Analisa Integritas Pipa milik Joint Operation Body Pertamina- Petrochina East Java saat Instalasi Oleh Alfariec Samudra Yudhanagara 4310 100 073 Dosen Pembimbing Ir. Imam Rochani, M,Sc. Prof. Ir. Soegiono
LATAR BELAKANG JOB PERTAMINA-PETROCHINA EAST JAVA memiliki fasilitas produksi minyak mentah di onshore tuban dan fasilitas pipeline onshore (37 km) dan offshore (20 km) sebagai fasilitas produksi, fasilitas penyimpanan (Storage Tank FSO) dan lifting (tanker). Produksi yang dikelola JOB PERTAMINA-PETROCHINA EAST JAVA saat ini sebesar 62,000 BOPD, dan di perkirakan akan terus meningkat.
LATAR BELAKANG Maka rencana akan dilakukan penambahan satu pipa offshore baru ukuran 10 sejajar disamping pipa existing. Subsea Pipeline akan dipasang di PALANG STATION ke FSO Cinta Natomas, di Tuban, Jawa Timur menggunakan Luna Buana pipelay barge sebagai bagian dari Proyek Pengembangan JOB Pertamina-Petrochina East Java. Subsea Pipeline akan dipasang di total panjang 20,6 km hingga 30 m kedalaman air dengan metode S-Lay. Fasilitas Pipeline ini memiliki fungsi untuk fasilitas pemuatan minyak mentah dari fasilitas FSO ke Palang Station melalui SPM.
STABILITAS Stabilitas pipa bawah laut dapat terjadi apabila pipa tetap berada pada tempatnya walaupun menerima beban lingkungan. Pada saat pipa meletak di dasar laut, maka pipa hanya mengandalkan berat tubuhnya untuk menjaga kestabilannya dari beban lingkungan. Stabilitas pipa bawah laut terbagi dalam dua arah, yaitu stabilitas lateral dan stabilitas vertikal.
PERUMUSAN MASALAH 1. Berapa besar gaya-gaya yang dialami pipa saat instalasi dan pengaruhnya terhadap stabilitas pipa? 2. Berapa besar stabilitas lateral dan stabilitas vertikal yang dialami pipa saat instalasi? 3. Berapa besar tegangan yang terjadi pada pipa untuk pembebanan yang dialami saat instalasi?
TUJUAN PENELITIAN 1. Menganalisa besar gaya-gaya yang dialami pipa saat intalasi dan mengetahui pengaruh terhadap stabilitas pipa. 2. Menghitung besar stabilitas lateral dan stabilitas vertikal yang dialami pipa saat instalasi. 3. Mengetahui besar tegangan maksimum yang terjadi pada pipa untuk kondisi pembebanan dan lokasi tegangan kritisnya.
MANFAAT PENELITIAN Dari hasil analisa tersebut, diharapkan dapat bermanfaat sebagai bahan kajian dan suatu acuan dalam instalasi pipa bawah laut dengan menggunakan S-lay Methode, serta mengetahui stabilitas pipa dan tegangan yang terjadi dan lokasi daearah kritikal pada pipeline.
BATASAN MASALAH 1. Data pipa yang digunakan sebagai objek penelitian adalah data proyek penambahan satu pipa offshore baru JOB PERTAMINA- PETROCHINA EAST JAVA PALANG STATION ke FSO Cinta Natomas, di Tuban, Jawa Timur. 2. Metode instalasi yang digunakan adalah S-Lay Methode. 3. Analisa yang dilakukan adalah statis 4. Pemodelan sistem pipeline menggunakan software OFFPIPE.
DASAR TEORI Gaya gaya yang bekerja pada pipa 1. Berat pipa dan gaya apung 2. Beban gelombang 3. Baban Arus 4. Koefisien Hidrodinamis 5. Gaya Hidrodinamika Stabilitas pipa bawah laut
DASAR TEORI Tegangan yang terjadi saat instalasi 1. Longitudinal Stress a. Axial Stress b. Bending Stress c. Pressure Stress 1. Tangensial Stress 2. Proses Laying - Stinger - Overbend - Sagbend
METODOLOGI PENELITIAN Mulai Studi Literatur Pengumpulan Data 1. Data Lingkungan 2. Data Pipa dan Barge Analisa gaya yang terjadi pada saat instalasi A
METODOLOGI PENELITIAN Lanjutan A Analisa Stabilitas Pipa Pemodelan instalasi pipa menggunakan software OFFPIPE Pembahasan Selesai
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Data umum Parameter Unit Value Pipeline Diameter mm (Inch) 273,05 (10) Pipeline Material Grade - API 5L X-52 PSL2 SMYS MPa 360 SMTS MPa 460 Young Modulus MPa 207000 Poisson s ratio - 0,3 Thermal Expansion 1/ᵒC 1,17 x 10-6 Density Kg/m 3 7850 Pipe Joint Length m 12 Corrosion Allowance mm 1,5
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Anti-corrosion coating Parameter Unit Value Type of anti-corrosion coating - 3LPE Thickness of anti-corrosion coating mm 3 Density of anti-corrosion coating Kg/m 3 940 Concrete coating Parameter Unit Value Density concrete coating Kg/m 3 3044
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Data Arus Depth from Sea Surface (m) Data Tanah Data lingkungan Current Speed (m/s) 1 25 100 27 0,436 0,501 0,533 30 0,479 0,551 0,587 Parameter Unit Value Soil Type - Clay Soil Density Kg/m 1383 Undrained Shear Strength kpa 4,51 Friction Coefficient - 0,3
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Data Gelombang Significant Wave Individual Wave Wave Parameter Unit Return Period (Years) 1 25 100 Hs m 2,48 3,76 4,39 Ts s 7,531 9,378 10,286 Ls m 78,437 106,441 119,758 Hs/Ls - 0,032 0,035 0,037 Hmax m 4,464 6,768 7,902 Tmax s 9,79 12,192 13,371 Lmax m 112,52 147,073 163,648 Hmax/Lmax - 0,04 0,046 0,049
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Perhitungan pembebanan Berat Pipa Gaya Apung Berat Pipa Tercelup Beban Fungsional Wave Calculation Kecepatan partikel Kecepatan efektif Kecepatan Arus Kecepatan efektif Current Calculation
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN lanjutan Hydrodynamic Coefficient (Cd, Ci, Cl) Reynolds Number Gaya Hidrodinamika Gaya Drag Gaya Inersia Gaya Lift
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Hasil perhitungan pembebanan Parameter Unit Value Gaya Berat Pipa N/m 1850,80 Berat Pipa Tercelup N/m 890,09 Gaya Apung N/m 960,72 Kec. Gelombang m/s 0,4004 Kec. Arus m/s 0,2914 Gaya Drag N 91,49 Gaya Inersia N 0,47 Gaya Lift N 81,63
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Perhitungan stabilitas Untuk menganalisis stabilitas pipa dasar laut sangat beragam dan kompleks, salah satu metoda analisis yang digunakan dalam DNV RP F109 adalah stabilitas lateral statik secara menyeluruh. Stabilitas Vertikal S V = W sub+f buoy F buoy 1,1 Satbilitas Lateral S L = (W sub F L )μ F D +F I 1,1 Pipa di dasar laut dapat dikatakan stabil, apabila pipa tersebut memenuhi persamaan stabilitas arah vertikal maupun arah lateral.
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Hasil Analisa Stabilitas Parameter Value Ket. Stabilitas Vertikal 1,926 OK Stabilitas Lateral 2,637 OK
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Analisa Instalasi Intalasi menggunakan metode S-Lay
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Data barge yang digunakan adalah Luna Buana Pipelay Barge Barge Parameter Unit Value Deck Height M 2,5 Maximum Barge Trim Deg 1 Maximum Barge Tension Capacity kn 280 Stinger Length m 24
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Data Barge Roller dan Tensioner Setup Roller on Barge Distance from Stern (m) Support Height (m) Support Type R1 65,5 1,10 Simple Support R2 59,5 1,10 Simple Support R3 53,0 1,10 Simple Support R4 46,5 1,10 Simple Support R5 40,0 1,05 Simple Support R6 34,0 1,00 Simple Support R7 27,5 0,90 Simple Support R8 21,0 0,80 Simple Support T1 18,0 0,755 Tensioner R9 14,5 0,70 Simple Support R10 6,0 0,60 Simple Support R11 2,5 0,50 Simple Support
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Stinger Support Setup Roller on Stinger Distance from Stern (m) Support Radius (m) Support Type S1-4,0 Simple Support S2-9,0 Simple Support S3 15,0 300 Simple Support S4-20,0 Simple Support S5-24,0 Simple Support
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Analisa Hasil Pemodelan Tegangan pada Pipa 62,00 52,00 42,00 % SMYS 32,00 22,00 12,00 2,00-376,00-326,00-276,00-226,00-176,00-126,00-76,00-26,00 24,00 X Coordinate (m) -8,00 Pada hasil analisa grafik diatas dengan kedalaman 30 m menghasilkan tegangan maksimum sebesar 60,20 %SMYS pada daerah overbend dan 12,39 %SMYS pada daerah sagbend.
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Analisa Hasil Pemodelan Pipeline WT (mm) Water Depth (m) Max. Stress (%SMYS) Allowable Stress Overbend Sagbend Overbend Sagbend 10 API 5L X-52 12,7 30 60,20 12,39 85,00 72,00
PENUTUP KESIMPULAN 1. Berdasarkan perhitungan pembebebanan maka dapat diketahui besar gaya-gaya yang dialami pipa saat instalasi adalah gaya berat sebesar 1850,8 N/m, berat pipa tercelup sebesar 890,09 N/m, gaya apung sebesar 960,72 N/m, gaya arus sebesar 35,57 N, gaya drag sebesar 51,38 N dan gaya inersia sebesar 28,16 N. 2. Berdasarkan analisa stabilitas pipa saat instalasi maka dapat diketahui bahwa stabilitas vertikal sebesar 1,926 dan stabilitas lateral sebesar 2,826. Hasil analisa stabilitas tersebut sudah memenuhi syarat stabilitas berdasarkan DNV RP F109 yaitu harus lebih besar dari 1,1. 3. Berdasarkan hasil analisa instalasi menggunakan software maka dapat diketahui bahwa besar tegangan maksimum sebesar 60,20 % SMYS pada daerah overbend dan 12,39 % SMYS pada daerah sagbend. Hasil analisa tersebut sudah memenuhi allowable stress material API 5L X-52.
PENUTUP SARAN 1. Untuk mendapatkan desain yang optimum, maka perlu dilakukan analisa biaya. 2. Perlu dilakukan analisa secara 3D
DAFTAR PUSTAKA Abidin, Zaenal; 2008; Analisis On-Bottom Stability dan Instalasi Pipa Bawah Laut Di Daerah Shore Approach, Institut Teknologi Bandung; Bandung. Bai, Y; 2001; Pipeline an risers, Oxford; Elsevier Science Ltd. Chakrabarti, S.K; 1987; Hydrodynamics of Offshore Structure, Computational Mechanics Publication; London. DNV; 1981; Rule For Submarine Pipeline System, Det Norske Veritas; Norway. DNV OS-F101; 2000; Submarine Pipeline System, Det Norske Veritas; Norway. DNV RP-F109; 2007; On-bottom Stability Design Of Submarine Pipeline, Det Norske Veritas; Norway. Guo, B; 2005; Offshore Pipeline, Elsevier; United States Http://www.offshore-technology.com/2010/ Ikhwani, Hasan; 2003; Diktat Kuliah Perancangan Pipa Bawah Laut, Teknik Kelautan ITS; Surabaya.
DAFTAR PUSTAKA Lanjutan Nugroho, R.S; 2010; Analisa Instalasi Pipa Polyethylene Bawah Laut Dengan Metode S-Lay, Institut Teknologi Sepuluh Nopember; Surabaya. Mouselli, A.H; 1981; Offshore Pipeline Design, Analysis and Methods, PenWell Books; Oklahoma. Sianturi, Fantri; 2008; Desain dan Analisis Instalasi Struktur Pipa Bawah Laut, Institut Teknologi Bandung; Surabaya. Silalahi, I; 2010; Analisa Instalasi Pipa Bawah Laut milik PT. Pertamina Semarang, Institut Teknologi Sepuluh Nopember; Surabaya. Soegiono; 2004; Teknolgi Produksi dan Perawatan Bangunan Laut, Airlangga University Press; Surabaya. Soegiono; 2007; Pipa Laut, Airlangga University Press; Surabaya. Trihatmojo, B; 1999; Teknik Pantai, Yogyakarta; Beta Offset.