BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Menurut SKK Migas, rasio cadangan produksi minyak Indonesia tahun 2013 tinggal 11 tahun, jumlah cadangan minyak bumi Indonesia sebesar 3,6 miliar barrel atau hanya 0,2% dari total cadangan minyak di dunia, sementara cadangan gas Indonesia sebesar 104,25 triliun kaki kubik atau hanya sekitar 1,7% dari total cadangan gas dunia. Untuk dapat menambah jumlah cadangan minyak dan gas di Indonesia, perlu dilakukan proses pengeboran di berbagai tempat untuk mengambil minyak dan gas bumi. Kondisi dari masing-masing tempat sumur pengeboran minyak dan gas bumi tentu berbeda antara satu dengan yang lainnya. Mulai dari perbedaan kedalaman sumur, besar tekanan fluida yang disemburkan dari dasar sumur, hingga tingginya temperatur fluida yang keluar dari dasar sumur. Atas dasar perbedaan-perbedaan itulah, perusahaan-perusahaan alat pengeboran minyak tertantang untuk menciptakan produk yang lebih canggih dan efisien sehingga bisa mendukung eksplorasi dan penemuan cadangan minyak dan gas bumi yang baru. Beberapa komponen yang penting dalam proses pengeboran minyak dan gas bumi adalah wellhead dan blow out preventer (BOP). Wellhead merupakan komponen pengeboran minyak dan gas bumi yang terpasang di permukaan sumur. Fungsi utamanya adalah sebagai penyangga casing string saat proses pengeboran berlangsung. Konstruksi wellhead assembly dapat dilihat pada Gambar 1.1 dan Gambar 1.2. Setiap casing dan tubing yang dimasukkan ke dalam sumur akan digantungkan pada wellhead. BOP merupakan komponen pengeboran minyak dan gas bumi yang berfungsi mencegah keluarnya semburan fluida bertekanan secara tiba-tiba dari dalam sumur ke lingkungan saat proses pengeboran berlangsung. BOP diletakkan diatas wellhead dan biasanya dihubungkan melalui BOP riser, yaitu pipa penghubung antara BOP dan wellhead. Ketiga komponen tersebut 1

2 digabungkan dengan menggunakan sambungan flange. Komponen wellhead, BOP riser, BOP harus memiliki kekuatan yang baik dalam menahan tekanan dan suhu yang relatif tinggi serta harus menggunakan sambungan flange yang kuat dan memiliki kemampuan penyumbatan yang baik agar tidak terjadi kebocoran saat terjadi semburan fluida bertekanan dari dalam sumur. Gambar 1.1. Konstruksi Wellhead Assembly (Sumber: NuStar Technologies Pte Ltd) 2

3 Gambar 1.2. Pandangan Isometrik Konstruksi Wellhead Assembly (Sumber: NuStar Technologies Pte Ltd) Pada perkembangannya, wellhead dituntut mampu melakukan multiple completion. Sebuah multiple completion wellhead harus mampu mengakomodir 2 sampai 3 sumur yang beroperasi hanya dengan 1 conductor dan wellhead tersebut juga dituntut berukuran relatif tidak terlalu besar. Hal ini menyebabkan semakin sempitnya ruang untuk sambungan flange antara wellhead dan BOP Riser. Diperlukan sambungan flange yang bisa digunakan pada kondisi ruang wellhead yang terbatas, namun tetap kuat terhadap pembebanan kondisi operasi. Gambar 1.3 menunjukkan bentuk konstruksi wellhead multiple completion assembly. 3

4 Gambar 1.3. Konstruksi Wellhead Multiple Completion Assembly (Sumber: PT. Aker Solutions) Segmented flange adalah salah satu jenis sambungan flange dengan bentuk non-circular dan memiliki circular bore. Gambar 1.4 menunjukkan bentuk dari segmented flange yang relatif lebih ringkas daripada flange biasa dengan nominal size yang sama. Bentuk yang relatif lebih ringkas ini mampu memenuhi keterbatasan ruang yang tersedia pada multiple completion wellhead untuk sambungan dengan BOP Riser. American Petroleum Institute (API) telah mengeluarkan standardisasi untuk wellhead beserta komponennya dalam standard API 6A, standardisasi untuk sambungan segmented flange juga masuk di dalamnya, namun pada standard API 6A hanya terdapat standardisasi segmented flange untuk ukuran nominal size diameter 1 3/8 sampai 4 1/16 dengan kondisi kerja psi. Padahal terdapat kebutuhan akan multiple completions wellhead untuk nominal size sumur 9 pada kondisi kerja psi dan F di mana rancangan sambungan segmented 4

5 flange sangat diperlukan untuk sambungan antara BOP riser dan multiple completion wellhead. Dengan adanya rancangan segmented flange dengan nominal size 9 untuk pembebanan statis pada kondisi operasi tekanan psi dan suhu F diharapkan memberikan solusi untuk sambungan antara multiple completion wellhead dan BOP riser yang mampu beroperasi pada kondisi kerja tersebut. Gambar 1.4. BOP Riser 1.2 Rumusan Masalah Pada perancangan ini, segmented flange dirancang untuk sambungan BOP riser dan multiple completion wellhead dengan nominal size 9 serta kondisi kerja pada tekanan psi dan suhu F. Akan dicari perancangan dengan dimensi yang optimum untuk kondisi operasi dan hasil perancangan tersebut akan dibuktikan kekuatannya menggunakan metode elemen hingga. 1.3 Asumsi dan Batasan Masalah Asumsi dan batasan masalah pada perancangan segmented flange dengan nominal size 9 untuk pembebanan statis pada kondisi operasi tekanan psi dan suhu F adalah sebagai berikut : 1. Perancangan segmented flange berdasarkan standard API 6A. 5

6 2. Kondisi operasi adalah tekanan dari dalam sumur sebesar psi dengan temperatur kerja F dan jarak titik pusat 2 sumur adalah 12 inch. 3. Pembebanan yang terjadi hanya pembebanan statis yang disebabkan oleh tekanan dari dalam, beban dari baut, dan reaksi gasket. 4. Pengaruh temperatur kerja F hanya menyebabkan turunnya sifat mekanik dari material. 5. Menggunakan simulasi pembebanan statis dengan metode elemen hingga untuk membuktikan kekuatan rancangan segmented flange dengan bantuan perangkat lunak SolidWorks linear-static simulation. 6. Kebocoran diasumsikan bersifat linear di mana respon gasket dianggap bersifat linear. Kebocoran diasumsikan hanya akan terjadi ketika reaksi gasket sampai pada nilai nol, gaya tekan dari gasket tidak ada lagi sehingga kebocoran terjadi. Asumsi bersifat linear ini konservatif karena pada kenyataannya gasket akan terdeformasi secara nonlinear dan nilai gaya respon dari gasket tidaklah linear. 1.4 Tujuan Studi Tujuan Studi ini adalah untuk merancang segmented flange dengan dimensi optimum yang dapat digunakan untuk sambungan BOP riser dan multiple completion wellhead dengan nominal size 9 dan jarak antar titik 2 pusat sumur 12 inch yang kuat terhadap pembebanan statis pada kondisi operasi tekanan psi dan suhu F. Hasil rancangan juga sesuai standard API 6A dan dapat dibuktikan kekuatannya dengan simulasi pembebanan statis menggunakan metode elemen hingga. 6

7 1.5 Manfaat Perancangan Manfaat dari Perancangan Segmented Flange dengan Nominal Size 9 untuk Pembebanan Statis pada Kondisi Operasi Tekanan psi dan Suhu F adalah mampu menjadi referensi dan studi awal tentang segmented flange dengan nominal size 9 pada kondisi operasi tekanan psi dan suhu F. Selain itu juga sebagai bentuk kontribusi terhadap perkembangan ilmu pengetahuan khususnya dalam bidang sambungan flange serta wellhead dan BOP riser. 7