PRESENTATION FINAL PROJECT
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.
JURUSAN TEKNIK KELAUTAN FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER Surabaya 2011
Latar Belakang
Permasalahan
Dasar Teori Data Lingkungan
Batasan Masalah
Pemodelan Struktur
Tujuan Dan Manfaat
Hasil Dan Analisa Kondisi Intact
Metodologi Penelitian
Hasil Dan Analisa Kondisi Demaged Safety Factor
Kesimpulan
LATAR BELAKANG 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 Next
PERMASALAHAN
Berapa tension maximum pada mooring line? Berapa besarnya offset maximum saat kondisi produksi dan offloading saat kondisi demaged?
Berapa besarnya offset maximum saat kondisi produksi dan offloading saat kondisi intact?
Next
BATASAN MASALAH 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 Back
Next
TUJUAN DAN MANFAAT
• Analisa Stokastik Beban-beban Ultimate
Sistem Tambat FPSO SSP
Back
Offset Maksimum Tension Maksimum • Intact-Demaged • Produksi-Offloading
• Kelayakan Operasi Resiko Bencana Dapat Dihindari
Next
METODOLOGI PENELITIAN A
Back
A
Next
STUDI LITERATUR
Back
•
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. Next
STUDI LITERATUR ANALISA STOKASTIK 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. •
Back
Analisa Kurun Waktu Pendek Pada jangka pendek, kondisi gelombang (sea state) yang acak bias digambarkan dengan dua parameter, yaitu tinggi gelombang signifikan (HS) dan periode puncak gelombang (TP) 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).
Next
STUDI LITERATUR •
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:
m2 1 n 2 m0
Back
Next
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
ANALISA DATA GELOMBANG DENGAN DISTRIBUSI WEIBULL 2,5 2 1,5
1 v
0,5
-1
0
-0,5 0
1
2
Series1 Linear (Series1)
-1
-1,5 -2
u=ln(Hs-a)
Kurun Waktu Py(Hs) Back
1 ln ln 1 P ( 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
15.01
2.70880853
Next
DATA LINGKUNGAN
Back
Wave (1 year wave) (m)
10.41
Wave period (1 year wave) (s)
11.09
Wave (10 year wave) (m)
12.76
Wave period (10 year wave) (s)
13.66
Wave (50 year wave) (m)
14.34
Wave period (50 year wave) (s)
15.40
Wave (100 year wave) (m)
15.01
Wave period (100 year wave) (s)
16.14
Wind speed (m/s)
40.5
Current speed (m/s)
1.5
Water depth (m)
600
Kondisi Lingkungan yang dipergunakan 100 tahunan
Next
DATA MOORING LINE
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
Chain type 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
Service time (tahun)
Back
studlink
20
Next
LANJUTAN DATA MOORING LINE
type
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
Service time (tahun)
Back
Wire Core
20
Next
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) Weigth Equitment (ton)
Back
650.000 1061
Next
•
Pemodelan Tanker
Vessel Size (DWT)
70.000
Displacement (ton)
100.000
Loa (Length Overall) (m)
240
Lpp (Length Between
230
Perpendicular) (m) B (Breadth) (m)
24.2
D (Depth) (m)
18
Draft Design (m)
9
Back Next
HASIL PEMODELAN FREE FLOATING DENGAN SOFTWARE MOSES 6.0 Grafik RAO Free Floating FpSO SSP dan Tanker
Back
PEMODELAN DENGAN ORCAFLEX FPSO SSP Kondisi Produksi dan Offloading
Next
FPSO SSP KONDISI PRODUKSI
Mooringline1 Riser
1200 FPSO SSP
Mooringline3
Mooringline2
Tampak Atas FPSO SSP Dengan Mooring Line dan Riser
Back
Next
FPSO SSP KONDISI OFFLOADING
Mooringline2 Tanker
Mooringline3
FPSO SSP Riser
Mooringline1
Tampak Atas FPSO SSP Dengan Mooring Line, Riser, dan Tanker
Back
Next
TENSION MOORING LINE KONDISI INTACT Kondisi Intact Produksi
1600
1550 1500
1450 1400
Kondisi Intact Offloading
1350 1300
0
500
1000
1600
800
0
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
1500
TENSION MOORING LINE KONDISI DEMAGED Kondisi Demaged, Produksi 2500 2000 1500 1000 500
Kondisi Demaged, Offloading
0
0
500
1000
2000 1800 1600
1400 1200 1000
800 600 400
Back
200 0
0
500
1000
1500
2000
1500
2000
Spectra pada Mooring Line dalam Kondisi Intact dan Produksi
Spectra Mooring Line 2
Back
Spectra Mooring Line 1 dan 3
Spectra pada Mooring Line dalam Kondisi Intact dan Offloading
Spektra Mooring Line 2
Back
Spekta Mooring Line 1 dan 3
Spectra pada Mooring Line dalam Kondisi Demaged dan Produksi
Spectra Mooring Line 2
Spectra Mooring Line 1 dan 3
Back
Spectra pada Mooring Line dalam Kondisi Demaged dan Offloading
Spectra Mooring Line 2
Back
Spectra mooring Line 1 dan 3 Next
HASIL ANALISA STOKASTIK TENSION KONDISI INTACT, PRODUKSI 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
Tension maksimum tejadi pada Mooring 2d sebesar 257.5706 Back
HASIL ANALISA STOKASTIK TENSION KONDISI INTACT, OFFLOADING Mooring
m0
m2
m4
Mean
Extrem
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
Tension maksimum tejadi pada Mooring 2d sebesar 224.4073
Back
HASIL ANALISA STOKASTIK TENSION KONDISI DEMAGED, PRODUKSI Mooring
m0
m2
m4
Mean
Extrem
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
547.4571 21946.24 1483847 58.4945 Tension maksimum tejadi pada Mooring 2c 561.2071 sebesar 22383.99 1512902 59.22452 331.4722
201.7695
3c
Back
3d
204.2599 Next
HASIL ANALISA STOKASTIK TENSION KONDISI DEMAGED, OFFLOADING
Back
Mooring
m0
m2
m4
Mean
Extrem
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
Tension maksimum tejadi pada Mooring 2c sebesar 300.5607
HASIL ANALISA STOKASTIK OFFSET KONDISI INTACT, PRODUKSI Mooring Line 1a 1b 1c 1d 2a 2b 2c 2d 3a 3b 3c 3d
X (m) 37.8406 37.9498 38.059 38.1682 9.51504 9.40582 9.29659 9.18737 -21.663 -21.553 -21.444 -21.335
Y (m) 16.0314 17.0254 18.0194 19.0134 -40.332 -41.326 -42.32 -43.314 9.18952 10.1835 11.1776 12.1716
Offset maksimum tejadi pada Mooring 2d sebesar 44.2777
Back
Offset (m) 41.0964 41.5939 42.1092 42.6418 41.4392 42.3829 43.3292 44.2777 23.5311 23.838 24.1824 24.5627
HASIL ANALISA STOKASTIK OFFSET KONDISI INTACT, OFFLOADING Mooring Line 1a 1b 1c 1d 2a 2b 2c 2d 3a 3b 3c 3d
X (m) 37.9422 38.0496 38.1571 38.2646 9.71596 9.60849 9.50102 9.39355 -21.549 -21.441 -21.334 -21.226
Y (m) 15.3687 16.3629 17.3571 18.3513 -41.045 -42.039 -43.033 -44.027 8.42201 9.41622 10.4104 11.4046
Offset maksimum tejadi pada Mooring 2d sebesar 45.0181 Back
Offset (m) 40.9366 41.4188 41.9194 42.4376 42.1789 43.1229 44.0693 45.0181 23.1361 23.4179 23.7384 24.0962
HASIL ANALISA STOKASTIK OFFSET KONDISI DEMAGED, PRODUKSI
Back
Mooring Line
X (m)
Y (m)
Offset (m)
1a 1b 1c 1d 2a 2b 2c 2d 3a 3b 3c 3d
37.2454 37.3479 37.4504 37.553 9.30035 9.19783 9.09531 0 -22.21 -22.108 -22.005 -22.005
30.0672 31.062 32.0567 33.0514 -26.486 -27.48 -28.475 0 22.8248 23.8195 24.8143 24.8143
47.8671 48.5769 49.2967 50.0262 28.071 28.9787 29.8923 0 31.8476 32.498 33.1659 33.1659
Offset maksimum tejadi pada Mooring 1d sebesar 50.0262
HASIL ANALISA STOKASTIK OFFSET KONDISI DEMAGED, OFFLOADING Mooring Line 1a 1b 1c 1d 2a 2b 2c 2d 3a 3b 3c 3d Back
X (m) 37.2089 37.3122 37.4156 37.519 9.2161 9.11274 9.00938 0 -22.253 -22.15 -22.046 -21.943
Y (m) 29.1064 30.101 31.0957 32.0903 -27.423 -28.418 -29.412 0 21.914 22.9087 23.9033 24.8979
Offset maksimum tejadi pada Mooring 1d sebesar 49.3706
Offset (m) 47.2407 47.9403 48.6505 49.3706 28.9302 29.8429 30.7612 0 31.2316 31.8655 32.5177 33.1873
SAFETY FACTOR
Kondisi
Intact Produksi
Intact Offloading
Sistem Tambat 1a 1b 1c 1d 2a 2b 2c 2d 1a 1b 1c 1d 2a 2b 2c 2d
Tension 234.6 231.5 227.9 227.1 241.0 246.5 257.3 257.6 202.7 205.6 205.4 204.2 212.7 215.9 224.3 224.4
SF 3.8 3.9 3.9 3.9 3.7 3.6 3.5 3.5 4.4 4.4 4.4 4.4 4.2 4.2 4.0 4.0
SF API 1.67 1.67 1.67 1.67 1.67 1.67 1.67 1.67 1.67 1.67 1.67 1.67 1.67 1.67 1.67 1.67
Status Pass Pass Pass Pass Pass Pass Pass Pass Pass Pass Pass Pass Pass Pass Pass Pass
Next
LANJUTAN SAFETY FACTOR
Kondisi Damaged Produksi
Damaged Offloading
Back
Sistem Tambat
Tension
SF
SF API
Status
2a
310.6
2.9
1.43
Pass
2b
319.0
2.8
1.43
Pass
2c
331.5
2.7
1.43
Pass
2a
288.1
3.1
1.43
Pass
2b
289.0
3.1
1.43
Pass
2c
300.6
3.0
1.43
Pass
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
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.
Back
Next
SARAN 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. Back
Next
TERIMA KASIH….
Back
Next
