BAB II

DENSITAS, SAND CONTENT DAN PENGUKURAN KADAR

MINYAK PADA LUMPUR PEMBORAN

2.1. TUJUAN PERCOBAAN

1. Mengenal material pembentuk lumpur pemboran serta fungsi utamanya.

2. Menentukan densitas lumpur pemboran dengan menggunakan alat mud

balance.

3. Menetukan kandungan pasir dalam lumpur pemboran.

4. Menentukan bedanya kadar pasir (%) yang terkandung dalam lumpur

bor.

5. Menentukan kadar minyak dan padatan yang terdapat dalam lumpur

bor.

2.2. TEORI DASAR

2.2.1.Densitas Lumpur

Lumpur sangat besar peranannya dalam menentukan keberhasilan suatu

operasi pemboran sehingga perlu diperhatikan sifat-sifat dari lumpur

tersebut, seperti densitas, viscositas, gel strenght ataupun filtration los.

Dalam percobaan ini akan dibahas salah satu sifat saja yaitu densitas.

Densitas lumpur bor merupakan salah satu sifat lumpur yang sangat

penting, karena peranannya berhubungan langsung dengan fungsi lumpur

pemboran sebagai penahan tekanan formasi. Adanya densitas lumpur bor

yang terlalu besar akan menyebabkan lumpur hilang ke formasi (lost

circulation), sedang terlalu kecil akan menyebabkan “kick”. Maka densitas

lumpur harus disesuaikan dengan keadaan formasi yang akan dibor.

Densitas lumpur dapat menggambarkan gradien hidrostatik dari lumpur

bor dalam psi/ft. Tetapi dilapangan biasanya dipakai satuan ppg (pound per

gallon) yang diukur dengan menggunakan alat yang disebutkan dengan mud

balance.

10

Vs = ( ρmb−ρml ) Vml

ρs−ρmb

11

Densitas lumpur bor berhubungan langsung dengan fungsi lumpur bor

sebagai penahan tekanan formasi. Adanya densitas lumpur bor yang terlalu

besar akan menyebabkan lumpur bor akan hilang ke formasi (lost

circulation), sedangkan apabila terlalu kecil akan menyebakan kick

(masuknya Fluida formasi kelubang sumur). Maka densitas lumpur harus

disesuaikan dengan keadaan formasi yang akan di bor.

Densitas lumpur dapat menggambarkan gradien hidrostatik dari lumpur

bor dalam (psi/ft). Tetapi dilapangan biasanya dipakai satuan ppg (pound

per gallon).

Asumsi-asumsi:

1. Volume setiap material adalah additive :

2. Jumlah berat adalah additive, maka :

Keterangan :

Vs = Volume solid, gallon

Vm = Volume lumpur lama, gallon

Vmb = Volume lumpur baru, gallon

ρs = densitas solid, ppg

ρml = densitas lumpur lama, ppg

ρmb = densitas lumpur baru, ppg

Dari persamaan 1 dan 2 di dapat :

Vs + Vml = Vmb

ρsVs + ρmlVml = ρmbVmb

Ws =

684(ρmb−ρml)(35.8−ρmb)

12

Karena zat pemberat (solid) beratnya adalah :

Ws = Vs x ρs

Bila dimasukkan ke persamaan 3 :

Ws=( ρmb−ρml ) Vml

ρs− ρmbρs

% volume solid :

VsVmb

x 100 %=(ρmb−ρml)

ρs− ρmlx 100 %

% berat solid :

ρ sVsρ mbVmb

x100 %=(ρ mb−ρ ml) ρ s( ρ s−ρ ml) ρml

x100 %

Maka bila yang digunakan sebagai solid adalah barite dengan SG 4.3

untuk menaikkan densitas lumpur lama seberat ρml ke lumpur baru sebesar

ρmb setiap bbl, lumpur lama memerlukan berat solid, Ws sebanyak :

Keterangan :

Ws = berat solid zat pemberat , kg barite/bbl lumpur.

Sedangkan jika yang digunakan sebagai pemberat adalah bentonite dengan

SG 2.5 maka untuk tiap barrel lumpur diperlukan :

Ws =

398(ρmb−ρml)(2.5−ρmb )

13

Keterangan :

Ws = kg bentonite/bbl lumpur lama

2.2.2.Sand content

Tercampurnya serpihan-serpihan formasi (cutting) ke dalam pemboran

akan membawa pengaruh pada operasi pemboran. Serpihan-serpihan

pemboran yang biasanya berupa pasir akan dapat mempengaruhi

karakteristik lumpur yang di sirkulasikan, dalam hal ini akan menambah

densitas lumpur yang telah mengalami sirkulasi. Bertambahnya densitas

lumpur yang tersirkulasi keprmukaan akan menambah beban pompa

sirkulasi lumpur. Oleh karena itu setelah lumpur di sirkulasikan harus

mengalami proses pembersiihan terutama menhhilangkan partikel-prtikel

yang masuk kedalam lumpur selama sirkulasi. Alat-alat ini yang biasanya

disebut “Conditioning Equipment” adalah:

Shale shaker

Fungsinya membersihkan lumpur dari serpihan-serpihan atau cutting yang

berukuran besar.

Gambar 2.1. Shale shaker

14

Degasser

Fungsinya membersihkan lumpur dari gas yang mungkin masuk ke

lumpur pemboran.

Gambar 2.2. Degasser

Desander

Fungsinya membersihkan lumpur dari partikel-partikel padatan yang

berukuran kecil yang biasanya lolos dari shale shaker.

Gambar 2.3. Desander

Desilter

Fungsinya sama dengan desanser tetapi desilter dapat

membersihkan lumpur dari partikel-partikel yang berukuran kecil.

n= VsVm

x100 %

15

Gambar 2.4. Desilter

Penggambaran sand content dari lumpur pemboran adalah merupakan

prosentase volume dari partikel-partikel yang diameternya lebin besar dari

74 Mikron. Hal ini dilakukan melalui pengukuran dengan saringan tertentu.

Jadi rumus untuk menentukan kandungan pasir (sand content) pada lumpur

pemboran adalah:

Dimana:

n = Kandungan pasir

Vs = Volume pasir dalam lumpur

Vm = Volume lumpur

2.3. PERALATAN DAN BAHAN

2.3.1.Peralatan

1. Mud balance

2. Retort Kit

3. Multi mixer

4. Wetting Agent

5. Sand content Set

6. Gelas ukur 500 cc

16

Gambar 2.5. Mud Balance

Gambar 2.6. Retort Kit

Gambar 2.7. Multi mixer

17

Gambar 2.8. Timbangan

Gambar 2.9. Sand Content Set

Gambar 2.10. Wetting agent

18

2.3.2.Bahan

1. Barite

2. Bentonite

3. Air tawar (aquades)

Gambar 2.11. Barite

Gambar 2.12. Bentonite

19

Gambar 2.13. Aquades

2.4. PROSEDUR PERCOBAAN

2.4.1.Densitas lumpur

1. Mengkalibrasi peralatan Mud balance sebagai berikut:

Membersihkan peralatan mud balance

Mengisi cup dengan air hingga penuh, lalu ditutup dan dibersihkan

bagian luarnya. Keringkan dengan kertas tisue

Meletakkan kembali mud balance pada kedudukan semula

Rider ditempatkan pada skala 8.33 ppg

Mencek pada level glass bila tidak seimbang atur calibration screw

sampai seimbang.

2. Menimbang beberapa zat yang digunakan

3. Menakar air 350cc dan dicampur dengan 22.5 gr bentonite. Caranya air

dimasukkan kedalam bejana lalu dipasang pada multi mixer dan

bentonite dimasukkan sedikit demi sedikit setelah multi mixer

dijalankan. Selang beberapa menit setelah dicampur, bejana diambil dan

isi cup mud balance dengan lumpur yang telah di buat.

4. Cup ditutup dan lumpur yang melekat pada dinding bagian luar dan

tutup dibersihkan dengan bersih.

5. Meletakkan balance arm pada kedudukan semula, lalu mengatur rider

hingga seimbang. Baca densitas yang ditunjukkan oleh skala.

20

6. Ulangi langkah lima untuk komposisi campuran yang berbeda.

2.4.2.Sand content

1. Isi tabung gelas ukur dengan lumpur pemboran dan tandai, tambahkan

air pada batas berikutnnya. Tutup mulut tabung dan kocok dengan kuat.

2. Tuangkan campuran tersebut kesaringan. Tambahkan air kedalam

tabung, kocok dan tuangkan kedalam saringan. Ulangi hingga tabung

menjadi bersih. Cuci pasir yang tersaring pada saringan untuk

melepaskan sisa lumpur yang melekat.

3. Pasang Funnel tersebut pada sisi atas dari sieve. Dengan perlahan-lahan

balik rangkaian peralatan tersebut dan masukkan ujung fannel kedalam

gelas ukur. Hanyutkan pasir kedalam tabung dengan menyemprotkan

air melalui saringan hingga semua pasir tertampung kedalam gelas

ukur. Biarkan pasir mengendap. Dari skala yang ada pada tabung, baca

prosen volume dari pasir yang menendap.

4. Catat sand content dari lumpur dalam prosen volume.

2.5. Hasil Percobaan dan Perhitungan

Setelah dilakukan beberapa langkah kerja diatas maka didapatkan hasil

sebagai berikut ini:

Tabel 2.1. Data Densitas Dan Sand Content

NO

Lumpur DasarBarite

(gram)

Calcium

Carbonate

(gram)

Densitas

(ppg)

Sand

Content (%

Volume)

Air

(cc)Bentonite

1 350 25 0 8.65 0.50

2 350 25 2 8.70 0.50

3 350 25 5 8.75 0.50

4 350 25 10 8.75 0.75

5 350 25 15 8.80 0.75

21

2.6. PEMBAHASAN

2.6.1.Pembahasan Praktikum

Pada praktikum ini kita ingin menentukan densitas dan sand content

dari lumpur, yang merupakan sifat fisik dari lumpur sendiri. Jika densitas

lumpur terlalu besar dari pada tekanan formasi, dapat mengakibatkan loss

circulation, sedangkan jika densitas lumpur terlalu kecil dari pada tekanan

formasi, dapat mengakibatkan kick yang dapat berujung pada blow out.

Pada tabel 2.1 kita mempunya lumpur dasar yaitu campuran antara air

sebesar 350 cc dan bentonite sebesar 25 gram. Lumpur dasar kita ini belum

kita tambahkan barite atau calcium carbonate. Densitas lumpur dasar kita

sebesar 8.65 ppg dan sand contentnya (kandungan pasir) sebesar 0.50.

Kemudian saat kita tambahkan Barite kedalam lumpur dasar tadi sebesar 2

gram, densitasnya naik menjadi 8.70 ppg namun sand contenya tetap

sebesar 0.50. Kita tambahkan lagi Barite sebesar 5 gram kedalam lumpur

dasar kita tadi, maka densitasnya naik lagi menjadi 8.75 ppg dengan sand

content yang tetap.

Kemudian lumpur dasar kita tadi kita tambahkan lagi calcium carbonate

sebesar 10 gram namun tidak ada Barite yang kita tambahkan, maka

densitas lumpur naik menjadi 8.75 ppg setara dengan penambahan Barite

sebesar 5 gram tadi dan sand contenya juga naik menjadi 0.75. Lalu kita

tambahkan lagi calcium carbonate sebesar 15 gram kedalam lumpur dasar

kita, maka densitasnya semakin naik menjadi 8.80 ppg dan sand contenya

tetap yaitu 0.75. Artinya penambahan calcium carbonate ini selain

menambah densitas juga menaikkan sand contend pada lumpur dasar kita

tadi.

Pada dunia perminyakan pengukuran densitas dan sand content

merupakan hal yang penting untuk dilakukan, karena jika tidak densitas

yang terlalu besar akan mengakibatkan loss circulation dan jika terlalu

rendah akan menyebabkan kick. Harga sand content yang terlalu tinggi

dapat menaikkan densitas yang kemudian akan menambah beban pompa

22

sirkulasi lumpur. Oleh karena penambahan zat additive diatas dapat

mengontrol sand content dan densitasnya.

2.6.2.Pembahasan Soal Analisis

1. Dilihat dari data percobaan tersebut, jelaskan apakah Barite dan CaCO3

memiliki fungsi yang sama ?

Jawab:

Iya, karena CaCO3 dan Barite memiliki fungsi yang sama sebagai zat

additive (material pemberat) untuk menaikkan densitas lumpur. CaCO3

dan Barite juga digunakan pada lumpur di dasar minyak.

2. Jika saudara bekerja sebagai Mud Engineer pada suatu operasi

pemboran. Dari dua jenis material pemberat diatas, material manakah

yang akan saudara gunakan ? Berikan alasannya!

Jawab:

Dari dua material diatas saya akan cenderung memilih Barite, karena

kandungan pasirnya kecil dan sangat ekonomis bila digunakan untuk

meningkatkan densitas lumpur.

3. Barite (BaSO4) memiliki SG dari 4,2 – 4,5. Dari data diatas perkirakan

SG dari Barite tersebut. Jika diketahui SG Bentonite = 2,6 (ρ air = 8,33

ppg).

Jawab:

Diketahui :

Sg Bentonite = 2,6

ρair=8,33 ppg

Ditanya : SG Barite ?

Penyelesaian :

VsVml

x100 %= ρ lumpur−ρ m¿¿

23

0,50 = 21,658 ppg−8,33 ppg

(8,33 ppg x SG Barite )−8,33 ppg

4,165 ppg x SG Barite – 4,265 ppg = 13, 328 ppg

4,165 ppg x SG Barite = 13, 328 ppg + 4,165ppg

4,165 ppg x SG Barite = 17,493 ppg

SG Barite = 17,493 ppg4,165 ppg

SG Barite = 4,2

Maka, diperkirakan SG dari Barite adalah sebesar 4,2

4. Dari jawaban soal No. 3, perhatikan harga yang diperoleh tersebut

berada didalam range SG Barite seperti tertulis dalam soal ? jika ya,

tentukan apakah Barite tersebut termasuk Pure Barite / APIo Barite ?

Jika tidak jelaskan alasannya.

Jawab:

Berdasarkan jawaban No. 3, maka harga SG Barite yang didapat

sebesar 4,2 seperti yang termasuk didalam range SG dalam soal, berarti

Barite tersebut merupakan APIo Barite.

5. Dari tabel diatas terlihat bahwa selain densitas juga diukur kadar pasir.

Jelaskan secara singkat mengapa perlu dilakukan pengukuran kadar

pasir dan bagaimana cara mengatasi masalah tersebut dalam operasi

pemboran !

Jawab:

Pengukuran kadar pasir perlu dilakukan, karena dapat mempengaruhi

karakteristik lumpur yang disirkulasikan. Dalam hal ini akan menambah

densitas lumpur yang telah disirkulasi dan akan menambah beban

pompa pada saat operasi. Cara mengatasinya adalah dengan proses

pembersihan menggunakan “Conditioning Equipment” yang fungsinya

ialah untuk menghilangkan partikel – partikel yang masuk ke dalam

lumpur selama disirkulasikan.

24

Shale Shaker : untuk cutting yang berukuran besar.

Desander : untuk cutting yang berukuran pasir.

Desiter : untuk cutting yang berukuran lebih kecil dari pasir.

6. Pada saat ini, selain Barite dapat juga digunakan Hematite (Fe2O3) dan

Ilmenite (FeO.TiO2) sebagai density control additive. Hematite

mempunyai harga SG antara 4,9 – 5,3. Sedangkan Ilmenite dari 4,5 –

5,11 dengan kekerasan masing – masing 2 kali lebih dari Barite. Dari

data tersebut, buatlah analisa kelebihan dan kekerungan additive

tersebut jika dibandingkan dengan Barite.

Jawab:

Kelebihan:

a. Pengontrolan tekanan static lumpur akan lebih rendah dilakukan.

b. Cocok untuk pemboran yang dangkal.

c. Loss Circulation akan lebih mudah untuk di tanggulangi.

Kekurangan:

a. Sukar larut dan bercampur dengan lumpur yang lama.

b. Tidak ekonomis apabila ingin menaikkan densitas.

c. Tidak sesuai dengan pemboran yang tekanan formasinya cukup

tinggi.

7. Galena (Pbs) mempunyai harga sekitar 7,5 dan dapat digunakan untuk

membuat lumpur dengan densitas lebih dari 19 ppg. Pada

penerapannya, galena jarang digunakan sebagai additive pemboran.

Jelaskan mengapa material ini jarang digunakan sebagai density control

additive dan hanya digunakan untuk masalah – masalah pemboran

khusus ?

Jawab:

Karena Galena memang hanya digunakan untuk masalah pemboran

khusus, SG Galena (Pbs) tinggi, sehingga meningkatkan densitas

25

mencapai lebih dari 19 ppg. Dan juga, karena terdapat unsur (Pb =

timbal) dan (S = Belerang) yang apabila terjadi Loss Circulation

sehingga akan mencemari lingkungan (air tanah).

8. Suatu saat saudara berada dilokasi pemboran. Pada saat itu bit mencapai

kedalaman 1600 ft. Saudara diharuskan menaikan densitas dari 200 bbl

dengan catatan bahwa volume akhir tidak di batasi. Hitung jumlah

barite yang diperlukan (dalam lb) dan 200 bbl lumpur 11 ppg menjadi

11,5 ppg dengan menggunkana barite (SG = 4,2).

Jawab:

Diketahui: ρ mb = 11,5 ppg

ρ ml = 11 ppg

Vml = 200 bbl

= 200 bbl x 42 gal = 8400 gal

SG = 4,2

ρs = 4,2 x 8,33

= 34,986 ppg

Ditanya: W Barite ?

Penyelesaian :

W Barite ¿(11,5−11 )ρs−ρmb

xVml x ρbarite

¿(11,5−11 )

3 4,986−11,5x 8400 gal x35 ppg

¿6256,544 lb

9. Sebutkan hal – hal yang terjadi akibat sand content terlalu besar !

Jawab:

Akibatnya adalah:

Dapat mempengaruhi karakteristik lumpur yang akan

disirkulasikan.

26

Meningkatkan densitas lumpur sehingga dapat menambah beban

pompa sirkulasi lumpur.

Dapat merusak peralatan pemboran, karena sand content bersifat

abrasive.

Rusaknya peralatan pemboran akibat sand content yang abrasive,

akan memperbesar cost.

2.7. KESIMPULAN

1. Dari percobaan diatas dapat disimpulkan bahwa bentonite memiliki

kandungan pasir yang lebih kecil dibandingkan dengan CaCO3.

2. Serpihan – serpihan yang tercampur pada lumpur pemboran dapat

mempengaruhi densitas lumpur yang disirkulasikan.

3. Densitas yang terlalu besar dapat mengakibatkan loss circulation,

sedangkan densitas yang terlalu kecil dapat mengakibatkan kick.

4. Besar kecilnya densitas pada lumpur pemboran sangat berpengaruh

pada operasi pemboran.

5. Peningkatan harga sand content dapat meningkatkan harga densitas.