bab iv lumpur
DESCRIPTION
lumpur pemboran bab IVTRANSCRIPT
BAB IV
FILTRATE DAN MUD CAKE
4.1. TUJUAN PERCOBAAN
Mempelajari pengaruh komposisi Lumpur bor tehadap filtration loss
dan mud cake.
Mengenal dan memahami alat-alat dan prinsip kerja Filter Press.
4.2. DASAR TEORI
Ketika terjadi kontak antara Lumpur pemboran dengan batuan porous,
batuan tersebut akan bertindak sebagai saringan yang memungkinkan fluida dan
partikel-partikel kecil melewatinya. Fluida yang hilang kedalam batuan disebut
“filtrate”, sedangkan lapisan partikel-partikel besar tertahan dipermukaan batuan
disebut “filter cake”. Proses filtrasi diatas hanya terjadi apabila terdapat perbedaan
tekanan positif kearah batuan. Pada dasarnya ada dua jenis filtrat yang terjadi
selama operasi pemboran, yaitu static filtation dan dynamic filtration. Static
filtration terjadi jika lumpur pemboran berada dalam keadaan diam dan dynamic
filtration terjadi ketika lumpur pemboran sedang disirkulasikan.
Apabila filtration loss dan pembentukan mud cake tidak dikontrol, maka ia
akan menimbulkan berbagai masalah, baik selama operasi pemboran maupun
dalam evaluasi formasi dan tahap produksi. Mud cake yang tipis akan merupakan
bantalan yang baik antara pipa pemboran dan permukaan lubang bor. Mud cake
yang tebal akan terjepit pipa pemboran sehingga sulit diangkat dan diputar,
sedangkan filtratnya akan menyusup ke formasi dan dapat menimbulkan damage
pada formasi.
Dalam percobaan ini akan dilakukan pengukuran volume filtration loss dan
tebal mud cake untuk static filtration. Standar prosedur yang digunakan adalah
APIRP 13B untuk LPLT (Low Pressure Low Temperature). Lumpur ditempatkan
dalam silinder standar yang bagian dasarnya dilengkapi kertas saring dan diberi
tekanan sebesar 100 psi dengan lama waktu pengukuran 30 menit. Volume filtrat
ditampung dengan gelas ukur dengan cubic centimeter (cc).
Persamaan untuk volume filtrate yang dihasilkan dapat diturunkan dari
persamaan Darcy, persamaannya adalah sebagai berikut :
Vf = A[ 2k ( cc
cm −1)μ
Δ PT ]12
Dimana :
A : Filtration Area
k : Permeabilitas Cake
Cc : Volume fraksi solid dalam mud cake
Cm : Volume fraksi solid dalam lumpur
P : Tekanan filtrasi.
t : Waktu filtrasi = viskositas filtrate.
Pembentukan mud cake dan filtration loss adalah dua kejadian dalam
pemboran yang berhubungan erat, baik waktu kejadiannya maupun sebab dan
akibatnya. Oleh sebab itu, maka pengukurannya dilakukan secara bersamaan.
Persamaan yang umum digunakan untuk static filtration loss adalah :
Q2 = Q1 x ( t2
t1)
12
Dimana:
Q1 : Fluida loss pada waktu t 1
Q2 : Fluida loss pada waktu t 2
4.3. PERALATAN DAN BAHAN
4.3.1. Alat
Filter Press
Mud Mixer
Gelas ukur 50 cc dan 350 cc
Jangka Sorong
Filter Paper
Stopwatch
4.3.2. Bahan
Bentonite
Aquadest
Additive Spersene
Additive PAC-L
4.3.3. Gambar Alat
Keterangan:
1. T-Screw 6. Base Cup
2. Pressure Inlet 7. Support Rod
3. Top Cup 8. Thumb Screw
4. Frame 9. Graduated Cilinder
5. Cell 10. Support
Gambar 4.1. Filter Press
(www.gtep.civ.puc-rio.br/imagens/fotos_labs/lirf19.jpg)
810
1
2
5
6
7
4
3
9
Gambar 4.2. Jangka Sorong
(http://upload.wikimedia.org/commons/thumb/9/94/Messschieber.jpg)
Gambar 4.3. Filter Paper
(http://www.shamanshop.net/store/proddetail.cfm/ItemID/65050.0/
CategoryID/2500.0/SubCatID/5715.0/file.htm)
Keterangan:
1. Mixer Cup
2. Mixer Hanging
3. Mixer
Gambar 4.4. Multimixer
(http://www.geocities.com/nostalgia_diner/hambeachmilkshake3cream.jpg)
1 2 3
Gambar 4.5. Stopwatch
(www.grabbag.wordpress.com/files/2006/03/stopwatch.jpg)
4.4. PROSEDUR PERCOBAAN
4.4.1. Prosedur Operasi Standar
4.4.1.1. Filter Press
a. Letakkan rubber gasket di atas base cup.
b. Letakkan screen di sebelah atasnya.
c. Pasang filter paper, atur serapat mungkin.
d. Letakkan rubber gasket di atas filter paper, pasang mud cup.
e. Letakkan rubber gasket di atas silinder dan terakhir pasang top cap.
f. Tuang lumpur ke dalam silinder lalu tutup rapat.
g. Pasang silinder pada filter press.
h. Letakkan gelas ukur tepat di bawah silinder.
i. Alirkan udara dengan tekanan 100 psi.
j. Catat volume filtrat dengan interval yang telah ditentukan.
k. Setelah batas waktu, hentikan penekanan udara, buang tekanan udara
dalam silinder (bleed off) .
l. Tuangkan sisa lumpur ke dalam breaker.
m. Ambil filter paper dan tentukan tebalnya.
n. Lepas susunan peralatan pada silinder, cuci dengan air bersih dan
keringkan.
4.4.1.2. Jangka Sorong
a. Tarik jarum pada bagian bawah jangka sorong. Tusukkan pada mud cake.
b. Dorong skala gerak sampai ke mud cake.
c. Kencangkan dengan memutar mur pada jangka sorong.
d. Baca ketebalan mud cake dengan melihat pada skala. Lihat skala diam
yang berada sebelah kanan angka nol. Lalu cari garis yang berhimpit
antara skala diam dan skala gerak.
e. Bersihkan jangka sorong.
4.4.1.3. Gelas Ukur
a. Letakkan gelas ukur tepat di bawah silinder untuk menampung filtrat.
b. Baca volume filtrat tiap selang 2 menit sampai menit 15 dan 5 menit
setelahnya. Catat pula volume pada menit 7,5.
c. Cara membaca volume dengan melihat cekung bawah filtrat telah
menyentuh pada garis skala berapa ml.
d. Cuci gelas ukur hingga bersih.
4.4.1.4. Multimixer
a. Menyiapkan bahan-bahan untuk membuat lumpur.
b. Mengisi cup lumpur dengan air.
c. Mengkaitkan cup pada Multimixer dengan menekan pada penjepit atas
dan meletakkan cup pada penyangga bawah hingga mixer berputar
d. Memasukkan bahan-bahan solid yang akan digunakan.
e. Setelah campuran lumpur selesai dibuat, lepas cup dengan menaikkan
cup, kemudian tarik ke bawah.
f. Membersihkan mixer dengan memasang cup berisi air bersih lalu lap
hingga bersih
4.4.2. Prosedur Percobaan
1. Membuat lumpur :
Membuat lumpur dasar
22.5 bentonite + 350 cc aquadest.
Lumpur Dasar I : CMC-HV + LD
Lumpur Dasar II : Spersene + LD
2. Mempersiapkan alat filter press dan segera memasang filter paper dan
meletakkan gelas ukur dibawah silinder untuk menampung fluid filtrate.
3. Menuangkan campuran lumpur kedalam silinder dan segera menutup
rapat. Kemudian mengalirkan udara dengan tekanan 100 psi.
4. Segera mencatat volume filtrate sebagai fungsi dari waktu dengan stop
watch. Interval pengamatan setiap 2 menit pada 20 menit pertama,
kemudian 5 menit untuk 10 menit selanjutnya. Catat juga volume filtrate
pada menit 7.5.
5. Menghentikan penekanan udara, membuang tekanan udara dalam silinder
(bleed off) dan menuangkan kembali sisa lumpur dalam silinder kedalam
breaker.
6. Menentukan tebal mud cake yang terjadi dan mengukur pH-nya.
4.5. HASIL PERCOBAAN DAN PERHITUNGAN
4.5.1. Hasil Percobaan
Tabel IV-1
Pengukuran Filtrasi dan Mud Cake
Plug
Lumpur Dasar Addittive Filter Press
Air
(ml)
Bentonit
e
(gram)
P
AC-
L
(gr)
Spersen
(gr)
Filtrate
Loss
(ml)
Mud Cake
(cm)pH
Asiste
n350 22.5 - -
12.53.25
9
A 350 22.5 3 - 9.6 3.95 9
B 350 22.5 5 - 4.4 4.0 8
C 350 22.5 7 - 3.2 2.85 8
E 350 22.5 9 - 3 4.4 8
F 350 22.5 11 - 2.2 2.85 8
G 350 22.5 - 3 23 4.25 8
H 350 22.5 - 5 5.8 1.25 8
I 350 22.5 - 7 4.2 2.45 8
J 350 22.5 - 9 5.8 1.7 9
K 350 22.5 - 11 4 1.1 8
L 350 22.5 - 13 5.4 2.45 9
4.5.2. Perhitungan
1. Lumpur dasar : (350 ml Air + 22,5 gr Bentonite)+ 8 gr Spersen
2. Volume filtrat = 9.5 ml
3. Tebal Mud Cake = 3.95 cm
4. Q1 = 4,8 ml
Q2 = 4,8× (30
7,5 )12
= 9,6 ml
5. PH = 9
4.6. PEMBAHASAN
Dalam sistem pemboran, lumpur mempunyai peran yang sangat penting.
Salah satunya adalah memberi dinding lubang bor dengan mud cake.
Pembentukan mud cake ini akan menyebabkan tertahannya aliran fluida masuk ke
formasi.
Pada percobaan “Filtrasi dan Mud Cake” ini bertujuan untuk mengetahui
filtrasi dan tebal mud cake yang dapat berpengaruh terhadap komposisi lumpur
pemboran. Sifat-sifat tersebut berperan dalam fungsi lumpur sebagai penahan
dinding lubang bor agar tidak runtuh, serta sebagai bantalan bagi Drill String
untuk mengurangi friksi antara Drill String dengan lubang bor.
Mud cake yang terlalu tebal akan menjepit pipa pemboran sehingga sulit
diangkat dan diputar, sedangkan filtratnya yang menyusup ke formasi akan dapat
menyebabkan kerusakan formasi. Sedangkan mud cake yang tipis merupakan
bantalan yang baik antara pipa pemboran dan permukaan lubang bor.
Pengukuran harga filtrat dan mud cake yang dihasilkan oleh suatu sampel
lumpur, digunakan alat LPLT (Low Pressure Low Temperature) Filter Press.
Prinsip kerjanya memberikan tekanan sebesar 100 psi pada lumpur untuk
mendapatkan Filtrat dan Mud Cake, Filtrat akan keluar melalui tube sedangkan
mud cake akan tertahan pada filter paper.
Pada percobaan pengukuran filtrat dan tebal mud cake, mula-mula lumpur
yang sebelumnya telah dibuat (Lumpur dasar + PAC-LV 2gr) dimasukkan
kedalam cell dan diberi tekanan sebesar 100 psi. Kemudian mencatat volume pada
interval waktu 2 menit pada 10 menit pertama kemudian interval 5 menit sampai
30 menit. Kita juga mengukur pada menit ke 7,5 karena pada menit tersebut
adalah menit pertama terbentuk mud cake. Kemudian ada istilah sprud loss ini
maksudnya adalah volume air yang keluar sebelum diberikan tekanan dan
sebelum terbentuk mud cake.
Dari hasil percobaan terebut diperoleh volume filtrat sebesar 9.5 ml, tebal
Mud Cake sebesar 3.95 cm dan pH sebesar 9. Apabila filtration terlalu besar dan
mud cake terlalu tebal, maka dapat ditambahkan zat-zat kimia seperti penambahan
koloid, yaitu bentonite yang menghidrat dan penambahan zat kimia untuk
memperbaiki ditribusi zat padat dalam lumpur seperti Starch, CMC, Cypon,
Minyak, Q-Broxin yang dapat memperkuat mud cake. Pada grafik 4.1
menunjukkan hubungan antara PAC-L dengan filtrate mengalami penurunan,
kenaikan dan penurunan kembali, begitu pula dengan spersen yang mengalami
kecendrungan untuk menurun kemudian naik pada hasil plug-plug akhir. Pada
grafik 4.2 menunjukkan hubungan antara tebal mud cake dan PAC-L mengalami
kenaikan dan penurunan, begitu pula dengan spersen yang mengalami kenaikan
dan penurunan. Pada grafik 4.3 menunjukkan hubungan antara pH dengan PAC-L
dan spersen yang cenderung konstan, hanya ada 1 plug yang mengalami kenaikan.
Kondisi grafik yang tidak sesuai dengan teori dan hasil dari setiap plug yang
berbeda-beda disebabkan karena ketelitian setiap praktikan berbeda-beda, alat
yang kurang bersih ketika digunakan dan perbedaan persepsi dalam membaca
hasil percobaan.
Aplikasi lapangan dari percobaan ini adalah, bahwa penentuan filtrat
lumpur sangat penting agar tidak menimbulkan masalah pengeboran. Dimana
semakin banyak filtrat, maka Mud Cake semakin tebal Mud cake yang terlalu
tebal akan menjepit pipa pemboran sehingga sulit diangkat dan diputar, sedangkan
filtratnya yang menyusup ke formasi akan dapat menyebabkan kerusakan formasi.
Sedangkan mud cake yang tipis merupakan bantalan yang baik antara pipa
pemboran dan permukaan lubang bor.
4.7. KESIMPULAN
1. Dari hail percobaan filtrasi dan mud cake dapat diperoleh :
Lumpur dasar : (350 ml Air + 22,5 gr Bentonite)+ 8 gr Spersen
Volume filtrat = 9.5 ml
Tebal Mud Cake = 3.95 cm
PH = 9
2. Komposisi dan additive lumpur pemboran berpengaruh terhadap Filtration i
dan Mud Cake.
3. Mud cake adalah lapisan padatan yang melekat pada dinding lubang bor
dan terbentuk dari lumpur pemboran yang memadat akibat adanya filtrasi
(penyaringan), tekanan hidrostatik lumpur, tekanan reservoir dan suhu.
4. Aplikasi lapangan dari percobaan ini, untuk mengetahui serta mendesain
lumpur yang sesuai dengan keadaan formasi dari segi filtrasi dan
pembentukan Mud Cake.
Mud cake yang terlalu tebal akan menjepit pipa pemboran sehingga
sulit diangkat dan diputar dan filtratnya yang menyusup ke formasi
akan menyebabkan kerusakan formasi. Tebal maksimal Mud Cake
pada skala laboratorium adalah sebesar 2mm.
Filtrat yang terlalu banyak akan mengakibatkan swelling pada
formasi yang mengandung clay untuk water base mud (lumpur
berbahan dasar air) dan pipe sticking.