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.).