Volume 20 Nomor 02, Oktober 2020 : 85-92

## Aplikasi Bentonite Lokal Terhadap Nilai Compressive dan Shear Bond Strength Suspensi Semen Sumur Minyak
Application of Local Bentonite to Compressive Value and Shear Bond Strength for Oil Well Cement Suspension
Idham Khalid 1 *, Ali Musnal 1 , Adi Novriansyah 1 , Kurniawan Sitanggang 1
1 Petroleum Department, Universitas Islam Riau, Jl. Kaharuddin Nasution 113, Pekanbaru, Riau, Indonesia
*Penulis korepondensi :  khalididham@eng.uir.ac.id Tel.: +62813-6548-0707; fax.: +62.761.33664 Diterima: Jul 6, 2020; Direvisi: Okt 14, 2020 Disetujui: Okt 29, 2020 DOI: 10.25299/saintis.2020.vol20(02).5252

## Abstrak
Pelaksanaaan  proses  penyemenan  yang  baik  pada  sumur  minyak  merupakan  aspek  penting  yang  berpengaruh  pada  suskesnya produksi minyak ke permukaan. Untuk itu, penggunaan additif dalam suspense semen direkomendasikan supaya kulitas suspense semen tetap  stabil selama  proses  penyemenan  berlangsung. Melakui  penelitian  ini  kualitas bentonite lokal  dan bentonite komersial  terhadap parameter compressive strength (CS) dan shear bond strength (SBS) akan dibandingkan. Pengukuran CS dan SBS dilkukan berdasarkan rekomendasi  dari  American  Petroleum  Institute  (API)  pada  tujuh  buah  sampel  suspense  semen  dengan  konsentrasi  aditif  yang bervariasi.    Hasil  penelitian  terhadap bentonite lokal  menunjukkan  penurunan  nilai  CS  dengan  bertambahnya  konsentrasi  aditif. Konsentrasi optimum bentonite lokal adalah 1.6% dengan nilai CS sebesar 1649 psi, 6%  dibawah nilai CS untuk sampel suspense semen dan bentonite komersial  pada  konsentrasi  yang  sama.  Untuk  nilai  SBS,  konsentrasi optimum  untuk  aditif bentonite lokal  adalah  4.8% dengan nilai SBS sebesar 439 psi, 21 % diatas nilai SBS untuk sampel semen dengan 4.8% bentonite komersial. Dari penentuan nilai CS dan  SBS  dapat  disimpulkan  bahwa  penggunaan bentonite lokal  dapat  menjadi  alternatif  pengganti bentonite komersial  dimana  hasil pengukuran CS dan SBS tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan.
Kata Kunci: Bentonite Komersial, Bentonite Lokal, Compressive Strength, Shear Bond Strength.

## Abstract
The implementation of a good cementing process in oil wells is an important aspect that  affects the success of oil production to the surface. For this reason, the use of additives in semen suspense is thought that the quality of the cement suspension remains stable during the cementing process. By doing this research, the quality of local bentonite and commercial bentonite against the parameters of compressive strength (CS) and shear bond strength (SBS) will be compared. CS and SBS measurements were carried out based on recommendations from the American Petroleum Institute (API) on seven cement suspension samples with varying additive concentrations. The results of research on local  bentonite  showed  a  decrease  in  the  value  of  CS  with  an  increase  in  additive  concentration.  The  optimum  concentration  of  local bentonite is 1.6% with a CS value of 1649 psi, 6% below the CS value for cement and commercial bentonite suspense samples at the same concentration. For the SBS value, the optimum concentration for local bentonite additives is 4.8% with an SBS value of 439 psi, 21% above the SBS value for cement samples with 4.8% commercial bentonite. From the determination of CS and SBS values, it can be shown that the use  of  local  bentonite  can  be  an  alternative  to  commercial  sites  where  the  CS  and  SBS  measurement  results  do  not  show  a  significant difference.
Keywords: Commercial Bentonite, Local Bentonite Lokal, Compressive Strength, Shear Bond Strength.

## PENDAHULUAN
Gagalnya  pekerjaan  penyemenan  untuk mengisolasi  formasi  batuan  dapat  menyebabkan penggunaan  waktu  dan  materi  yang  tidak  efisien sehingga kuliatas suspense semen perlu disesuaikan  berdasarkan  karakteristik  formasi batuan yang menjadi target pekerjaan penyemenan [1]. Untuk menjaga kualitas semen agar selalu baik, penambahan  aditif  kimia  tertentu  ke  dalam suspense  semen  perlu  diperhatikan  sehingga masalah  berkaitan  dengan  penurunan  kualitas semen sumur dapat diminimalisir [2].
Berdasarkan  standar  dari American Society
for  Testing  and  Materials (ASTM)  C618-93 mengenai standarisasi pengujian material, material dengan  kandungan  silikon  dioksida  (SiO 2 ),  Besi (III)Oksida (Fe 2 O 3 ), atau alumunium oksida (Al 2 O 3 ) melebihi  70%  dapat  digunakan  sebagai  bahan pengganti  semen  [3].  Berdasarkan  hal  tersebut, maka bentonite digunakan  sebagai  aditif  dan operasi penyemenan sumur minyak.
Melalui  studi  laboratorium  ini,  altenatif penggunaan  material  lokal  sebagai  substistusi  dari material  komersial  diperkenalkan.  Material  yang berupa bentonite komersial.  Sebagai  parameter pembanding  ini  diperoleh  pada  sumberdaya  lokal
yang  nantinya  akan  dibandingkan  penggunaannya di  suspensi  semen  terhadap bentonite komersial. Sebagai parameter pembanding ini, suspensi semen ini  akan diuji untuk mendapatkan nilai Compressive strength (CS)  dan  Shear  Bond  Strength,  yang merepresentasikan  kemampuan  suspensi  semen gaya  ekternal  dan  daya  ikat  supsensi  semen terhadap  casing  dan  formasi  [4].  Penggunaan bentonite lokal  ini  terbukti  efektif  dalam menurunkan  densitas  suspense  semen  [5].  Melalui penelitian ini, pengembangan material lokal sebagai aditif  pengganti  dapat  meningkatkan  daya  saing produk lokal di dunia industri minyak.
Jenis  semen  Portland  kelas  G  adalah  Semen yang  dipakai  dalam  operasi  pemboran  sumur- sumur  minyak  dan  gas.  Semen  ini  akan  mengeras bila  bertemu  air  atau  bersifat  bersifat  hidrolis,  di lain  sisi  waktu  pengerasan  sumur  tersebut  dapat direkayasa  menurut  kebutuhan,  sehingga  waktu pengerasannya  ( thickening  time )  semen  bisa direncanakan  dalam  operasi  penyemenan  untuk setiap kedalaman sumur yang bervariasi.

## Fungsi Semen Pemboran
Fungsi utama semen pemboran adalah untuk megisolasi lubang annulus  antara dinding borehole dengan  casing  agar  tidak  terjadi  hubungan  antar lapisan  formasi,  sebagai  contoh  air  formasi  tidak merembes  melalui  annulus  formasi  minyak  bagian atasnya  yang  sedang  berproduksi,  atau  gas  dari formasi  di  atasnya  tidak  merembes  ke  formasi minyak di bawahnya.

## Komposisi Semen Pemboran
Bubur  semen  atau  suspensi  semen  terdiri dari  semen  dasar  itu  sendiri  dan  aditif  tambahan yang  digunakan  pada  suatu  operasi  penyemenan sumur  pemboran.  Semen  dasarnya  adalah  semen Portland dan air, sedangkan komponen tambahannya  adalah  satu  atau  beberapa  macam aditif  yang  dapat  menjadikan  semen  pemboran memiliki  sifat  khusus  yang  sesuai  dengan  keadaan lubang bor.

## Klasifikasi Semen Portland
Klasifikasi  telah  dilakukan  oleh  API    untuk semen  ke  dalam  beberapa  kelas  agar  dapat mempermudah pemilihan dan penggolongan semen yang akan digunakan. Kondisi sumur dan sifat-sifat semen merupakan dasar dari penentuan Pengklasifikasian  tersebut.  Data  yang  akan digunakan kedalaman sumur, tekanan, temperatur, dan  senyawa  kimia  yang  terdapat  pada  fluida formasi,  juga  berdasarkan  atas  sifat-sifat  semen yang  disesuaikan  dengan  keadaan  sumur.  API mengurutkan  klasifikasi  semen  tersebut  dari  kelas A hingga H.
Kelas A :  dimaksudkan  untuk  digunakan  dari permukaan  hingga  kedalaman  6000  ft
(1830  m),  dimana  sifat-sifat  dari  sumur tidak  dibutuhkan.  Tersedia  hanya  tipe yang  biasa  (mirp  dengan  ASTM  C  150 Type I).
Kelas B:  Dimaksudkan untuk digunakan mulai dari permukaan  hingga  kedalaman  6.000  ft (1830  m),  ketika  kondisi  membutuhkan ketahanan  terhadap  sulfat  menegah hingga  tinggi.  Tersedia  keduanya  untuk moderat (mirip dengan ASTM C 150, Type II) dan tipe tahan terhadap suftat dengan konsentrasi  yang  tinggi  ( high  sulfate- resistant ).
Kelas C:  Dimaksudkan untuk digunakan mulai dari permukaan  hingga  kedalaman  6.000  ft (1830  m),  ketika  kondisi  membutuhkan high  early  strength (kekerasan  semen lebih  awal).  Tersedia  tipe  biasa  dan moderat (mirip dengan ASTM C 150, Type III) dan tipe high sulfate-resistant.
Kelas D:  Dimaksudkan  untuk  digunakan  dari kedalaman  6.000  ft  hingga  10.000  ft (1830  m  hingga  3050  m).  Dalam  kondisi tekanan  dan  temperature  cukup  tinggi. Dapat  digunakan  baik  untuk  tipe sulfate- resitant menengah maupun tinggi.
Kelas E:  Dimaksudkan  untuk  digunakan  mulai kedalaman  10.000  ft  hingga  14.000  ft (3050  m  hingga  4270  m),  dalam  kondisi tekanan  dan  temperatir  yang  tinggi. Dapat  digunakan  pada  tipe high-sulfate resistant moderat maupun tinggi.
Kelas F:  Dimaksudkan digunakan untuk kedalaman  10.000  ft  hingga  16,000  ft (3050  m  hingga  4880  m),  dalam  kondisi tekanan  dan  temperatur  sangat  tinggi (extreme).  Dapat  digunakan  pada  tipe high-sulfate  resistant moderat  maupun tinggi.
Kelas G:  Dimaksudkan  untuk  digunakan  sebagai semen  dasar  dari  permukaan  hingga kedalaman  8.000  ft  (2400  m)  saat diproduksikan,  atau  dapat  digunakan bersama  akselerator  dan  retarder  untuk mencakup  berbagai  macam  kedalaman dan  temperatur  sumur.  Tidak  ada penambahan  selain  kalsiium  sulfat  atau air  atau  keduanya,  harus  dicampur dengan clinker selama prosen pembuatan semen kelas G tersebut. Dapat digunakan pada  tipe high-sulfate  resistant moderat maupun tinggi.
Kelas H:  Dimaksudkan  untuk  digunakan  sebagai semen  dasar  dari  permukaan  hingga kedalaman  8.000  ft  (2400  m)  saat diproduksikan, dan dapat juga dugunakan bersama  akselerator  dan  retarder  untuk mencakup  berbagai  macam  kedalaman
dan  temperatur  sumur.  Tidak  ada penambahan  selain  kalsiium  sulfat  atau air  atau  keduanya,  harus  dicampur dengan clinker selama prosen pembuatan semen kelas G tersebut. Hanya digunakan pada tipe high-sulfate resistant moderat.

## Aditif Semen
Material-material  yang  ditambahkan  diekanl dengan  Aditif  semen  atau  zat-zat  tambahan  pada semen direkayasa untuk memberi variasi yang lebih luas pada sifat-sifat suspensi semen agar memenuhi prasyarat  yang  diinginkan.  Sudah  lebih  dari  100 aditif  yang  telah  diaplikasikan  dalam  operasi penyemenan  di  dunia  perminyakan  dari  awal industri  ini  sampai  sekarang  ini.  Aditif-aditif tersebut dominannya berbentuk bubuk yang dapat dicampur dengan bubuk semen, lalu diaduk dengan air.  Kuantitatif  aditif  pada  suspensi  semen cenderungnya  dinyatakan  dalam  %  BWOC  ( by weight on cement ) atau persen berat bubuk semen.

## Akselerator
Untuk  mempercepat  waktu  pengerasan semen  ( thickening  time  cement )  aditif  yang digunakan  dikenal  dengan  adalah  akselerator. Dengan  keadaan  sumur-sumur  dangkal  dengan temperatur  yang  rendah  yang  akan  dilakukannya operasi penyemenan, sehingga pengerasan semennya  perlu  dipercepat.  Istilah  Early  strength pada  semen  akan  dapat  dipercepat  dengan menggunakan akselerator, strength dengan kekuatan  500  psi  dalam  waktu  4  jam  akan  dapat dicapai. Strength sebesar  500  psi  ini  umumnya dianggap  bahwa  semen  telah  dapat  mengikat dengan  baik  pada  casing,  sehingga  pekerjaan- pekerjaan  selanjutnya  dapat  dilaksanakan.  Berikut adalah  contoh  aditif  yang  digunakan  sebagai akselerator  seperti  gypsum,  Kalsium  Klorida (CaCl2) 2-6%,  sodium silikat 5-10 %,  Cal-Seal, KCl, dan air laut.

## Retarder
Retarder merupakan  zat  aditif  yang digunakan untuk memperlambat waktu pengerasan semen,  dengan  demikian  maka  waktu  pemompaan dapat  diperpanjang.  Aplikasi  untuk  aditif Retarder ini  umum  digunakan  pada  sumur  minyak  dengan kedalaman  antara  6,000  s/d  25,000  ft,  bersamaan dengan  temperatur  statik  di  dasar  sumur  tersebut dapat  mencapai  170  s/d  500°F.  Penambahan r etarder pada  bubur  semen  murni  agar  mencegah semen  mengeras  dengan  cepat,  dalam  hal  ini retarder  yang  digunakan  haruslah  dipilih  agar benar-benar  cocok  dengan  material  penyusun semen  itu  sendiri.  Biasanya  aditif  yang  digunakan sebagai retarder adalah sebagai berikut: Borax (0,1 -  0,5  %),  Carboxymethyl  Hydroxyethyl  Cellulose (0,1  -  1,5  %),  Lignin  (0,1  -  1,0  %), Calcium
Lignosulfonate (0,1 - 2,5 %), Saturated salt (14 - 16 lb per sack semen).

## Extender
Extender merupakan  aditif  yang  digunakan untuk  menaikkan  volume  suspensi  semen  yang seiring  dengan  menurunkan  berat  atau  densitas dari  bubur  semen. Extender dan  air  merupakan bahan yang umum digunakan pada suspensi semen. Yang  dapat  digolongkan  sebagai  aditif extender antara  lain  adalah bentonite , attapulgite , gilsonite, perlit, dan pozzolan . Penambahan bentonite bersifat banyak  menyerap  air,  sehingga  volume  suspensi semen bertambah dengan tanpa menambah jumlah semen.  Untuk  setiap  penambahan  1%  bentonite ditambahkan  pula  5,3%  air  (BWOC),  hal  ini merupakan  rekomendasi  dari  API,  yang  berlaku untuk  semua  kelas  semen.  Dengan  penambahan bentonite maka yield semen  naik, compressive strength menurun,  permeabilitas  naik,  viskositas naik dan biaya lebih murah.

## Densitas
Densitas suspensi semen dapat didefinisikan sebagai  perbandingan  antar  jumlah  berat  bubuk semen,  air  pencampur  dan  aditif  terhadap  jumlah volume bubuk semen, air pencampur, dan aditif.
Densitas suspensi semen sangat berpengaruh terhadap tekanan hidrostatis suspensi semen  di  dasar  lubang  sumur.  Jika  formasi  tidak sanggup menahan tekanan suspensi semen/hidrostatis tersebut, maka akan menyebabkan lapisan formasi pecah, sehingga akan terjadilah lost circulation . Densitas dapat dirumuskan sebagai berikut:
𝐷 𝑏𝑠 = 𝐺 𝑏𝑘 +𝐺 𝑤 +𝐺 𝐵 𝑉 𝑏𝑘 +𝑉 𝑤 +𝑉 𝑎 (1)
Dimana: Dbs = Densitas bubur semen (gr/cm3) Gbk = Berat semen (gr) Gw = Berat air (gr) Ga = Berat aditif (gr) Vbk = Volume semen (cc) Vw = Volume air (cc) Va = Volume aditif (cc)

## Thickening Time
Thickening  time adalah  waktu  yang diperlukan  suspensi  semen  untuk  mencapai konsistensi  sebesar  100  Uc  ( Units  of  Consistency ). Pada keadaan ini merupakan Konsistensi merupakan  batasan  bagi  suspensi  semen  masih dapat dipompakan. Dalam penyemenan, sebenarnya  yang  dimaksud  dengan  konsistensi adalah  kekentalan/viskositas,  namun  dalam pengukurannya  ada  sedikit  perbedaan  prinsip. Harga konsistensi yang dinyatakan dalam Uc ( Units of  Consistency ),  yang  diukur  dengan Consistometer ini  merupakan  harga  viscositas  dari  suspensi
semen.  Alat Rheometer ,  atau Fann  VG  Meter dapat digunakan  untuk  menetukan  harga  viskositas plastik (Vp) suspensi semen di laboratorium.
Compressive Strength dan Shear Kekuatan/ Strength pada  semen  biasanya terbagi  dua,  yaitu compressive strength dan shear strength . Compressive strength didefinisikan sebagai kekuatan  semen  dalam  menahan  tekanan  yang berasal  dari  selung/ casing maupun  dari  formasi maupun.  Sedangkan shear  strength didefinisikan sebagai  kekuatan  ikatan/ bond semen  dalam menahan berat casing. Dengan kata lain compressive strength semen  menahan  tekanan-tekanan  dari arah  horizontal  dan  shear  strength  semen menahan/mengikat  tekanan-tekanan  dari  arah vertikal. Dalam  pengukurannya compressive  strength lebih  sering  dilakukan  daripada shear  strength . Pada  umumnya compressive  strength memiliki harga  8  -  10  kali  lebih  besar  dari  harga shear strength .  Pengujian compressive  strength dilakukan di  laboratorium  dengan  menggunakan  alat Curing Chamber dan Hydraulic Mortar .
Rheology Bubur Semen
Rheology adalah hubungan antara laju aliran rata-rata ( shear rate ), dengan tekanan aliran ( shear stress )  yang  menyebabkan  pergerakan  semen tersebut. penyelidikan mengenai aliran fluida serta pembentukan  fluida/semen,  hal  ini  dapat  juga diukur  dengan  menggunakan  alat Rheometer ,  atau Fann VG Meter .

## Primary Cementing
Dalam  metode  konvensional  penyemenan casing,  bubur  semen  dipompa  ke  bawah  pipa pemboran,  diikuti  dengan cementing  plug yang ditempatkan  pada cementing  shoe atau collar  shoe yang  dipasang  satu  atau  beberapa  sambungan  di bagian  bawah.  Penyemenan  casing  konvensional menggunakan float shoe di bagian bawah dan kerah pelampung  di  atas  untuk  memungkinkan  colokan ke dudukan.
Penyemenan  dengan  diameter  yang  lebih besar  membutuhkan  banyak  waktu  dan  dapat menyebabkan  pipa collapse karena  tekanan diferensial  tinggi  yang  berlebihan  yang  dihadapi selama proses perpindahan.

## Squeeze Cementing
Squeeze cementing adalah proses memaksa/memeras bubur semen melalui lubang di casing  ke  dalam  annulus.  Tujuan  utama  dalam squeeze  cementing adalah  untuk  mengembangkan segel di lubang sumur antara interval formasi yang selama  uji  produksi  menunjukkan  tanda-tanda komunikasi yang dapat merugikan.
Squeeze cementing dapat digunakan:
 Untuk
memperbaiki pekerjaan penyemenan  primer  yang  rusak.  Masalah akibat  penyaluran  atau  pengisian  yang tidak mencukupi pada pekerjaan penyemenan  utama  sering  diatasi  dengan
Squeeze cementing .
 Untuk  mengontrol  aliran  air.  Air  dapat diperas  di  bawah  pasir  minyak  untuk membantu mengurangi rasio air / minyak.
 Untuk  memperbaiki  kebocoran  casing.
Semen dapat digunakan untuk memperbaiki  kebocoran  akibat  keausan atau korosi.
 Untuk  mengontrol  GOR  tinggi.  Dengan mengisolasi  zona  minyak  dari  zona  gas yang  berdekatan,  GOR  biasanya  bisa ditingkatkan, yang akan membantu meningkatkan  produksi  minyak  jika permeabilitas vertikal dapat diabaikan.
 Untuk menutup zona tertentu.

## METODOLOGI
Material yang perlu dipersiapkan dalam studi ini  adalah bentonite lokal, bentonite komersial, semen, dan aquadest . Bentonite lokal ini didapatkan pada  lokasi  eksploitasi  di  Kotamadya  Pekanbaru, Provinsi  Riau,  Indonesia.  Semen  yang  digunakan tipe “ G-class ” yang digunakan pada pada pekerjaan penyemenan sumur minyak [6].
Tabel 1. Komposisi Kimia Bentonite Komersial (9) Komponen Kimia Komposisi (% berat) SiO2 48.35 Al 2 O 3 12.15
Fe 2 O 3 8.26 Na 2 O 3.65 K 2 0 2.39 CaO 6.68 MgO 5.47
Sebagai  pembanding, bentonite yang  biasa digunakan dalam pembuatan lumpur untuk operasi pengeboran  sumur  minyak. Bentonite ini  di dapatkan  dari  Wyoming,  Amerika  serikat  dengan total  komposisi  SiO 2 dan  Al 2 O 3 mencapai  48%  dan 12.15% (Tabel 1). Komponen kimia bentonite lokal ini  dapat  dilihat  pada  Tabel  2. Bentonite lokal  ini mengandung lebih dari 45% SiO2 dan 25% Al 2 O 3 . Peralatan  yang  dipakai  pada  studi  ini meliputi  gelas  ukur  dari pyrex (Singapura), Timbangan  Digital  dari Amstech (East  Sussex, Inggris), Mixer  Cement dari Hamilton  Beach ( North Carolina , Amerika serikat), stopwatch Casio (Tokyo, Jepang), Mud  balance  Fann (Texas,  Amerika Serikat), Fann Vg meter dari Fann (Texas, Amerika Serikat), water  bath sebagai  pengatur  suhu, peralatan hydraulic  set , dan calipers .
Tabel 2. Komposisi Kimia Bentonite Lokal Komponen Kimia Komposisi (% berat) Karbon, C 20.73 Alumina, Al 2 O 3 25.41 Silika Dioksida, SiO 2 46.78 Kalium Oksida, K 2 O 1.67 Titanium Dioksida, TiO 2 0.85 Besi (II) Oksida, FeO 3.15 Tembaga (II) Oksida, CuO 1.41
Prosedur  experimen  dimulai  dari  proses mempersiapkan bentonite lokal  menjadi aditif semen dengan mengeringkan Bahan baku bentonite lokal  di  dalam  oven  pada  suhu  100 o C  supaya molekul  air  dalam bentonite mengalami  evaporasi dalam  keluar  dari  fasa  solid. Bentonite kering  ini dihaluskan  untuk  mendapatkan  ukuran bentonite lokal  yang  lebih  kecil.  Akhirnya, bentonite lokal yang  sudah  dihaluskan  ini  diayak  dengan menggunakan sieve  shaker untuk  mendapatkan ukuran bentonite yang seragam.
Prosedur  pembuatan  semen  dimulai  dengan mencampurkan bubuk semen dan bentonite lokal ke dalam mixer  cup yang  sudah  diisi  oleh aquadest . Hidupkan mixer pada kecepatan rendah selama 15 menit  dan  masukkan  semen, bentonite lokal,  dan bentonite komersial  dengan  komposisi  sebagai pada  Tabel  3  dimana  komposisi  semen  dasar  (SD) terdiri  atas  350  gr  bubuk  semen  dan  213  ml  air (213 gr air; densitas air 1 gr/ml). Lanjutkan dengan mengaduk  campuran  suspensi  semen  dengan kecepetan medium selama 1 jam hingga didapatkan campuran  semen  yang  rata.  Tuangkan  suspensi semen  ke  dalam  cetakan  dan  keringkan  selama  24 jam di dalam oven dengan temperatur 100 O C untuk memastikan fasa cairan tidak terperangkap didalam suspense semen.
Tabel 3. Komposisi Suspensi Semen Yang Diujikan Sampel Massa (gr) Bubuk Semen Air Bentonite Komersial Bentonite Lokal SD + 0% Aditif 350 213 0.00 0.00 SD + 1.7% Aditif 350 213 9.57 0.00 SD + 1.7% Aditif 350 213 0.00 9.57 SD + 3.4% Aditif 350 213 19.14 0.00 SD + 3.4% Aditif 350 213 0.00 19.14 SD + 5.1% Aditif 350 213 28.71 0.00 SD + 5.1% Aditif 350 213 0.00 28.71 SD + 6.8% Aditif 350 213 38.28 0.00 SD + 6.8% Aditif 350 213 0.00 38.28 SD + 8.5% Aditif 350 213 47.86 0.00 SD + 8.5% Aditif 350 213 0.00 47.86 SD  +  10.2% Aditif 350 213 57.43 0.00 SD  +  10.2% Aditif 350 213 0.00 57.43
Prosedur  pengujian  CS  dan  SBS  dimulai dengan  membersihkan  peralatan Hydraulic  press . (Gambar  1)  Untuk.  Pengujian  GS,  sampel  semen yang  sudah  dikeringkan  dibersihkan  dari  tetesan air  pasir  hasil  gerusan  agar  tidak  menempel  pada bearing block . Permukaan Sampel harus dipastikan
rata dan gunakan gerinda. Letakkan Sampel semen pada diatas bearing block bagian bawah.  Hidupkan motor penggerak pompa dan lakukan pembebanan pada sampel diantara 20  dan 80  detik.  Catat hasil pembebanan  maksimum,  yaitu  pada  pembebanan pada  saat  Sampel  mengalami  retakan.  Hitung  CS dengan menggunakan persamaan:
𝐶𝑆 = 𝑘 × 𝑃 × 𝐴1 𝐴2 (2)
CS adalah compressive strength semen dalam satuan pound per square inch (psi). k adalah faktor koreksi  yang  pada  rasio  tinggi  (H)  terhadap Diameter  dalam  (D)  dari mold (cetakan)  semen (tabel  4).  P  adalah  pembebanan  maksimum  yang diberikan  ke  peralatan Hydraulic  press (psi).  A 1 merupakan  luas  penampang bearing  block pada peralatan Hydraulic  press (dalam  satuan  inch 2 ).  A 2 adalah luas pemukaan sampel semen dalam satuan inch 2 . Pengukuran  SBS  juga  dilakukan  dengan menggunakan  peralatan Hydraulic  press .  Prosedur tahap   awal  dari    pengukuran     parameter         ini sama    dengan        prosedur        pengukuran SBS. Yang membedakan adalah sampel yang dipersiapkan  berbentuk  silinder  sedangan  sampel berbentuk  yang  digunakan  untuk  pengukuran  CS dipersiapkan  dalam  cetakan  berbentuk  kubus (Gambar  2).  Letakkan  Sampel  semen  pada  silinder mold (Gambar  3)    dan      tempatkan              silinder mold tersebut  penyangga  yang  didudukkan  di bearing  block bagian    bawah.    Pastikan    posisi sampel  dalam  keadaan  tegak  vertikal.    Posisikan batang  pendorong  (Gambar  3)  diatas  permukaan sampel  dan  turunkan bearing  block bagian  atas dengan  mengoperasikan      pompa            hidrolik. Perkirakan  laju  pembebanan  sampai  maksimum diantara  20  detik  sampai  80  detik.  Lakukan pembebanan  sampai  sampel  bergeser  dari  silinder mold . Catat  pembebanan  pada  saat  sampel bergeser    sebagai  pembebanan  maksimum.  SBS dapat  dihitung  dengan  menggunakan  persamaan sebagai berikut :
𝑆𝐵𝑆 = 𝑘 × 𝑝 × 𝐴1 𝜋×𝐷𝑖𝑛×ℎ𝑠 (3)
𝐷 𝑖𝑛 adalah dimeter dalam silinder mold (inch) ℎ 𝑠 adalah tinggi Sampel semen.
Tabel 4. Koefisien k Untuk Berbagai  Rasio H dan D
H/D Faktor koreksi k 1.75 0.98 1.5 0.96 1.25 0.93 1 0.87

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Nilai  parameter  CS  untuk  setiap  sampel diplot  terhadap  konsentrasi  aditif  untuk bentonite lokal  dan  komersial.  Gambar  4  menampilkan perbandingan  hasil  plot  untuk  aditif bentonite komersial  dan bentonite lokal.  Dari  hasil pengukuran nilai CS   terhadap     semua     sampel, Nilai    CS     masih       berada      diatas       ambang minimum (garis      hitam        putus    -     putus)       nilai CS  yang   untuk    operasi    penyemenan     sumur minyak menurut American Petroleum Institute (API) [6].
Hal  Ini  pertanda  bahwa  sampel  semen tersebut berada dalam batas aman untuk menahan beban compressive yang  berasal  dari  formasi  di sekeliling sumur.
Gambar 1. Peralatan Hydraulic press
Gambar  4  mengindikasikan  adalah  tren penurunan nilai CS pada rentang konsentrasi 1.7 % hingga 5.1% untuk additif bentonite komersial dan 1.7  %    hingga  6.8  %  untuk  aditif bentonite lokal. Trend  CS  cenderung  meningkat  ketika  konsentrasi aditif  ditingkatkan  sampai  10.2%  untuk  kedua macam tipe bentonite .
Gambar 2. Cetakan semen berbentuk kubus
Perbandingan  hasil  pengkuran  SBS  untuk semua  sampel  semen  dengan  variasi  penambahan aditif bentonite komersial  dan  lokal  dapat  dilihat pada Gambar 5. Hasil pengukuran SBS untuk semua sampel semen menghasilkan nilai SBS yang berada diatas  batas  ambang  minimum  dari  nilai  SBS  yang direkomendasikan  API,  yang  ditandai  oleh  garis hitam putus-putus [6].
Pola  Gambar  5  mempelihatkan  ada peningkatan nilai SBS untuk sampel dengan rentang penambahan aditif 1.7% hingga 5.1%. Pola tersebut terjadi untuk kedua tipe bentonite .
Gambar 3 . Cetakan Silinder, Silinder Mold , dan Batang Pendorong
Dengan mengkombinasikan nilai CS dan SBS, kondisi  optimum  dapat  diperoleh  untuk  sampel dengan komposisi SD ditambah 5.1% aditif dimana kompisi  menghasilkan  kombinasi  nilai  CS  dan  SBS yang  cukup  baik.  Berdasarkan  keadaan  tersebut, komposisi  tersebut  dipilih  sebagai  komposisi optimum.  Penambahan  aditif  diatas  konsentrasi diatas  kondisi  optimum  tidak  direkomendasikan karena  nilai  SBS  yang  didapatkan  lebih  rendah. Rendahnya  SBS  dapat  berpengaruh  kepada rendahnya  daya  ikat  semen  terhadap  permukaan casing pada sumur minyak.
Gambar 4. Perbandingan nilai CS untuk setiap sampel suspense semen dengan variasi penambahan aditif bentonite komersial dan bentonite lokal.
Dari  hasil  pengukuran  CS  dan  SBS  dapat disimpulkan  bahwa  penggunaaan bentonite lokal bisa menggantikan fungsi aditif dan bentonite yang sudah  dikomersialkan  dalam  industry  minyak  dan
gas  bumi.  Melalui  hasil  riset  ini, bentonite lokal dapat  dikembangkan  industry  untuk  meningkatan nilai  ekonomi  material  tersebut.  Selain  itu,  dengan adanya  industry  yang  mengolah bentonite lokal  ini akkan  menabah  peluang  kerja  bagi  masyarakat  di sekitar lokasi sumber daya.
Gambar 5. Perbandingan hasil plot SBS pada semua sampel dengan variasi penambahan aditif untuk bentonite komersial dan bentonite lokal.

## KESIMPULAN
Melalui  studi  laboratorium  ini,  efektivitas penggunaan bentonite lokal  sebagai  aditif  dalam operasi  penyemenan  pada  sumur  minyak.  Sebagai CS  dan  SBS  digunakan  sebagai  parameter pembanding  seberapa  efektif bentonite lokal  dapat mengimbangi  kinerja bentonite komersial  yang biasa  digunakan  dalam  industri.  Perbandingan  CS dan  SBS  antara bentonite lokal  dan  komersial memperlihatkan  bahwa bentonite lokal  mampu bersaing  dengan  kinerja  aditif bentonite komersial. Pada  pengukuran  CS,  kinerja bentonite komersial lebih  baik  daripada bentonite lokal.  Sebaliknya, bentonite kinerja bentonite lokal  dapat  melebihi bentonite komersial pada pengukuran SBS. Kondisi optimum didapat pada pengukuran sampel dengan penambahan bentonite lokal  sebesar  5.1%. penambahan  aditif  diatas  konsentrasi    tersebut tidak  direkomendasikan  karena  akan  berpengaruh pada  nilai  SBS  yang  cenderung  menurun.  Melalui hasil  ini bentonite lokal  mempunyai  peluang menjadi  aditif  semen  pada  operasi  penyemenan sumur minyak. Pengembangan aditif dari bentonite lokal  ini  dapat  meningkatkan  perekonomian disekitar daerah bahan baku.

## REFERENSI
[1]   K.  J.  Goodwin  dan  R.  Crook,  “Cement  Sheath Stress  Failure,” SPE  Drilling  Engineering, pp. 291-296, 1992.
[2]   J.  D.  Mangadlao,  P.  Cao  dan  R.  C.  Advincula, “Smart  Cements  and  cement  Additives  for oil,” Journal  of  Petroleum  Science  and Engineering, vol. 129, pp. 63-76, 2015.
[3]   R.  Siddique,  “Properties  of  concrete  made with  volcanic  ash,” Resources,  Conservation and Recycling, vol. 66, pp. 40-44, 2012.
[4]   A.  Novriansyah,  Novrianti,  Mursyidah  dan  S. C.  Hadiguna,  “An  Experimental  Study  on Effect  of  Palm  Shell  Waste  Additive  to Cement  Strenght  Enhancement,” Journal  of Geoscience,  Engineering,  Environment,  and
Technology, vol. 2, pp. 64-68, 2017.
[5]   A.  Samsuri,  R.  Junin  dan  A.  M.  Osman,  “The Utilization of Malaysian Local Bentonite as an Extender  and  Free  Water  Controller  in  Oil-
Well  Cement  Technology,” Society  of Petroleum Engineers, vol. SPE 68674, 2001.
[6]   J.  Bensted,  “Oilwell  cement  standards  -  an update,” WORLD CEMENT, pp. 38-44, 1992.
[7]   Novrianti,  “Studi  Laboratorium  Pengaruh Nanocomposite  Nanosilika  dan  Arang Cangkang  Kelapa  Sawit  Dengan  Variasi Temperatur  Pemanasan  Terhadap  Free Water  dan  Kekuatan  Semen  Pemboran,” Journal  of  Earth  Energy  Engineering, vol.  5,
no. 1, pp. 21-27, 2016.
[8]   T.  P.  Negara  dan  A.  Hamid,  “PENGARUH PENAMBAHAN ACCELERATOR “KCl”, “Na2SiO3”, DAN “CALSEAL” SEBAGAI ADDITIVE  SEMEN  KELAS  A  TERHADAP THICKENING TIME, COMPRESSIVE STRENGTH, DAN RHEOLOGY BUBUR SEMEN DENGAN  VARIASI  TEMPERATUR  (BHCT)  DI LABORATORIUM PEMBORAN DAN
PRODUKSI UNIVERSITAS TRIS,” 2015.
[9]   A.  Tabak,  B.  Afsin,  B.  Caglar  dan  E.  Koksal, “Characterization  and  pillaring  of  a  Turkish bentonite  (Resadiye),” Journal  of  Colloid  and Interface Science, vol. 313, pp. 5-11, 2007.
[10]  M. A. Mahasneh dan S. K. Saleh, “Evaluation of Jordanian Bentonite Performance for Drilling
Fluid
Applications,”
Contemporary Engineering  Sciences, vol.  5,  no.  3,  pp.  149  - 170, 2012.
[11]  J.  Bensted,  “Oilwell  Cement-Standards  in Current Use,” World Cement, vol. 19, pp. 310- 15, 1988.
[12]  S. Rordam dan C. Willson, “Sulphate-resistant Cement,” AMERICAN  INSTITUTE  OF  MINING AND METALLURGICAL ENGINEERS, vol. 1029, 1938.
[13]  F.  G.  CLAPP,  “Geology  of  Cement  Oil  Field,” New York Meeting, pp. 156-164, 1920.
[14]  K.  Goodwin,  “OILWELL/GASWELL  CEMENT- SHEATH EVALUATION,” Journal of Petroleum Technology, pp. 1339-1343, 1997.
[15]  P.  Clark,  L.  Sundaram  dan  M.  Balakrishnan, “Yield  Points  in  Oilfield  Cements,” Society  of Petroleum Engineers, vol. 21689, pp. 537-543, 1991.

## NOMENKLATUR
CS Compresssive Strength SBS Shear  Bond Strength SD Semen Dasar ( Basic
Cement )