BAB II

DENSITAS, SAND CONTENT DAN PENGUKURAN KADAR MINYAK

PADA LUMPUR BOR

2.1. TUJUAN PERCOBAAN

1. Mengenal material pembentuk lumpur pemboran serta fungsi-fungsi

utamanya.

2. Menentukan densitas lumpur pemboran dengan menggunakan alat Mud

Balance.

3. Menentukan kandungan pasir dalam lumpur pemboran.

4. Mengetahui besarnya kadar pasir (%) yang terkandung dalam lumpur bor.

5. Menentukan kadar minyak dan padatan yang terdapat dalam lumpur bor

(emulsi).

2.2. DASAR TEORI

2.2.1. Densitas Lumpur

Lumpur sangat besar peranannya dalam menentukan berhasil atau tidaknya

suatu operasi pemboran, sehingga perlu diperhatikan sifat – sifat dari lumpur

tersebut, seperti densitas viscositas, gel strenght, atau filtration loss. Dalam

percobaan ini akan dibahas satu sifatnya saja, yaitu densitas.

Densitas lumpur bor merupakan salah satu sifat lumpur yang sangat penting,

karena peranannya berhubugan langsung dengan fungsi lumpur bor sebagai

penahan tekanan formasi. Adanya densitas lumpur bor yang terlalu besar akan

menyebabkan lumpur hilang ke formasi (loss circulation), sedangkan jika terlalu

kecil dapat menyebabkan “kick” (masuknya fluida ke lubang sumur). Maka

densitas lumpur harus disesuaikan dengan keadaan formasi yang akan dibor.

Densitas lumpur dapat menggambarkan gradien hidrostatik dari lumpur bor

dalam psi/ft. Tetapi di lapangan biasanya dipakai satuan ppg (pound per gallon).

Asumsi – asumsi :

1. Volume setiap material adalah merupakan additive :

Vs + Vml = Vmb……………………………………………………..(2.1)

2. Jumlah berat adalah merupakan additive :

ds x Vs + dml x Vml = dmb x Vmb …………………………………. (2.2)

Dimana :

Vs : Volume solid, bbl

Vml : Volume lumpur lama, bbl

Vmb : Volume lumpur baru

ds : berat jenis solid, ppg

dml : berat jenis lumpur lama, ppg

dmb : berat jenis lumpur baru, ppg

Dari persamaan (2.1) dan (2.2) diperoleh :

Vs = ………………………………………….... (2.3)

Karena zat pemberat (solid) beratnya adalah :

Ws = Vs x ds

Bila dimasukkan ke dalam persaman (2.3)

Ws = ………………………………………..(2.4)

% volume solid :

…………………………………..(2.5)

% berat solid :

…………………………. (2.6)

Maka bila yang digunakan adalah barit dengan SG = 4.3, untuk menaikkan

densitas dari lumpur lama seberat dml ke lumpur baru sebesar dmb setiap bbl

lumpur lama memerlukan berat solid, Ws sebanyak :

Ws = 684 x …………………………………………...(2.7)

Keterangan :

Ws = berat solid / zat pemberat, kg barit/bbl lumpur. Sedangkan jika yang

digunakan sebagai zat pemberat adalah bentonit dengan SG = 2.5, maka untuk

tiap barrel lumpur diperlukan :

Ws = 398 x …………………………………………...(2.8)

Dimana Ws = kg benonite/bbl lumpur lama

2.2.2. Sand Content

Tercampurnya serpihan – serpihan formasi (cutting) ke dalam pemboran

akan menbawa pengaruh kepada operasi pemboran. Serpihan – serpihan

pemboran yang biasanya berupa pasir akan menyebabkan abrasif dan 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. Oleh karena itu setelah lumpur disirkulasikan harus mengalami

proses pembersihan terutama menghilangkan partikel – partikel yang masuk ke

dalam lumpur selama sirkulasi. Alat – alat ini, yang biasanya disebut

“Conditioning Equipment”, adalah :

Shale Shaker

Fungsinya membersihkan lumpur dari serpihan – serpihan atau cutting yang

berukuran besar.

Degasser

Fungsinya untuk membersihkan lumpur dari gas yang mungkin masuk ke

lumpur pemboran.

Desander

Fungsinya untuk membersihkan lumpur dari partikel – partikel padatan yang

berukuran kecil yang bisa lolos dari shale shaker.

Desilter

Fungsinya sama dengan desander, tetapi desilter dapat membersihkan

lumpur dari partikel – partikel yang 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. Jadi

rumus untuk menentukan kandungan pasir atau sand content pada lumpur

pemboran adalah :

n =

dimana :

n = kandungan pasir

Vs = volume pasir dalam lumpur

Vm = volume Lumpur

2.3. PERALATAN DAN BAHAN

2.3.1. Alat

Mud Balance

Retort Kit

Multi Mixer

Sand Content Set

Gelas Ukur 500 cc

2.3.2. Bahan

Bentonite

Barite

Aquadest

Wetting Agent

Oil

Pasir

Keterangan

1. Lid

2. Cup

3. Base

4. Knife dan Fulcrum

5. Rider

6. Arm Balance

7. Calibrator

Gambar 2.1. Mud Balance

(http://www.ofite.com/products/Drilling/Balances/115-2.jpg)

1 2 3 4 5 6 7

Keterangan:

1. Sieve (Saringan – Ukuran : 200)

2. Funnel

3. Aquadest

4. Tube

Gambar 2.2. Sand Content Set

(http://www.durhamgeo.com/testing/misc/images/DE-11600.jpg)

1 2 3 4

Keterangan:

1. Kondensator

2. Gelas Ukur

3. Insulator Block

4. Wetting Agent

12 3 4

Gambar 2.3. Retort Kit

(http://www.fann.com/products/Drilling/Retorts/180-195.jpg)

Keterangan:

1. Mixer Cup

2. Mixer Hanging

3. Mixer

Gambar 2.4. Multi Mixer

(http://www.geocities.com/nostalgia_diner/hambeachmilkshake3cream.jpg)

1 2 3

2.4. PROSEDUR PERCOBAAN

2.1.1. Prosedur Operasi Standar

2.4.1. Mud Balance

a. Mengambil alat Mud Balance dari box.

b. Mencuci cup pada wastafel, kemudian di lap dengan kanebo.

c.Melakukan kalibrasi alat dengan mengukur densitas air, caranya dengan

mengisi air ke dalam cup sampai penuh kemudian ditutup (apabila ada air

yang tumpah dilap dengan kanebo agar pengukurannya lebih tepat).

d. Meletakkan Mud Balance pada box (posisi knife berada di atas fulcrum),

kemudian mengukur densitas air yang sudah diketahui harganya (p =

8,33 ppg pada 70o F), caranya dengan menggeser rider ke angka 8,33 ppg

(pada skala bagian atas) atau ke angka 1 gr/cc (pada skala bagian bawah),

jika kalibrasi berhasil gelembung udara pada level glass akan berada di

tengah-tengah atau menyentuh garis tengah, jika masih belum tepat, takar

ulang lah pasir yang ada pada ujung balance arm sampai kalibrasi

berhasil. Setelah itu air dibuang lalu cup dibersihkan kembali.

e.Mengukur densitas lumpur yang akan diuji dengan cara memasukkan

lumpur pada cup sampai penuh kemudian di tutup (apabila ada lumpur

yang tumpah di lap dengan kanebo agar pengukurannya lebih tepat).

f. Meletakkan Mud Balance pada box kemudian mengukur densitas lumpur

dengan cara menggeser rider, sampai gelembung udara pada level glass

berada di tengah-tengah.

g. Setelah harga densitas diketahui, lumpur dibuang, lalu cup dibersihkan

lalu Mud Balance ditaruh kembali ke dalam box.

3. Multimixer

a. Menyiapkan bahan-bahan untuk membuat lumpur.

b. Mengisi cup lumpur dengan air.

c. Mengkaitkan cup pada Multimixer dengan menekan pada penjepit atas

dan meletakkan cup pada penyangga bawah hingga mixer berputar

d. Memasukkan bahan-bahan solid yang akan digunakan.

e. Setelah campuran lumpur selesai dibuat, lepas cup dengan menaikkan

cup, kemudian tarik ke bawah.

f. Membersihkan mixer dengan memasang cup berisi air bersih lalu lap

hingga bersih.

3.1. Sand Content Set

a. Mengambil alat dari box kemudian membersihkan Sieve, Funnel, dan

Tube dengan air.

b. Mengisi Tube dengan lumpur yang akan di uji sampai batas “mud to

here” kemudian tambahkan air sampai batas “water to here”.

c. Kocok Tube dengan menutup mulut tube sampai campuran lumpur dan

air menyatu.

d. Menyaring campuran tersebut dengan cara menuangkannya ke dalam

Sieve sehingga endapan pasir akan terpisah diatas mesh.

e. Membilas Sieve dengan air dengan cara menggabungkan Funnel ke

bagian bawah Sieve dan mulut Tube sehingga endapan pasir akan

terendapkan di bagian bawah Tube.

f. Apabila masih ada endapan pasir di dalam mesh, bilas dengan air.

g. Dengan menggunakan skala yang ada pada Tube, kita dapat membaca

volume pasir yang terkandung dalam lumpur.

h. Setelah itu alat-alat dibersihkan kembali, kemudian diletakkan ke dalam

box.

4. Retort Kit

a.Menyiapkan lumpur yang akan diuji (sebelumnya sudah disaring oleh

Marsh Funnel untuk melepaskan LCM dan pasir).

b. Mengisi Upper Chamber dengan steel wall.

c.Mengisi Mud Chamber dengan lumpur, lalu tutup dengan Lid, bersihkan

jika ada lumpur yang tumpah dengan kanebo.

d. Pasangkan Mud Chamber dengan Upper Chamber kemudian tempatkan

kembali ke Insulator Block.

e.Menambahkan beberapa tetes (umumnya 3 tetes) Wetting Agent pada gelas

ukur dan tempatkan di bawah Kondensator.

f. Menancapkan kabel Insulator Block agar pemanasan lumpur bisa dimulai.

Menunggu sampai tak terjadi kondensasi lagi yang ditandai dengan

matinya lampu indikator pada Insulator Block.

g. Setelah diperoleh data hasil percobaan bersihkan Mud Chamber dan

ambil sabut baja dari Upper Chamber. Bersihkan kembali alat-alatnya

kemudian letakkan kembali ke dalam box.

4.1.1. Prosedur Percobaan

4.1.2. Densitas Lumpur

1. Mengkalibrasi peralatan Mud Balance sebagai berikut :

Membersihkan peralatan Mud Balance.

Mengisi cup dengan air hingga penuh, lalu ditutup dan dibersihkan

bagian luarnya. menegeringkannya dengan kertas tissue.

Meletakkan kembali Mud Balance pada kedudukan semula.

Rider ditempatkan pada skala 8,33 ppg.

Mengecek pada Level Glass, bila tidak seimbang, mengatur

Calibration Screw sampai seimbang.

2. Menimbang beberapa zat yang digunakan sesuai dengan petunjuk asisten.

3. Menakar air 350 cc dan mencampurnya dengan 22,5 gr bentonite.

Caranya memasukkan air ke dalam bejana, lalu memasang bejana pada

Multimixer dan memasukkan bentonite sedikit demi sedikit setelah mixer

dijalankan, selang beberapa menit setelah tercampur, mengambil bejana

dan menuangkan lumpur yang telah dibuat kedalam cup Mud Balance.

4. Menutup cup dan membersihkan lumpur yang melekat pada dinding

bagian luar dan penutup cup sampai bersih.

5. Meletakkan balance arm pada kedudukan semula, lalu mengatur rider

hingga seimbang dan membaca densitas yang ditunjukkan pada skala.

6. Mengulang langkah 5 untuk kompisisi campuran yang diberikan asisten.

5. Sand Content

1. Mengisi tabung gelas ukur dengan lumpur pemboran dan tandai.

Menambahkan air pada batas berikutnya. Menutup mulut tabung dan

mengocoknya dengan kuat.

2. Menuangkan campuran tersebut ke dalam saringan. Bairkan cairan

mengalir keluar melalui saringan. Menambahkan air ke dalam tabung,

mengocok dan menuangkan kembali ke dalam saringan. Mengulangi

hingga tabung menjadi bersih. Mencuci pasir yang tersaring untuk

melepaskan sisa – sisa dari lumpur yang masih melekat.

3. Memasang Funnel tersebut pada sisi atas Sieve. Membalikkan rangkaian

tersebut dengan perlahan – lahan dan memasukkan ujung Funnel ke

dalam gelas ukur. Menghanyutkan pasir ke dalam tabung dengan

menyemprotkan air melalui saringan hinggga semua pasir tertampung ke

dalam gelas ukur. Membiarkan pasir mengendap. Dari skala yang ada

dalam tabung, membaca prosen volume dari pasir yang mengendap.

4. Mencatat sand content dari lumpur dalam prosen volume.

6. Penentuan Kadar Cairan Lapisan

1. Mengambil himpunan retort keluar dari Insulator Block, mengeluarkan

Mud Chamber dari Retort.

2. Mengisi Upper Chamber dengan steel wall.

3. Mengisi Mud Chamber dengan lumpur dan menempatkan kembali

penutupnya lalu membersihkan lelehan lumpur.

4. Menghubungkan Mud Chamber dengan Upper Chamber, kemudian

menempatkan kembali ke dalam Insulator Block.

5. menambahkan setetes Wetting Agent pada gelas ukur dan menempatkan

di bawah Kondensator.

6. Memanaskan lumpur sampai tidak terjadi kondensasi lagi yang ditandai

dengan matinnya lampu indikator.

6.1. HASIL PERCOBAAN DAN PERHITUNGAN

6.1.1. Hasil Percobaan

Tabel II-1

Tabel Pengukuran Densitas, % Sand Content, Kandungan minyak

Plug

Lumpur Dasar Additive

Densitas (ppg)

Sand Content Kadar Minyak

Air (ml)

Bentonite (gr)

Barite (gr)

Air (ml)

Pasir (gr)

Minyak

(ml)% SC % oil

A 350 22.5 0 - 8.65 4 15 0.13 4B 350 22.5 5 - 8.75 6 20 0.18 4.25C 350 22.5 10 - 8.8 8 25 0.24 5D 350 22.5 15 - 8.9 10 30 0.26 6E 350 22.5 - 100 8.52 12 35 0.23 64F 350 22.5 - 200 8.49 14 40 0.75 7G 350 22.5 - 300 8.4 16 45 0.3 6

6.1.2. Perhitungan

1. Densitas

Lumpur dasar : 350ml air + 22,5gr bentonite +

100ml

Densitas lumpur : 8,52 ppg

2. Pengukuran sand content

Lumpur dasar : 350ml air + 22,5 bentonite + 12gr

pasir

Sand content : 0,23 %

3. Pengukuran kadar minyak dan padatan

Lumpur dasar : 350ml air + air 22,5gr bentonite

35ml minyak

% volume minyak : ml minyak x 10

: 0,64 x 10

: 6,4 %

% volume air : ml air x 10

: 7,4 x 10

: 7,4 %

% volume padatan : 100 x (% volume minyak x %

volume air)

: 100 (6,4 x 7,4)

: 19,6 %

Gram minyak : ml minyak x 0,8

: 0,64 x 0,8

: 0,512 gram

Gram lumpur : ppg lumpur x 1,2

: 8,52 x 1,2

: 10,224 gram

Gram padatan : gram lumpur x (gram minyak +

gram air)

: 10,224 x (0,512+7,4)

: 2,312 gram

ml padatan : 10 x (ml minyak x ml air)

: 10 x (0.64+7,4)

: 1,96 ml

SG padatan

Rata-rata : gr padatan / ml padatan

: 2,312 / 1,96

: 1,17 gr / ml

% berat

Padatan : (gr padatan / gr lumpur) x 100%

: (12,312 / 10,224) x 100%

: 22,6 %