7.1. TUJUAN PERCOBAAN
a. Menentukan besarnya filtration loss yang terjadi pada suspensi semen. b. Mengetahui efek penambahan zat additive terhadap filtration loss
suspensi semen. 7.2. DASAR TEORI
Filtration loss adalah peristiwa hilangnya fasa cair (filtrat) dari suspensi semen kedalam formasi permeabel dan porous yang dilalui saat operasi penyemenan berlangsung. Filtrat yang hilang tidak boleh terlalu banyak, karena akan menyebabkan suspensisemen kekurangan fasa cair. Jika cairan yang hilang terlalu banyak, maka semen akan menjadi sangat kental dan sukar dipompa (kejadian ini disebut flash set). Formasi dapat rekah akibat filtration loss, karena tekanan hidrostatik dari semen menjadi lebih besar dari tekanan formasi (akibat perubahan densitas). Apabila suspensi semen mengalami flash set maka akan mengakibatkan friksi pada annulus dan juga dapat menyebabkan pecahnya formasi.
Pengujian filtration loss di laboratorium menggunakan alat filter press pada kondisi temperatur sirkulasi dengan tekanan 1000 psi. Namun filter press mempunyai kelemahan yaitu temperatur maksimum yang dapat digunakan hanya sampai pada 82oC (180oF). Filtration loss dapat diketahui dari volume filtrat yang
ditampung dalam sebuah tabung atau gelas ukur selama 30 menit masa pengujian. Bila waktu pengujian tidak sampai 30 menit, maka besarnya filtration loss dapat diketahui dengan rumus:
t Ft
F30 5,677 dimana :
F30 = filtrat pada 30 menit, ml
Ft = filtrat pada t menit, ml t = waktu pengamatan, menit
Pada primary cementing, filtration loss yang diijinkan sekitar 150-250 cc yang diukur selama 30 menit dengan menggunakan saringan berukuran 325 mesh dan pada tekanan 1000 psi. Sedangkan pada squeeze cementing, filtration loss yang diijinkan sekitar 55-65 cc selama 30 menit.
Untuk mengontrol besar kecilnya filtration loss dapat digunakan:
Fluid Loss Control Agents
Yaitu additif yang berfungsi mencegah hilangnya fasa cair dari suspensi semen ke dalam formasi sehingga kandungan cairan pada suspensi semen tetap terkendali. Additif yang termasuk ke dalam golongan fluid loss control agents diantaranya: polymer, CMHEC dan latex.
Lost Circulation Control Agents
Yaitu additif yang mengontrol hilangnya suspensi semen ke dalam formasi yang lemah atau bergua. Biasanya material lost circulation yang dipakai pada operasi pemboran (lumpur pemboran) dapat digunakan pula pada suspensi semen.
Additif yang termasuk dalam lost circulation control agents diantaranya: gilsonite, cellophane flakes, gypsum, bentonitedan nut shells.
7.3. ALATAN DAN BAHAN 7.3.1. Alat
1. Timbangan 2. Blender 3. Filter press set 4. Gelas ukur 5. Stop watch 7.3.2. Bahan
1. Semen portland kelas A 2. Air
3. Gypsum 4. PAC-L
7.3.3. Gambar Alat
Gambar 7.1. Gelas Ukur
Gambar 7.2. Timbangan Digital
Laboratorium Analisa Semen Pemboran Program Studi Teknik Perminyakan, Fakultas Teknologi Mineral, Universitas Pembangunan Nasional
Keterangan : 1. Cell 2. Top Cap 3.“T” Screw 4. Base Cap 5. Frame 6. Graduated Cylinder 7. Thumb Screw 8. Presure Inlet 9. Support 3 8 2 1 4 7 5 6 9
Gambar 7.3. Filter Press
4 5 1 3 2 Keterangan : 1. Motor 2. Pengaduk 3. Blade 4. Kettle 5. Cap Gambar 7.4. Blender
Laboratorium Analisa Semen Pemboran Program Studi Teknik Perminyakan, Fakultas Teknologi Mineral, Universitas Pembangunan Nasional
Gambar 7.5. Stopwatch
7.4. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Membuat suspensi semen dari 600 gr semen Portland, 276 ml air dan 4 gr CMC dengan menggunakan blender.
2. Mempersiapkan peralatan filter press dan segera memasang filter paper secepat mungkin dan meletakkan gelas ukur di bawah silinder untuk menampung fluida filtrat.
3. Menuangkan suspensi semen ke dalam silinder dan segera menutup rapat. Kemudian mengalirkan udara atau gas N2 dengan tekanan 1000 psi.
4. Mencatat volume filtrate sebagai fungsi waktu dengan stopwatch, interval pengamatan setiap 2 menit pada 10 menit pertama, kemudian setiap 5 menit untuk 20 menit selanjutnya. Mencatat volume filtrate pada menit ke-25.
5. Harga filtration loss diketahui dari volume filtrate yang ditampung dalam gelas ukur selama 30 menit masa pengujian. Bila waktu pengujian tidak sampai 30 menit, maka besarnya filtration loss dapat diketahui dengan rumus : t x
F
F
t 677 . 5 30 Dimana :F30 = filtrate pada 30 menit, ml
Ft = filtrate pada t menit, ml t = waktu pengukuran, menit
6. Menghentikan penekanan udara atau gas N2, membuang tekanan udara
dalam silinder dan menuangkan sisa suspensi semen yang di dalam silinder kedalam breaker.
7.5. HASIL PERCOBAAN DAN PERHITUNGAN 7.5.1. Hasil Percobaan
Tabel VII-1.
Tabulasi Pengujian Filtration Loss Suspensi Semen
PLUG Air (ml) Semen (gr) Kontamina n Gypsum Additive PAC-L Filtratio n Loss A 336 600 - 4 80,9 B 336 600 4 - 110 C 336 600 - 6 90 D 336 600 6 - 90 E 336 600 - 8 87 F 336 600 8 - 90,5 G 336 600 - 10 90 H 336 600 10 - 86,6 I 336 600 - 12 75,7 J 336 600 12 - 65,5 K 336 600 - 14 63,5 7.5.2. Perhitungan Diketahui :
Berat Semen = 600 gram
Kontaminan lumpur = 50 ml
% WCR = 56 %
% BWOC = 0,2 %
Volume Air Total =
56+(0,2 x ( 12
600 x 100))
100 x 600
Volume Air Total = 338,4 cc 2. F 30 = 75,67 ml
T (osp) = 30 detik 3. F Teorotis = Ft x 5,677
√
t=75,67 x 5,677
√
30 = 78,4 ml4. % Kesalahan =
|
F 30Teoritis−F 30 PercobaanF 30 Teoritis|
x 100 %=
|
78,4−75,6778,4|
x 100 % = 3,62 %7.6. PEMBAHASAN
Filtration loss adalah peristiwa hilangnya cairan dari suspensi semen ke dalam formasi yang porous dan permeable yang dilalui. Cairan yang hilang tersebut disebut filtrat. Dimana filtrat yang masuk ke dalam formasi tidak boleh banyak karena akan menyebabkan suspensi semen kekurangan kekurangan air atau berakibat semen mengental dan sulit dipompa yang disebut dengan flash set.
Pengujian filtration loss bertujuan untuk mengetahui besarnya volume filtrat loss dari suspensi semen dan mengetahui efek penambahan aditif terhadap filtration loss, oleh karena itu percobaan kali ini dilakukan oleh semua plug dengan menggunakan aditif PAC-L dan kontaminan lumpur.
Percobaan yang dilakukan oleh Plug I kali ini dilakukan dengan menggunakan semen dengan komposisi 600 gram bubuk semen dan penambahan air sebesar 338,4 ml, dan aditif PAC-L sebanyak 40 ml. Percobaan dilakukan dengan menggunakan alat Filter Press yang dialiri tekanan sebesar 100 psi, sehingga kita dapat mengetahui volume filtrat dalam waktu 30 menit.
Hasil percobaan oleh Plug I diperoleh harga filtration loss selama 30 menit yang tertampung dalam gelas beker sebesar 75,67 ml, sedangkan harga filtration teoritis sebesar 78,4 ml. Sehingga persen kesalahan yang didapat adalah sebesar 3,,62%. Adanya % kesalah ini dapat terjadi karena beberapa faktor seperti praktikan yang kurang teliti dalam pembacaan skala terhadap jumlah volume air yang ditambahkan pada gelas ukur , atau penggunaan alat filter press yang tidak sesuai prosedur.
Pada grafik kontaminan lumpur vs filtration loss @ 30 menit menunjukkan fluktuasi yang tidak terlalu besar selisihnya. Penambahan lumpur dapat mengakibatkan banyaknya filtration loss yang terjadi, karena sifat lumpur yang berfasa cairan (liquid), dan juga karena adanya kandungan bentonite di dalamnya, dimana bentonite ini bila bereaksi dengan air akan mengembang dan volumepun bertambah, maka dengan penambahan lumpur, grafik menunjukkan kenaikan. Sedangkan pada grafik additive PAC-L vs filtration loss @ 30 menit di atas,
dapat meningkatkan viscositas. Hal ini dapat mengurangi filtration loss, sehingga trend line pada grafik cenderung mengalami penurunan. PAC-L merupakan aditif fluid loss control agent yang berfungsi untuk mencegah hilangnya fasa cair ke formasi
Filtration loss dapat mengganggu operasi penyemenan, karena dengan adanya filtration loss maka fasa cair yang ada dalam suspensi akan menghilang ke dalam formasi yang porous dan permeable yang dapat menyebabkan semen kekurangan fasa cairan (flash set) dan mengurangi volume semen itu sendiri. Dampak lain yang paling beresiko buruk adalah apabila terlalu banyak volume fitration loss ke formasi maka aditif yang ada pada semen akan ikut terbuang sia-sia, maka akan berdampak pula pada biaya pemboran yang semakin mahal.
Menurut standart API Filtration loss pada primary cementing yaitu 150 – 250 cc per 30 menit. Sedangkan pada squeeze cementing yaitu 55 – 65 cc per 30 menit.
Dalam aplikasi lapangan kita menginginkan filtration loss yang terjadi kecil yaitu 150 – 250 cc untuk primary cementing dan 55 – 65 cc untuk squeeze cementing, jika filtration loss besar maka akan mengakibatkan suspensi semen kekurangan air atau flash set yang menyebabkan adanya friksi di annulus yang meningkat sehingga membutuhkan tekanan pompa yang besar, karena tekanan hidrostatisnya lebih besar dari tekanan formasi itu diakibatkan karena semen yang telah ditentukan komposisinya seharusnya mengisi sesuai dengan kedalaman pemboran akan tetapi tidak sesuai karena lebih kecil kedalaman yang disii semen. akibtnya formasi akan pecah. Dalam percobaan ini, penambahan additif dan kontaminan lumpur tidak langsung menaikkan atau menurunkan filtration loss melainkan filtration loss cenderung naik atau turun seiring penambahan additif dan kontaniman lumpur.
Selain menyebabkan flash set, filtration loss terlalu besar dapat menyebabkan swelling pada formasi shale. Maka dapat berdampak terjadinya lost circulation. Swelling dapat terjadi ke arah vertikal maupun horizontal. Pada swelling ke arah vertikal akan mendesak casing dan menyebabkan collapse. Sedangkan swelling ke arah horizontal akan mendesak formasi keatas atau
kebawah yang dapat menyebabkan formasi pecah bahkan sampai runtuh sehingga menyebabkan lost circulation atau mengurangi permeabiltas suspensi semen.
7.7. KESIMPULAN
1. Berdasarkan hasil percobaan dan perhitungan pengujian filtration loss @30 menit diperoleh hasil:
- Filtration loss@ 30 menit = 75,7 ml - Filtration loss teoritis = 78,4 ml
- % kesalahan = 3,62 %
2. Filtration loss terlalu besar dapat menyebabkan hilangnya aditif yang telah tercampur pada semen ke dalam formasi secara sia-sia, formation damage, densitas semen meningkat, friksi semen naik, tekanan pompa naik dan formasi pecah.
3. Berdasarkan grafik filtrat loss vs aditif, penambahan lumpur akan meningkatkan filtrat loss karena lumpur pun akan mengeluarkan filtratnya dan penambahan PAC-L akan menurunkan filtrat loss karena PAC-L sebagai viskosifier sekaligus FLCA (Fluid Loss Control Agent). 4. Beberapa faktor yang mempengaruhi terjadinya filtration loss,
yaitu adanya tekanan hidrostatis semen yang lebih besar dari tekanan formasi. Kedua, adanya formasi yang bergoa (caving) dan rekah-rekah. 5. Aplikasi lapangan dari percobaan ini adalah mengetahui seberapa
besar volume filtration loss yang terjadi dari suspensi semen dan efek penambahan aditif untuk menurunkan besarnya filtrat loss. Filtrat loss harus dikontrol agar cairan yang keluardari semen sesedikit mungkin sebab jika filtration loss terlalu besar dapat menyebabkan kerusakan formasi dan swelling (pada formasi clay), dan semen kekurangan air.
