BAB III

BAB III

PENGUKURAN VISKOSITAS DAN GEL STRENGTH3.1. TUJUAN PERCOBAAN

1. Menentukan viskositas relatif lumpur pemboran dengan menggunakan Marsh Funnel.

2. Menentukan viskositas nyata (apparent viscosity), plastic viscosity, yield point, dan gel strength lumpur pemboran dengan menggunakan viscometer.

3. Memahami rheology lumpur pemboran.

4. Memahami efek penambahan thinner dan thickener pada lumpur pemboran.

3.2. DASAR TEORI

Viskositas dan gel strength merupakan bagian yang pokok dalam sifat rheology fluida pemboran. Pengukuran sifat-sifat rheology fluida pemboran sangat penting mengingat efektifitas pengangkatan cutting merupakan fungsi langsung dari viskositas. Sifat gel pada lumpur juga penting pada waktu round trip yaitu saat operasi pemboran dihentikan sementara untuk mengganti bit misalnya, sehingga dapat mencegah cutting mengendap di dasar sumur yang dapat menyebabkan penambahan pada saat pemboran selanjutnya. Gel strength menunjukkan kemampuan fluida untuk menahan cutting dalam waktu tertentu agar tidak mengendap. Viskositas dan gel strength merupakan sebagian dari indikator baik tidaknya suatu lumpur.

Fluida pemboran dalam percobaan ini adalah lumpur pemboran. Lumpur pemboran ini mengikuti model-model rheology Bingham Plastic, Power law. Diantara model ini, Bingham Plastic merupakan model yang sederhana untuk fluida non-newtonian. Yang disebut fluida non-newtonian adalah fluida yang mempunyai harga viskositas tidak konstan, bergantung pada besarnya geseran ( shear rate ) yang terjadi.

Gambar di bawah ini adalah suatu plot pada kertas koordinat rectangular dari Viskositas Vs Shear Rate. Untuk fluida ini pada setiap shear rate tertentu fluida mempunyai viskositas yang disebut apparent viscosity dari fluida pada shear rate tersebut.

Berbeda dengan fluida newtonian yang mempunyai viskositas konstan. Fluida non-newtonian memperlihatkan suatu yield point stress, yaitu suatu jumlah tertentu dari tahanan dalam yang harus diberikan agar fluida mengalir seluruhnya.

3.2.1. 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 detik1 agar diperoleh harga viskositas dalam satuan cp (centipoise). Adapun persamaan tersebut sebagai berikut :

: 1.074 RPM......................................................................................(3 1)

: 5.077 C...........................................................................................(3 2)

dimana : : shear rate, sekon -1

: shear stress, dyne/cm2

C : dial reading, derajat

RPM : revolution per minute dari rotor.

3.2.2. Penentuan Harga Viskositas Nyata (Apparent Viscosity)

Viskositas nyata (a) untuk setiap harga shear rate dihitung berdasarkan :

a = ........................................................................................(3 3)

a = .....................................................................................(3 4)

3.2.3. Penentuan Plastic Viscosity Dan Yield Point

Untuk menentukan plastic viscosity (p) dan yielt point (Yp) dalam fielt unit digunakan persamaan Bingham Plastic berikut :

p = ...............................................................................(3 5)

Dengan memasukkan persamaan (3-1) dan (3-2) kedalam persamaan (3-5) didapat:

p = C600 C300....................................................................................(3 6)

Yb = C300 - p.......................................................................................(3 7)

Dimana : p = plastic viscosity, cp

Yb = yielt point Bingham, lb/100 ft2 C600 = dial reading pada 600 RPM, derajat

C300 = dial reading pada 300 RPM, derajat

3.2.4. Penentuan Harga Gel Strength

Harga gel strength dalam lb/100 ft2 diperoleh secara langsung dari pengukuran dengan alat Viscometer Fann VG. Simpangan skala penunjuk akibat digerakkannya rotor pada kecepatan 3 RPM, langsung menunjukkan harga gel strength 10 detik atau 10 menit dalam lb/100 ft2.

3.3. PERALATAN DAN BAHAN

3.3.1. Alat

Marsh Funnel.

Timbangan.

Gelas ukur 500 cc.

Viscometer

Mud Mixer.

Cup Mud Funnel.

3.3.2. Bahan

Bentonite. Air tawar (aquadest). Spersen.

Keterangan:

1. Dial Reading (Dial Lens)

2. Speed Selection

3. Synchronous Motor

4. Switch Speed Control

5. Mud Cup

6. Rotor

Keterangan:

1. Cup

2. Funnel

3.4. PROSEDUR PERCOBAAN

3.4.1. Membuat Lumpur Prosedur pembuatan lumpur sama dengan prosedur pembuatan lumpur pada percobaan satu. Komposisi lumpur yang akan dibuat ditentukan oleh asisten.3.4.2. Cara Kerja Dengan Marsh Funnel1. Tutup bagian bawah marsh funnel dengan jari tangan. Tuangkan lumpur bor melaluai saringan lumpur yang menyinggung bagian bawah saringan (1500 cc)

2. Setelah disediakan bejana yang telah tertentu isinya (1 quart = 946 ml ). Pengukuran dimulai dengan membuka jari tadi sehingga lumpur mengalir dan ditampung dalam bejana tadi.

3. Catat waktu yang diperlukan (detik) lumpur untuk mengisi bejana yang tertentu isinya tadi.

3.4.3. Mengukur Gel Strength Dengan Fann VG

1. Setelah selesai pengukuran dengan marsh funnel, mengaduk lumpur dengan Fann VG pada kecepatan 600 RPM selama 10 detik.

2. Matikan Fann VG, kemudian mendiamkan lumpur selama 10 detik.

3. Setelah 10 detik gerakkan rotor pada kecepatan 3 RPM. Membaca simpangan maksimum pada skala penunjuk.

4. Aduk kembali lumpur dengan Fann VG pada kecepatan rotor 600 RPM selama 10 detik.

5. Mengulangi kerja di atas untuk gel strength 10 menit. (untuk GS 10 menit, lama pendiaman lumpur 10 menit).

3.5. HASIL PERCOBAAN DAN PERHITUNGAN3.5.1. Hasil PercobaanTabel III-1

Pengukuran Viskositas, Yield Point, dan Gel StrengthPlugLumpur DasarAditivePV(cp)YP(lb/100ft2)GS (lb/100ft2)Marsh Funnel

Bentonite (gr)Air (ml)PAC-R (gr)Air (ml)10"10'

A22,53500,4121984259,72

B22,53500,613311148282

C22,53500,816331549733

D22,53500,82514311446570

E22,53500,8501127941150

F22,53500,875121783674

G22,53500,8100101873261

3.5.2. Perhitungan

Pengukuran Viskositas

Lumpur dasar (350 ml Air + 22,5 gr Bentonite) + 2,5 gr PAC-LV

Pengukuran Viskositas Plastic, Yield Point, dan Gel Strength

Lumpur dasar (350 ml Air + 22,5 gr Bentonite) + 2,5 gr PAC-LV C600 = 49 lb/100ft C300 = 38 Plastic Viscosity (p)= (C600 - C300)

= (49 38)

= 11 cp Yield Point (YP)

= (C300 p)

= (38 11)

= 27 lb/ 100 ft2 GS 10 (10 detik)

= 9 lb/100 ft2 GS 10 (10 menit)

= 41 lb/100 ft3.6. PEMBAHASAN

Dalam pengukuran viskositas dapat menggunakan yang bernama Marsh Funnel. Adapun langkah pertama adalah membuat lumpur dengan komposisi 350 ml air ditambah 22,5 gram bentonite, lalu di aduk dengan menggunakan mud mixer. Tuangkan lumpur ke Marsh Funnel sebanyak 0,963 liter atau 1 quart. Untuk mendapat nilai dari viskositas harus di catat waktu yang dibutuhkan lumpur untuk keluar dari corong Marsh Funnel.

Jika viskositas lumpur tinggi maka akan membuat laju lumpur menjadi lambat dan dapat mengakibatkan kerja pompa menjadi berat dan akan merusak formasi. Namun, apabila viskositas terlalu kecil dapat menyebabkan cutting tidak terangkat ke atas.

Pengukuran gel strength dapat menggunakan alat viscometer dengan kecepatan 600 rpm dan 300 rpm. Kecepatan 600 rpm digunakan untuk mengukur beban minimum dan 300 rpm untuk beban maksimum lumpur. Gel strength sendiri adalah ukuran gaya tarik menarik lumpur yang statis.

Dari percobaan didapatkan hasil gel strength untuk 10 detik adalah 9lb/100ft dan untuk 10 menit 41 lb/100ft.

Untuk aplikasi lapangan apabila nilai gel strength besar dapat mempersulit sirkulasi dari lumpur pemboran dan menambah beban pompa sirkulasi. Pada aplikasi lapangannya, bila harga yield point semakin besar maka lumpur dan cutting akan sulit di pisah dipermukaan.

Berdasarkan analisa grafik tiap percobaan, terjadi fluktuasi karena pada viskositas dengan massa bentonite dan volume air yang tetap, penambahan PAC-R akan menaikkan viskositas lumpur.

3.7. KESIMPULAN1. Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh :

C600

: 49

C300

: 38

GS 10 detik

: 9lb/100ft

GS 10 menit

: 41lb/100ft

2. Harga viskositas berbanding lurus dengan tingkat kemudahan mengangkat cutting, semakin besar harga viskositas membuat cutting lebih mudah terangkat namun apabila harga viskositas berlebih dapat mempersulit pemisahan cutting.

3. Gel Strength dengan nilai besar maka lumpur jadi sulit mengalir dan beban pompa sirkulasi menjadi semakin berat. Sedangkan GS yang terlalu kecil mengakibatkan cutting tidak terbawa oleh lumpur pada saat sirkulasi dihentikan sehingga akan jatuh lagi ke lubang bor.

4. Aplikasi lapangan, apabila viskositas lumpur dasar, maka lumpur akan semakin kental. Dan jika viskositas lumpur kecil maka lumpur semakin encer. Jika harga Gel Strength dengan nilai besar maka lumpur jadi sulit mengalir dan beban pompa sirkulasi menjadi semakin berat serta mempersulit pemisahan cutting, dan bila nilai gel strength kecil tidak bisa mengangkat cutting ke permukaan.

5. Aplikasi lapangan percobban ini adalah untuk menjaga viskositas tetap konstan dan menanggulangi masalah. Masalah yang disebabkan oleh ketidakstabilan viskositas. Bila harga yield point semakin besar maka lumpur dan cutting akan sulit dipisah di permukaan, sebaliknya bila kecil maka lumpur tidak mampu untuk mengangkat cutting ke permukaan.

1

2

6

3

4

5

Gambar 3.1. Viscometer

(www.fann.com/assets/product_images_big/fann_30166.jpg)

1

2

Gambar 3.2. Marsh Funnel

(www.journeytoforever.org/media/v/visco.jpg)

Gambar 3.3. Mud Mixer

(www.fann.com/assets/product_images_big/fann_N5020.jpg)

_1234567891.unknown

_1234567892.unknown

_1234567890.unknown