STUDI UJI LABORATORIUM ANALISIS PENAMBAHAN NaCo3 DAN
NaOH TERHADAP RHEOLOGI LUMPUR PEMBORAN DARI
MINERAL CLAY ILLIT PLATY YANG ADA DI SUMATERA TENGAH
YONNA PUTRA AKBAR
133210141
ABSTRAK
Lumpur pemboran merupakan suatu faktor yang sangat penting dalam proses
pengeboran migas. Berhasil atau tidaknya suatu proses pengeboran tergantung dari
lumpur pemboran yang sesuai. Maka dari itu lumpur pemboran harus memiliki sifat
dan kemampuan yang sesuai dengan karakteristik yang diinginkan. Bahan dasar
dalam pembuatan lumpur standar iyalah bentonite (mineral montmorilonit) yang
berasal dari Wiyoming Amerika Serikat. Untuk mengurangi angka pengeluaran yang
terlalu besar maka perlu dilakukan inovasi dari lumpur pemboran tersebut. Maka dari
itu kita sebagai daerah yang memiliki Potensi cadangan clay yang sangat besar perlu
dilakukan pengkajian terhadap clay lokal tersebut untuk mengetahui jenis clay lokal
dan mineral apa yang terkandung dalam clay lokal tersebut, agar diketahui apakah
clay lokal tersebut dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan lumpur pemboran
atau tidak.
Untuk mengetahui dari Rheologi lumpur yang berbahan dasar clay lokal maka
perlu dilakukan pengujian di laboratorium Teknik Perminyakan, Universitas Islam
Riau. Dari uji laboratorium tersebut didapat sifat-sifat rheologi seperti densitas,
viscositas, resistivity, yield point, plastic viscosity, gel strenght. Sedangkan untuk
mengetahui komposisi dan struktur dari mineral clay lokal dilakukan pengujian
analisis SEM dan EDX. Dari pengujian tersebut ditambahkan zat aditif NaCO3 dan
NaOH sebagai penukar ion dan menambahkan unsur Na pada lumpur.
Didapat densitas sebesar 8,7 ppg, viscositas sebesar 15 cp , resistivity sebesar
10,5 Ω, yield point sebesar 1 lb/ft², gel strength sebesar 1° . sedangkan komposisi
mineral Clay-nya adalah C 20,73%, Al2O3 25,41%, SiO2 46,78%, K2O 1,67%, TiO2
0,85%, FeO 3,15%, dan CuO 1,41%. Dari penelitian analisis rheologi lumpur
pemboran dan analisis komposisi kimia dari mineral Clay Illite Platty yang ada di
Riau Sumatra Tengah dan dengan penambahan zat additif NaCO3 dan NaOH pada
Clay lokal maka didapat Rheologi pada lumpur berbahan dasar Clay Illite Platty sama
dengan Bentonite yang biasa digunakan sebagai bahan dasar pembuatan lumpur
pemboran migas dengan API Spec13 A.
Kata kunci: Clay, Bentonite, API Spec 13 A
STUDY LABORATORY ANALYSIS OF NaCo3 AND NaOH ADDITION
TOWARDS DRILLING MUD RHEOLOGY FROM CLAY ILLITE PLATY
MINERAL FROM CENTRAL SUMATERA
YONNA PUTRA AKBAR
133210141
ABSTRACT
Drilling mud is an important factor in oil and gas driliing process. Success or
failure of a drilling process depends on matched drilling mud. Because of that,
drilling mud must have the ability suitable to the desired characteristic. The base
ingredient of standart mud is bentonite (montmorilonit mineral) from Wiyoming
United States. To reduce the cost, inovation is needed to make the drilling mud. Being
a region with big clay reserve potential, it is necessary to conduct study towards local
clay to determine clay type and contained mineral to determine if that clay can be
used as base ingredient of drilling mud.
To determine mud rheology with local clay as the base ingredient, it is
necessary to conduct test in Petroleum Engineer Laboratory, Islamic University of
Riau. From the laboratoty study mud’s characteristic like density, viscosity,
resistivity,yield point, plastic viscosity,and gel strenght is obtained. And to obtain
composition and structure of local clay mineral analysis of SEM and EDX is
conducted. From the test, NaCO3 and NaOH are added as ion changer and to increase
Na element of the mud.
From the test, density 8,7 ppg, viscosity 15 cp , resistivity 10,5 Ω, yield point 1
lb/ft², gel strength 1° are obtained .Meanwhile the mineral composition of clay is C
20,73%, Al2O3 25,41%, SiO2 46,78%, K2O 1,67%, TiO2 0,85%, FeO 3,15%, and CuO
1,41%. From the analysis of mud rhelogy and chemical composition from Clay Illite
Platty mineral from Riau Sumatera Tengah and addition of NaCO3 and NaOH to
local Clay, the rheology of Clay Illite Platty based mud is the same as the usual
Bentonite used as base ingredient of drilling mud with,API Spec13 A.
Keywords: Clay, Bentonite, API Spec 13 A
KATA PENGANTAR
Rasa syukur disampaikan kepada Allah Subhanna wa Ta’ala karena atas Rahmat
dan limpahan ilmu dari-Nya saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Penulisan tugas
akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Program
Studi Teknik Perminyakan. Universitas Islam Riau.
Saya menyadari bahwa banyak pihak yang telah membantu dan mendorong saya
untuk menyelesaikan tugas akhir ini serta memperoleh ilmu pengetahuan selama
perkuliahan. Oleh karena itu saya ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Richa Melysa, ST.,MT. selaku dosen pembimbing 1, yang telah menyediakan waktu,
tenaga dan pikiran untuk memberikan masukan dalam penyusunan tugas akhir ini.
2. Idham Khalid, ST.,MT. selaku dosen pembimbing 2, yang telah memberikan arahan,
nasihat, penyemangat selama menjalani perkuliah di Teknik Perminyakan.
3. Dr. Eng. Muslim, MT. selaku Ketua Prodi Teknik Perminyakan Universitas Islam
Riau.
4. Terima kasih kepada Kepala Laboratorium Pemboran Bapak Idham Khalid, ST. MT,
Instruktur dan laboran Laboratorium pemboran Teknik perminyakan Universitas
Islam Riau yang telah membantu penelitian tugas akhir ini.
5. Bapak dan Ibu Dosen, Staf pengajar di Teknik Perminyakan Fakultas Teknik,
terimakasih atas ilmu yang telah diberikan.
6. Kedua orang tua Yohanif dan Desmita serta kedua adik Yulia Suci dan Sausan
Salsabila atas segala kasih sayang, dukungan moril maupun materil yang selalu
diberikan sampai penyelesaian Tugas Akhir ini.
7. Sahabat terbaik saya Romi, Jhulio, Cheri, Wahyu, Haris dan Ori. Terima kasih
banyak untuk saran dan dukungan yang memotivasi saya setiap mengalami masalah.
iv
8. Seluruh teman–teman Teknik Perminyakan UIR yang telah memberi semangat
kepada saya terutama untuk kelas PC13.
Pekanbaru, 09 Agustus 201 8
Penulis
Yonna Putra Akbar
DAFTAR ISI
HALAMAN SAMPUL DEPAN
HALAMAN SAMPUL DALAM......................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................................... ii
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR.......................................................... iii
KATA PENGANTAR ........................................................................................... iv
DAFTAR ISI ................................................................................................. ................ 5
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................................... 7
DAFTAR TABEL ............................................................................................................ 8
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................................... 9
DAFTAR SINGKATAN ............................................................................................... 10
DAFTAR SIMBOL.......................................................................................................11
ABSTRAK ................................................................................................................... xiii
ABSTRACT .................................................................................................................. xiv
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................ 1
1.1. Latar Belakang ............................................................................................... 1
1.2. Tujuan Penelitian ............................................................................................ 2
1.3. Batasan Masalah ............................................................................................. 2
1.4. Metodologi Penelitian..................................................................................... 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................ 4
2.1. Mineral Clay.................................................................................................... 4
2.2. Bentonite ......................................................................................................... 7
2.3. Lumpur Pemboran .......................................................................................... 8
2.3.1. Fungsi Lumpur Pemboran .................................................................... 9
2.4. Sifat-Sifat Penting Lumpur Pemboran .......................................................... 13
2.4.1. Berat Jenis............................................................................................ 13
2.4.2. Sand Content ....................................................................................... 13
2.4.3. Resistivity ........................................................................................... 14
2.4.4. Ph ....................................................................................................... 16
2.4.5. Rheologi dan Gel Strength ................................................................. 16
2.4.6. Volume Filtrasi, Mud Cake dan Kadar Minyak ................................. 17
2.4.7. Kontaminasi Lumpur Pemboran ........................................................ 17
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ................................................................ 19
3.1. Alat dan Bahan ............................................................................................. 19
3.1.1. Bahan ................................................................................................. 19
3.1.2. Peralatan Laboratorium........................................................................ 19
3.2. Prosedur Pembuatan Bentonite Menggunakan Clay Illit Platty ..................... 27
3.3. Prosedur Pembuatan Lumpur ....................................................................... 29
3.3.1. Prosedur Pengujian Densitas, Sand Content dan Resistivity................ 29
3.3.2. Prosedur Pengukuran Viskositas dan Gel Strength ............................ 31
3.3.3. Prosedur Pengukuran Volume Filtrasi, Mud Cake dan Kadar Minyak
Dalam Lumpur .............................................................................................. 32
3.3.4. Prosedur Penentuan Kontaminasi Lumpur ......................................... 33
BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN PENELITIAN ......................... 36
4.1. Hasil Pengujian Pengujian Analisis SEM dan EDX ....................................... 36
4.2. Hasil Pengujian Pengujian dan Analisis Rheologi Lumpur .......................... 38
4.2.1. Densitas, Sand Content, dan Resistivity ............................................... 38
4.2.2. Viskositas dan Gel Strength ................................................................. 40
4.2.3. Mud Cake, Mud Filtrat, dan Kandungan Minyak Dalam
Lumpur........................................................................................................... 42
4.2.4. Kontaminasi Lumpur ........................................................................... 44
BAB V PENUTUP ....................................................................................................... 47
5.1. Kesimpulan ................................................................................................... 47
5.2. Saran .............................................................................................................. 47
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar1.1 Diagram Alir Tugas Akhir........................................................... 3
Gambar2.1 Clay Illite Platty ......................................................................... 7
Gambar3.1 Timbangan Digital ..................................................................... 20
Gambar3.2 Gelas Ukur.. ............................................................................... 21
Gambar3.3 Stopwatch .................................................................................. 21
Gambar 3.4 Mixer .......................................................................................... 21
Gambar 3.5 Mud Balance ................................................................................ 22
Gambar 3.6 Fann Vg Meter ............................................................................. 22
Gambar 3.7 Filter Press ................................................................................. 23
Gambar 3.8 Marsh Funnel ............................................................................. 23
Gambar 3.9 Jangka Sorong ............................................................................. 24
Gambar 3.10 Ph Paper .................................................................................. 24
Gambar 3.11 Cawan .................................................................................. 25
Gambar 3.12 Oven .................................................................................. 25
Gambar 3.13 Blender .................................................................................. 26
Gambar 3.14 Sieve Analysis ............................................................................. 26
Gambar 3.15 Retort Kit .................................................................................... 27
Gambar 3.16 Flow Chart Bentonite .................................................................. 28
Gambar 4.1 Clay Illit Platty Analisis SEM di Laboratorium Universitas
Diponegoro Semarang ................................................................. 36
Gambar 4.2 Clay Illit Platty EDX di Laboratorium Universitas Diponegoro
Semarang ...................................................................................... 37
Gambar 4.3 Grafik Penambahan NaCO3 dan NaOH Terhadap Densitas ............ 40
Gambar 4.4 Grafik Ketebalan Mud Cake dengan Penambahan Additive
NaCO3 dan NaOH ......................................................................... 4
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Nilai Resistivitas Berbagai Jenis Batuan ......................................... 14
Tabel 4.1 Chemical Properties Clay Illit Platty .............................................. 37
Tabel 4.2 Hasil Pengamatan Percobaan Penentuan Densitas, Sand Content,
dan Resistivitas pada Sampel Illit Platty .......................................... 39
Tabel 4.3 Hasil Pengamatan Percobaan Penentuan Viskositas pada Sampel
Illit Platty ......................................................................................... 40
Tabel 4.4 Hasil Pengamatan Pengukuran Shear Rate dan Gel Strength Pada
Sampel Illit Platty ............................................................................ 41
Tabel 4.5 Hasil Pengamatan Percobaan Mud Cake dan kandungan minyak
pada lumpur menggunakan Sampel Illit Platty ................................ 42
Tabel 4.6 Hasil Pengamatan Percobaan Mud Cake dan Mud filtrat pada
lumpur menggunakan Sampel Illit Platty ........................................ 43
Tabel 4.7 Hasil Pengamatan Percobaan Penentuan Kontaminasi Lumpur
pada Sampel Illit Platty .................................................................... 45
Tabel 4.8 Rheology of Clay Illit Platty ............................................................ 46
Tabel 4.9 Comparasion API Bentonite ........................................................... 46
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN I Perhitungan Rheologi Lumpur
LAMPIRAN II Hasil Pegujian SEM dan EDX di Universitas Diponegoro
DAFTAR SINGKATAN
API American Petroleum Institute
SEM Scanning Electron Microscopy
EDX Energy Dispersive X-ray Spectrometry
CMC Carboxymethyl Cellulose
LPLT Low Presure Low Temperature
WBM Water Base Mud
DS Derajat Substitusi
RPM Rotasi Per Menit
DAFTAR SIMBOL
Hp Tekanan hidrostatic lumpur, psi
Mw Densitas lumpur, ppg/pcf
D Kedalaman, ft
ρ Densitas, ppg
µp Plastic Viscosity,cp
Yp Yield Point,lb/100 ft2
P Tekanan, Psi
Ohm Resistivity, Ω
pH
Potensial of Hydrogen
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Lumpur pemboran merupakan suatu faktor yang sangat penting dalam proses
pengeboran migas. Berhasil atau tidaknya suatu proses pengeboran tergantung dari
lumpur pemboran yang sesuai dengan karakteristik yang diinginkan. Bahan dasar
dalam pembuatan lumpur standar adalah Bentonite (montmorilonit) yang berasal dari
Cretaceous Benton Shale near Rock River, Wyoming, Amerika serikat (Hosterman,
J.W. & S.H. Patterson. 1992).
Indonesia sebagai daerah yang memiliki Potensi cadangan Clay yang sangat
besar dan tersebar hampir di seluruh daerah terutama di pulau jawa, sumatra, dan
kalimantan, namun pemanfatannya yang belum optimal (Sukandarrumidi. 1999.
Bahan Galian Industri. Yogyakarta). Clay digunakan untuk membuat bahan
bangunan seperti batu bata, semen, dan agregat ringan. Clay juga digunakan pada
Pengecoran Logam, Teknik sipil, Bahan pencuci atau pemutih, Penggunaan di bidang
pertanian dan peternakan (sebagai katalis), pembuatan cat dan lain-lain. Selain itu
Clay digunakan di industri pengeboran bijih besi "pelletizing", dan digunakan pula
untuk membuat berbagai jenis barang tahan terhadap panas ekstrim (refraktori).
Selain dari pada bahan utama tersebut, Clay juga memiliki manfaat lain dalam
industri migas sperti lumpur pemboran, Dody (2013).
Dilakukan pengkajian terhadap Clay yang berada di Riau Sumatra Tengah
untuk mengetahui jenis Clay dan mineral apa yang terkandung dalam Clay tersebut,
agar diketahui apakah Clay tersebut dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan
lumpur pemboran atau tidak. Apabila Clay yang berada di wilayah Sumatra dapat
digunakan sebagai pengganti Bentonite maka tentu saja biaya untuk pembuatan bahan
dasar lumpur pemboran jauh lebih murah jika dibandingkan dengan kita harus
membeli dari luar negri. Untuk mengetahui rehologi lumpur yang berbahan dasar
Clay maka perlu dilakukan pengujian
dilaboratorium, dari uji laboratorium tersebut didapati sifat-sifat reologi seperti
densitas, sand content, kadar minyak dalam lumpur pemboran, viscositas, gel strength
, filtrasi dan mud cake , dan kontaminasi lumpur pemboran.
1.2 TUJUAN PENELITIAN
Tujuan dari penelitian tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Untuk mengetahui jenis clay yang ada di Riau Sumatra Tengah.
2. Mengetahui rheologi dari lumpur pemboran yang berasal dari clay yang ada di
Riau Sumatra tengah
3. Untuk mengetahui analisis penambahan NaCO3 dan NaOH pada clay illit
platty.
1.3 BATASAN MASALAH
Agar penelitian tugas akhir ini terarah, maka dalam pembahasan difokuskan
pada pengkajian mineral clay yang ada di Riau Sumatra Tengah untuk :
1. Mengetahui jenis mineral dan komposisi yang terdapat dalam clay.
2. Mengetahui rheology lumpur yang berasal dari bahan dasar clay yang diuji
seperti sand content, kadar minyak dalam lumpur pemboran ,viscositas , gel
strength , filtrasi dan mud cake ,kontaminasi lumpur pemboran serta analisis dari
penambahan NaCO3 dan NaOH.
1.4 METODOLOGI PENELITIAN
Adapun metodologi dalam penelitian Tugas Akhir ini sebagai berikut :
1. Lokasi : Pengambilan Sampel Clay di Jln. Badak, Kelurahan Sail,
Kecamatan Tenayan Raya, Kota Pekanbaru, Provinsi Riau dan Laboratorium
Teknik Permiyakan Universitas Islam Riau.
2. Metode penelitian : Experiment Research
3. Teknik penggumpulan data : Data Primer yang didapat dari uji laboratorium
Teknik Permiyakan Universitas Islam Riau dan data analisis SEM dan EDX
di Laboratorium Universitas Diponegoro Semarang.
FLOW CHART TUGAS AKHIR
Gambar 1.1 Diagram Alir Tugas Akhir
LITERATUR REVIEV
PERSISPAN PERCOBAA N Di LABORATORIUM
ALAT : 1. S ieve analysis 2. T imbangan digital 3. mud mixer 4. mud balance 5. Sand Content 6. Fann VG 7. LPLT 8. Retort Kit 9. Marsh funnel 10. Jangka sorong 11. Ph paper .
BAHAN : 1. CMC
2. Gipsum
3. Nacl
4. Semen
5. Barit
6. NaCO3
7. NaOH
8. Caustic Soda
9. Pasir
PEMBUATAN SAMPEL CLAY
PENGUJIAN REHOLOGI LUMPUR 1. S and content , dan kadar minyak
dalam lumpur pemboran
2. viscositas dan gel strength
3. filtrasi dan mud cake
4. kontaminasi lumpur pemboran
ANALISIS HASIL PENGUJIAN
HASIL OPTIMUM
KESIMPULAN
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Mineral Clay
Anonim (2008), telah dijelaskan bahwa Clay merupakan mineral murni yang
terdapat pada batuan panas dan padat, akibat dari terjadinya pelapukan maka
terbentuk partikel-partikel halus dan sebagian besar berpindah akibat dari pergerakan
air, angin, dan gletser dari tempat yang tinggi ke suatu tempat yang lebih rendah dan
jauh dari batuan induk dengan ukuran partikel yang hampir sama. Sedangkan
sebagian lagi tetap berada di lokasi dimana batuan induk berada. Selama prosesnya
Clay menjadi tidak murni lagi karena kehilangan mineralmineral pengikatnya, yang
kemudian mengakibatkan Clay mengalami perubahan warna dan komposisinya dari
Clay yang kasar sampai Clay yang halus. Mineral Clay berasal dari degradasi batuan
beku insitu. Mineral induk adalah mika, Proses pelapukan dimana mineral Clay
terbentuk dari mineral induk, adalah kompleks dan faktor utama adalah iklim,
topografi, vegetasi, dan waktu paparan (Jackson, 1957). Istilah clay digunakan di
Amerika Serikat dan International Society of Soil Science untuk menyatakan suatu
batuan atau partikel mineral yang terdapat pada tanah (soil) dengan diameter kurang
dari 0.002 mm. Sedangkan menurut sedimentologis, partikel clay berukuran kurang
dari 0.004 mm. Struktur dasar kristal pada mineral clay terdiri atas satu atau dua
lapisan silikon dioksida dengan satu lembaran aluminium oksida. Di dalam lapisan
silika, unit dasarnya adalah silika tetrahedron. Pada struktur silika tetrahedron, atom
silikon terikat pada 4 atom oksigen. Jika tiap tetrahedron membagi 3 dari4 oksigen
lain maka akan terbentuk struktur heksagonal yang disebut lapisan tetrahedral.
Unit dasar alumina atau magnesium adalah oktahedron. Oktahedron ini
dibentuk oleh aluminium atau magnesium dan ion hidroxide. Atom aluminium atau
magnesium terikat pada 6 atom oksigen. Tiap oktahedron membagi seluruh 6 atom
oksigennya untuk membentuk struktur heksagonal yang disebut lapisan oktahedral.
Dalam lapisan ini bisa terdapat atom aluminium saja, magnesium saja, atau keduanya.
Berdasarkan struktur dan komposisi kimianya, mineral clay digolongkan
menjadi tiga kelompok utama, yaitu :
1. Kandite
Kandite merupakan clay yang memiliki struktur dua lembar lapisan T-O, satu
lapisan silika tetrahedral dan satu lapisan alumina otahedral. Lapisan oktahedral
kandite menyerupai struktur pada gibbsite. Karena lapisan tidak bermuatan (neutral)
maka ikatan diantara lapisan merupakan ikatan Van der Walls lemah. Jenis yang
paling umum untuk kelompok kandite adalah kaolinite yang memiliki formula kimia
Al2Si2O5(OH)4 dan struktur seperti, beberapa jenis kelompok kandite lainnya dengan
struktur yang sama diantaranya adalah Anauxite, Dickite, dan Nacrite.
Kaolonite terbentuk melalui proses pelapukan atau alterasi hidrotermal mineral
aluminosilikat. Karena itu, batuan yang kaya akan feldspar biasanya akan mengalami
pelapukan menjadi kaolinite. Untuk pembentukan kaolinite, maka pada proses
pelapukan atau alterasinya harus bersih dari ion-ion seperti ion Na, K, Ca, Mg dan
Fe. Proses pelepasan ion-ion tersebut dilakukan pada kondisi asam (pH rendah).
Sumber pembentuk kaolimit yang paling umum adalah batuan granitic, karena batuan
granitic kaya akan feldspar.
Karena kaolinite tidak dapat menyerap air, maka kaolinite tidak dapt
mengembang ketika kontak dengan air. Karena alasan inilah, maka kaolinite
merupakan tipe clay yang biasa digunakan dalam industri keramik.
2. Smectite
Smectite merupakan clay yang memiliki struktur T-O-T, satu lapisan alumina
silikat yang diapit diantara dua lapisan silika tetrahedral, kerangka dasar smectite
mirip dengan pyprophillite, namun terdapat sejumlah Mg dan Fe yang tersubtitusi ke
dalam lapisan oktahedral. Oleh karena itu, smectite dapat berupa dioktahedral
maupun trioktahedral.
Aspek terpenting smectite adalah kemampuan molekul H2O terabsorbsi di antara
lembaran T-O-T sehingga menyebabkan volume mineral meningkat ketika terjadi
kontak dengan air. Oleh karena itu, smectite dikenal sebagai expanding clays. Contoh
umum dari kelompok smectite adalah Montmorillonite dengan formula kimia (1/2 Ca,
Na)(Al, Mg, Fe)4(Si, Al)8O20(OH)4.nH2O
Montmorillonite merupakan komponen utama bentonite, yang terbentuk akibat
pelapukan abu vulkanik. Montmorillonite mampu mengembang hingga beberapa kali
volume awalnya ketika melakukan kontak dengan air.
Anggota lain dari kelompok smectite diantaranya adalah Beidelite, Hectorite,
Nontronite, Sauconite dan Saponite.
3. Illite
Illites adalah mika hidrat, prototipe untuk yang muskovit (dioctahedral mika)
dan biotit (trioctahedral mika). adalah tiga lapis Clay , dengan struktur yang mirip
dengan Montmorillonite, kecuali bahwa substitusi adalah aluminium didominasi
untuk silikon dalam lembar tetrahedral. Dalam banyak kasus, sebanyak satu silikon
di empat mungkin begitu diganti. Substitusi juga dapat terjadi dalam lembar
oktahedral, biasanya magnesium dan besi untuk aluminium. Kekurangan harga rata-
rata lebih tinggi dari Montmorillonite (0.69 vs 0.41) (Weaverd & Pollard,1973, p. 63).
Oleh karena itu, illite dikenal sebagai non-expanding clays. Illite terbentuk
dari pelapukan batuan yang kaya akan K atau Al dibawah kondisi pH tinggi. Oleh
karena itu, sebagaian bear illite terbentuk dari alterasi mineral seperti muscovite dan
feldspar. Illites berbeda tajam dari Montmorillonite tidak memiliki kisi berkembang
dan tidak ada air dapat menembus antara lapisan. Ikatan interlayer kuat mungkin
karena harga lapisan yang lebih tinggi, karena situs muatan lebih dekat permukaan
dalam lembar tetrahedral, karena ukuran ion kalium adalah seperti yang hanya cocok
ke dalam lubang di jaringan oksigen dan membentuk link kelambu sekunder antara
lapisan yang berdekatan. Dengan demikian, kalium biasanya adalah tetap, dan tidak
dapat ditukar. ion dapat ditukar, akan tetapi terjadi pada permukaan luar setiap
agregat. Sejak hidrasi juga terbatas pada permukaan eksterior, peningkatan volume
jauh lebih sedikit dibandingkan yang disebabkan oleh hidrasi Montmorillonite. Illites
menyebar di dalam air untuk partikel yang memiliki radius setara bola dari sekitar
0,15 m, lebar sekitar 0,7 m, dan ketebalan sekitar 720 Å.
Beberapa Illites terjadi dalam bentuk terdegradasi, dibawa oleh pencucian
kalium dari antara lapisan. Perubahan ini memungkinkan beberapa interlayer hidrasi
dan kisi ekspansi, tetapi tidak pernah ke tingkat Montmorillonite. Dari beberapa jenis
clay illite yang ada, salah satunya adalah illite platty. Illite platty memiliki komposisi
kimia Al2O3, SiO2, K2O, dan C sebagai unsur pembentuk utama dan berbentuk pipih
dimana illite platty merupakan tahapan lebih lanjut dari peningkatan ketebalan
partikel serta transformasi menjadi bentuk heksagonal (M.J Wilson et al, 2014)
Gambar 2.1 Clay Illite Platty (M.J Wilson et al, 2014)
2.2 Bentonite
Lempung bentonite pertama kali ditemukan secara tidak sengaja oleh Emile
Pascal pada tahun 1830 di Big Horn Montain, Wyoming, Amerika Setelah
penemuannya sekitar tahun 1890 di daerah anak sungai Montana‟s Rock. Bentonite
merupakan mineral clay yang dihasilkan dari hasil pelapukan dan reaksi hidrotermal
batuan lava (vulkanik). Sebagian besar bentonit merupakan mineral smektit, biasanya
montmorillonite. Selain montmorillonite. Bentonite juga mengandung mineral
pengotor lain, seperti kuarsa, illite, kristobalit, kalsit, gipsum, kaolinit dan plagioklas.
Terdapat beberapa tipe bentonit yang penamaannya berdasarkan pada unsur-
unsur dominan penyusunannya, seperti K, Na, Ca, dan Al. Yang pertama adalah tipe
swelling atau sodium bentonit (Na-Bentonit) yang lebih banyak mengandung
pada interlayernya. Na-bentonit disebut swelling bentonit karena jika didispersikan
ke dalam air, maka bentonit akan mengembang higga delapan kali volume awal dan
akan terdispersikan cukup lama sehingga sulit untuk disedimentasi. Karena
kemampuan mengembangnya, maka sodium bentonit dapat digunakan sebagai
sealant, khususnya untuk menutup sistem pembuangan subsuface untuk bahan bakar
nuklir dan untuk mengkarantina lgam pengotor pada air bawah tanah. Selain itu,
karena sifat koloidnya yang sangat baik, Na-bentonite juga terkadang digunakan
dalam lumpur bor pada sumur minyak dan gas. Nabentonit banyak terdapat di
Wyoming, Montana, dan Dakota Selatan.
Tipe bentonit lainnya adalah non-swelling atau calcium bentonite yang lebih
banyak kandungan pada interlayernya. Ca-bentonit biasa digunakan sebagi
bahan pemucat warna, penjernih minyak goreng, serta bahan perekat pasir cetak.
Dengan penambahan zat kimia pada kondisi tertentu, Ca-bentonit dapat dimanfaatkan
sebagai bahan lumpur bor stelah melalui pertukaran ion, sehingga terjadi perubahan
menjadi Na-bentonit dan diharapkan terjadi peningkatan sifat reologi dari suspensi
mineral tersebut agar mencapai persyaratan sebagai bahan lumpur sesuai dengan
spesifikasi standar. Ca-bentonit banyak ditemukan didaerah Texas dan Missipi,
Amerika Utara.
Endapan bentonit di Indonesia tersebar di pulau jawa, pulau sumatra, serta
sebagian pulau kalimantan dan pulau sulawesi. Umumnya bentonit yang ada di
Indonesia merupakan Ca-bentonit. Beberapa lokasi yang sedang di eksploitasi, di
antaranya Tasikmalaya, Leuwiliang, serta Nanggulan. Indikasi endapan Nabentonite
di Indonesia terdapat di pangkalan Branda, Sorolangun-Bangko, dan Boyolali.
Potensi adanya bentonit juga terdapat dikabupaten Tapanuli Selatan yan tersebar di
kecamatan Sipirok, Desa Hasahatan Dolok, Gaduh, Siijuk dan Liang.
Montmorillonite merupakan salah satu mineral pengotor yang terdapat pada
bentonit. Montmorillonite menyusun sekitar 60 sampai 85% di dalam bentonit.
Montmorillonite termasuk dalam kelompok clay 2 : 1. Struktur kristal
montmorillonite terbentuk oleh dua lapisan tetrahedral silika yang digabungkan
dengan lapisan oktahedral dari aluminium atau magnesium hidroksida.
Montmorillonite memiliki kemampuan mengembang (swelling) yang tinggi sehingga
molekul air atau molekul polar lainnya dapat masuk ke dalam gallery yang akan
menyebabkan terjadinya ekspansi yang bersifat reversibel.
2.3 Lumpur Pemboran
Lumpur pemboran adalah suatu cairan yang terdiri dari campuran dari
berbagai macam material yang digunakan pada waktu pemboran. Lumpur pemboran
tersebut akan di alirkan dari permukaan melalui rangkaian pipa bor, keluar melalui
pahat dan naik ke permukaan melalui ruang antara diameter luar rangkaian pipa bor (
Badu, Kaswir, 2015). Pada mulanya orang hanya menggunakan air saja untuk
mengangkat serpih pemboran (cutting). Kemudian dengan berkembangnya teknologi
pemboran, lumpur mulai digunakan. Untuk memperbaiki sifat- sifat lumpur ( Ardhy
Agung Abdul Hamid, 2015 ). Zat- zat kimia ditambahkan, dan akhirnya digunakan
pula udara dan gas untuk pemboran walaupun lumpur tetap bertahan. Lumpur
pemboran merupakan cairan yang berbentuk lumpur, di buat dari pencampuran zat
cair, zat padat, dan zat kimia.
2.3.1 Fungsi Lumpur Pemboran
Penggunaan lumpur pemboran adalah sebagai fluida yang berperan untuk
mencapai keberhasilan suatu pemboran. Sifat- sifat lumpur pemboran harus dapat
memberikan keamanan dan laju pemboran. Penggunaan lumpur di kontrol oleh sifat
– sifat yang sering di jumpai dilapangan yang akan menjadi obyek untuk proyek
pemboran dengan pertimbangan tersedianya biaya yang akan di anggarkan untuk
penggunaan dan perawatan lumpur. Di mana pengeluaran harus sesuai dengan
perencanaan dan efisiensi jika dilakukan penggunaan lumpur dengan fungsi yang di
butuhkan. Fungsi lumpur pemboran itu sendiri meliputi: ( Lukman Arif, dkk, 2001 ).
1. Pengangkatan Serpih Bor (Cutting Removal)
Lumpur yang disirkulasi membawa serpih bor menuju permukaan dengan
adanya pengaruh gravitasi serpih cenderung jatuh, tetapi dapat diatasi oleh daya
sirkulasi dan kekentalan lumpur. Dalam melakukan pemboran serbuk bor (cutting)
dihasilkan dari pengikisan formasi oleh pahat, harus dikeluarkan dari dalam lubang
bor. Hal ini berdasarkan atas keberhasilan atau tidaknya lumpur untuk mengangkat
serbuk bor. Apabila serbuk bor tidak dapat dikeluarkan maka akan terjadi
penumpukan serbuk bor didasar lubang, jika hal ini terjadi maka akan terjadi masalah
seperti terjepitnya pipa oleh serbuk bor.
Serbuk bor dapat diangkat jika lumpur mempunyai kemampuan untuk
mengangkatnya. Kemampuan serbuk bor untuk terangkat hingga kepermukaan
tergantung yield point lumpur itu sendiri. Jika lumpur sudah memiliki yield point
yang memadai maka dengan melakukan sirkulasi serbuk bor dapat terangkat keluar
bersama–sama dengan lumpur untuk dibuang melalui alat pengontrol solid (Solid
Control Equipment) berupa shale shaker, desander, mud cleaner, dan centrifuge.
2. Mendinginkan dan Melumasi Pahat
Panas yang cukup besar terjadi karena gesekan pahat dengan formasi maka panas itu
harus dikurangi dengan mengalirkan lumpur sebagai pengantar panas kepermukaan.
Semakin besar ukuran pahat, semakin besar juga aliran yang dibutuhkan.
Kemampuan melumasi dan mendinginkan pahat dapat ditingkatkan dengan
menambahkan zat–zat lubrikasi (pelincir) misalnya : minyak, detergent, grapite,
asphalt dan zat surfaktan khusus, serbuk batok kelapa bahkan bentonite juga
berfungsi sebagai pelincir karena dapat mengurangi gesekan antara dinding dan
rangkaian bor.
3. Membersihkan Dasar Lubang (Bottom Hole Cleaning)
Ini adalah fungsi yang sangat penting dari lumpur bor, lumpur mengalir melalui
corot pahat (bit nozzles) menimbulkan daya sembur yang kuat sehingga dasar lubang
dan ujung–ujung pahat menjadi bersih dari serpih atau serbuk bor. Ini akan
memperpanjang umur pahat dan akan mempercepat laju pengeboran.
Laju sembur (jet velocity) minimum 250 fps untuk tetap menjaga daya sembur
yang kuat kedasar lubang. Laju sembur yang optimal sebaiknya harus
memperhitungkan kekuatan formasi atau daya kemudahan formasi untuk dibor
(formation drillability). Kalau laju sembur terlalu besar pada formasi yang lunak, dan
akan mengakibatkan pembesaran lubang (hole enlargement) karena kikisan
semburan. Sedangkan pada formasi keras akan terjadi pengikisan pahat dan menyia–
nyiakan horse power.
4. Melindungi Dinding Lubang Supaya Stabil
Lumpur bor harus membentuk deposit dari ampas tapisan (filter cake) pada
dinding lubang sehingga formasi menjadi kokoh dan menghalang-halangi masuknya
fluida (filtrat) kedalam formasi. Kemampuan ini akan meningkat jika fraksi koloid
dari lumpur bertambah, misalnya dengan menambahkan attapulgite atau zat kimia
yang dapat meningkatkan pendispersian padatan. Dapat pula dengan menambahkan
zat–zat poliner sehingga viskositas dari filtrat (air tapisan) meningkat, dengan
demikian mobilitas filtrat didalam filter cake dan formasi akan berkurang.
5. Menjaga atau Mengimbangi Tekanan Formasi
Pada kondisi normal gradien tekanan normal : 0.465/ft, 0.107-ksc/ft. Berat dari
kolom lumpur yang terdiri dari fase air, partikel–partikel padat lainnya cukup
memadai untuk mengimbangi tekanan formasi. Tetapi jika menjumpai daerah yang
bertekanan abnormal dibutuhkan materi pemberat khusus (misal : XCDpolimer) yang
mempunyai berat jenis tinggi untuk menaikkan tekanan hidrostatis dari kolom lumpur
agar dapat mengimbangi dan menjaga tekanan formasi. Besarnya tekanan hidrostatik
tergantung dari berat jenis fluida yang digunakan dan tinggi kolom yang dapat
dihitung dengan persamaan :
Hp = 0.052 x Mw (ppg) x D = Psi
dimana :
= 0,00695 x Mw (pcf) x D = Psi
Hp = Tekanan hidrostatic lumpur, psi.
Mw = Densitas lumpur, ppg/pcf
D = Kedalaman, ft.
6. Menahan Serpih / Serbuk Bor dan Padatan Lainnya Jika Sirkulasi Dihentikan
Kemampuan lumpur bor untuk menahan atau mengapungkan serpih bor pada
saat tidak ada sirkulasi tergantung sekali pada daya agarnya (gel strengt). Daya agar
adalah suatu sifat fluida thixotropis yang mempunyai kemampuan mengental dan
mengagar jika didiamkan (static condition) dan kembali lagi mencair jika diaduk atau
digerak–gerakkan. Sifat pengapungan atau penahan serpih didalam lumpur sangat
diinginkan untuk mencegah turunnya serpih kedasar lubang atau menumpuk di anulus
yang akan memungkinkan terjadinya rangkaian bor terjepit. Tetapi daya agar ini tidak
boleh terlalu tinggi supaya mengalirnya kembali lumpur tidak membutuhkan tekanan
awal yang terlalu besar.
7. Sebagai Media Logging
Data-data dari sumur yang diselesaikan sangat penting untuk dasar evaluasi sumur
yang bersangkutan, juga penting untuk dasar pembuatan program dan evaluasi
sumur-sumur yang akan di bor selanjutnya. Data-data tersebut diatas didapat dari
analisa cutting dan pengukuran langsung dengan wire logging. Untuk itu lubang bor
harus bersih dari cutting.
8. Menunjang (Support) Berat Dari Rangkaian Bor dan Selubung
Makin dalam pengeboran, maka berarti makin panjang pula rangkain pipa atau
casing, sehingga beban yang harus ditahan menara rig akan bertambah besar, dengan
adanya bouyancy effect dari lumpur akan menyebabkan beban efektif menjadi lebih
kecil sehingga dengan kemampuan yang ada mampu melakukan pengeboran yang
lebih dalam. Faktor yang mempengaruhi dalam hal ini adalah berat jenis dari lumpur.
9. Menghantarkan Daya Hidrolika Kepahat
Lumpur pemboran adalah media untuk menghantarkan daya hidrolika dari
permukaan kedasar lubang. Daya hidrolika lumpur harus ditentukan didalam
membuat program pengeboran sehingga laju sirkulasi lumpur dan tekanan permukaan
dihitung sedemikian agar pendayagunaan tenaga (power) menjadi optimal untuk
membersihkan lubang dan mengangkat serpih bor. Kemampuan untuk membersihkan
serbuk bor dari bit itu didapat karena adanya tenaga hidrolik yang harus disalurkan
dari permukaan menuju bit melalui media lumpur yang disebut sebagai Bit Hydraulic
Horsepower
10. Mencegah dan Menghambat Laju Korosi
Korosi dapat terjadi karena adanya gas-gas yang terlarut seperti oksigen CO2, dan
H2S. Juga karena pH lumpur yang terlalu rendah atau adanya garamgaram di dalam.
Untuk menghindari hal - hal tersebut diatas, ke dalam lumpur dapat ditambahkan
bahan – bahan pencegah korosi atau diusahakan untuk mencegah pencemaran yang
terjadi.
2.4 Sifat-Sifat Penting Lumpur Pemboran
Dalam suatu operasi pemboran semua fungsi lumpur pemboran haruslah berada
dalam kondisi yang baik sehingga operasi pemboran dapat berlangsung dengan baik.
Hal ini dapat dicapai apabila sifat lumpur selalu diamati dan dijaga secara kontinyu
dalam setiap tahap operasi pemboran. Selain hal tersebut di atas pengukuran dan
pengamatan sifat - sifat kimia juga harus dilakukan dengan seksama.Hal ini
dimaksudkan untuk menjaga kestabilan sifat – sifat lumpur pemboran.
2.4.1 Berat Jenis
Sifat ini berhubungan dengan tekanan hidrostatik yang ditimbulkan oleh suatu kolom
lumpur, karenanya harus selalu di jaga guna mendapatkan tekanan hidrostatik yang
sesuai dengan tekanan yang dibor. Lumpur yang terlalu ringan akan menyebabkan
enterusi fluida formasi kedalam lubang dan hal ini akan menyebabkan kerontokan
dinding lubang, kick dan blow out. Lumpur yang terlalu berat akan dapat
menyebabkan problema Lost Circulation.
Densitas lumpur dapat menggambarkan gradient hidrostatik dari lumpur bor dalam
psi/ft tetapi dilapangan biasanya dipakai satuan ppg (pound per gallon)
2.4.2 Sand Content
Penentuan kadar pasir pada lumpur pemboran adalah untuk mencegah abrasi Pada
pompa dan peralatan pengeboran lainnya, juga untuk mencegah penebalan mud cake
dan drill pipe sticking. Tercampurnya serpihan-serpihan formasi (cutting) kedalam
pemboran akan membawa pengaruh pada operasi pemboran. Serpihan-serpihan
pemboran yang biasanya berupa pasir akan dapat mempengaruhi karakteristik lumpur
yang disirkulasikan, dalam hal ini akan menambah densitas lumpur yang telah
mengalami sirkulasi. Bertambahnya densitas lumpur yang tersirkulasi ke permukaan
akan menambah beban pompa sirkulasi lumpur. Oleh karena itu setalah lumpur
disirkulasikan harus mengalami proses pembersihan terutama menghilangkan
partikel-partikel yang masuk ke dalam lumpur selama sirkulasi, Alat-alat ini, yang
biasanya disebut “Conditioning
Equitment “, adalah :
1. Shale Shaker
Fungsinya menbersihkan lumpur dari serpihan-serpihan atau cutting yang
berukuran besar.
2. Degasser
Fungsinya untuk membersihkan lumpur dari gas yang mungkin masuk ke
lumpur pemboran.
3. Desander
Fungsinya untuk membersihkan lumpur dari partikel-partikel padatan yang
berukuran kecil yang bisa lolos dari shale shaker.
4. Desiliter
Fungsinya sama dengan desander, tetapi desiliter dapat membersihkan lumpur
dari partikel-partikel yand berukuran lebih kecil.
Penggambaran sand content dari lumpur pemboran adalah merupakan prosen
volume dari partikel-partikel yang diameternya lebih besar dari 74 mikron. Hal ini
dilakukan melalui pengukuran dengan saringan tertentu.
2.4.3 Resistivity
Resistivity log adalah metoda untuk mengukur sifat batuan dan fluida pori
(baca: minyak, gas, dan air) disepanjang lubang bor dengan mengukur sifat tahanan
kelistrikannya. Besaran resistivitas batuan dideskripsikan dengan Ohm Meter, dan
biasanya dibuat dalam skala logarithmic dengan nilai antara 0.2 sampai dengan 2000
Ohm Meter.
Metoda resistivity log ini dilakukan karena pada hakekatnya batuan, fluida, dan
hidrokarbon di dalam bumi memiliki nilai resistivitas. Berikut contohnya:
Tabel 2.1 Nilai Resistivitas Berbagai Jenis Batuan Sedimen
Material Resistivitas
(Ohm Meter)
Limestones 50 - 107
Sandstones 1 - 108
Shales 20 – 2x103
Dolomite 100 – 10.000
Sand 1 – 1000
Clay 1 – 100
Sea Water 0.2
Adapted from Colorado School of Mines
Pada table di atas terlihat adanya „irisan‟ nilai resistivitas antara jenis batuan
sedimen. Hal ini mengakibatkan interpretasi batuan berdasarkan nilai log resistivitas
merupakan pekerjaan yang sulit.
Akan tetapi, nilai resistivitas air garam dapat dibedakan dengan baik dari
minyak dan gas. Karena air garam memiliki nilai resistivitas yang sangat rendah,
sedangkan hidrokarbon (minyak-gas) memiliki nilai resistivitas yang sangat tinggi.
Log resistivitas banyak sekali membantu pekerjaan evaluasi formasi khususnya untuk
menganalisa apakah suatu reservoir mengandung air garam (wet) atau mengandung
hidrokarbon, sehingga log ini digunakan untuk menganalisis Hidrocarbon-Water
Contact.
Didalam pengukuran resistivity log, biasanya terdapat tiga jenis „penetrasi‟
resistivity, yakni shallow (borehole), medium (invaded zone), dan deep (virgin)
penetration. Perbedaan kedalaman penetrasi ini dimaksudkan untuk menghindari
salah tafsir pada pembacaan resistivity log karena mud invasion (efek lumpur
pengeboran) dan bahkan dapat mempelajari sifat mobilitas minyak.
Sebagaimana yang kita ketahui untuk mengantisipasi pressure (e.g. pore
pressure), saat pengeboran biasanya dipompa oil based mud atau water base mud.
Sebagai contoh, jika kita menggunakan water base mud (resistivity rendah) sebagai
lumpur pemboran, kemudian lumpur tersebut meng-invasi reservoir yang
mengandung minyak, maka kita akan mendapatkan profil deep penetration resistivity
lebih tinggi daripada shallow-medium penetration resistivity.
Additive dapat bereaksi dan mempengaruhi lingkungan sistem lumpur
tersebut, misalnya dengan menetralisir muatan-muatan listrik clay, menyebabkan
dispertion. Zat additive merupakan bagian dari sistem yang digunakan untuk
mengontrol sifat-sifat lumpur misalnya menyebarkan partikel-partikel clay
(flocculation) yang akan berefek pada pengkoloidan partikel clay itu sendiri. Banyak
sekali zat kimia yang dapat digunakan untuk menurunkan kekentalan, mengurangi
water loss, mengontrol fasa koloid yang disebut dengan surface active agent.
2.4.4 PH
PH menyatakan konsentrasi dari gugus hidroxil (OH¯) yang terdapat dalam lumpur
yang akan mempengaruhi kereaktifan bahan – bahan kimia yang digunakan dalam
lumpur.
2.4.5 Rheology dan Gel – Strength
1. Viscositas
Viscositas adalah tahanan terhadap aliran atau gerakan yang penting untuk laminar
flow. Alat untuk mengukur viscositas lumpur ialah Marsh Funnel.
2. Plastic Viscosity (Pv)
Plasctic viscosity merupakan tahanan terhadap aliran yang disebabkan oleh gesekan
antara sesama benda padat didalam lubang bor dan merupakan salah satu parameter
kenaikan solid yang ada dalam lumpur.
3. Yield Point (Yp)
Yield point merupakan tahanan terhadap aliran yang disebabkan oleh gaya
elektrokimia antara padatan – padatan, cairan – cairan dan padatan – cairan.
4. Gel – Strength
Gel – strength adalah sifat dimana benda cair menjadi lebih kental bila dalam
keadaan diam, dan makin lama akan bertambah kental. Sifat ini dikenal juga sebagai
sifat “THIXOTOPIC”.
2.4.6 Volume filtrasi, mud cake dan kadar minyak dalam lumpur
Ketika terjadi kontak antara Lumpur Pemboran dan batuan porous, batuan
tersebut akan bertindak sebagai saringan yang memungkinkan fluida dan
partikelpartikel kecil melewatinya. Fluida yang hilang kedalam batuan disebut
“filtrate”. Sedangkan lapisan partikel-partikel besar bertahan dipermukaan disebut
“filter cake”. Proses filtrasi diatas hanya terjadi apabila terdapat perbedaan tekanan
positif kearah batuan. Pada dasarnya ada 2 jenis filtration yang terjadi selama
pemboran yaitu static filtration dan dynamic filtration. Static filtration terjadi jika
lumpur pemboran dalam keadaan diam, dan dynamic filtration terjadi ketika lumpur
pemboran dalam keadaan disirkulasikan.
Apabila filtration loss dan pembentukan mud cake tidak dikontrol, maka ia akan
menimbulkan berbagai masalah, baik selama operasi pemboran maupun dalam
evaluasi formasi dan tahap produksi. Mud cake yang tipis merupakan bantalan yang
baik antara pipa dan permukaan lubang pemboran. Mud cake yang tebal akan
meyebabkan terjadinya penyempitan lubang pemboran sehingga sulit diangkat dan
diputar, sedangkan filtratnya akan menyusup ke formasi dan akan menyebabkan
damage pada formasi.
2.4.7 Kontaminasi Lumpur Bor
Kontaminasi adalah suatu problem yang dapat muncul dengan gejala yang perlahan-
lahan ataupun dengan segera dan cepat, dan biasanya diamati suatu fluktuasi sifat-
sifat lumpur yang tadinya normal saja menjadi naiknya yield point, naiknya daya
agar, viskositas yang berlebih dan laju tapisan yang tidak terkontrol. Kontaminan
didefinisikan semua jenis zat (padat, cairan ataupun gas) yang dapat menimbulkan
pengaruh merusak terhadap sifat-sifat fisika atau kimiawi dari fluida pemboran.
Semua jenis lumpur mempunyai satu kontaminan umum yaiut padatan berat jenis
rendah (Low Solid Gravity), baik yang berasal dari serbuk bor ataupun dari
pemakaian bentonite yang terlalu berlebihan.
1. Kontaminasi Sodium Chlorida
Kontaminasi ini terjadi saat pemboran menembus kubah garam (salt dome), lapisan
garam, lapisan batuan yang mengandung konsentrasi garam yang cukup tinggi atau
akibat air formasi yang berkadar garam tinggi dan masuk kedalam sistim lumpur.
Akibat adanya kontaminasi ini, akan mengakibatkan berubahnya sifat lumpur seperti
viscositas, yield point, gel strengt dan filtration loss. Kadangkadang penurunan pH
dapat pula terjadi bersamaan dengan kehadiran garam pada sistim lumpur.
Kandungan Cl‾ ditentukan untuk mengetahui kadar garam dari lumpur. Kadar garam
dari lumpur akan mempengaruhi interprestasi logging listrik. Kadar garam yang besar
aka menyebabkan daya hantarnya besar pula. Pembacaan resistivity dari cairan
formasi akan terpengaruh. Naiknya kadar garam dari lumpur disebabkan cutting
garam yang masuk kedalam lumpur disaat menembus formasi yang mengandung
garam, dengan kata lain lumpur terkontaminasi oleh garam.
2. Kontaminasi Gypsum dan Anhydrit
Hanya sedikit daerah didunia dimana tidak dijumpai formasi gypsum (CaSO4),
pilihan yang diambil dalam mengatasi ini adalah dengan mengendapkan ion Ca+2 atau
merubah sisitim lumpur kapur (dasar kalsium). Gejala mula-mula dari kontaminasi
gypsum adalah viskositas yang tinggi, daya agar tinggi dan laju tapisan bertambah.
3. Kontaminasi Semen
Kemungkinan untuk kontaminasi semen itu selalu ada pada setiap sumur pemboran.
Semen tidak menjadi kontaminan hanya jika fluida yang dipakai air jernih, air garam,
lumpur kalsium dan lumpur minyak. Parah atau tidaknya kontaminasi ini tergantung
pada faktor-faktor seperti konsentrasi padatan dalam lumpur dan keras atau lunaknya
semen pada lubang.
Gejala kontaminasi semen adalah viskositas yang tinggi, yield point yang abnormal,
daya agar yang besar dan tapisan yang tidak terkontrol, ini disebabkan reaksi ion Ca+2
dari semen dengan lempung dan tingginya pH larutan.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Alasan terhadap pemilihan clay untuk dijadikan bentonite ialah karena di Indonesia
khususnya di Riau terdapat banyak cadangan clay, sehingga clay tersebut dapat
dimanfaatkan selain untuk bahan bangunan. Selain itu untuk pembuatan lumpur
pemboran tidak harus memakai bentonite yang berasal dari luar negeri. Prinsip dari uji
coba laboratorium ini adalah pembuatan clay menjadi bentonite melalui beberapa tahap
dan penambahan beberapa zat additive.
3.1. Alat Dan Bahan Penelitian
3.1.1. Bahan
Penelitian ini dilakukan menggunakan bahan :
1. Clay illite platy
2. NaOH
3. NaCO3
4. Barite
5. Pasir
6. Cmc
7. Gypsum
8. Aquadest
9. Semen
10. Crude oil
3.1.2. Peralatan Laboratorium
Peralatan laboratorium yang di gunakan :
1. Timbangan
2. Gelas ukur
3. Stopwach
4. Cup mixer
5. Mud balance
6. Fan V.G. meter
7. N2 filter press 8. Mars funnel
9. Jangka sorong
10. pH paper
11. cawan
12. oven
13. blender
14. sieve analysis
15. Retort kit
1. Timbangan
Gambar 3.1 Di bawah ini menunjukan gambar timbangan, yang digunakan
adalah timbanan digital yang berfungsi untuk menimbang berat sampel dan bahan
kimia lainya.
Gambar 3.1. Timbangan Digital (Lab. Teknik Perminyakan UIR)
2. Gelas ukur
Gambar 3.2 dibawah ini menunjukan gambar gelas ukur di gunakan
sebagai tempat mengukur jumlah bahan cair yang di gunakan.
Gambar 3.2. Gelas Ukur ( Lab. Teknik Perminyakan UIR )
3. Stopwatch
Gambar 3.3 dibawah ini menunjukan gambar stopwatch
digunakan untuk menentukan waktu yang di perlukan pada saat
pencampuran / pengadukan bahan-bahan.
Gambar 3.3. Stopwatch ( Lab. Teknik Perminyakan UIR )
4. Cup mixer
Gambar 3.4 dibawah ini menunjukan gambar cup mixer digunakan sebagai
tempat mencampur bahan dasar pembuat lumpur dan aditif kimia.
Gambar 3.4. Cup Mixer ( Lab. Teknik Perminyakan UIR )
5. Mud balance
Gambar 3.5 dibawah ini menunjukan gambar mud balance, adalah alat yang
di gunakan untuk mengukur densitas lumpur, yaitu semacam alat penimbang
berskala yang pada bagian kiri alat terdapat cup yang dapat di isi lumpur yang
hendak di ukur sedang di ujung kanan terdapat lubang untuk menempatkan butiran
pada saat kalibrasi alat.
Gambar 3.5. Mud Balance ( Lab. Teknik Perminyakan UIR )
6. Fann V.G. meter
Gambar 3.6 dibawah ini menunjukan gambar fann V.G meter digunakan
untuk mengukur viscositas plastik (PV), yield point (YP) dan gel strenght.fann
V.G.meter yang digunakan adalah model 35 SA viscometer part No.30165 S/N
BS 260,50 Hertz, NL Baroid/NL Industries,USA. RPM yang di pakai yaitu
600,300,200,100,6 dan 3 RPM.
Gambar 3.6. Fann V.G.meter ( Lab. Teknik Perminyakan UIR )
7. Filter press
Gambar 3.7 dibawah ini menunjukan gambar standard filter press
digunakan untuk mendapatkan volume viltrat dari lumpur dan tebalnya mud cake
yang di hasilkan. Pengukuran di lakukan pada menit 10 menit ,dalam temperatur
ruang dengan tekanan 100 psi.
Gambar 3.7. Filter Press ( Lab. Teknik Perminyakan UIR )
8. Marsh funnel
Gambar 3.8 dibawah ini menunjukan gambar marsh funnel yang digunakan untuk
mengukur kecepatan alir lumpur dalam satuan detik.
Gambar 3.8. Marsh funnel ( Lab. Teknik Perminyakan UIR )
9. Jangka Sorong
Gambar 3.9 dibawah ini menunjukan gambar jangka
sorong digunakan untuk mengukur ketebalan mud cake yang
dihasilkan oleh filtrat lumpur setelah di lakukan pengukuran
dengan standard filter press selama 10 menit, dengan tekanan
100 psi.
Gambar 3.9. Jangka Sorong ( Lab. Teknik Perminyakan UIR )
10. PH paper
Gambar 3.10 dibawah ini menunjukan gambar pH paper
digunakan untuk mengukur pH dari lumpur dan filtrat lumpur.
Gambar 3.10. pH Paper ( Lab. Teknik Perminyakan UIR )
11. Cawan
Gambar 3.11 dibawah ini menunjukan gambar cawan yang digunakan
sebagai tempat mengumpulkan sampel.
Gambar 3.11. Cawan ( Lab. Teknik Perminyakan UIR )
12. Oven
Gambar 3.12 dibawah ini menunjukan gambar oven yang digunakan untuk
memanaskan sampel atau mengeringkan sampel pada saat pengujian.
Gambar 3.12. Oven ( Lab. Teknik Perminyakan UIR )
13. Blender
Gambar 3.13 dibawah ini menunjukan gambar blender yang
digunakan untuk menghaluskan sampel.
Gambar 3.13. Blender ( Lab. Teknik Perminyakan UIR )
14. Sieve Analysis
Gambar 3.14 dibawah ini menunjukan gambar sieve analysis
yang digunakan untuk menyaring sampel untuk mendapatkan
partikel sampel terhalus.
Gambar 3.14. Sieve Analysis ( Lab. Teknik
Perminyakan UIR )
15. Retort kit
Gambar 3.15 dibawah ini menunjukan gambar retort kit yang digunakan untuk
mencari nilai kandungan minyak di dalam lumpur.
Gambar 3.15 Retort kit ( Lab. Teknik Perminyakan UIR )
3.2. Prosedur Pembuatan Bentonite Menggunakan Clay Illit Platty
Pengujian Laboratorium pembuatan bentonite menggunakan clay illite
platty dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:
Langkah Prosedur Pengujian Sample Clay Illit Platty
Gambar 3.16 Flow Chart Pembuatan bentonite dari clayillite platty
Prosedur pengujian sample Clay Illit Platty pertama kali dilakukan dengan
mengeringkan clay tersebut di oven setelah itu dilakukan penghalusan sample dengan
menggunakan sieve analisis, ukuran penyaringan yang digunakan adalah sebesar 100
mesh. Setelah sample dihaluskan dan di ayak kemudian sebagian sample di kirim ke
laboratorium Universitas Diponegoro untuk dilakukan pengujian SEM dan EDX untuk
mengetahui setruktur dan komposisi kimia dari clay tersebut. Kemudian Sample clay
dilakukan uji rheologi lumpur di laboratorium Teknik perminyakan UIR, adapun
pengujian rheologi lumpur seperti densitas, sand content, kadar minyak dalam lumpur
pemboran ,viscositas, gel strength, filtrasi dan mud cake ,dan kontaminasi lumpur
pemboran.
Setelah dilakukan pengujian rheologi lumpur maka diperoleh data yang kemudian
digunakan untuk menganalisis clay illit platty. Setelah hasil analisis didapat maka ditarik
kesimpulan apakah clay illit platty dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan
lumpur pemboran atau tidak.
Sam p l e Dihaluskan
Sample dikirim ke lab
U n iversitas
D ip onegoro
Uji lab dengan
alat Data
Analis is data untuk
komposisi C lay
terhadap Bentonite
Hasil kesimpulan
3.3 Prosedur Pembuatan Lumpur
3.3.1 Prosedur pengujian Densitas, Sand Content Dan Resistivity
1. Prosedur pengujian Densitas
Mengkalibrasi peralatan mud balance sebagai berikut : a. Membersihkan peralatan
mud balance.
b. Mengisi cup dengan air hingga penuh, lalu menutup dan membersihkan bagian
luarnya. Mengeringkan dengan kertas tissue.
c. Meletakkan kembali mud balance pada kedudukannya semula.
d. Menempatkan rider pada skala 8,33 ppg.
e. Mencek pada level glass, bila tidak seimbang, atur calibration crew sampai
seimbang.
Menimbang beberapa zat yang digunakan.
a. Menakar air 350 cc dan mencampur dengan 22,5 gr clay illit platty. Caranya
memasukkan air kedalam bejana, lalu memasang pada multi mixer dan
memasukkan clay illit platty sedikit demi sedikit setelah multi mixer
dijalankan, selang beberapa menit setelah mencampurkan, ambil bejana dan
isi cup mud balance dengan lumpur yang telah dibuat.
b. Menutup cup dan membersihkan lumpur yang melekat pada dinding bagian
luar.
c. Meletakkan balance arm pada kedudukannya semula, lalu mengatur rider
hingga seimbang. Membaca densitas yang ditunjukkan oleh skala.
d. Mengulangi langkah 5 untuk komposisi campuran yang berbeda.
2. Prosedur pengujian Sand Content
a. Mengisi tabung gelas ukur dengan lumpur pemboran dan tandai.
Menambahkan air pada batas berikutnya. Menutup mulut tabung dan kocok
dengan kuat.
b. Menuangkan campuran tersebut ke saringan. Membiarkan cairan mengalir
keluar melalui saringan. Mengulangi hingga tabung menjadi bersih. Mencuci
pasir yang tersaring pada saringan untuk melepaskan dari sisa-sisa lumpur
yang melekat.
c. Memasang funnel tersebut pada sisi atas dari sieve. Dengan perlahanlahan
membalik rangkaian peralatan tersebut dan memasukkan ujung funnel ke
dalam gelas ukur. Menghanyutkan pasir ke dalam tabung dengan
menyemprotkan air melalui saringan hingga semua pasir tertampung dalam
gelas ukur. Membiarkan pasir mengendap. Dari skala yang ada pada tabung,
baca persen volume dari pasir yang mengendap.
d. Mencatat sand content dari lumpur dalam persen volume.
3. Prosedur pengujian Resistivity Meter
a. Mempersiapkan peralatan resistivity meter dan memeriksa kembali tabung
resistivity agar tidak ada air yang masih menempel di dalam lubang. Jika
masih ada air dapat dibersihkan dengan menggunakan kawat pembersih
resistivity meter yang ada didalam box resistivity meter.
b. Setelah lumpur selesai di campur, ambil pipet tetes.
c. Sedot lumpur menggunakan pipet tetes dan dimasukkan kedalam karet
penampang lumpur (red ball), lalu tutup lubang yang vertikal dari resistivity
meter dan tempelkan ball di ujung lubang yang horizontal dengan posisi ball
berada dibawah.
d. Lalu tegakkan ball kembali, pencet ball secara perlahan sambil lubang
vertikal dibuka dan ditutup dengan jari secara perlahan hingga interval ohm
meter terisi oleh lumpur.
e. Letakkan resistivity meter ke meter pengukur, lalu tekan kedua tombol yang
ada di meter pengukur dengan serempak.
f. Baca skala di meter pengukur.
g. Setelah itu cabut kembali resistivity meter, cabut ball lalu bersihkan lubang
interval ohm meternya.
3.3.2 Prosedur Pengukuran Viskositas Dan Gel Strength
1. Marsh Funnel
a. Menutup bagian bawah marsh funnel dengan jari tangan, menuangkan
lumpur bor melalui saringan sampai menyinggung bagian bawah saringan
(1,5 liter).
b. Setelah menyediakan bejana yang telah tertentu isinya (1 quart = 946 ml)
pengukuran dimulai dengan membuka jari tadi sehingga lumpur mengalir
dan menampung dalam bejana tadi.
c. Mencatat waktu yang diperlukan (detik) lumpur untuk mengisi bejana yang
tertentu isinya tadi.
2. Mengukur Shear Stress Dengan Menggunakan Fann VG Meter
a. Mengisi bejana dengan lumpur sampai batas yang ditentukan.
b. Meletakkan bejana pada tempatnya, serta mengatur kedudukannya
sedemikian rupa sehingga rotor dan bob tercelup ke dalam lumpur menurut
batas yang telah ditentukan.
c. Menggerakkan rotor pada posisi High dan menempatkan kecepatan putar
rotor pada kedudukan 600 RPM. Pemutaran terus dilakukan sehingga
kedudukan skala (dial) mencapai keseimbangan. Mencatat harga yang
ditunjukkan oleh skala.
d. Pencatatan harga yang ditunjukkan oleh skala penunjuk setelah mencapai
keseimbangan dilanjutkan untuk kecepatan 300, 200, 100, 6, dan 3 RPM
dengan cara yang sama seperti diatas.
3. Mengukur Gel Strength Dengan Menggunakan Fann VG Meter
a. Setelah selesai pengukuran shear stress, mengaduk lumpur dengan Fann VG
pada kecepatan 600 RPM selama 10 detik.
b. Mematikan Fann VG, kemudian diamkan lumpur selama 10 detik.
c. Setelah 10 detik menggerakkan rotor pada kecepatan 3 RPM. Membaca
simpangan maksimum pada skala penunjuk.
d. Mengaduk kembali lumpur dengan Fann VG pada kecepatan rotor 600 RPM
selama 10 detik.
e. Mengulangi langkah kerja diatas untuk gel strength 10 menit (untuk gel
strength 10 menit, lama pendiaman lumpur 10 menit).
3.3.3 Prosedur Pengukuran Volume Filtrasi, Mud Cake Dan Kadar Minyak Dalam
Lumpur
1. Filtrasi dan Mud cake
a. Pembuatan Lumpur:
Membuat lumpur dasar:
350 cc aquadest + 10 gr bentonite
Lumpur Dasar I: LS (Tidak menggunakan Additive)
Lumpur Dasar II: LS + 2 gr Additive
b. Mempersiapkan alat filter press dan segera memasang filter paper serapat
mungkin dan meletakkan gelas ukur dibawah silinder untuk menampung fluid
filtrat.
c. Menuangkan campuran lumpur ke dalam silinder sampai batas 1 inch di bawah
permukaan silinder, ukur dengan jangka sorong, dan segera tutup rapat.
d. Kemudian alirkan udara dengan tekanan 100 psi.
e. Mencatat volume filtrat sebagai fungsi dari waktu dengan stopwatch. Dengan
catatan waktu akhir saat filtrate tidak menets lagi ke dalam gelas ukur.
f. Menghentikan penekanan udara, membuang tekanan udara melalui silinder
(bleed off) dan menuangkan kembali sisa lumpur dalam silinder ke dalam mixer
cup.
g. Menentukan tebal mud cake dengan menggunakan jangka sorong.
2. Penentuan Kadar Minyak dalam Lumpur
a. Mengambil himpunan retort keluar dari insulator block, keluarkan mud
chamber dari retort.
b. Mengisi upper chamber dengan steel wall.
c. Mengisi mud chamber dengan lumpur dan menempatkan kembali tutupnya,
membersihkan lelehan lumpurnya.
d. Menghubungkan mud chamber dengan upper chamber, kemudian
menempatkan kembali ke dalam insulator.
e. Menambahkan setetes wetting agent pada gelas ukur dan menempatkan
dibawah kondensator.
f. Memanaskan lumpur sampai tak terjadi kondensasi lagi yang ditandai dengan
matinya lampu indikator.
Hal yang perlu dicatat selama pengujian berlangsung a. % volume minyak =
ml minyak x 10
b. % volume air = ml air x 10
c. % volume padatan = 100 – (ml minyak + ml air) x 10
d. Gram minyak = ml minyak x 0,8
e. Gram lumpur = lb/gall x 1,2
f. Gram padatan = 10 – (ml minyak + ml air)
g. Spesific Gravity padatan rata-rata = gram padatan / ml padatan
h. % berat padatan = (gram padatan / gram lumpur) x 100
3.3.4 Prosedur Penentuan Kontaminasi Lumpur 1. Kontaminasi NaCl
Prosedur kerja untuk kontaminasi NaCl adalah :
a. Membuat lumpur standar dengan komposisi 22,5 gr bentonite + 350 cc
aquadest. Mengukur pH, viskositas, gel strength, fluid loss dan ketebalan
mud cake.
b. Menambahkan NaCl sebanyak 1 gr kedalam lumpur standar. Mengukur
pH, viskositas, gel strength, fluid loss dan ketebalan mud cake.
c. Melakukan langkah 2 dengan penambahan NaCl masing-masing 3,5 gr, 7,5
gr dan 17,5 gr. Mengukur pH, viskositas, gel strength, fluid loss dan
ketebalan mud cake.
d. Membuat lumpur baru dengan komposisi : Lumpur standar + 7,5 gr NaCl
+ 0,5 gr NaOH. Mengukur pH, viskositas, gel strength, fluid loss dan
ketebalan mud cake.
e. Melakukan langkah 4 dengan penambahan 1 gr NaOH. Mengukur pH,
viskositas, gel strength, fluid loss dan ketebalan mud cake.
2. Kontaminasi Gypsum
a. Membuat lumpur standar kemudian mengukur pH, viscositas, gel strength,
fluid loss dan ketebalan mud cake.
b. Membuat lumpur baru dengan komposisi : Lumpur standar + 0,225 gr
gypsum. Kemudian mengukur pH, viscositas, gel strength, fluid loss dan
ketebalan mud cake.
c. Melakukan langkah 2 dengan penambahan masing-masing 0,5 gr, 1 gr, 1,5
gr gypsum. Kemudian mengukur pH, viscositas, gel strength, fluid loss dan
ketebalan mud cake.
d. Membuat lumpur baru dengan komposisi : Lumpur standar + 1,5 gr gypsum
+ 0,2 gr soda ash. Kemudian mengukur pH, viscositas, gel strength, fluid
loss dan ketebalan mud cake.
e. Melakukan langkah 4 dengan penambahan 1 gr soda ash.
3. Kontaminasi Semen
a. Membuat lumpur standar. Ukur pH, viscositas, gel strength, fluid loss dan
ketebalan mud cake.
b. Membuat lumpur baru dengan komposisi : lumpur standar + 0,225 gr semen.
Ukur pH, viscositas, gel strength, fluid loss dan ketebalan mud cake.
c. Melakukan langkah 2 dengan penambahan masing-masing 0,5 gr, 1,0 gr dan
1,5 gr semen. Ukur pH, viscositas, gel strength, fluid loss dan ketebalan mud
cake.
d. Membuat lumpur baru dengan komposisi : lumpur standar + 1,5 gr semen +
0,2 gr Monosodium Phosphate. Ukur pH, viscositas, gel strength, fluid loss
dan ketebalan mud cake.
e. Malakukan langkah 4 dengan penambahan 1,0 gr Monosoium Phosphate.
BAB IV
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN PENELITIAN
Pada penelitian ini, penulis melakukan pengujian untuk mengetahui komposisi
kimia dan rheologi lumpur sperti densitas, sand content, kadar minyak dalam lumpur
pemboran, viscositas, gel strength, filtrasi dan mud cake ,dan kontaminasi lumpur
pemboran dari mineral clay yang ada di Riau Sumatra Tengah. Adapun variasi
konsentrasi penambahan zat additif NaCO3 dan NaOH adalah 5%, 10%, 15% dan 20 %.
Pengujian komposisi kimia dilakukan dengan mengirim Sampel Clay yang ada di
Riau Sumatra Tengah ke Laboratorium Universitas Diponegoro untuk dilakukan
pengujian analisis SEM dan EDX sehingga didapat komposisi dan struktur dari mineral
Clay. Sedangkan pengujian rheologi dilakukan sesuai dengan Standar operasional
prosedur (SOP) Laboratorium lumpur pemboran Teknik Perminyakan Universitas Islam
Riau. yang kemudian digunakan untuk analisis klasifikasi lumpur sesuai dengan standar
13A.
4.1. Hasil Pengujian Analisis SEM Dan EDX
Gambar 4.1 Clay illit Platty (Sumber Analisis SEM di Lab.Universitas Diponegoro,
Semarang.)
36
Gambar 4.2 Clay Illit Platty ((Sumber Analisis EDX di Lab.Universitas
Diponegoro, Semarang.)
Tabel 4.1 Chemical Properties Clay Illit Platty
Sampel
Clay illit Platty
Al2O3
(%)
SiO2
(%)
K2O
(%)
TiO2
(%)
FeO
(%)
CuO
(%)
C (%)
25,41 46,78 1,67 0,85 3,15 1,41 20,73
Berdasarkan pengujian SEM dan EDX didapat komposisi dan struktur dari mineral
Clay seperti pada tabel 4.1 diatas. Clay yang ada di daerah Riau memiliki persamaan
unsur kimia dengan clay illite platty dimana clay illite platty dengan Clay Bentonite
seperti unsur Al2O3, SiO2, K2O, TiO2, CuO dan FeO. Namun ada beberapa unsur yang
tidak dimiliki Clay Bentonite seperti C dan CuO sedangkan Clay Illit Platty memiliki
unsur tersebut.
4.2 Hasil Pengujian Dan Analisis Rheologi Lumpur Pemboran
4.2.1 Densitas, Sand Content, dan Resistivity
Pengukuran densitas lumpur pemboran sangat menentukan berhasil tidaknya suatu
operasi pemboran. Densitas lumpur bor berhubungan langsung dengan fungsi lumpur
bor sebagai penahanan tekanan formasi. Jika densitas lumpur pemboran terlalu besar
akan menyebabkan terjadinya lost circulation, sedangkan apabila densitas lumpur
pemboran terlalu kecil dapat menyebabkan terjadinya kick.Maka dari itu densitas lumpur
harus disesuaikan dengan keadaan tekanan formasi di lubang bor.
Sand content merupakan serpihan-serpihan pemboran yang biasanya berupa pasir akan
dapat mempengaruhi karakteristik lumpur yang disirkulasikan. Dalam hal ini akan
menambah densitas lumpur yang telah mengalami sirkulasi. Bertambahnya densitas
lumpur yang tersikulasi ke permukaan akan menambah beban pompa sirkulasi lumpur.
Resistivity meter merupakan gambaran dari resistivity log adalah metoda untuk
mengukur sifat batuan dan fluida pori (minyak, gas, dan air) disepanjang lubang bor
dengan mengukur sifat tahanan kelistrikannya. Besarnya resistivitas batuan di
deskripsikan dengan Ohm Meter. Hasil penentuan densitas, sand content dan resistivity
lumpur dengan bahan dasar clay, ditambah variasi konsentrasi zat additif NaCO3 dan
NaOH sebesar 5%, 10%, 15% dan 20 % dapat dilihat dari tabel 4.2. Penentuan densitas
tersebut didapat dengan menggunakan alat mud balance.
Tabel 4.2 Hasil Pengamatan Penentuan Densitas, Sand Content, dan Resisivity pada
Sampel Illit Platty
Dari tabel hasil percobaan densitas, sand content, dan resistivity menggunakan bahan
clay illit platty. Dari hasil tersebut, penggunaan clay illit platty dengan penambahan
beberapa additive NaCO3 dan NaOH sebanyak 5%, 10%, 15%, dan 20 % membuat clay
illit platty memiliki densitas yang naik, nilai dari resistivitas naik, dan dari hasil tersebut
clay illit platty mampu menahan tekanan reservoir dimana densitas yang baik >8,4 ppg
menurut Greek Alexander, Massey, B. S. (1983), dalam percobaan sand content juga
mengalami kenaikan dengan penambahan additive tersebut.
Penambahan NaCO3 dan NaOH bermaksud agar clay illit platty lebih mengikat dengan
air, karena clay illit platty tidak memiliki unsur Natrium yang mampu mengikat dengan
air.
Gambar 4.3 Grafik penambahan NaCO3 dan NaOH terhadap densitas
4.2.2 Viskositas dan Gel Strength
Viskositas dan gel strength merupakan bagian yang pokok dalam sifat-sifat rheologi
pemboran. Pengukuran viskositas dan gel strength sangat penting karena dapat
mengetahui seberapa efektif pengangkatan cutting yang merupakan fungsi langsung dari
viskositas, dengan lumpur pemboran yang di buat. Sifat gel pada lumpur juga penting
saat round trip sehingga dapat mencegah cutting mengendap di dasar sumur yang dapat
menyebabkan kesukaran pengeboran selanjutnya.
Dalam percobaan pengukuran viskositas menggunakan alat mars funnel. Yield point
adalah bagian dari resistensi untuk mengalir oleh gaya tarik-menarik antara partikel.
Tabel 4.3 Hasil Pengamatan Percobaan Penentuan Viskositas pada Sampel Illit Platty
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
% 5 10 % 15 % 20 %
NaCO3
NaOH
Dari tabel 4.3 dapat dilihat lumpur yang dibuat dengan menggunakan clay illit platty
mempunyai viscositas yang baik dan diharapkan mampu untuk mengangkat cutting ke
permukaan. Dimana tanpa menambahkan additive di dapat viskositasnya sebesar 15
detik/ 350 ml air, setelah ditambah dengan additive CMC dan barit didapat viskositas
sebesar 21,62 detik/ 350 ml air dan 16.1 detik/ 350 ml air.
Tabel 4.4 Hasil Pengamatan Pengukuran Shear Rate dan Gel Strength pada
Sampel Illit Platty
Dari tabel 4.4 di dapat harga plastic viscosity untuk clay illit platty ditambah dengan
aquadest sebesar 1 cp. Setelah ditambah dengan bahan additive CMC didapat harga
plastic viscosity seharga 11 cp dan ditambah additive barit, plastic viscosity menjadi 2
cp. Selain plastic viscosity, yield point juga dapat di tentukan dari tabel dimana harga
yield point untuk clay illit platty ditambah dengan aquadest sebesar 1 lb/100 ft2. Lalu
ditambah dengan additive CMC dan barit di dapat harga yield point sebesar 1 lb/100 ft2
dan 2 lb/100ft2.
4.2.3 Mud Filtrate, Mud Cake dan Kandugan Minyak Dalam Lumpur
Ketika terjadi kontak antara lumpur pemboran dan batuan porous, batuan tersebut
bertindak sebagai saringan yang memungkinkan fluida dan partikelpartikel kecil
melewatinya. Fluida yang hilang kedalam batuan disebut filtrate. Sedangkan partikel
yang tinggal disebut mud cake. Apabila filtration loss dan pembentukan mud cake tidak
dikontrol, maka akan menimbulkan masalah. Seperti mud cake yang tebal akan
menyebabkan penyempitan lubang bor sehingga bor tadi sulit diangkat dan diputar.
Sedangkan filtratnya akan menyebabkan damage pada formasi. Maka dari itu
pembentukan mud cake dan filtration loss harus dikontrol.
Tabel 4.5 Hasil Pengamatan Percobaan Mud Cake dan Kandungan Minyak pada
Lumpur Menggunakan Sampel Illit Platty
Dari tabel 4.5 pembuatan lumpur menggunakan clay illite platty pembentukan mud cake
tidak terlalu tebal dimana dengan penambahan additive cmc dan barite di dapat seperti
ditabel 4.5, hal ini didukung penelitian yang telah dilakukan oleh (Pradiga Grahadiwin
et al, 2015) dimana ketebaan mud cake tidak lebih dari 1,5 cm dan filtrate yang keluar
tidak banyak. Ini sangat baik karena jika filtrate banyak hilang membuat terjadinya lost
circulation. Penentuan kadar minyak dalam lumpur di dapat volume minyak sebesar 0,2
ml dan persen kadar minyaknya sebesar 2,08%.
Tabel 4.6 Hasil Pengamatan Percobaan Mud Cake dan Mud filtrat pada Lumpur
Menggunakan Sampel Illit Platty
Gambar 4.4 Grafik Ketebalan Mud Cake Dengan Penambahan Additeve NaCO3 dan
NaOH
Dari tabel 4.6 dan grafik 4.3 dapat diketahui bahwa mud filtrate yang keluar tidak
banyak dan mampu untuk menahan agar tidak terjadinya filtration loss, selain itu mud
cake yang terbentuk juga tidak terlalu tebal. Dimana jika mud cake terlalu tebal maka
akan menjepit peralatan bor. Perbedaan antara penambahan additive NaCO3 dan NaOH
yang paling besar adalah perbedaan pH antara kedua additive dimana pH yang didapat
dengan penambahan additive NaCO3 adalah sebesar 12 sedangkan additive NaOH
sebesar 14.
4.2.4 Kontaminasi Lumpur
Pengujian kontaminasi lumpur bor dilakukan untuk mengetahui zat-zat yang
mengkontaminasi dan mempengaruhi sifat fisik dari lumpur itu sendiri. Kontaminasi
yang sering terjadi adalah kontaminasi NaCl, gypsum, dan semen. Kontaminasi NaCl ini
sering terjadi saat pemboran menembus kubah garam, lapisan garam, atau akibat air
formasi yang berkadar garam tinggi dan masuk kedalam lumpur. Akibat adanya
kontaminasi ini, akan mengakibatkan berubahnya sifat lumpur.
Kontaminasi gypsum terjadi saat lumpur menembus formasi gypsum, lapisan gypsum
yang terdapat pada formasi shale atau limestone. Kontaminasi semen terjadi akibat
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
5 % 10 % 15 % 20 %
NaCO3
NaOH
operasi penyemenan yang kurang sempurna. Akibat dari kontaminasi ini akan
mempengaruhi viskositas, gel strength, filtration loss dan pH lumpur.
Kontaminasi semen dapat terjadi akibat operasi penyemenan yang kurang sempurna
atau setelah pengeboran lapisan semen dalam casing , float collar dang casing shoe.
Kontaminasi semen akan merubah nilai dari viscositas plastik, gel strength, fluid loss
dan pH lumpur.
Tabel 4.7 Hasil Pengamatan Percobaan Penentuan Kontaminasi Lumpur pada Sampel
Illite Platty
Dari tabel 4.7 didapat dilihat lumpur yang dibuat dengan menggunakan clay Illit
Platty tidak terlalu berpengaruh terhadap kontaminasi NaCl, Gypsum, dan semen.
Kontaminasi Lumpur pada Sampel Illit platty berupa pengujian viskositas, yield point,
gel strength dan pH dari kontaminasi lumpur seperti NaCl, gypsum, dan semen memiliki
harga yang rendah jika dibandingkan dengan Clay
Bentonite. Maka dari itu Clay Illit platty tidak cocok digunakan pada pembacaan
kontaminasi lumpur karena pada Clay Illit platty tidak memberikan perubahan pada
rheologi lumpur seperti viskositas, yield point, gel strength.
Tabel 4.8
Rheolgy of Clay Illit Platty
Requirements Illit Fe-rich
Water, cm3
Clay, g/350 cm3
350
22,5
Test For Spec:
Viscosity, sec/quart
YP/PV ratio
Gel Strength, lbs/100ft
Filtrate volume/ 30 menit, maximum
pH
43
2
1/2 – 2/2
15.0
8 – 14
Table 4.9
Comparasin. API Bentonite
Requirements Bentonite
Water, cm3
Clay, g/350 cm3
350
22,5
Test For Spec:
Viscosity, sec/quart
YP/PV ratio, Maximum
Gel Strength, lbs/100ft
Filtrate volume/ 30 menit, maximum
pH
40-55
3
2/3 – 4/5
15.0
8.5 – 10
Pada Tabel 4.8 merupakan tabel rheologi Clay Illit platty, dari data tebel tersebut
didapat Viscosity 43 Sec/quart, YP/PV ratio 2, Gel Strength 1/1- 2/2, filtrate volume/30
menit 15, dan PH 8-10. Jika dibandingkan dengan Tabel 4.9 Spec 13A Bentonite maka
Clay Illit platty memenuhi Standar Spec API 13A. Maka dari itu rheology Clay Illit platty
menyerupai rheology Bentonite pada Tabel 4.9 yang biasa digunakan sebagai bahan
dasar pembuatan lumpur pemboran.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitianyang dilakukan dan analisa yang telah dibuat
didapatkan kesimpulan sebagai berikut :
1. Dari uji SEM-EDX yang ada di laboratorium Universitas Diponegoro
Semarang didapat komposisi mineral clay terdiri dari C 20,73%, Al2O3
25,41%, SiO2 46,78%, K2O 1,67%, TiO2 0,85%, FeO 3,15%, dan CuO 1,41%.
Berdasarkan struktur dan komposisi kimianya mineral clay ini termasuk
kelompok mineral clay Illit.
2. Setelah dilakukan pengujian rheologi lumpur menggunakan bahan dasar dari
clay illit platty seperti densitas,viscositas, resistivity, plastic viscosity, gel
strength, kadar minyak dalam lumpur pemboran, dan kontaminasi lumpur.
Maka didapat hasil densitas sebesar 8,7 ppg, viscositas sebesar 15 cp,
resistivity sebesar 10,5 ohm, yield point sebesar 1 lb/100ft2, dan gel strength
sebesar 1⁰.
3. Berdasarkan analisis dari penambahan additive NaCO3 dan NaOH. Clay Illite
Platty menjadi lebih bagus dimana nilai densitas dan viscositas mengalami
kenaikan hal ini dikarenakan additive NaCO3 dan NaOH mengikat air dengan
clay Illite Platty.
5.2 SARAN
1. Disarankan kepada penelitian berikutnya, agar melakukan pengujian clay illit
Platty ke perusahaan untuk mengetahui apakah clay illite platty sudah dapat
digunakan sebagai lumpur pemboran pengganti bentonite.
2. Menemukan dan mengkaji additif yang lain agar sesuai untuk seluruh sifat
fisik lumpur pemboran.
DAFTAR PUSTAKA
Sukandarrumidi. 1999. Bahan Galian Industri. Yogyakarta : UGM Press
http://www.tekmira.esdm.go.id/data/Bentonit/ulasan.asp?xdir=Bentonit
&commId=8&comm=Bentonit (Diunduh pada 07 November 2014)
Hosterman, J.W. & S.H. Patterson. 1992. Bentonite and Fuller's earth resources of the
United States. U.S. Geological Survey Professional Paper 1522. United States
Government Printing Office, Washington D.C., USA.
Jackson ML. Frequency distribution of clay minerals in major great soil groups as related
to factors of soil formation. Clays Clay Miner. 1957;6:133–143.
Diktat Lumpur Pemboran (2015) Teknik perminyakan. Universitas Islam Riau.
Weaver C.E & L.D Pollard (1973) The chemistry of clay minerals (15th Edition)
Ryen Caenn Published by Elsevier Scientific Publishing, 2019.
Anonim (2008) & Dody (2013). Manfaat Tanah Lempung dan Proses Terbentuknya
Tanah Liat Primer dan Sekunder. Diakses dari
http://eprints.polsri.ac.id/1963/3/BAB%2BII.pdf.
Badu, Kaswir, ( 2005 ), fluida pemboran, Pusdiklat Migas Cepu, Jawa Tengah.
Luqman Arif, Dkk, ( 2001 ), Penelitian Sifat-Sifat Rheologi Lumpur Filtrasi Rendah
Pada Temperatur Tinggi, Proceding Simposium Nasional Yogyakarta 3-5 Oktober,
Teknik Perminyakan UPN veteran Yogyakarta
Ardy Agung Abdul Hamid, ( 2015 ), Pengaruh Temperatur Tinggi Setelah Hot Roller
Terhadap Rheologi Lumpur Saraline 200 Pada Berbagai Komposisi, Seminar
Nasional Cendekiawan, ISSN : 2460-8696, Universitas Trisakti.
M.J. Wilson, L. Wilson, I. Patey (2014), Clay Minerals.
https://pubs.geoscienceworld.org/claymin/article/49/2/147/56802/the-
influence-of-individual-clay-minerals-on
G. Pradirga, Zabidi Lilik, Rosyidan Cahaya, (2016), Studi Uji Laboratorium Fiber Mat
Sebagai LCM dan Pengaruhnya Terhadap Sifat Rheologi Lumpur Berbahan Dasar
minyak, Teknik Perminyakan Universitas Trisakti
Dokumen File, Purchasing Guidelines Hanbook, (2010) American Petroleum Institute
Greek Alexander, Massey, B. S. (1983). Mechanics of Fluids (Fifth ed.).
Top Related