ANALISA KIMIA LUMPUR BOR

ANALISA KIMIA LUMPUR BOR

4.1. Tujuan Percobaan

1. Memahami prinsip-prinsip dalam analisa kimia dan penerapannya di lapangan.
2. Mengetahui alat dan bahan yang diperlukan dalam analisa kimia.
3. Menentukan pH, alkalinitas, kesadahan total dan kandungan ion-ion yang terdapat dalam lumpur.

4.2. Dasar Teori

    Dalam operasi pemboran pengontrolan kualitas lumpur pemboran harus terus menerus dilakukan sehingga lumpur bor tetap berfungsi dengan kondisi yang ada.

    Perubahan kandungan ion-ion tertentu dalam lumpur pemboran akan berpengaruh terhadap sifat-sifat fisis lumpur pemboran, oleh karena itu kita perlu melakukan analisa kimia untuk mengontrol kandungan ion-ion tersebut kemudian dilakukan tindakan-tindakan yang perlu dalam penanggulangannya.

    Dalam percobaan ini, akan dilakukan analisis kimia lumpur bor dan filtratnya, yaitu : analisis kimia alkalinitas, analisis kesadahan total, analisis kandungan ion klor, ion kalsium, ion besi, serta pH lumpur bor (dalam hal ini filtratnya).

Alkalinitas berkaitan dengan kemampuan suatu larutan untuk bereaksi dengan suatu asam. Dari analisa alkalinitas kita bisa mengetahui konsentrasi hidroksil, bikarbonat dan karbonat. Pengetahuan tentang konsentrasi ion-ion ini diperlukan misalnya untuk mengetahui kelarutan batu kapur yang masuk ke dalam system lumpur pada waktu pemboran menembus formasi limestone.

    Analisa kandungan ion klor (Cl-) diperlukan untuk mengetahui kontaminasi garam yang masuk ke dalam system lumpur pada waktu pemboran menembus formasi garam ataupun kontaminasi garam yang berasal dari air formasi.

    Metode utama yang digunakan dalam analisa kimia lumpur pemboran adalah titrasi. Titrasi meliputi sample yang diketahui volumenya dengan sejumlah volume suatu larutan standar yang diketahui konsentrasinya. Konsentrasi dari ion yang kita analisa dapat ditentukan dari pengetahuan tentang reaksi yang terjadi pada saat titrasi. Analisa kandungan ion besi diperlukan untuk pengontrolan terjadinya korosi pada peralatan pemboran. Air yang mengandung sejumlah besar ion-ion Ca2+ dan Mg2+ dikenal sebagai air sadah atau “Hard Water”. Ion-ion ini bisa berasal dari lumpur pada waktu memberi formasi gypsum (CaSO4.2H2O).

4.3. Alat dan Bahan

4.3.1. Alat

1. Labu titrasi 250 ml dan 100 ml
2. Buret mikro
3. Pengaduk
4. Pipet
5. pH paper

4.3.2. Bahan

1. NaHCO3
2. NaOH
3. CaCO3
4. Serbuk MgO
5. Kalium Kromat
6. Bentonite
7. Gypsum
8. Aquadest
9. Larutan H2SO4 0,02 N
10. Larutan AgNO3
11. Larutan KMnO4 0,1 N
12. Penolphalein
13. Methyl Jingga

                                 

       labu titrasi                                 Buret mikro                      

              

        Mud mixer                                  Gelas ukur

Gambar 4.1 Peralatan percobaan analisis kimia lumpur bor

4.4. Prosedur Percobaan

     4.4.1. Analisa Kimia Alkalinitas

    Membuat lumpur dengan komposisi sebagai berikut :

350 ml Aquadest + 22,5 gram Bentonite + 0,4 gram NaHCO3 + 0,4 gram NaOH + 0,2 gram CaCO3.

1. Mengambil 3 ml filtart tesebut, memasukkan dalam labu titrasi 250 ml, kemudian menambahkan 20 ml Aquadest.
2. Menambahkan 2 tetes indicator penophalein dan menitrasikan dengan H2SO4 standar sampai warna merah tepat hilang, reaksi terjadi :

OH- + H+ → H2O

CO32- + H+ → HCO3-

3. Mencatat volume pemakaian H2SO4 (P ml)
4. Kemudian pada larutan hasil titrasi, menambahkan 2 tetes indicator methyl jingga, melanjutkan titrasi dengan H2SO4 standar sampai terbentuk warna jingga tua, reaksi yang terjadi :

HCO3- + H+ → H2O + CO2

5. Mencatat pemakaian H2SO4 total (M ml)

          Catatan :

          Jika,

• 2P > M menunjukkan adanya gugus ion OH- dan CO32-
• 2P = M menunjukkan adanya CO- saja
• 2P < M menunjukkan adanya CO3- dan HCO3-
• P = 0 menunjukkan adanya HCO3- saja
• P = M menunjukkan adanya OH- saja

Perhitungan :

1. Total Alkalinity =

2. Jika ada OH- :

Jika tidak ada OH- :

3. OH- Alkalinity =

4. HCO3- Alkalinity =

     4.4.2. Menentukan Kandungan Klorida

      Membuat lumpur dengan komposisi :

    350 ml Aquadest + 22,5 gram Bentonite + 0,4 gram NaCl

1. Mengambil 2 ml filtrat lumpur tersebut, memasukkan ke dalam labu titrasi 250 ml.
2. Menambahkan 25 ml Aquadest, sedikit serbuk MgO dan 3 tetes larutan K2CrO4.
3. Menitrasikan dengan AgNO3 standar sampai terbentuk warna endapan jingga.
4. Mencatat volume pemakaian AgNO3.

              Reaksi yang terjadi :

    Cl- + Ag+ → AgCl(s)                (Putih)

    CrO4- + Ag+ → Ag2CrO4(s)            (Merah)

   

4.6   Perhitungan

Karena 2 P lebih kecil dari M maka menunjukkan adanya ion CO32- dan HCO3-.

-Penentuan alkalinitas

1. Total Alkalinity = MxNormalitasH2SO4x 1000mlfiltrate

72 x 0.02x 10003=480 epm

2. CO3- Alkalinity :

Jika tidak ada OH- =

Ppm OH-   =PxNH2SO4x 1000mlfiltrate x BMCO32-

      =0,15 x 0.02x 10003 x 60 = 60 ppm

3. HCO3-1 Alkalinity :

ppmHCO3 -   =(M-2P) xNH2SO4x 1000mlfiltrate x BMHCO3-

    =(72-2 x19) x 0.02x 10002x 61

    = 226,2 ppm

• Penentuan kandungan klorida

4.ppmCL-              =ml AgNO3xNAgNO3x 1000mlfiltrate x BA Cl

    =0,15 x 1x 10002x 35.5

                   = 2662,5 ppm

4.7. Pembahasan

    Dalam operasi pemboran pengontrolan kualitas lumpur harus selalu dilakukan sehingga lumpur pemboran tetap berfungsi dengan kondisi yang ada.

    Perubahan kandungan ion-ion tertentu dalam lumpur pemboran akan berpengaruh terhadap sifat-sifat fisik lumpur. Dengan adanya analisa kimia terhadap lumpur bor kita akan mengetahui pH, alkalinitas, kesadahan total, dan kandungan ion-ion lainnya. Dengan mengetahui  alkalinitas kita akan mengetahui besar konsentrasi hidroksil, bikarbonat, dan karbonat. Pengetahuan tentang konsentrasi ion-ion diperlukan misalnya untuk mengetahui kelarutan batu kapur yang masuk ke sistem lumpur pada waktu pemboran menembus formasi limestone.

    Manfaat penentuan kandungan ion kalsium untuk mengetahui kemungkinan terjadinya kontaminasi lumpur oleh gypsum, yang akan merubah sifat-sifat fisik lumpur, seperti besar water loss dan gel strenghtnya. Manfaat penentuan kandungan ion magnesium untuk menyelidiki kandungan Mg2+ di dalam lumpur bor (filtrat lumpur) yang akan berguna dalam menentukan kesadahan total dari lumpur (filtrat lumpur). Manfaat penentuan kandungan ion klorida untuk mengetahui kontaminasi garam yang masuk ke sistem lumpur pada waktu pemboran menembus formasi garam ataupun kontaminasi garam yang berasal dari air formasi.  PH sebagai salah satu sifat kimia lumpur pemboran merupakan faktor yang penting di dalam treatment lumpur dalam suatu operasi pemboran. pH dipakai untuk menentukan tingkat kebasaan dan keasaman dari lumpur pemboran, derajat pH pada umumnya berkisar antara 8.5 hingga 12. Jadi lumpur yang digunakan adalah dalam keadaan basa.

Alkalinitas tinggi disebabkan oleh adanya bikarbonat dan sisa-sisadari karbonat dan hidroksida lumpur, akibatnya ada perubahan adanya senyawa garam dan asam lemah. Lumpur terlalu sadah karena adanya ion Ca2+dan Mg2+ saatmenembus formasi gypsum. Hal ini menyebabkan terbentuknya kerak pada dinding pipa dan dihilangkan menggunakan resin pelunak air komersial. Kandungan klorida terlalu tinggi karena kontaminasi ion kloridadari air formasi menyebabkan kerusakan pada pipa pemboran. Kandungan ion besi berlebih karena senyawa Fe dari korosi pipa. Dan lumpur berdasarkan percobaan ini mengandung ion CO3- dan HCO3- (2P <M).

    Berdasarkan pengujian diketahui bahwa ada korelasi antara sumber alkalinitas di dalam lumpur terhadap sifat-sifat lumpur yang bersangkutan.
Jika sumbernya berasal hanya berasal dari OH-, menunjukkan lumpur stabil dan kondisinya baik. Jika sumbernya berasal dari CO-23, menunjukkkan lumpur tidak stabil tetapi masih bisa dikontrol. Jika sumbernya berasal dari HCO-3, menunjukkan kondisi lumpur sangat jelek dan sulit untuk dikontrol.

   

4.8.  Kesimpulan

Berdasarkan percobaan yang telah kami lakukan dapat diambil kesimpulan bahwa:

1. Kandungan ion-ion dalam lumpur mempengaruhi sifat-sifat lumpur bor.
2. Analisa kima lumpur bor meliputi pH, alkalinitas, kesadahan total dan lain-lain.
3. Lumpur yang kami amati mengandung ion CO3- dan HCO3-.
4. pH yang diinginkan biasanya dalam operasi pemboran adalah 8,5-12 yaitu bersifat basa.
5. Lumpur pemboran harus dijaga sifat fisik maupun kimia agar lumpur bor tetap berfungsi.

4.9 Tugas

1. Berapa pH lumpur yang di ingin kan dalam operasi pemboran ? jelaskan.

Jawab :

    8,5 – 12 yang pH tersebut bersifat basa agar tidak merusak alat-alat pemboran saat operasi pemboran sedang berlangsung.

2. Apa perbedaan alkalinitas, salinitas dan kesadahan total ?

Jawab :

• Alkalinitas adalah kapasitas air untuk menetralkan tambahan asam tanpa penurunan nilai ph larutan.
• Salinitas adalah tingkat keasinan atau kadar garam terlarut dalam air.
• Kesadahan adalah suatu keadaan terlarutnya ion-ion tertentu di air sehingga menurunkan kualitas air baik secara distribusi maupun penggunaannya.

3. Kenapa di perlukan pengontrolan pH lumpur selama operasi pemboran berlangsung ?

Jawab :

    Pengontrolan pH dilapangan sangat diperlukan karena apabila lumpur terlalu asam maka akan menyebabkan cutting atau sebuk bor menjadi hancur sehingga menyebabkan kesukaran dalam pemisahan antara lumpur pemboran dan cutting di surface facilities, selainitu asam juga menyebabkan korosif pada peralatan sedangkan jika lumpur terlalu basa akan menyebabkan peningkatan harga viscositas dan gel strenght yang dapat mengakibatkan lumpur semakin kental.

4. Jelaskan sifat fisik dan kimia lumpur ?

Jawab :

1. Sifat fisik lumpur

• Densitas lumpur

Sangat penting karena sebagai peralatan penahan tekanan formasi.

• Sand content

Penggambaran dan sand content dari lumpur pemboran adalah porsen volume partikel – partikel yang diameternya lebih besar dari 74 mikron.

• Viscositas

Yaitu kekentalan lumpur tersebut/sebagai koefektivitas pengangkatan cutting.

• Gel strenght

Digunakan pada saat dilakukan Round trip.

• Fluid Loss

Yaitu lumpur yang hilang di celah – celah formasi.

• Mud Cake

Yaitu lumpur yang menempel pada dinding fomasi.

2. Sifat kimia lumpur

• pH lumpur nilai pH sangat penting untuk stabilitas lumpur pemboran dimana pH standar lumpur yaitu 8,5 – 12.
• Sand content yaitu kandungan ion clorida yang terbawa bersama lumpur pemboran.
• Resistivity yaitu kemampuan fluida lumpur untuk mengantarkan lumpur.