OPTIMALISASI DATA WAKTU NYATA DALAM MENDUKUNG OPERASI SUMUR MINYAK BERBASIS SCADA DI SLN PT CPI ABSTRAK

Transkripsi

1 OPTIMALISASI DATA WAKTU NYATA DALAM MENDUKUNG OPERASI SUMUR MINYAK BERBASIS SCADA DI SLN PT CPI Jauhar Arif Yulmawan dan Joko Lianto Program Studi Magister Manajemen Teknologi - ITS Kampus MMT-ITS, Jl. Cokroaminoto 12A, Surabaya jauhar.yulmawan@chevron.com, joko@its-sby.edu ABSTRAK PT Caltex Pacific Indonesia (PT CPI), dalam rangka mendukung operasi produksinya telah menerapkan teknologi Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) di berbagai bagian operasinya. Lebih dari 50 SCADA sistem dengan berbagai macam fungsi telah terpasang di berbagai bagian operasi PT CPI. Dengan adanya SCADA, data kondisi lapangan akan dapat diketahui secara waktu nyata dan pengaturan lapangan dapat dilakukan secara lebih cepat. SCADA yang ada saat ini masih menggunakan teknologi yang berbeda-beda, dan data waktu nyata yang telah disediakan oleh SCADA tersebut belum disimpan ke dalam database sehingga tidak dapat diketahui sejarahnya. Di dalam operasi sumur minyak berpompa submersible, adanya SCADA saat ini telah membantu di dalam memantau kondisi sumur secara waktu nyata, sehingga hidup matinya sumur dapat diketahui dengan cepat. Dengan telah semakin menuanya sumur produksi minyak di PT CPI, maka kebutuhan akan informasi yang lengkap dan cepat mengenai sumur semakin meningkat. Salah satunya adalah adanya kebutuhan informasi grafik arus listrik untuk dapat menganalisis masalah yang terjadi pada sumur dan pompanya. Saat ini informasi tersebut hanya bisa didapat secara manual melaui kertas chart yang dipasang pada masing-masing sumur dan diganti setiap harinya. Makalah ini berkaitan dengan penelitian yang dilakukan untuk menjawab permasalahan di atas dengan mengoptimalkan data waktu nyata yang telah tersedia pada SCADA. Ide dasar solusi yang ditawarkan adalah menyimpan data waktu nyata tersebut pada sebuah database yang tersentralisasi dan dengan teknologi yang open, dan kemudian memanfaatkan data tersebut dengan menggunakan sebuah aplikasi berbasis web. Penelitian meliputi analisis kebutuhan, analisis SCADA yang telah tersedia, desain integrasi, desain database dan aplikasi. Kata kunci: optimalisasi data waktu nyata, operasi sumur minyak, SCADA, open database, penyimpanan data waktu nyata PENDAHULUAN Latar Belakang PT Caltex Pacific Indonesia (PT CPI), sebagai sebuah pe rusahaan minyak yang bergerak di bidang hulu dan menangani eksplorasi dan eksploitasi minyak bumi, di dalam operasinya mengelola lebih dari 7500 sumur minyak bumi. Sumur minyak ini tersebar di sebagian besar wilayah propinsi Riau, mulai dari Lapangan Minas di Selatan sampai dengan Lapangan Balam di Utara. Produksi dari masing-masing sumur minyak tersebut sangat beragam mulai dari yang hanya beberapa barrel per hari sampai dengan lebih dari 2000 barrel per hari, dan menghasilkan produksi secara keseluruhan lebih dari 475 ribu barrel per hari. Unit Operasi Sumatra Light North (SLN) yang merupakan

2 unit operasi yang bertanggung jawab terhadap eksplorasi dan eksploitasi minyak ringan di bagian utara daerah operasi PT CPI, saat ini menyumbangkan sekitar 150 ribu barrel per hari, berasal dari sekitar 1500 sumur minyak yang ada. Di dalam rangka mendukung operasi produksinya, PT CPI telah menerapkan teknologi Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) di berbagai bagian operasinya. Lebih dari 50 SCADA sistem dengan berbagai macam fungsi, teknologi dan komponen telah terpasang di berbagai bagian operasi PT CPI. Termasuk di dalamnya adalah sejumlah SCADA yang berhubungan dengan proses pengelolaan sumur seperti SCADA Well Monitoring di SLN. Tabel 1 menunjukkan jumlah sumur yang telah menggunakan SCADA Well Monitoring dan 200 sumur dengan produksi terbesar di unit operasi SLN. Ke depan jumlah tersebut akan semakin bertambah dengan adanya beberapa proyek SCADA Well Monitoring baru yang sedang berjalan di SLN saat ini. AREA Tabel 1. SCADA Well Monitoring (April 2005) WELLS W/ SCADA TOP 200 WELLS (NUMBER) TOP 200 WELLS (BOPD) NUMBER BOPD TOTAL W/ SCADA W/O SCADA TOTAL W/ SCADA W/O SCADA BKS BLM BNK SLN SCADA Well Monitoring yang telah ada di Area Bekasap (BKS), Balam (BLM) dan Bangko (BNK), dibangun menggunakan produk dan teknologi yang berbeda, dan tidak terintegrasi. Ketiga SCADA tersebut dibangun untuk mendukung kebutuhan operasional utama masing-masing departemen pengelola area di dalam memantau kondisi terakhir pompa sumur secara waktu nyata yang berupa status hidup matinya pompa, data arus listrik, tegangan, dan daya yang digunakan. Dengan telah menuanya sebagian besar sumur minyak yang ada dan mulai menurunnya produksi harian dari sumur-sumur tersebut, proses pengelolaannya pun menjadi semakin kompleks dan kebutuhan akan informasi yang lengkap dan cepat mengenai sumur menjadi semakin meningkat. Salah satunya adalah adanya kebutuhan informasi grafik arus listrik untuk dapat menganalisis masalah yang terjadi pada sumur dan pompa submersible yang terpasang. [CAS96] menyatakan bahwa dengan adanya grafik kecenderungan arus listrik akan dapat diketahui kondisi operasional sumur seperti: operasi normal, sumber daya listrik berfluktuasi, gas lock, pompa mati karena underload, pompa mati karena kesalahan awal, gassy, atau overload. Saat ini informasi tersebut diperoleh secara manual melalui kertas grafik yang dipasang pada masingmasing sumur. Data arus listrik yang telah tersedia secara waktu nyata pada SCADA Well Monitoring sebenarnya dapat menjadi sumber data bagi kebutuhan informasi grafik arus listrik. Akan tetapi karena data tersebut belum tersimpan di dalam sebuah database, maka data sejarahnya masih belum tersedia. Diharapkan dengan dilakukannya integrasi ketiga SCADA dan penyimpanan data tersebut dalam sebuah database yang open dan tersentralisasi, akan mempermudah dan mempercepat proses dalam memperoleh informasi grafik arus listrik pompa sumur dan mempermudah dalam pengintegrasian dengan data pendukung lain seperti data pompa dan produksi yang tersedia di dalam database produksi perusahaan. Sehingga dengan demikian proses pengambilan tindakan dan keputusan untuk melakukan pengelolaan sumur oleh ahli pompa sumur, ahli teknik perminyakan atau C-6-2

3 departemen yang bertanggung jawab atas operasi harian sumur dapat dilakukan dengan lebih cepat dan tepat, dan diharapkan peluang produksi yang hilang akan dapat diturunkan. Tabel 2 menunjukkan keseluruhan peluang produksi yang hilang selama tahun 2004 untuk sumur berpompa submersible. Tabel 2. Peluang Produksi yang Hilang pada Sumur Berpompa Submersible (2004) AREA NO OF CASE ALL WELLS AVG OFF TIME (HRS) OIL LOSS (BOPD) NO OF CASE WELLS W/ SCADA AVG OFF TIME (HRS) OIL LOSS (BOPD) BKS , , BLM , , BNK , , PERUMUSAN MASALAH Berdasarkan latar belakang tersebut di atas, dapat dirumuskan beberapa permasalahan yaitu: a. Bagaimana mengintegrasikan data waktu nyata yang berasal dari SCADA dengan teknologi dan standar yang berbeda. b. Bagaimana menyimpan data sejarah waktu nyata tersebut pada sebuah database yang tersentralisasi dengan teknologi yang open. c. Bagaimana menganalisis dan mendesain aplikasi pendukung pengambilan tindakan operasional pada sumur minyak berbasis SCADA. TUJUAN DAN MANFAAT Tujuan dari penelitian adalah: a. Merancang integrasi data waktu nyata yang berasal dari SCADA yang dibangun dengan menggunakan produk dan teknologi yang berbeda. b. Mendesain database, serta memilih teknologi database yang open dan sesuai untuk menyimpan data waktu nyata. c. Merancang sebuah aplikasi yang dapat mendukung proses pengambilan tindakan pada sumur minyak berbasis SCADA. Sedangkan manfaat yang diharapkan dapat diperoleh dari penelitian adalah: a. Tersedianya sebuah arsitektur teknologi informasi yang dapat mengintegrasikan data waktu nyata dari berbagai SCADA yang ada. b. Tersedianya sebuah database tersentralisasi dengan teknologi open yang dapat menyimpan data waktu nyata yang berasal dari berbagai SCADA yang telah ada. c. Tersedianya informasi yang terintegrasi antara informasi waktu nyata yang berasal dari SCADA dan informasi pendukung lainnya sehingga dapat mendukung proses pengambilan tindakan secara lebih cepat dan tepat pada pengelolaan sumur minyak berbasis SCADA di SLN PT CPI. d. Menurunnya peluang produksi yang hilang karena lamanya waktu mati sumur sehingga dapat meningkatkan efisiensi produksi sumur. METODA Gambar 1 menunjukkan alur dari proses penelitian yang meliputi analisis kebutuhan dari sisi proses bisnis, identifikasi dan analisis SCADA beserta sistem pendukung yang telah tersedia, desain aplikasi yang meliputi desain integrasi SCADA, database, aplikasi pengolah data dan antarmuka. C-6-3

4 Gambar 1. Alur Proses Penelitian Analisis Kebutuhan dari Sisi Proses Bisnis Pada tahap ini akan dilakukan pengumpulan informasi kebutuhan dari sisi proses bisnis yang meliputi studi literatur dan wawancara dengan ahli pompa sumur, ahli teknik perminyakan dan departemen yang bertanggung jawab atas operasi harian fasilitas produksi di SLN. Keluaran yang diharapkan adalah adanya landasan teori mengenai operasi pompa sumur minyak dan karakteristik arus listrik yang berkaitan dengan hal tersebut. Analisis SCADA dan Sistem Pendukung yang Tersedia Pada tahap ini dilakukan identifikasi dan analisis terhadap ketiga SCADA Well Monitoring yang telah ada beserta sistem pendukung yang telah tersedia melalui studi dokumentasi yang ada dan pengamatan lapangan. Selain itu perlu juga dilakukan identifikasi secara umum terhadap keseluruhan SCADA yang ada di PT CPI, khususnya terhadap produk aplikasi dan metode pertukaran data yang digunakan, sehingga dapat menjadi bahan pendukung dalam melakukan desain integrasi SCADA dan pemilihan database yang akan digunakan. Hal ini agar teknologi yang dipilih sedapat mungkin juga dapat diterapkan pada SCADA lain pada masa yang akan datang. Desain Integrasi SCADA Tahap ini meliputi analisis format data dan metode pertukaran data yang digunakan oleh ketiga SCADA Well Monitoring dan SCADA PT CPI secara umum serta database yang telah digunakan pada masing-masing SCADA tersebut. Dari analisis tersebut, dengan mengacu pada literatur dan perkembangan teknologi yang ada, selanjutnya dilakukan pemilihan dan desain terhadap aplikasi integrasi yang akan diterapkan. Analisis dan desain integrasi SCADA ini harus dilakukan secara paralel dengan desain database yang akan digunakan. Kompatibilitas teknologi dan metode pertukaran data yang digunakan di antara SCADA tersebut dan penyimpanan data tersebut ke database haruslah saling mendukung. C-6-4

5 Desain Database dan Pemilihan Teknologi Desain database meliputi proses transaksi dan proses analisis atau pengambilan data. Dari sisi proses transaksi, sebagaimana telah dijelaskan pada tahap desain integrasi, tahap desain database ini akan saling bergantung dengan tahap desain integrasi. Hal ini karena transaksi penyimpanan data ke dalam database akan dilakukan oleh SCADA melalui proses integrasi tersebut. Dan karena data akan disimpan secara waktu nyata dengan frekuensi tinggi, perlu dilakukan desain database yang dapat mendukung hal tersebut dengan baik. Sedangkan dari sisi proses analisis atau pengambilan data yang tersimpan, perlu dilakukan desain database yang dapat mendukung kemudahan Pengguna di dalam melakukan query, analisis dan pemanfaatan data yang telah tersimpan di dalam database tersebut. Desain Aplikasi Pengolah Data dan Antarmuka Untuk mengaplikasikan karakteristik arus listrik pompa di dalam mendukung proses pengambilan tindakan operasional pada sumur minyak berbasis SCADA, langkah yang dilakukan meliputi analisis terhadap berbagai karakteristik arus listrik pompa, kebutuhan dan data waktu nyata yang tersedia pada SCADA. Dengan mempelajari literatur yang ada, selanjutnya dilakukan desain aplikasi yang berfungsi mengolah data sejarah arus listrik waktu nyata yang berasal dari SCADA menjadi informasi yang dibutuhkan sesuai dengan berbagai karakteristik arus listrik pompa yang ada di dalam literatur. Selanjutnya untuk dapat berinteraksi dengan Pengguna, aplikasi pendukung pengambilan tindakan operasional pada sumur minyak ini harus mempunyai sebuah antarmuka yang sesuai dengan kebutuhan Pengguna. HASIL DAN PEMBAHASAN Setelah melakukan penelitian, didapatkan hasil yang terdiri dari hasil studi literatur dan wawancara terhadap proses bisnis sumur minyak, dokumentasi SCADA yang telah ada, desain aplikasi yang menggambarkan aliran data secara tingkat tinggi, desain integrasi dan database, desain aplikasi pengolah data dan antarmuka. Analisis Kebutuhan dari Sisi Proses Bisnis Dari studi literatur dan wawancara menunjukkan bahwa dengan adanya grafik arus listrik dapat diketahui kondisi operasional sumur pada sumur berpompa submersible. Dengan demikian adanya permasalahan pada sumur dapat segera diketahui dan diperbaiki. Proses bisnis yang saat ini sudah berjalan adalah grafik tersebut didapat secara manual dengan memanfaatkan fasilitas yang tersedia pada unit kontrol masingmasing sumur yang mempunyai kemampuan mencetak grafik arus listrik pada sebuah kertas. Gambar 2 menunjukkan salah satu contoh grafik arus listrik pompa sumur yang diperoleh secara manual tersebut. C-6-5

6 Gambar 2. Contoh Grafik Arus Listrik yang Diperoleh Secara Manual [CAS96] Identifikasi SCADA yang Telah Tersedia Dari identifikasi yang dilakukan menunjukkan bahwa Balam dan Bangko menggunakan produk aplikasi yang sama sedangkan Bekasap menggunakan produk yang berbeda. Metode penyimpanan data ketiganya menggunakan process historian yang bersifat proprietary dan hanya dapat diakses menggunakan produk aplikasi yang bersangkutan. Sedangkan untuk metode pertukaran data, Balam dan Bangko menggunakan OLE for Process Control (OPC) dan Bekasap menggunakan Dynamic Data Exchange (DDE). Desain Aplikasi Hasil dari analisis terhadap kebutuhan dan permasalahan yang ada dapat menjadi landasan di dalam mendesain aplikasi. Diagram context menunjukkan bagaimana aliran data secara tingkat tinggi dari aplikasi ini di dalam proses pengubahan data yang berasal dari ketiga SCADA yang berbeda dan integrasi dengan data produksi dan pompa yang berasal dari Database Produksi Perusahaan menjadi informasi pendukung yang dibutuhkan oleh Pengguna. Gambar 3 menunjukkan diagram context tersebut. Gambar 3. Diagram Context Pengembangan lebih detail diperlihatkan dalam diagram aliran data tingkat 0. Secara lebih jelas dapat diketahui proses yang dilakukan terhadap data mulai dari SCADA dan Database Produksi Perusahaan selaku sumber data eksternal, yang kemudian dilakukan proses ekstraksi, transformasi format, dan proses load data tersebut ke database. Selanjutnya Pengguna akan mendapatkan informasi yang dibutuhkan setelah melalui pengolahan data tersebut menjadi informasi pendukung pengambilan tindakan operasional dengan dukungan literatur karakteristik arus listrik pompa yang ada. Gambar 4 menunjukkan diagram aliran data tingkat 0 hasil pengembangan awal dari diagram context tersebut. C-6-6

7 Gambar 4. Diagram Aliran Data Tingkat 0 Desain Integrasi dan Database [RAM03] Sebuah database adalah sebuah koleksi data, yang secara tipikal mendeskripsikan aktivitas dari sebuah atau beberapa organisasi yang berhubungan. Sebuah database management system (DBMS) adalah perangkat lunak yang didesain untuk membantu dalam mengelola dan memanfaatkan koleksi data yang besar. Alternatif lain dari menggunakan sebuah DBMS adalah dengan menyimpan data di dalam file dan membuat aplikasi spesifik untuk mengelolanya. Dengan menyimpan data di dalam DBMS dan bukan di dalam file kita akan dapat menggunakan fasilitas DBMS untuk mengelola data dengan cara yang lebih kuat dan efisien. Meski mempunyai berbagai kelebihan, kadang kala kinerja DBMS tidak cukup untuk beberapa aplikasi khusus. Sebagai contoh adalah aplikasi dengan batasan waktu nyata yang ketat. Pada aplikasi ini diperlukan sebuah database yang dapat menyimpan data waktu nyata yang berasal dari SCADA. Fungsi dari database ini selain untuk menyimpan data waktu nyata juga untuk mendukung proses query dan analisis. IndustrialSQL Server 8.0 menjadi pilihan database waktu nyata yang akan digunakan karena: Merupakan ekstensi dari sebuah Microsoft SQL Server yang merupakan salah satu produk DBMS. Sehingga fungsi seperti keamanan database, replikasi dan backup dapat menggunakan fungsi yang sudah tersedia pada MS SQL Server. Jalur akses semua data yang ada di dalam database InSQL Server melalui MS SQL Server, sehingga semua aplikasi client yang dapat berkoneksi dengan MS SQL Server akan dapat berkoneksi juga dengan InSQL Server. Hal ini memenuhi sifat open dari database waktu nyata yang digunakan. MS SQL Server mendukung bahasa SQL yang disebut Transact-SQL, dan InSQL mendukung penggunaan Transact-SQL tersebut. Merupakan produk dari penyedia yang sama dengan produk yang digunakan pada SCADA Bekasap dan lebih dari 50% SCADA yang digunakan di PT CPI, sehingga memberi kemudahan dalam mengintegrasikan SCADA yang telah ada. Mendukung OPC, sehingga dapat digunakan untuk mengintegrasikan produk SCADA Balam dan Bangko, serta SCADA lain yang telah mendukung OPC. [IWW04] menjelaskan bahwa InSQL Server didesain untuk secara optimal menyimpan data waktu nyata yang memungkinkan penyimpanan data dengan kecepatan tinggi dalam sebuah DBMS. InSQL Server menyimpan data tersebut di luar database C-6-7

8 SQL Server dan menggunakan MS SQL OLE Database untuk mengaksesnya sehingga dapat mengurangi kapasitas yang diperlukan untuk menyimpan data waktu nyata. Gambar 5 menunjukkan arsitektur database InSQL Server 8.0. Gambar 5. Arsitektur Sistem Database IndustrialSQL Server 8.0 [IWW03] Kemudian untuk ekstraksi, transformasi dan loading (ETL) data yang berasal dari database produksi perusahaan dapat dilakukan secara periodik harian ke dalam database. Gambar 6 menunjukkan kerangka kerja database waktu nyata yang membedakan metode ETL untuk data waktu nyata yang berasal dari SCADA dan data pompa dan produksi yang berasal dari database produksi perusahaan. Gambar 6. Kerangka Kerja Database Waktu Nyata Desain Aplikasi Pengolah Data dan Antarmuka Pada aplikasi pendukung tindakan operasional ini, berdasarkan literatur hubungan karakteristik arus listik pompa dengan kondisi sumur, data sejarah arus listrik waktu nyata yang berasal dari SCADA diaplikasikan untuk dapat memberikan gambaran atau pengelompokan awal mengenai kondisi terakhir masing-masing sumur. Dengan pengelompokan awal ini diharapkan akan mempercepat proses di dalam mengetahui adanya permasalahan pada sumur sehingga tindakan operasional dapat segera dilakukan. Untuk dapat menerapkan hal tersebut, dapat dilakukan dengan menggunakan pohon keputusan. [RAM03] menjelaskan bahwa keuntungan dari penggunaan pohon keputusan ini antara lain adalah mudah dimengerti, dapat diaplikasikan pada persoalanpersoalan nyata, dan dapat memproses baik data numerik maupun data kategorikal. Sedangkan kekurangannya antara lain adalah atribut luaran harus berupa data C-6-8

9 kategorikal, terbatas hanya untuk satu atribut luaran, algoritmanya tidak stabil dan pohon yang dibangun dari dataset numerik dapat menjadi komplek. Untuk memberikan fleksibilitas dalam mengakses informasi, aplikasi antarmuka yang dibangun menggunakan web sebagai basis. Kemudian untuk dapat menampilkan grafik arus listrik melalui aplikasi web tersebut digunakan office web component (OWC). OWC digunakan karena semua Pengguna di PT CPI telah menggunakan standar komputer personal dengan standar aplikasi di dalamnya, termasuk Microsoft Office sehingga mudah digunakan oleh Pengguna. Untuk proses pembangunan aplikasinya pun relatif sederhana. Gambar 7 memperlihatkan salah satu contoh halaman aplikasi yang memperlihatkan grafik arus listrik satu hari terakhir dari sebuah sumur di Bekasap. Gambar 7. Contoh Tampilan Grafik Arus Listrik Menggunakan Antarmuka Berbasis Web KESIMPULAN Penelitian ini menghasilkan kesimpulan sebagai berikut: a. Studi literatur dan wawancara menunjukkan dengan adanya grafik arus listrik dapat diketahui kondisi operasional sumur pada sumur berpompa submersible. Proses bisnis yang saat ini sudah berjalan adalah grafik tersebut didapat secara manual dengan mencetak grafik arus listrik pada sebuah kertas yang diletakkan pada masing-masing sumur. b. IndustrialSQL Server 8.0 menjadi pilihan database waktu nyata yang akan digunakan karena merupakan ekstensi dari Microsoft SQL Server yang merupakan salah satu produk DBMS, menggunakan MS SQL Server sebagai jalur akses ke semua data yang ada di dalam database InSQL Server sehingga bersifat open dan mendukung penggunaan Transact-SQL. c. Penelitian ini membuktikan bahwa pemanfaatan manajemen teknologi informasi secara tepat akan dapat menyelesaikan permasalahan dan mendukung operasi bisnis yang ada. C-6-9

10 DAFTAR PUSTAKA Caskey, GR, et al., Electrical Submersible Pump Handbook, ESP Ad Hoc Team, Chevron O Brien, James A., Managing Information Systems: Managing Information Technology in the Business Enterprise, Sixth Edition, Irwin McGraw-Hill Ramakrishnan, Raghu and Johannes Gehrke, Database Management Systems, Third Edition, McGraw-Hill Turban, Efraim, Jay Aronson, and Ting-Peng Liang, Decision Support Systems and Intelligent Systems, Seventh Edition, Pearson Prentice Hall, IndustrialSQL Server 8.0 Data Sheet, Revision 7, Invensys Systems, Inc., IndustrialSQL Server Online Help, Invensys Systems, Inc., OPC Promises a Future of Connectivity, AutomationView, Volume 2, Number 1, National Instruments, OPC Overview, Version 1.0, OPC Task Force, OPC Foundation, Data Access Custom Interface Standard, Version 3.0, OPC Foundation C-6-10

11 C-6-11