ANALISIS TRANSPORTASI DAN INSTALASI RIGID RISER PADA SISTEM FREE STANDING HYBRID RISER

Transkripsi

1 ANALISIS TRANSPORTASI DAN INSTALASI RIGID RISER PADA SISTEM FREE STANDING HYBRID RISER Yonathan Mozes Mandagi 1, Paramashanti 2 1 Program Studi Teknik Kelautan, Institut Teknologi Bandung, Jl. Ganeca 10 Bandung jonathan_mozz@yahoo.com 2 Program Studi Teknik Kelautan, Institut Teknologi Bandung, Jl. Ganeca 10 Bandung arama@ocean.itb.ac.id Kata kunci: transortasi, instalasi, tegangan von Mises, rigid riser, FSHR. 1. PENDAHULUAN Saat ini, sistem riser laut dalam yang banyak digunakan adalah sistem Steel Catenary Riser (SCR) yang meruakan salah satu contoh dari sistem flexible riser. Konstruksi sistem SCR meruakan sebuah konstruksi yang melewati taha engelasan di daratan karena ada umumnya sistem ini diadatasi dari konse roduksi struktur untuk laut dangkal. Maka dari itu, kaal dengan sesifikasi yang tinggi dibutuhkan untuk menginstal sistem riser laut dalam ini, dimana kaal-kaal ini memunyai harga sewa harian dan biaya mobilisasi yang tinggi. Selain itu, semakin dalam, maka desain riser untuk sistem ini akan semakin besar dan beratnya akan semakin bertambah dimana menimbulkan resiko kerusakan yang semakin besar. Untuk menanggulangi kekurangan ada sistem flexible riser, dikenalkan sistem baru yang bernama Free Standing Hybrid Riser (FSHR) seerti ada Gambar 1. FSHR meruakan gabungan dari flexible riser dan rigid riser. Desain FSHR harus memerhatikan roses transortasi dari lokasi fabrikasi ke lokasi emasangan dan roses instalasi, khususnya bagian rigid riser yang memunyai engaruh yang besar selama keberlangsungan roses instalasi secara keseluruhan. Proses transortasi rigid riser dilakukan dengan metode towing, terdaat beberaa alternatif metode towing, yaitu surface tow, mid-deth tow, bottom tow, dan off-bottom tow yang masing-masing akan memengaruhi besarnya gaya yang bekerja selama roses transortasi ini. Dengan demikian, dierlukan suatu analisis untuk memertimbangkan metode towing yang daat dilaksanakan secara efektif dan efisien. Selain roses transortasi, instalasi rigid riser juga memunyai tantangan tersendiri dalam instalasi FSHR. Hasil desain rigid riser sangat berengaruh ada roses instalasinya termasuk tebal dinding riser yang menentukan aakah riser tersebut akan berhasil untuk diinstal atau mengalami kegagalan, seerti kebocoran, tekuk, dan kegagalan lain yang mungkin terjadi selama roses instalasi, maka dierlukan enentuan nilai tebal riser yang otimum sesuai dengan engecekan kriteria ada standar rekomendasi raktis yang telah ada. Proses instalasi rigid riser ini memunyai tahaan-tahaan khusus yang harus dilaksanakan. Perlu dilakukan analisis untuk mengetahui kondisi-kondisi kritis saat instalasi dalam menentukan keberhasilan suatu rigid riser terasang ada riser base, dimana akan terjadi kegagalan aabila riser dan beberaa fasilitas endukung tidak kuat menahan gaya-gaya yang terjadi selama roses instalasi tersebut. Flexible Jumer Buoyancy Tank Rigid Riser Seabed Foundation/ Connection System Gambar 1. Sistem FSHR Sumber: Hatton & Lim, METODOLOGI DAN TEORI DASAR Untuk mendaatkan metode transortasi rigid riser yang aling teat dilakukan studi literatur mengenai metodemetode towing alternatif untuk rigid riser, membandingkan kriteria-kriteria yang memengaruhi transortasi dengan metode alternatif yang ditemukan, kemudian memberi enilaian dengan skala 1-5 dimana nilai 5 meruakan nilai yang aling direkomendasikan untuk metode transortasi. Metode dengan nilai terbanyak akan menjadi metode yang diilih. Penentuan tebal dinding rigid riser ditentukan berdasarkan standar API RP 2RD, 1998, yang merekomendasikan 2 kriteria engecekan, yaitu hydrostatic collase check dan buckle roagation check. Tekanan hidrostatik cuku tinggi untuk alikasi laut dalam. Tekanan eksternal yang berlebihan akan hydrostatic collase. Sehingga, ia riser harus memunyai ketahanan collase selama instalasi atau oerasi, sehingga dierlukan engecekan hydrostatic collase sesuai dengan ersamaan (1). Selain akibat tekanan hidrostatik, salah satu enyebab collase ada ia ada adanya lekuk yang berlebihan. Collase daat berroagasi dan menjalar seanjang ia dan mengakibatkan 1

2 tekanan eksternal turun. Untuk mencegah roagasi yang berkeanjangan, maka dilakukan engecekan buckle roagation dengan menggunakan ersamaan (2). P 0.67 Df P (1) o P 0.67 D P (2) Dengan P = Tekanan eksternal bersih, Ddan = faktor desain, = kaasitas tekanan ia, dan = kaasitas tekanan f D P o P roagasi ia. Hasil tebal minimum yang dilakukan dengan trial and error dari masing-masing engecekan akan dibandingkan, kemudian diilih salah satu nilai yang aling otimum sebagai tebal dinding riser yang akna digunakan dalam emodelan. Pemodelan untuk analisis instalasi rigid riser menggunakan erangkat lunak OrcaFlex 8.2a yang daat menyajikan simulasi dinamik dari model yang dibuat, dan memberikan keluaran yang daat dianalisis berua tegangan maksimum von Mises. Tegangan von Mises yang didaat ini kemudian akan dibandingkan dengan tegangan izin berdasarkan API RP 2RD, 1998, menggunakan ersamaan (3). C (3) e f a Dengan 2 e = Tegangan von Mises, C f = faktor desain, dan a = tegangan izin ( x SMYS) HASIL DAN PEMBAHASAN a. Pemilihan Metode Transortasi Rigid Riser Pemilihan metode transortasi rigid riser dilakukan dengan studi literatur tentang alternatif metode towing yang terdiri dari surface tow, mid-deth tow, bottom tow, dan off-bottom tow ada Gambar 2 (Santika, 2011). Surface Tow Mid-deth Tow Kriteria yang digunakan sebagai arameter embanding adalah kondisi lingkungan seerti kedalaman, gelombang, arus, tekanan, temeratur, ermukaan dasar laut, selain itu juga memerhatikan resiko wetark dan biaya yang harus dikeluarkan. Penilaian dilakukan dengan emberian nilai dari skala 1-5, untuk setia indikator terhada alternatif metode transortasi, dimana 1 menyatakan kecenderungan elaksanaan transortasi akan menghasilkan kerugian yang sangat besar, samai ada angka 5 yang menyatakan elaksanaan transortasi akan berjalan dengan aman, efektif dan efisien. Tabulasi dari enilaian ini ditunjukkan di Tabel 1. Uraian singkat tentang emberian nilai untuk setia alternatif metode transortasi terhada kriteria yang ditentukan adalah sebagai berikut. Bottom Tow Gambar 2. Alternatif metode towing Off-bottom Tow Kedalaman Kedalaman ada lokasi riser yang akan diasang adalah 254 m sesuai data yang diberikan dimana termasuk dalam erairan dalam. Semakin dalam suatu riser akan ditow, maka tingkat kesulitan dalam emasangan dan kontrol akan semakin besar, ketebalan riser yang dibutuhkan akan semakin besar seiring dengan bertambahnya berat riser itu sendiri. Sehingg untuk arameter ini, metode surface tow diniliai memunyai resiko yang aling kecil. 2

3 Gelombang Gelombang yang digunakan ada emodelan diambil dari tinggi gelombang signifikan yang terbesar sebesar 7.4 m, akibat data angin yang ekstrim untuk wilayah Laut Utara. Tinggi gelombang ini termasuk tinggi gelombang yang cuku ekstrim sehingga membawa damak negatif terhada riser yang ditow semakin dekat dengan ermukaan laut. Arus Distribusi arus ada umumnya akan berbanding terbalik dengan kedalaman, dimana semakin dalam, nilai arus akan semakin kecil. Sehingga, semakin dalam suatu riser ditow, maka engaruh ada roses towing akan semakin kecil. Tekanan Pengaruh tekanan berdasarkan kedalaman berbanding terbalik dengan distribusi arus, dimana tekanan akan semakin besar seiring dengan bertambahnya kedalaman. Sehingga akan sangat menguntungkan untuk lokasi rigid riser yang ditow berada lebih dekat ke ermukaan laut. Temeratur Data temeratur dan data kedalaman berbanding terbalik, dimana semakin mendekati ermukaan laut, temeratur akan semakin tinggi. Hal ini daat menyebabkan turunnya kekuatan material riser, sehingga memerlukan roerti riser yang lebih tebal. Pemilihan metode surface tow tidak disarankan. Wetark Wetark meruakan roses enurunan rigid riser yang telah samai ada lokasi emasangan samai di dekat dasar ermukaan tanah. Semakin dekat dengan ermukaan tanah, resiko rigid riser untuk terjadi kerusakan dalam taha wetark akan semakin kecil. Permukaan Dasar Laut Kriteria ini aling memengaruhi metode transortasi off-bottom tow, dimana riser yang ditow hanya membutuhkan satu buah kaal dengan koneksi ke rigid riser yang dibiarkan di atas ermukaan tanah dan diseret samai ke lokasi tujuan. Permukaan dasar laut yang kasar terlalu beresiko untuk melakukan offbottom tow. Biaya Seerti yang sudah dijelaskan sebelumnya, semakin dalam suatu riser ditow, maka desain tebal dinding riser yang dibutuhkan akan semakin besar. Selain itu engaruh kondisi lingkungan yang ekstrim juga menuntut desain dinding riser yang lebih tebal. Tabel 1. Tabulasi arameter enentu dan alternatif metode transortasi rigid riser Parameter Surface Mid-deth Bottom Off-Bottom Tow Tow Tow Tow Kedalaman Gelombang Arus Tekanan Temeratur Wetark Permukaan dasar laut Biaya Total Setelah melakukan enilaian untuk setia alternatif metode yang ada sesuai dengan indikator tersebut, didaatkan nilai untuk mid-deth tow yang aling besar sehingga diilih sebagai metode transortasi yang aling teat, yang aling efektif dan efisien. 3

4 b. Perhitungan Tebal Dinding Riser Otimum Seerti yang telah dijelaskan sebelumnya, erhitungan tebal dinding riser otimum menggunakan standard API RP 2RD dengan engecekan hydrostatic collase dan buckle roagation. Nilai dari variabel-variabel yang akan dihitung dengan ersamaan (1) dan (2) diberikan ada Tabel 2. Hasil dari engecekan ini diberikan ada Tabel 3. Tabel 2. Hasil engecekan tebal dinding rigid riser Hydrostatic Collase P D f P o API RP 2RD Buckle Proagation P D P Tabel 3. Hasil engecekan tebal dinding rigid riser API RP 2RD Hydrostatic Collase Buckle Proagation (mm) (mm) Berdasarkan engecekan tersebut, didaatkan tebal dinding otimum riser yang akan digunakan dalam taha selanjutnya adalah nilai yang lebih besar yaitu sebesar mm. c. Analisis Instalasi Rigid Riser Setelah mendaatkan tebal dinding riser, selanjutnya adalah emodelan dan analisis instalasi rigid riser yang dilakukan dengan menggunakan OrcaFlex 8.2a. Pemodelan dilakukan dalam tiga taha, yaitu uending rigid riser, instalasi buoyancy tank ke rigid riser, dan instalasi rigid riser ke riser base seerti ada Gambar 4. Komonen utama yang dimodelkan dalam analisis ini adalah installation vessel dengan anjang kaal 142 m, rigid riser dengan roerti baja API 5L X90 yang dimodelkan sebagai homogenous ie dengan data tebal dinding yang telah dihitung sebelumnya, chain dengan grade R4 dimodelkan sebagai chain masing-masing 4 untuk setia bagian, weight yang dimodelkan dengan 3D buoy dengan mengabaikannya dalam analisis statik, dan winch dengan model yang telah disediakan oleh rogram. Model yang telah dibuat kemudian dirun statik dan dinamik. Proses emodelan dilakukan dengan metode trial and error dimana ketika model dalam suatu tahaan gagal atau tegangan yang dihasilkan melebihi tegangan izin, maka beberaa komonen seerti chain, osisi connector, konfigurasi winch, dan lainnya harus diubah dan kemudian dirun kembali. Posisi akhir dari tahaan ertama yang telah berhasil kemudian digunakan untuk emodelan taha kedua, dan osisi akhir tahan kedua digunakan ada emodelan taha ketiga Gambar 4. Tahaan Instalasi Rigid Riser 4

5 Posisi akhir hasil emodelan dengan OrcaFlex setelah dirun statik dan dinamiknya untuk masing-masing tahaan uending rigid riser, instalasi buoyancy tank ke rigid riser, dan instalasi rigid riser ke riser base, ditunjukkan ada Gambar 5, Gambar 6, dan Gambar 7. Gambar 5. Uending Rigid Riser Gambar 6. Instalasi Buoyancy Tank ke Rigid Riser Gambar 7. Instalasi Rigid Riser ke Riser Base Hasil yang diambil dari simulasi dinamik menggunakan OrcaFlex ini adalah tegangan maksimum von Mises di seanjang rigid riser ada tiga tahaan tersebut. Rangkuman hasil nilai tegangan von Mises maksimum ditunjukkan ada Tabel 4. Tegangan yang dihasilkan akan dibandingkan dengan tegangan izin untuk material ia baja tie X90, yaitu MPa. Tabel 4. Nilai tegangan von Mises Maksimum untuk setia tahaan ada instalasi rigid riser Parameter Nilai Tegangan von Mises Maksimum (kn/m 2 ) Taha 1 - Uending Riser Rigid Riser ,03 Chain ,8 Chain ,09 Chain ,144 Chain ,836 Taha 2 - Instalasi Buoyancy Tank ke Rigid Riser Rigid Riser ,88 Taha 3 - Instalasi Rigid Riser ke Buoyancy Tank Rigid Riser ,22 Dengan membandingkan hasil emodelan instalasi rigid riser dari ketiga tahaan di atas, tegangan yang aling kritis adalah tegangan yang terjadi ada taha uending riser. Namun demikian dalam studi kasus ini, tegangan tersebut masih ada dalam kategori aman dari tegangan izin rigid riser dan chain berdasarkan erhitungan ada ersamaan (3) dnegan hasil yang ditunjukkan ada Tabel 5. Tabel 5. Instalasi Rigid Riser ke Riser Base Parameter Nilai Tegangan Izin (kn/m 2 ) Rigid Riser API 5L X Chain Material Grade R

6 4. KESIMPULAN Berdasarkan analisis transortasi dan instalasi rigid riser ada sistem FSHR ada studi ini, daat diambil kesimulan: a. Metode transortasi yang dinilai aling teat adalah metode mid-deth tow. b. Tebal dinding riser otimum berdasarkan hasil engecekan hydrostatic collase dan buckle roagation collase sesuai dengan API RP 2RD adalah sebesar mm. c. Kondisi aling kritis ada roses instalasi rigid riser adalah ada saat uending riser, dimana tegangan yang dihasilkan ada rigid riser dan chain di taha ini meruakan tegangan yang maksimum dibandingkan dengan tegangan yang dihasilkan ada tahaan yang lain. Namun demikian masih dinyatakan aman karena berada di bawah nilai tegangan izinnya masing-masing. DAFTAR PUSTAKA API Recommended Practice for Design of Risers for Floating Production Systems and TLPs. API-RP-2RD, 1 st Edition, June 1998 Hatton, S.A., Lim, F., Dr Third Generation Deewater Risers. Makalah disamaikan ada World Wide Deewater Technologies, IBC, London, Juni Santika, A.R Desain dan Analisis Instalasi Pia Bawah Laut Menggunakan DNV OS F & DNV Tugas Akhir tidak Diterbitkan. Bandung. Program Sarjana Institut Teknologi Bandung. 6