7/27/2019 Bab 3 Pengujian Densitas Suspensi Semen Ok
1/21
BAB IIIPENGUJIAN DENSITAS SUSPENSI SEMEN
3.1 Tujuan Percobaan
1. Memahami cara pembuatan suspensi semen.
2. Memahami cara membuat cetakan semen.
3. Untuk menentukan densitas suspensi dengan menggunakan mud
balance.
3.2 Teori DasarDensitas suspensi semen didefinisikan sebagai 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
hidrostatis suspensi semen di dalam lubang sumur. Bila formasi tidak
sanggup menahan tekanan suspensi semen, maka akan menyebabkan
formasi pecah, sehingga dapat terjadi loss circulation.
Densitas suspensi semen yang rendah sering digunakan dalam
operasi primary cementing dan remedial cementing, guna menghindari
terjadinya fracture pada formasi yang lemah. Untuk memperbesar densitas
dapat ditambahkan pasir atau mineral-mineral pemberat seperti barite,
hematite, ilmetite ke dalam suspensi semen.
Sedangkan densitas suspensi semen yang tinggi digunakan bila tekanan
formasi cukup besar atau formasi sloughing (tanggal), dimana densitas
maksimum dapat dicapai dengan semen murni menggunakan water
content minimum yang diinginkan antara 17,5 19 lb/gal. Water content
19
7/27/2019 Bab 3 Pengujian Densitas Suspensi Semen Ok
2/21
rendah akan memudahkan pencampuran sampai 19 lb/gal dengan bantuan
dispersant, tetapi jarang digunakan dalam primary cementing. Untuk
menurunkan densitas dapat dilakukan dengan menambahkan clay atau zat-
zat kimia silikat jenis extender atau menambahkan bahan-bahan yang
dapat memperbesar volume suspensi semen seperti pozzolan, ceramic
microsphere atau nytrogen. Heavy sluries (suspensi semen berat)
digunakan pada penyemenan primer, dimana selalu pemberatnya adalah
material densitas tinggi, diukuti dengan normal atau sedikit dikurangi
prosentase airnya.
Pengukuran densitas di laboratorium berdasarkan dari data berat
dan volume tiap komponen yang ada dalam suspensi semen, sedangkan di
lapangan dengan menggunakan alat pressurizied mud balance. Untuk
menentukan besarnya densitas, kita perlu mengetahui jenis formasi, tipe
penyemenan, kemampuan pompa, permeabilitas batuan semennya itu
sendiri. Batasan densitas ini ditentukan oleh API.
3.3 Pengujian Densitas Suspensi semen
Densitas suspensi semen diukur dengan alat pressurized mud
balance seperti pada gambar 3.1
GAMBAR 3.1 Pressurize Mud Balance
20
7/27/2019 Bab 3 Pengujian Densitas Suspensi Semen Ok
3/21
3.3.1 Peralatan dan Bahan
a) Peralatan
Timbangan
Mixer
Mud Balance
b) Bahan-bahan
Semen
Additive (Barite/Bentonite)
Air
3.3.2 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 :
SGS = SG suspensi semen
Ws = Berat bubuk semen
Wad = Berat additive
Wair = Berat air
21
++++
=VairVadVs
WairWadWsSGS
7/27/2019 Bab 3 Pengujian Densitas Suspensi Semen Ok
4/21
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.
3.4 Data dan Perhitungan
Analisa :
Kelas Semen : A
Densitas Barite :4.33 gr/cc
Densitas Bentonite : 2.65 gr/cc
Densitas Semen : 3.14 gr/cc
Berat Air (W air) : 276 gr
Berat Semen (W s) : 600 gr
Berat Additive (W add): 0
Perhitungan :
1. Perhitungan I
Densitas Barite : 4,33 gr/cc
Densitas semen : 3,14 gr/cc
Densitas air : 1 gr/cc
Berat air (Wair) : 276 gr
Berat semen (Ws) : 600 gr
Berat Additif (Wadd) : 0 gr Barite
Volume air (Vair) =air
airW
= ccgr
gr
/1
276
22
7/27/2019 Bab 3 Pengujian Densitas Suspensi Semen Ok
5/21
= 276 ml atau cc
Volume semen = semen
semenW
=ccgr
gr
/14,3
600
= 191,0828 ml atau cc
Volume Additif =add
addW
=ccgr
gr
/33,4
0
= 0 ml atau cc
SG semen =VaddVsVair
WaddWsWair
++
++
=( )
( )ml
gr
00828,191276
0600276
++
++
= 1,8755 gr/ml
= 15,6227 ppg
2. Perhitungan II
Densitas Barite : 4,33 gr/cc
Densitas semen : 3,14 gr/cc
Densitas air : 1 gr/cc
Berat air (Wair) : 276 gr
Berat semen (Ws) : 600 gr
Berat Additif (Wadd) : 0,5 gr Barite
Volume air (Vair) =air
airW
=ccgr
gr
/1
276
= 276 ml atau cc
Volume semen =semen
semenW
= ccgr
gr
/14,3
600
23
7/27/2019 Bab 3 Pengujian Densitas Suspensi Semen Ok
6/21
= 191,0828 ml atau cc
Volume Additif = add
addW
=ccgr
gr
/33,4
5,0
= 0,1155 ml atau cc
SGsemen =VaddVsVair
WaddWsWair
++
++
=( )
( )ml
gr
1155,00828,191276
5,0600276
++
++
= 1,8761 gr/ml
= 15,6277 ppg
3. Perhitungan III
Densitas Barite : 4,33 gr/cc
Densitas semen : 3,14 gr/cc
Densitas air : 1 gr/cc
Berat air (Wair) : 276 gr
Berat semen (Ws) : 600 gr
Berat Additif (Wadd) : 1 gr Barite
Volume air (Vair) =air
Wair
=ccgr
gr
/1
276
= 276 ml atau cc
Volume semen = semen
Wsemen
=ccgr
gr
/14,3
600
= 191,0828 ml atau cc
Volume Additif =add
Wadd
=ccgr
gr
/33,4
1
= 0,2309 ml atau cc
24
7/27/2019 Bab 3 Pengujian Densitas Suspensi Semen Ok
7/21
SGsemen =VaddVsVair
WaddWsWair
++
++
=( )
( )mlgr
2309,00828,191276
1600276
++
++
= 1,8767 gr/ml
= 15,6328 ppg
4. Perhitungan IV
Densitas Barite : 4,33 gr/cc
Densitas semen : 3,14 gr/cc
Densitas air : 1 gr/cc
Berat air (Wair) : 276 gr
Berat semen (Ws) : 600 gr
Berat Additif (Wadd) : 1,5 gr Barite
Volume air (Vair) =air
Wair
= ccgr
gr
/1
276
= 276 ml atau cc
Volume semen =semen
Wsemen
=ccgr
gr
/14,3
600
= 191,0828 ml atau cc
Volume Additif =add
Wadd
=ccgr
gr
/33,4
5,1
= 0,3464 ml atau cc
SGsemen =VaddVsVair
WaddWsWair
++
++
=
( )
( )ml
gr
3464,00828,191276
5,1600276
++
++
25
7/27/2019 Bab 3 Pengujian Densitas Suspensi Semen Ok
8/21
= 1,8773 gr/ml
= 15,6378 ppg
5. Perhitungan V
Densitas Barite : 4,33 gr/cc
Densitas semen : 3,14 gr/cc
Densitas air : 1 gr/cc
Berat air (Wair) : 276 gr
Berat semen (Ws) : 600 gr
Berat Additif (Wadd) : 2 gr Barite
Volume air (Vair) =air
Wair
=ccgr
gr
/1
276
= 276 ml atau cc
Volume semen =semen
Wsemen
=ccgr
gr
/14,3
600
= 191,0828 ml atau cc
Volume Additif =add
Wadd
=ccgr
gr
/33,4
2
= 0,4619 ml atau cc
SGsemen =VaddVsVair
WaddWsWair
++
++
=( )
( )ml
gr
4619,00828,191276
2600276
++
++
= 1,8779 gr/ml
= 15,6429 ppg
26
7/27/2019 Bab 3 Pengujian Densitas Suspensi Semen Ok
9/21
6. Perhitungan VI
Densitas Bentonite : 2,65 gr/cc
Densitas semen : 3,14 gr/cc
Densitas air : 1 gr/cc
Berat air (Wair) : 276 gr
Berat semen (Ws) : 600 gr
Berat Additif (Wadd) : 0 gr Bentonite
Volume air (Vair) =air
Wair
=ccgr
gr
/1
276
= 276 ml atau cc
Volume semen =semen
Wsemen
=ccgr
gr
/14,3
600
= 191,0828 ml atau cc
Volume Additif =add
Wadd
=ccgr
gr
/65,2
0
= 0 ml atau cc
SGsemen =VaddVsVair
WaddWsWair
++
++
= ( )( )mlgr00828,191276
0600276
++
++
= 1,8755 gr/ml
= 15,6227 ppg
7. Perhitungan VII
Densitas Bentonite : 2,65 gr/cc
Densitas semen : 3,14 gr/cc
27
7/27/2019 Bab 3 Pengujian Densitas Suspensi Semen Ok
10/21
Densitas air : 1 gr/cc
Berat air (Wair) : 276 gr
Berat semen (Ws) : 600 gr
Berat Additif (Wadd) : 0,5 gr Bentonite
Volume air (Vair) =air
Wair
=ccgr
gr
/1
276
= 276 ml atau cc
Volume semen =semen
Wsemen
=ccgr
gr
/14,3
600
= 191,0828 ml atau cc
Volume Additif =add
Wadd
= ccgrgr/65,2
5,0
= 0,1887 ml atau cc
SGsemen =VaddVsVair
WaddWsWair
++
++
=( )
( )mlgr
1887,00828,191276
5,0600276
++
++
= 1,8758 gr/ml
= 15,6253 ppg
8. Perhitungan VIII
Densitas Bentonite : 2,65 gr/cc
Densitas semen : 3,14 gr/cc
Densitas air : 1 gr/cc
Berat air (Wair) : 276 gr
Berat semen (Ws) : 600 gr
28
7/27/2019 Bab 3 Pengujian Densitas Suspensi Semen Ok
11/21
Berat Additif (Wadd) : 1 gr Bentonite
Volume air (Vair) = air
Wair
=ccgr
gr
/1
276
= 276 ml atau cc
Volume semen =semen
Wsemen
=ccgr
gr
/14,3
600
= 191,0828 ml atau cc
Volume Additif =add
Wadd
=ccgr
gr
/65,2
1
= 0,3774 ml atau cc
SGsemen = VaddVsVair
WaddWsWair
++
++
=( )
( )mlgr
3774,00828,191276
1600276
++
++
= 1,8761 gr/ml
= 15,6279 ppg
9. Perhitungan IX
Densitas Bentonite : 2,65 gr/ccDensitas semen : 3,14 gr/cc
Densitas air : 1,5 gr/cc
Berat air (Wair) : 276 gr
Berat semen (Ws) : 600 gr
Berat Additif (Wadd) : 1,5 gr Bentonite
Volume air (Vair) =air
Wair
29
7/27/2019 Bab 3 Pengujian Densitas Suspensi Semen Ok
12/21
=ccgr
gr
/1
276
= 276 ml atau cc
Volume semen =semen
Wsemen
=ccgr
gr
/14,3
600
191,0828 ml atau cc
Volume Additif = add
Wadd
=ccgr
gr
/65,2
5,1
= 0,5660 ml atau cc
SGsemen =VaddVsVair
WaddWsWair
++
++
=( )
( )mlgr
5660,00828,191276
5,1600276
++
++
= 1,8764 gr/ml
= 15,6305 ppg
10. Perhitungan X
Densitas Bentonite : 2,65 gr/cc
Densitas semen : 3,14 gr/cc
Densitas air : 1 gr/cc
Berat air (Wair) : 276 gr
Berat semen (Ws) : 600 gr
Berat Additif (Wadd) : 2 gr Bentonite
Volume air (Vair) =air
Wair
=ccgr
gr
/1
276
= 276 ml atau cc
30
7/27/2019 Bab 3 Pengujian Densitas Suspensi Semen Ok
13/21
Volume semen =semen
Wsemen
=ccgr
gr
/14,3
600
= 191,0828 ml atau cc
Volume Additif =add
Wadd
=ccgr
gr
/65,2
2
= 0,7547 ml atau cc
SGsemen =VaddVsVair
WaddWsWair
++
++
=( )
( )mlgr
7547,00828,191276
2600276
++
++
= 1,8767 gr/ml
= 15,6331 ppg
11. Perhitungan XI
Densitas Bentonite : 2,65 gr/cc
Densitas semen : 3,14 gr/cc
Densitas air : 1 gr/cc
Berat air (Wair) : 276 gr
Berat semen (Ws) : 600 gr
Berat Additif (Wadd) : 2,5 gr Bentonite
Volume air (Vair) =air
Wair
=ccgr
gr
/1
276
= 276 ml atau cc
Volume semen =semen
Wsemen
= ccgr
gr
/14,3
600
31
7/27/2019 Bab 3 Pengujian Densitas Suspensi Semen Ok
14/21
= 191,0828 ml atau cc
Volume Additif =add
Wadd
=ccgr
gr
/65,2
5,2
= 0,9434 ml atau cc
SGsemen =VaddVsVair
WaddWsWair
++
++
=
( )( )ml
gr
9434,00828,191276
5,2600276
++
++
= 1,8770 gr/ml
= 15,6357 ppg
12. Perhitungan XII
Densitas Bentonite : 2,65 gr/cc
Densitas semen : 3,14 gr/cc
Densitas air : 1 gr/cc
Berat air (Wair) : 276 gr
Berat semen (Ws) : 600 gr
Berat Additif (Wadd) : 3 gr Bentonite
Volume air (Vair) =air
Wair
=ccgr
gr
/1
276
= 276 ml atau cc
Volume semen =semen
Wsemen
=ccgr
gr
/14,3
600
= 191,0828 ml atau cc
32
7/27/2019 Bab 3 Pengujian Densitas Suspensi Semen Ok
15/21
Volume Additif =add
Wadd
=ccgr
gr
/65,2
3
= 1,1321 ml atau cc
SGsemen =VaddVsVair
WaddWsWair
++
++
=( )
( )mlgr
1321,10828,191276
3600276
++
++
= 1,8773 gr/ml
= 15,6383 ppg
13. Perhitungan XII
Densitas Bentonite : 2,65 gr/cc
Densitas semen : 3,14 gr/cc
Densitas air : 1 gr/cc
Berat air (Wair) : 276 gr
Berat semen (Ws) : 600 gr
Berat Additif (Wadd) : 3,5 gr Bentonite
Volume air (Vair) =air
Wair
=ccgr
gr
/1
276
= 276 ml atau cc
Volume semen = semen
Wsemen
=ccgr
gr
/14,3
600
= 191,0828 ml atau cc
Volume Additif =add
Wadd
= ccgr
gr
/65,2
5,3
33
7/27/2019 Bab 3 Pengujian Densitas Suspensi Semen Ok
16/21
= 1,3208 ml atau cc
SGsemen = VaddVsVair
WaddWsWair
++
++
=( )
( )mlgr
3208,10828,191276
5,3600276
++
++
= 1,8777 gr/ml
= 15,6409 ppg
14. Perhitungan XIV
Densitas Bentonite : 2,65 gr/cc
Densitas semen : 3,14 gr/cc
Densitas air : 1 gr/cc
Berat air (Wair) : 276 gr
Berat semen (Ws) : 600 gr
Berat Additif (Wadd) : 4 gr Bentonite
Volume air (Vair) =air
Wair
=ccgr
gr
/1
276
= 276 ml atau cc
Volume semen =semen
Wsemen
=ccgr
gr
/14,3
600
= 191,0828 ml atau cc
Volume Additif =add
Wadd
=ccgr
gr
/65,2
4
= 1,5094 ml atau cc
SGsemen =VaddVsVair
WaddWsWair
++
++
34
7/27/2019 Bab 3 Pengujian Densitas Suspensi Semen Ok
17/21
=( )
( )mlgr
5094,10828,191276
4600276
++
++
= 1,8780 gr/ml
= 15,6435 ppg
15. Perhitungan XV
Densitas Bentonite : 2,65 gr/cc
Densitas semen : 3,14 gr/cc
Densitas air : 1 gr/cc
Berat air (Wair) : 276 gr
Berat semen (Ws) : 600 gr
Berat Additif (Wadd) : 4,5 gr Bentonite
Volume air (Vair) =air
Wair
=ccgr
gr
/1
276
= 276 ml atau cc
Volume semen =semen
Wsemen
=ccgr
gr
/14,3
600
=191,0828 ml atau cc
Volume Additif =add
Wadd
=ccgr
gr
/65,2
5,4
= 1,6981 ml atau cc
SGsemen =VaddVsVair
WaddWsWair
++
++
=( )
( )mlgr
6981,10828,191276
5,4600276
++
++
= 1,8783 gr/ml
35
7/27/2019 Bab 3 Pengujian Densitas Suspensi Semen Ok
18/21
= 15,6460 ppg
16. Perhitungan XVI
Densitas Bentonite : 2,65 gr/cc
Densitas semen : 3,14 gr/cc
Densitas air : 1 gr/cc
Berat air (Wair) : 276 gr
Berat semen (Ws) : 600 gr
Berat Additif (Wadd) : 5 gr Bentonite
Volume air (Vair) =air
Wair
=ccgr
gr
/1
276
= 276 ml atau cc
Volume semen =semen
Wsemen
= ccgr
gr
/14,3
600
= 191,0828 ml atau cc
Volume Additif =add
Wadd
=ccgr
gr
/65,2
5
= 1,8868 ml atau cc
SGsemen =VaddVsVair
WaddWsWair
++
++
=( )
( )mlgr
8868,10828,191276
5600276
++
++
= 1,8786 gr/ml
= 15,6486 ppg
36
7/27/2019 Bab 3 Pengujian Densitas Suspensi Semen Ok
19/21
Semen (Gr) Air (ml) Berat Additif (Gr) Volume additif (ml)SG
Semen
Barite Bentonite Barite Bentonite (ppg)600 276 0 0 15.622669
600 276 0.5 0.115473 15.627722
600 276 1 0.230947 15.632774
600 276 1.5 0.34642 15.637822
600 276 2 0.461894 15.642868
600 276 0 0 15.622669
600 276 0.5 0.188679 15.625274
600 276 1 0.377358 15.627877
600 276 1.5 0.566038 15.630478
600 276 2 0.754717 15.633077
600 276 2.5 0.943396 15.635674
600 276 3 1.132075 15.638269600 276 3.5 1.320755 15.640861
600 276 4 1.509434 15.643452
600 276 4.5 1.698113 15.64604
600 276 5 1.886792 15.648626
Tabel 3.1.
Hasil Pengujian Densitas Suspensi Semen
SG Semen Vs Barite
15.62
15.625
15.63
15.635
15.64
15.645
0 0.5 1 1.5 2 2.5
Barite
SGSem
Gambar 3.2Grafk SG Semen Vs Barite
37
7/27/2019 Bab 3 Pengujian Densitas Suspensi Semen Ok
20/21
SG Semen Vs Bentonite
15.62
15.625
15.63
15.635
15.64
15.645
15.65
0 1 2 3 4 5 6
Bentonite
SGSem
Gambar 3.3
Grafk SG Semen Vs Bentonite
SG Vs Barite, Bentonite
15.62
15.625
15.63
15.635
15.64
15.645
15.65
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5
Berat Barite, Bentonite
SBarite
Bentonite
Gambar 3.4Grafik SG Semen Vs Barite, Bentonite
3.5. Pembahasan
Densitas merupakan salah satu faktor yang sangat
diperhitungkan dalam penyemenan. Densitas semen ini berkaitan eratdengan tekanan hidrostatis karena berkaitan dengan rumus Ph = 0.052 x
x h yang mana densitas berbanding lurus dengan tekanan hidrostatik.
Semakin besar maka Ph juga semakin besar, begitu pula sebaliknya.
Tekanan hidrostatik ini yang mengendalikan fluida pada lubang bor.
Sehingga kesetimbangan tekanan tetap terjaga dan juga untuk mencegah
terjadinya kick. Namun jika densitasnya terlalu besar, maka formasi akan
pecah dan mengakibatkan loss circulation.
38
7/27/2019 Bab 3 Pengujian Densitas Suspensi Semen Ok
21/21
Pada percobaan ini diperagakan contoh pengendalian densitas
semen. Sebagai pengendalinya adalah zat additive. Zat additive yang
digunakan pada percobaan ini adalah barite dan bentonite. Dalam hal ini
digunakan zat additive barite dengan berbagai berat antara 0 gr sampai 2
gr dan bentonite dengan berbagai berat antara 0 gr sampai 5 gr, semen
yang digunakan 6000 gr dan airnya 191 ml.
Dari percobaan didapatkan densitas semen awal sebesar 15.6226
gr/cc dan ketika ditambah 2 gr barite naik menjadi 15.4628 gr/cc
sedangkan ketika ditambah 2 gr bentonite naik menjadi 15.6330 gr/cc.
Dari percobaan dapat dilihat bahwa penambahan bentonite
mengakibatkan densitas semen cenderung bertambah. Penambahan barite
cenderung menambah densitas. Namun kecenderungan bentonite itu secara
teoritis tidak tepat. Karena fungsi bentonite yaitu menurunkan densitas
semen. Hal ini dapat terjadi karena kesalahan perhitungan.
3.6. Kesimpulan
- dari percobaan di peroleh harga SG antara 15.62 15.64 ppg
- dari percobaan di ketahui pula bahwa penambahan additive berupa
barite dan bentonite akan memperbesar harga SG pula.
- SG semen merupakan perbandingan antara berat air ditambah berat
semen ditambah berat additive dengan volume air ditambah volume
semen ditambah volume additive.
39