1
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Wellhead merupakan peralatan yang digunakan pada proses pengeboran sumur migas. Wellhead berfungsi untuk mengisolasi tekanan dari dalam sumur migas agar tidak bocor keluar. Selain itu wellhead juga berfungsi untuk menyangga berat dari casing, yaitu konstruksi pipa yang digunakan pada proses pengeboran untuk melindungi lubang sumur migas. Wellhead yang terpasang pada lubang sumur migas (wellbore) dari oil well yang sedang diproduksi ditunjukkan pada Gambar 1.1. Komponen yang terpasang pada lubang sumur migas (wellbore) antara lain adalah surface casing, intermediate casing, dan production casing. Pada bagian atas dari wellbore dipasang wellhead untuk menyangga berat dari casing. Christmas tree dipasang di atas wellhead untuk mengatur aliran oil dari dalam sumur.
Gambar 1.1 Wellhead pada Oil Well yang Diproduksi (petroleumstudies.wordpress.com)
2
Gambar 1.2 Komponen pada Wellhead (oilandgastechnologies.wordpress.com)
Komponen utama wellhead (Gambar 1.2) adalah casing head, casing spool, dan tubing head. Casing head berfungsi untuk menyangga berat dari surface casing. Casing spool berfungsi untuk menyangga berat dari intermediate casing. Tubing head berfungsi untuk menyangga berat dari production casing. Wellhead yang digunakan pada sumur migas yang berada di darat disebut juga dengan surface wellhead. PT FMC Technologies selaku salah satu produsen surface wellhead yang terkemuka, telah banyak memproduksi produk surface wellhead beserta komponen-komponen di dalamnya. Pada dasarnya, terdapat dua jenis produk surface wellhead yang diproduksi oleh PT FMC Technologies, yaitu conventional wellhead dan unihead. Conventional wellhead (Gambar 1.3) adalah jenis wellhead yang masing-masing komponen utamanya seperti casing head, casing spool, dan tubing head dipasang pada body yang terpisah kemudian disusun menjadi satu pada saat instalasi. Sedangkan unihead (Gambar 1.4) merupakan jenis wellhead di mana masing-masing komponen utamanya dipasang pada satu body.
3
Unihead lebih kompak dan simpel dibandingkan conventional wellhead. Oleh karena itu, unihead cenderung lebih diminati dan banyak digunakan oleh berbagai perusahaan di industri migas, walaupun harganya relatif lebih mahal dibandingkan conventional wellhead.
Gambar 1.3 Konstruksi Conventional Wellhead (PT FMC Technologies)
4
Gambar 1.4 Konstruksi Unihead (sumber : PT FMC Technologies)
Salah satu komponen yang digunakan pada wellhead jenis unihead adalah latch ring. Latch ring berfungsi untuk menahan tubing hanger ketika mendapat tekanan dari dalam sumur migas. Salah satu tipe latch ring yang diproduksi oleh PT FMC Technologies adalah CM1 latch ring. Latch ring tipe ini digunakan pada sistem unihead CM1. Sistem dari unihead CM1 di mana CM1 latch ring dipasang dapat ditunjukkan pada Gambar 1.5.
5
Unihead
Tubing Hanger
CM1 Latch
Gambar 1.5 Latch Ring pada Sistem Unihead CM1 (PT FMC Technologies)
Bentuk dari CM1 latch ring dalam model tiga dimensi dapat ditunjukkan pada Gambar 1.6. Tubing hanger merupakan komponen yang digunakan untuk menyangga beban dari tubing, yaitu konstruksi pipa yang berfungsi sebagai tempat mengalirnya fluida dari dalam sumur migas.
Gambar 1.6 Model tiga dimensi CM1 Latch Ring
6
CM1 Latch Ring
Tubing Hanger
Fluid Flow
Pressure
Unihead Body
Pressure
Load Bearing Area
Gambar 1.7 Sistem Penguncian CM1 Latch Ring
Sistem penguncian komponen tubing hanger oleh CM1 latch ring dapat ditunjukkan pada Gambar 1.7. Sistem Penguncian ini dapat dilakukan karena bagian rim pada CM1 latch ring yang disebut dengan load shoulder ditahan oleh body unihead pada bagian groove, sehingga tubing hanger tidak bisa bergerak ke atas. Hal ini mengakibatkan terjadinya transfer beban dari bagian load bearing area pada latch ring ke body unihead. Sistem ini dapat diperjelas pada Gambar 1.8. Pada gambar tersebut, ditunjukkan bagian load shoulder pada CM1 latch ring yang menahan pergerakan dari tubing hanger ke atas.
7
Gambar 1.8 Load Shoulder pada Latch Ring
Sampai saat ini untuk unihead CM1 nominal size 13 5/8”, PT FMC Technologies hanya memproduksi CM1 latch ring untuk digunakan pada kondisi temperatur sampai dengan 250oF dan tekanan sampai dengan 5.000 psi (standar API 6A). Sedangkan pada kenyataannya di lapangan, terdapat sumur migas yang tekanannya mencapai 10.000 psi dan temperatur 3500F membutuhkan instalasi sistem unihead CM1 nominal size 13 5/8”, sehingga dibutuhkan produk CM1 latch ring yang dapat digunakan pada kondisi tersebut. Permasalahan yang dijumpai di lapangan adalah belum adanya produk CM1 latch ring dari PT FMC Technologies untuk digunakan pada kondisi tersebut. Maka dari itu, perlu dilakukan sebuah studi perancangan dari produk CM1 latch ring untuk digunakan pada unihead CM1
8
nominal size 13 5/8” dengan tekanan 10.000 psi dan temperatur 3500F agar dapat mengatasi permasalahan tersebut.
1.2 Rumusan Masalah Dengan latar belakang di atas, maka permasalahan dari studi ini adalah tidak adanya produk CM1 latch ring yang dapat digunakan untuk kondisi tekanan 10.000 psi dan temperatur 3500F pada sistem unihead CM1 nominal size 13 5/8”. Maka perlu dilakukan perancangan ulang komponen CM1 latch ring agar bisa digunakan untuk kondisi tekanan 10.000 psi dan temperatur 3500F pada sistem unihead CM1 nominal size 13 5/8”.
1.3 Batasan Studi Studi ini mengevaluasi rancangan ulang CM1 latch ring dengan analisis kekuatan produk menggunakan pendekatan finite element analysis. Batasan studi ini antara lain : 1. Perancangan CM1 latch ring hanya didasarkan pada standar API 6A, ASME BPVC section VIII Division 2, dan ASME BPVC section VIII Division 3. 2. CM1 latch ring dirancang untuk digunakan pada sistem unihead CM1 dengan nominal size 13 5/8” , dengan kondisi tekanan 10.000 psi dan temperatur 3500F. 3. Material CM1 latch ring tetap menggunakan material latch ring yang sudah ada, yaitu AISI 4340. 4. Bentuk CM1 latch ring perancangan ini mengikuti bentuk CM1 latch ring yang sudah ada. 5. Perubahan dimensi pada perancangan CM1 latch ring hanya dilakukan pada daerah sekitar load shoulder dari CM1 latch ring. 6. Hasil rancangan CM1 latch ring akan diuji dengan menggunakan metode elemen hingga. Pengujian dilakukan dengan menggunakan bantuan software finite element ANSYS 15.0.
9
1.4 Tujuan Studi Tujuan dari dilakukannya studi perancangan produk CM1 latch ring pada skripsi ini adalah : 1. Memperoleh dimensi dari rancangan ulang CM1 latch ring agar bisa digunakan pada kondisi nominal size 13 5/8”, tekanan 10.000 psi dan temperatur 3500F. 2. Mendapatkan gambar teknik dari CM1 latch ring tersebut.
1.5 Manfaat Studi Manfaat dari studi perancangan produk CM1 latch ring yang dilakukan kali ini adalah hasil rancangan dari studi ini dapat digunakan sebagai rekomendasi kepada PT FMC Technologies untuk memproduksi komponen CM1 latch ring yang dapat digunakan untuk kondisi tekanan 10.000 psi pada sistem unihead CM1 nominal size 13 5/8”.
