ANALISA STOKASTIK BEBAN-BEBAN ULTIMATE PADA SISTEM TAMBAT FPSO SEVAN STABILIZED PLATFORM

(1)

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.

PRESENTATION FINAL PROJECT

JURUSAN TEKNIK KELAUTAN

FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER Surabaya 2011

(2)

Dasar Teori Data Lingkungan

Pemodelan Struktur Hasil Dan Analisa

Kondisi Intact Hasil Dan Analisa Kondisi Demaged

Safety Factor Kesimpulan Latar Belakang

Permasalahan Batasan Masalah Tujuan Dan Manfaat Metodologi Penelitian

(3)

LATAR BELAKANG

Next

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

(4)

PERMASALAHAN

Next

Berapa besarnya offset maximum saat kondisi produksi dan offloading saat kondisi intact?

Berapa besarnya offset maximum saat kondisi produksi dan offloading saat kondisi demaged?

Berapa tension maximum pada mooring line?

(5)

BATASAN MASALAH

Next Back

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

(6)

TUJUAN DAN MANFAAT

Next Back

• Analisa Stokastik Beban-beban

Ultimate

Sistem Tambat FPSO SSP

• Intact-Demaged

• Produksi-Offloading Offset Maksimum Tension Maksimum

• Kelayakan Operasi

Resiko Bencana Dapat Dihindari

(7)

A

METODOLOGI PENELITIAN

Next

Back A

(8)

• 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

Next Back

(9)

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 STOKASTIK

Next Back

(10)

• 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 (n₀) yaitu:

STUDI LITERATUR

Next Back

0

2

1 m

n ^  m

(11)

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

Next

(12)

ANALISA DATA GELOMBANG DENGAN DISTRIBUSI WEIBULL

Next

-2 -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5

-1 0 1 2

v

u=ln(Hs-a)

Series1

Linear (Series1)

Kurun Waktu Py(Hs) ln (Hs-a) Hs (m) 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



 













 ( ) 1

ln 1

ln P Hs

Back

(13)

DATA LINGKUNGAN

Kondisi Lingkungan yang dipergunakan 100 tahunan

Next Back

Wave (1 year wave) (m) 10.41

Wave period (1 year wave) (s) 11.09

Wind speed (m/s) 40.5

Current speed (m/s) 1.5

Water depth (m) 600

(14)

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

Back Next

DATA MOORING LINE

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

(15)

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

Next Back

LANJUTAN DATA MOORING LINE

(16)

Back

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

Next

(17)

• Pemodelan Tanker

Next

Vessel Size (DWT) 70.000 Displacement (ton) 100.000 Loa (Length Overall) (m) 240 Lpp (Length Between

Perpendicular) (m)

230

B (Breadth) (m) 24.2

D (Depth) (m) 18

Draft Design (m) 9

Back

(18)

HASIL PEMODELAN FREE FLOATING DENGAN SOFTWARE MOSES 6.0

Grafik RAO Free Floating FpSO SSP dan Tanker

Back

(19)

PEMODELAN DENGAN ORCAFLEX

FPSO SSP Kondisi Produksi dan Offloading

Next

(20)

FPSO SSP KONDISI PRODUKSI

Tampak Atas FPSO SSP Dengan Mooring Line dan Riser

Next Back

Riser Mooringline1

Mooringline3

Mooringline2 FPSO SSP

120⁰

(21)

Tampak Atas FPSO SSP Dengan Mooring Line, Riser, dan Tanker

Back

FPSO SSP KONDISI OFFLOADING

Tanker

FPSO SSP

Mooringline1

Mooringline3

Riser Mooringline2

Next

(22)

TENSION MOORING LINE KONDISI INTACT

Kondisi Intact Produksi

Kondisi Intact Offloading

1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600

0 500 1000 1500

0 800 1600

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

(23)

Kondisi Demaged, Produksi

Kondisi Demaged, Offloading

Back

0 500 1000 1500 2000 2500

0 500 1000 1500 2000

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

0 500 1000 1500 2000

TENSION MOORING LINE KONDISI DEMAGED

(24)

Spectra pada Mooring Line dalam Kondisi Intact dan Produksi

Spectra Mooring Line 2

Spectra Mooring Line 1 dan 3 Back

(25)

Back

Spektra Mooring Line 2

Spekta Mooring Line 1 dan 3

Spectra pada Mooring Line

dalam Kondisi Intact dan Offloading

(26)

Back

Spectra Mooring Line 2

Spectra Mooring Line 1 dan 3

Spectra pada Mooring Line

dalam Kondisi Demaged dan Produksi

(27)

Next Back

Spectra Mooring Line 2

Spectra mooring Line 1 dan 3

Spectra pada Mooring Line

dalam Kondisi Demaged dan Offloading

(28)

HASIL ANALISA STOKASTIK TENSION KONDISI INTACT, PRODUKSI

Back

Tension maksimum tejadi pada Mooring 2d sebesar 257.5706

Mooring m₀ m₂ m₄ Mean Extrem

Line (kN²) (kN²/s²) (kN²/s⁴) 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

(29)

HASIL ANALISA STOKASTIK TENSION KONDISI INTACT, OFFLOADING

Tension maksimum tejadi pada Mooring 2d sebesar 224.4073

Back

Line (kN²) (kN²/s²) (kN²/s⁴) 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

(30)

Next Back

HASIL ANALISA STOKASTIK TENSION KONDISI DEMAGED, PRODUKSI

Tension maksimum tejadi pada Mooring 2c sebesar 331.4722

Line (kN²) (kN²/s²) (kN²/s⁴) 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 3d 561.2071 22383.99 1512902 59.22452 204.2599

(31)

Back

HASIL ANALISA STOKASTIK TENSION KONDISI DEMAGED, OFFLOADING

Tension maksimum tejadi pada Mooring 2c sebesar 300.5607

Line (kN²) (kN²/s²) (kN²/s⁴) 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

(32)

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

HASIL ANALISA STOKASTIK OFFSET KONDISI INTACT, PRODUKSI

Offset maksimum tejadi pada Mooring 2d sebesar 44.2777

Back

(33)

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

HASIL ANALISA STOKASTIK OFFSET KONDISI INTACT, OFFLOADING

Back

(34)

Back

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

HASIL ANALISA STOKASTIK OFFSET KONDISI DEMAGED, PRODUKSI

(35)

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

HASIL ANALISA STOKASTIK OFFSET KONDISI DEMAGED, OFFLOADING

Back

(36)

SAFETY FACTOR

Next Kondisi Sistem Tambat Tension SF SF API Status

Intact Produksi

1a 234.6 3.8 1.67 Pass

1b 231.5 3.9 1.67 Pass

1c 227.9 3.9 1.67 Pass

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

Intact Offloading

1a 202.7 4.4 1.67 Pass

1b 205.6 4.4 1.67 Pass

1c 205.4 4.4 1.67 Pass

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

(37)

LANJUTAN SAFETY FACTOR

Back

Damaged Produksi

2a 310.6 2.9 1.43 Pass

2b 319.0 2.8 1.43 Pass

2c 331.5 2.7 1.43 Pass

Damaged Offloading

2a 288.1 3.1 1.43 Pass

2b 289.0 3.1 1.43 Pass

2c 300.6 3.0 1.43 Pass

Kondisi Sistem Tambat Tension SF SF API Status

(38)

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.

Next

(39)

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.

Next Back

(40)

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.

SARAN

Next Back

(41)

Next Back

ANALISA STOKASTIK BEBAN-BEBAN ULTIMATE PADA SISTEM TAMBAT FPSO SEVAN STABILIZED PLATFORM