Reologi adalah studi mengenai aliran materi, dalam kondisi cair, benda padat dan semi padat ketika respon yang ditunjukan berupa aliran plastis dan bukan deformasi secara elastis ketika gaya diaplikasikan Ilmu ini mengacu pada zat yang memiliki struktur mikro yang kompleks, seperti lumpur, suspensi, polimer, dan kaca, juga bahan lain seperti cairan tubuh (misal darah) dan bahan biologis lainnya yang masuk ke dalam kategori benda semi-padat.Newtonian mengikuti hukum aliran berdasarkan hukum Newton. Newtonian Rheology, pada sistem ini hubungan antara Shear Stress (gaya per satuan luas yang diperlukan untuk menyebabkan aliran) dengan Rate of Shear (perbedaan kecepatan antara dua bidang cairan yang dipisahkan oleh jarak yang sangat kecil) adalah linear yang artinya viskositasnya pun konstan. Non Newtonian diteliti pada cairan dimana hubungan antara shear stress dan rate of shearnya nonlinear. Ada tiga tipe pada Non Newtonian :

1. Plastic Rheology

Atau biasa disebut Bingham Bodies. Pada sistem ini tidak ada aliran yang terjadi sampai Shear Stress mencapai critical transition point atau biasa disebut Yield Value. Nilai Stress dibawah yield value membuat system seperti padat/solid, tetapi jika nilai Stress di atas yield value, hubungan antara shear stress dan rate of shear menjadi linear.

2. Pseudoplastic Rheology

Sistem ini viskositas alirannya semakin berkurang seiring meningkatnya shear stress dan rate of shearnya.

3. Dilatant Rheology

Pada sistem ini terjadi peningkatan viskositas seiring meningkatnya rate of shear dan shear stress. Jika stress dihilangkan maka sistem tersebut akan kembali ke keadaan fluiditas aslinya.

Pengukuran Rheology

Ada beberapa peralatan yang digunakan untuk mengukur properti aliran mud. Tetapi tidak semua mampu memberikan informasi yang cukup berguna untuk memprediksi pressure loss atau parameter lain untuk mendesain sistem hidrolik, berikut contoh peralatannya :

1. Marsh Funnel :

Tes ini cukup cepat dan praktis. Tetapi, Marsh Funnel tidak memberikan informasi kuantitatif yang cukup berarti mengenai properti rheologi dari drilling fluid. Sebuah sistem hidrolik tidak bisa di develop berdasarkan funnel viscosity (kecepatan fluid mengalir melalui outlet dari Marsh Funnel)

2. Fann Viscometer

Alat ini adalah viscometer silindris yang mampu mengukur shear stress pada dua atau lebih shear rate. Sejauh ini, alat ini adalah alat yang paling umum dipakai pada Rig atau laboratorium untuk mengukur properti rheologi dari drilling fluid. Alat ini di desain secara spesifik untuk penggunaan drill fluid.

Rheology untuk Drilling Mud, digunakan untuk menentukan desain dan mengevaluasi hidrolik serta menilai fungsi mud system. Drilling mud adalah fluida non Newtonian dimana viskositasnya tidak hanya dipengaruhi temperatur dan tekanan tetapi juga kecepatan dimana mud melewati sistem hidrolik. Kecepatan drilling fluid dan rate of shear pada tembok salurannya memainkan peran penting pada kecepatan fluida yang dipompa. Maka dari itu, penting untuk mengetahui viskositas untuk kalkulasi hidrolik.

Pada umumnya pengukuran rheological pada Rig adalah dengan coaxial silinder viscometer dengan dua kecepatan berbeda yaitu 300 dan 600 rpm. Drilling fluid memiliki perbedaan yang besar untuk shear rate-nya, dimana nilai rendah pada mud pits dan nilai yang sangat tinggi ketika melewati nozzle.

Biasanya, permodelan yang dipakai untuk drilling fluid adalah menggunakan Bingham dan Ostwald de Waele (Power law) untuk menentukan perlakuan drilling fluidnya. Pada kenyataannya, kebanyakan drilling mud sesuai atau paling dekat dengan Modified Power Law atau Herschel Buckley. Perbedaan ini penting untuk geometri annular dimana kondisi ketika drilling yaitu biasanya shear ratesnya rendah. Pada situasi ini Power Law meng-underestimate sementara Bingham Plastic model meng-overestimate friksional pressure drop. Herschel Buckley menunjukkan parameter rheologi yang lebih memadai, tetapi manulasi dari persamaan aliran tidaklah mudah.

Bingham Plastic Model : Model ini menjelaskan bahwa shear stress dan shear rate adalah linear. Dua parameter, plastic viscosity dan yield point digunakan untuk model ini

Herschel Bulkley Model : model ini digunakan untuk menjelaskan aliran dari pseudoplastic drilling fluid yang membutuhkan yield stress untuk memulai aliran tersebut. Model ini banyak dipakai karena :

- menjelaskan perlakuan aliran dari kebanyakan drilling fluids

- terdapat nilai penting yield stress untuk masalah hidrolik

Model ini membutuhkan 3 parameter berdasarkan persamaan di bawah :

Persamaan di atas, jika yield stress nya sama seperti yield point dan index aliran n =1 maka persamaan dapat disederhanakan menjadi Bingham Plastic Model. Atau ketika tidak ada yield stress atau sama dengan 0 maka model ini dapat disederhanakan menjadi power law. Pada model ini, konsistensi parameter k dapat dianggap ekuivalen dengan plastic viscosity pada Bingham plastic model, tapi hampir selalu memiliki nilai yang berbeda. Kemudian yield stress dr persamaan di atas dapat dianggap ekuivalen dengan yield point pada Bingham plastic model hanya saja memiliki nilai yang lebih rendah. True yield stress dapat diukur menggunakan viscometer ataupun teknik numeric.REFERENSI

1. http://ballots.api.org/ecs/sc13/ballots/docs/api13d_e7-ballot-20131111.pdf

2. http://rishibabuadari.tripod.com/MudRheology/Rheology.htm