1 Penilaian Risiko Kebakaran Pada FPSO (Floating Production, Storage, and Offloading) Guntur Rhoma Dony, Trika Pitana, AAB Dinariyana DP Jurusan Teknik Sistem Perkapalan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail: trika@its.ac.id ; kojex@its.ac.id Abstrak Berdasarkan Oil and Gas in Indonesia Investment and Taxation Guide 2010 Indonesia melakukan proses produksi minyak dan gas sebesar rata-rata 108 trillion cubic feet per year. Sebagian cadangan minyak dan gas tersebut berada pada lautan dalam (deepwater sea) seperti halnya Lautan Timor yang menyediakan kebutuhan produksi cadangan minyak dan gas dengan kapasitas produksi minyak hingga 100.000 bpd (barrels per day) dengan data geografis kedalaman di Lautan Timor palung dangkal memiliki kedalaman 90-340 meter. Oleh sebab itu, sarana penunjang penggunaan Floating Production, Storage, and Offloading (FPSO) merupakan pemilihan yang tepat untuk mengeksplorasi minyak dan gas pada lautan dalam (deepwater sea). Dari data-data informasi tersebut diatas maka penilaian risiko (risk assessment) harus dilakukan untuk mengetahui tingkat bahaya serta keandalan pada kapal FPSO tersebut. Terutama penilaian pada bahaya kebakaran (fire hazard) yang terjadi pada bagian topside FPSO yang mengalami kegagalan proses berupa kebocoran peralatan. Langkah pertama yaitu dengan melakukan identifikasi bahaya menggunakan metode HAZOP (Hazard and Operability) sesuai standard BS IEC 61882 dengan data yang dibutuhkan adalah P&ID topside FPSO bagian condensate stabilization system. Setelah itu melakukan analisis frequency bahaya menggunakan Event tree analysis (ETA) dan analisis consequences menggunakan simulasi software ALOHA (Areal Location of Hazardous Atmospheres) yang digunakan untuk fire modeling. Berdasarkan hasil analisis frequency dan consequences maka tingkat risiko di representasikan menggunakan f-n curve yang mengacu pada standar UK Offshore (1991). Hasil yang didapatkan dari penelitian ini yaitu potensi bahaya yang akan terjadi berupa pool fire dan jet fire. Nilai hazard risk yang didapatkan dari representative risiko f-n curve menunjukkan bahwa potensi bahaya masih dalam kondisi acceptable sehingga tidak memerlukan tindakan mitigasi. Kata kunci: Risk assessment, FPSO topside, fire modeling, f-n curve I. PENDAHULUAN F LOATING Production, Storage, and Offloading (FPSO) adalah kapal yang digunakan untuk memproduksi (memisahkan minyak mentah, air, dan gas) dari production well serta untuk menyimpan (menampung hasil produksi) kemudian mentransfer hasil produksi ke kapal trading. Berdasarkan kuliah tamu di ITS pada tanggal 20 Desember 2013 yang bertemakan Indonesian Offshore Shipping Outlook & Opportunities oleh Bapak Achmad Agung P selaku direktur PT Samudera Indonesia menyatakan bahwa aktifitas industri sebagai penunjang sarana eksplorasi minyak sangat meningkat terhitung dari Operational Service pada tahun 2004 sebanyak 312 juta USD menjadi 1113 juta USD pada tahun 2014 [1]. Dengan adanya peningkatan kebutuhan untuk melakukan eksplorasi minyak dan gas tersebut maka juga terdapat proses produksi. Berdasarkan Oil and Gas in Indonesia Investment and Taxation Guide 2010 menyatakan bahwa Indonesia berada pada peringkat ke 8 dunia sebagai negara yang melakukan produksi minyak dan gas dengan menyediakan rata-rata 108 trillion cubic feet per year[2]. Namun cadangan minyak dan gas tersebut berada pada lautan dalam (deepwater sea) yang letaknya sangat jauh dari daratan. Sehingga dibutuhkan penggunaan alat yang sangat optimal sebagai penunjang untuk melakukan eksplorasi sumber daya alam minyak dan gas di laut dalam tersebut. Dalam konteks ini, lautan yang dibahas yaitu Lautan Timor yang memiliki kapasitas produksi minyak hingga 100.000 bpd (barrels per day). Serta data geografis kedalaman di Lautan Timor palung dangkal memiliki kedalaman 90-340 meter. Oleh sebab itu, sarana penunjang penggunaan FPSO merupakan pemilihan yang tepat untuk mengeksplorasi minyak pada laut dalam tersebut. Selain itu juga bisa digunakan kembali untuk melakukan eksplorasi di tempat lain, biaya pembangunan murah, karena letaknya sangat jauh dari daratan maka penggunaan sistem pipanisasi untuk mentransfer hasil dari production well ke darat sangat tidak effisien, sedikit kendala dalam melakukan proses produksi karena tidak perlu melakukan perijinan ataupun jika isu kondisi ekologis dari masyarakat sekitar yang menolak jika melakukan proses produksi di darat. Dari data-data informasi tersebut diatas serta mengenai keuntungan dan kerugian penggunaan FPSO sebagai media eksplorasi minyak dan gas pada lautan dalam. Maka penilaian risiko (risk assessment) harus dilakukan untuk mengetahui tingkat bahaya serta keandalan pada kapal FPSO tersebut. Terutama penilaian pada bahaya kebakaran (fire hazard). Fire Hazard harus diperhatikan pada FPSO yang disebabkan oleh setiap proses produksi yang berlangsung di topside FPSO karena memiliki senyawa kimia CHx (Hydrocarbon). CHx merupakan salah satu komponen dari segitiga api yang dapat menimbulkan kebakaran jika terdapat O 2 (Oxygen) serta Flash Point [3].
II. METODOLOGI Mulai Identifikasi masalah Studi literatur -OGP (Oil&Gas Producers) -DNV -BS IEC 61882 -OTI (Offshore Technoloy Information) -White Rose DA vol 2 -Manual ALOHA - UK HSE C. Pengumpulan Data Analisis akan dilakukan jika telah berhasil dikumpulkan, adapun data yang dikumpulkan nantinya akan menjadi bahan analisis dalam pembuatan tugas akhir ini. Data-data yang harus dikumpulkan itu antara lain : 1. General Arrangement top side module FPSO 2. P&ID (Piping & Instrumentation Diagram) sub system module 3. Design intent system 4. Kandungan kimia dari top side process 5. Weather condition on Timor Sea 6. Marine service FPSO crew on top side 2 -P&ID -General Arrangement -Kandungan kimia -kondisi cuaca -Design intent system -Marine service FPSO Pengumpulan data Pengolahan data Pemodelan kebakaran yang terjadi pada topside module FPSO Penilaian skenario kebakaran Selesai D. Pengolahan Data General Arrangement digunakan untuk menentukan module yang ada pada top side FPSO. Serta digunakan untuk menentukan simulasi sebaran api pada bagian top side. Sedangkan untuk P&ID digunakan untuk penentuan HAZOP pada sistem yang telah ditentukan sekaligus untuk mengetahui equipment yang ada pada sistem tersebut. Design intent system digunakan untuk memberikan penjelasan terkait description dari sistem dan equipment. Kandungan kimia yang berada pada top side process digunakan untuk mengisi kolom pada software ALOHA. Input data untuk weather condition sebagai dasar arah sebaran api yang akan terjadi. Marine service FPSO crew digunakan untuk mengetahui jumlah orang yang sedang bekerja pada topside FPSO. Gambar.1.Metodologi penelitian A. Identifikasi Masalah Pada proses ini dilakukan identifikasi masalah berupa analisis terjadinya kebakaran yang terjadi pada Top side module FPSO. Identifikasi masalah yang perlu dilakukan antara lain : 1. Menganalisis kegunaan FPSO sebagai kapal eksplorasi minyak pada deepwater sea. 2. Menganalisis fire hazard pada top side module FPSO. 3. Menganalisis fire hazard menggunakan HAZOP B. Study Literature Beberapa studi literatur dilakukan sehingga teori teori dasar dan standar secara umum maupun khusus dapat dirangkum menjadi satu. Hal ini dilakukan dalam rangka untuk mendapatkan berbagai informasi yang dibutuhkan dalam tugas akhir ini. Studi literatur umumnya dilakukan dengan membaca buku, jurnal, standar atau penelitian sebelumnya, ditambah dengan internet. Adapun beberapa literatur yang menjadi acuan dalam pembuatan tugas akhir ini adalah : 1. Standar pembuatan HAZOP BS IEC 61882. 2. DNV failure frequency guidance (leak frequency data) 3. International Association OGP (Oil & Gas Producers) data mengenai process release frequencies. 4. International Association OGP (Oil & Gas Producers) data mengenai Ignition Probabilities. 5. International Association OGP (Oil & Gas Producers) data mengenai consequences modeling 6. OTI (Offshore Technology Information) 7. Manual ALOHA 8. White Rose Development Plan volume 2 9. UK HSE for f-n curve E. Pemodelan Kebakaran Pemodelan kebakaran akan dilakukan pada topside module FPSO yang telah terpilih. Dengan ketentuan dasar yaitu dampak sebaran api yang ditimbulkan oleh kebocoran pada equipment. F. Penilaian Skenario Kebakaran Analisis akan dilakukan menggunakan f-n curve model dengan membandingkan antara frequency event dan korban yang diakibatkan oleh sebaran api. III. OBJEK PENELITIAN A. Lokasi FPSO Kapal FPSO yang digunakan untuk memproduksi minyak dan beroperasi di daerah Laut Timor (Timor Sea) dengan posisi 11 o (LS) Lintang Selatan dan 125 o (BT) Bujur Timur. Posisi kapal FPSO tersebut berada pada kedalaman 450 meter sampai 600 meter serta beroperasi pada kedalaman palung dangkal dengan kedalaman 90 meter sampai 340 meter. Gambar.2. FPSO Location
3 B. General Arrangement FPSO General Arrangement pada FPSO dibagi menjadi 10 topside module. Tabel.2. Crew on topside production Gambar.3. Side view & Topside view C. Deskripsi sistem Pada module 10 memiliki deskripsi sistem (design intent) sebagai berikut: Tabel.1. Design intent system module 10 Nb: : jumlah personel yang digunakan dalam tugas akhir (digenapkan menjadi 8 personel) IV. ANALISIS PEMBAHASAN A. Penyusunan P&ID Pada module 10 terdapat P&ID yang digunakan untuk mengetahui equipment dan alur process pada sistem tersebut. D. Kandungan Kimia Fluida Kandungan fluida dalam kasus pada penelitian ini, molekul yang dihasilkan yaitu dengan komposisi 83% C dan 14 % H maka dalam perhitungan empiris maka didapatkan perhitungan sebagai berikut : C : 83% ; H : 14% Perbandingan massa C : H = 83 : 14 Molekul C = Molekul H= = 6,9 molekul = 7 molekul = 14 molekul Gambar.4.condensate stabilization system B. HAZOP (Hazard and Operability) Dari P&ID sistem yang telah disusun maka akan didaptkan 7 Node yang selanjutnya digunakan untuk identifikasi bahaya. Tabel.3. Pembagian Node Perbandingan molekul = C : H = 7 : 14 dengan nama molekul butena. dan jika setelah itu ditambahkan dengan 4 rantai molekul yang sama dengan perhitungan empiris tersebut yaitu akan menjadi nama molekul n-octane. E. Crew On FPSO Topside Data mengenai crew/personel yang akan bekerja pada saat proses produksi ditentukan berdasarkan standar yang telah ditentukan. Standar mengenai crew yang bekerja pada saat produksi di topside FPSO mengacu pada White Rose Development Plan volume 2[4].
4 C. Identifikasi HAZOP Berdasarkan IEC 61882 Hazard and Operability Studies (HAZOP studies)[5]. Deviasi merupakan perpaduan antara parameter dan guide word. Deviasi = Parameter + Guide word Parameter suatu sistem merupakan ukuran dimana sistem itu bisa dikatakan berjalan sesuai yang direncanakan. Beberapa parameter yang menandakan sistem berjalan dengan normal antara lain: (flow, pressure, temperature, level, contaminant, addition, dan parameter lainnya. Guideword merupakan kata-kata yang digunakan sebagai batasan parameter berjalan normal sesuai yang direncanakan. Guide word yang sering digunakan antara lain no, more, less, part of, reverse, high, dan lain-lain Gambar.6. Pool fire Jet Fire Jet fire timbul karena dimulai oleh timbulnya leakage kemudian pressure yang berlebihan diakibatkan pada proses. Liquid yang menyebabkan jet fire memiliki molekul butena dengan pressure minimal yaitu 20 bar (OTI 92 597)[6]. Gambar.7. Jet fire Gambar.5.contoh node yang akan di identifikasi HAZOP Sehingga menghasilkan data berupa worksheet yang telah ditentukan oleh standard. Tabel.4. contoh hasil pengerjaan identifikasi HAZOP E. Analisis Frequency Untuk mencari nilai frequency dari setiap skenario yang didapat maka digunakan event tree analysis dengan nilai sequences for Initiating event pada ETA didapatkan pada standar DNV failure guidance for leakage frequency[7] dan sequence for pivotal event didapat pada OGP (Oil & Gas Producers). Initiating event Pressure Start of ignition Leak on Horizontal vessel S-221-1 0.0004379 Yes 0.25 Yes 0.0170 Yes No 0.75 0.5835 0.9830 No No 0.4165 Yes 0.0170 0.9830 No Immidiate ignition Outcomes description Jet fire Pool fire Jet dispersion Pool fire Liquid pool End event frequency 1.09E-06 3.258E-06 2.512E-04 3.100E-06 1.793E-04 ETA Horizontal Vessel S-221-1 medium leakage 30 mm Gambar.8.contoh hasil Event Tree Analysis Dengan nilai initiating event Tabel.7. nilai Initiating event D. Potential Hazard Pool fire Pool fire timbul karena adanya genangan liquid (pool liquid). Yang dimulai oleh kebocoran pada equipment dengan proses yang tidak mendapatkan pressure.
5 Tabel.8. Probability pressure (pivotal event) G. Penilaian Tingkat Representatif Risiko f-n curve Penilaian risiko kebakaran menggunakan f-n curve mengacu pada UK Offshore (1991)[9] digunakan untuk mengetahui risiko yang diterima oleh skenario terjadinya kebakaran berdasarkan jumlah korban manusia yang terkena dampak kebakaran. Berikut penilaian yang didapat berdasarkan hasil analisis: Tabel.9. Frequency event Immediate ignition didapat berdasarkan penjelasan pada standar International Association OGP data mengenai Ignition Probabilities[8] bahwa jika probability ignition 100% maka Immidiate Ignition mendapatkan nilai 25% Outcome didapat dari Fire mechanism OGP End even frequency didapatkan melalui perhitungan: P=(P1)(P2)(P3)(P4) P=(Initialing event) (pressure) (start of ignition) (Immidiate Ignition) F. Simulasi Consequences Dengan Software ALOHA End event frequency diperoleh dari hasil penilaian ETA dari risiko potensi bahaya kebakaran pool fire dan jet fire. Hasil tingkat representatif f-n curve di petakan berdasarkan gambar berikut: Gambar.9. contoh hasil simulasi consequence Hasil yang dikeluarkan oleh simulasi kebakaran dengan software ALOHA yaitu jarak sebaran api dengan penjelasan contoh sebagai berikut: Gambar.11. contoh f-n curve kejadian Jet Fire pada Horizontal Vessel (S-221-1) Gambar.10. contoh jarak sebaran api fire modeling ALOHA pada topside Hasil yang dikeluarkan oleh simulasi ALOHA yaitu jarak sebaran api dengan penjelasan contoh sebagai berikut: Threat zone : Yellow threat zone dengan jarak sebaran 18 yards (16,38 m) dari titik kebocoran Orange threat zone dengan jarak sebaran 13 yards (11,83 m) dari titik kebocoran Red threat zone dengan jarak sebaran 11 yards (10,01m) dari titik kebocoran Gambar.12. contoh f-n curve kejadian Pool Fire pada Horizontal Vessel (S-221-2) Dari contoh diatas terlihat bahwa pemetaan tingkat representatif risiko f-n curve berada pada kondisi acceptable maka tidak perlu dilakukan tindakan mitigasi.
6 V. KESIMPULAN Dari hasil penelitian tugas akhir yang telah dilakukan maka kesimpulan yang didapat yaitu: 1. Dari identifikasi hazard yang telah dilakukan maka risiko fire hazard yang mungkin terjadi pada topside module FPSO yaitu pool fire dan jet fire 2. Dari hasil simulasi kebakaran pada software ALOHA diperoleh jarak sebaran api dengan skenario kebocoran 10mm, 30mm, 100mm, 200mm dengan risiko kebakaran jet fire dan pool fire dari jarak sebaran mulai dari 10 meter hingga 350 meter 3. Berdasarkan pemetaan penilaian tingkat representatif risiko f-n curve, dampak yang ditimbulkan oleh risiko kebakaran berada pada posisi acceptable. Sehingga tidak memerlukan mitigasi. DAFTAR PUSTAKA [1] Agung, Achmad P. 2013. Indonesian Offshore Shipping Outlook & Opportunities. Kuliah tamu di ITS (Surabaya), 20 Desember. [2] Oil and Gas in Indonesia Investment and Taxation Guide. Guidance Pricewaterhouse Coopers, Indonesia. [3] Silcock, T.S. 1987. Building & Fire. London, England. [4] Crew on FPSO production. Guidance White Rose Development Plan volume 2. Canada. [5] Hazard and operability studies (HAZOP studies) BS IEC 61882. British Standards Institution. London, United Kingdom. [6] Offshore Technology Information 92 597. Manual UK HSE. London, United Kingdom. [7] Failure frequency guidance. Manual DNV Leak Frequency. Hovik, Norway. [8] Ignition Probabilities. Manual International Association of Oil & Gas Producers. London, United Kingdom. [9] f-n curve UK Offshore 1991. f-n Plot standart. London, United Kingdom.