Bab 5 Thickening Time [PDF]

Citation preview

BAB V PENGUJIAN THICKENING TIME SUSPENSI SEMEN



5.1. TUJUAN PERCOBAAN a.



Menentukan thickening time dari suatu suspensi semen dengan menggunakan alat atmospheric consistometer.



b.



Mengetahui efek penambahan aditif terhadap thickening time suatu suspensi semen



5.2. DASAR TEORI Thickening time didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan suspensi semen untuk mencapai konsistensi sebesar 70 UC (Unit of Consistency). Konsistensi sebesar 70 UC merupakan batasan bagi suspensi semen agar masih dapat dipompa, sebab bila lebih dari itu semen akan berbentuk ‘corn’ sehingga sulit untuk dipompa dan bila dipaksakan maka akan merusak pompa semen. Dalam penyemenan yang dimaksud konsistensi adalah viskositas, hanya dalam pengukurannya ada sedikit perbedaan prinsip. Sehingga penggunaan konsistensi dapat dipakai untuk membedakan viskositas pada operasi penyemenan dengan operasi pemboran (lumpur pemboran). Thickening time suspensi semen sangat penting untuk diketahui. Karena waktu pemompaan yang akan dilakukan harus lebih kecil dari thickening time, sebab bila lebih besar dari thickening time maka suspensi semen akan mengeras terlebih dahulu sebelum seluruh suspensi semen mencapai target yang telah ditentukan. Dan apabila suspensi semen mengeras didalam casing, hal ini merupakan kejadian yang sangat fatal dalam operasi penyemenan. Pengerasan juga tergantung pada temperatur kedalaman sumur yang akan dilakukan penyemenan. Untuk sumur yang dalam dan kolom yang panjang diperlukan waktu pemompaan yang lama, sehingga thickening time harus lebih lama. Untuk



memperpanjang atau memperlambat thickening time perlu ditambahkan retarder kedalam suspensi semen seperti Calcium Lignosulfonat, Carboxymethyl Hydroxyethyl Cellulose dan senyawa-senyawa asam organik. Pada sumur-sumur yang dangkal diperlukan thickening time yang tidak terlalu lama, karena selain target yang akan dicapai tidak terlalu jauh juga untuk mempersingkat waktu. Untuk mempersingkat thickening time dapat ditambahkan accelerator kedalam suspensi semen. Yang termasuk kedalam accelerator adalah Calcium Chlorida, Sodium Chlorida, gypsum, Sodium Silikat, air laut dan aditif yang tergolong dispersant. Berikut ini adalah beberapa macam dari aditif yang berpengaruh terhadap thickening time: 



Accelerator adalah aditif yang dapat mempercepat proses thickening time. Contoh aditif, antara lain: -



Calcium Chlorida, umumnya penambahan aditif ini antara 2-4% kedalam



suspensi



semen,



pengaruhnya



dapat



mempercepat



thickening time dan menaikkan compressive strength -



Sodium Chlorida dan NaCl, dengan kadar sampai 10% BWOMW berelaku sebagai accelerator







-



Gypsum



-



Silika



-



Air laut



Retarder adalah aditif yang dapat memperlambat proses pengerasan suspensi semen, sehingga suspensi semen mempunyai waktu yang cukup untuk mencapai kedalaman yang diinginkan. Contoh aditif antara lain: -



Lignosulfonat, efektif dicampurkan kedalam suspensi semen dengan kadar 0,1-0,15% BWOC. Lignosulfonat tetap efektif sampai temperatur 121 ºC dan bila ditambahkan Sodium Barite maka akan dapat bertahan sebagai retarder hingga temperatur 315 ºC



-



CMHEC (Carboxymethyl Hydroxymethyl Cellulose), merupakan polisakarida yang terbentuk dari kayu dan tetap stabil hingga temperatur 121 ºC juga bila terdapat alkali pada suspensi semen



Perencanaan besarnya thickening time tergantung pada kedalaman sumur dan waktu untuk mencapai daerah target yang akan disemen. Di laboratorium, pengukuran thickening time menggunakan alat High Pressure High Temperature (HPHT) disimulasikan pada kondisi temperatur sampai 220 ºF, BHT 500 ºF dan tekanan sirkulasi 2500 psi. Thickening time suspensi semen dibaca apabila pada alat tes telah menunjukkan 100 UC untuk standar API, namun ada perusahaan lain yang menggunakan angka 70 UC (seperti pada Hudbay) dengan pertimbangan faktor keselamatan, kemudian diekstrapolasi ke 100 UC. Perhitungan konsistensi suspensi semen di laboratorium ini dilakukan dengan mengisi sampel kedalam silinder, lalu diputar konstan pada 150 rpm kemudian dibaca harga torsinya. Dan harga konsistensi suspensi semen dapat dihitung dengan menggunakan rumus



B c=



T −78 , 2 20 ,02



(5.1)



5.3. 5.3.1.



ALAT DAN BAHAN Alat 1.



Timbangan



2.



Blender



3.



Atmospheric Consistometer



4.



Gelas ukur



5.



Stop watch



5.3.2. Bahan 1.



Semen portland kelas A



2.



Air



3.



NaCl



4.



CMC



5.3.3. Gambar Alat



Gambar 5.1 Timbangan Digital (Laboratorium Analisa Semen Pemboran)



Gambar 5.2. Atmospheric Consistometer (Laboratorium Analisa Semen Pemboran)



5.4.



PROSEDUR PERCOBAAN



1.



Membuat suspensi semen sampel A dengan komposisi yang telah ditentukan yaitu 600 gram semen portland, 276 ml air dan 5 gram NaCl



2.



Menyiapkan peralatan



dan consistometer dan



blender, timbangan. 3.



Blender sampel komposisi semen selama 10 menit



4.



Menuangkan suspensi semen kedalam cetakan berbentuk silinder diatas kaca agar permukaan semen rata.



5.



Masukan kedalam consistometer kemudian atur waktu yang telah ditentukan 50 menit



6.



Catat nilai unit of consistency pada consistometer.



7.



Keluarkan sampel suspensi semen consistometer.



5.5.



HASIL PERCOBAAN DAN PERHITUNGAN



5.5.1. Hasil Percobaan Tabel V-1 PLUG



Air (ml)



A B C D E F G H I J K L



276 276 276 276 276 276 276 276 276 276 276 276



Semen (gr)



Aditif



Thickening time pada 50 menit (UC)



NaCl (gr) CMC (gr) 600 0 600 1 600 2 600 3 600 4 600 5 600 1 600 2 600 3 600 4 600 5 600 6 Tabulasi Pengujian Thickening time



40 41 42 42 47 51 37,5 34 31 28 27 24



5.5.2. Perhitungan Diketahui Semen Kelas



=



A



Berat Semen



=



600 gram



Additive yang digunakan



=



NaCl



Berat Additive



=



5 gram



Wair Vol. Air yang digunakan



Thickening time pada menit ke-50



=



ρ air



=



(WCR x Berat Semen) / air



=



(46 % x 600) gr / 1 gr/cc



=



276 ml



=



51 UC



Thickening Time vs Additive 60



Addit ive NaCl



Thickening Time.Uc



50



40



Linea r (Addi tive NaCl )



30



20



Addit ive CMC



10



0



0



1



2



3



4



5



Additive,gr Grafik 5.1 Thickening Time vs Additive



6



7



5.5 .3. Gr afi k Pe rco ba an



5.6. PEMBAHASAN Praktikum analisa semen pemboran acara yang ketujuh adalah pengujian thickening time. Praktikum ini, bertujuan untuk menentukan thickening time suspensi semen menggunakan alat atmospheric consistometer dan mengetahui efek penambahan additive terhadap thickening time suspensi semen. Thickening time merupakan waktu yang dibutuhkan untuk semen yang mampu dipompakan sampai tidak mampu dipompakan. Maksimal temperature yang digunakan pada percobaan ini 200°F. Adapun yang dapat mempengaruhi thickening time yaitu suhu, dan tekanan. Problem yang dapat terjadi pada thickening time adalah flash set yang merpakan terjadinya kekurangan air pada suspensi semen karena kehilangan terlalu banyak air sehingga menggeras sebelum target penyemenan. Problem tersebut dapat menanggulanginya dengan remedial cementing atau revers cementing. Bahan yang digunakan adalah semen kelas A, air dan additive Nacl dan CMC (carboxymethyl cellulose). Pada percobaan ini digunakan dua jenis additive yaitu CMC dan NaCl. Secara teori CMC merupakan additive jenis retarder yang berfungsi untuk memperlambat thickening time, additive retarder ini dilakukan pada proses penyemenan sumur-sumur dalam sengan tekanan dan temperature yang tinggi. Hal ini bertujuan untuk mencegah suspensi semen mengeras sebelum mencapai target atau zona yang ingin disemen. Sedangkan NaCl tergolong additive jenis accelerator, yang berfungsi untuk mempercepat thickening time, additive accelerator dilakukan pada sumur-sumur dangkal dengan tekanan dan temperature yang rendah. Percobaan thickening time ini menggunakan alat atmospheric consistometer yang memiliki prinsip kerja menggunakan torsi pada slurry dengan memberikan putaran hingga mencapai 100 UC (Unit of Consistency) yang mana semen tidak dapat dipompakan kembali. Sebelum menggunakan alat atmospheric consistometer, menyiapkan semen dengan komposisi 600 gr semen + 276 ml air + 5 gr NaCl. Langkah awal menyalakan switch master pada alat atmospheric consistometer dan mengatur temperatur. Kemudian menuangkan semen ke dalam slurry container sampai garis batas. Memasang paddle pada lid, kemudian lid dan paddle yang telah dipasang



disatukan pada slurry container. Setelah semua terpasang masukan ke dalam atmospheric consistometer, menghidupkan motor dan stopwatch hingga 50 menit. Diperoleh hasil berupa suspensi semen 51 UC dalam selang waktu 50 menit. Berdasarkan Grafik 5.1. Thickening Time vs



Additive,pada trendline



grafik penambahan additive NaCl dan CMC cendrung naik, untuk additive NaCl pada dasarnya sesuai dengan teori yaitu penambahan additive NaCl akan membuat thickening time naik, sedangkan penambahan Additive CMC secara teori akan menurunkan thickening Time. Pada grafik hasil percobaan terlihat bahwa grafik tersebut mengalami fluktuasi. Kesalahan seperti ini dapat terjadi karena kurang ketelitian pada saat praktikum dalam melakukan penimbangan, perhitungan, maupun proses mixing yang kurang sempurna atau dari alat atmospheric consistometer itu sendiri. Aplikasi lapangan dari percobaan ini adalah dengan mengetahui besarnya thickening time pada suspensi semen, maka dapat mengukur waktu pemompaan suspensi semen tersebut. Waktu pemompaan suspensi semen harus lebih kecil dari thickening, agar semen mengeras tepat pada waktu dan zona yang diinginkan untuk disemen. Selain itu, dapat mencegah penggunaan tekanan pompa yang lebih besar dari seharusnya, yang dapat mengakibatkan bubur semen mulai mengeras, sehingga merusak pompa.



5.7. KESIMPULAN 1. Hasil percobaan berupa konsistensi suspensi semen sebesar 51 UC dalam selang waktu 50 menit. 2. Percobaan



thickening



time



ini



menggunakan



alat



atmospheric



consistometer yang memiliki prinsip kerja menggunakan torsi pada slurry dengan memberikan putaran hingga mencapai 100 UC (Unit of Consistency). 3. NaCl berperan sebagai accelerator dan CMC berperan sebagai retarder. 4. Pada grafik additive NaCl vs thickening time,mengalami trendline yang sesuai dengan teori, sedangkan trendline additive CMC vs thickening time tidak sesuai dengan teori, hal tersebut mungkin dikarenakan kesalahan praktikan dalam melakukan percobaan 5. Aplikasi lapangan dari percobaan ini adalah dengan mengetahui besarnya thickening time pada suspensi semen, maka dapat mengukur waktu pemompaan suspensi semen tersebut.