BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Wellhead dan X-mass tree adalah peralatan yang harus dimiliki oleh sumur migas. Wellhead dipasang saat pengeboran dan X-mass tree dipasang saat sumur akan memasuki fase produksi. Kedua peralatan ini terpasang di atas sumur migas ketika fase produksi. Konstruksi Wellhead dan X-mass tree ditunjukan pada Gambar 1.1. Fase produksi adalah fase dimana migas dari reservoir diangkat dari bawah tanah ke bagian permukaan. Saat proses pengeboran, wellhead harus dipasang di sumur migas, wellhead berfungsi untuk mengisolasi tekanan dari dalam sumur migas agar tidak bocor keluar. Wellhead juga berfungsi untuk menyangga berat dari casing. Wellhead adalah semua komponen permanen yang berada di bagian paling atas di antara surface casing dan sambungan tubing head adapter (API 6A). Berdasaran tempat pemasangannya, wellhead terbagi menjadi dua jenis yaitu: surface wellhead dan subsea wellhead. Surface wellhead adalah wellhead yang dalam penggunaannya dipasang di atas permukaan, sedangkan subsea wellhead adalah wellhead yang dalam penggunaanya dipasang di bawah laut. Setelah proses pengeboran selesai, akan dilanjutkan ke masa produksi, saat masa produksi X-mass tree dipasang di atas wellhead. X-mass tree berfungsi untuk mengatur aliran migas. X-mass tree merupakan gabungan dari beberapa katup yang disusun sedemikian rupa berfungsi sebagai pengatur aliran fluida selama produksi (API 6A). Dalam praktek di lapangan, banyak pemasangan X-mass tree diselaraskan terlebih dahulu oleh tubing head adapter di atas wellhead. Tubing head adapter

2 2 adalah alat yang memiliki fungsi untuk menyelaraskan sambungan antara wellhead dan X-mass tree (Gambar 1.2). Tubing head adapter menyelaraskan perbedaan diameter baut antara wellhead dan X-mass tree. Perbedaan diameter baut disebabkan oleh perbedaan tekanan kerja antara wellhead dan X-mass tree. Tubing head adapter juga memiliki fungsi untuk memberikan jalur jaringan kelistrikan untuk peralatan kontrol pompa (Gambar 1.3). Konstruksi X-mass tree Konstruksi Wellhead Gambar 1.1 Konstruksi wellhead dan X-mass tree (oilandgastechnologies.wordpress.com). Tubing head adapter Gambar 1.4 Konstruksi wellhead dan Xmass tree dengan tubing head adapter (oilandgastechnologies.wordpress.com).

3 3 Jalur kelistrikan Gambar 1.5 Konstruksi tubing head adapter memberikan akses ke downhole (Dokumen FMC Technologies Indonesia). FMC Technologies sebagai perusahaan wellhead terkemuka, memproduksi beberapa jenis tubing head adapter, salah satu jenisnya adalah ESP adapter with rotating flange. ESP adapter with rotating flange memiliki dua flange seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.4. Flange bagian bawah akan akan terhubung ke bagian wellhead dan flange bagian atas akan terhubung dengan X-mass tree. Tubing Head adapter (flange bagian bawah) pada Gambar 1.4 memiliki bentuk ekesentris. Bentuk eksentris dibuat untuk keperluan jalur jaringan kelistrikan ESP. Bentuk eksentris dari Tubing head adapter mengakibatkan assembly harus dilakukan pada satu posisi saja. Untuk mempermudah pemasangan flange THA ke wellhead, digunakan rotating flange. Rotating flange akan mempermudah alignment jalur jaringan listrik dari THA ke wellhead pada posisi yang benar. Rotating flange merupakan susunan flange yang terdiri dari sebuah hub pada bagian tengah dan sebuah loose rim flange. Rotating flange mampu mempermudah alignment karena bagian rim, tempat lubang baut, dapat bebas berputar di sekeliling hub.

4 4 Flange bagian atas Jalur kelistrikan Flange bagian bawah Gambar 1.6 ESP adapter with rotating flange (Dokumen FMC Technologies Indonesia). Eksploitasi migas yang dilakukan di lepas pantai serta menggunakan platform di fase produksi, maka pada platform akan terkumpul seluruh kepala sumur dari eksploitasi migas yang dilakukan. Seluruh kepala sumur akan dipasang X-mass tree untuk keperluan produksi pada satu area yang sama dan relatif terbatas, sehingga memungkinkan interference antara X-mass tree. Oleh karena itu orientasi X-mass tree harus diatur sedemikian rupa (Gambar 1.5) agar tidak terjadi interference antar X-mass tree. Untuk mempermudah pengaturan orientasi X-mass tree ketika instalasi, THA pada bagian flange atas (Gambar 1.4) digunakan rotating flange. Gambar 1.7 Pemasangan wellhead dan X-mass tree telah diatur sedemikian rupa agar tidak terjadi interference ( Saat ini, FMC Technologies memproduksi dua jenis rotating flange yaitu: Jenis bowl (Gambar 1.6) dan jenis ulir (Gambar 1.7). Rotating flange jenis bowl memiliki bagian yang menojol pada bagian hub. Bagian yang menonjol merupakan bagian terjadinya transfer gaya dari rim. Bagian rim memiliki bowl, bagian bowl tersebut

5 5 mentransfer gaya ke bagian hub. Gaya yang ditransfer adalah gaya dari pengencangan baut. Rotating flange ini memiliki retainer ring yang menjaga rim tidak terjatuh sebelum baut dikunci. Sedangkan rotating flange jenis ulir memiliki bagian ulir pada hub dan rim. Ulir pada hub dan rim memungkinkan perputaran rim ke semua sudut, namun perputaran rim disertai dengan naik atau turunnya posisi rim terhadap hub. Rotating flange jenis ulir memiliki kekurangan dibanding dengan jenis bowl. Adanya ulir menyebabkan naik atau turunnya rim jika diputar saat melakukan alignment pada proses instalasi, naik turunnya rim akan mempengaruhi jarak antar permukaan dua flange yang akan disambung. Jarak antar permukaan flange yang terlalu besar ataupun terlalu kecil akan berpengaruh terhadap gaya tekan pada gasket. Jika jarak antar permukaan flange terlalu besar, gaya yang dibutuhkan untuk mengencangkan baut semakin besar. Gaya yang terlalu besar untuk mengencangkan baut akan berpotensi merusak gasket. Sedangkan jika jarak terlalu kecil, gaya yang dibutuhkan dalam mengencangkan baut relatif kecil. Gaya yang terlalu kecil dari pengencangan baut tidak mampu memberikan gaya tekan cukup besar pada gasket untuk melakukan isolasi. Rotating flange jenis ulir juga membutuhkan permesinan yang lebih rumit dibanding jenis bowl. Bagian hub Bagian rim Gambar 1.8 Geometri rotating flange jenis bowl ( Bagian ulir Gambar 1.9 Geometri rotating flange jenis ulir

6 6 Saat ini FMC Technologies, perusahaan terbesar penghasil wellhead dan X- mass tree, tidak memiliki produk rotating flange jenis bowl untuk nominal size 2 1/16 inci tekanan kerja 5000 psi dan temperatur 350 F. Untuk nominal size 2 1/16 inci tekanan kerja 5000 psi dan temperature 350 F hanya tersedia rotating flange jenis ulir. Maka dari itu perlu dilakukan sebuah studi perancangan dari produk rotating flange tanpa ulir untuk nominal size 2 1/16 inci tekanan kerja 5000 psi dan temperatur 350 F. 1.2 Rumusan Masalah Dengan latar belakang di atas, maka permasalahan dari studi ini adalah tidak adanya produk rotating flange jenis bowl untuk nominal size 2 1/16 inci yang dapat digunakan untuk kondisi tekanan 5000 psi dan temperatur 350 o F. Maka perlu dilakukan perancangan ulang komponen rotating flange agar bisa digunakan untuk kondisi tekanan 5000 psi dan temperatur 350 o F. 1.3 Asumsi dan Batasan Masalah Studi ini mengevaluasi rancangan ulang rotating flange dengan analisis kekuatan produk menggunakan pendekatan metode elemen hingga. Batasan studi ini antara lain: 1. Perancangan rotating flange dilakukan berdasarkan API 6A dan ASME VIII Div Rotating flange dirancang untuk kondisi operasi tekanan 5000 psi dan temperatur 350⁰ F. 3. Bentuk rotating flange pada perancangan ini mengikuti rotating flange jenis bowl yang sudah ada. 4. Kekuatan rotating flange dievaluasi dengan pendekatan metode elemen hingga menggunakan perangkat lunak ANSYS 15.0.

7 7 1.4 Tujuan Studi Tujuan dari dilakukannya studi perancangan produk rotating flange jenis bowl pada skripsi ini adalah : 1. Memperoleh dimensi dari rancangan rotating flange tanpa ulir dengan nominal size 2 1/16 inci, dan bekerja pada kondisi tekanan 5000 psi dan temperatur 350 o F. 2. Mendapatkan gambar produksi dari rotating flange tersebut. 1.5 Manfaat Perancangan Manfaat dari studi perancangan produk rotating flange tanpa ulir ini adalah hasil rancangan dari studi ini dapat digunakan sebagai rekomendasi dan menjadi studi awal kepada PT FMC Technologies untuk memproduksi rotating flange tanpa ulir untuk nominal size 2 1/16 inci yang dapat digunakan untuk kondisi tekanan 5000 psi dan temperatur 350 o F.