Fluida Non Newtonian dan Fluida Pengeboran

         Apa itu fluida Non-Newtonian? Fluida Non-Newtonian adalah suatu fluida yang akan mengalami perubahan viskositas ketika terdapat gaya yang bekerja pada fluida tersebut. Hal ini menyebabkan fluida non-Newtonian tidak memiliki viskositas yang konstan. Berkebalikan dengan fluida non-Newtonian, pada fluida Newtonian viskositas bernilai konstan sekalipun terdapat gaya yang bekerja pada fluida.
          Fluida non-Newtonian memiliki viskositas berdasarkan variabel tegangan atau kekuatan. Contoh sehari-hari biasa dari fluida non-Newtonian adalah tepung jagung dilarutkan dalam air. Perilaku fluida Newtonian seperti air dapat digambarkan oleh suhu dan tekanan. Namun, perilaku fisik fluida non-Newtonian tergantung pada gaya yang bekerja pada fluida tersebut dari detik ke detik. Pada kenyataannya sebagian besar fluida di muka Bumi adalah fluida non-Newtonian, yang berarti bahwa viskositas mereka tergantung pada laju geser atau sejarah deformasi. Berbeda dengan fluida Newtonian, fluida non-Newtonian menunjukkan hubungan non-linear antara tegangan geser dan laju geser, memiliki tegangan leleh, atau viskositas yang tergantung pada waktu atau sejarah deformasi (atau kombinasi dari semua di atas). Fluida mengalami penebalan pergeseran jika viskositas fluida meningkat dengan meningkatnya laju geser. Sebuah contoh umum dari fluida yang mengalami penebalan pergeseran adalah campuran dari tepung jagung dan air. Anda mungkin telah melihat contoh ini di TV atau internet, di mana orang dapat berjalan melewati campuran ini, namun mereka akan tenggelam jika mereka diam di dalam campuran tersebut. Cairan yang mengalami penipisan pergeseran jika viskositas menurun dengan meningkatnya laju geser. Fluida yang mengalami penipisan pergeseran, dikenal sebagai pseudo-plastik. Contoh umum termasuk kecap, cat dan darah.

             Fluida Non-Newtonian dapat diklasifikasikan menjadi empat bagian yakni plastik padat, fluida eksponensial, viskoelastis dan viskositas yang bergantung waktu. Plastik padat memiliki empat macam perilaku yakni Plastik Sempurna, dimana tegangan tidak menghasilkan regangan yang berkebalikan. Contohnya logam duktil lewat titik ‘yield’ nya. Perilaku kedua adalah Plastik Bingham, dimana tegangan geser dan regangan memiliki hubungan linier bila batas tegangan geser mulai berpengaruh terlampaui. Contohnya lumpur dan beberapa koloid. Perilaku ketiga adalah Yield Pseudo-plastik, merupakan pseudo-plastik yang melampaui beberapa batas tegangan geser mulai berpengaruh. Contohnya lumpur dan beberapa koloid. Perilaku terakhir adalah Yield Dilatant, merupakan dilatant yang melampaui beberapa batas tegangan geser mulai berpengaruh. Contohnya lumpur dan beberapa koloid.
              Jenis fluida Non-Newtonian kedua yakni Fluida Eksponensial. Fluida eksponensial memiliki dua macam perilaku yakni Pseudoplastik, dimana terjadi pengurangan viskositas terlihat dengan jelas dengan adanya peningkatan gaya geser. Contohnya beberapa koloid, tanah liat, susu, gelatin, darah. Perilaku kedua yakni Dilatant dimana terjadi peningkatan viskositas terlihat dengan jelas dengan adanya peningkatan gaya geser. Contohnya larutan gula pekat dalam air, suspensi pati beras or pati jagung. Jenis fluida Non-Newtonian ketiga yakni Viskoelastis. Viskoelastis memiliki empat macam perilaku yakni Material Maxwell, merupakan kombinasi linier "seri" dari efek elastis dan viskos. Contohnya logam, material komposit. Perilaku kedua yakni fluida Oldroyd-B merupakan kombinasi linier dari perilaku Maxwell dan Newtonian. Contohnya bitumen, adonan, nilon. Perilaku ketiga yakni Material Kelvin merupakan kombinasi linier "paralel" efek elastis dan viskos. Contohnya bitumen, adonan, nilon. Perilaku keempat yakni Anelastis merupakan material kembali ke bentuk awal bila gaya yang bekerja dihilangkan. Contohnya bitumen, adonan, nilon. Jenis fluida Non-Newtonian keempat yakni , Viskositas yang bergantung waktu. Fluida ini memiliki dua macam perilaku yakni Rheopektik, dimana terjadi peningkatan viskositas terlihat dengan jelas seiring dengan lama durasi tegangan. Contohnya beberapa lubrikan. Perilaku kedua yakni Tiksotropik dimana terjadi penurunan viskositas terlihat dengan jelas seiring dengan lama durasi tegangan. Contohnya saus tomat dan beberapa jenis madu. 

           Pada dunia teknik perminyakan, terutama pada kegiatan pengeboran, banyak menggunakan fluida Non-Newtonian. Ada beberapa jenis fluida pengeboran, berdasarkan pada kedua komposisi dan penggunaannya. Tiga faktor utama yang mendorong keputusan tentang jenis fluida pengeboran yang dipilih untuk sumur tertentu adalah biaya, kinerja teknis dan dampak lingkungan. Jenis fluida pertama yang digunakan pada kegiatan pengeboran adalah Water-based fluids. Fluida ini digunakan untuk mengebor sekitar 80% dari semua sumur. Fluida ini dapat berupa air tawar, air laut, air garam, air garam jenuh, atau air garam format. Jenis cairan yang dipilih tergantung pada kondisi baik diantisipasi atau pada interval tertentu dari sumur yang dibor. Misalnya, interval permukaan biasanya dibor dengan lumpur air-atau air laut berbasis low-density yang berisi beberapa aditif komersial. Sistem ini menggabungkan tanah liat alami dalam perjalanan operasi pengeboran. Beberapa bentonit komersial atau atapulgit juga dapat ditambahkan untuk membantu dalam kontrol cairan badan dan untuk meningkatkan efektivitas pembersihan lubang sumur. Setelah casing permukaan diatur dan disemen, operator sering terus melakukan pengeboran dengan WBF. WBF terdiri atas dua kategori besar: nondispersed dan dispersed. Jenis fluida kedua yang digunakan pada kegiatan pemboran adalah Drill-in fluids. Pengeboran dengan cairan konvensional dapat menyebabkan sejumlah risiko yang sebelumnya tidak terdefinisi, seperti mengurangi konektivitas reservoir dengan sumur bor atau mengurangi permeabilitas formasi. Hal ini terutama berlaku di sumur horizontal, di mana zona pengeboran bisa berisi cairan pengeboran selama interval panjang. Memilih sistem fluida paling cocok untuk pengeboran memerlukan pemahaman menyeluruh dari reservoir. Menggunakan data yang dihasilkan oleh pengujian laboratorium, studi cairan-sensitivitas-reservoir harus dilakukan untuk menentukan komposisi morfologi dan mineralogi dari batuan reservoir. Fluida reservoir harus dianalisis untuk menetapkan susunan kimiawi mereka. DIFs dapat berupa Water-based, Brine-based, Oil-based dan Synthetic-based. Jenis fluida ketiga yang digunakan pada kegiatan pemboran adalah Oil-based fluids. sistem berbasis minyak dikembangkan dan diperkenalkan pada tahun 1960 untuk membantu mengatasi beberapa masalah pengeboran, lempung formasi yang bereaksi, membengkak, atau rawa setelah terkena WBFs, Peningkatan suhu downhole, kontaminan, pipa terjebak dan torsi dan tarik. Fluida berbasis minyak (OBFs) yang digunakan saat ini diformulasikan dengan solar, minyak mineral, atau-toksisitas rendah olefin linear dan parafin. Olefin dan parafin sering disebut sebagai "sintetis" meskipun beberapa yang berasal dari penyulingan minyak mentah dan beberapa kimia disintesis dari molekul yang lebih kecil. Stabilitas listrik dari air garam atau air fasa internal dimonitor untuk membantu memastikan bahwa kekuatan emulsi dipertahankan pada atau dekat nilai yang telah ditentukan. emulsi harus stabil cukup untuk menggabungkan Volume air tambahan jika aliran air downhole ditemui. Jenis fluida keempat yang digunakan pada kegiatan pemboran adalah Synthetic-based drilling fluids. Fluida berbasis sintetik yang dikembangkan dari keinginan yang meningkat untuk mengurangi dampak lingkungan dari operasi pengeboran lepas pantai, tapi tanpa mengorbankan efektivitas biaya sistem berbasis minyak. Seperti OBFs tradisional, SBFs dapat digunakan untuk memaksimalkan tingkat penetrasi (ROPs), meningkatkan pelumasan di sumur terarah dan horizontal, meminimalkan masalah lubang sumur-stabilitas, seperti yang disebabkan oleh serpih reaktif. Jenis fluida kelima yang digunakan pada kegiatan pemboran adalah All-oil fluids. Biasanya, pada air yang memiliki salinitas tinggi, cairan invert-emulsi membantu untuk menstabilkan shale reaktif dan mencegah pembengkakan. Namun, cairan pengeboran yang diformulasikan dengan minyak diesel atau sintetis berbasis dan tidak ada fase air yang digunakan untuk mengebor interval shale panjang di mana salinitas air formasi sangat bervariasi. Dengan menghilangkan fase air, cairan pengeboran semua minyak dapat menjaga stabilitas shale pada seluruh interval. Jenis fluida keenam yang digunakan pada kegiatan pemboran adalah Pneumatic-drilling fluids. Selain fluida diatas terdapat juga produk khusus yang digunakan dalam pengeboran. Perusahaan jasa pengeboran-cairan menyediakan berbagai macam aditif yang dirancang untuk mencegah atau mengurangi biaya keterlambatan konstruksi sumur. Contoh produk ini meliputi: bahan hilang-sirkulasi (LCM) yang membantu mencegah atau menghentikan kerugian lumpur downhole ke dalam formasi lemah atau habis, bercak cairan yang membantu untuk membebaskan pipa terjebak, pelumas untuk WBFs yang memudahkan torsi dan drag dan memfasilitasi pengeboran di lingkungan-sudut tinggi, dan bahan kimia pelindung (misalnya, skala dan korosi inhibitor, biocides, dan pemulung H2S) yang mencegah kerusakan tubular dan personil.

Sumber : 

https://id.wikipedia.org/wiki/Fluida_non-Newtonian http://www.rheosense.com/applications/viscosity/newtonian-non-newtonian http://www.ge.com/press/scienceworkshop/docs/pdf/Non_Newtonian_Fluid_with_Standards.pdf http://petrowiki.org/Drilling_fluid_types