DESAIN PENAMBATAN STRUKTUR TERAPUNG (MOORING DESIGN FOR FLOATING STRUCTURE)

Transkripsi

1 DESAIN PENAMBATAN STRUKTUR TERAPUNG (MOORING DESIGN FOR FLOATING STRUCTURE) 18/1/21 Issued for Information RIK NOF IWH Rev Date Description By Chk d Apv d Document No. : ---RE-1-A4 Revision:

2 Page 2 of 2 Revision Number Tabulation Sheet Revision Number Sheet Revision Number 1 X 2 X 3 X 4 X 5 X 6 X 7 X 8 X 9 X 1 X 11 X 12 X 13 X 14 X 15 X 16 X 17 X 18 X 19 X 2 X weekly presentation Presentasi ---RE-1 Rev.doc ---RE-1

3 Page 3 of 2 DAFTAR ISI 1. UMUM PENDAHULUAN FPSO MOORING SYTEMS (SISTEM PENAMBATAN) ANCHORING TYPE MOORING LINES CONFIGURATION PERTIMBANGAN LAIN CALCULATION METHOD TAMBAHAN... 2 weekly presentation Presentasi ---RE-1 Rev.doc ---RE-1

4 Page 4 of 2 1. UMUM Laporan ini adalah penulisan singkat dari presentasi mingguan tiap bidang ilmu yang dibawakan di Divisi Perencanaan dan Engineering PGN. Presentasi dibawakan pada Senin tanggal 4 Januari 21 berdasar presentasi yang terdapat di link: sublink: 27-28/FPSO Mooring System. Presentasi tersebut dibuat oleh kelompok mahasiswa termasuk presenter di tahun 27 untuk keperluan tugas mata kuliah Offshore Mooring di Technische Universiteit Delft. 2. PENDAHULUAN Penjelasan dalam desain penambatan untuk struktur terapung ini berdasar struktur FPSO (FloatingProduction Storage and Offloading) dengan case study berlokasi di laut utara UK (north sea, UK region, UK Block 21/24) di Guillemot North-West. Gambar 1. Contoh FPSO yang sedang beroperasi. Pada studi kasus ini terdapat tiga bagian utama yaitu: struktur terapungnya, mooring system dan anchoring system. weekly presentation Presentasi ---RE-1 Rev.doc ---RE-1

5 Page 5 of 2 3. FPSO FPSO adalah struktur terapung di perairan lepas yang berbentuk kapal dan mempunyai kemampuan untuk menyimpan hasil produksi terutama untuk jenis minyak mentah. Keuntungan lain dari FPSO adalah mempunyai penampang yang luas sehingga kegiatan eksplorasi atau produksi bisa dilakukan ditempat yang sama. Gambar 2. Bagian utama dari FPSO untuk eksplorasi minyak mentah. Penggunaan FPSO untuk studi case ini karena hal sebagai berikut: 1. FPSO cocok untuk kegiatan yang memerlukan storage (penyimpanan); 2. FPSO bisa dipasang dimana saja baik laut dangkal (kedalaman 13 meter di Nigeria) atau laut dalam (18 meter di Brazil); dan 3. FPSO bisa dipindahkan terutama jika kondisi lingkungan mendadak menjadi tidak bersahabat. weekly presentation Presentasi ---RE-1 Rev.doc ---RE-1

6 Page 6 of 2 FPSO bisa dibuat baru atau konversi dari tanker yang dimodifikasi. Tipe khusus dari pembuatannya bisa berupa hanya Storage dan offloading maka disebut FSO atau bisa juga untuk keperluan regasifikasi gas (FSRU, Floating Storage and Regasification Unit). Untuk acuan tentang design floating structure secara umum bisa mengacu ke UKOOA Design Guidance Notes, bisa didapat di: 4. MOORING SYTEMS (SISTEM PENAMBATAN) Setiap struktur terapung memerlukan system penambatan yang cukup kaku dan kuat untuk membatasi pergerakan dari struktur terhadap gaya luar baik dari angin, arus, ombak atau lainnya seperti pergerakan es jika ada disaat musim dingin. Ada banyak system penambatan baik berupa temporary/sementara atau permanen. Pembagian jenis penambatan bisa juga berupa penambatan dari bagian dalam atau luar. Pada dasarnya, jenis penambatan ada beberapa pengelompokan sebagai berikut: 1. Attached Mooring System Pada dasarnya penambatan dilakukan dengan cara menambatkan suatu bagian khusus dari mooring line ke bagian struktur terapung. Penambahan bisa berupa turret yang diletakan dibagian dalam (dipasang didalam suatu bagian ujung) atau luar (dipasang dengan penambahan stuktur dibagian ujung). weekly presentation Presentasi ---RE-1 Rev.doc ---RE-1

7 Page 7 of 2 Gambar 3. Internal dan eksternal turret. Konseksi internal dan eksternal turret mempergunakan bagian struktur khusus bernama swivel yang membuat struktur bisa berputar (weathervaning) untuk mengurangi efek beban dari luar berupa angin, arus atau ombak. Swivel memungkinkan terjaganya koneksi secara terus menerus untuk aliran power, hasil produksi atau sinyal instrumentasi dari lower dari/ke upper structure. weekly presentation Presentasi ---RE-1 Rev.doc ---RE-1

8 Page 8 of 2 Gambar 4. Contoh swivel stack dari Anasuria FPSO. 2. Disconnectable Mooring System Tipe mooring ini adalah tipe yang bisa dilepas dan dipasang dengan relative cepat terutama untuk keperluan keamanan terhadap perubahan cuaca. FPSO bisa tahan terhadap cuaca yang keras. Kemampuan untuk menghadapi cuaca ini dipergunakan untuk menyimpan hasil produksi minyak selama musim dingin. Dalam design FPSO, kemampuan storage dari FPSO diperhitungkan sehingga storage capacity dari FPSO diperhitungkan untuk mengantisipasi jika site tidak bisa didatangi tanker carrier selama masa tersebut. weekly presentation Presentasi ---RE-1 Rev.doc ---RE-1

9 Page 9 of 2 Jika cuaca diperkirakan lebih buruk misal dengan adanya badai seperti hurricane, maka FPSO dilepas dan ditarik oleh tug boat ke lokasi aman jika mempergunakan disconectable system. Kelebihan lain dari jenis pemasangan sistem ini adalah untuk percepatan operasional. Struktur terapung dan riser/pipeline system bisa commissioning terpisah sehingga untuk selanjutnya hanya tinggal disambungkan dan kegiatan operasional bisa dimulai. Gambar 5. Contoh Disconnectable Mooring System 3. Spread Mooring System Tipe ini menambatkan struktur terapung dengan tetap dengan arah heading tetap. Dalam konfigurasi ini tidak diperlukan komponen swivel. Konfigurasi ini hanya cocok untuk suatu lokasi yang relatif tenang dan mempunyai perubahan arah pembebanan yang cenderung konstan/tidak besar. Secara umum lokasi seperti di selat Malaka atau pesisir pantai laut Jawa mungkin cocok untuk konfigurasi ini. weekly presentation Presentasi ---RE-1 Rev.doc ---RE-1

10 Page 1 of 2 Gambar 6. Contoh Spread Mooring System 4. Turret Mooring System Sistem dengan turret adalah tipe yang sangat cocok untuk kondisi lingkungan yang sangat keras. Swivel dan komponen yang bisa berputar sangat cocok untuk ditambahkan pada hubungan antara mooring system dan struktur terapung. External turret dipasangkan dengan struktur tambahan dibagian ujung. Tipe ini biasanya untuk ladang yang produksinya kecil dan di kedalaman yang cenderung dangkal. Untuk internal turret, biasanya dipasang didekat bagian ujung dari struktur dengan pembuatan moon pool. Internal turret terutama untuk keperluan riser yang berjumlah banyak yang dengan sendirinya memerlukan waktu dan biaya yang lebih besar daripada external turret. weekly presentation Presentasi ---RE-1 Rev.doc ---RE-1

11 Page 11 of 2 Gambar 7. Contoh External turret. Gambar 8. Contoh Internal turret 5. ANCHORING TYPE Definisi dari anchor (jangkar) adalah suatu objek berat biasanya terbuat dari logam yang dipakai untuk membatasi pergerakan benda terapung yang terhubung dengan dasar laut. Pemilihan dari jenis jangkar tergantung dari: 1. Tipe tanah; 2. Pertimbangan biaya; dan 3. Permintaan dari kemampuan penahanan beban. weekly presentation Presentasi ---RE-1 Rev.doc ---RE-1

12 Page 12 of 2 Pemilihan jenis anchor diperlukan terutama jika mooring system ingin dipasang secara permanen, untuk pemasangan secara sementara biasanya anchor atau jangkar bawaan di kapal bisa dirasa cukup. Gambar 8. Tipe anchor. Jangkar tipe bawaan biasanya lebih kecil dari jangkar untuk tipe permanen, suatu Drag embedded anchor tipe vryhof anchor bisa mempunyai berat sekitar 65 kg. weekly presentation Presentasi ---RE-1 Rev.doc ---RE-1

13 Page 13 of 2 Secara umum anchor/jangkar terdiri dari berbagai macam seperti berikut: 1. Pile/Piling Piling adalah sistem pondasi dengan mempergunakan pile (pipa berongga kosong dibagian tengah) yang dipasang bisa dengan cara digetarkan atau ditumbuk dengan hammer secara mekanik atau hidrolik. Gambar 9. Contoh pemasangan pile dengan hammer. Dalam design pile yang perlu dikaji adalah bearing capacity (daya dukung) berupa gaya gesek bagian luar sepanjang pile dan daya tahan tanah (soil resistence). Kelebihan piling yaitu mampu menahan gaya vertikal dan horizontal, sedang kelemahannya yaitu memerlukan waktu yang panjang dan biaya yang relatif paling mahal dibanding dua metode lain. Secara umum, pile terpasang lebih dalam dibanding dengan metode pondasi lainnya. weekly presentation Presentasi ---RE-1 Rev.doc ---RE-1

14 Page 14 of 2 2. Suction Pile suction pile seperti juga pile untuk piling mempunyai bagian berongga yang kosong dibagian tengah pipa. Perbedaan secara fisik terutama karena diameternya yang lebih besar secara umum. Pada saat instalasi, biasanya suction pile terbenam sebagian dari panjangnya, pompa dibagian atas yang terhubung ke rongga kosong di bagian tengah pipa dipompa sehingga meimbulkan perbedaan tekanan, sewaktu perbedaan tekanan ini pipa akan terhisap untuk tenggelam lebih dalam. Hisapan dari pompa akan dilakukan hingga mencapai design yang diperlukan. Pompa kemudian dilepas dari atas pile. Seperti juga piling, suction pile bisa bertahan untuk beban vertical dan horizontal. Suction pile bisa disebut sebagai pilihan tepat untuk keperluan deep sea foundation karena kecepatan dan kemudahan untuk pemasangannya. Gambar 9. Contoh suction pile. Sesudah masa layan dari struktur habis, suction pile bisa dilepas dengan cara terbalik dari pemasangannya. Pertama, pompa dipasangkan dibagian atas dari pile, kemudian pompa memberikan tekanan dengan menginjeksi air kedalam bagian berongga, lama kelamaan dengan membesarnya tekanan, pile akan terangkat secara perlahan sesuai dengan tekanan yang masuk hingga pile bisa dilepas secara menyeluruh. weekly presentation Presentasi ---RE-1 Rev.doc ---RE-1

15 Page 15 of 2 Theory perhitungan suction pile bisa didapatkan di: a) Pada pasir: b) Pada tanah liat: 3. Drag embedded anchor Drag embedment anchor saat ini di design dengan kemampuan untuk menembus kedalaman lebih dalam dalam penetrasi tanah sewaktu instalasi awal. Penetrasi bisa secara menyeluruh atau sebagian. Daya tahan dari jangkar/pondasi jenis ini adalah dari ketahanan tanah yang terdapat dibagian depan anchor. Bisa disebut bahwa untuk pembebanan horizontal, pondasi jenis ini termasuk kuat, tetapi untuk suatu besaran pembebanan vertical tidak disarankan mempergunakan pondasi/anchoring tipe ini. Gambar 1. Contoh Vrijhof Anchor. Untuk design anchor jenis ini, bisa didapat di: %2in%2sand].pdf. weekly presentation Presentasi ---RE-1 Rev.doc ---RE-1

16 Page 16 of 2 6. MOORING LINES CONFIGURATION Konfigurasi mooring line secara umum terdiri dari dua konsep sebagai berikut: 1. Catenary mooring system; 2. Taut wire mooring system. Konfigurasi mooring line sangat tergantung kepada kedalaman dimana struktur dipasang. Catenary configuration biasanya dengan sendirinya akan terbentuk untuk pemasangan laut dalam. Pada catenary jenis wire biasanya terbuat dari logam. Taut wire dipasang dengan mempergunakan bahan sintetik yang memiliki berat jenis dan elastisitas tertentu sesuai dengan keperluan design. Pada kedua jenis konfigurasi mooring line system, berat jenis bahan dan keadaan lokasi setempat harus dipertimbangkan. secara umum sebagai berikut. Design catenary line system bisa mengacu ke link berikut dan WaghoKtb52P&item=WRxBpolreNue&layout=printer. Secara umum untuk keperluan design morring system bisa merujuk ke: 1. API RP 2P RP Recommended Practice for the Analysis of Spread Mooring Systems for Floating Drilling Units. Standard tersebut dipakai untuk analisis pada kasus ini dan bisa didapat di: f%2spread%2mooring%2sys%2for%2floating.pdf; 2. API Recommended Practise 2SK Third Edition, Design and Analysis of Stationkeeping Systems for Floating Structures, bisa didapat di: RP 2SK.pdf. weekly presentation Presentasi ---RE-1 Rev.doc ---RE-1

17 Page 17 of 2 Perbedaan konfigurasi mooring bisa dilihat pada gambar berikut. Gambar 11. Catenary mooring system. Gambar 12. Tautleg mooring system. weekly presentation Presentasi ---RE-1 Rev.doc ---RE-1

18 Page 18 of 2 7. PERTIMBANGAN LAIN Ada banyak system penambatan baik berupa temporary/sementara atau permanen. Pembagian jenis penambatan bisa juga berupa penambatan dari bagian dalam atau luar. Beberapa pertimabangan lainnya dalam penentuan system penambatan adalah: Khusus untuk kapal drilling, Dynamic Positioning perlu dipertimbangakan untuk keperluan heading dan positioning; Ketentuan hull design; Flag requirements termasuk Perijinan di Negara setempat; Ship Assesment terutama jika kapal adalah hasil refurbish; Kondisi geografis termasuk meliputi kedalaman, pengaruh lalu lintas, existing structures seperti subsea facilities, kabel laut etc; Batas pergerakan seperti sloshing terutama untuk muatan seperti LNG bisa jadi memerlukan breakwater jika diperlukan untuk suatu sistem pelabuhan khusus jika environment load masih lebih besar dari kondisi batas; Beberapa standar lainnya untuk keperluan design mooring bisa didapat sebagai berikut: API RECOMMENDED PRACTICE 2FPS FIRST EDITION, MARCH 21 Recommended Practice for Planning, Designing, and Constructing Floating Production Systems: %2Planning%2Designing%2and%2Constructing%2Floating%2Production%2Systems. pdf API Recommended Practise 2SK Third Edition Design and Analysis of Stationkeeping Systems for Floating Structures OFFSHORE STANDARD DET NORSKE VERITAS DNV-OS-E31 POSITION MOORING OCTOBER 24 RECOMMENDED PRACTICE DNV-RP-E33 GEOTECHNICAL DESIGN AND INSTALLATION OF SUCTION ANCHORS IN CLAY OCTOBER 25 weekly presentation Presentasi ---RE-1 Rev.doc ---RE-1

19 Page 19 of 2 GoM Offshore Structures Design Criteria, by DNV 25 ABS Rules for Building and Classing Single Point Moorings ABS Guide for Certification of Offshore Mooring Chain ABS Guidance Notes: The Application of Synthetic Ropes for Offshore Moorings Design and integrity management of mobile installation moorings by Noble Denton 8. CALCULATION METHOD Metode perhitungan secara detail bisa didapatkan di link: a.htm. Setiap struktur terapung memerlukan system penambatan yang cukup kaku dan kuat untuk membatasi pergerakan dari struktur terhadap gaya luar baik dari angin, arus, ombak atau lainnya seperti pergerakan es jika ada disaat musim dingin. Langkah skematik untuk keperluan perhitungan: 1. Input (FPSO specification, RAO, Environment data); 2. Steady State Calculations (Estimating Forces of Wave, Wind, Current); 3. Stiffness Calculation; 4. Vessel Motion Calculation (Mooring Line System); 5. Chain and/or Rope Design, Anchor Design; dan 6. Conclusion weekly presentation Presentasi ---RE-1 Rev.doc ---RE-1

20 Page 2 of 2 9. TAMBAHAN Secara umum sebagai tambahan perlu dicatat beberapa hal sebagai berikut: 1. Input dari bahan perhitungan sebaiknya aktual dari site dan floating structure (data fisik termasuk RAO dari percobaan di lab menggunakan miniaturnya) untuk menjamin hasil perhitungan; 2. Metode analisis menggunakan asumsi keadaan aktual dari peralan/struktur baik itu keadaan masih baru, seperti baru atau bekas dimana hal ini akan mempengaruhi masa layan fatiguenya; 3. Pemeliharaan dan inspeksi yang seksama dan priodik diperlukan mengingat lingkungan laut sangat korosif baik secara kimiawi/biologis dan sangat dinamik respon alamnya; 4. Design procedur untuk pemilihan winch, bouy atau perangkat tambahan lainnya yang diperlukan dalam instalasi mooring system harus ditelaah dengan seksama; 5. Pemilihan, pemasangan dari mooring line harus dianalisis dengan seksama dengan banyak pertimbangan baik dalam positioning, penelahaan basis design (termasuk metocean data) dengan memepertimbangkan Maximum Environmental Condition, Maximum Design Condition, Maximum Operating Condition, Maximum Connected Condition; dan 6. Penambahan mooring dan peralatan tambahan (DP system, winch, etc) perlu dipertimbangkan jika memang diperlukan. Selain hal diatas, penggunaan software akan sangat membantu terutama untuk pembanding dan untuk perhitungan sistem yang lebih rumit seperti untuk coupled analysis dan kombinasi beban lingkungan. weekly presentation Presentasi ---RE-1 Rev.doc ---RE-1