Bab III Data Perancangan GRP Pipeline

Transkripsi

1 Bab III Data Perancangan GRP Pipeline 3.2 Sistem Perpipaan Sistem perpipaan yang dirancang sebagai studi kasus pada tugas akhir ini adalah sistem perpipaan penyalur fluida cair yaitu crude dan well fluid dan fluida gas yang ada di lapangan migas Pondok Tengah seperti pada gambar 3.1. Gambar 3.1 Pipeline keyplan lapangan migas Pondok Tengah [17] Di daerah selatan, well fluid pipeline dari cluster E akan bertemu dengan well fluid pipeline dari cluster A di suatu titik percabangan dan keduanya akan digabungkan menjadi satu line ke Block Station Selatan (BSS). Sedangkan well fluid pipeline dari cluster K & I akan memiliki rute langsung ke BSS secara terpisah. Di daerah utara, well fluid pipeline dari cluster J akan memiliki rute langsung ke Block Station Utara (BSU). Well fluid pipeline dari cluster N akan bertemu dengan well fluid pipeline dari cluster B pada sebuah titik percabangan dan kedua line akan digabungkan menjadi satu line ke BSU. Sebelum di 45

2 gabungkan ke BSU, line gabungan tadi akan mendapatkan produk well fluid dari sumber lain, yang dialirkan oleh well fluid pipeline dari cluster L. Informasi lebih rinci mengenai onshore pipeline yang ada di lapangan Pondok Tengah ditunjukan pada tabel 3.1 berikut. Tabel 3.1 Onshore pipeline Lapangan Migas Pondok Tengah fluids type from to Diameter (inch) Length (km) well fluid N J 1(B) 4 1,5 well fluid E J 5(A) 4 1,9 well fluid I BSS 6 0,9 well fluid K BSS 6 2,42 well fluid A J 5 (A) 8 0,3 well fluid J 5 (A) BSS 8 0,83 well fluid J 1 (B) J 2 (L) 8 1,1 well fluid J 2 (L) BSU 8 1,45 well fluid J BSU 8 2,63 gas BSS TBN 6 8,42 gas BSU BSS 8 4,1 crude BSS BSU 8 4,1 Keterangan: J1, J2, J5 = Junction points; N, J, I, K, E, A, B, L = Clusters; TBN = Tambun; BSU= Block Station Utara; BSS = Block Station Selatan. 3.2 Lokasi Pipeline Lokasi lapangan migas Pondok Tengah ini terletak sekitar 32 km arah barat daya dari Kota Bekasi, Jawa Barat seperti yang dapat dilihat pada gambar 3.2 di bawah ini. 46

3 Gambar 3.2 Peta lokasi lapangan Pondok Tengah [17] Sementara photo lapangan migas Pondok Tengah yang masih dalam pembangunan dapat dilihat pada gambar 3.3 berikut. Gambar 3.3 Snapshot lokasi pembangunan lapangan migas Pondok Tengah [17]. 3.3 Data Operasi Umur Perancangan Umur dari pipeline tersebut didesain untuk operasi selama 20 tahun. Umur desain tersebut digunakan sebagai acuan untuk menentukan data kekuatan material komposit yang akan digunakan dalam perancangan. 47

4 3.3.2 Data Fluida Data properties fluida dan parameter operasi yang akan ditransmisikan oleh pipeline yang dirancang dapat dilihat pada tabel 3.2. Fluids type well fluid Densitas Fluida ( lb/ft 3 ) (kg/m 3 ) Tabel 3.2 Data fluida dari ke D (inch) Laju Aliran N J 1(B) BPD well fluid E J 5(A) BPD well fluid I BSS BPD well fluid K BSS BPD well fluid 12,2 195,43 A J 5 (A) BPD well fluid J 5 (A) BSS BPD well fluid J 1 (B) J 2 (L) BPD well fluid J 2 (L) BSU BPD well fluid J BSU BPD gas BSS TBN 6 2,28 36,52 12,532 MMscfd gas BSU BSS 8 15,047 MMscfd crude 50,65 856,2 BSS BSU BOPD Sedangkan komposisi masing-masing fluida yang disalurkan pada pipeline dapat dilihat pada tabel 3.3, tabel 3.4 dan tabel 3.5 berikut. Table 3.3 Data Komposisi Well Fluid Component Mole Fraction H2S 0,0000 Nitrogen 0,0006 CO2 0,0564 Methane 0,3339 Ethane 0,0822 Propane 0,1041 i-butane 0,0254 n-butane 0,0381 i-pentane 0,0156 n-pentane 0,0142 n-hexane 0,0243 C7+* 0,

5 Table 3.4 Data Komposisi Gas Component Mole Fraction H2S 0, Nitrogen 0, CO2 0, Methane 0, Ethane 0, Propane 0, i-butane 0, n-butane 0, i-pentane 0, n-pentane 0, n-hexane 0, C7+* 0, H2O 0, Table 3.5 Data Komposisi Crude Component Mole Fractions Carbon Dioxide Ethane Propane Isobutane Butane Isopentane Pentane Hexane C Parameter Perancangan Parameter perancangan yang lain seperti tekanan dan temperatur rancang dapat dilihat pada tabel 3.6. Tabel 3.6 Parameter perancangan Fluids Type Max allowable Design Max Allowable Design Pressure Operating Temperature Operating Pressure Temperature ( psig ) ( MPa ) ( F ) ( C ) ( psig ) ( MPa ) ( F ) ( C ) Well Fluid Crude Gas

6 3.3.4 Corrosion Allowance Penambahan corrosion allowance pada tebal dinding pipa tidak diperlukan, karena sifat material GRP yang tahan terhadap korosi. 3.4 Data Pipa Data Material Pipa Material pipa yang akan digunakan adalah komposit yang terbuat dari resin epoxy dengan agen curing aliphatic amine yang diperkuat dengan bahan serat kaca (fiberglass) oleh karena itu dinamakan glass-reinforced plastics. Data material pipa secara rinci dapat dilihat pada tabel 3.7. Tabel 3.7 Data material pipa Spesifikasi Jenis Resin (matrix) Aliphatic Amine Cured Epoxy Penguat (reinforcement) Premium Fiberglass Data Produk Pipa Sifat yang digunakan dalam perancangan pipa komposit adalah bukan sifat material bahan baku pipa, melainkan sifat dari produk pipa itu sendiri setelah melalui serangkaian pengujian yang dilakukan oleh produsen pipa tersebut. Hal ini disebabkan sifat material komposit sangat bergantung pada metoda pembuatannya. Data produk pipa yang akan digunakan dalam perancangan ini selain data kekuatan dapat dilihat pada tabel 3.8 berikut ini. Data ini diperoleh dari katalog produsen pipa GRP, Fiber Glass System, L.P. Tabel 3.8 Data produk pipa Description Unit Value Produsen Fiber Glass System Series STAR FRP SERIES 800 API-5L HR ACT STAR FRP SERIES 1500 API-5L HR ACT Resin (matrix) Aliphatic Amine Cured Epoxy Penguat (Reinforcement) Premium Fiberglass 50

7 Description Unit Value Sistem Penyambungan API 8rd (API Threads) Density kg/m 3 (lb/in 3 ) 1930 (0,069) Berat Spesifik SG 1,99 Koefisien Konduktivitas Termal Cal./(cm.hr. 0 C) 3,0 Koefisien Ekspansi Termal 10-6 mm/mm/ 0 C 15,7 Modulus Elastisitas Aksial GPa (Mpsi) 22,8 (3,306) Modulus Elastisitas Hoop GPa (Mpsi) 13,8 (2) Poisson Ratio ν 0,39 Data kekuatan arah hoop pipa terhadap temperatur yang diperoleh dari pengujian oleh produsen berdasarkan ASTM D 2992-B dapat dilihat pada tabel 3.9. Tabel 3.9 Data kekuatan pipa arah hoop terhadap temperatur Spesifikasi Satuan 23 o C 60 o C 82,2 o C 93,3 o C (73,4 o F) (140 o F) (180 o F) (200 o F) 11,4 Year Life, LTHS MPa 181,7 156,9 142,8 135,5 (19648) (psi) (26353) (22745) (20703) 20 years years life, LTHS MPa 179,3 151,8 134,5 126,1 (18285) (psi) (26004) (22005) (19510) 20 years life, LCL (Lower MPa 169,6 144,1 127,9 120 (17400) Confidence Limit) (psi) (24596) (20891) (18542) Sedangkan data kekuatan arah aksial pipa pada temperatur 60 o C dapat dilihat pada tabel Tabel 3.10 Data kekuatan pipa arah aksial Deskripsi Nilai Rasio kekuatan biaksial, r 0,45 Kekuatan aksial jangka pendek kondisi 0:1, σ sa(0:1) 93,934 MPa Kekuatan aksial jangka panjang 0:1, σ al (0:1) 28,04 MPa Kekuatan aksial pada kondisi 2:1, σ sa (2:1) 70,1 MPa 51

8 Arti kondisi 0:1 atau 2:1 adalah rasio kondisi pembebanan arah hoop dengan arah aksial. Kondisi pembebanan pipa akibat tekanan dalam pada kondisi normal adalah kondisi tegangan 2: Data Material Casing Casing akan dipergunakan pada pipa GRP yang melewati jalan yaitu sebagai pelindung fisik terhadap beban tambahan dan sebagai penumpu tambahan untuk menghindari defleksi yang besar pada pipa GRP yang melewati sungai. Data material casing dapat dilihat pada tabel Tabel 3.11 Data material casing Spesifikasi Nilai Satuan Material API 5L Gr. B SMYS 35 (241,32) ksi (MPa) SMTS 60 (413,69) ksi (MPa) Thermal Expansion Coefficient 1.16x10-5 1/C Young Modulus 3x10 7 (2.07x10 5 ) ksi (MPa) Density 490 (7850) lb/ft 3 (kg/m 3 ) Jenis Sambungan Pipa Teknik penyambungan pipa yang digunakan adalah teknik penyambungan menggunakan tipe ulir API 8rd sesuai dengan standard API Threads yang terbuat dari keramik. ISO menganjurkan penggunaan tipe sambungan ini untuk aplikasi pipa komposit bertekanan relatif tinggi. Dari data produsen kekuatan tarik arah axial jangka pendek sambungan ini adalah sebesar 94,98 MPa yang berarti sama dengan kekuatan arah axial pipa, dengan kata lain nilai efisiensi sambungan ini adalah 1, Data Lingkungan Data-data lingkungan yang akan digunakan untuk perancangan pipeline GRP ini adalah data lingkungan di sekitar lokasi pipeline. Data-data ini didapatkan dari hasil proses perancangan pipeline lapangan migas Pondok Tengah. Data-data lingkungan ini meliputi data atmosfir dan data kondisi tanah. 52

9 3.5.1 Data Atmosfir Data atmosfir ini didapatkan dari referensi proses perancangan pipeline yang ada di lapangan migas Pondok Tengah. Data atmosfir ini meliputi tekanan dan temperature atmosfir di lokasi pipeline seperti yang tertera dalam tabel Tabel 3.12 Data kondisi atmosfer Description Unit Nilai Tekanan Atmosfir KPa (psi) 101,325 (14,7) Temperatur Atmosfir 0 C ( 0 F) (75 95) Percepatan Gravitasi m/s 2 (ft/s 2 ) 9,81 (32,185) Kecepatan Angin m/s (ft/s) 1 (3,28) Data Kondisi Tanah Data kondisi tanah dibutuhkan untuk analisis fleksibilitas pipa GRP yang terkubur. Data kondisi tanah tempat pipa GRP dikubur yang diperoleh dari hasil survey dan penelitian sampel tanah dapat dilihat pada tabel Tabel 3.13 Data kondisi tanah Spesifikasi Nilai Massa Jenis Tanah 1500 kg/m 3 (0,05419 lb/in 3 ) Koefisien Gesek 0.5 Sudut gesekan dalam 37 o Yield displacement factor Koofisien ekspansi termal Kedalaman penguburan rata-rata 6.23 L/L/ o F 1,2 m ( in.) 3.6 Data Crossing Pipa Data crossing pipa dibutuhkan untuk menganalisis tegangan yang terjadi pada pipa. Data crossing pipa ini merupakan salah satu input software CAESAR II v 4.5 yang nantinya akan dipergunakan dalam melakukan perhitungan dan analisis tegangan pada pipeline. 53

10 Data lokasi jalan yang akan dilewati oleh pipa yang akan dirancang dapat dilihat pada tabel 3.14 sampai tabel 3.18 berikut disertai dengan peta lokasi crossing pada gambar 3.4 sampai dengan gambar 3.8. No. Tabel 3.14 Data crossing dari Cluster-N, PDT-B, dan L ke BSU Kilometer Post from Cluster-J Pipe Dia. (Inch) Width (m) Remark A Road & River 748 B & 8 20 Road C & 8 6 Road & 8 27 River & 8 6 River/New Channel Gambar 3.4 Peta lokasi crossing dari Cluster-N, PDT-B, & L ke BSU [17] No. Tabel 3.15 Data crossing dari Cluster-K dan I ke BSS Kilometer Post from Cluster-K Pipe Dia. (Inch) Width (m) Remark D & 6 5 Road E & 6 6 Road & & 6 5 & 8 River 54

11 No. Kilometer Post from Cluster-K Pipe Dia. (Inch) Width (m) Remark F & 6 14 Road & 6 3 River/New Channel G & 6 8 Road H Road Gambar 3.5 Peta lokasi crossing dari Cluster-K dan I ke BSS [17] Tabel 3.16 Data crossing dari Cluster-E ke Junction 5 No. Kilometer Post Pipe Dia. Width from Cluster-E (Inch) (m) Remark River I Road 55

12 Gambar 3.6 Peta lokasi crossing dari Cluster-E ke Junction 5 [17] Tabel 3.17 Data crossing dari Cluster-J ke BSU No. Kilometer Post Pipe Dia. Width Remark from Cluster-J (Inch) (m) J & 6 4 Road K & 8 4 Road & 8 6 River/New Channel Gambar 3.7 Peta lokasi crossing dari Cluster-J ke BSU [17] 56

13 Tabel 3.18 Data crossing dari BSS ke PDT-A dan Tambun No. Kilometer Post Pipe Dia. Width Remark from BSS (Inch) (m) , 6 & 8 3 River , 6 & 8 4 River N , 6 & 8 4 Road , 6 & 8 88 CBL River O Road P Road Irrigation Channel Irrigation Channel Q Road Irrigation Channel Irrigation Channel R Road Irrigation Channel Irrigation Channel S Future Irrigation Channel T Road Irrigation Channel U Road Gambar 3.8 Peta lokasi crossing dari BSS ke PDT-A dan Tambun [17] 57