[Laporan Modul VIII Selasa 1 22215031]

7/25/2019 [Laporan Modul VIII Selasa 1 22215031]

1/17

MODUL VIII

Viskositas Relatif, Sand Content, dan Lubrisitas pada Water Base Mud

LAPORAN PRAKTIKUM

Nama : Deny Fatryanto Edyzoh Eko Widodo

NIM : 22215031

Kelompok : Selasa 1 (14.00 WIB 16.00 WIB)

Tanggal Praktikum : 3 November 2015

Tanggal Penyerahan : 10 November 2015

Dosen : Dr.Ing. Bonar Tua Halomoan Marbun

Asisten : Muhammad Ihsan Aljabbar (12212068)

LABORATORIUM TEKNIK OPERASI PEMBORAN

PROGRAM STUDI TEKNIK PERMINYAKAN

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2015


2/17

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Tujuan Praktikum

Adapun tujuan dari praktikum Viskositas Relatif, Sand Content, dan Lubrisitas

ini adalah:

1. Mampu mendeskripsikan relative viscosity beserta kegunaannya.

2. Mengetahui deskripsi dari sand content serta pengaruh yang ditimbulkan terhadap fluidapemboran.

3. Mempu mendeskripsikan sifat lubrisitas pada lumpur pemboran.

4. Mengetahui prinsip dasar dan cara penggunaan alat Marsh Funnel, Sand Content Set, danExtreme Pressure Lubricity Tester.

5. Mampu mengolah data hasil percobaan.

6. Mengetahui pengaruh aditif lumpur pemboran terhadap nilai viskositas, sand content, danlubrisitas.

1.2 Alat

1. Multi Mixer

2. Timbangan Electric

3.

Marsh Funnel

4. Sand Content Set

5. Extreme Lubricity Tester

1.3 Bahan

1. Air

2. Bentonite

3. Hematite

4. CMC-LV

5. Resinex


3/17

BAB II

PROSEDUR PERCOBAAN

2.1 Pembuatan Lumpur WBM

Lumpur yang digunakan dalam percobaan ini dibuat dengan komposisi adalah sebagai berikut :

Tabel 1.1 - Komposisi sampel percobaan

Jenis KomposisiLama

Pengadukan

Jumlah

Additif

Lumpur Standar

(Sampel 1)

350 air + 22.5 gr

Bentonite

8 Menit

Sampel 2 Sampel 1 + Hematite 6 menit 15 gr

Sampel 3 Sampel 1 + CMC LV 6 Menit 15 gr

Sampel 4 Sampel 1 + Resinex 6 Menit 15 gr

Adapun prosedur percobaan pembuatan lumpur WBM sesuai dengan modul praktikum adalah

sebagai berikut :

1. Timbang beberapa zat yang akan digunakan dalam pengujian

2. Siapkan air 350 cc, kemudian campur dengan 22.5 gr bentonit dan ditambahkan additive

yang telah ditimbang. Caranya air dimasukkan ke dalam bejana, lalu dipasang pada

multimixer dengan campuran bentonit additive dimasukkan sedikit demi sedikit dengan

mixing time tertentu.

3. Setelah mixing time dan tambahan 10 menit diaduk pada mixer, bejana diambil kemudian

masukkan lumpul kedalam sel tabung pada rolling oven atau pada tempat pengaduk

4. Biarkan paling sedikit selama 16 20 jam. Namun dikarenakan pada kesalahan

komunikasi, lumpur yang dipergunakan dalam praktikum ini tidak didiamkan selama 16

20 jam namun langsung digunakan setelah proses mixing.


4/17

Beberapa asumsi yang digunakan saat proses pembuatan lumpur serta asumsi umum praktikum

secara kesuluruhan antara lain :

1. Seluruh bahan aditif tercampur merata (homogen) didalam lumpur dan tidak

menggumpal.

2.

Percobaan dilakukan pada tekanan dan praktikum yang konstan. Tekanan dan temperatur

yang berubah-ubah akan berpengaruh pada sifat lumpur pemboran yang akan mengubah

keakuratan dari percobaan.

3. Tidak ada kesalahan paralaks ketika melakukan pembacaan data. Pembacaan data ketika

melakukan pengukuran diasumsikan tidak ada kesalahan paralaks, seperti mengukur

volume air untuk pembuatan lumpur.

2.2 Viskositas Relatif

Pengukuran viskositas ini didasarkan pada prinsip bahwa lumpur kental mengalir lebih lambat

daripada lumpur encer. Pengukuran ini merupakan test singkat terhadap konsistensi dan

ketebalan lumpur pemboran dan biasanya digunakan untuk memonitor perubahan viskositas dari

lumpur yang sedang disirkulasikan. Dinyatakan sebagai waktu yang diperlukan oleh sampel

lumpur sebanyak 1 quart (946 ml) untuk mengalir keluar dari tabung sepanjang 2 inch dan

berdiameter 3/16 inch pada bagian bawah marsh funnel dalam satuan detik per quart.Alat ini

digunakan untuk menentukan viskositas relative dari lumpur yang digunakan. Prinsip alatnya

adalah menentukan viskositas relative dari suatu fluida dengan membandingkan waktu yang

dibutuhkan untuk mengalirkan fluida tersebut sebanyak volume yang sama untuk tiap fluidanya.

Posisi alat marsh funnel harus lurus vertikal untuk menghindari timbulnya gaya gesek antara

fluida dengan dinding alat marsh funnel yang akan mempengaruhi nilai viskositas relatif fluid

Adapun prosedur pengukurannya adalah sebagai berikut :

1. Tutup lubang pada ujung funnel dengan satu jari.

2. Tuangkan sampel lumpur mellui funnel screen sampai lumpur mencapai bawah screen

(1500 cc). tempatkan viscosity cup dibawah ujung funnel.

3. Buka lubang dan stopwatch dijalankan


5/17

4. Hentikan stopwatch ketika ketinggian lumpur mencapai tanda 1 quart pada viscosity cup.

5. Catat berapa detik yang dibutuhkan 1 quart lumpur mengalir.

Gambar 1.1 Marsh funnel dan viscosity cup

Pada percobaan penentuan viskositas relative WBM dengan marsh funnel asumsi yang

digunakan adalah sebagai berikut :

1. Marsh funnel berada dalam posisi lurus vertikal. Terdapatnya inklinasi akan

menyebabkan timbulnya efek gaya gesek antara fluida dengan dinding marsh funnel yang

akan mempengaruhi waktu alir dari fluida tersebut

2.

Jumlah volume untuk setiap lumpur yang digunakan dalam pengukuran viskositasrelative adalah sama, yaitu 350 ml.

2.3 Penentuan Sand Content

Serpihan-serpihan pemboran yang umumnya berupa pasir dapat memperngaruhi karakteristik

lumpur yang digunakan dalam suatu operasi pemboran dan dapat mengakibatkan pemakaian

berlebihan pada drillstring, pompa dan mixing equipment. Salah satu karakteristik yang berubah

adalah densitas lumpur yang telah mengalami sirkulasi. Yang dimaksud pasir disini adalah

partikel patikel padatan yang diameternya lebih dari 74 mikron atau yang tidak lolos dari

saringan berukuran 200 mesh. Itu adalah klasifikasi ukuran partikel dan produk lain , misalnya

LCM ( Lost Circulation Material), lignite, barite, dll. Tes ini dilakukan untuk mengetahui

kandungan pasir (persen volume) dalam lumpur pemboran. Penentuan sand content


6/17

menggunakan alat bernama sand content set. Alat ini berfungsi untuk menentukan persen volume

kandungan sand yang terdapat dalam

lumpur yang akan diuji. Prinsip kerja alat ini adalah menentukan kandungan sand yang

terdapat dalam suatu fluida/lumpur dengan melakukan penyaringan dengan saringan

berukuran 200 mesh (74 micron).

Prosedur percobaannya adalah sebagai berikut :

1. Isi tabung ukur dengan lumpur sampai mud line (mud to here). Tambahkan air sampai

tanda berikutnya yaitu water line (water to here).

2. Letakkan ibu jari diatas mulut tabung dan guncang tabung tersebut dengan kuat.

3.

Tuang campuran ke atas screen yang bersih. Tambahkan air ke tabung tadi, guncangkan,

kemudian tuang ke atas screen. Buang cairan yang melalui screen.

4. Ulangi langkah kedua sampai tabung bersih. Lalu bersihkan pasir yang tertahan pada

screen supaya bebas dari lumpur yang menempel.

5. Letakkan funnel pada bagian atas susunan screen. Secara perlahan balikkan susunan dan

masukkan ujung funnel ke tabung ukur. Bersihkan pasir kembali ke tabung ukur dengan

semprotan kecil air.

6. Biarkan pasir mengendap. Baca dan catat persen volume pasir dari skala pada tabung

gelas ukur.

Adapun asumsi yang digunakan pada percobaan ini adalah sebagai berikut :

1. Tidak terdapatnya pasir yang tersisa dan tersangkut di mesh. Pada saat menuangkan

kembali pasir ke dalam glass measuring tube, maka harus dipastikan tidak ada pasir yang

tertinggal di mesh sehingga jumlah pasir yang terukur akurat.


7/17

Gambar 1.2 Sand Content Set

Gambar 1.3 Proses penentuan sand content

2.4 Lubrisitas

Sifat pelumasan lumpur adalah kemampuan lumpur untuk melumasi bagian alat pemboran yang

saling bersinggungan atau bergesekan saat pemboran berlangsung. Sifat pelumasan yang baik

terutama diperlukan untuk memperpanjang umur peralatan, melawan efek sidewall sticking,

menurunkan efek drillpipe torque dan drill pipe drag yang sebagian besar terjadi pada sumur

berarah. Pengembangan pelumasan yang efektif berasal dari fakta bahwa beberapa produk


8/17

pelumasan membentuk lapisan pelindung luar yang bagus, namun jika diberi tekanan ekstrim

dan temperature tinggi akibat gesekan, maka pelumas bisa rusak.

Prinsip pengujian sifat pelumasan lumpur adalah dilakukannya pengukuran pada berbagai harga

beban torsi dan kemudian direprsentasikan dalam bentuk grafik antara gaya friksi dengan beban

torsi.

Pada percobaan ini digunakan alat extreme pressure lubricity tester. Alat ini berfungsi dalam

menentukan lubrisitas lumpur yang digunakan. Alat ini terdiri dari

sebuah ring baja yang dapat ditekan pada berbagai besar harga beban dengan menggunakan

pengatur torsi. Ring dan block dibenamkan dalam lumpur pada saat pengujian dan gaya gesek

yang terjadi antara dua beban tersebut dapat dibaca pada skala pada amperemeter. Cup yang

dipakai harus bersih dan tidak ada sisa dari lumpur sebelumnya karena hal tersebut akan

mengubah sifat-sifat lumpur yang digunakannya. Alat ini terdiri dari bagian berupa cup, test

block, tes ring, level arm, dan weight. Test ring pada alat ini dianalogikan sebagai drill string

yang berputar sedangkan test block pada alat ini menganalogikan sebagai casing pada operasi

pemboran.

Prinsip kerja dari alat ini adalah mengukur gaya gesek yang direpresentasikan dalam bentuk

kuat arus yang terjadi antara test block dengan test ring yang diputar pada RPM tertentu

dengan beban torsi yang dapat diatur, sehingga kuat arus yang terbaca adalah kuat arus yang

dibutuhkan oleh motor untuk memutar test ring pada suatu beban torsi. Gaya gesek yang

didapatkan pada beban dan RPM tertentu dapat dikorelasikan dengan menggunakan grafik

untuk mengetahui koefisien gesek yang terjadi.

Adapun prosedur pengujian ini adalah sebagai berikut :

1. Bersihkan test ring dan test block.

2. Pasang test block pada block holder di EP tester.

3. Isi cup dengan lumpur sehingga menutupi seluruh permukaan test block dan test ring dan

letakkan cup pada alat.

4. Dengan tanpa beban hidupkan motor selama 1 menit atau hingga jarum ammeter

menunjukkan harga konstan 1-2 ampere.

5. Dengan torque arm, beri torsi dengan laju 5 in-lb/sec sampai terjadi seizure (pembacaan

arus maksimum) dan catat nilai torsi serta kuat arus terbaca.


9/17

6. Bila telah terjadi seizure, cepat lepas beban torsi dan ganti test ring, sedangkan test block

diubah posisinya untuk permukaan kontak yang baru.

7. Bila seizure tidak terjadi, ulangi langkah pertama sampai keenam dengan modifikasi

yaitu beban torsi dinaikkan dan dipertahankan mulai 50 in-lb selama 5 menit.

8.

Bila seizure terjadi, ulangi langkah pertama samapi keenam tetapi dengan mengurangi

beban hingga dibawah 50 in-lb. Teruskan langkah ini sampai terjadi pass yaitu kondisi

pembacaan arus konstan dengan mempertahankannya selama 5 menit.

9. Pada kejadian pass, catat beban torsi dan kuat arus yang digunakan.

Adapun asumsi yang digunakan dalam Pengujian ini adalah :

1.

Cup alat EP tester bersih. Tidak ada sisa lumpur dari percobaan sebelumnya karena dapat

mempengaruhi pengukuran yang dilakukan.

2. Test ring dan test block sama-sama tenggelam didalam lumpur didalam cup..

3. Pemberian suatu beban tidak terlalu lama, hanya sekitar 5 sampai 7 detik

Gambar 1.4 Extreme Pressure Lubricity Tester


10/17

BAB III

PENGOLAHAN DATA DAN ANALISA

3.1 Penentuan Viskositas Relative

Dari percobaan yang telah dilakukan dengan menggunakan marsh funnel , didapatkan hasil

sebagai berikut :

Tabel 3.1 Relative Viscosity

Komposisi Lumpur Jumlah Aditif (gram)

Waktu

(Sekon)

LS 0 59

LS + CMC LV 15 575

Dari hasil diatas didapatkan bahwa diperlukan waktu 575 detik untuk mengalirkan 1 quart

lumpur dengan komposisi lumpur standar ditambah aditif CMC LV, sedangkan untuk lumpur

standar yang didapatkan diatas adalah merupakan data lumpur standar yang diberikan oleh

asisten pemboran dimana lumpur tersebut telah didiamkan selama 16 20 jam. Dua data diatas

tidak dapat dibandingkan karena data lumpur standar adalah lumpur standar yang dibuat sesuai

prosedur sedangkan lumpur standar yang ditambahkan CMC LV tidak didiamkan selama 16 20

jam. Hal ini membuat campuran pada lumpur standar yang digunakan dalam praktikum ini

mungkin belum mencapai keadaan homogen.

3.2 Penentuan Sand Content

Dari hasil percobaan sand konten untuk berbagai komposisi sampel, didapatkan hasil seperti

tabulasi dibawah ini :

Tabel 3.2 Sand Content dalam Sample Lumpur

Komposisi Lumpur Jumlah Aditif (gram) % Sand Content

LS 0 Tidak diuji

LS + Hematite 15 1.5

LS + CMC LV 15 0.75

LS + Resinex 15 1.2

Dari data diatas setelah dikalikan persentase nya , maka didapatkan hasil bahwa ketiga sampel

tersebut masih memenuhi standar API dimana maksimal sand konten adalah 2 persen dari total

volume liquid. Kandungan sand konten yang berlebihan dapat mengakibatkan banyak masalah

pada proses pemboran.


11/17

Pada percobaan kali ini juga didapatkan bahwa larutan lumpur belum mencapai keadaan

homogen sehingga masih banyak sand konten yang menggumpal. Hal ini dapat mengakibatkan

over predicted dalam menganalisa sand konten.

Dari ketiga sampel lumpur tersebut, lumpur dengan tambahan hematite mempunyai persentasesand content tertinggi, hal ini dikarenakan hematite sendiri adalah weighting agent yang

merupakan inert sehingga tidak larut dan menjadi mengendap.

Lalu sampel selanjutnya adalah resinex. Dari hasil analisa terjadinya endapan resinex lebih

dikarenakan kurangnya waktu mixing.

Sampel terakhir adalah yang mengandung CMC LV. Sampel ini memiliki sand content yang

sangat rendah. Hal ini dikarenakan CMC LV adalah berupa polymer dan mudah bereaksi dengan

air

Pada aplikasinya dilapangan, sand konten dapat diatas dengan menggunakan conditioning

equipment seperti shale shaker, desilter dan desander.

3.3 Lubrisitas

Dengan menggunakan Extreme Pressure lubricity , maka didapatkan data seperti table dibawah

ini :

Lalu jika diplot kedalam grafik , maka ;

Tabel 3.3 Hasil Pengukuran kuat arus pada beban torsi tertentu

Komposisi Lumpur Jumlah Aditif (gram)Kuat Arus pada Interval 50-lb-in (Ampere)

0 50 100 150 200 250 300 400

LS 0

LS + CMC LV 15 2.6 3 4.2 4.6 5 5.1 5.8 7

LS + Resinex 15 2.6 3.6 4.8 5.6 6.6


12/17

Gambar 3.1 Grafik Beban torsi vs Kuat Arus

Tabel 3.4 Pengukuran Seizure dan Pass

Komposisi Lumpur Jumlah Aditif (gram)

Seizure Pass

Torsi (lb-

in)Kuat Arus

(Amp)

Lebar Scar

(mm)

Torsi (lb-

in)

Kuat Arus

(Amp)

LS 0

LS + CMC LV 15 400 7 1.6 50 3.4

LS + Resinex 15 200 6.6 1.75 50 3.6

Tabel 3.5 Hasil Pengukuran Lebar Scar

Komposisi Lumpur Lebar Scar (cm)Lebar Scar (1/100

inch)

LS Tidak diuji

LS + CMC LV 0.16 6.299

LS + Resinex 0.175 6.890

Sedangkan untuk lebar scar terukur dalam cm dikonversi ke dalam 1/100 inch dengan cara :

= ()(

100

2.54)

Lalu untuk kekuatan film dapat dihitung menggunakan persamaan :

349.871

Sehingga didapatkan hasil seperti tabel dibawah ini :

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 100 200 300 400 500

Beban Torsi vs Kuat Arus

LS + CMC LV

LS + Resinex


13/17

Tabel 3.6 Kekuatan Film

Komposisi Lumpur P seizure (psi) P pass (psi)

LS Tidak Diui Tidak Diuji

LS + CMC LV 22216.8085 2776.617

LS + Resinex 10156.25531 2538.621

Lalu jika dari tabel kekuatan film di plot dalam sebuah grafik maka dihasilkan grafik seperti

dibawah ini :

Gambar 3.2 Grafik P Seizure pada tipe sampel

Gambar 3.3 Grafik P Pass pada tipe sampel

0

5000

10000

15000

20000

25000

LS + CMC LV LS + Resinex

P Seizure

P Seizure

2400.000

2500.000

2600.000

2700.000

2800.000

LS + CMC LV LS + Resinex

P Pass

P Seizure


14/17

Dari dua grafik perbandingan kekuatan film diatas dapat disimpulkan bahwan lumpur standar

dengan tambahan additive CMC LV menghasilkan film yang memiliki kekuatan melumasi jauh

lebih besar dibanding dengan lumpur standar yang ditambahkan additive resinex. Jika ditinjau

dari ukuran scar yang dihasilkan dibandingkan dengan torsi saat seizure terjadi, maka dengan

ukuran scar lebih rendah, CMC LV mempunyai kekuatan pelumasan lebih dari dua kali lipat

dibanding dengan resinex.

Kemampuan lumpur untuk melubrikasi atau melumasi sangat menjadi penting dalam dunia

pemboran. Hal ini dikarenakan gesekan yang terjadi saat proses pemboran tidak dapat dihindari,

disini kekuatan lumpur dalam melumasi sangat berpengaruh untuk meminimalisir kerusakan

yang terjadi.


15/17

BAB IV

KESIMPULAN

1. Pengujian marsh funnel hanya menghasilkan viskositas relative, dimana viskositas

relative sendiri adalah perbandingan antara viskositas satu fluida dengan fluida lain.

Dalam percobaan ini didapatkan viskositas relative dari sampel lumpur standar

ditambah additive CMC LV adalah sebesar 575 detik. Namun hasil ini kuranglah

akurat karena dalam pembuatan lumpur standar lumpur tidak diaduk selama 16- 20

jam sehingga larutan yang terjadi belumlah homegen. Dalam praktiknya, viskositas

relative digunakan secara kualitatif untuk mengontrol perubahan viskositas lumpur

permboran yang sedang disirkulasikan.

2. Sand konten adalah persen volume partikel padatan dalam lumpur pemboran. Partikel

tersebut dapat dikatakan sand konten bila memiliki ukuran diatas 74 mikron.

Penambahan sand konten atau tingginya sand konten sendiri dapat meningkatkan

densitas dari lumpur.

3. Sand content pada LS+Hematite paling tinggi karena hematite adalah weighting agent

yang merupakan senyawa intert yang dapat mengendap.

4. Pada percobaan sand konten kali ini terdapat kemungkinan over predicted dari

persentase sand konten dikarenakan lumpur yang digunakan belum diagitasi selama

16 20 jam sehingga lumpur belum menjadi homogeny dan sand konten relative

tinggi.

5. Dari hasil percobaan sand konten didapatkan hasil bahwa hematite dan resinex

menghasilkan sand konten yang lebih besar dibanging CMC LV, hal ini dikarenakan

kedua zat tersebut adalah material inner dan weighting agent, sedangkan CMC LV

adalah polymer yang larut dalam air.

6. Sifat lubricity adalah kemampuan lumpur untuk melumasi dan melapisi sehingga

mengurangi efek negative dari friksi.

7.

Pada pengujian lubricity menggunakan extreme pressure lubricity, test block diberi

torsi ke tes ring yang berputar dimana keduanya terendam sempurna dalam lumpur

yang dites. Lumpur akan membentuk lapisan diantara keduanya sampai pada keadaan

terjadinya scar dimana terjadi luka pada test blok. Point ini adalah kemampuan

maksimal dari lumpur untuk melumasi.


16/17

8. Dalam praktikum kali ini , didapatkan hasil bahwa lumpur standar dengan tambahan

additive CMC LV memiliki kemampuan melumasi dua kali lipat dibanding dengan

lumpur dengan tambahan additive resinex, hal ini dapat dilihat jelas dalam grafik

yang telah dijelaskan diatas.

9.

Kemampuan lubrisitas yang besar menjadi penting dalam praktiknya karena dapat

meminimalisir kerusakan akibat gesekan drill string baik dengan casing maupun

dengan formasi.


17/17

DAFTAR PUSTAKA

1. Amoco.1994. Drilling Fluids Manual.Amoco Corporation.

2. Bourgoyne, Adam. 1986. Applied Drilling Engineering.Society of Petroleum

Engineering.3. Heriot-Watt University. Drilling Engineering.

4. Rubiandini, Rudi. Teknik Operasi Pemboran .

[Laporan Modul VIII Selasa 1 22215031]

Documents

Transcript of [Laporan Modul VIII Selasa 1 22215031]