BAB II

PEMBUATAN SUSPENSI SEMEN DAN CETAKAN SAMPEL

2.1. TUJUAN PERCOBAAN

1. Memahami cara pembuatan suspensi semen.

2. Membuat cetakan dari suspensi semen dan mengeringkan dalam water bath.

3. Membuat cetakan sampel semen guna keperluan pengukuran Compressive

Strength, Shear Bond Stress, dll.

2.2 DASAR TEORI

Pembuatan suspensi semen dimulai dengan persiapan peralatan dan material

semen, baik berupa semen Portland, air dan additive. Adapun fungsi - fungsi dari semen

dalam operasi pemboran minyak dan gas adalah sebagai berikut :

1. Meletakkan casing pada dinding lubang sumur.

2. Melindungi casing dari masalah – masalah mekanis sewaktu operasi pemboran

seperti getaran.

3. Melindungi casing dari fluida formasi yang bersifat korosi.

4. Memisahkan zona yang satu terhadap zona yang lain di belakang casing.

Semen Portland merupakan semen yang banyak digunakan dalam industri

perminyakan karena semen ini termasuk semen hidrolis dalam arti akan mengeras bila

bertemu atau bercampur dengan air. Semen Portland memiliki 4 komponen mineral

utama, yaitu :

1. TRICALCIUM SILICATE

Tricalcium silicate (3CaO.SiO2) dinotasikan sebagai C3S yang dihasilkan dari

kombinasi CaO dan SiO2. Komponen ini merupakan yang terbanyak dalam

semen Portland, sekitar 40-45 % untuk semen yang lambat proses

pengerasannya dan sekitar 60-65 % untuk semen yang cepat proses

pengerasannya (High Early Strength Cement). Komponen C3S pada semen

memberikan strength yang terbesar pada awal pengerasan.

2. DICALCIUM SILICATE

Dicalcium silicate (2CaO.SiO2) dinotasikan sebagai C2S yang juga dihasilkan

dari kombinasi CaO dan SiO2. Komponen ini sangat penting dalam memberikan

final strength semen. Karena C2S ini menghidrasinya lambat maka tidak

berpengaruh dalam setting time semen, akan tetapi sangat menentukan dalam

kekuatan semen lanjut. Kadar C2S dalam semen tidak lebih dari 20 %.

3. TRICALCIUM ALUMINATE

Tricalcium aluminate (3CaO.Al2O3) dinotasikan sebagai C3A yang terbentuk

dari reaksi antara CaO dengan Al2O3. Walaupun kadarnya lebih kecil dari silikat

(sekitar 15 % untuk high early strength cement dan sekitar 3 % untuk semen

yang tahan terhadap sulfat), namun berpengaruh pada rheologi suspensi semen

dan membantu proses pengerasan awal pada semen.

4. TETRACALCIUM ALUMINOFERRITE

Tetracalcium aluminoferrite (4CaO.Al2O3.Fe2O3) dinotasikan sebagai C4AF yang

terbentuk dari raksi CaO, Al2O3, dan Fe2O3. Komponen ini hanya sedikit

pengaruhnya pada strength semen. API menjelaskan bahwa kadar C4AF

ditambah dengan dua kali kadar C3A tidak boleh lebih dari 24 % untuk semen

yang tahan terhadap kandungan sulfat yang tinggi. Penambahan oksida besi

yang berlebihan akan menaikkan kadar C4AF dan menurunkan kadar C3A, dan

berfungsi menurunkan panas hasil reaksi / hidrasi C3S dan C2S.

Semen Portland terbuat dari bahan-bahan mentah tertentu, pemilihan bahan-bahan

mentah tersebut sangat berpengaruh terhadap komposisi bubuk semen yang diinginkan.

Ada dua macam bahan mentah yang dibutuhkan dalam menghasilkan semen Portland,

yaitu :

Material Calcareous

Material ini berisi kalsium karbonat dan kalsium oksida yang terdiri dari

limestone dan batuan semen. Limestone adalah batuan yang terbentuk dari

sebagian besar zat-zat organik sisa (seperti kerang laut atau koral) yang

terakumulasi. Limestone ini merupakan komponen dasar dari kalsium karbonat.

Sedangkan batu semen adalah batuan yang komposisinya serupa dengan semen

batuan.

Material Argillaceous

Material ini berisi clay atau mineral clay.

o Clay adalah bahan yang bersifat plastis bila basah dan keras bila

dipanaskan. Terdiri dari sebagian besar alumunium silikat dan mineral

lainnya.

o Shale adalah batuan fosil yang terbentuk dari gabungan clay, lumpur,

dan silt (endapan lumpur).

Tabel 2.1. Tipe Komposisi dan Kehalusan Semen API

API ClassASTM

Type

Typical Potential Phase Composition (%) Typical

Fineness

C3S Β – C2S C3A C4AF

A I 45 27 11 8 1600

B II 44 31 5 13 1600

C III 53 19 11 9 2200

D 28 49 4 12 1500

E 38 43 4 9 1500

G (II) 50 30 5 12 1800

H (II) 50 30 5 12 1600

2.3. ALAT DAN BAHAN

Bahan :

o Semen Portland (kelas G)

o Air

o Additive (Barite)

Alat :

o Mixer

o Timbangan

o Cetakan Sampel

o Gelas Ukur

2.4. PROSEDUR PERCOBAAN

1. Menimbang bubuk semen sebanyak 350 gr.

2. Mengukur air dengan WCR ( Water Cement Ratio ) yang diinginkan, harga

WCR tersebut tidak boleh melebihi batas air maksimum atau kurang dari

batas air minimum. Kadar air maksimum adalah air yang dicampurkan ke

dalam semen tanpa menyebabkan terjadinya pemisahan lebih dari 3,5 ml,

dalam 250 ml suspensi semen jika didiamkam selama 2 jam pada temperatur

kamar. Sedangkan kadar air minimum adalah jumlah air yang dicampurkan

ke dalam semen untuk memperoleh konsistensi maksimum sebesar 30 uc.

3. Jika ingin menggunakan additive, prosedur yang digunakan sebagai berikut :

o Jika additive berupa padatan, menimbang berdasarkan % berat yang

dibutuhkan.

o Jika additive berupa cairan, % penambahan dilakukan dengan

mengukur volume additive berbanding dengan volume air yang

digunakan.

4. Mencampur bubuk semen dengan additive padatan pada kondisi kering,

kemudian memasukkan air kedalam mixing container dan menjalankan

mixer pada kecepatan rendah 4000 RPM dan memasukkan campuran semen

dan additive padatan kedalamnya tidak lebih dari 15 detik, kemudian

menutup mixing container dan melanjutkan pengadukan pada kecepatan

tinggi 12000 RPM selama 35 detik.

Untuk kebutuhan pengujian dapat menggunakan tiga buah bentuk cetakan sampel

sebagai berikut :

Cetakan Pertama

Berupa kubik berukuran 22 in, yang diperlukan untuk pengukuran

Compressive Strength standard API.

Cetakan Kedua

Berupa silinder casing berukuran tinggi 2 in, dan diameter dalamnya 1 in.

Cetakan sampel ini diperlukan untuk pengukuran Shear Bond Strength

antara casing dan semen, serta pengukuran permeabilitas dengan casing.

Cetakan Ketiga

Berupa core silinder berukuran tinggi 1-1/2 in dan diameter luarnya 1 in.

Sampel ini digunakan untuk pengukuran permeabilitas semen dengan casing

dan pengukuran compressive strength.

Dalam praktikum yang dilakukan, kita hanya menggunakan bentuk cetakan

sample yang kedua.

2.5. HASIL PERCOBAAN DAN PERHITUNGAN

Diket :

WCR : 44 %

Semen : 350 gr

Massa air yang digunakan : 44 % x 350 gr = 154 gr

Volume air :

2.6. PEMBAHASAN

Penambahan bahan additive ke dalam suspensi semen memiliki maksud dan

tujuan, dalam hal ini Barite ditambahkan ke dalam bubuk semen bertujuan sebagai

bahan pemberat (Weighting Agent).penambahan Barite harus disertai pula dengan

penambahan air untuk membasahi permukaan partikel Barite yang besar. Dengan

spesifik gravity 4.23 maka Barite dapat menaikkan densitas suspensi semen sampai

sekitar 19 ppg.

Perencanaan semen dalam operasi pemboran adalah hal yang sangat

menunjang dalam keberhasilan operasi pemboran. Mengingat begitu kompleks dan

pentingnya dari fungsi semen dalam operasi pemboran ini, maka diharapkan

perencanaan semen dapat seakurat mungkin sehingga tidak menyimpang jauh dari

situasi yang dihadapi pada operasi pemboran.

2.7. KESIMPULAN

1. Dari percobaan didapat data :

oVolume air yang digunakan untuk membuat suspensi semen dengan

komposisi semen Portland kelas G dengan WCR 44 % yaitu 154 ml.

2. Barite merupakan bahan additif yang umum digunakan sebagai bahan

pemberat, sehingga dengan adanya penambahan bahan ini ke dalam bubuk

semen akan menaikkan densitas suspensi semen.

3. Densitas suspensi semen yang rendah, sering digunakan dalam operasi

Primary Cementing dan Remedial Cementing, guna menghindari terjadinya

fracture pada formasi yang lemah.

4. Densitas suspensi semen yang tinggi, sering digunakan pada sumur yang

memiliki tekanan formasi yang tinggi sehingga semen tersebut memiliki

kekuatan dalam menahan tekanan formasi yang tinggi tersebut.