BAB III PENGUKURAN VISKOSITAS DAN GEL STRENGTH.docx

BAB III PENGUKURAN VISKOSITAS DAN GEL STRENGTH

3.1.

Tujuan Percobaan

1.

Mene Menent ntuk ukan an visko viskosi sita tass dari dari lumpu lumpurr pemb pembor oran an denga dengan n menggu mengguna naka kan n  Marsh Funnel .

2.

Mema Memaha hami mi rhe rheol olog ogii dari dari lum lumpu purr pemb pembor oran an..

3.

Mene Menent ntuk ukan an gel gel stre streng ngth th pada pada lump lumpur ur pemb pembora oran. n.

4.

Mem Memaham ahamii prin prinsi sip p kerj kerjaa alat alat Marsh  Marsh Funnel  dan Fann  dan Fann VG Meter 

5.

Mene Menent ntu ukan kan per perh hitun itunga gan n dar darii µ p dan V b

3.2. 3.2. Teor Da!ar Da!ar

Viskosit Viskositas as lumpur lumpur adalah kemampuan lumpur untuk untuk mengalir  mengalir  dalam suatu media. Satuan viskositas centipoice (p!. centipoice (p!. "lat #ang digunakan untuk menentukan viskositas adalah Marsh adalah  Marsh Funnel  dan Fann  dan Fann VG. VG. $emampuan lumpur untuk membentuk gel  membentuk  gel  (agar%agar!  (agar%agar! #ang sangat  berguna pada saat round trip  trip  (pergantian (pergantian pipa!. pipa!. Gel strength  strength  merupakan salah salah satu indikato indikatorr baik baik atau tidakn#a tidakn#a lumpur lumpur pembor pemboran. an. Gel strength merupakan ukuran ga#a tarik menarik partikel lumpur #ang statik. Viskosit Viskositas as dan  gel strength merupakan strength merupakan bagian #ang pokok dalam si&at%si&at rheologi &luida pemboran. 'engukuran si&at%si&at rheologi &luida  pemboran penting mengingat e&ektivitas e& ektivitas pengangkatan cutting  merupakan   merupakan &ungsi langsung dari viskositas. Si&at gel  Si&at  gel  pada   pada lumpur juga penting pada saat round trip sehing sehingga ga dapat meneg menegah ah cutting  mengen mengendap dap di dasar  dasar  sumu sumurr

#ang ang

dapa dapatt

men# men#eb ebab abka kan n

masa masala lah h

pemb pembor oran an

sela selanj njut utn# n#a. a.

Viskos skosit itas as dan dan  gel strength merupa merupakan kan sebagi sebagian an dari dari indika indikator tor baik  tidakn#a suatu lumpur. Selama proses pemboran berlangsung seara otomatis di dalam sumur sumur bor akan terdapat terdapat cutting . Cutting   adalah serpihan%serpihan atau  potongan%potongan dari dinding &ormasi akibat pengeboran. Viskositas Viskositas sangat berperan penting dalam pengangkatan cutting  dari  dari dasar lubang bor  31

32

ke

permukaan.

"pabila

viskositas

tidak

sesuai

dengan

#ang

direkomendasikan maka cutting  dan material pemberat tidak dapat terangkat ke permukaan. Cutting  #ang masih berada di ba)ah bit   akan digilas dan dibor lagi oleh bit  dan akan memperlambat proses pengeboran sehingga akan menurunkan rate of penetration. *luida pemboran dalam perobaan ini adalah lumpur pemboran. +umpur pemboran ini mengikuti model%model rheologi bingham plastic  power law. Bingham plastic merupakan model sederhana untuk &luida non newtonian. *luida non – newtonian adalah &luida #ang mempun#ai viskositas tidak konstan bergantung pada besarn#a geseran ( shear rate! #ang terjadi. 'ada setiap shear rate tertentu &luida mempun#ai viskositas #ang disebut apparent viscosity dari &luida pada shear rate tersebut. ,ontoh dari &luida non – newtonian adalah min#ak. -erbeda dengan &luida newtonian #ang mempun#ai viskositas #ang konstan &luida non – newtonian memperlihatkan suatu yield stress  suatu  jumlah tertentu dari tahapan dalam #ang harus diberikan agar &luida mengalir seluruhn#a. ,ontoh dari &luida newtonian adalah air.

Gambar 3.1. Klasifikasi Fluida

33

ambar di atas merupakan gra&ik #ang menggambarkan antara &luida ne)tonian dan &luida non – newtonian. 'ada &luida ne)tonian memiliki viskositas #ang konstan sehingga menunjukkan garis linier. Sedangkan pada &luida non – newtonian memiliki viskositas #ang tidak  konstan sehingga memiliki beberapa garis linier. /mumn#a &luida pemboran dapat dianggap bingham plastic dalam hal ini sebelum ada aliran harus ada minimum shear stress #ang disebut  yield point  (τ#!. Setelah  yield point   terlampaui maka setiap penambahan  shear rate sebanding dengan plastic viscosity (µ p! dari pada model ini. *luida  power law ini menunjukkan si&at  shear stress  #ang akan naik sebagai &ungsi pangkat 0n dari shear rate. alam perobaan ini pengukuran viskositas #ang sederhana dilakukan dengan menggunakan alat marsh funnel . Viskositas ini adalah  jumlah detik #ang dibutuhkan lumpur seban#ak .43 liter untuk  mengalir keluar dari orong marsh funnel . -ertambahn#a viskositas ini dire&leksikan dalam bertambahn#a apparent viscosity. /ntuk &luida non – newtonian in&ormasi #ang diberikan marsh funnel   memberikan suatu gambaran rheologi &luida #ang tidak lengkap sehingga biasan#a digunakan untuk membandingkan &luida #ang baru (a)al! dengan kondisi sekarang.  Plastic viscosity seringkali digambarkan sebagai bagian dari resistensi untuk mengalir #ang disebabkan oleh &riksi mekanik. Sedangkan  yield point adalah bagian dari resistensi untuk mengalir oleh ga#a tarik  menarik antar partikel. a#a tarik menarik ini disebabkan oleh muatan% muatan pada permukaan partikel #ang didespersi dalam &asa &luida. Gel strength  dan  yield point   merupakan ukuran dari ga#a tarik  menarik dalam suatu sistem lumpur. -edan#a  gel strength  merupakan ukuran ga#a tarik menarik #ang statik sedangkan  yield point   merupakan ukuran ga#a tarik menarik #ang dinamik.

34

'ada )aktu lumpur bersirkulasi #ang berperan adalah viskositas. Sedangkan )aktu sirkulasi berhenti #ang memegang peranan adalah  gel   strength. +umpur akan mengagar atau menjadi  gel   apabila tidak terjadi sirkulasi hal ini disebabkan oleh ga#a tarik%menarik antara partikel%  partikel padatan lumpur. a#a mengagar inilah #ang disebut  gel strength. Gel strength  dikenal sebagai ga#a tarik menarik antara partikel%pertikel lumpur pemboran atau disebut juga dengan da#a agar atau da#a pulut. Gel   strength ber&ungsi untuk menahan cutting dan material pemberat lumpur   pemboran tidak turun di)aktu lumpur tidak bersirkulasi agar tidak  menumpuk di lubang annulus. 'ada )aktu lumpur berhenti melakukan sirkulasi lumpur harus mempun#ai  gel strength #ang dapat menahan cutting  dan material  pemberat lumpur agar tidak turun. "pabila  gel strength  #ang terlampau rendah akan men#ebabkan terendapn#a serbuk bor pada saat sirkulasi lumpur berhenti "kan tetapi kalau gel strength terlalu tinggi maka akan men#ebabkan kerja mud pump saat memulai kembali mensirkulasi lumpur   pemboran menjadi lebih berat dari sebelumn#a dan akan menimbulkan  peahn#a &ormasi apabila &ormasi tidak kuat meneriman#a. Sehingga diperlukan break irulation setelah lumpur diam atau tidak bersirkulasi. 'ada umumn#a viskositas #ang tinggi berhubungan dengan  gel   strength #ang tinggi pula hal ini dikarenakan karena si&at viskositas maupun  gel strength dengan si&at tarik menarik  plateplate  pada clay. $arena itu nilai viskositas dan gel strength dijaga agar tetap stabil (tidak  terlalu keil atau terlalu besar!.

3.2.1. Penen"uan Har#a Shear Stress $an Shear Rate

6arga shear stress dan shear rate #ang masing%masing din#atakan dalam bentuk pen#impangan skala penunjuk (dial reading ! dan 7'M

35

rotor harus diubah menjadi harga shear stress dan shear rate dalam satuan d#ne8m2 dan detik 1 agar diperoleh harga viskositas dalam satuan p (centipoise!. "dapun persamaan#a adalah sebagai berikut 9

: ; 5.< = , > ; 1.<4 = 7'M

$eterangan 9 ?

; !hear stress d#ne8m2

>

; !hear rate detik %1

,

; "ial reading  derajat ( o !

7'M

; #otation per minute dari rotor 

3.2.2. Penen"uan Har#a V!%o!"a! N&a"a ' Apparent Viscosity(

Viskositas n#ata µa untuk setiap harga  shear rate  dihitung  berdasarkan hubungan 9

 μa=

 μa=

τ  γ 

× 100

( 300 x C )  RPM 

× 100

3.2.3. Penen"uan Plastic Viscosity $an ield Point 

/ntuk menentukan plastic viscocity (µ p! dan yield point  (>p! dalam  field unit  digunakan persamaan Bingham Plastic sebagai berikut 9

 μ p=

τ 600 − τ 300 γ 600 − γ 300

3

engan memasukkan persamaan (1! dan (2! kedalam persamaan (5! didapat 9 µ p ; , @ ,3 > b ; ,3 @ µ p

$eterangan 9 µ p

; Plastic Viscosity p

> b

; $ield Point Bingham lb81 &t

,

; "ial reading  pada  7'M derajat

,3

; "ial reading  pada 3 7'M derajat

3.2.). Penen"uan Har#a Gel Stren!th

6arga gel strength dalam 1 lb8&t 2 diperoleh seara langsung dari  pengukuran dengan peralatan  Fann VG meter . Simpangan skala penunjuk  akibat

digerakkann#a

rotor

pada

keepatan

3

7'M

langsung

menunjukkan harga gel strength 1 detik atau 1 menit dalam 1 lb8&t

3.3. Per*a"an $an Ba+an 3.3.1. Pera*a"an

%. 2. 3. &. '. ).

Marsh Funnel Aimbangan elas /kur 5  Fann VG Mud Mi(er   Cup Mud Funnel  

3<

Gambar 3.". #arsh Funnel 

Gambar 3.3. $imban!an

3B

Gambar 3.%. Gelas &kur '(( cc

Gambar 3.'. Fann VG

3

Gambar 3.). #ud #i*er 

Gambar 3.+. ,up #ud Funnel 

3.3.2. Ba+an

%. Bentonite 2. "ir ta)ar (a*uades! 3. -ahan%bahan pengener (+hinner !

4

Gambar 3.-. entonite

Gambar 3./. Air $a0ar ' Auades(

41

Gambar 3.1(. $hinner 

3.).

Pro!e$ur Percobaan

3.).1. ,e-bua" *u-ur

'rosedur pembuatan lumpur sama dengan prosedur pembuatan lumpur   pada aara 1. 3.).2. /ara Kerja $en#an #arsh Funnel  1. Menutup bagian ba)ah dari marsh funnel  dengan jari tangan. Auangkan lumpur bor melalui saringan sampai lumpur men#inggung  bagian ba)ah saringan (15 !. 2. Men#ediakan bejana #ang telah tertentu isin#a ( 1 *uart   ; 4 ml!. 'engukuran dimulai dengan membuka jari tadi sehingga lumpur  mengalir dan ditampung dengan bejana tadi. 3. Menatat )aktu #ang diperlukan (detik! lumpur untuk mengisi bejana tertentu isin#a tadi. 3.).3. ,en#u%ur Shear Stress $en#an Fann VG 

1. Mengisi bejana dengan lumpur sampai batas #ang telah ditentukan. 2. Meletakkan bejana pada

tempatn#a serta

atur

kedudukann#a

sedemikian rupa sehingga rotor dan bob terelup kedalam lumpur  menurut batas #ang telah ditentukan. 3. Menggerakkan rotor pada posisi 6igh dan tempatkan keepatan putar  rotor. pada kedudukan  7'M. 'emutaran terus dilakukan sehingga

42

kedudukan skala (dial ! menapai keseimbangan. ,atat harga #ang ditunjukkan skala. 4. Menatat harga #ang dilakukan oleh skala penunjuk setelah menapai keseimbangan dilanjutkan untuk keepatan 3 2 1  dan 3 7'M dengan ara #ang sama seperti diatas. 3.).). Pen#u%uran Gel Stren!th $en#an Fann VG 

1.

Setelah selesai mengukur  shear stress aduk lumpur dengan Fann VG pada keepatan  7'M selama 1 detik.

2.

Matikan Fann VG kemudian diamkan lumpur selama 1 detik.

3.

Setelah 1 detik gerakkan rotor pada keepatan 3 7'M. -aa simpangan maksimum pada skala penunjuk.

4.

"duk kembali lumpur dengan  Fann VG pada keepatan rotor  7'M selama 1 detik. /langi kerja diatas untuk  gel strength 1 menit (untutk gel strenght 1 menit lama pendiaman lumpur 1 menit!

3.0.

Da"a $an Ha!* Percobaan ari perobaan diperoleh hasil sebagi berikut 9 $abel 3.1. 2asil Percobaan Viskositas dan Gel Stren!th

  relati  plastic e

No.

Ko-o!! *u-ur

1

+umpur asar  (+!

02

2

+ C 2 gr de=trid

3 ) 0

+ C 2. gr  de=rtid + C 3 gr  bentonite + C  gr  bentonite

3.4. Pe-ba+a!an 3.4.1. Pe-ba+a!an Pra%"%u-



GS 1 $e"% 

GS 1 -en"

3.0

21.0

3

1

41

4

2)

0

1)

5

11

26

17

62

0

2

3.)

6

2

5

12

0

2)

1)

43

'ada praktikum ini membahas tentang pengukuran viskositas dan  gel strength. Viskositas dan  gel strength merupakan bagian #ang pokok  dalam si&at%si&at rheologi &luida pemboran. Viskositas dide&inisikan sebagai kemampuan lumpur untuk mengalir dalam suatu media. Serta gel   strength adalah lumpur akan mengagar atau menjadi  gel  apabila tidak  terjadi sirkulasi hal ini disebabkan oleh ga#a tarik%menarik antara  partikel%partikel padatan lumpur. 'engukuran

si&at%si&at

rheologi

&luida

pemboran

penting

mengingat e&ektivitas pengangkatan cutting   merupakan &ungsi langsung dari viskositas. Si&at  gel  pada lumpur juga penting pada saat round trip sehingga dapat menegah cutting   mengendap didasar sumur #ang dapat men#ebabkan masalah pemboran selanjutn#a. Viskositas dan gel strength merupakan sebagian dari indikator baik tidakn#a suatu lumpur. 'ada praktikum perhitungan viskositas dan  gel strength #ang ditentukan dalam perhitungan adalah viskositas  yield point  dan gel   strength selama 1 detik dan 1 menit. 'ada hasil perobaan di peroleh lumpur dasar dengan viskositas relati& sebesar 02 c  plastic viscocity sebesar 3.0 c  yield point sebesar 21.0 dan gel strength  pada 1 detik  sebesar 3 dan pada 1 menit sebesar 1. 'ada pengukuran ini juga dilakukan penambahan   additive de(trid  dan bentonite. 'ada saat ditambahkan de=trid terjadi perubahan pada nilai  plastic viscocity  yield point   serta  gel strength #ang dimana nilai dari ketigan#a menjadi lebih besar dibandingkan dengan keadaan pada lumpur  a)al. "pabila ditambahkan 2 gr de=trid maka viskositas relati& menjadi 41 c plastic viscocity menjadi 4 c  yield point  sebesar 2) dan gel strength

 pada 1 detik sebesar 0 dan pada 1 menit sebesar 1). an apabila ditambahkan 2. gr de=trid maka  plastic viscocity  menjadi 11 c  yield   point   sebesar 26 dan  gel strength pada 1 detik sebesar 17 dan pada 1 menit sebesar 62. 6al ini terjadi pula pada bentonite, apabila ditambahkan 3 gr bentonite maka viskositas relati& menjadi 0 c  plastic viscocity menjadi 2 c  yield point   sebesar 3.) dan  gel strength  pada 1 detik 

44

sebesar 6 dan pada 1 menit sebesar 2. an apabila ditambahkan  gr  bentonite maka plastic viscocity menjadi 12 c yield point   sebesar 0 dan  gel strength pada 1 detik sebesar 2) dan pada 1 menit sebesar 1). ari kedua additive perubahan nilai  gel strength sangat signi&ikan saat ditambahkan bentonite dibandingkan de=trid karena bentonite  #ang ditambahkan dalam jumlah #ang ukup ban#ak dibandingkan de=trid. 'ada hasil gel strength 1 detik selalu lebih keil dibandingkan  gel   strength pada 1 menit. $arena untuk membentuk  gel  lumpur  memerlukan )aktu untuk menjadi gel  #ang sebanding dengan lama )aktu. sehingga tentu saja  gel strength 1 menit mempun#ai )aktu #ang lebih lama ketika partikel didalam lumpur melakukan ga#a tarik menarik. alam aplikasin#a dilapangan apabila nilai  gel strength  sangat  besar

dapat mempersulit

sirkulasi

dalam lumpur pemboran dan

menambah beban dari pompa serta mempersulit pemisahan cutting   dari lumpur pemboran.

3.4.2

Pe-ba+a!an !oa*

1. -erikan

penjelasan

analog

antara

de(trid   dan

bentonite  jika

 berdasarkan table hasil perobaan diatasD Ea)ab 9  "e(trid   dan bentonite digunakan untuk menaikkan viskositas dari suatu lumpur pemboran dengan ara memperbesar shear  stress dari lumpur tersebut. 2. engan melihat data jelaskan maksud penambahan de=trid ke dalam lumpur dan jelaskan bagaimana additive tersebut dapat melakukan &ungsin#a D Ea)ab 9 'enambahan de=trid bermaksud untuk meningkatkan  plastic viscocity dan  yield point   serta  gel strength. engan menaikkan  plastic viscocity #ang seara tidak langsung menaikkan viskositasn#a. 3. ari 2 additive diatas manakah additive #ang lebih signi&ikan menaikkan gel strength D

45

Ea)ab 9  Bentonite dilihat dari data #ang didapat pada tabel diatas. 4. ari data diatas terlihat bah)a harga S 1 menit selalu lebih besar  dari S 1 detik jelaskanD Ea)ab 9 $arena nilai Gel !trength (S! akan semakin bertambah seiring bertambahn#a )aktu. Sebab hal tersebut gel strength 1 menit akan lebih besar dibanding gel strength 1 detik. 5. ari suatu perobaan #ang dilakukan dalam pembuatan lumpur dengan barite seberat 4 gram kemudian itu didapatkan dial reading   pada  7'M sebesar 155 dan dial reading  pada 3 7'M sebesar 13 6itunglah nilai plastic viscosity dan yield point  dari perobaan tesebutD Ea)ab 9 iketahui 9 ,  ; 155 ,3 ; 13 μp

itan#a

9

Ea)ab

9 %

dan F μp

; , @ ,3

; 155 @ 13 ; 20 c %

γb

; ,3 @  μp

; 13 @ 25  Lb ; 10

3.6.

2

100 Ft 

Ke!-u*an

1. alam perobaan diatas de=trid dapat menaikkan nilai viskositas #ield point dan gel strength. 2. 'enambahan bentonite terlihat pada perubahaan nilai gel strength +umpur tidak terlalu signi&ikan di banding de=trid. 3. Semakin lama )aktu perhitungan S 1Gmenit semakin besar nilai gel strength #ang terbentuk daripada )aktu S 1menit. 4. 'enambahan 2. gr de=trid 6S 1 menjadi <2 sedangkan  penambahan garam bentonite penambahan 14. Aerlihat bah)a han#a

4

dengan 2. gr de=trid perubahan el strength sangat besar dibandingkan  gr bentonite merupakan S 1 hingga 14. Eadi lebih signi&ikan  penambhan de=trid. 5. el stength adalah ga#a tarik%menarik dalam suatu +umpur dan ga#a terik%menarik #ang statik sedangkan #eild point adalah ga#a tarik @  menarik #ang dinamik.