Download - Shear Bond Strength
BAB IX
PENGUJIAN SHEAR BOND STRENGTH
9. 1. Tujuan Percobaan
1. Mengukur shear bond strength semen dengan menggunakan alat
Hydraulic Press;
2. Mengetahui efek penambahan additive (Barite dan Bentonite) terhadap
shear bond strength suatu suspensi semen;
3. Mengetahui Pengertian Shear Bond Strength;
4. Mengetahui penggunaan Hydraulic Press.
9.2. Dasar Teori
Strength pada semen terbagi menjadi dua, yaitu compressive strength
dan shear bond strength. Dalam percobaan kali ini akan dilakukan percobaan
tentang shear bond strength.
Shear bond strength didefinisikan sebagai kekuatan semen dalam
menahan tekanan–tekanan yang berasal dari berat casing atau menahan
tekanan–tekanan dalam arah yang vertikal.
Pengukuran shear bond strength ini dilakukan karena pada saat
pengukuran compressive strength tidak menunjukkan harga shear strength
dari ikatan antara semen dengan casing atau semen dengan formasi batuan.
Pengukuran shear bond strength di laboratorium dilakukan dengan
menggunakan Hydraulic Press. Pengukuran shear bond strength dapat
diketahui dengan melihat harga tekanan pada saat terjadi pergeseran dari
sampel yang diuji dimana harga pembebanan diatur tergantung pada
antisipasi harga strength dari sampel semen.
Untuk mencapai hasil penyemenan yang diinginkan maka strength
semen harus mampu untuk :
Melindungi dan menyokong casing.
Menahan tekanan hidrolik tinggi tanpa terjadi perekahan.
78
Menahan goncangan selama operasi pemboran dan perforasi .
Menyekat lubang dari fluida formasi yang korosif.
Menyekat antar lapisan yang permeable.
Penilaian penyemenan biasanya berdasarkan compressive strength
atau tensile strength dari batuan semen, dengan assumsi bahwa materialnya
memenuhi syarat untuk pembentukan strength yang baik serta menghasilkan
suatu ikatan yang kuat. Pada kenyataan di lapangan bahwa asumsi di atas
tidak selalu benar. Untuk itulah diperlukan suatu pengujian di laboratorium
terhadap kualitas semen ini.
Harga Shear Bond Strength dapat dicari dengan menggunakan
persamaan sebagai berikut :
Dimana :
SBS = Shear bond strength, psi
A1 = Luas Bearing Block Hydraulic Mortar, in2
D = Diameter dalam casing sample (semen), in
h = Tinggi sample semen,in
p = Pembebanan maksimum, psi
k = Konstanta koreksi, fungsi dari perbandingan tinggi (h) terhadap
diameter (D)
Untuk t/D yang lebih kecil dari 2 maka dapat digunakan tabel dibawah ini:
Tabel. 9.1. Perbandingan t/D Terhadap Koefisien Faktor
T/d Koefisien Faktor
1.75 0.98
1.5 0.96
1.25 0.93
1 0.87
79
SBS = k x p [A1/π D h]
9.3. Peralatan Dan Bahan
9.3.1. Peralatan
- Hydraulic press :
Bagian peralatan ini adalah :
Hidraulic pump
Motor
Bearing Block Machine Hydraulic Mortar
Manometer pengukur tekanan
Mold silinder
Batang pendorong
Holder Silinder Penyangga
- Gerinda
- Jangka sorong
Gambar 9.1 Hydraulic Press
80
Gambar 9.2 Gerinda
Gambar 9.3 Jangka Sorong
9.3.2. Bahan :
Semen
Bentonite
Air
81
9.4. Prosedur Percobaan
1. Membersihkan permukaan sampel dan permukaan mold dari tetesan air
dan pasir atau gerusan butiran semen agar tidak menempel pada bearing
block mesin penguji.
2. Meletakkan mold silinder yang berisi sampel semen pada holder
silinder penyangga yang didudukkan pada bearing block hydraulic
bagian bawah. Posisi sampel harus berdiri vertical.
3. Mendudukkan batang pendorong pada permukaan sampel semen dan
menurunkan posisi bearing block hydraulic bagian atas dengan memutar
tangkai pengontrol spiral.
4. Memperkirakan laju pembebanan sampai maksimum tidak kurang dari
20 detik dan tidak lebih dai 80 detik. Jangan melakukan pengaturan
(pembetulan) pada kontrol testing motor selama pembebanan sampai
terjadi pergeseran sampel semen dari casing sampel. Pada saat terjadi
pergeseran merupakan harga pembebanan yang maksimum.
5. Mencatat harga pembebanan geser maksimum, kemudian shear bond
strength dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :
SBS = K x P (A1 / ( D h))
Dimana :
SBS = Shear bond strength, psi
A1 = Luas Bearing Block Hydraulik Mortar, in2
D = Diameter dalam casing sample (semen), in
h = Tinggi sample semen,in
p = Pembebanan maksimum, psi
k = Konstanta koreksi, fungsi dari perbandingan tinggi (h) thd
diameter ( D )
82
9.5. Perhitungan
Diketahui:
Tinggi sample = 2.01 cm
Diameter sample = 0.96 cm
Diameter bearing block = 6.5 cm
Pembebanan maksimum = 257 Psi
Ditanya: SBS = ?
Penyelesaian:
A1 = luasan bearing block
= = = 33.166 cm
-3
K = X = = 0.968
Sehingga, SBS bisa dihitung:
SBS = K x P x (A1/πDh)
=
= 1008.129 Psi
9.6. Hasil Percobaan
1.75
1.598
1.5
0.98 k 0.96
83
Semen (gram
Air (ml)
Bentonite (gram)
NaCl (gram)
P (psi)
Diameter Bearing (in)
d (in)
r1(in)
A1(in2)
h (in)
t (in)
t/d
k SBS (psi)
600 276
0 257
6.5 0.96
3.25
33.166
2.01
1.614
1.681
0.975
1370.927
600 276
0.5 250
6.5 1.01
3.25
33.166
2.51
1.614
1.598
0.968
1008.129
600 276
1 249
6.5 1.06
3.25
33.166
3.01
1.614
1.523
0.962
792.836
600 276
1.5 242
6.5 1.11
3.25
33.166
3.51
1.614
1.454
0.954
626.213
600 276
2 235
6.5 1.16
3.25
33.166
4.01
1.614
1.391
0.947
505.320
600 276
2.5 231
6.5 1.21
3.25
33.166
4.51
1.614
1.334
0.940
420.315
600 276
3 229
6.5 1.26
3.25
33.166
5.01
1.614
1.281
0.934
357.773
600 276
3.5 226
6.5 1.31
3.25
33.166
5.51
1.614
1.232
0.926
306.140
600 276
1.5 140
6.5 0.96
3.25
33.166
1.73
1.614
1.681
0.975
867.679
600 276
2 149
6.5 1.01
3.25
33.166
2.23
1.614
1.598
0.968
676.287
600 276
2.5 155
6.5 1.06
3.25
33.166
2.73
1.614
1.523
0.962
544.151
600 276
3 170
6.5 1.11
3.25
33.166
3.23
1.614
1.454
0.954
478.035
600 276
3.5 182
6.5 1.16
3.25
33.166
3.73
1.614
1.391
0.947
420.732
600 27
4 202
6.5 1.2
3.25
33.166
4.2
1.61
1.33
0.94
391.878
84
6 1 3 4 4 0600 2
76
4.5 220
6.5 1.26
3.25
33.166
4.73
1.614
1.281
0.934
364.059
600 276
6 224
6.5 1.31
3.25
33.166
5.23
1.614
1.232
0.926
319.676
Tabel 9.2. Hasil Pengujian Shear Bond Strength
9.7. Pembahasan
Pada grafik bentonite Vs shear bond strength menunjukkan
fluktuasi, dimana pada bagian awal terdapat penyimpangan yang besar.
Secara teori fungsi dari bentonite adalah menghisap air, sehingga volume
suspensi semen menjadi 10 kalinya, selain itu penambahan bentonite akan
85
menurunkan strength akhir. Maka seharusnya grafik menunjukkan
penurunan.
Sedangkan grafik barite vs shear bond strength juga menunjukkan
ketidakstabilan. Secara teoritis bahwa penambahan barite akan menaikkan
shear bond strength, sehingga seharusnya grafik yang diperoleh akan
semakin meningkat.
Semen yang baik adalah semen yang mempunyai harga shear bond
strength tinggi karena semen mempunyai kekuatan untuk mampu menahan
tekanan–tekanan yang berasal dari berat casing yang ditimbulkan atau
tekanan–tekanan dalam arah yang vertikal.
9.7. Kesimpulan
1. Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh besarnya harga Shear
Bond Strength untuk komposisi semen dasar yaitu 350 gram semen dan
161 ml air dengan penambahan 4 gram bentonite adalah sebesar
758.097 psi.
2. Shear Bond Strength didefinisikan sebagai kekuatan semen dalam
menahan berat casing atau kekuatan semen dalam menahan tekanan-
tekanan ke arah vertikal.
3. Semen yang baik adalah semen yang mempunyai harga shear bond
strength tinggi karena semen mempunyai kekuatan untuk mampu
menahan tekanan-tekanan yang berasal dari berat casing yang
ditimbulkan atau tekanan–tekanan dalam arah yang vertikal.
4. Untuk mencapai hasil penyemenan yang diinginkan, maka strength
semen harus :
a. Melindungi dan menyokong casing
b. Menahan tekanan hidrolik yang tinggi tanpa terjadinya perekahan
c. Menahan goncangan selama operasi pemboran dan perforasi
d. Menyekat lubang dari fluida formasi yang korosif
e. Menyekat antar lapisan yang permeable
86