PRESENTATION FINAL PROJECT ANALISA STOKASTIK BEBAN-BEBAN ULTIMATE PADA SISTEM TAMBAT FPSO SEVAN STABILIZED PLATFORM Oleh : Fajri Al Fath 4305 100 074 Dosen Pembimbing : Prof. Ir. Eko Budi Djatmiko, M.Sc. Ph.D Sujantoko, ST.MT. JURUSAN TEKNIK KELAUTAN FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER Surabaya 2011
Latar Belakang Permasalahan Batasan Masalah Tujuan Dan Manfaat Metodologi Penelitian Dasar Teori Data Lingkungan Pemodelan Struktur Hasil Dan Analisa Kondisi Intact Hasil Dan Analisa Kondisi Demaged Safety Factor Kesimpulan
LATAR BELAKANG Beralihnya eksploitasi migas dari perairan dangkal menuju perairan dalam (deep water) bahkan menuju perairan sangat dalam (ultra deepwater). Semakin banyaknya penggunaan dan perkembangan floating struktur yang memacu langsung perkembangan sistem mooring Terjadinya gerakan pada struktur yang kemudian dapat mengakibatkan offset maximum dan tension maximum pada mooring line Keselamatan adalah hal utama dalam desain
PERMASALAHAN Berapa tension maximum pada mooring line? Berapa besarnya offset maximum saat kondisi produksi dan offloading saat kondisi demaged? Berapa besarnya offset maximum saat kondisi produksi dan offloading saat kondisi intact?
BATASAN MASALAH Struktur terapung yang digunakan adalah struktur Sevan Stabilized Platform (SPP) berbentuk FPSO silinder yang beroperasi pada daerah North Sea. Beban lingkungan yang dianalisa adalah kondisi 100 tahun Semua peralatan dan perlengkapan diatas FPSO SSP tidak dimodelkan Jumlah mooring yang dipergunakan 11 dan 12 buah Riser diasumsikan sebagai silinder homogen - Kondisi Mooring line yang dianalisa adalah kondisi intact dan kondisi damaged sedangkan kondisi transient tidak dianalisa. - Semua mooring line dimodelkan untuk analisa global
TUJUAN DAN MANFAAT Analisa Stokastik Beban-beban Ultimate Sistem Tambat FPSO SSP Offset Maksimum Tension Maksimum Intact-Demaged Produksi-Offloading Kelayakan Operasi Resiko Bencana Dapat Dihindari
METODOLOGI PENELITIAN A A
STUDI LITERATUR FPSO FPSO (floating production storage and off-loading) merupakan anjungan terapung yang banyak digunakan dalam proses pengeboran minyak. FPSO SEVAN STABILIZED PLATFORM (FPSO SSP) struktur dengan sebuah lambung tunggal berbentuk silinder dan berdasarkan pada prinsip stabilitas yang sama dengan struktur apung MOORING LINE Mooring line merupakan suatu sistem yang digunakan sebagai penambat pada bangunan apung. Mooring line ini bertujuan untuk menahan gerakan pada bangunan apung dari beban gelombang, arus, angin sehingga bangunan apung tetap berada pada posisi kesetimbangan. System Mooring line yang dipergunakan tergantung pada struktur dan kedalaman laut.
STUDI LITERATUR ANALISA STOKASTIK Dalam wave stochastic analysis terdapat dua terminologi waktu yang dipergunakan yaitu jangka pendek dan jangka panjang atau disebut juga sebagai short term wave stochastic analysis dan long term wave stochastic analysis. Analisa Kurun Waktu Pendek Pada jangka pendek, kondisi gelombang (sea state) yang acak bias digambarkan dengan dua parameter, yaitu tinggi gelombang signifikan (H S ) dan periode puncak gelombang (T P ) yang diperoleh (diekstrak) dari suatu record elevasi gelombang di suatu daerah selama kurun waktu, misalnya antara setengah jam sampai dengan 3 jam, tergantung dari kondisi. Dari data Hs dan Tp, maka bisa digunakan wave spectrum standar yang ada, misalnya PM, JONSWAP, atau yang lain. Sedangkan integral luasan di bawah wave spectrum tersebut akan sama dengan variance dari gelombang maxima (sigma).
STUDI LITERATUR Analisa Kurun Waktu Panjang Untuk jangka panjang, maka data sea state 1 tahunan yang dipergunakan sehingga dapat diperoleh harga Hs dan Tp selama periode waktu 3 jam-an yang akan terus berubah-ubah sepanjang tahun. Oleh sebab itu, dilakukan mengenerate distribusi Hs dan Tp, atau distribusi Hs dan distribusi Tp given Hs. Dari analisa spektrum seperti di atas, untuk tiap-tiap interval mode operasi, dapatlah dihitung jumlah respons per satuan waktu (n 0 ) yaitu: n 1 2 m 2 m 0
DATA LINGKUNGAN 1 TAHUN hs Tp 1.5-2 2.0-3.0 3.0-4.0 4.0-5.0 5.0-6.0 6.0-7.0 7.0-8.0 8.0-9.0 9.0-10 10-11 11-12 12-13 13-15 15-18 Jumlah 0-0.5 3 167 410 385 215 122 100 49 39 57 27 35 30 3 1642 0.5-1 0 48 642 730 496 596 448 118 77 38 56 34 19 3 3305 1.0-1.5 0 0 100 610 482 385 312 62 43 27 14 10 6 0 2051 1.5-2.0 0 0 0 55 180 286 158 61 22 10 10 3 3 0 788 2.0-2.5 0 0 0 0 27 194 131 45 29 4 4 3 0 0 437 2.5-3.0 0 0 0 0 4 63 137 43 26 9 3 3 0 0 288 3.0-3.5 0 0 0 0 0 16 74 31 25 8 0 0 0 0 154 3.5-4.0 0 0 0 0 0 0 21 16 14 14 1 0 0 0 66 4.0-4.5 0 0 0 0 0 0 7 1 3 9 5 0 0 0 25 4.5-5.0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 3 Jumlah 3 215 1152 1780 1404 1662 1388 426 279 177 121 88 58 6 8759
ANALISA DATA GELOMBANG DENGAN DISTRIBUSI WEIBULL v 2,5 2 1,5 1 0,5 0-1 -0,5 0 1 2-1 -1,5-2 u=ln(hs-a) Series1 Linear (Series1) ln ln Kurun Waktu Py(Hs) 1 P( Hs) ln (Hs-a) Hs (m) 1 1 0.999658 2.076855563 2.342855874 10.41 10 0.999966 2.330387401 2.546495904 12.76 50 0.999993 2.475812246 2.663303009 14.34 100 0.999997 2.532466620 2.70880853 15.01
DATA LINGKUNGAN Wave (1 year wave) (m) 10.41 Wave period (1 year wave) (s) 11.09 Wave (10 year wave) (m) 12.76 Wave period (10 year wave) (s) 13.66 Wave (50 year wave) (m) 14.34 Wave period (50 year wave) (s) 15.40 Wave (100 year wave) (m) 15.01 Wave period (100 year wave) (s) 16.14 Wind speed (m/s) 40.5 Current speed (m/s) 1.5 Water depth (m) 600 Kondisi Lingkungan yang dipergunakan 100 tahunan
DATA MOORING LINE Chain type I studlink Chain Length (m) 500 Chain nominal diameter (mm) 30 Minimum Breaking Load (kn) 1025.856 Weight (dry) (kn/m) 0.193 Weight (in water) (kn/m) 0.168 Service time (tahun) 20 Chain type studlink Chain Length (m) 700 Chain nominal diameter (mm) 28 Minimum Breaking Load (kn) 897.072 Weight (dry) (kn/m) 0.168 Weight (in water) (ton/m) 0.146 Service time (tahun) 20
LANJUTAN DATA MOORING LINE type Wire Core Length (m) 700 Nominal diameter (mm) 70 Minimum Breaking Load (kn) 3103.456 Weight (dry) (kn/m) 0.192 Weight (in water) (ton/m) 0.167 Service time (tahun) 20
PEMODELAN STRUKTUR PEMODELAN FPSO SSP Displacement (m-ton) 110.000 Diameter Hull (m) 75 Diameter Deck (m) 80 Deck Area (m²) 5020 Draft (m) 22 High Design (m) 40 Storage (bbl) 650.000 Weigth Equitment (ton) 1061
Pemodelan Tanker Vessel Size (DWT) 70.000 Displacement (ton) 100.000 Loa (Length Overall) (m) 240 Lpp (Length Between 230 Perpendicular) (m) B (Breadth) (m) 24.2 D (Depth) (m) 18 Draft Design (m) 9
Grafik RAO Free Floating FpSO SSP dan Tanker HASIL PEMODELAN FREE FLOATING DENGAN SOFTWARE MOSES 6.0
PEMODELAN DENGAN ORCAFLEX FPSO SSP Kondisi Produksi dan Offloading
FPSO SSP KONDISI PRODUKSI Mooringline1 Riser 120 0 FPSO SSP Mooringline3 Mooringline2 Tampak Atas FPSO SSP Dengan Mooring Line dan Riser
FPSO SSP KONDISI OFFLOADING Mooringline2 Tanker Mooringline3 FPSO SSP Riser Mooringline1 Tampak Atas FPSO SSP Dengan Mooring Line, Riser, dan Tanker
TENSION MOORING LINE KONDISI INTACT Kondisi Intact Produksi 1600 1550 1500 1450 1400 Kondisi Intact Offloading 1350 1300 0 500 1000 1500 1600 800 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
TENSION MOORING LINE KONDISI DEMAGED Kondisi Demaged, Produksi 2500 2000 1500 1000 500 Kondisi Demaged, Offloading 0 0 500 1000 1500 2000 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0 500 1000 1500 2000
Spectra pada Mooring Line dalam Kondisi Intact dan Produksi Spectra Mooring Line 2 Spectra Mooring Line 1 dan 3
Spectra pada Mooring Line dalam Kondisi Intact dan Offloading Spektra Mooring Line 2 Spekta Mooring Line 1 dan 3
Spectra pada Mooring Line dalam Kondisi Demaged dan Produksi Spectra Mooring Line 2 Spectra Mooring Line 1 dan 3
Spectra pada Mooring Line dalam Kondisi Demaged dan Offloading Spectra Mooring Line 2 Spectra mooring Line 1 dan 3
HASIL ANALISA STOKASTIK TENSION KONDISI INTACT, PRODUKSI Mooring m 0 m 2 m 4 Mean Extrem Line (kn 2 ) (kn 2 /s 2 ) (kn 2 /s 4 ) Tension Tension 1a 757.7569 19555.18 781988.7 68.81846 234.552 1b 737.9606 19122.58 770323.6 67.91358 231.4941 1c 715.1703 18521.01 756649.1 66.85667 227.8877 1d 710.9185 18092.17 744459.5 66.65764 227.1 2a 807.9197 17572.02 666216.6 71.05982 241.0474 2b 845.2832 18216.73 685159.6 72.68439 246.4953 2c 921.7139 19642.04 722761.4 75.89935 257.3178 2d 923.6483 19636.63 721303 75.97896 257.5706 3a 629.3047 25748.84 1741668 62.71487 216.4462 3b 640.8977 26152.71 1756170 63.2899 218.4150 3c 656.5891 26594.12 1770021 64.05999 221.0283 3d 676.1161 27095.25 1788004 65.00558 224.2268 Tension maksimum tejadi pada Mooring 2d sebesar 257.5706
HASIL ANALISA STOKASTIK TENSION KONDISI INTACT, OFFLOADING Mooring m 0 m 2 m 4 Mean Extrem Line (kn 2 ) (kn 2 /s 2 ) (kn 2 /s 4 ) Tension Tension 1a 572.5824 11863.27 505178.3 59.82174 202.6517 1b 589.369 12140.09 521431.2 60.69231 205.5674 1c 590.4273 11521.84 450415.4 60.74677 205.4413 1d 583.975 11242.41 421864.6 60.41394 204.2382 2a 639.4717 10391.88 318116.5 63.21944 212.7061 2b 658.858 10716.6 327377.9 64.17057 215.9118 2c 711.5529 11473.37 351731 66.68737 224.3247 2d 712.0782 11481.51 352178.4 66.71198 224.4073 3a 340.2553 7150.869 228678 46.11503 156.281 3b 347.2381 7377.465 237980.4 46.58582 157.9243 3c 354.491 7544.195 243047.6 47.06983 159.5725 3d 362.0327 7697.291 247325.6 47.56789 161.2567 Tension maksimum tejadi pada Mooring 2d sebesar 224.4073
HASIL ANALISA STOKASTIK TENSION KONDISI DEMAGED, PRODUKSI Mooring m 0 m 2 m 4 Mean Extrem Line (kn 2 ) (kn 2 /s 2 ) (kn 2 /s 4 ) Tension Tension 1a 494.8317 18795.96 1173214 55.61203 191.5486 1b 498.7517 12805.24 507701.4 55.83187 190.2633 1c 484.4344 12571.02 496736.7 55.02467 187.5676 1d 490.5779 12583.7 494864.7 55.37248 188.693 2a 1344.399 28121.01 1044649 91.66513 310.6065 2b 1419.837 29132.42 1075407 94.20182 319.0307 2c 1533.065 31335.39 1153556 97.88593 331.4722 2d 0 0 0 0 0 3a 525.1823 21497.02 1451132 57.29214 197.733 3b 535.9299 21650.52 1462606 57.8754 199.6754 3c 547.4571 21946.24 1483847 58.4945 201.7695 Tension maksimum tejadi pada Mooring 2c 3d 561.2071 sebesar 22383.99 331.4722 1512902 59.22452 204.2599
HASIL ANALISA STOKASTIK TENSION KONDISI DEMAGED, OFFLOADING Mooring m 0 m 2 m 4 Mean Extrem Line (kn 2 ) (kn 2 /s 2 ) (kn 2 /s 4 ) Tension Tension 1a 311.9211 6313.073 264895.1 44.15322 149.4754 1b 327.4221 6236.662 265881.8 45.23702 152.8848 1c 352.8631 7060.594 323158.1 46.96163 158.9322 1d 384.7031 7486.143 350839.5 49.03463 165.8186 2a 1173.421 18987.74 566971.7 85.63808 288.1004 2b 1179.703 19480.75 586294.5 85.86703 289.0363 2c 1276.381 20865.26 639753.4 89.31618 300.5607 2d 0 0 0 0 0 3a 226.8923 4996.89 166374.8 37.65736 127.7848 3b 228.5842 5056.583 165779.5 37.7975 128.2762 3c 229.7953 5150.266 168416.7 37.8975 128.6622 3d 233.5567 5287.931 173528.9 38.2064 129.7475 Tension maksimum tejadi pada Mooring 2c sebesar 300.5607
HASIL ANALISA STOKASTIK OFFSET KONDISI INTACT, PRODUKSI Mooring X Y Offset Line (m) (m) (m) 1a 37.8406 16.0314 41.0964 1b 37.9498 17.0254 41.5939 1c 38.059 18.0194 42.1092 1d 38.1682 19.0134 42.6418 2a 9.51504-40.332 41.4392 2b 9.40582-41.326 42.3829 2c 9.29659-42.32 43.3292 2d 9.18737-43.314 44.2777 3a -21.663 9.18952 23.5311 3b -21.553 10.1835 23.838 3c -21.444 11.1776 24.1824 3d -21.335 12.1716 24.5627 Offset maksimum tejadi pada Mooring 2d sebesar 44.2777
HASIL ANALISA STOKASTIK OFFSET KONDISI INTACT, OFFLOADING Mooring X Y Offset Line (m) (m) (m) 1a 37.9422 15.3687 40.9366 1b 38.0496 16.3629 41.4188 1c 38.1571 17.3571 41.9194 1d 38.2646 18.3513 42.4376 2a 9.71596-41.045 42.1789 2b 9.60849-42.039 43.1229 2c 9.50102-43.033 44.0693 2d 9.39355-44.027 45.0181 3a -21.549 8.42201 23.1361 3b -21.441 9.41622 23.4179 3c -21.334 10.4104 23.7384 3d -21.226 11.4046 24.0962 Offset maksimum tejadi pada Mooring 2d sebesar 45.0181
HASIL ANALISA STOKASTIK OFFSET KONDISI DEMAGED, PRODUKSI Mooring X Y Offset Line (m) (m) (m) 1a 37.2454 30.0672 47.8671 1b 37.3479 31.062 48.5769 1c 37.4504 32.0567 49.2967 1d 37.553 33.0514 50.0262 2a 9.30035-26.486 28.071 2b 9.19783-27.48 28.9787 2c 9.09531-28.475 29.8923 2d 0 0 0 3a -22.21 22.8248 31.8476 3b -22.108 23.8195 32.498 3c -22.005 24.8143 33.1659 3d -22.005 24.8143 33.1659 Offset maksimum tejadi pada Mooring 1d sebesar 50.0262
HASIL ANALISA STOKASTIK OFFSET KONDISI DEMAGED, OFFLOADING Mooring X Y Offset Line (m) (m) (m) 1a 37.2089 29.1064 47.2407 1b 37.3122 30.101 47.9403 1c 37.4156 31.0957 48.6505 1d 37.519 32.0903 49.3706 2a 9.2161-27.423 28.9302 2b 9.11274-28.418 29.8429 2c 9.00938-29.412 30.7612 2d 0 0 0 3a -22.253 21.914 31.2316 3b -22.15 22.9087 31.8655 3c -22.046 23.9033 32.5177 3d -21.943 24.8979 33.1873 Offset maksimum tejadi pada Mooring 1d sebesar 49.3706
SAFETY FACTOR Kondisi Sistem Tambat Tension SF SF API Status 1a 234.6 3.8 1.67 Pass 1b 231.5 3.9 1.67 Pass 1c 227.9 3.9 1.67 Pass Intact Produksi 1d 227.1 3.9 1.67 Pass 2a 241.0 3.7 1.67 Pass 2b 246.5 3.6 1.67 Pass 2c 257.3 3.5 1.67 Pass 2d 257.6 3.5 1.67 Pass 1a 202.7 4.4 1.67 Pass 1b 205.6 4.4 1.67 Pass 1c 205.4 4.4 1.67 Pass Intact Offloading 1d 204.2 4.4 1.67 Pass 2a 212.7 4.2 1.67 Pass 2b 215.9 4.2 1.67 Pass 2c 224.3 4.0 1.67 Pass 2d 224.4 4.0 1.67 Pass
LANJUTAN SAFETY FACTOR Kondisi Sistem Tambat Tension SF SF API Status 2a 310.6 2.9 1.43 Pass Damaged Produksi 2b 319.0 2.8 1.43 Pass 2c 331.5 2.7 1.43 Pass 2a 288.1 3.1 1.43 Pass Damaged Offloading 2b 289.0 3.1 1.43 Pass 2c 300.6 3.0 1.43 Pass
KESIMPULAN Dari analisa stokastik untuk spektrum efektif tension mooring line FPSO SSP pada pembebanan ekstrem (kondisi 100 tahun) untuk kondisi intact dan damaged, dapat kita simpulkan bahwa: 1. Tension maksimum terjadi pada kondisi intact produksi di mooring line 2d sebesar 257.6 kn dan kondisi intact offloading di mooring line 2d sebesar 224.4 kn. Sedangkan tension maksimum pada kondisi damaged terjadi pada damaged produksi di mooring line 2c sebesar 331.5 kn dan kondisi damaged offloading di mooring line 2c sebesar 300.6 kn. 2. Offset maksimum terjadi pada kondisi intact produksi di mooring line 2d sebesar 44.3 m dan kondisi intact offloading di mooring line 2d sebesar 45 m. Sedangkan offset maksimum pada kondisi damaged terjadi pada kondisi damaged produksi di mooring line 1d sebesar 50 m dan kondisi damaged offloading di mooring line 1d sebesar 49.4 m.
LANJUTAN KESIMPULAN 3. Hasil analisa sistem tambat dalam tugas akhir ini dapat dilihat bahwa kondisi Offloading memiliki tension yang lebih rendah jika dibandingkan dengan kondisi produksi pada saat kondisi intact maupun kondisi damaged. Hal tersebut dimungkinkan karena adanya tanker sehingga gerak FPSO SSP tidak telalu berosilasi dalam arah tertentu. 4. Dari hasil analisa tension dan offset maksimum yang dihasilkan dalam tugas akhir ini, safety factor dari tension maksimum yang dihasilkan untuk semisub sebagaimana ditunjukkan dalam API RP2SK yaitu sebesar 2.4 lebih kecil dari keempat safety factor tension maksimum mooring line dalam tugas akhi ini dan pada kondisi damaged produksi memiliki safety factor (SF) sebesar 2.7, tetapi mooring line tersebut aman karena SF-nya didefinisikan diatas persyaratkan yang ditentukan API RP2SK sebesar 1.43, sehingga karakteristik sistem tambat yang digunakan semisub dapat digunakan untuk struktur FPSO SSP dalam tugas akhir ini.
SARAN Saran yang dapat diberikan untuk penelitian lebih lanjut mengenai tugas akhir ini adalah sebagai berikut: Perlunya penelitian lebih lanjut mengenai diameter pada mooring sistem yang memiliki SF sesuai dengan kriteria API RP 2SK untuk kondisi damaged. Mooring sistem merupakan bagian penting dalam operasi FPSO, sehingga untuk mendapatkan tingkat keamanan yang tinggi perlu dilakukan analisa fatigue life (FLS) dan keandalan dari mooring line. Melakukan penelitian lebih lanjut mengenai motion FPSO yang terjadi pada kondisi transient.
TERIMA KASIH.