45

Bab III

Data Perancangan GRP Pipeline

3.2 Sistem Perpipaan

Sistem perpipaan yang dirancang sebagai studi kasus pada tugas akhir ini

adalah sistem perpipaan penyalur fluida cair yaitu crude dan well fluid dan fluida

gas yang ada di lapangan migas Pondok Tengah seperti pada gambar 3.1.

Gambar 3.1 Pipeline keyplan lapangan migas Pondok Tengah[17]

Di daerah selatan, well fluid pipeline dari cluster E akan bertemu dengan

well fluid pipeline dari cluster A di suatu titik percabangan dan keduanya akan

digabungkan menjadi satu line ke Block Station Selatan (BSS). Sedangkan well

fluid pipeline dari cluster K & I akan memiliki rute langsung ke BSS secara

terpisah.

Di daerah utara, well fluid pipeline dari cluster J akan memiliki rute

langsung ke Block Station Utara (BSU). Well fluid pipeline dari cluster N akan

bertemu dengan well fluid pipeline dari cluster B pada sebuah titik percabangan

dan kedua line akan digabungkan menjadi satu line ke BSU. Sebelum di

46

gabungkan ke BSU, line gabungan tadi akan mendapatkan produk well fluid dari

sumber lain, yang dialirkan oleh well fluid pipeline dari cluster L.

Informasi lebih rinci mengenai onshore pipeline yang ada di lapangan

Pondok Tengah ditunjukan pada tabel 3.1 berikut.

Tabel 3.1 Onshore pipeline Lapangan Migas Pondok Tengah

fluids type from to Diameter (inch) Length (km)

well fluid N J 1(B) 4 1,5

well fluid E J 5(A) 4 1,9

well fluid I BSS 6 0,9

well fluid K BSS 6 2,42

well fluid A J 5 (A) 8 0,3

well fluid J 5 (A) BSS 8 0,83

well fluid J 1 (B) J 2 (L) 8 1,1

well fluid J 2 (L) BSU 8 1,45

well fluid J BSU 8 2,63

gas BSS TBN 6 8,42

gas BSU BSS 8 4,1

crude BSS BSU 8 4,1

Keterangan:

J1, J2, J5 = Junction points; N, J, I, K, E, A, B, L = Clusters; TBN =

Tambun; BSU= Block Station Utara; BSS = Block Station Selatan.

3.2 Lokasi Pipeline

Lokasi lapangan migas Pondok Tengah ini terletak sekitar 32 km arah

barat daya dari Kota Bekasi, Jawa Barat seperti yang dapat dilihat pada gambar

3.2 di bawah ini.

47

Gambar 3.2 Peta lokasi lapangan Pondok Tengah[17]

Sementara photo lapangan migas Pondok Tengah yang masih dalam

pembangunan dapat dilihat pada gambar 3.3 berikut.

Gambar 3.3 Snapshot lokasi pembangunan lapangan migas Pondok Tengah[17].

3.3 Data Operasi

3.3.1 Umur Perancangan

Umur dari pipeline tersebut didesain untuk operasi selama 20 tahun. Umur

desain tersebut digunakan sebagai acuan untuk menentukan data kekuatan

material komposit yang akan digunakan dalam perancangan.

48

3.3.2 Data Fluida

Data properties fluida dan parameter operasi yang akan ditransmisikan

oleh pipeline yang dirancang dapat dilihat pada tabel 3.2.

Tabel 3.2 Data fluida

Fluids type Densitas Fluida

dari ke D (inch) Laju Aliran

( lb/ft3) (kg/m

3)

well fluid

12,2 195,43

N J 1(B) 4 1273 BPD well fluid E J 5(A) 4 2053 BPD well fluid I BSS 6 8493 BPD well fluid K BSS 6 6717 BPD well fluid A J 5 (A) 8 11714 BPD well fluid J 5 (A) BSS 8 13767 BPD well fluid J 1 (B) J 2 (L) 8 6426 BPD well fluid J 2 (L) BSU 8 14248 BPD well fluid J BSU 8 8838 BPD gas

2,28 36,52 BSS TBN 6 12,532 MMscfd

gas BSU BSS 8 15,047 MMscfd crude 50,65 856,2 BSS BSU 8 18092 BOPD

Sedangkan komposisi masing-masing fluida yang disalurkan pada pipeline

dapat dilihat pada tabel 3.3, tabel 3.4 dan tabel 3.5 berikut.

Table 3.3 Data Komposisi Well Fluid

Component Mole Fraction

H2S 0,0000 Nitrogen 0,0006 CO2 0,0564 Methane 0,3339 Ethane 0,0822 Propane 0,1041 i-Butane 0,0254 n-Butane 0,0381 i-Pentane 0,0156 n-Pentane 0,0142 n-Hexane 0,0243 C7+* 0,3051

49

Table 3.4 Data Komposisi Gas

Component Mole Fraction

H2S 0,000000 Nitrogen 0,001275 CO2 0,093609 Methane 0,654547 Ethane 0,118485 Propane 0,093067 i-Butane 0,013485 n-Butane 0,015708 i-Pentane 0,003052 n-Pentane 0,002261 n-Hexane 0,001429 C7+* 0,000014 H2O 0,003069

Table 3.5 Data Komposisi Crude

Component Mole Fractions Carbon Dioxide 0.0002 Ethane 0.0013 Propane 0.020102 Isobutane 0.015902 Butane 0.033203 Isopentane 0.024402 Pentane 0.024502 Hexane 0.054905 C7+ 0.825483

3.3.3 Parameter Perancangan

Parameter perancangan yang lain seperti tekanan dan temperatur rancang

dapat dilihat pada tabel 3.6.

Tabel 3.6 Parameter perancangan

Fluids Type

Design Pressure Design Temperature

Max Allowable Operating Pressure

Max allowable Operating

Temperature ( psig ) ( MPa ) ( F ) ( C ) ( psig ) ( MPa ) ( F ) ( C )

Well Fluid 1350 9.3 140 60 870 5.99 130 54.4

Crude 600 4.14 140 60 260 1.79 140 60

Gas 1350 9.3 140 60 675 4.65 127 52.7

50

3.3.4 Corrosion Allowance

Penambahan corrosion allowance pada tebal dinding pipa tidak

diperlukan, karena sifat material GRP yang tahan terhadap korosi.

3.4 Data Pipa

3.4.1 Data Material Pipa

Material pipa yang akan digunakan adalah komposit yang terbuat dari

resin epoxy dengan agen curing aliphatic amine yang diperkuat dengan bahan

serat kaca (fiberglass) oleh karena itu dinamakan glass-reinforced plastics. Data

material pipa secara rinci dapat dilihat pada tabel 3.7.

Tabel 3.7 Data material pipa

Spesifikasi Jenis

Resin (matrix) Aliphatic Amine Cured Epoxy

Penguat (reinforcement) Premium Fiberglass

3.4.2 Data Produk Pipa

Sifat yang digunakan dalam perancangan pipa komposit adalah bukan sifat

material bahan baku pipa, melainkan sifat dari produk pipa itu sendiri setelah

melalui serangkaian pengujian yang dilakukan oleh produsen pipa tersebut. Hal

ini disebabkan sifat material komposit sangat bergantung pada metoda

pembuatannya. Data produk pipa yang akan digunakan dalam perancangan ini

selain data kekuatan dapat dilihat pada tabel 3.8 berikut ini. Data ini diperoleh

dari katalog produsen pipa GRP, Fiber Glass System, L.P.

Tabel 3.8 Data produk pipa

Description Unit Value

Produsen Fiber Glass System

Series STAR FRP SERIES 800 API-5L HR ACT

STAR FRP SERIES 1500 API-5L HR ACT

Resin (matrix) Aliphatic Amine Cured Epoxy

Penguat (Reinforcement) Premium Fiberglass

51

Description Unit Value

Sistem Penyambungan API 8rd (API Threads)

Density kg/m3 (lb/in3) 1930 (0,069)

Berat Spesifik SG 1,99

Koefisien Konduktivitas Termal Cal./(cm.hr.0C) 3,0

Koefisien Ekspansi Termal 10-6 mm/mm/0C 15,7

Modulus Elastisitas Aksial GPa (Mpsi) 22,8 (3,306)

Modulus Elastisitas Hoop GPa (Mpsi) 13,8 (2)

Poisson Ratio ν 0,39

Data kekuatan arah hoop pipa terhadap temperatur yang diperoleh dari

pengujian oleh produsen berdasarkan ASTM D 2992-B dapat dilihat pada tabel

3.9.

Tabel 3.9 Data kekuatan pipa arah hoop terhadap temperatur

Spesifikasi Satuan 23oC

(73,4oF)

60oC

(140oF)

82,2oC

(180oF)

93,3oC

(200oF)

11,4 Year Life, LTHS MPa

(psi)

181,7

(26353)

156,9

(22745)

142,8

(20703)

135,5 (19648)

20 years years life, LTHS MPa

(psi)

179,3

(26004)

151,8

(22005)

134,5

(19510)

126,1 (18285)

20 years life, LCL (Lower

Confidence Limit)

MPa

(psi)

169,6

(24596)

144,1

(20891)

127,9

(18542)

120 (17400)

Sedangkan data kekuatan arah aksial pipa pada temperatur 60oC dapat

dilihat pada tabel 3.10.

Tabel 3.10 Data kekuatan pipa arah aksial

Deskripsi Nilai

Rasio kekuatan biaksial, r 0,45

Kekuatan aksial jangka pendek kondisi 0:1, σsa(0:1) 93,934 MPa

Kekuatan aksial jangka panjang 0:1, σal (0:1) 28,04 MPa

Kekuatan aksial pada kondisi 2:1, σsa (2:1) 70,1 MPa

52

Arti kondisi 0:1 atau 2:1 adalah rasio kondisi pembebanan arah hoop

dengan arah aksial. Kondisi pembebanan pipa akibat tekanan dalam pada kondisi

normal adalah kondisi tegangan 2:1.

3.4.3 Data Material Casing

Casing akan dipergunakan pada pipa GRP yang melewati jalan yaitu

sebagai pelindung fisik terhadap beban tambahan dan sebagai penumpu tambahan

untuk menghindari defleksi yang besar pada pipa GRP yang melewati sungai.

Data material casing dapat dilihat pada tabel 3.11.

Tabel 3.11 Data material casing

Spesifikasi Nilai Satuan

Material API 5L Gr. B

SMYS 35 (241,32) ksi (MPa)

SMTS 60 (413,69) ksi (MPa)

Thermal Expansion Coefficient 1.16x10-5 1/C

Young Modulus 3x107 (2.07x105) ksi (MPa)

Density 490 (7850) lb/ft3 (kg/m3)

3.4.4 Jenis Sambungan Pipa

Teknik penyambungan pipa yang digunakan adalah teknik penyambungan

menggunakan tipe ulir API 8rd sesuai dengan standard API Threads yang terbuat

dari keramik. ISO 14692 menganjurkan penggunaan tipe sambungan ini untuk

aplikasi pipa komposit bertekanan relatif tinggi. Dari data produsen kekuatan tarik

arah axial jangka pendek sambungan ini adalah sebesar 94,98 MPa yang berarti

sama dengan kekuatan arah axial pipa, dengan kata lain nilai efisiensi sambungan

ini adalah 1,0.

3.5 Data Lingkungan

Data-data lingkungan yang akan digunakan untuk perancangan pipeline

GRP ini adalah data lingkungan di sekitar lokasi pipeline. Data-data ini

didapatkan dari hasil proses perancangan pipeline lapangan migas Pondok

Tengah. Data-data lingkungan ini meliputi data atmosfir dan data kondisi tanah.

53

3.5.1 Data Atmosfir

Data atmosfir ini didapatkan dari referensi proses perancangan pipeline

yang ada di lapangan migas Pondok Tengah. Data atmosfir ini meliputi tekanan

dan temperature atmosfir di lokasi pipeline seperti yang tertera dalam tabel 3.12.

Tabel 3.12 Data kondisi atmosfer

Description Unit Nilai

Tekanan Atmosfir KPa (psi) 101,325 (14,7)

Temperatur Atmosfir 0C (0F) 24 – 35 (75 – 95)

Percepatan Gravitasi m/s2 (ft/s2) 9,81 (32,185)

Kecepatan Angin m/s (ft/s) 1 (3,28)

3.5.2 Data Kondisi Tanah

Data kondisi tanah dibutuhkan untuk analisis fleksibilitas pipa GRP yang

terkubur. Data kondisi tanah tempat pipa GRP dikubur yang diperoleh dari hasil

survey dan penelitian sampel tanah dapat dilihat pada tabel 3.13.

Tabel 3.13 Data kondisi tanah

Spesifikasi Nilai

Massa Jenis Tanah 1500 kg/m3 (0,05419 lb/in

3)

Koefisien Gesek 0.5

Sudut gesekan dalam 37 o

Yield displacement factor 0.015

Koofisien ekspansi termal 6.23 L/L/oF

Kedalaman penguburan rata-rata 1,2 m (47.24395 in.)

3.6 Data Crossing Pipa

Data crossing pipa dibutuhkan untuk menganalisis tegangan yang terjadi

pada pipa. Data crossing pipa ini merupakan salah satu input software CAESAR

II v 4.5 yang nantinya akan dipergunakan dalam melakukan perhitungan dan

analisis tegangan pada pipeline.

54

Data lokasi jalan yang akan dilewati oleh pipa yang akan dirancang dapat

dilihat pada tabel 3.14 sampai tabel 3.18 berikut disertai dengan peta lokasi

crossing pada gambar 3.4 sampai dengan gambar 3.8.

Tabel 3.14 Data crossing dari Cluster-N, PDT-B, dan L ke BSU

No. Kilometer Post from Cluster-J

Pipe Dia. (Inch)

Width (m)

Remark

A 0 + 022 4 6 Road 1 0 + 715 & 0 +

748 4 67 River

B 1 + 523 6 & 8 20 Road C 2 + 590 6 & 8 6 Road 2 3 + 183 6 & 8 27 River 3 3 + 379 6 & 8 6 River/New Channel

Gambar 3.4 Peta lokasi crossing dari Cluster-N, PDT-B, & L ke BSU[17]

Tabel 3.15 Data crossing dari Cluster-K dan I ke BSS

No. Kilometer Post from Cluster-K

Pipe Dia. (Inch)

Width (m) Remark

D 0 + 012 4 & 6 5 Road E 0 + 080 4 & 6 6 Road 4 0 + 681 & 0+ 791 4 & 6 5 & 8 River

55

No. Kilometer Post from Cluster-K

Pipe Dia. (Inch)

Width (m) Remark

F 0 + 672 4 & 6 14 Road 5 0 + 791 4 & 6 3 River/New Channel G 0 + 258 4 & 6 8 Road H 2 + 165 6 8 Road

Gambar 3.5 Peta lokasi crossing dari Cluster-K dan I ke BSS[17]

Tabel 3.16 Data crossing dari Cluster-E ke Junction 5

No. Kilometer Post from Cluster-E

Pipe Dia. (Inch)

Width (m) Remark

6 0 + 390 4 5 River I 0 + 410 4 5 Road

56

Gambar 3.6 Peta lokasi crossing dari Cluster-E ke Junction 5[17]

Tabel 3.17 Data crossing dari Cluster-J ke BSU

No. Kilometer Post from Cluster-J

Pipe Dia. (Inch)

Width (m)

Remark

J 0 + 383 4 & 6 4 Road K 2 + 470 6 & 8 4 Road 7 2 + 499 6 & 8 6 River/New Channel

Gambar 3.7 Peta lokasi crossing dari Cluster-J ke BSU[17]

57

Tabel 3.18 Data crossing dari BSS ke PDT-A dan Tambun

No. Kilometer Post from BSS

Pipe Dia. (Inch)

Width (m)

Remark

8 0 + 192 4, 6 & 8 3 River 9 0 + 560 4, 6 & 8 4 River N 0 + 578 4, 6 & 8 4 Road 10 0 + 943 4, 6 & 8 88 CBL River O 1 + 020 6 4 Road P 1 + 185 6 6 Road 11 2 + 014 6 2 Irrigation Channel 12 2 + 906 6 3.6 Irrigation Channel Q 2 + 916 6 4 Road 13 2 + 920 6 4 Irrigation Channel 14 3 + 952 6 3.3 Irrigation Channel R 4 + 047 6 4 Road 15 4 + 084 6 6 Irrigation Channel 16 4 + 577 6 6 Irrigation Channel S 5 + 017 6 90 Future 17 5 + 374 6 2 Irrigation Channel T 5 + 384 6 4 Road 18 5 + 399 6 14 Irrigation Channel U 8 + 068 6 4 Road

Gambar 3.8 Peta lokasi crossing dari BSS ke PDT-A dan Tambun[17]