Bab II Bangunan Lepas Pantai
II.1
Definisi Bangunan Lepas Pantai
Daerah lepas pantai adalah bagian dari lautan yang permukaan dasarnya dibawah pasang surut terendah atau bagian lautan yang berada diluar daerah gelombang pecah (breaker zone) arah ke laut. Daerah lepas pantai yang berada di bagian lempengan benua (continental shelves) yang mempunyai kedalaman kurang dari 200 m kira-kira seluas 8% dari luas lautan atau sama dengan 20% dari luas daratan. Bangunan, kendaraan dan fasilitas yang beroperasi di lepas pantai disebut bangunan, kendaraan dan fasilitas lepas pantai.
Ciri-ciri dari bangunan atau sistem lepas pantai adalah: 1. Beroperasi di daerah sekitar sumur minyak atau daerah pertambangan yang terbatas. Jadi, tidak berpindah jauh seperti halnya dengan kapal laut. 2. Tidak beroperasi di daratan 3. Tidak dibangun langsung di lapangan. Jadi, komponen-komponennya dibuat di darat untuk kemudian diangkut dan dirakit di lapangan. 4. Tetap beroperasi di lapangan untuk perioda waktu yang lama sehingga bangunan harus dapat bertahan dalam kondisi terburuk yang mungkin terjadi selama masa operasi.
II.2
Klasifikasi Bangunan Lepas Pantai
Bangunan lepas pantai dapat diklasifikasikan dengan berbagai cara, antara lain : 1. Menurut cara operasinya (type of operations) a. Bangunan yang digunakan untuk pengambilan minyak atau gas. Sebagian besar dari bangunan lepas pantai yang beroperasi pada saat ini adalah untuk keperluan ini. b. Bangunan yang digunakan untuk penambangan. Bangunan ini digunakan untuk mengambil bijih-bijih tambang di dasar laut.
c. Struktur yang digunakan untuk pembangkit listrik tenaga gelombang. d. Struktur yang digunakan untuk pembangkit listrik tenaga termal seperti OTEC. 2. Menurut bentuk konfigurasinya. a. Struktur kendaraan (vessel type structures): struktur jenis ini biasanya adalah kapal laut
yang dimodifikasi sehingga
mempunyai sistim propulsi (propulsion) dan dapat berpindah tempat dengan cepat. Struktur jenis ini dipakai untuk pengoperasian di laut dalam. b. Struktur barge: Struktur jenis ini tidak mempunyai sistim propulsi sehingga untuk memindahkannya harus digunakan kapal penarik. c. Struktur platform: Sebagian besar dari struktur yang digunakan untuk eksplorasi atau produksi minyak di laut dangkal atau laut menengah adalah struktur dari jenis ini. 3. Menurut fungsinya a. Bangunan eksplorasi: digunakan untuk pemboran minyak atau gas alam. b. Bangunan produksi: digunakan untuk pengambilan minyak atau gas alam dari sumur minyak yang ditemukan. c. Bangunan hibrid: dapat digunakan untuk pengeboran maupun pengambilan minyak atau gas alam. 4. Menurut material bangunan a. Platform baja : seluruhnya terbuat dari baja. b. Platform beton : bagian dasar terbuat dari beton c. Platform hibrid : gravity platform yang terdiri dari bagian dasar yang terbuat dari beton dan rangka baja. Bagian dasar tersebut menyokong deck yang terbuat dari baja.
8
5. Menurut Mobilitas a. Bangunan tetap (fixed structures): digunakan pada laut dangkal dan laut menengah (intermediate water) dan dipancang ke dasar perairan. b. Bangunan terapung (floating structures) : dapat digunakan pada semua kedalaman laut dan terutama untuk laut dalam.
II.3
Sistem Bangunan Lepas Pantai
Jumlah dan macam bangunan lepas pantai yang dioperasikan pada saat ini sangat banyak sekali. Dalam proses perancangan bangunan lepas pantai terdapat banyak konsep, baik yang lama maupun yang baru, yang memenuhi spesifikasi owner. Para engineer biasanya mempunyai sedikit informasi mengenai konsep-konsep lama yang telah dibangun. Karena itu, menerapkan konsep lama sama sulitnya dengan mengembangkan konsep baru. Sebagian besar bangunan platform yang ada pada saat ini digunakan untuk pencarian dan pengambilan minyak dan gas alam. Beberapa jenis dari bangunan lepas pantai adalah sebagai berikut: a. Jacket atau template Jenis struktur lepas pantai yang telah dibangun saat ini adalah struktur jenis jacket atau template. Jacket dikembangkan untuk operasi di laut dangkal dan laut sedang yang dasarnya tebal, lunak dan berlumpur. Setelah jacket ditempatkan di posisi yang diinginkan, pile dimasukkan melalui kaki bangunan dan dipancang dengan hammer sampai menembus lapisan tanah keras. Kemudian deck dipasang dan di las. Struktur jenis ini banyak dibangun di Teluk Mexico. b. Tower Pada umumnya tower melalui daya apung (self-buoyant) karena jacket tidak dapat menyokong beban yang terlalu berat. Deck dipasang dan di las di atas tower. Struktur jenis ini dipasang di Laut Utara dengan kedalaman sekitar 160 meter dan struktur bajanya mempunyai berat sekitar 40.000 metrik tonner. Exxon membangun struktur jenis tower ini di California dengan kedalaman 260 meter. Shell juga membangun di Lousiana dengan kedalaman laut sekitar 300 meter.
9
c. Caissons Platform kecil dengan deck kecil dibutuhkan untuk operasi di laut dangkal (tidak lebih 60 m) dengan kandungan minyak yang tidak banyak. Dalam hal ini, pile dipancang sampai kedalaman yang cukup untuk menyokong deck kecil. d. Concrete gravity platform Platform jenis ini dipasang apabila tanah keras di dasar laut tidak jauh dari permukaan lumpur. Pondasi struktur dibuat berbentuk lingkaran dan terbuat dari beton. Pondasi yang berat ini menyokong beberapa tower yang kemudian menyokong deck baja. e. Steel gravity platform Apabila tanah dasar laut terdiri dari batuan keras sehingga sulit melakukan pemancangan pile, platform jenis ini biasanya dipasang. Seluruh bagian struktur terbuat dari baja. f. Hybrid gravity platform Bagian dasar platform ini terbuat dari beton dari beton yang menopang rangka baja dimana deck baja diletakkan. g. Struktur tak tegar (Compliant Structures) Struktur jenis ini akan bergerak apabila gaya luar bekerja padanya, karena kekakuannya tidak besar. Besarnya gerakan yang diijinkan adalah berbanding terbalik dengan kekakuan dan berat struktur tersebut. Jadi, struktur jenis ini biasanya lebih ringan dari struktur jenis lain yang telah disebutkan di atas. Struktur tak tegar bisa diikatkan pada dasar laut, misalnya guyed tower dan sistim penambatan tunggal (single point mooring systems). Tension leg platforms juga bisa dimasukkan ke dalam jenis ini. Selain itu, struktur terapung lainnya (semisubmersibles) juga bisa dianggap struktur tak tegar dengan gerakan ijinnya besar sebagai hasil dari penambatan (mooring).
10
Gambar II.1 Hybrid Tower with Inbuilt
Gambar II.2 Semisubmersible Platform
Bouyancy
Gambar II.3 Concrete Gravity Platforms
11
Gambar II.4 Template Or Jacket Type
Gambar II.5 Caisson
Offshore Structure
Gambar II.7 Articulated Tower
Gambar II.6 Tension Leg Platform
Gambar II.8 Steel Gravity Platform (sumber : Catatan Kuliah SI-7173 Perencanaan Bangunan Lepas Pantai, Ricky L.T.)
12
II.4
Jenis Platform Tipe Jacket/Template
Terdapat beberapa jenis model offshore platfom yang terbuat dari baja. Pemilihan jenis platform biasanya diambil berdasarkan pertimbangan ekonomi. Pada kedalaman air yang relatif dangkal, biasanya dibuat beberapa platform yang terpisah berdasarkan fungsinya masing-masing. Pada kedalaman air yang dalam (mendekati 400 ft atau 122 m), semua fungsi digabungkan ke dalam satu struktur yang disebut “self-contained platform”.
Jenis platform berdasarkan tujuan khususnya adalah : 1. Drilling/well-protector platform. 2. Tender platform. 3. Self-contained platform 4. Production platform 5. Quarters platform 6. Flare jacket and flare tower 7. Auxiliary platform
1. Drilling/well platforms Well-protector atau well jackets adalah platform yang dibangun untuk melindungi pekerja dalam pembuatan sumur-sumur di air yang dangkal. Setiap well jacket biasanya digunakan untuk 1-4 sumur. Platform tersebut berupa satu pipa besar/caisson, atau struktur rangka berkisi-kisi yang terbuka. Terdapat dua jenis utama well-jackets, yaitu : 1. Tipe yang dapat disisipkan (slip over type). 2. Tipe pengembangan (development type).
Kedua jenis tersebut melindungi sumur-sumur terhadap benturan kapal dan gayagaya lingkungan, sebagai pendukung peralatan navigasi, perangkat meter-run untuk kalibrasi pengukuran, jaringan kabel, landasan helikopter dan tabung conductor.
13
Slip-over well jacket digunakan untuk sumur-sumur eksplorasi di perairan dengan kedalaman 50-100 ft (15-30 m). Caisson yang besar pertama-tama dimasukkan ke dalam lumpur dimana sumur digali. Pada mulanya caisson akan melindungi sumur dan dalam beberapa bulan setelah penggalian, suatu well-jacket disisipkan pada Caisson. Slip-over well jacket adalah berupa struktur dengan empat kaki dan satu sisi kiri terbuka yang disisipkan disekeliling caisson pelindung sumur galian. Bracing tambahan ditempatkan pada sisi yang terbuka. Slip-over jacket biasanya digunakan untuk satu sumur.
Development well jacket dapat digunakan untuk beberapa sumur, terutama dibangun untuk pengeboran. Untuk air dangkal (kedalaman 15 ft/4.5 m), digunakan well jacket berukuran 8x16 ft (2.4 x 4.8 m), biasanya untuk satu sumur. Untuk air dengan kedalaman 15-45 ft (4.5-14 m), empat buah well jacket berukuran 16x20 ft (4.8x6 m) umum digunakan. Untuk kedalaman air 45-100 ft (14-31 m), well jacket berkisar dari 20-30 feet persegi (1.9-2.8 meter persegi).
Untuk kedalaman air lebih dari 100 ft (31 m), drilling/well protector platform akan lebih rumit. Misalnya, bila telah diputuskan untuk menempatkan akomodasi hidup di atas satu platform dan fasilitas pemroses atau treatment di platform yang lain, drilling platform dapat didukung oleh jacket dengan hanya 4 kaki (tiang). Selama phase pengeboran, platform berisi mesin derek dan substructure, lumpur galian dan air pengeboran, bahan bak air, lumpur dan tangki penyimpanan air, pembangkit tenaga utama dan pompa-pompa. Berat total peralatan pengeboran sekitar 3000-4000 kips atau 13.4x106 N sampai 17.8x106 N.
Setelah sumur di bor (biasanya 4-9 buah) dan peralatan pengeboran dipindahkan, peralatan lain dibangun sehingga platform dapat melindungi sumur sementara menghasilkan minyak mentah, peralatan yang baru terdiri dari katup-katup menyerupai pohon natal diatas sumur sebagai pengumpul produk dari sumur sehingga dapat dibawa ke platform pemroses atau treatment dalam satu jalur pipa berukuran kira-kira 6 in diameternya, peralatan pengaman kebakaran, lampulampu peringatan navigasi dan well-bill system.
14
Well-bill system mengkontrol runaway well. Pengawasan sumur dicapai dengan memompa lumpur dan air laut kedalam sumur. Berat kolom yang panjang dari fluida berat (lumpur) adalah lebih besar daripada gaya keatas dari minyak mentah dari tekanan didalam tanah. Well-bill terdiri dari tangki penyimpanan lumpur, pompa lumpur tenaga diesel, dan tangki penyimpan air laut/asin. Ada pula tangki pencampur untuk mengolah air asin dan untuk mencampur bahan-bahan kimia dari lumpur.
2. Tender Platforms Penggunaan platform sekarang berbeda dibandingkan 20 tahun yang lalu. Ukuran dan pengoperasiannya berada diantara well-jacket dan self-contained platform. Umumnya mesin derek, substructure, lumpur galian, penyediaan tenaga utama dan pompa-pompa lumpur ditempatkan di atas platform. Markas para pekerja pengeboran, peralatan tinggal dan persediaan ditempatkan di kapal perbekalan (tender ship) yang dijangkau dekat platform. Keduanya biasanya dihubungkan oleh jalur jalan yang panjang.
3. Self-contained Template Platform Platform ini besar, biasanya ber-deck ganda, memiliki kekuatan dan ruang yang cukup untuk mendukung seluruh alat beserta peralatan tambahan dan markas pekerja dan bahan-bahan/persediaan untuk mengantisipasi cuaca buruk yang menyebabkan suplai tak dapat masuk. Ada dua jenis self-contained platform: 1. Template type 2. Tower type
Sebenarnya tower platform adalah template structure juga, tetapi pemancangan pile/tiangnya yang berbeda. Self-contained template platform terdiri dari struktur multilevel deck besar, didukung oleh tiang panjang yang dimasukan jauh ke dasar laut. Template atau disebut juga jacket, adalah rangka tiga dimensi dengan batangbatang bundar dan digunakan sebagai penunjuk pemancangan pile melalui rongga
15
kaki dari jacket. Jacket juga menahan seluruh tiang/pile sehingga bekerja sebagai satu kesatuan terhadap gaya-gaya lateral.
Self-contained template platform telah didesain dan dibuat dalam berbagai ukuran dan bentuk. Template struture yang mula-mula, mempunyai kaki yang banyak dan bracing horisontal dan diagonal yang banyak. Platform mula-mula yang dibangun tahun 1955 pada kedalaman air 72 ft (22 m) memiliki 53 tiang. Sekarang platform-platform ini dibagi dua kelas: yang memiliki 10-12 tiang dan yang 8 tiang. Pada masa-masa awal eksplorasi di Teluk Meksiko, diameter batang untuk jacket sangat terbatas dan diperlukan lebih banyak tiang untuk mendapat daya dukung yang cukup. Pada masa-masa sekarang, dengan tersedianya batang yang sangat besar, cenderung menjadi tipe platform dengan delapan tiang. Ini telah digunakan untuk kedalaman air mendekati 400 ft (122 m).
Kaki jacket tidaklah vertikal. Saat ini konfigurasi platform dengan 8 tiang diadaptasi terhadap peningkatan kedalaman air dan berbagai kondisi tanah dengan menambahkan skirt pile yang bertujuan membantu menahan momen guling terhadap struktur.
Sumur-sumur dari template platform dibor melalui tabung konduktor yang dimasukkan ke dasar laut. Tabung-tabung ini ditempatkan vertikal didalam jacket dengan beberapa rangka horisontal berisi cincin-cincin penunjuk (guide rings) selama pemasukan tabung ke dasar.
Meskipun template jacket didesain mengapung, tetapi sebagian besar batangbatangnya terendam dan hanya sebagian kecil struktur berada pada atau diatas muka air. Jadi jacket ditransportasikan ke tempat pembangunannya (erection site) melalui kapal dan diturunkan dari kapal dan akhirnya dipasang pada posisinya. Tiang-tiang dimasukkan setelah jacket dipasang. Struktur deck dipisah-pisah sesuai daya angkat kapal derek, dibawa ke site dengan kapal transportasi dan diangkat keatas puncak-puncak tiang yang muncul dari kaki-kaki jacket. Deck disambung (las) dengan ujung-ujung tiang dan tiang-tiang disambung ke ujung
16
atas kaki-kaki jacket. Beberapa perusahaan mengisi ruang melingkar diantara tiang-tiang dan didalam kaki-kaki jacket dengan grout. Mengisi ruang melingkar tersebut dengan grout memungkinkan tiang dan jacket menahan gaya lateral sebagai struktur kaku yang tunggal. Sedangkan bila dibuat terbuka, didasarkan pada pendapat bahwa menyelamatkan jacket untuk digunakan pada tempat pengeboran lain akan lebih mudah tanpa harus diperhitungkan berat dan komplikasi grout (kenyataannya sangat sedikit jacket yang dipindah lokasikan).
Tower Type Template Platforms dicirikan oleh diameternya yang relatif lebih kecil, kaki yang tidak bengkok dan lebih sedikit bracing diagonal dengan ukuran lebih besar dibandingkan yang digunakan pada tipe template structure yang biasa. Tipe tower jacket dibuat agar tidak perlu lagi menurunkan/membongkar struktur dari kapal, karena dapat diapungkan pada lokasi dengan daya apung dari kakinya yang berdiameter lebih besar. Tower platform mulanya didesain untuk struktur air yang dalam di Pasifik dan Cook Inlet, Alaska.
Fondasi tiang yang dipakai biasanya terdiri dari beberapa grup tiang, umumnya empat. Tiap grup tiang dimasukkan melalui salah satu kaki dan tiap tiang dengan demikian bertindak sebagai konduktor dimana sumur akan digali.
Tiap kaki memiliki 8-12 tiang silinder berongga. Tiang-tiang digunakan untuk mengisi ruang antara cangkang silinder bagian luar dan bagian dalam. Ini menjaga agar kaki-kaki silinder luar tidak jatuh akibat tekuk lokal dan juga untuk mengikat tiang-tiang ke silinder luar dan silinder dalam untuk mencapai aksi sebagai komposit.
4. Production/Treatment/Reinjection Platforms Platform ini adalah platform yang pada dasarnya untuk memisahkan campuran air-gas-minyak dari minyak bumi mentah menjadi minyak mentah, gas alam dan air dan memperlakukan masing-masing dengan proses-proses dilapangan yang sederhana untuk ditransportasikan, dibuang dan dimasukkan kembali (reinjection) ke dalam bumi. Fasilitas pemroses pada platform pengolah tertentu, bervariasi
17
tergantung apa yang akan dilakukan dengan gas alam dan apakah minyak mentah akan diangkat ke dalam tanker atau dipompa sepanjang pantai melalui jalur pipa. Kadang-kadang pada platform pengolah terdapat fasilitas untuk menginjeksikan air yang tertekan ke dalam lapisan tahan minyak didalam bumi dengan sumur injeksi, atau sumur-sumur untuk memperbaiki produksi minyak bumi dari sumursumur lain.
Bila ada dua jalur pipa dari platform pengolah ke pantai, satu berisi minyak mentah dan lainnya gas alam, platform juga harus memiliki dua set pengukur dan perangkat pengapalan. Pompa mengirim minyak mentah melalui saringan, melalui pengukur dan ke dalam jalur pipa. Kompressor mengirim gas alam melalui saringan, lalu pengukur dan ke jalur pipa. Untuk setiap sistem, ada kalibrasi ukuran atau test loop, instrumen pencatat, peluncur bulat untuk memaksa peralatan pembersih melalui pipa. Bila tidak ada jalur pipa untuk gas, gas alam biasanya dibakar melalui tower/menara pembakar jauh dari fasilitas pengolah pada platform. Untuk self-contained platform tertentu pada air dalam, menara pembakar menjadi bagian dari deck substructure, didirikan jauh diatas deck. Bila kedalaman air memungkinkan, akan lebih aman untuk menempatkan menara tersebut pada jacket yang terpisah jauh dari platform pengolah. Keamanan pribadi menjadi hal penting pada setiap platform. Pada platform pengolah atau produksi, harus ada sistem keamanan untuk dapat mendeteksi kebocoran gas dan perlindungan kebakaran. Fasilitas produksi dan pengolah mencakup perangkat untuk pemisahan gas alam dari campuran cair dan untuk pemisahan air dan pasir yang masuk dari minyak mentah. Sebagian gas alam yang dipisahkan menghasilkan tenaga bagi turbin gas untuk menjalankan generator pembangkit listrik. Pompa dan kompresor pada platform dijalankan dengan listrik. Perangkatperangkat pemroses tidak dapat dijelaskan secara umum karena sistem yang bervariasi, dalam beberapa kasus, pemisahan itu melalui dua tahap. Ada banyak cara mendatangkan minyak bumi mentah dari drilling/well-protector platform, tangki penyimpan bertekanan untuk gas yang dibakar, tangki penyimpan gas bahan bakar dan penyimpan minyak.
18
5. Quarters Platform Quarters platform adalah platform yang dipakai sebagai akomodasi bagi para pekerja lepas pantai. Untuk Self-contained pada air dalam yang mendekati kedalaman 400 ft (122 m), tempat akomodasi itu dibuat sebagai satu bagian integral dari platform tunggal karena alasan ekonomi. Pada air yang dangkal, tempat akomodasi dibuat terpisah dari aktifitas pengeboran dan pengolahan untuk keamanan pekerja. Bagian ini dibuat cukup dekat dengan platform pengeboran dan produksi supaya dapat dihubungkan dengan jembatan. Pekerja pengeboran kira-kira sebanyak 18 orang. Pimpinan pekerja disebut driller. Ada lima orang pekerja ahli yaitu roughneck, derrickman (pengatur mesin deck), motorman, operator mesin diesel, operator pompa, mudman, operator crane dan enam orang pekerja biasa
yang disebut roustabouts. Orang-orang lain yang berada di
platform, misalnya; supervisor seluruh pekerja yang disebut tool pusher, wakil perusahaan pembeli, tukang las, pengurus perawatan, dua tukang masak dan dua pekerja dapur kapal dan pengurus kamar tidur. Selain itu ada beberapa insinyur dengan keahlian tertentu dibidang petroleum/environmental, insinyur pengarah pengeboran, satu atau dua ahli lumpur, ahli turbin gas dan lain-lain. Jadi semuanya berkisar 50-75 orang yang membutuhkan tempat tinggal. Akomodasi tinggal dapat disusun dengan bermacam cara. Pada platform tertentu mungkin terdiri dari tiga lantai : kamar tidur untuk empat orang, kamar mandi dan linen storage pada lantai dasar, dapur, ruang TV dan ruang ganti pada lantai tengah, kantor-kantor supervisor, ruang radio dan kamar tidur untuk para supervisor dilantai atas. Heliport (landasan heli) dibuat ditingkat atas di atas markas tempat tinggal. Pertimbangan lain yang harus diperhatikan adalah sistem pembuangan dan septic tank. Umumnya air di bawah dari pantai dengan perahu dan dipompakan ke tangki penyimpan. Air untuk keamanan terhadap kebakaran di pompa dari laut.
6. Flare Jacket dan Flare Tower Adalah struktur rangka pipa baja berbentuk segi tiga yang dibangun dari dasar lumpur sampai kira-kira 10-13 ft (3-4 m) di atas rata-rata (MWL). Struktur ini
19
diperkuat ke dasar laut dengan memasukkan tiang-tiang berongga melalui ketiga kakinya, ujung-ujung tiang yang muncul dari puncak-puncak kaki jacket dipasang alas pada elevasi dua ft di atas puncak jacket. Flare tower dibangun di puncak ujung-ujung tiang ini. Flare tower di pabrikasi sama seperti flare jacket. Flare jacket biasanya di bangun dengan bracing berbentuk K atau X diseluruh panjangnya. Dua atau tiga tingkat berupa bracing diagonal. Flare tower dapat di bangun dengan diagonal bracing dan flare pipe dipasang di dalam rangka tersebut. Selama hal flare pipe utama dibuat sebagai bagian dari flare tower, maka digunakan diagonal bracing.
7. Auxilary Platform/Platform Tambahan Adalah platform kecil yang dibangun di dekat platform yang lebih besar untuk meningkatkan ruang yang tersedia atau agar dapat membawa beban peralatan yang lebih besar di atas platform utama. Platform tambahan ini digunakan untuk stasiun pemompa atau kompresor, penyimpan minyak, sebagai quarters platform atau platform produksi. Kadang-kadang struktur ini berdiri sendiri, dapat pula dihubungkan oleh bracing ke struktur yang lama (utama).
20
Bab II
Bangunan Lepas Pantai..................................................................................7
II.1
Definisi Bangunan Lepas Pantai....................................................................7
II.2
Klasifikasi Bangunan Lepas Pantai ...............................................................7
II.3
Sistem Bangunan Lepas Pantai......................................................................9
II.4
Jenis Platform Tipe Jacket/Template ...........................................................13
Gambar 2.1 Hybrid Tower with Inbuilt Bouyancy Gambar 2.2 Semisubmersible Platform
11
Gambar 2.3 Concrete Gravity Platforms
11
11
Gambar 2.4 Template Or Jacket Type Offshore Structure Gambar 2.5 Caisson 12 Gambar 2.6 Tension Leg Platform
12
Gambar 2.7 Articulated Tower
12
Gambar 2.8 Steel Gravity Platform 12
12
