpress sedangkan NaCl dapat memperbesar filtration
loss. Penambahan bentonite pada dasarnya akan menurunkan jumlah filtration
loss. Hal ini dapat terjadi karena bentonite bersifat menghisap air sehingga
kandungan air dalam suspensi semen tetap terjaga. Akan tetapi penambahan
bentonite ini perlu diperhitungkan secara tepat untuk memperoleh hasil yang
diharapkan.
Pengujian Compressive strength dilakukan untuk mengetahui kekuatan dari
semen padat untuk menahan tekanan horizontal yang berasal dari formasi ataupun
casing, dalam pembuatan sample semen bubur semen ditambah dengan additive
bentonite dan barite. Menurut teori, penambahan bentonite akan menyebabkan
penurunan strength semen. Sedangkan penambahan barite dapat menaikkan
strength semen. Dalam mengukur strength semen, sering kali yang diukur adalah
compressive strength. Umumnya compressive strengrh mempunyai harga 8-10
kali lebih dari harga shear strength. Strength minimum yang direkomendasikan
API untuk dapat melanjutkan operasi pemboran adalah 6,7 MPa (1000psi). Untuk
mencapai hasil penyemenan yang diinginkan maka strength semen harus mampu
melindungi dan menyokong casing, menahan goncangan selama operasi
pemboran, menyekat lubang dari fluida formasi yang korosif serta menyekat antar
lapisan yang permeable.
Shear Bond strength merupakan kemampuan semen menahan tekanan secara
vertical yang digunakan untuk menahan tekanan karena berat casing dalam
pengujiannya semen bubur semen yang digunakan ditambah dengan additive
bentonite dan barite. Semen yang baik adalah semen yang mempunyai harga
shear bond strength tinggi karena semen mempunyai kekuatan untuk mampu
menahan tekanan-tekanan yang berasal dari berat casing yang ditimbulkan atau
tekanan – tekanan dalam arah yang vertikal.Berdasarkan teori, fungsi dari
penambahan barite dapat meningkatkan harga shear bond strength, tetapi pada
percobaan yang dilakukan ada sedikit ketidakcocokkan dengan teori yang ada.
Luas permukaan bubuk semen dapat dihitung dan dijadikan sebagai acuan
dalam pemilihan semen yang baik. karena semakin besar luas permukaan bubuk
120
semen berarti butiran semen semekin kecil dan ikatan antar ionnya pun semakin
erat dengan demikian padatan semen yang akan dihasilkan akan memiliki
permeabilitas yang kecil, jika semen berpermeabilitas kecil akan mencegah
adanya fluida formasi yang mungkin bisa masuk melewati pori semen yang
terbentuk dan dapat menyebabkan terjadinya korosi pada casing. Pengujian luas
permukaan butir padatan dilakukan karena suatu padatan mempunyai densitas
yang lebih besar daripada liquid sehingga mengakibatkan adanya perbedaan sifat
fisik setelah ditambahkan dengan liquid dimana salah satu sifat fisik padatan
adalah ukuran butiran, semakin halus ukuran butiran maka semakin luas
permukaan butiran sehingga pertukaran ionnya semakin tinggi.
BAB IX
KESIMPULAN UMUM
1. Pembuatan suspense semen dan cetakan sampel dilakukan untuk menganalisa
sifat-sifat semen pemboran seperti compressive strength, shear bond strength
dan permeabilitas.
2. Barite dan bentonite merupakan additive yang digunakan untuk menambah
densitas semen dan barite menaikkan densitas semen lebih besar dibandingkan
bentonite.
3. Penambahan barite menaikkan nilai plastic viscosity dan yield point dari
suspense semen.
4. Penambahan bentonite menurunkan nilai plastic viscosity dan yield point.
5. Penambahan additive berupa CMC mempercepat thickening time
dibandingkan NaCl.
6. Thickening time yang diinginkan tergantung dari kedalaman sumur dan waktu
yang dibutuhkan untuk mencapai zona yang diinginkan.
7. Penambahan additive berupa barite atau bentonite berpengaruh pada free
water tapi terikat pada jumlah tertentu.
8. Banyaknya free water dari suspense semen juga tergantung dari jenis semen
yang digunakan.
9. Penambahan additive berpengaruh pada jumlah filtration loss tapi terikat oleh
banyaknya jumlah additive yang ditambahkan.
10. Semakin banyak filtrate yang hilang dari suspense semen makan akan
menyebabkan semen kekurangan air (flash set).
11. Bentonite merupakan salah satu additive yang mengurangi nilai compressive
strength suatu suspense semen.
12. Ada beberapa factor lain yang mempengaruhi nilai compressive strength
antara lain factor k, pembebanan maksimum dan luas penampang.
13. Penambahan additive berupa bentonite dan NaCl dapat mengurangi nilai shear
bond strength dari suatu suspense semen.
122
14. Faktor lain yang mempengaruhi shear bond strength adalah factor k,
pembebanan maksimum, luas penampang, diameter dan ketinggian.
15. Semakin besar luas permukaan semen maka kualitas semen semakin baik,
karena ikatan semen semakin kuat ketika disuspensikan.
16. Luas permukaan dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu :
Densitas semen yaitu semakin besar nilai densitas semen maka semakin
kecil nilai ops.
Temperatur ruang yaitu semakin tinggi nilai temperatur maka akan
mempengaruhi naiknya nilai porositas dan viskositas udara
Viscositas udara yaitu semakin tinggi nilai viscositas udara maka akan
semakin kecil nila ops.
Porositas yaitu semakin tinggi nilai ops juga akan semakin berbanding
besar.
Semakin lama pengukuran dengan blaine parameter maka ops juga akan
naik.
DAFTAR PUSTAKA
Anonymous. ”Buku Petunjuk Praktikum Analisa Semen Pemboran”. Jurusan
S1 Teknik Perminyakan STT Migas. Balikpapan. 2009.
Gatlin, Carl, “Petroleum Engineering: Drilling and Well Completion”, Prentice
Hall Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, 1960.
Hutasoit, Norman Collins Parningotan. “Laporan Resmi Praktikum Analisa
Semen Pemboran”. Jurusan Teknik Perminyakan STT MIGAS.
Balikpapan. 2011.
Kosasih, Rizky Arya. “Laporan Resmi Praktikum Analisa Semen
Pemboran”. Jurusan Teknik Perminyakan STT MIGAS. Balikpapan.
2012
Prayitno, Rangga Tirta. “Laporan Resmi Praktikum Analisa Semen
Pemboran”. Jurusan Teknik Perminyakan STT MIGAS. Balikpapan.
2011.
Tombuku, Randie Christian. “Laporan Resmi Praktikum Analisa Semen
Pemboran”. Jurusan Teknik Perminyakan STT MIGAS. Balikpapan.
2009.