uji lab lumpur

BAB 3

Pengukuran Viskositas dan Gel Strength

1. Tujuan Percobaan

1. Memahami fungsi lumpur dalam proses pemboran.

2. Memahami tentang cara pengukuran nilai viskositas relatif lumpur

pemboran dengan menggunakan marsh funnel.

3. Memahami tentang cara menentukan nilai viskositas nyata (apparent

viscosity), plastic viscosity, yield point, dan gel strength dengan

menggunakan fann VG meter.

4. Memahami rheology lumpur pemboran.

5. Mengetahui efek penambahan thinner dan thickener pada lumpur

pemboran.

6. Memahami prinsip dan cara kerja peralatan praktikum, yaitu marsh

funnel dan fann VG meter.

7. Memahami perubahan sifat lumpur pemboran akibat penambahan

berbagai jenis aditif.

2. Dasar Teori

Viskositas dan gel strength merupakan bagian yang pokok dalam

sifat-sifat rheology fluida pemboran. Pengukuran sifat-sifat rheology fluida

pemboran penting mengingat efektivitas pengangkatan cutting merupakan

fungsi langsung dari viskositas. Sifat gel pada lumpur juga penting pada

saat round trip sehingga dapat mencegah cutting mengendap didasar

sumur yang dapat menyebabkan kesukaran pengeboran selanjutnya.

Viskositas dan gel strength merupakan sebagian dari indikator baik

tidaknya suatu lumpur.

Laporan Resmi Praktikum Uji Lab Lumpur 28

Fluida pemboran dalam percobaan ini adalah lumpur pemboran.

Lumpur pemboran ini mengikuti model-model rheology Bingham Plastic,

Power Law. Diantara ketiga model ini, Bingham Plastic merupakan model

yang sederhana untuk fluida Non-Newtonian. Yang dimaksud fluida non-

Newtonian adalah fluida yang mempunyai harga viskositas tidak konstan,

bergantung pada besarnya geseran (shear rate) yang terjadi.

Pada setiap shear rate tertentu fluida mempunyai jumlah viskositas

yang biasa disebut dengan apparent viscosity dari suatu fluida pada shear

rate tersebut.

Berbeda dengan fluida newtonian yang mempunyai viskositas

konstan, fluida Non-Newtonian memperlihatkan suatu yield stress suatu

jumlah tertentu dari tahanan dalam yang harus diberikan agar fluida

mengalir seluruhnya.

Dalam percobaan ini pengukuran viskositas yang sederhana

dilakukan dengan menggunakan alat marsh funnel. Viskositas ini adalah

jumlah detik yang dibutuhkan lumpur sebanyak 0,9463 liter untuk mengalir

keluar dari corong marsh funnel. Bertambahnya viskositas ini direfleksikan

dalam bertambahnya apparent viscosity. Untuk fluida Non-Newtonian,

informasi yang didapatkan dengan marsh funnel memberikan suatu

gambaran rheology fluida yang tidak lengkap sehingga biasa digunakan

untuk membandingkan fluida yang baru (awal) dengan kondisi sekarang.

Viscosity plastic Yield point adalah bagian dari resistensi untuk

mengalir oleh gaya tarik-menarik antar partikel. Gaya tarik menarik ini

disebabkan oleh muatan-muatan pada permukaan partikel yang didespersi

dalam fasa fluida. Gel strength dan yield point keduanya merupakan

ukuran dari gaya tarik menarik antar partikel. Gaya tarik menarik dalam

suatu sistem lumpur. Bedanya, gel strength merupakan ukuran gaya tarik

menarik yang statik sedangkan yield point merupakan ukuran gaya tarik

menarik yang dinamis.


Viskositas adalah tahanan fluida terhadap aliran atau gerakan yang

penting untuk laminar flow. Viskositas plastik (plastic viscosity) seringkali

digambarkan sebagai bagian dari resistensi untuk mengalir yang

disebabkan oleh friksi mekanik. Istilah thick mud digunakan untuk lumpur

dengan viskositas tinggi (kental) dan sebaliknya adalah thin mud (encer).

Ada dua anggapan mengenaai viskositas yang telah menyatakan

bahwa apabila terjadi pada suatu peristiwa:

1. Viskositas suatu lumpur yang terlalu tinggi maka akan menyebabkan:

a. Penetration turun,

b. Pressure loss tinggi.

c. Pressure surges yang berhubungan dengan loss circulation dan

swabbing yang berhubungan dengan bahaya blow out.

d. Sukar melepasnya gas dan cutting dari lumpur saat di permukaan

(conditioning equipment).

2. Viskositas lumpur yang terlalu rendah akan menyebabkan:

a. Pengangkatan cutting tidak baik.

b. Material pemberat lumpur diendapkan.

Gel strength adalah pembentukan padatan karena gaya tarik

menarik antara plat-plat clay kalau didiamkan dan ini bukan dalam sifat

aliran/gerakan melainkan statis. Maka dari itu dengan bertambahnya waktu

maka nilai pada gel strength akan bertambah besar. Pada operasi

pemboran gel strength harus normal karena apabila terlalu kecil

menyebabkan terendapnya cutting/pasir saat sirkulasi berhenti.

Dalam penentuan Harga Shear Stress dan Shear Rate.

Harga shear stress dan shear rate yang masing-masing dinyatakan dalam

bentuk penyimpangan skala penunjuk (dial reading) dan RPM motor, harus

diubah menjadi harga shear stress dan shear rate dalam satuan dyne/cm2


dan detik-1 agar diperoleh harga viskositas dalam satuan cp

(centipoise). Adapun persamaan tersebut sebagai berikut:

…………………………………………….……………………..(Persamaan 3.1)

…

……………………………………………….…………...…(Persamaan 3.2)

Keterangan :

= shear stress (dyne/cm2).

= shear stress (detik-1).

C = dial reading (derajat).

RPM = revolution per minute dari rotor.

Penentuan Harga viskositas nyata (Apparent Viscosity)

viskositas nyata (a) untuk setiap harga shear rate dihitung berdasarkan

hubungan:

………………………..….……..…………………………..(Persamaan 3.3)

………………………………………………………….(Persamaan 3.4)

Untuk menentukan plastic viscosity (p) dan yield point (Yp) dalam

field unit digunakan persamaan bingham plastic sebaagai berikut:

…………………………………………………………..(Persamaan 3.5)

Dengan memasukkan persamaan (3.1) dan (3.2) kedalam

persamaan (3.5) didapat:

……………………………………………………………....(Persamaan 3.6)


= 5,077 x C

= 1,704 x RPM

a = ❑❑ x100

a=300xCRPM

p = C600 - C300

p =C600−C 300Y 600−Y 300

………………………………………………………………….(Persamaan 3. 7)

Keterangan :

p = plastic viscosity (cp).

Yp = yield point bingham (lb/100ft2).

C600 = dial reading pada 600 RPM (derajat).

C300 = dial reading pada 300 RPM (derajat).

Harga gel strength dalam 100 lb/ft2 diperoleh secara langsung dari

pengukuran dengan alat fann VG meter. Simpangan skala penunjuk akibat

digerakkannya rotor pada kecepatan 3 RPM, langsung menunjukkan harga

gel strength 10 detik atau 10 menit dalam 100 lb/ft2.

3. Alat dan Bahan

3.1 Alat Yang Digunakan

Tabel 3.1

Alat-alat Laboratorium Beserta Fungsinya

No Nama Alat Fungsi Alat

1.

Gambar 3.1 Cup Mixer

Berfungsi sebagai wadah pada

saat mencampurkan (mixing)

bahan-bahan lumpur pemboran.


Yp = C300 – p

2.

Gambar 3.2 Cup Mud Funnel

Untuk menampung lumpur pada

saat menentukan viskositas

relatif.

3.

Gambar 3.3 Fann VG Meter

Untuk mengetahui nilai nilai dari

viskositas nyata dan gel strength

suatu lumpur pemboran.

4.

Gambar 3.4 Gelas Kimia

Berfungsi untuk tempat

melarutkan suatu zat.

5.

Gambar 3.5 Gelas Ukur

Berfungsi untuk menghitung

volume suatu fluida.


6.

Gambar 3.6 Marsh Funnel

Berfungsi untuk menentukan

visikositas relatif.

7.

Gambar 3.7 Mud Mixer

Berfungsi sebagai pengaduk

otomatis putarannya mengikuti

low, medium, dan high

tergantung setiap komponen

material lumpurnya.

8.

Gambar 3.8 Stopwatch

Berfungsi untuk menghitung

waktu dalam satuan detik.

9.

Gambar 3.9 Timbangan

Berfungsi untuk menimbang

material-material yang akan

dipakai untuk membuat lumpur,

dinyatakan dalam satuan gram.


3.2 Bahan Yang Digunakan

a.Aquadest 350 mL.

b.Bentonite 22,5 gr.

c. CMC-LV 0,3 gr.

3.3 Gambar Rangkaian Alat

Marsh Funnel Rheometer

4. Prosedur Percobaan

4.1 Membuat Lumpur Untuk Mencari Viskositas Relatif.


Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan.

Memasukkan aquadest sebanyak 350 mL ke dalam cup mixer.

Menambahkan bentonite ke dalam cup mixer yang sudah berisi

aquadest seberat 22,5 gram.

Menyimpan cup mixer ke bawah multi mixer, lalu menyalakan multi

mixer agar campuran tadi teraduk dengan kecepatan low selama 20

menit.

4.2 Membuat Lumpur Untuk Mencari NIlai Viskositas Nyata dan Gel

Strength.


Membersihkan dan merapihkan alat dan bahan yang telah digunakan.

Memindahkan lumpur ke dalam gelas kimia.


Memasukan aquadest sebanyak 350 mlke dalam cup mixer.

Mengaduk campuran tersebut dengan menggunakan multi mixer

selama 15 menit dengan kecepatan low.

Menambakan bentonite seberat 22,5 gr ke dalam cup mixer yang

sudah berisi aquadest

Mematikan multi mixer dan pindahkan lumpur yang sudah jadi ke

dalam gelas kimia.

Mengaduk kembali campuran yang sudah ditambahkan CMC-LV

dengan kecepatan low selama 5 menit.

Menambahkan CMC-LV seberat 0,1 gram ke dalam campuran

aquadest dan bentonite yang sudah tercampur.

4.3 Mencari Viskositas Relatif Lumpur




Memasukan lumpur ke dalam cup marsh funnel sebanyak 946 ml atau

garis singgung yang ada di cup.

Mencatat hasil yang diperoleh dari waktu yang diperlukan untuk

mengalir dalam satuan detik.

Membuka jari tangan agar lumpur mengalir ke dalam cup sambil

menghitung berapa lama waktu yang diperoleh sampai lumpur habis

dialirkan.

Menutup bagian marsh funnel (corong) dengan jari tangan.

Menuangkan lumpur ke dalam marsh funnel tepat melalui saringan

yang ada pada marsh funnel.

Membersihkan dan dan merapihkan alat dan bahan yang telah

digunakan.

4.4 Mencari Viskositas Nyata dan Gel Strength.



Memasukan lumpur ke dalam cup sampai batas tepi yang sudah ada

pada cup mixer.

Meletakkan cup pada rheometer dengan kedudukannya rotor dan bob

tercelup lumpur.

Mengulangi langkah pengadukkan (mixing) pada kecepatan low 300

RPM, high 200 RPM, low 100 RPM, high 6 RPM, low 3 RPM.

Mengaduk lumpur dengan menggunakan rheometer dengan

kecepatan high dan skala 600 RPM, kemudian lihat nilai yang

diperoleh dan mencatatnya.

Mengaduk kembali dengan kecepatan rotor RPM high selama 10 detik,

lalu catat hasil yang diperoleh, kemudian diamkan lumpur yang baru

diaduk selama 10 menit, lalu amati jarum pengukuran sampai diam

(tidak bergerak) sampai menunjukkan angka dan lalu catat sebagai

hasil pengamatan.


5. Hasil Pengamatan

Tabel 3.2

Hasil Pengamatan Viskositas Relatif Pada Lumpur Pemboran

Bahan

Lumpur

Dasar

Komposisi SatuanUrutan

Mixing

Hasil

Pengamatan

(detik)

Aquadest 350 mL20’ L 107 detik

Bentonite 22,5 gr

Tabel 3.3

Hasil Pengamatan Viskositas Nyata Dan Gel Strength Pada Lumpur

Pemboran

Bahan Lumpur Dasar

Komposisi

SatuanUrutan Mixing

Rheometer

RPM Hasil Pengamatan

Aquadest 350 ml

15’ L

600 49

300 35

200 29

Bentonite 22,5 gr 100 22

6 9

3 8

CMC-LV 0,1 gr 5’ L

AV 24,5 cp

PV 14 cp

YP 21 lb/100ft2

GL 10” 11

GL 10’ 25


6. Pengolahan Data

1. Mencari AV (apparent viscosity).

Diketahui : R600= 49 derajat

Ditanya : AV = …?

Jawab : AV = R600

2

= 49 2

= 24,5 cp

2. Mencari PV (plastic viscosity)

Diketahui : a. R600 = 49 derajat

b. R300 = 35

Ditanya : PV = …?

Jawab : PV = R600 - R300

= 49 – 35

= 14 cp.

3. Mencari YP (yield point)

Diketahui : a. R300 = 35 derajat

b. PV = 14 cp.

Ditanya : YP = …?

Jawab : YP = R300 – PV

= 35 – 14

= 21 lb/100ft2.


7. Pembahasan

Dalam percobaan yang ketiga yang berjudul “Pengukuran Viskositas

dan Gel Strength” mempunyai beberapa asumsi mengenai pembacaan

volume suatu lumpur tidak keliru, tekanan percobaan harus konstan dalam

pembacaan rheometer, tidak ada kontaminasi lumpur dengan material

lainnya, tidak ada kesalahan alat serta fungsi dari kinerja alat, dan

pembuatan lumpur dipastikan tepat komposisinya.

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk memahami fungsi lumpur

dalam proses pemboran, memahami tentang cara pengukuran nilai

viskositas relatif lumpur pemboran dengan menggunakan marsh funnel,

memahami tentang cara menentukan nilai viskositas nyata (apparent

viscosity), plastic viscosity, yield point, dan gel strength dengan

menggunakan fann VG meter, memahami rheology lumpur pemboran,

mengetahui efek penambahan thinner dan thickener pada lumpur

pemboran, memahami prinsip dan cara kerja peralatan praktikum, yaitu

marsh funnel dan fann VG meter, memahami perubahan sifat lumpur

pemboran akibat penambahan berbagai jenis aditif.

Alat yang digunakan dalam percobaan kali ini adalah cup mixer

yang berfungsi sebagai wadah pada saat mencampurkan (mixing) bahan-

bahan lumpur pemboran, cup mud funnel berfungsi untuk menampung

lumpur pada saat menentukan viskositas relatif, fann VG meter berfungsi

untuk mengetahui nilai nilai dari viskositas nyata dan gel strength suatu

lumpur pemboran, gelas kimia berfungsi untuk tempat melarutkan suatu

zat, gelas ukur berfungsi untuk menghitung volume suatu fluida, marsh

funnel berfungsi untuk menentukan visikositas relatif, mud mixer berfungsi


sebagai pengaduk otomatis putarannya mengikuti low, medium, dan high

tergantung setiap komponen material lumpurnya, stopwatch berfungsi

untuk menghitung waktu dalam satuan detik, dan timbangan berfungsi

untuk menimbang material-material yang akan dipakai untuk membuat

lumpur, dinyatakan dalam satuan gram.

Bahan yang digunakan dalam percobaan kali ini adalah aquadest

350 ml, bentonite 22,5 gr, dan CMC-LV 0,3 gr.

Viskositas dan gel strength merupakan bagian yang pokok dalam

sifat-sifat rheology fluida pemboran. Pengukuran sifat-sifat rheology fluida

pemboran penting mengingat efektivitas pengangkatan cutting merupakan

fungsi langsung dari viskositas.

Viscosity plastic Yield point adalah bagian dari resistensi untuk

mengalir oleh gaya tarik-menarik antar partikel. Gaya tarik menarik ini

disebabkan oleh muatan-muatan pada permukaan partikel yang didespersi

dalam fasa fluida.

Viskositas adalah tahanan fluida terhadap aliran atau gerakan yang

penting untuk laminar flow. Apabila viskositas tinggi akan menyebabkan

penetration turun dan pressure loss tinggi sehingga menimbulkan blow out.

Dalam percobaan ini sebagai fasa liquid digunakan air tawar

sedangkan reaktif solid digunakan bentonite dengan komposisi 22,5 gr

bentonite dalam 350 cc air. Fungsi fasa liquid dalam lumpur adalah

sebagai fasa continiu dan memberikan viskositas awal sedangkan reaktif

solid dapat memberikan viskositas yang lebih besar.

Penggunaan multi mixer dalam pengadukan campuran lumpur

dimaksudkan agar terjadi pencampuran yang sempurna. Semua prosedur

pembuatan lumpur dalam percobaan ini adalah ditujukan untuk keperluan

laboratorium, sedangkan untuk keperluan lapangan dengan kwantitas yang

lebih besar secara prinsip adalah sama.


Penggunaan fann VG meter berdasarkan prinsip momen puntir

(torsi) yang terjadi diantara rotor dan bob, sehingga dari kecepatan putaran

dan jenis fluida tertentu kita dapat menentukan simpangan yang terbaca

(dial reading) akibat torsi tersebut, yang selanjutnya digunakan untuk

menentukan rheology fluida seperti apparent viscosity, plastic viscosity,

yield point dan gel strength.

Dari data perhitungan menggunakan rheology dengan kecepatan

600 RPM didapat nilai sebesar 49, kecepatan 300 RPM didapat nilai

sebesar 35, kecepatan 200 RPM didapat nilai sebesar 29, kecepatan 100

RPM didapat nilai sebesar 22, kecepatan 6 RPM didapat nilai sebesar 9,

kecepatan 3 RPM didapat nilai sebesar 8. Nilai apparent viscosisty yang

diapat adalah sebesar 24,5 cp, plastic viscosity sebesar 14 cp, yield point

sebesar 21 lb/100 ft2, GL dalam waktu 10 menit sebesar 11, dan GL pada

10 detik didapat sebesar 25, sedangkan waktu yang didapat pada

viskositas relatif adalah selama 107 detik.

Apabila kita melihat pada data hasil perhitungan apparent viscosity,

shear rate yang makin besar justru menurunkan viskositas. dirarenakan

apparent viscosity merupakan rasio antara shear stress dan shear rate,

dan apabila shear rate meningkat, maka shear stress juga meningkat.

Namun peningkatan shear stress tidak sebesar shear ratenya sehingga

rasio keduanya (apparent viscosity) menurun. Ini membuktikan bahwa

lumpur yang diuji bukan fluida Newtonian yang mempunyai rasio shear

stress dan shear rate (viskositas nyata) tetap

Langkah pertama kali dalam percobaan kali ini adalah membuat

lumpur, pada percobaan ini menggunakan 2 jenis lumpur dasar, pada

pembuatan lumpur dasar untuk menentukan nilai viskositas relatif, yaitu

menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan, menyampurkan

aquadest sebanyak 350 ml dengan bentonite seberat 22,5 gram, lalu

mengaduknya dengan menggunakan multi mixer selama 20 menit dengan


kecepatan low. Sedangakan lumpur untuk menentukan nilai viskositas

nyata dan gel strength, yaitu menyiapkan alat dan bahan yang akan

digunakan, mencampurkan aquadest 350 ml dengan bentonite 22,5 gram,

lalu mengaduknya dengan menggunakan multi mixer selama 15 menit

dengan kecepatan low, kemudian menambahkan CMC-LV 0,1 gram, lalu

mengaduknya kembali selama 5 menit dengan kecepatan low. Untuk

menentukan nilai viskositas relatif, yaitu memasukkan lumpur kedalam cup

lalu menuangkan ke dalam corong yang ada saringannya dengan lubang

corong ditutup dengan jari agar tidak mengalir terlebih dahulu, lalu alirkan

lumpur kedalam cup yang kosong yang isinya sudah dituangkan kedalam

corong sambil menghitung berapa lama waktu yang diperlukan untuk

mengalirkan lumpur dengan menggunakan stopwatch, sedangkan untuk

menentukan nilai viskositas nyata dan gel strength, yaitu mengaduk lumpur

yang berada didalam cup dengan menggunaka fann VG meter dengan

kecepatan yang sudah diperintahkan, lalu melihat hasil yang diperoleh

pada percobaan ini dengan cara menunggu jarum fann VG meter berhenti,

lalu catat nilai yang didapat untuk hasil pengamatan.

Pada percobaan kali ini terdapat beberapa kesalahan, yaitu mengisi

lumpur ke dalam cup yang tidak teliti, dan menentukan nilai viskositas

relatif yang tidak akurat.

8. Kesimpulan

Pada percobaan kali ini yang berjudul Pengukuran Viskositas dan

Gel Strength dapat diambil kesimpulan, bahwa:

1. Viskositas dan gel strength merupakan indicator baik atau b uruknya

suatu lumpur.

2. Viskositas adalah tahanan fluida terhadap aliran atau gerakan yang

penting untuk laminar flow.


3. Gel strength merupakan pembentukan padatan karena gaya tarik

menarik antar plat-plat clay.

4. Pada percobaan kali ini sebagai fasa liquid digunakan air tawar

(aquadest) dan reaktif solid digunakan bentonite.

5. Hasil pengamatan viskositas relatif pada lumpur pemboran adalah 107

detik.

6. Hasil pengamatan viskositas nyata dan gel strength pada lumpur

pemboran didapat:

a. Pada skala 600 RPM kecepatan high di dapat sebesar 49.

b. Pada skala 300 RPM kecepatan low di dapat sebesar 35.

c. Pada skala 200 RPM kecepatan high di dapat sebesar 29.

d. Pada skala 100 RPM kecepatan low di dapat sebesar 22.

e. Pada skala 6 RPM kecepatan high di dapat sebesar 9.

f. Pada skala 3 RPM kecepatan low di dapat sebesar 8.

g. Nilai apparent viscosity di dapat sebesar 24,5 cp.

h. Nilai plastic viscosity di dapat sebesar 14 cp.

i. Nilai yield point di dapat sebesar 21 lb/100 ft2.

j. Nilai GL 10 menit di dapat sebesar 11.

k. Nilai GL 10 detik di dapat sebesar 25.

7. Teori hasil ideal dengan hasil pengamatan sama.

8. Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah:

a. Cup mixer.

b. Cup mud funnel.

c. Fann VG meter.

d. Gelass kimia.

e. Gelas ukur.

f. Marsh funnel.

g. Mud mixer.

h. Stopwatch.


i. Timbangan.

9. Bahan yang digunakan adalah:

a. Aquadest 350 mL.

b. Bentonite 22,5 gr.

c. CMC-LV 0,3 gr.


uji lab lumpur

Documents