bab 8 compressive strength ok
TRANSCRIPT
7/27/2019 Bab 8 Compressive Strength Ok
http://slidepdf.com/reader/full/bab-8-compressive-strength-ok 1/7
BAB VIII
PENGUJIAN COMPRESSIVE STRENGTH
8.1 Tujuan Percobaan
1. Untuk mengetahui harga compressive strength dari batuan semen yang
telah dilepas dari cetakan.
2. Untuk mengetahui metode perhitungan dan pengukuran compressive
strength.
3. Untuk mengetahui tekanan maksimum retak (pecah) dari sample
semen.
8.2 Teori Dasar
Strength pada semen dibagi dua, yaitu compressive strength dan
shear strength. Compressive strength didefinisikan sebagai kekuatan
semen dalam menahan tekanan-tekanan yang berasal dari formasi maupun
casing sampai saat mulai pecah yang disebabkan oleh tekanan fluida baik
pada waktu produksi, injeksi ataupun pada waktu perekahan. Sedangkan
shear strength didefinisikan sebagai kekuatan semen dalam menahan gaya
geser yang disebabkan oleh berat casing. Pada situasi normal, semen akan
mendapat gaya compressive yang menahan tekanan-tekanan dari arah
horisontal dan shear strength semen yang akan menahan tekanan-tekanan
dari arah vertikal.
Nilai compressive sangat dipengaruhi oleh temperatur
pengkondisian, tekanan pengkondisian, lama waktu pengerasan, kadar air semen (WCR), kehalusan butiran semen dan merupakan fungsi langsung
dari permeabilitas batuan semen. Pada temperatur tinggi, harga
compressive strength semen dipengaruhi oleh kehalusan bubuk silika yang
ditambahkan. Sebagai gambaran pengaruh temperatur dan tekanan untuk
lama waktu 24 jam terhadap compressive strength dapat dilihat pada grafik
8.2.1
72
7/27/2019 Bab 8 Compressive Strength Ok
http://slidepdf.com/reader/full/bab-8-compressive-strength-ok 2/7
Dari grafik 8.2.1 dapat dilihat bahwa tekanan pengkondisian di atas
2000 psi sudah tidak memberikan kenaikkan compressive strength yang
berarti, jadi untuk tujuan praktis pengkondisian suatu percobaan, dapat
dipergunakan tekanan kurang lebih 1000 psi sebagai simulasi kondisi
bawah sumur.
Semen/casing menerima beban compressive strength dan tensile
yang sangat tinggi dari batuan di sekitarnya. Setelah pemboran, kondisi
batuan tidaklah stabil. Batuan mempunyai yield di bawah kondisi strain
tektonis dan ini diterimakan kepada semen dan casing. Pada kondisi ini
semen dan casing tidak lebih daripada lapisan yang menyelubungi suatu
lubang yang menerima beban dari dua arah, luar dan dalam. Menurut
Cheatam, semen dalam annulus di antara lapisan garam dan casing
menerima kompresi oleh tekanan lapisan garam. Hal ini akan mengurangi
pemancaran stress ke casing. Pengurangan ini besarnya sekitar 5 % untuk
casing 8 5/8 in di lubang 12 in.
GRAFIK 8.2.1.Compressive Strength Terhadap Tekanan5
Dalam mengukur strength semen, seringkali yang diukur adalah
compressive strength daripada shear strength. Umumnya compressive
strength mempunyai harga 8 - 10 kali lebih dari harga shear strength.
Pengujian compressive strength di laboratorium dilakukan dengan
menggunakan alat “Curing Chamber dan Hydraulic Mortar ”.
73
7/27/2019 Bab 8 Compressive Strength Ok
http://slidepdf.com/reader/full/bab-8-compressive-strength-ok 3/7
Curing chamber dapat mensimulasikan kondisi lingkungan semen
untuk tempertur dan tekanan tinggi sesuai dengan temperatur dan tekanan
formasi. Hydrualic mortar merupakan mesin pemecah semen yang sudah
mengeras dalam curing chamber. Strength minimum yang
direkomendasikan oleh API untuk dapat melanjutkan operasi pemboran
adalah 6,7 Mpa (1000 psi).
Untuk mencapai hasil penyemenan yang diinginkan maka strength
semen harus :
Melindungi dan menyokong casing.
Menahan tekanan hidrolik yang tinggi tanpa terjadi perekahan.
Menahan goncangan selama operasi pemboran dan produksi.
Menyekat lubang dari fluida formasi yang korosif.
Menyekat antar lapisan yang permeabel.
Ikatan semen yang baik adalah tujuan utama dari penyemenan
primer. Bearden dan Lane (1961) merancang percobaan sederhana untuk
menentukan shear bond strength semen pada pipa. Mereka menyimpulkan bahwa shear bond strength sangat tergantung dari berbagai faktor.
Kenaikkan tensile strength menaikkan shear bond strength (walaupun
keduanya tidak mempunyai hubungan khusus, (Farris)) yang mana
bergantung pada komposisi semen, temperatur dan tekanan pengkondisian
serta waktunya. Selain itu juga kekasaran permukaan casing dan hadirnya
pengotor lumpur atau minyak.
Becker dan Peterson, 1963 menyatakan bahwa shear bond Strengthdipengaruhi oleh gaya adhesi (sifat kebasahan permukaan), derajat hidrasi
semen. Berlaku secara umum bahwa kuat tarik semen besarnya sekitar
1/12 dari compressive strength. Mengikuti anggapan ini, Farris
menyimpulkan bahwa compresive strength yang paling rendah (100 psi)
diperlukan untuk mendukung casing.
74
7/27/2019 Bab 8 Compressive Strength Ok
http://slidepdf.com/reader/full/bab-8-compressive-strength-ok 4/7
8.2.1 Peralatan Yang Digunakan
Peralatan yang digunakan untuk pengukuran compressive
strength adalah hidraulic press, bagian peralatan ini adalah :
1. Hidraulic pump
2. Motor
3. Bearing Block Machine Hydraulic Mortar
4. Monometer pengukur tekanan
Gambar 8.1
Hydraulic Press
8.3. Prosedur Pengujian
1. Bersihkan permukaan sampel dari tetesan air dan pasir atau gerusan
butiran agar tidak menempel pada bearing blok mesin penguji.
2. Periksa permukaan sampel apakah sudah benar-benar rata, apabila
belum ratakan dengan menggunakan gerinda.
3. Letakkan sampel semen dalam blok bearing dan atur supaya tepat
ditengah-tengah permukaan blok beraing di atasnya dan blok beraing
di bawahnya, sampel semen harus berdiri vertikal.
4. Perkiraan tekanan maksimum retak (pecah), apabila lebih dari 3000
psi (skala manometer) beri pembebanan awal setengah tekanan
75
7/27/2019 Bab 8 Compressive Strength Ok
http://slidepdf.com/reader/full/bab-8-compressive-strength-ok 5/7
maksimum, bila kurang dari 3000 psi pembebanan awal tidak
diperlukan.
5. Perkiraan laju pembebanan sampai maksimum tidak kurang dari 20
detik dan lebih dari 80 detik.
6. Hidupkan motor penggerak pompa dan jangan lakukan pngaturan
(pembetulan) pada kontrol testing selama pembebanan sampai
didapatkan pembebanan maksimum ketika batuan pecah.
7. Catat harga pembebanan maksimum tersebut.
8. Lakukan perhitungan compressive strength semen, dengan
menggunakan rumus :
CS = k x P (A1 / A2)
Dimana :
CS = Compressive Strength semen, psi
P = Pembebanan maksimum, psi
A1 = Luas penampang block bearing dari hydraulic mortar, in2
A2 = Luas permukaan sampel semen, in2
k = Konstanta koreksi, funsi dari perbandingan tinggi (t) terhadap
diameter (d)
t/d Koefisien Faktor
1.75 0.98
1.5 0.96
1.25 0.93
1 0.87
Tabel 8.1
Perbandingan t / d terhadap koefisien faktor
8.4 Data dan Perhitungan
Perhitungan :
Diameter bearing : 6.70 in
Jari-Jari bearing : 3.35 in
a. Semen + 0 gr Bentonite
76
7/27/2019 Bab 8 Compressive Strength Ok
http://slidepdf.com/reader/full/bab-8-compressive-strength-ok 6/7
Tinggi = 4.1 cm = 1.614 in
Diameter = 0.960 in
Pressure = 257 psi
K = t/d = 1.614 / 0.960 =1.681
CS = K.P.(A1/A2) = 0.975 x 257 x ( 35.239 / 0.723) =
12199 psi
Semen Air Bentonite NaCl P D A1 A2 t/d K CS
600 276 0.0 257 0.960 35.239 0.723 1.681 0.975 12199.121
600 276 0.5 250 1.010 35.239 0.801 1.598 0.968 10647.736
600 276 1.0 249 1.060 35.239 0.882 1.523 0.962 9568.261
600 276 1.5 242 1.110 35.239 0.967 1.454 0.955 8415.837
600 276 2.0 235 1.160 35.239 1.056 1.392 0.947 7424.101
600 276 2.5 231 1.210 35.239 1.149 1.334 0.940 6658.205
600 276 3.0 229 1.260 35.239 1.246 1.281 0.934 6045.965
600 276 3.5 226 1.310 35.239 1.347 1.232 0.926 5472.655
600 276 1.5 140 0.960 35.239 0.723 1.681 0.975 6645.435
600 276 2.0 149 0.960 35.239 0.723 1.681 0.975 7072.642
600 276 2.5 155 0.960 35.239 0.723 1.681 0.975 7357.446
600 276 3.0 170 0.960 35.239 0.723 1.681 0.975 8069.457
600 276 3.5 182 0.960 35.239 0.723 1.681 0.975 8639.066
600 276 4.0 202 0.960 35.239 0.723 1.681 0.975 9588.414
600 276 4.5 220 0.960 35.239 0.723 1.681 0.975 10442.827
600 276 6.0 224 1.310 35.239 1.347 1.232 0.926 5424.225
Table 8.2
Hasil pengujian compressive strength
8.5. Pembahasan
Dari hasil percobaan dapat disimpulkan bahwa penambahan
bentonite akan menurunkan compressive strength sedangkan penambahan
NaCl akan menaikkan compressive strength, kecuali pada penambahan 6
gr NaCl yang menurunkan compressive strength. Sedangkan menurut teori
77
7/27/2019 Bab 8 Compressive Strength Ok
http://slidepdf.com/reader/full/bab-8-compressive-strength-ok 7/7
dengan penambahan NaCl akan menyebabkan kenaikan compressive
strength. Penyimpangan itu bisa terjadi karena beberapa hal antara lain :
1. Pemakaian jenis semen yang tidak sesuai, karena semen
yang digunakan pada praktikum adalah semen type A, bukan semen yang
biasa digunakan dalam industri perminyakan.
2. Kekurangtelitian praktikan dalam pembacaan skala dan
harga tekanan serta harga compressive strength.
Dari hasil percobaan diketahui pada semen dasar harga
compressive strength-nya adalah 12199 psi yang berarti semen tersebut
mempunyai kemampuan untuk menahan tekanan sebesar 12199 psi yang
berasal dari selisih tekanan formasi dengan tekanan yang berasal dari
casing .
8.6 Kesimpulan
1. Dari data dan perhitungan terlihat bahwa semakin besar
penambahan bentonite maka semakin rendah CS (psi) begitu pula nilaiCS semakin menurun.
2. Semakin besar penambahan NaCl semakin tinggi CS (psi) namun
nilai CS semakin rendah.
78