BAB IV

PENGUJIAN RHEOLOGI SUSPENSI SEMEN

4.1. TUJUAN PERCOBAAN

1. Menentukan plastic viscosity dan yield point semen pemboran dengan

menggunakan fann vg meter

2. Memahami rheology semen pemboran

3. Mengetahui efek penambahan zat additif terhadap rheology suspensi

semen

4.2. DASAR TEORI

Pengujian rheologi suspensi semen dilakukan untuk menghitung hidrolika

operasi penyemenan. Penggunaan dari hubungan yang tepat pada perkiraan

kehilangan tekanan akibat friksi dan sifat-sifat aliran suspensi semen sangat

tergantung dari besaran pengukuran parameter rheology di laboratorium.

Ada dua tipe alat yang digunakan pada pengukuran rheologi suspensi semen,

yaitu Capillary Pipe Rheometers dan Coaxial Cylinder Rotational Viscometer.

Yang sering digunakan pada pengukuran rheology dilaboratorium adalah

Rotational Viscometer atau yang lebih dikenal dengan Rheometer/Fann VG

Meter.

Viskositas dan gel strength merupakan bagian pokok dalam sifat-sifat

rheology fluida pemboran. Yang dimaksud dengan fluida non-newtonian adalah

fluida yang mempunyai viskositas yang tidak konstan, karena tergantung dari

besarnya geseran (shear rate) yang terjadi. Berbeda dengan fluida newtonian yang

mempunyai viskositas konstan, fluida non-newtonian memperlihatkan suatu yield

stress dengan jumlah tertentu dari tahanan dalam yang harus diberikan agar fluida

dapat mengalir seluruhnya.

Viskositas plastik (plastic viscosity) seringkali digambarkan sebagai bagian

dari resistensi untuk mengalir yang disebabkan oleh friksi mekanik.

Yield point adalah bagian dari resistensi untuk mengalir yang dipengaruhi

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

muatan-muatan pada permukaan partikel yang didispersi dalam fasa fluida.

Gel strength dan yield point keduanya merupakan ukuran gaya tarik-

menarik. Bedanya, gel strength merupakan ukuran gaya tarik-menarik yang statis

sedangkan yield point merupakan gaya tarik-menarik yang dinamis.

Dalam operasi penyemenan sebenarnya yang dimaksud dengan konsistensi

(consistency) adalah viskositas, hanya dalam pengukuran terdapat sedikit

perbedaan prinsip. Sehingga penggunaan konsistensi ini dapat dipakai untuk

membedakan viskositas pada operasi penyemenan dengan viskositas pada operasi

pemboran (lumpur pemboran).

Viskositas adalah tahanan fluida terhadap aliran atau gerakan. Viskositas

semen diukur dengan fann vg meter (multi speed rotational). Seperti pada

Stormer, pada alat ini digunakan dua silinder, tetapi putaran silinder dilakukan

oleh mesin synchonous yang dapat diatur jumlah putaran permenitnya (rpm) yaitu

3, 6, 300 dan 600 rpm dan torque yang perlu untuk putaran tersebut dapat dibaca

pada dial. Dengan alat ini (yang telah distandardisasi ukurannya), maka hasil

pengurangan torque antara ukuran 600 rpm dan 300 rpm merupakan plastic

viscosity semen dalam satuan cp (centipoise) sedangkan hasil pembacaan torque

pada 300 rpm dikurangi dengan plastic viscosity merupakan yield point semen

dalam satuan . Metode pengukuran viskositas dan yield point dengan alat

ini disebut metode ‘2 titik’.

dimana:

μp = plastic viscosity, cp

Yp = yield point,

= dial reading pada 600 rpm

= dial reading pada 300 rpm

Viskositas yang terlalu tinggi akan menyebabkan:

Penetration rate turun

Pressure lost tinggi karena terlalu banyaknya gesekan

Pressure surge yang berhubungan dengan lost circulation dan swabbing

berhubungan dengan terjadinya blow out

Sukar melepaskan gas dan cutting dari lumpur saat dipermukaan

Sedangkan viskositas yang terlalu rendah menyebabkan:

1. Pengangkatan cutting tidak maksimal

2. Material-material pemberat lumpur terendapkan

Gel strength adalah pembentukan padatan karena gaya tarik-menarik antara

plat-plat clay jika didiamkan dan ini bukan sifat dalam aliran tetapi dalam

keadaan statis dimana clay dapat mengatur diri. Maka dengan bertambahnya

waktu (yang terbatas) maka akan bertambah pula gel strength. Gel strength jangan

dikacaukan dengan yield point (minimum shear stress yang harus dilampaui

sebelum ada geseran) walaupun yield point yang tinggi berhubungan dengan gel

strength yang tinggi. Sifat yield point adalah sifat dinamis (ada aliran atau gerak)

sedang sifat gel strength adalah sifat statis (tak ada gerakan atau diam). Seperti

apa yang telah dapat diduga sebelumnya, pada umumnya viskositas yang tinggi

berhubungan dengan strength yang tinggi pula, hal ini dikarenakan oleh sifat

viskositas maupun gel strength yang berhubungan dengan sifat tarik-menarik

antar plat-plat pada clay.

4.3. ALAT DAN BAHAN

4.3.1. Alat

Timbangan digital

Mixer Blender

Fann VG meter

Gelas ukur

Stopwatch

4.3.2. Bahan

Semen Portland

Air

Bentonite

Gambar 4.1. Timbangan Digital(http://indonetwork.co.id/member/53057_digitalprecisionscale225gx0.1gkm-gm-225g.jpg)

Keterangan :1. Skala2. BOB dan Rotor3. Cup4. Motor5. Speed Control Selection

Gambar 4.2 Fann VG Meter(www.China-Direct-Reading-Viscometer.html)

1

2

3

4

5

Gambar 4.3. Mixer Blender(http://etrade.daegu.go.kr/co/g/goldmill/img/oimg_GC01008001_CA0100900.jpg)

Gambar 4.4. Stopwatch(www.grabbag.wordpress.com/files/2006/03/stopwatch.jpg)

4.4. PROSEDUR PERCOBAAN

1. Mengisi bejana dengan suspensi semen yang telah disiapkan sampai batas

yang telah ditentukan

2. Meletakkan bejana pada tempatnya, mengatur skala kedudukan

sedemikian rupa sehingga rotor dan bob tercelup kedalam semen menurut

batas yang telah ditentukan

3. Menggerakkan rotor pada posisi high dan menempatkan kecepatan rotor

pada kedudukan 600 rpm. Pemutaran terus dilakukan sehingga

kedudukan skala (dial) mencapai keseimbangan. Mencatat harga yang

telah ditunjukkan skala sebagai pembacaan 600 rpm

4. Menurunkan kecepatan menjadi 300 rpm dan mencatat skala sebagai

pembacaan 300 rpm

5. Menghitung besarnya plastic viscosity dan yield point dengan

menggunakan persamaan:

dimana:

μp = plastic viscosity, cp

Yp = yield point,

= dial reading pada 600 rpm

= dial reading pada 300 rpm