SOLUSI PENURUNAN PRODUKSI MIGAS DENGAN MENGGUNAKAN METODA RISK BASED INSPECTION (RBI) Muh.Yudi MS, Johni wahyuadi S.,

Transkripsi

1 IATMI 2006-TS-15 PROSIDING, Simposium Nasional & Kongres IX Ikatan Ahli Teknik Perminyakan Indonesia (IATMI) 2006 Hotel The Ritz Carlton Jakarta, November 2006 SOLUSI PENURUNAN PRODUKSI MIGAS DENGAN MENGGUNAKAN METODA RISK BASED INSPECTION (RBI) Muh.Yudi MS, Johni wahyuadi S., PT. RADIANT UTAMA INTERINSCO Jl. Kapten Tendean No. 24 Jakarta Selatan, myudims@radiant-utama.com Azwar Manaf UNIVERSITY OF INDONESIA Faculty of Maths and Science Graduate Program : Materials Science Study Jl. Salemba Raya No. 4 Jakarta azwar@makara.cso.ui.ac.id 1 / 10

2 ABSTRAK Resiko penurunan produksi di sektor industri MIGAS merupakan salah satu resiko yang akan mempengaruhi terhadap ketidak ekonomisnya perusahaan. Kebanyakan plants beroperasi ke arah pencapaian tujuan yang berqualitas, handal, aman dan ekonomis sepanjang umur pakai disain. Kebocoran yang sering terjadi akibat korosi, erosi, kelelahan, penggetasan dan lain sebagainya lebih banyak diakibatkan oleh kondisi yang tidak terdeteksi dan pengujian serta monitoring yang tidak optimum. Pada jalur pipa produksi Minyak dan gas yang mengalami kegagalan diperlukan strategi pemeliharaan yang komprehensif, dengan menggunakan inspeksi berdasarkan resiko (Risk Based Inspection). Beberapa perusahaan minyak dan Gas, Petro Chemical dan industri lainnya,di seluruh dunia termasuk di Indonesia telah di kembangkan sistem tersebut untuk menunjang program inspeksi dan stratregi pemeliharaan yang terpadu. Hal ini dapat dibuktikan benefitnya,sehingga American Petroleum Institute ( API) telah mempublikasikan Recommended Practice (API RP 580) sebagai working documen untuk program RBI. Salah satu usaha untuk menanggulangi penurunan produksi dan menghindari kejadian seperti kebocoran adalah dengan melakukan penelitian terhadap jenis dan faktor penyebab terjadinya kerusakan dan melakukan penilaian serta perhitungan secara kuantitatif terhadap peluang terjadinya kegagalan hal itu berguna untuk menentukan sisa umur-pakai pipeline tersebut. Sisa umur pakai itu disimulasikan terhadap tingkatan resiko pada setiap segmentasi pipeline yang outputnya berupa penyusunan perencanaan pemeriksaan dan pembuatan strategi pemeliharaan secara terpadu. Hasil penelitian ini diharapkan berguna untuk tindakan penanggulangan kerusakan, khususnya dari segi material dan pengembangan ilmu bahan dalam penambahan kelengkapan data untuk simulasi pada pemeriksaan berdasarkan resiko yang dikenal dengan istilah Risk Based Inspection (RBI). Kata Kunci : Loss Production solution,migas,rbi 1. PENDAHULUAN Pipa penyalur menjadi salah satu alat penunjang produksi yang dapat diandalkan untuk distribusi minyak dan gas. Bagaimanapun keandalan peralatan penunjang pemipaan tersebut dapat mengurangi kehilangan produksi bila terjadi kerusakan peralatan tersebut. Simulasi ini akan menghasilkan keluaran berupa kondisi pipa di lapangan yang sebenarnya. Hal ini berguna sebagai langkah pemeriksaan dan untuk pencegahan lebih dini dalam melaksanakan strategi pemeliharaan 2 / 10

3 2. LATAR BELAKANG TEKNIS DAN METODOLOGI PENELITIAN Sistem RBI merupakan metoda semikuantitatif atas penilaian resiko yang menggunakan matriks resiko 3 x 3, 4 x 4 atau 5 x 5 untuk merepresentasikan tingkat-tingkat resiko yang berbeda-beda. Program RBI harus memuat pembaharuan atas hasil-hasil inspeksi, pemantauan, dan perubahan-perubahan proses. Selama RBI merefleksikan keadaan plant pada saat data dikumpulkan. Hal itu penting untuk mempertahankan data RBI agar tidak ketinggalan zaman yang disebabkan dengan adanya perubahan-perubahan plant dan hasil-hasil inspeksi (2,3,4,5,6,7). 2.1 Pengembangan Rencana RBI Secara ringkas pengembangan rencana RBI yang terdiri dari: Interval inspeks: interval ini ditentukan berdasarkan tingkat kekritisan dan peringkat inspeksi; Metoda inspeksi: metoda ini ditentukan dengan mempertimbangkan peluang terjadinya kegagalan; dan Ruang lingkup inspeksi: aspek ini ditetapkan setelah mempertimbangkan konsekuensi-konsekuensi kegagalan. Pada intinya, seluruh proses pengembangan perencanaan RBI mengarah pada usaha-usaha meminimalkan (minimize) biaya yang meliputi: Biaya operasi Secara umum, metodametoda penilaian atas resiko dilukiskan sebagai berikut: 1. Kuantitatif (pemodelan probability / peluang, statistik, dan matematik); 2. Semi-Kuantitatif (analisis didasarkan atas aturan); dan Kualitatif (putusan para ahli).langsung (biaya penanganan korosi dan managemen inspeksi serta biaya inspeksi); dan Biaya operasi tidak langsung (biaya pemeliharaan, biaya terhentinya operasi, dan biaya kehilangan produksi). 2.2 Penilaian Atas Pemeringkatan RBI Pemeringkatan RBI merupakan suatu ikhtisar gambaran menyeluruh tentang resiko yang didasarkan atas konsekuensi-konsekuensi kegagalan dan peluang terjadinya kegagalan yang secara ringkas disusun dalam tabel II.1 (1) 2.3 Penilaian Konsekuensi Kegagalan (Probability of Failure) Ada 8 kriteria untuk menghitung nilai rating konsekuensi-konsekuensi kegagalan. Adapun ikhtisarnya sebagai berikut : 2.4 Penilaian Peluang Terjadinya Kegagalan (Consequences of Failure) Rating peluang terjadinya kegagalan merupakan peluang tertinggi dihitung dari model-model dan aturanaturan yang mengevaluasi peluang terjadinya kegagalan melalui mekanisme-mekanisme yang bersesuaian dengan tipe peralatan instalasi kerja pipa dan peralatan statikproduksi minyak dan gas. Korosi internal;korosi pengelasan (weld corrosion);korosi eksternal termasuk korosi di bawah insulasi; dan Erosi. Dalam sistem RBI, model-model peluang terjadinya kegagalan dilaksanakan pada 3 tingkatan: 1. Mengukur tingkat deteriorasi dari hasil-hasil inspeksi yang diberlakukan sebagai aturan melalui review integritas plant; 2. Memprediksi tingkat deteriorasi didasarkan atas standar industri atau metoda perhitungan spesifik plant, seperti metoda de Waard & Milliams untuk korosi karbon dioksida pada material baja karbon atau aturan API 14E untuk erosi 3 / 10

4 2.5 Pengembangan Rencana Inspeksi Proses RBI memberikan tiga tingkat kebebasan dalam mengembangkan rencana inspeksi, yaitu : Rating kekritisan, dalam kombinasi dengan indeks keyakinan digunakan untuk menentukan interval mayoritas inspeksi; Konsekuensi kegagalan digunakan untuk menurunkan ruang lingkup inspeksi; dan Peluang terjadinya kegagalan mengidentifikasi mekanisme kegagalan yang diharapkan dan dipakai untuk pengujian dengan menggunakan metoda NDT (11,12,13) Penentuan Metoda Inspeksi Pilihan atas metoda inspeksi NDT didasarkan atas peluang kegagalan. Tabel II.4 disusun sebagai petunjuk. Seleksi terakhir atas metoda yang harus dibuat pada saat inspeksi direncanakan dapat didasarkan atas aspek teknologi yang tersedia dengan aspek pilihan ekonomis. Tabel II - 1 Salah Satu Contoh Matriks Tingkat Kekritisan Konsekuensi Kegagalan Peluang Kegagalan Rendah Menengah Tinggi Tinggi Menengah Rendah Impact Komersial Impact Safety Impact Lingkungan Kesiapan Keuangan Lokasi Fluida Persediaan Tekanan Populasi Lingkungan Tabel II - 3 Syarat-syarat Minimal Ruang Lingkup Terbatas, Umum, dan Detil Pada Penilaian Internal Konsekuensi Kegagalan Rendah Penilaian Terbatas Konsekuensi Kegagalan Menengah Penilaian Umum Konsekuensi Kegagalan Tinggi Penilaian Detil Borescope Borescope dan NDT eksternal NDT eksternal dan pemantauan korosi dan review proses Atau Atau Atau NDT eksternal Entry internal entry internal Atau Atau Review Proses Review Proses & NDT eksternal 4 / 10

5 3. HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN 3.1. Hasil Uji Risk Based Inspection (RBI) Dalam menentukan rangking pipa berdasarkan kekritisannya dengan menggunakan metoda RBI hasilnya disajikan dalam tabel III.1, tabel III Hasil Uji Ultrasonik Pipa Dia. 24 Inchi Cacat Laminasi Hasil uji ultrasonik dilakukan di lapangan dengan menggunakan alat uji ultrasonik tipe USK-7S; 36 DL Plus dan EPOCH III dengan hasil, terdapat cacat laminasi yang ternyata di sebagiab piping system mengalami cacat retak setelah terjadi longsor dibagian pipa tersebut 3.3. Pembahasan Analisis Hasil Uji Risk Based Inspection (RBI) Guna mendapatkan hasil tingkat kekritisan pipa dari suatu System pemipaan yang ada di lapangan eksplorasi dan produksi minyak dan gas yang jaringannya rumit (complicated) digunakan metoda RBI seperti yang telah dijelaskan diatas dan hasil akhirnya ditunjukkan dalam Tabel III.1, Tabel III.2. Tabel tersebut adalah hasil keluaran perangkat lunak (software) T-OCA U.2. Melalui tabel tersebut dapat terlihat bahwa pemipaan dengan rangking tingkat kekritisan tinggi (1), diantaranya terdapat pipa yang berdiameter 24 inchi dan 4 inchi. Pipa yang berdiameter 4 inchi termasuk dalam kategori System pemipaandengan kelompok media berupa minyak mentah (crude oil). Kandungan pasir yang ada dalam fluida minyak mentah tersebut adalah (10-143) barrel per bulan dengan erosional velocity (3,8 110) ft/detik. Kandungan pasir yang melebihi batas yang diijinkan dalam ketentuan API RP 14E (erosional velocity limitation) yang tingkat kecepatan alirannya 100 ft/detik, dan tingkat aliran pasir 120,15 barrel/bulan akan mengakibatkan kehilangan berat logam sebanyak 0,2 lb. Dengan ditemukannya fakta bocornya pipa 4 inchi yang diakibatkan oleh erosi di daerah lekukan dan sambungan tee membuktikan bahwa kandungan pasir dalam fluida dan kecepatan erosinya melebihi tingkat kandungan pasir maupun kecepatan erosi, seperti yang ditentukan dalam API RP 14 E. Pipa diameter 4 inchi yang bocor tersebut dipotong sepanjang 1 ft disebelah kiri maupun di sebelah kanan lokasi yang bocor. Potongan pipa tersebut diambil sebagai sampel uji untuk dilakukan analisis kegagalan material (failure analysis); 5 / 10

6 diantaranya melalui pengamatan visual dengan mata telanjang, uji ultrasonik, uji metalografi, uji SEM dan EDAX, uji komposisi kimia, dan uji mekanis yang kesemuanya akan dijelaskan dalam sub-bab berikutnya.dalam menentukan risk assessment (penilaian resiko) diharuskan untuk menentukan peluang terjadinya kegagalan material dan kegagalan material tersebut yang dimodelkan di dalam standar-standar (API, ASME, ASTM, dan lain-lain) dan ditentukan nama-nama kegagalan tersebut di antaranya korosi eksternal, korosi internal yang diakibatkan oleh asam sulfida (H 2 S) pada fluida gas alam. Pipa berdiameter 24 inchi dengan tingkat kekritisan tinggi (1) yang dihasilkan dari sistemisasi dengan kelompok stream (aliran) fluida gas yang peluang terjadi kegagalannya ditentukan melalui: korosi luar, korosi dalam yang merupakan penyebab terjadinya peluang kegagalan paling memungkinkan di pipa tersebut. Kemungkinan kegagalan itu kemudian dikalikan dengan konsekuensi kegagalan yang berakibat terhadap kegagalan operasional, kegagalan komersial, dan kegagalan keselamatan yang dihitung berdasarkan matriks, maka didapatkan bahwa tingkat kekritisannya tinggi. Selanjutnya pada pipa diameter 24 inchi dengan kelompok tingkat inspeksi rendah (0) setelah mendapat umpan-balik berupa keluaran hasil uji RBI didapatkan interval (jangka waktu) inspeksi selama 12 bulan dengan metoda inspeksinya menggunakan ultrasonik full scanning (seluruh area permukaan yang ditentukanselanjutnya pada pipa diameter 24 inchi dengan kelompok tingkat inspeksi rendah (0) setelah mendapat umpan-balik berupa keluaran hasil uji RBI didapatkan interval (jangka waktu) inspeksi selama 12 bulan dengan metoda inspeksinya menggunakan ultrasonik full scanning (seluruh area permukaan yang ditentukan paling kritis). Dengan diputuskannya untuk melakukan uji ultrasonik pada pipa berdiameter 24 inchi tersebut, maka bila ternyata ada cacat harus segera ditindaklanjuti. Pembahasan hasil uji ultrasonik dan hasil evaluasi serta analisisnya akan diterangkan lebih detil dalam bagian berikutnya Implementasi RBI pada plant produksi Minyak dan Gas Metoda RBI telah diterapkan terhadap beberapa perusahaan minyak, petrokimia, dan industri di luar sektor MIGAS di dunia. Termasuk di Indonesia. Salah satu contoh hasil terahir dari perusahaan Minyak sebagaimana dapat dilihat dalam gambar 3.1 berikut ini 6 / 10

7 Tabel II - 4 Metoda Inspeksi NDT Jenis Kegagalan Mekanisme Metoda NDT Penipisan bagian dinding sebelah dalam Penipisan bagian dinding sebelah luar Retak (cracking) Yang lain Korosi internal Erosi Kavitasi Korosi pengelasan Korosi ekternal Korosi di bawah isolasi - Kelelahan (fatigue) - Retak akibat korosi tegangan (SCC) - Retak akibat penggetasan hidrogen (wet hydrogen cracking) Creep Hot hydrogen Damage (Penggetasan suhu tinggi) Ultrasonic Radiography Inspeksi visual Radiography Thermography Ultrasonic Radiography Magnetic Particle Liquid Penetrant Ultrasonic Radiography Magnetic Particle Kemungkinan Kegagalan Tabel III - 1 Hasil Uji Tingkat Kekritisan Untuk Tipe Kegagalan Korosi Internal dan Erosi Konsekuensi Kegagalan Ranking Kekritisan Pipa Tingkat Inspeksi Metoda Inspeksi Frekuensi Inspeksi Luas Area Inspeksi Tinggi (1) Tinggi (1) 1 0 MFL Intelligent 12 Bulan Penuh Pig Tinggi (1) Sedang (2) 2 0 U.T 24 Bulan Parsial Tinggi (1) Rendah (3) 3 0 U.T 48 Bulan Spot Kecil Sedang (2) Tinggi (1) 2 1 MFL Intelligent 48 Bulan Penuh Pig Sedang (2) Sedang (2) 3 1 U.T 72 Bulan Parsial Sedang (2) Rendah (3) 4 1 U.T 96 Bulan Spot Kecil Sedang (2) Tinggi (1) 2 2 MFL Intelligent 48 Bulan Penuh Pig Sedang (2) Sedang (2) 3 2 U.T 108 Bulan Parsial Sedang (2) Rendah (3) 4 2 U.T 108 Bulan Spot Kecil 7 / 10

8 RBI Benefits (Over 6Years) DIRECT COSTS INDIRECT COSTS CORROSION & INSPECTION MANAGEMENT INSPECTION MAINTENANCE COSTS SHUTDOWN COSTS TOTAL $41,641,600 Conventional LOST PRODUCTION Copyright (C) 2001, Three Rivers Systems Development Company/RUI/YMS T-OCA TOTAL $17,017,600 RBI Gambar Keuntungan Penggunaan Metoda RBI 4. KESIMPULAN DAN SARAN 4.1. Kesimpulan Dari hasil penelitian percobaan dan analisis data-data yang telah dilakukan terhadap pipeline maka disimpulkan bahwa dengan menilai lebih mendalan terhadap peralatan tersebut dapat dibuktikan tingkatan kekritisan serta kondisi yang seberarnya, sehingga dapat dengan leluasa untuk melakukan preventif maintenance serta melakukan pemeriksaan sedini mungkin. Hal ini akan memudahkan untuk memonitor kondisi pipeline tersebut dan dapat mengurangi kebocoran yang tiba-tiba atau emergensi shutdown. Pada penelitian ini diambil sample bahan pipa diameter 24 inchi yang sampelnya diambil dari potongan pipeline yang telah diuji dengan menggunakan metoda Risk Based Inspection (RBI) ternyata pipa tersebut termasuk ke dalam kelompok pipeline dengan beberapa segmen ranking paling kritis diantara pipa-pipa lainnya. Dari pipapipa yang kritis tersebut ternyata ditemukan cacat. Dengan demikian hasil penelitian yang telah dilakukan pada pipa diameter 24 inchi dengan cacat laminasi dan yang utuh dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Untuk yang mempunyai peluang terjadinya kegagalan korosi di luar, pada pipa dengan diameter 24 inchi dengan kelompok sistem fluida gas. Karakteristik kandungan fluida gas memungkinkan terjadinya peluang penipisan akibat erosi dan korosi internal. Pengelupasan lapisan cat yang semula dimaksudkan untuk memproteksi pipa tersebut justru dapat berakibat timbulnya korosi eksternal. Maka dapat disimpulkan metoda inspeksinya adalah pengujian ultrasonik dan uji visual menggunakan mata telanjang dengan selang waktu setiap 12 bulan di area lokasi dimana peluang terjadinya kegagalan tersebut berada dan sepenuhnya harus dilakukan metoda pengujian tersebut. 2. Dengan fluida gas disimpulkan bahwa pipa tersebut tingkat kekritisannya tinggi (1). Sehingga uji MFL (Magnetic Flux Leakage) Intelligent Pig digunakan untuk mengetahui kegagalan yang ada dalam material. Dari hasil uji MFL (Magnetic Flux Leakage) Intelligent Pig tersebut ditemukan adanya kegagalan berupa laminasi, hal ini merupakan cacat bawaan dari pabrik. 8 / 10

9 3. Data uji tarik yang diperoleh dari pipa diameter 24 inchi dapat disimpulkan bahwa kuat tarik pipa sesuai dengan standar API 5L Grade B. 4. Dari hasil analisis metalografi disimpulkan bahwa strukturmikro menunjukkan bahwa tidak nampak kemunduran/degradasi bahan yang signifikan. Akibat aliran fluida yang erosif menyebabkan bentuk bentuk erosi sesuai arah aliran fluida. 2 Kurangi kecepatan fluida 3 Tambahkan inhibitor 4 Melakukan monitoring dengan uji NDT yang sesuai dengan probability of Failure nya. 5 Segera melakukan pemasangan pipa sisipan (casing) pada pipa yang mengalami penipisan yang signifikan Saran-Saran Dari kesimpulan tersebut di atas kami dapat menyarankan bahwa hasil penelitian lanjutan seperti melakukan terus menerus pengkajian terhadap data-data yang pada segmen tertentu harus mengalami perlakuan pengujian dan monitoring yang lebih detail diperlukan untuk mendapatkan data yang lebih akurat misalnya simulasi erosi secara kuantitatif dapat menghindari adanya erosi-erosi pada daerah elbow. Pelaksanaan RBI dapat dilakukan dengan memulai kebijaksaan dari pemilik atau top management kemudian ada komitmen dari pelaksana serta memiliki kompetensi dengan mendapatkan pelatihan-pelatihan yang mengarah kepada implementasi seperti untuk assissten RBI Engineer diberikan pelatihan Level Basic dan untuk level pelaksana RBI Engineer di berikan bekal pelatihan dengan kompetensi level 1, untuk supervise pelaksanaan RBI dilakukan oleh Level 2 facilitator sebagai kompetensi trainingnya.level 3 untuk training for trainer dan atau auditor. 1 Dan pada penelitian lanjutan pada sample yang diteliti tersebut dilakukan guna terhindar dari kebocoran seperti Usaha-usaha yang dapat dilakukan agar mendapatkan hasil yang memuaskan, antara lain adalah Perbesar radius elbow 9 / 10

10 DAFTAR ACUAN 1 T-OCA Technical Manual: Calculated of Consequences And Probability Of Failure. Version 1.1: March, API Recommended Practice 580. Risk Based Inspection. First Edition. American Petroleum Institute: Washington DC, API 570-Piping Inspection Code. Inspection, Repair, Alteration And Rerating of In-Service, Piping System. Second Edition. API Publishing Service: Washington DC, Masduky S., Yudi. T-Rex An alternative Approach To Risk Based Inspection And Maintenance, Makalah Seminar International Refinery Technical Conference, ARTC Reliability. Kuala Lumpur, Greenfield P. Stress Corrosion Failure. First Edition. Mills and Boon Ltd.: London, API Recommended Practice 14E. Recommended Practice for Design and Installation of Offshore Production Platforms Piping System. Fifth Edition. Washington DC, Oct Salama and Venkatesh. Evaluation of API RP 14E Erosional Velocity Limitations For Offshore Gas Wells. Kertas Kerja Dalam Offshore Technology Conference ke-15, Houston, Texas, May Masduky S., Yudi. Aplikasi Atas Inspeksi Berdasarkan Resiko (RBI) Terhadap Suatu Plant. Makalah Seminar Temu Ilmiah Dirjen MIGAS, Bandung, Oktober ASME B Code For Pressure Piping, Process Piping. USA, 1999 Edition. 10 ASME B31 G. Code For Pressure Piping Manual For Determining The Remaining Strength of Corroded System pemipaans. New York, USA, ASME B31.4- Code For Pressure Piping, System pemipaan Transportation Systems for Liquid Hydrocarbons And Other Liquids. USA, API Recommended Practice 579. Fitness For Service. First Edition. Washington DC, January ASME Vol.VIII. Rules For Construction For Pressure Vessels. USA, Masduky S,Yudi; Johny Wahyuadi,Implementasi RBI di alam peningkatan operational plant yang handal,aman dan ekonomis, Makalah seminar Nasional UPT LUK BPPT, Jakarta Agustus Masduky S,Yudi; Johny Wahyuadi, Corrosion rate analysis and Criticality rangking Of the gas piping system in hye Gas production plant using Risk Based Inspection Method, Paper Work of the International seminar of Corrosion and NDT conference,kuala Lumpur September / 10