MO091351
Perancangan Pipa Bawah Laut Pipeline Installation
Oleh : Abi Latiful Hakim
4308100054
JURUSAN TEKNIK KELAUTAN FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN INSTITUT TEKNOLOGI 10 NOPEMBER SURABAYA 2011
Pipeline Installation I. Pengertian Pipa laut Pipa bawah laut didesain untuk transportasi fluida seperti minyak, gas atau air dalam jumlah besar dan jarak yang jauh melalui laut atau daerah di lepas pantai. Pipeline bekerja 24 jam sehari, 365 hari dalam setahun selama umur pipa yang bisa sampai 30 tahun atau bahkan lebih. Di Indonesia, Pemasangan pipa bawah laut yang pertama kali antara lain adalah dari sumur Parigi (Laut Jawa) ke Cilamaya sepanjang 42 km dengan diameter 24 inch pada tahun 1975.
Gambar. Potongan melintang pipa
Bahan pipa dipilih berdasarkan aspek-aspek rancangan sebagai berikut : • Diameter pipa • Tekanan Internal dan Eksternal • Beban Kerja • Suhu dari muatan yang dialirkan • Code Compliance • Biaya II. Teknologi Pemasangan Pipa Laut A. Metode Pemasangan Pipa Instalasi pipa laut dapat dilakukan dengan kapal pemasang yang khusus. Ada beberapa metode untuk memasang pipa laut, metode yang paling sering dipakai yaitu S-lay, J-lay dan reeling. Berdasarkan pada metode tersebut, pipa laut mengalami beban yang berbeda selama instalasi dari kapal pemasang. Beban-beban tersebut adalah tekanan hidrostatis, tarikan(tension) dan pembengkokan (buckling). Sebuah analisis instalasi dilakukan untuk mengestimasi gaya tarik minimum pada pipa untuk kurva radius yang sudah
diberikan, untuk memastikan bahwa efek beban pada pipa ada dalam kriteria desain kekuatan. Kapal pemasang pipa laut Jenis kapal yang berbeda digunakan untuk pemasangan pipa laut tergantung pada metode pemasangan dan karakteristik lingkungan operasi (kedalaman, cuaca, dan lain-lain), yakni : 1. S-lay/J-lay semisubmersibles 2. S-lay/J-lay ships 3. Reel ships 4. Tow or pull vessels. 1. Pipelay semisubmersibles Kapal ini mempunyai kemampuan yang baik terhadap cuaca apapun dan merupakan platform yang stabil untuk pemasangan pipa di laut yang memiliki 8 kondisi gaya Beaufort. Pipelay semisubmersibles dapat memasang pipa dengan diameter 6” sampai 40” dengan kedalaman laut 10 – 1500m. Kekurangannya yaitu biaya yang mahal dalam pengoperasiannya karena masih menggunakan jangkar untuk menjaga posisinya.
Gambar Pipelay semisubmersibles (www.factbook.eni.com) 2. Pipelay ships (kapal) dan pipelay barge (tongkang) Pipelay ships/barge memasang pipa dengan cara yang sama dengan pipelay semisubmersibles. Perbedaan yang mendasar adalah kapal ini hanya mempunyai satu lambung (monohull) sehingga kemampuan
untuk menjaga kestabilan lebih rendah dari semisubmersibles. Barge yang datar mempunyai kemampuan menjaga kestabilan yang lebih buruk dari kapal dan hanya dapat digunakan dalam kondisi laut yang tenang. Pipelay ships mempunyai kemampuan yang hampir sama dengan pipelay semisubmersibles. Jangkauan yang luas untuk diameter pipa yang dipasang pada kedalaman laut 15m sampai lebih dari 1000m. Kelebihan pipelay ships yaitu biaya pengoperasian yang relatif lebih murah ketimbang dengan pipelay semisubmersibles apalagi ditambah dengan teknologi dynamic positioning system sehingga tidak memerlukan jangkar untuk menjaga posisinya.
Gambar Pipelay Ship dan Pipelay Barge (www.factbook.eni.com) 3. Pipelay Reel Ships
Metode dengan menggunakan gulungan digunakan untuk pipa yang berdiameter hingga 16”. Pipa dibuat di darat dan digulung ke drum yang lebar pada kapal. Selama proses penggulungan pipa mengalami deformasi plastis pada drum. Keuntungan utama dari metode ini adalah: 1. Durasi pemasangan yang singkat. 2. Minimal dalam penyebaran lepas pantai (tidak memerlukan jangkar).
Gambar Pipelay Reel Ships (www.pennergy.com) 4. Tow or Pull Vessels Metode ini digunakan untuk pipa yang tidak terlalu panjang, biasanya kurang dari 4 km. Pipa dibuat di darat dan setelah selesai kemudian ditarik ke laut. Daya apung dari pipa diatur untuk mengontrol kedalaman pipa saat ditarik untuk dipasang. Keuntungannya yaitu biaya peralatan yang rendah karena pipa dibuat di darat sehingga waktu pemasangan menjadi sangat singkat.
Gambar Tow or Pull vessels (www.richtechusa.com) Metode pemasangan 1. S-lay Perbedaan teknologi dan peralatan telah diadopsi untuk pemasangan pipa di lepas pantai. Salah satu metode untuk pemasangan pipa yaitu metode S-lay, disebut S-lay karena kurva pipa yang keluar dari kapal pemasang sampai seabed berbentuk seperti huruf S. Pipeline difabrikasi di atas kapal dengan satu, dua atau tiga joints. Membutuhkan stinger untuk mengontrol bending bagian atas dan tensioner untuk mengontrol bagian bawah. Laut yang lebih dalam membutuhkan stinger yang lebih panjang dan tensioner yang lebih kuat. S-lay laut dangkal hanya bisa dipakai sampai kedalaman sekitar 300m saja. Untuk yang lebih dalam lagi, DP S-lay bisa dipakai sampai kedalaman 700m. Kecepatan pasang sekitar 4 – 5 km per hari. Ukuran pipa maksimum yang bisa diinstal adalah 60” OD (Allseas Solitair).
Gambar metode S-lay Berikut gambar-gambar instalasi pipeline yang menggunakan metode S-lay
: Gambar S-lay dengan menggunakan pipelay ships (http://www.allseas.com)
2. J-Lay Dalam metode ini, kapal menggunakan sebuah menara sentral, biasanya dikonversi dari kapal pengeboran, untuk melakukan pengelasan pada posisi vertikal dan peluncuran pipa dari menara. Pipa dilepaskan dengan cara yang membentuk kelengkungan sagbending, menghindari overbending, seperti yang ditunjukkan gambar dibawah. Kesulitan terbesar dalam metode ini adalah untuk melakukan pengelasan vertikal, meskipun membawa keuntungan dibandingkan dengan metode S-lay untuk perairan dalam. J-Lay memiliki tingkat produksi yang relatif rendah karena terbatasnya jumlah work station. Metode J-Lay sangat cocok untuk perairan dalam dan tidak cocok untuk perairan dangkal. Pengelasan dilakukan hanya oleh satu section jadi lebih lambat dari S-lay dan untuk mempercepat proses, teknik pengelasan yang lebih canggih seperti friction welding, electron beam welding atau laser welding digunakan. Pipa yang akan dipasang mempunyai sudut yang mendekati vertikal sehingga tidak butuh tensioner. Teknik ini sangat cocok untuk instalasi di laut dalam. Beda dengan S-lay, J-lay tidak membutuhkan stinger. Kecepatan pasang sekitar 1-1.5 km per hari. Ukuran pipa maksimum yang bisa diinstal adalah 32” OD (Saipem S-7000)
Gambar metode J-Lay
3. Reel Lay Dalam metode ini umumnya pipa yang dinstall adalah pipa berukuran diameter kecil atau pipa yang fleksibel. Pada instalasi ini dibutuhkan vessel yang memiliki drum dengan ukuran besar karena pipa tersebut digulung dalam drum ini. Jika pipa ini dinstall secara horizontal maka akan berbentuk S-Lay namun jika dinstall secara vertikal maka akan berbentuk J-Lay. Metode ini lebih murah jika dibandingkan dengan metode lain ditinjau dari sisi waktu dan biaya, namun terbatas untuk pipa dengan ukuran diameter kecil.
Gambar metode reel (www.pennenergy.com) 4. Tow or pull Metode ini digunakan dengan cara menarik pipa yang sudah disiapkan di darat dan kemudian ditarik ke tempat instalasi dengan cara ditarik oleh tug boat. Ada 4 jenis tow berdasarkan posisi pipa terhadap dasar laut: bottom tow, off-bottom tow, controlled depth tow and surface tow. Selain bottom tow, diperlukan minimal dua buah kapal, satu di depan dan satu di belakang. Dalam controlled depth tow, kecepatan kapal harus disesuaikan dengan kedalaman pipa yang diinginkan pada saat towing. Dalam towing lay, semua fabrikasi dikerjakan di onshore termasuk pemasangan anode dan coating di sambungan. Menarik buat lapangan yang terletak tidak terlalu jauh dari pantai. Juga cocok untuk aplikasi PIP dan pipe bundle.
Gambar Tow or Pull vessels (www.richtechusa.com) B. Pemilihan Rute Pipa Pada dasarnya rute langsung dan terdekat merupakan yang terbaik, meskipun hal tersebut tidak selalu mungkin untuk dolaksanakan .Pemilihan awal rute pipa ini didasarkan pada informasi kondisi dasar laut yang telah ada dan persyaratan umum rute pipa.
Gambar Pemilihan Rute Hal – hal yang perlu diperhatikan dalam pemilihan rute yakni: 1. Bahaya di dasar laut seperti kerangka kapal karam, batu, karang, dan tumbuhan laut, gas – gas yang mungkin terdapat pada perairan dangkal, sarana atau fasilitas laut yang ada (seperti jaringan pipa, kepala sumur dan lain – lain), akses untuk tie-ins, kaki drilling rig, jangkar, dan pukat kapal ikan. 2. Keadaan dasar laut meliputi : slopes, profil, sifat tanah dasar laut yang sukar, psir dan lempung yang bergelombang (tidak rata). 3. Pengunaan lingkungan pantai, hambatan pada waktu pemasangan pola kapal – kapal lego jangkar dan toleransi untuk peletakan pipa. 4. Dampak dari pemasangan pipa itu sendiri terhadap lingkungan sekitar tempat pemasangan pipa. C. Abandonment & Recovery (A&R)
Dalam kegiatan pemasangan pipa bisa terjadi keadaan dimana karena kondisi laut atau karena kerusakan mekanis maka pipa terpaksa harus diturunkan dan dilepas ke dasar laut. Sehingga pekerjaan pemasangan dihentikan, dan sambungan pipa diletakkan di dasar laut untuk nantinya disambung lagi dengan sambungan pipa berikutnya pada waktu yang memungkinkan. Langkah – langkah penting yang dilakukan untuk melepas atau membuang (abandonment) adalah pertama menutup dan mengelas ujung pipa dengan tudung (cap) dan mengikat kabel abandonment pada pipa. Kemudian lay barge maju ke depan dan tarikan dalam pipa dialihkan dari tension machines ke kabel abandonment dan winch. Selama pipa masih tetap dibawah tarikan yang cukup, maka bending stress akan terbatas dan keseluruhan tegangan (kombinasi) tetap dalam batas- batas yang diijinkan. Lay Barge bergerak maju samai pipa diturunkan mendekati dasar laut. Kemudian kabel tarik dikendorkan dan pipa diletakkan dengan aman di dasar laut. Untuk menandai posisi ujung pipa, digunakan marker buoy. Hal ini bertujuan untuk mempermudah dalam pencarian ujung pipa saat melanjutkan instalasi. Proses Recovery (mengangkat kembali pipa yang dilepas ke dasar laut) pada dasarnya adalah kebalikan dari proses abandonment di atas, dan lay barge harus mulai bergerak pada posisi yang benar dan melakukantarikan (tension) yang cukup. Begitu pipa sudah berada di atas lay barge maka tension dilakukan dengan tension machines dan pekerjaan pipa bisa dimulai lagi.
Gambar Peralatan Recovery (www.capegroup.net)
D. Trenching Operasi pipelines trenching merupakan proses perlindungan pipa denga membenamkan pipa tersebut dalam tanah. Secara alami tanah akan menutupi pipa tersebut dan melindunginya. pipe trenching dapat dilakukan menggunakan tiga tahapan, yaitu: 1. pre trenching yaitu pembuatan trenching atau parit sebelum instalasi pipa. Proses ini dilakukan jika kondisi tanah yang keras. 2. simultaneous trenching yaitu proses trenching atau pembuatan parit terjadi pada selama proses instalasi 3. post trenching yaitu proses trenching yang dilakukan setelah instalasi pipa. Proses ini dilakukan jika kondisi tanah yang lunak. Faktor-faktor penyebab perlunya membuat parit yang digunakan pada pipelines adalah : 1. Efek hidrodinamis Sebuah pipa di didesain untuk bisa stabil diatas dasar laut. Padahal pada kondisi dilapangan tidaklah seperti itu, penyebab terbesarnya adalah pola arus yang kuat di daerah dekat pantai, sehingga dapat menyebabkan pipa tersebut mengalami buckling atau penyok di tiap sisinya. Oleh karena itu perlunya perlindungan terhadap pipa. 2. Bentangan pipa Ketika pipelines membentang dan terdapatnya Aliran arus di dasar laut, dapat menyebabkan getaran disekitar pipa dan selanjutnnya menjadi efek vortex shedding (bentuk aliran yang melewati pipa), dapat berakibat gangguan pada aliran dalam pipa. 3. Kekuatan tanah ketika situasi pembebanan yang buruk Efek hidrodinamis yang juga menyebabkan bentuk vortex shedding juga dapat mempengaruhi lapisan tanah pijakan pada pipa diatasnya, terjadi penggerusan sehingga kehilangan daya ketika ada tekanan. selanjutnnya menyebabkan buckling . 4. Aktifitas penangkapan ikan Area dimana operasi penangkapan ikan yang ramai juga dapat menjadi salah satu kendala, di fokuskan pada jaring penangkap ikan pukat harimau. Dapat mengait pada bentangan pipa dan dapat merusak pipa tersebut. 5. lego jangkar atau penempatan jangkar Penempatan jangkar atau lego jangkar ketika tidak terdeteksi bahwa di bawah kapal tersebut terdapat rangkaian pipa, maka dapat dengan mudah merusak pipa tersebut 6. Ice Protection Dibeberapa tempat yang terdapat es, es dapat merusak pipa dikarenakan gesekan yang terjadi antara es dan pipa tersebut. 7. Estetika Pipa yang dikubur di dalam parit akan terlihat lebih estetis daripada pipa yang tidak dikubur di dalam parit.
Gambar Trenching E. Intelligent Pigging Piggingmerupakan suatu metoda perawatan saluran perpipaan denganmemasukkan suatu alat yang dinamakan pig tanpa memberhentikan aliran fluidasaat proses sedang berlangsung. Istilah pig ini digunakan karena pada saat pig diluncurkan dalam sistem perpipaan, suara yang dikeluarkan yaitu menguik seperti suara babi. Pada awalnya, pig digunakan untuk menghilangkan endapan yang terdapatdalam sistem perpipaan. Namun saat ini, pig semakin berkembang, selain sebagaipembersih dalam sistem perpipaan, pig juga dapat digunakan untuk memisahkan produk yang berbeda dalam satu sistem perpipaan, untuk mengukur ketebalanpipa sepanjang saluran pipa dan juga untuk pemeriksaan internal saluran pipa.Untuk tahap operasi, Pigging diperlukan untuk: 1. Mereduksi atau menghilangkan endapan yang mungkin mempengaruhi prosesproduksi. 2. Sebagai salah satu metoda corrosion control. 3. Sebagai suatu bagian dari proses produksi (misalkan diperlukan pengirimanbeberapa produk melalui satu sistem perpipaan. Contohnya pengiriman premium-kerosene-solar dalam satu jalur sistem perpipaan dan waktu yanghampir sama. 4. Salah satu metoda inspeksi untuk mengetahui level integrity dari suatu sistem perpipaan.Pigging seperti ini menggunakan sensor elektronik dan biasa disebut intelligent pigging.
Gambar Intellegent Pig F. Teknologi Perlindungan pipa Laut 1. Cathodic Protection Cathodic Protection adalah metode untuk mencegah terjadinya korosi pada material pipa. Ada dua konsep utama dari aplikasi metode cathodic protection yaitu dengan galvanic anodes dan dengan impressed current system. Untuk pipa bawah laut, biasa menggunakan jenis galvanic anode system. Korosi adalah sebuah reaksi elektokimia yang menyebabkan material menjadi terkikis. Pada kenyataannya material baja dari pipa bawah laut terbagi atas area katoda dan anoda yang tersebar secara acak, dan air laut bersifat elektrolit yang mengandung molekul galvanis. Hal ini kemudian menyebabkan elekron bergerak dari satu ke tempat lain yang menyebabkan korosi. Dengan menghubungkan material berpotensial listrik yang tinggi ke baja pipa bawah laut, akan memungkinkan terjadinya reaksi elektrokimia di material yang berpotensial listrik rendah dan berubah menjadi katode dan akhirnya terlindungi. External Coating merupakan perlindungan pertama pada pipa bawah laut dari serangan korosi. Tetapi seiring dengan proses transportasi dan instalasi pipeline akan menyebabkan beberapa kerusakan pada coating dari pipeline tersebut. Cathodic protection akan menggunakan logam lain yang akan mengalirkan elektron ke material pipeline. Logam yang akan berfungsi sebagai anoda bisa menggunakan material zinc atau alumunium. Dengan menempelkan anoda ini pada permukaan pipa maka pipa tersebut akan terlindungi dari korosi meskipun pada bagian yang coatingnya rusak sekalipun. 2. Increase Wall/ concrete thickness Yaitu dengan cara melapisi pipeline tersebut dengan campuran beton, seperti terlihan pada gambar.1 dibawah ini, fungsi utama dari system ini adalah sebagai pemberat untuk stabilitas pipa di
dasar laut. Disamping itu untuk membuat pipa tahan terhadap potential impact damage dari pukat kapal ikan, kejatuhan barang-barang dan sejenisnya. Yaitu dengan cara melapisi pipeline atau melindungi pipeline tersebutdengan campuran beton, dengan cara seperti ini diharapkan pipeline didasar laut dapat terlindungi dari kejatuhan benda-benda seperti jangkar dan lain-lain 3. Pemberian BackFill Dilakukan dengan penutupan beton, bahan-bahan alam, bahan urugan yang direkayasa untuk keperluan ini (engineered backfill material-graded rock). Pipeline di proteksi dengan cara ini agar pipeline terlindungi dari pukulan berulang karena aksi gelombang, dan pukulan jangkar yang dijatuhkan. Gambar dibawah ini menunjukkan gambar sebuah penutup pipa yang terbuat dari beton yang nantinya akan di pasang untuk menutupi pipeline yang di pasang didasar laut. Pemberian back fill pada pipa laut sangat bermanfaat diantaranya: 1. Menambah stabilitas pipa, 2. Mengurangi resiko rusaknya pipa akibat gesekan jangkar kapal, 4. Concrete armor cover Yaitu dengan cara melapisi pipeline atau melindungi pipeline tersebutdengan campuran beton, dengan cara seperti ini diharapkan pipeline didasar laut dapat terlindungi dari kejatuhan benda-benda seperti jangkar dan lain-lain. Semua proteksi memiliki kelebihan dan kekurangan masingmasing ditinjau dari berbagai aspek diantaranya aspek biaya (cost), waktu (time), panjang jalur pipa (routine), desain umur pipa (lifetime design) dan lain – lain.
Daftar Pustaka Bai, Yong. 2005. Subsea Pipeline and Riser.USA:Elsevier Soegiono. 2006. Pipa Laut. Surabaya : Airlangga University Press http://www.allseas.com/public/afbeeldingen/main_gallery/Pipeline_installat ion/15_Pipe_leaving_stinger.jpg http://www.allseas.com/public/afbeeldingen/main_gallery/Pipeline_installat ion/16_Pipe_leaving_stinger.jpg http://www.allseas.com/public/afbeeldingen/main_gallery/Audacia_convers ion/Audacia_conversion_115.jpg http://vladvamphire.wordpress.com/tag/pipeline/ http://factbook.eni.com/en/areas/engineering-and-construction/offshoreconstruction/construction-vessels http://www.pennenergy.com/index/petroleum/display/329218/articles/offs hore/volume-68/issue-5/transportation-amp-logistics/technip-expandingfleet-pipe-capacity-as-deepwater-goes-global.html http://www.richtechusa.com/projects/r&d-pipeline.html
