BAB III Viscositas

7/26/2019 BAB III Viscositas

1/16

30

BAB III

PENGUKURAN VISKOSITAS DAN GEL STRENGTH

3.1. TUJUAN PERCOBAAN

1. Menentukan viskositas relatif lumpur pemboran dengan menggunakanMarsh

Funnel.

2. Menentukan viskositas nyata (apparent viscosity), plastic viscosity, yield

point, dangel strengthlumpur pemboran dengan menggunakan viscometer.

3. Memahami rheologylumpur pemboran.

4. Memahami efek penambahan thinnerdan thickenerpada lumpur pemboran.

3.2. DASAR TEORI

Viskositas dan gel strength merupakan bagian yang pokok dalam sifat

rheology fluida pemboran. Pengukuran sifat-sifat rheology fluida pemboran

sangat penting mengingat efektifitas pengangkatan cutting merupakan fungsi

langsung dari viskositas. Sifat gelpada lumpur juga penting pada aktu round

trip yaitu saat operasi pemboran dihentikan sementara untuk mengganti bit

misalnya, sehingga dapat men!egah cuttingmengendap di dasar sumur yang dapat

menyebabkan penambahan pada saat pemboran selanjutnya. Gel strength

menunjukkan kemampuan fluida untuk menahan !utting dalam aktu tertentu

agar tidak mengendap. Viskositas dan gel strength merupakan sebagian dari

indikator baik tidaknya suatu lumpur.

"luida pemboran dalam per!obaan ini adalah lumpur pemboran. #umpur

pemboran ini mengikuti model-model rheology Bingham Plastic, Poer la.

$iantara model ini, %ingham Plasti! merupakan model yang sederhana untuk

fluida non-netonian. &ang disebut fluida non!netonian adalah fluida yang

mempunyai harga viskositas tidak konstan, bergantung pada besarnya geseran

(shear rate) yang terjadi.

'ambar di baah ini adalah suatu plot pada kertas koordinat re!tangular

dari Viskositas Vs "hear #ate. ntuk fluida ini pada setiapshear ratetertentu


2/16

31

fluida mempunyai viskositas yang disebut apparent viscosity dari fluida pada

shear rate tersebut.

%erbeda dengan fluida netonian yang mempunyai viskositas konstan.

"luida non!netonianmemperlihatkan suatuyield point stress, yaitu suatu jumlah

tertentu dari tahanan dalam yang harus diberikan agar fluida mengalir seluruhnya.

Viskositas yang diukur dengan marsh $unnel adalah aktu dalam detik

yang dibutuhkan oleh ,*+ liter fluida untuk mengalir keluar dari !orong marsh

$unnel. ntuk fluida non-netonian data yang didapat dari marsh funnel tidak

dapat memberikan gambaran lengkap dari rheology suatu fluida, maka biasa

digunakan untuk membandingkan fluida yang baru dengan kondisi sekarang.

// /00Shear 1ate. Se!2 3

ShearStres

s.

lb4/))s5ft

Grafik 3.1.Shear Stress VsShearRateLumpur


3/16

32

Viskositas plastik (plastic viscosity) sering kali digambarkan sebagai

bagian dari resistensi untuk mengalir yang disebabkan oleh friksi mekanik. %ield

pointadalah bagian resistensi untuk mengalir yang merupakan akibat dari gaya

tarik-menarik antar partikel, gaya ini disebabkan oleh muatan-muatan pada

permukaan partikel terdispersi dalam fasa fluida.

'el strength dan yield point adalah gaya tarik-menarik dalam suatu sistem

lumpur, jika gel strength adalah gaya tarik-menarik yang statik, makayield point

merupakan gaya tarik-menarik pada suatu keadan dinamik.

3.2.1. Pee!"a Har#a S$ear S!ress Da S$ear Ra!e

6arga shear stress danshear rateyang masing-masing dinyatakan dalam

bentuk penyimpangan skala penunjuk (dial reading) dan 1PM motor, harus

diubah menjadi harga shear stress dan shear rate dalam satuan dyne4!m0 dan

detik/ agar diperoleh harga viskositas dalam satuan !p (centipoise). 7dapun

persamaan tersebut sebagai berikut 8

9 8 /.:+ 1PM......................................................................................( ; /)

< 8 .:: =...........................................................................................( ; 0)

/

0

+

Pumping 1ate. 'PM ( 0 >> P?P@)7pparentVis!osity.

=entipoises

Grafik 3.2. Vis%&si!as VsShear Rate#umpur

0 + A /

Vis!ous "luid

Plasti! "luid


4/16

33

dimana 8 9 8 shear rate, sekon -/

< 8 shear stress, dyne4!m0

= 8 dial reading, derajat

1PM 8 revolution per minute dari rotor.

3.2.2. Pee!"a Har#a Visk&si!as N'a!a (A))are! Vis%&si!'*

Viskositas nyata (Ba) untuk setiap harga shear rate dihitung berdasarkan 8

Ba C /))

........................................................................................( ;

)

Ba C#PM

&)-( .....................................................................................( ;

+)

3.2.3. Pee!"a P+as!i% Vis%&si!' Da ,ie+- P&i!

ntuk menentukan plastic viscosity (Bp) danyielt point (&p) dalam fielt

unit digunakan persamaanBingham Plasticberikut 8

Bp C-,

-,

...............................................................................( ;

)

$engan memasukkan persamaan (-/) dan (-0) kedalam persamaan (-)

didapat8

BpC =; =....................................................................................( ; )

&bC =- Bp.......................................................................................( ; :)

$imana 8 Bp C plasti! vis!osity, !p

&b C yielt point %ingham, lb4/ ft0

=C dial reading pada 1PM, derajat

=C dial reading pada 1PM, derajat

3.2.. Pee!"a Har#a Ge+ S!re#!$

6arga gel strength dalam lb4/ ft0 diperoleh se!ara langsung dari

pengukuran dengan alat Vis!ometer "ann V'. Simpangan skala penunjuk akibat


5/16

34

digerakkannya rotor pada ke!epatan 1PM, langsung menunjukkan harga gel

strength/ detik atau / menit dalam lb4/ ft0.

3.3. ALAT DAN BAHAN

3.3.1. A+a!

Marsh Funnel.

Dimbangan.

'elas ukur !!.

'iscometer

Mud Mi(er.

&up Mud Funnel.

3.3.2. Ba$a

Bentonite.

7ir taar (a)uadest).

P7=-1.


6/16

35

3.3.3. Ga/0ar A+a!

Eeterangan8

1. *ial #eading +*ial ens-

2. "peed "election

3. "ynchronous Motor

4. "itch "peed &ontrol

. Mud &up

/. 1otor

/ 0

+


7/16

36

Eeterangan8

1. &up2. Funnel

Ga/0ar 3.1. Vis%&/e!er

Ga/0ar 3.2.Marsh Funnel

/

0


8/16

37


9/16

38

3.. PROSEDUR PERCOBAAN

3..1. S!a-ar- O)era!i&a+ Pr&%e-"re

1. Marsh Funnel

- 7mbil$unneldan balikkan pada posisi !orong menghadap ke atas.

- #etakkan chokedi baah$unnel.

- Dutup bagian baah$unneldengan jari.

- Duang lumpur melalui saringan pada$unnel.

- %uka bagian baah $unnel yang sebelumnya ditutup dengan jari

bersamaan dengan berjalannyastopatch.

- 6itung berapa lama lumpur memenuhi chokehingga batas.- =atat aktunya.

- =u!i semua alat dengan bersih,lalu keringkan dan letakkan di tempat

semula.

2. 'iscometer0#heologymeter Fann 'G

- Menyalakan viscometer.

- Menyiapkan lumpur di dalam cup mud.

- Meletakkan cuppadastagedari viscometersesuai dengan posisi kaki

cup.

- Putar knoagar kedudukan stage naik, sampai batas tertentu sehingga

#otordanBo "ha$tter!elup di dalam lumpur.

- ntuk menghitung viskositas plastis, rotor dinyalakan dengan

menggerakkan sitch pada posisi 6igh dan ke!epatan putar rotor

pada 1PM

- Menunggu hingga angka pada pemba!aan dial reading men!apai

keseimbangan, kemudian men!atat harga yang ditunjukkan oleh skala

dial reading.

- Melakukan kembali langkah e-f untuk ke!epatan , 0, /, dan

1PM.

- ntuk menghitung Gel "trength, rotor dinyalakan dengan

mengerakkan sit!h pada posisi 6igh dan ke!epatan putar rotor pada

1PM selama / detik.

Ga/0ar 3.3.Mud Mixer


10/16

39

- Mematikan Fann 'G kemudian diamkan lumpur selama / detik

(sebelum mematikan Fann 'G, pindahkan posisi ke!epatan putar

rotor pada 1PM).

- Setelah didiamkan / detik, lalu memba!a simpangan maksimum

yang ditunjukkan pada dial reading (untuk Gel "trength / menit,

lama pendiaman lumpur menjadi / menit).

- Setelah diperoleh data hasil per!obaan, bersihkan cupdan merapikan

kembali alat nya.

3..2. e/0"a! L"/)"r

Prosedur pembuatan lumpur sama dengan prosedur pembuatan lumpur pada

per!obaan satu. Eomposisi lumpur yang akan dibuat ditentukan oleh asisten.

3..3. Cara Kera De#a ars$ "e+

/. Menutup bagian baah marsh $unnel dengan jari tangan. Duangkan

lumpur bor melalui saringan sampai menyinggung bagian baah saringan

(/,liter).

0. Setelah menyediakan bejana yang telah tertentu isinya (/ )uartC *+ml)

pengukuran dimulai dengan membuka jari tadi sehingga lumpur mengalir dan

terampung di dalam bejana tadi.

. Men!atat aktu yang diperlukan (detik) lumpur untuk mengisi bejana.

3... e#"k"r S$ear S!ress De#a Vis%&/e!er

/. Mengisi bejana dengan lumpur sampai batas yang ditentukan.

0. Meletakkan bejana pada tempatnya, serta mengatur kedudukannya

sedemikian rupa sehingga rotor dan oter!elup ke dalam lumpur menurut

batas yang telah ditentukan.

. Menggerakkan rotor pada posisiighdan menempatkan ke!epatan putar

rotor pada kedudukan 1PM. Pemutaran terus dilakukan sehingga

kedudukan skala (dial) men!apai keseimbangan. Men!atat harga yang

ditunjukkan oleh skala.

+. Pen!atatan harga yang ditunjukkan oleh skala penunjuk setelah men!apai

keseimbangan dilanjutkan untuk ke!epatan 1PM dengan !ara yang sama

seperti diatas.


11/16

40

3..4. e#"k"r Gel StrengthDe#a Vis%&/e!er

/. Setelah selesai pengukuran shear stress, mengaduk lumpur dengan

Vis!ometer pada ke!epatan 1PM selama / detik.

0. Mematikan Vis!ometer, kemudian diamkan lumpur selama / detik.

. Setelah / detik menggerakkan rotor pada ke!epatan 1PM. Memba!a

simpangan maksimum pada skala penunjuk.

+. Mengaduk kembali lumpur dengan Vis!ometer pada ke!epatan rotor 1PM

selam / detik.

. Mengulangi kerja diatas untuk gel strength/ menit. (untuk gel strength /

menit, lama pendiaman lumpur / menit).


12/16

41

3. HASIL PERCOBAAN DAN PERHITUNGAN

1. Hasi+ Per%&0aa

Ta0e+ III51

Pe#"k"ra Visk&si!as6 ,ie+- P&i!6 -a Ge+ S!re#!$

P

LUG

K&

/)&sisi

"/+a$

)ea/0a$a

Visk&si!as

(-e

!78"ar!*

PV

(%)*

,P(

+07199f!2* GS

(+07199f!2*

19:: 19:

7si

ste

n

#umpur $asar

(#$F%entonite

00, gr)

,+ gr

P7=-1- - - - -

7

#umpur $asar

(#$F%entonite

00, gr)

, gr

P7=-100 /0 / +

%

#umpur $asar

(#$F%entonite

00, gr)

,A gr

P7=-10A / /0 /0

=

#umpur $asar

(#$F%entonite

00, gr)

/, gr

P7=-1: /+ / / 00

@

#umpur $asar

(#$F%entonite

00, gr)

/,0 gr

P7=-1*A / 0 // 0*

"

#umpur $asar

(#$F%entonite

00, gr)

/,+grP7

=-1/: /+ 00 * 0

'

#umpur $asar

(#$F%entonite00, gr)

,+ grP7=-#

,* A + +

6

#umpur $asar

(#$F%entonite

00, gr)

, gr

P7=-#A : +

?

#umpur $asar

(#$F%entonite

00, gr)

,A gr

P7=-#0*,/* 0 +

G

#umpur $asar

(#$F%entonite

00, gr)

/ gr

P7=-#+0 * A 0


13/16

42

E

#umpur $asar

(#$F%entonite

00, gr)

/,0 gr

P7=-#++,: / /0 *

#

#umpur $asar

(#$F%entonit

e 00, gr)

/,+ gr

P7=-#

,0 /0 / :

2. Per$i!"#a

/. Pengukuran Viskositas (Marsh "unnel)

#umpur $asar ( ml 7ir F 00, gr %entonite)F /,+gr P7=-1

Haktu alir lumpur dalam Marsh "unnel C ,0 detik

0. Pengukuran Viskositas Plastik, &ield Point, dan 'el Strength (Viskometer)

#umpur$asar( ml 7ir F 00, gr %entonite) F /,+ gr P7=-#

)a = C :o I = C 0

o

)b Plasti! Vis!osity (PV) C (= - =)

C (: ; 0)

C /0 !p

)! &ield Point (&P) C (=; PV)

C ( 0; /0 )

C / lb4/ ft0

d) 'S /J (/ detik) C lb4/ ft0

e) 'S /K (/ menit) C : lb4/ ft0


14/16

53

3.4. PEBAHASAN

Per!obaan yang dilakukan kali ini adalah pengukuran viskositas dan gel

strength dan yield point. 7lat yang digunakan untuk mengetahui nilai dari

viskositas lumpur adalahMarsh Funnelyang merupakan alat untuk menghitung

viskositas se!ara kualitatif (tanpa adanya angka atau perhitungan). Sedangkan alat

untuk mengukur plasti! vis!osity, yield point dan gel strength adalah Vis!ometer

"ann V'.

Pada pengukuran viskositas dengan menggunakan marsh $unnel,aktu

yang diperlukan (detik) lumpur untuk mengisi bejana tertentu tersebut dapat

di!atat. $ari per!obaan tersebut, diperoleh aktu alirnya sebesar ,0 detik.

Pada pengukuran plastic viscosity, yield point dan gel strength dengan

menggunakan vis!ometer "ann V', diperoleh plastic viscosity-nya /0 !p dan

yield point-nya sebesar / lb4/ ft0. Setelah mengukurplastic viscositydanyield

point kemudian dilakukan pengukuran gel strength. $ari hasil per!obaan,

diperoleh harga gel strength / detik sebesar lb4/ ft0dan harga gel strength /

menit sebesar : lb4/ft0.

$ari analisa grafik, maka dapat disimpulkan baha jika lumpur ditambah

P7=-1 maka viskositasnya akan bertambah dan jika ditambah air maka

viskositasnya akan berkurang. $apat dilihat baha aktu yang dibutuhkan

lumpur untuk mengalir bertambah dengan adanya penambahan P7=-1 pada

pengukuran viskositas dengan menggunakan marsh funnel. 6al tersebut

mengindikasikan adanya penambahan viskostias. Penambahan viskositas

berpengaruh terhadap bertambahnya gel strength dan yield point yang diukur

dengan menggunakan vis!ometer. %ertambahnya gel strength dan yield point

tersebut terjadi pada komposisi lumpur dasar yang sama. Penyimpangan grafik

dapat terjadi karena kesalahan pada aktu per!obaan atau pengaruh ketelitian dari

setiap praktikan (uman error-yang berbeda-beda serta kebersihan alat ketika

digunakan di laboratorium.

7dapun aplikasi dari pengukuran viskositas dengan marsh $unnel adalah

agar dapat mengetahui viskositas se!ara kualitatif berdasarkan aktu yang

dibutuhkan lumpur untuk mengalir sehingga dapat diketahui apakah lumpur yang


15/16

54

dibuat kental atau !air. Gika aktu yang dibutuhkan lama, maka dapat dikatakan

lumpur tersebut kental dan begitu pula sebaliknya. %erbedanya aktu saat

pertama kali mengukur viskositas menggunakan marsh $unneldengan pengukuran

berikutnya menandakan adanya perubahan viskositas.

7plikasi dari pengukuran plasti! vis!osity adalah untuk mengetahui

besarnya viskositas lumpur se!ara pasti. 7pabila perubahan viskositas besar, maka

harus dilakukan evaluasi 4penanggulangan. Gika viskositas lumpur besar maka

!utting akan semakin sulit untuk dipisahkan dari lumpur. Sedangkan, viskositas

yang terlalu ke!il maka dapat menyulitkan pengangkatan !utting pada lumpur ke

permukaan.

7plikasi dari pengukuran gel strength adalah untuk menahan cuttingagar

tidak jatuh dan mengendap di dasar sumur saat sirkulasi dihentikan.Gika gel

strengthbesar, maka dapat menahan !utting dengan lebih baik, tetapi memerlukan

daya4kekuatan pompa yang besar untuk mensirkulasikan lumpur. Gika tekanan

pompa yang diberikan terlalu besar, maka dapat merekahkan formasi (fra!turing)

sehingga dapat menyebabkan terjadinya loss circulation. Gikagel strength ke!il

maka dapat menyebabkan cutting !epat turun ke dasar sumur dan dapat

menyebabkan terjadinya regreeding.

7plikasi dari pengukuran yield point adalah mengoptimalkan

pengangkatan cutting ke permukaan. Gika yield point besar maka dapat

menyebabkan cutting sulit untuk dipisahkan dari lumpur, tetapi pengangkatan

dapat berlangsung se!ara optimal. Gika yield point ke!il maka pengangkatan

cuttingke permukaan kurang optimal dan dapat menyebabkan pipe stickingatau

regreeding.


16/16

55

3.;. KESIPULAN

/. $ari hasil per!obaan diperoleh

Pengukuran viskositas dengan marsh $unneldiperoleh

Haktu C ,0 detik Plasti! vis!osity C /0 !p &ield point C / lb4/ft0

'el strength / detik C lb4/ft0

'el strength / menit C : lb4/ft0

. Penambahan additive P7=-1 menyebabkan kenaikan viskositas dan

jika ditambah air maka viskositasnya akan berkurang.

+. Pengukuran viskositas relatif dengan menggunakan marsh funnel

bertujuan untuk mengetahui viskositas se!ara !epat dilapangan

sehingga dapat mengetahui apakah ada perubahan viskositas terhadap

kemampuan lumpur.

+. 7plikasi lapangan gel strength, jika gel strength besar maka dapat

menyebabkan beratnya kerja pompa pada saat disirkulasikan pertama

kalinya dan jika gel strength rendah maka pada saat round trip cutting

mengendap dan menyebabkan regreeding.

. 7plikasi yield point adalah jika yield point besar maka lumpur dan

!utting sulit dipisahkan, sedangkan yield point rendah maka

kemampuan untuk mengangkat !utting kurang baik dan menyebabkan

pipe sticking.

Documents

BAB III Viscositas