BAB VIII compressive strength.doc

63

BAB VIII

PENGUJIAN COMPRESSIVE STRENGTH

8.1. Tujuan Percobaan 1.

Mengetahui pengaruh penambahan additif terhadap Compressive Strength

2.

Mengetahui metode perhitungan Compressive Strength

3.

Mengetahui faktor – faktor yang mempengaruhi Compressive Strength

8.2. Teori Dasar Sifat strength pada semen terbagi dua, yaitu Compressive Strength dan Shear Strength. Compressive strength didefinisikan sebagai kekuatan semen dalam menahan tekanan yang berasal dari formasi maupun dari casing. Sedangkan shear strength didefinisikan sebagai kekuatan semen dalam menahan berat casing. Jadi compressive strength menahan tekanan dalam arah horizontal dan shear strength semen menahan tekanan dari arah vertikal. Umumnya compressive strength mempunyai harga 8 – 10 kali lebih dari harga shear strength. Penggujian compressive strength di laboratorium menggunakan alat Coring Chamber dan Hydraulic Mortar. Setelah batuan semen dilepas dari cetakan, kemudian ditempatkan pada alat hydraulic press dimana diisi sampel akan ditekan secara axial sampai batuan pecah. Compressive strength dapat ditentukan dengan melihat harga pada saat terjadi peretakan (pecah) menyilang dari sampel yang diuji. Pada saat sampel ditempatkan pada hydraulic press untuk pengukuran strength semen, harga pembebanan diatur tergantung pada antisipasi harga strength dari sampel semen. Pengukuran compressive strength semen dirancang untuk mendapatkan beberapa indikasi mengenai kemampuan semen untuk mengisolasi lapisan batuan dan untuk melindungi serta menyokong casing. Dalam lubang pemboran, kekuatan semen sangat

64

dipengaruhi oleh pembebanan triaxial yang kompleks dan failure stress merupakan pembebanan utama dari penilaian untuk standard compressive strength ( Neville, 1981 ) Coring chamber dapat mensimulasikan kondisi lingkungan semen untuk temperatur dan tekanan tinggi sesuai dengan temperatur dan tekanan formasi. Hydraulic mortar merupakan mesin pemecah semen yang sudah mengeras

dalam

coring

chamber.

Strength

minimum

yang

direkomendasikan oleh API untuk dapat melanjutkan operasi pemboran adalah 6.7 Mpa (1,000 psi). Dalam mengukur strength semen yang sering kali diukur adalah compressive strength dari pada shear strength. Untuk mencapai hasil penyemenan yang diinginkan, maka strength semen harus melindungi dan menyokong casing, menahan tekanan hidrolik yang tinggi tanpa terjadinya perekahan, menahan goncangan selama operasi pemboran dan perforasi, menyekat lubang dari fluida formasi yang korosif, menyekat antar lapisan yang permeable. Seperti sifat – sifat suspensi semen yang lain, compressive strength dipengaruhi juga oleh additif. Adapun additif itu berfungsi untuk menaikkan compressive strength dan juga untuk menurunkan compressive strength. Additif untuk menaikkan compressive strength diantaranya adalah calcium chloride,

pozzolan,

barite,

sedangkan

additif

untuk

menurunkan

compressive strength adalah bentonite, sodium silicate. Dalam percobaan ini digunakan bentonite dan NaCl sebagai zat additif. Pengukuran compressive strength menggunakan alat hidraulic press. Untuk mencapai hasil penyemenan yang diinginkan maka strength semen harus mampu untuk :  Melindungi dan menyokong casing.  Menahan tekanan hidrolik tinggi tanpa terjadi perekahan.  Menahan goncangan selama operasi pemboran dan perforasi .  Menyekat lubang dari fluida formasi yang korosif.  Menyekat antar lapisan yang permeabel.

65

8.3. Peralatan dan Bahan 8.3.1.Peralatan 1.

Hidraulic pump

2.

Motor

3.

Bearing Block Machine Hydraulic Mortar

4.

Manometer pengukur tekanan

Gambar 8.1. Hydraulic Pump

Gambar 8.2. Bearing Block machine Hydraulic Mortar

66

Gambar 8.3. Manometer

Gambar 8.4. Motor

8.3.2.Bahan 1.

Semen

2.

Bentonite

3.

NaCl

4.

Air

8.4. Prosedur Percobaan 1. Membersihkan permukaan sampel dari tetesan air dan pasir atau gerusan butiran agar tidak menempel pada block bearing mesin 2.

penguji. Memeriksa permukaan sampel apakah sudah benar-benar rata, apabila belum, ratakan dengan menggunakan gerinda.

67

3.

Meletakkan sampel semen dalam blok bearing dan atur supaya tepat ditengah – tengah permukaan block bearing di atasnya dan block bearing di bawahnya, sampel semen harus berdiri vertikal.

4.

Memperkiraan tekanan maksimum retak (pecah), apabila lebih dari 3000 psi (skala manometer) beri pembebanan awal setengah tekanan maksimum, bila kurang dari 3000 psi pembebanan awal tidak diperlukan.

5.

Memperkiraan laju pembebanan sampai maksimum tidak kurang dari 20 detik dan lebih dari 80 detik.

6.

Menghidupkan motor penggerak pompa dan jangan melakukan pengaturan (pembetulan) pada control testing selama pembebanan sampai didapatkan pembebanan maksimum ketika batuan pecah.

7.

Mencatat harga pembebanan maksimum tersebut.

8.

Melakukan

perhitungan

compressive

strength

semen,

dengan

menggunakan rumus :

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, fungsi dari perbandingan tinggi (t) terhadap diameter (d)

68 8.5.

Analisa dan Perhitungan

8.5.1.Analisa Tabel 8.1. Hasil Pengujian Compressive Strength Semen

Air

(gram)

(ml)

600 600 600 600 600 600 600 600 600 600 600 600 600 600 600 600

276 276 276 276 276 276 276 276 276 276 276 276 276 276 276 276

Additif

P

Diameter

Bentonite

NaCl

(pembebanan

Bearing

(gram)

(gram)

maksimum), psi

(inch)

1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 6

264 257 256 249 242 238 236 233 146 153 160 173 184 206 224 228

6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

d

R1

R2

Tebal

(inch)

(inch)

(inch)

(inch)

0.96 1.01 1.06 1.11 1.16 1.21 1.26 1.31 0.96 1.01 1.06 1.11 1.16 1.21 1.26 1.31

3.25 3.25 3.25 3.25 3.25 3.25 3.25 3.25 3.25 3.25 3.25 3.25 3.25 3.25 3.25 3.25

0.48 0.505 0.53 0.555 0.58 0.605 0.63 0.655 0.48 0.505 0.53 0.555 0.58 0.605 0.63 0.655

1.614 1.614 1.614 1.614 1.614 1.614 1.614 1.614 1.614 1.614 1.614 1.614 1.614 1.614 1.614 1.614

t/D

K

1.681 1.598 1.522 1.454 1.391 1.338 1.28 1.232 1.681 1.598 1.522 1.454 1.391 1.338 1.28 1.232

0.974 0.967 0.961 0.956 0.946 0.94 0.933 0.925 0.974 0.967 0.961 0.956 0.946 0.94 0.933 0.925

A1

A2

in2

In2

33.166 33.166 33.166 33.166 33.166 33.166 33.166 33.166 33.166 33.166 33.166 33.166 33.166 33.166 33.166 33.166

0.723 0.8 0.882 0.967 1.056 1.149 1.246 1.347 0.723 0.801 0.882 0.967 1.056 1.149 1.246 1.347

Compressive Strength (psi)

11,743.4 10,301.11 9,249.30 8,162.91 7,188.81 6,456.53 5,852.72 5,305.73 4,955.19 6,132.56 5,780.81 5,671.42 5,965.87 5,588.42 5,561.93 5,191.86

69

Tabel 8.2. Perbandingan t/d Terhadap Koefisien Faktor

t/d 1.75 1.5 1.25 1

Koefisien Faktor 0.98 0.96 0.93 0.87

8.5.2.Perhitungan Diameter bearing Jari-jari bearing (r1) Semen + 0 gr bentonite Tinggi P D t/d

= 6.5 in = 3.25 in = 4.1 cm = 1.614 in = 264 psi = 0.96 in = (1.614 in/0.96 in) = 1.681

1.75 1.598 1.5 0.98

X

0.96

 0.00138 1.5 x k   

A1 A2 CS

= 0.245 – 0.25x = 0.974 = 0.974

= . R12 = 3.14.(3,25)2 = 33.166 in2 = . R22 = 3.14.(0.48)2 = 0.723 in2 = k .P.( A1/ A2) = 0.974 x 264 psi x (33.166 in2/0.723 in2) = 11,743.4 psi

8.6. Pembahasan Setelah melakukan percobaan compressive strength dengan hydraulic press didapatkan hasil seperti yang ada pada tabel 8.2. seperti yang telah diketahui bahwa compressive strength adalah ketahanan semen terhadap tekanan secara horizontal. Yaitu tekanan casing dengan tekanan formasi. Grafik 8.1. Penambahan Additif Vs Compressive Strength

70

Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa bentonite dan NaCl menurunkan

harga

compressive

strength. Karena

semakin

banyak

penambahan additif semakin besar harga compressive strength. Dan dapat dilihat bahwa saat penambahan additif dengan jumlah yang sama yaitu 2 gr terjadi compressive strength yang lebih rendah pada penambahan NaCl (6,132.56 psi) dibandingkan dengan bentonite (7,188.81 psi). Namun pada penambahan bentonite lebih cepat menurunkan compressive strength dibandingkan NaCl. 8.7. Kesimpulan 1. Penentuan Compressive Strength menggunakan persaaman CS = k x p 2.

x (A1/A2) Aditif untuk menaikkan dan menurunkan Compressive Strength adalah

3.

Bentonite dan NaCl Faktor yang mempengaruhi penampang,Pembebanan

adalah

faktor

K,Luas