ANALISIS DESAIN KEPALA FUEL GAS KNOCK OUT POT DI TUNU FIELD – NORTH PROCESSING UNIT MENJADI FLANGED HEAD UNTUK MEMUDAHKAN KEGIATAN MAINTENANCE

DAFTAR ISI

BAB 1

1.1 Latar Belakang

1.2 Tujuan

1.3 Batasan Masalah

1.4 Metodologi

1.5 Tanggal dan Tempat Magang

BAB 2 PROFIL PERUSAHAAN

2.1 Sejarah dan Peninjauan Luas

2.2 Struktur Organisasi

2.3 Operation Sites

2.3.1 Bekapai dan Handil

2.3.2 Tambora dan Tunu

2.3.3 Sisi Nubi

2.3.4 Peciko

2.3.5 Senipah

2.3.6 South Mahakan

BAB 3 LANDASAN TEORI

3.1 Bejana Tekan

3.1.1 Umum

3.1.2 Fungsi

3.1.3 Komponen

3.1.4 Ukuran dan Bentuk

3.1.5 Aplikasi

3.2 Standar/Referensi

BAB 4 PERANCANGAN

4.1 Umum

4.2 Tujuan

4.3 Data Perancangan

4.4 Perancangan dengan Aturan

4.4.1 Perancangan menurut MHK-COMP-SPE-EP-PVV-0211

4.4.2 Perancangan menurut ASME BPVC Section VIII Division 1

BAB 5 STUDI KASUS

5.1 Umum

5.2 Identifikasi Masalah dan Solusi

5.3 Analisis

5.3.1 Batasan Analisis

5.3.2 Material Bejana Tekan

5.3.3 Perancangan Bejana Tekan

5.3.4 Ringkasan

5.3.5 Analisis Optimasi

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

REFRENSI

APPENDIX

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Saat ini, kebutuhan dunia akan energi masih besar dan bahkan semakin meningkat. Ini terjadi karena energi adalah hal dasar untuk menopang dan mengembangkan kehidupan manusia ke kondisi yang lebih baik. Energi dan teknologi juga memiliki peran untuk meningkatkan pertumbuhan ekonomi suatu negara untuk pembangunan bangsa. Pengembangan membutuhkan faktor utama untuk mendukung ketersediaan energi. Bahan bakar fosil masih merupakan energi yang paling banyak digunakan dalam hal ketersediaan energi; bahan bakar fosil dalam konteks ini adalah minyak bumi dan gas alam. Karena bahan bakar fosil merupakan energi yang tidak tebarukan, akan habis dengan seiring penggunaannya, kita, baik pengguna dan penyedia, harus mulai beralih ke energi baru alternatif yang dapat perbaharui. Energi tersebut adalah renewable energy. Walaupun renewable energy saat ini masih memilki efisiensi yang jauh lebih kecil dari energi tidak terbarukan, hal tersebut bukan sebuah pantangan melainkan sebuah tantangan bagi engineer untuk mengembangkan penggunaannya menjadi lebih baik dan efisien. Sejak tahun 1970, Total E&P Indonesie telah mengelola pemrosesan minyak dan gas di Kalimantan Timur, Indonesia sebelum Pertamina Hulu Mahakam mengambil alih semua manajemen pada awal tahun 2018. Ada banyak langkah dan persiapan untuk mengambil minyak dan gas dari reservoir dan memprosesnya sampai pada bentuk siap pakai. Banyak peralatan yang digunakan untuk mengangkat minyak dan gas dari reservoir yang didukung baik tenaga mekanik dan tenaga listrik. Berdasarkan latar belakang ini, maka eksplorasi dan development minyak dan gas menjadi pekerjaan yang sangat penting untuk mendukung ketersediaan energi untuk kesejahteraan manusia. Eksplorasi dan development minyak bumi dan gas alam adalah masalah yang kompleks. Alih-alih dukungan teknologi dan instrumen canggih, pekerjaan ini melibatkan beberapa disiplin ilmu yang saling mendukung dan mereka tidak dapat dipisahkan dalam proses eksplorasi hingga produksi minyak dan gas. Salah satu disiplin dalam pekerjaan ini adalah di bidang teknik. Pertamina Hulu Mahakam sebagai salah satu perusahaan di Indonesia dalam sektor proses hulu gas bumi dan relevansinya dengan engineering Indonesia memiliki teknologi yang dapat diandalkan untuk digunakan dalam proses tersebut. Oleh karena itu, ini adalah kesempatan baik bagi kami untuk menerapkan praktik di PT Pertamina Hulu Mahakam untuk mempelajari pengetahuan dan pengalaman yang bermanfaat dan penting. Oleh karena itu, interaksi yang saling menguntungkan diharapkan antara mahasiswa sebagai peserta magang dengan lembaga terkait. Pelaksanaan magang adalah salah satu mata kuliah wajib dari Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia yang mengharuskan mahasiswa untuk berpartisipasi dalam program magang di perusahaan yang memiliki relevansi pengetahuan dari universitas dan pekerjaan. Mahasiswa yang mengikuti magang diharapkan memiliki pengetahuan teknis dasar tentang pengembangan teknologi yang digunakan oleh perusahaan-perusahaan di Indonesia, khususnya di PT Pertamina Hulu Mahakam yang bergerak di pengolahan minyak dan gas yang terdapat banyak ilmu terapan teknik mesin seperti konsep desain fasilitas penunjang produksi, serta peralatan mechancial baik static dan rotary.

1.2 Tujuan

Dalam mengajukan diri untuk berkesempatan magang di PT Pertamina Hulu Mahakam, mahasiswa memiliki tujuan atau harapan untuk mendapatkan added value atau nilai tambah yang hanya bisa didapatkan setelah mahasiswa menyelesaikan magangnya. Mahasiswa membagi tujuan tersebut menjadi dua kelompok, yaitu tujuan umum dan tujuan khusus. Tujuan umum mahasiswa mengikuti magang ini adalah sebagai berikut:

1. Mahasiswa dapat terjun langsung dalam industri dan meningkatkan pengetahuan akan lingkup dunia kerja yang nyata dengan mempraktekkan segala kemampuan teori peminatan sesuai program studi yang ditekuni.
2. Memenuhi persyaratan kelulusan Sarjana (S1) dengan mengambil mata kuliah Kerja Praktek.

Sedangkan tujuan khusus mahasiswa mengikuti magang ini adalah sebagai berikut:

1. Mahasiswa dapat mengetahui struktur organisasi, sistem manajemen, dan proses kerja yang diterapkan oleh PT Pertamina Hulu Mahakam.
2. Mahasiswa dapat mengenal berbagai kasus yang ditemui dalam industri, baik teknis maupun non-teknis, serta menemukan solusi terhadap kasus tersebut.
3. Mahasiswa dapat menemukan data dan bahan studi otentik yang dapat digunakan sebagai pemicu dalam penulisan tugas akhir maupun laporan kerja praktek.

1.3 Batasan Masalah

1. Mahasiswa akan mereview dokumen dan mempelajari tentang berbagai proyek dan masalahnya pada bejana tekan yang pernah dilakukan perusahaan.
2. Mahasiswa akan mempelajari proses perancangan bejana tekan menurut standar yang digunakan, baik standar internasional maupun standar internal perusahaan yang disesuaikan dengan service dari fluida dan environment.
3. Mahasiswa akan menemukan beberapa masalah yang dapat terjadi selama perancangan bejana tekan.
4. Mahasiswa akan menganalisis penyebab masalah.

1.4 Methodology

1. Studi Literatur, Mahasiswa mencari informasi dan literatur tentang permasalahan yang diteliti.
2. Observasi, Mahasiswa mengunjungi site untuk melihat permasalahan yang diteliti secara langsung.
3. Wawancara, Mahasiswa mencari informasi mengenai permasahalan yang diteliti dengan menanyakan secara langsung ke karyawan perusahaan baik di kantor ataupun di site.

1.5 Tanggal dan Tempat Magang

• Nama Perusahaan : Pertamina Hulu Mahakam
• Divisi/Departemen/Servis : ECP/SVC/MAT
• Alamat Perusahaan : Jl. Yos Sudarso, Balikpapan
• Periode : 17 Juni – 16 Agustus 2019

BAB 2 PROFIL PERUSAHAAN

2.1 Sejarah dan Peninjauan Luas

Pada awal 2018 Pertamina Hulu Mahakam mengambil alih seluruh manajemen atas pemilik sebelumnya, yaitu Total E&P yang telah mengoperasikan blok Mahakam sejak 1968. Acara serah terima diadakan pada 31 Desember 2017 di Gunung Utara Club House Longikis, Balikpapan. Kontrak kerja sama untuk blok Mahakam ditandatangani oleh Total E&P Indonesie dan Inpex pada 6 Oktober 1966 dalam jangka waktu 30 tahun. Pada tahun 1991, Total E&P Indonesie memperpanjang kontrak selama 20 tahun hingga 31 Maret 2017 untuk keperluan transisi ke PT Pertamina Hulu Mahakam. Dan kontrak tersebut mendapat waktu tambahan selama 9 bulan hingga 31 Desember 2017. Kontrak tambahan ini terjadi karena perpanjangan kontrak penjualan LNG hingga 31 Desember 2017. Yang pertama pengiriman untuk Handil Mix Crude dengan jumlah 150.000 barel ditransfer ke Pertamina Refinery Unit V Balikpapan oleh kapal tanker PT Pertamina (Persero). Pertamina Hulu Mahakam bergerak di sektor hulu (eksplorasi dan produksi). Blok Mahakam menjadi produsen gas terbesar di Indonesia sejak tahun 2000 dan saat ini merupakan 82% dari total pasokan kilang LNG Bontang. Pertamina Hulu Mahakam adalah anak perusahaan dari Pertamina Hulu Indonesia dibawah pengawasan Unit Khusus untuk Kegiatan Usaha Hulu Minyak dan Gas Bumi / Satuan Kerja Pelaksana Khusus Kegiatan Usaha Hulu Minyak dan Gas Bumi (SKKMIGAS). Selama operasinya, khususnya di delta Mahakam, Total E&P Indonesie (mantan operator sebelum Pertamina Hulu Energi) menemukan beberapa ladang minyak dan gas. Dimulai dari lapangan minyak lepas pantai Bekapai pada 1974, diikuti oleh penemuan ladang minyak Handil pada 1975 dibangun sebagai stasiun pengolahan, Senipah 1976, Tambora dan Tunu Selatan pada 1990, Tunu Utara pada 1997, Peciko 1999, Sisi Nubi 2007, dan Mahakam Selatan pada 2012. Lebih dari 45 tahun Blok Mahakam berperan aktif membangun industri energi di negara ini.

2.2 Struktur Organisasi

Pertamina Hulu Mahakam yang operasionalnya berbasis di Balikpapan, Kalimantan Timur, memiliki struktur organisasi yang cukup kompleks. Ada beberapa divisi dan vice president di bawah General Manager dan salah satunya adalah East Kalimantan District & Operations (EVP). EVP mencakup semua wilayah operasional di Kalimantan Timur dibantu oleh 13 divisi sebagai berikut.

1. Field Operations (FO)
2. Well Construction and Intervention (WCI)
3. Logistics, Land, Sea & Air (LSA)
4. Integrity (EVP/INT)
5. Technical Ref. & Performance (RPE)
6. Greenfield Project (GFP)
7. Development & Planning Div. (DP)
8. Contract & Procurement (C&P)
9. Information Systems & Tel (IST)
10. Geoscience & Reservoir (GSR)
11. Health, Safety & Environment (HSE)
12. Contracts & Procurement (C&P)
13. Engineering, Construction & Brownfield Project (ECP)

Engineering, Construction & Brownfield Project (ECP) merupakan salah satu divisi penunjang operasional PHM yang bertanggung jawab terhadap proses design engineering, procurement (servis dan material), construction, installation dan commisioning dalam pengembangan existing surface facility PT Pertamina Hulu Mahakam.

Dalam menjalankan fungsinya, ECP memiliki beberapa departemen, antara lain :

1. Quality, Safety & Environment (ECP/QSE)
2. Project (ECP/PJC)
3. Process Studies Departement (ECP/PRO)
4. Construction Department (ECP/CST)
5. Survey Technology & Design (ECP/STD)
6. Commissioning (ECP/CMM)
7. Support & Service Department (ECP/SVC)

Departemen ECP/SVC dalam kapasitasnya adalah untuk menunjang kegiatan pengembangan existing surface facilities yang bertanggung jawab terhadap fungsi berikut :

• Melakukan estimasi pembiayaan kegiatan pengembangan fasilitas, pengajuan pendanaan ke authority terkait dengan penyelesaian kegiatan pengembangan fasilitas.
• Membuat perencanaan, pengadaan serta kontrol progress terhadap kontrak jasa penunjang.
• Membuat perencanaan, pengadaan serta progress terhadap ketersediaan material.
• Melakukan fungsi manajemen kontrol terahadap setiap pengembangan fasilitas.

ECP/SVC dibagi kedalam 3 service, dan salah satunya adalah ECP/SVC/MAT. Service ECP/SVC/MAT bertanggung jawab terhadap fungsi membuat perencanaan, pengadaan serta progress terhadap ketersedian material penunjang kegiatan pengembangan fasilitas. Kegiatan yang dilakukan service ini adalah sebagai berikut :

• Mempersiapkan perencanaan, ruang lingkup pengadaan, serta strategy pengadaan material.
• Berkoordinasi dengan entitas lain terkait dalam hal pengadaan material.
• Melakukan manajemen stok.
• Bekoordinasi terhadap rekanan perusahaan terkait pengadaan material.
• Melakukan problem solving dari sisi technical dan non-technical terkait dengan material engineering.

Berikut struktur organisasi SERVICES berikut dengan disiplin engineer-nya.

Adapun tugas utama dari ECP/SVC/MAT adalah :

• Mengecek material yang dibutuhkan dalam SAP.
• Membuat material number jika terdapat material yang dibutuhkan tidak terdapat dalam SAP.
• Mengecek dan menjaga stock material yang dimiliki perusahaan.
• Membuat memo yang dikirimkan ke C&P/PRC (purchasing) dan C&P/MIM (material and inventory management) untuk membuat purchase requisition (daftar permintaan pembelian) jika material yang dibutuhkan tidak tersedia atau tidak mencukupi.
• Membuat technical requirement untuk material yang dibutuhkan.

2.3 Operation Sites

• Bekapai and Handil

Penemuan Bekapai pada tahun 1972 adalah tonggak awal bagi blok Mahakam. Lapangan kompleks mencakup sekitar 20 kilometer persegi, tak jauh dari pantai Kalimantan Timur di Selat Makassar. Lapangan Bekapai ditunjukkan pada Gambar 2.2. Instalasi platform diletakkan di dalam air pada kedalaman 30 - 40 meter. Ini digantikan oleh platform multi-sumur yang terhubung dengan platform pusat pemrosesan dan ruang tinggal. Hingga saat ini lebih dari 100 target reservoir cadangan minyak yang berbeda telah diidentifikasi di Bekapai, pada kedalaman mulai dari 1.300 hingga 2.500 meter. Pada akhir 2006, 76 sumur sudah dibor dari 9 platform multi-sumur. 17 diantaranya masih aktif. Bekapai, saat ini, dianggap ladang minyak yang matang, karena sekitar 95% cadangan yang dapat dipulihkan telah diekstraksi, tetapi sumur baru yang dibor selama 2007 menunjukkan bahwa potensi masih ada dari lapangan ini untuk dikembangkan. Handil terletak yang sebagian terendam air pasang di Delta Sungai Mahakam. Daerah-daerah ini ditutupi oleh hutan lebat vegetasi nipa. Dengan luas sekitar 40 kilometer persegi, Handil Field menggunakan rig swamp barge untuk pengeboran sumur yang terletak di sepanjang tepi pulau. Lapangan handil terdiri dari lebih dari 550 jumlah hidrokarbon dalam pasir delta yang ditumpuk secara struktural dan terkotak dari 230 (mSS) hingga 3000mSS. Waduk terbesar terkonsentrasi di Main Zone Handil yang terletak antara 1500 dan 2300 mSS. Untuk mempertahankan tingkat produksinya, PHM melakukan motode gas lift untuk membuat artificial lift pada sumur-sumur yang mengalami penurunan produksi namun masih memiliki potensi cadangan yang ekonomis. Pemulihan injeksi gas pada reservoir untuk mengangkat gas berat (liquid) adalah injeksi gas yang bercampur mulai pada bulan November 1995 untuk meningkatkan produksi minyak. Dan pada tahun 2001 pilot injeksi udara dimulai, untuk menguji teknik peningkatan produksi minyak baru. Pada akhir 2009, 423 sumur telah dibor di Handil, produksi saat ini mencapai 20.000 Barrel of Oil Per Day (BOPD) dan 100 Million Standard Cubic feet Per Day (MMscfd) dengan minyak kumulatif 860,4 Million Barrels (MMbbl) dan gas kumulatif 1,7 Trillion Cubic Feet (Tcf). Diperkirakan Handil sepenuhnya menyangkut potensi minyak bumi konvensional, karena 95% cadangan minyak yang dapat dipulihkan telah diekstraksi. Kampanye akuisisi data mengenai Sisa Saturasi Minyak sedang berlangsung untuk menilai lebih baik sarana (teknik EOR atau lainnya) untuk terus memaksimalkan pemulihan minyak.

• Tambora and Tunu

Tambora adalah ladang gas rawa-rawa, yang terletak di bagian tengah Delta Sungai Mahakam. Hidrokarbon dari di kedua lapangan ini dikumpulkan di kepala sumur Gathering and Testing Satellites (GTS), kemudian dikirim ke Central Processing Unit (CPU-1) pertama proyek proses ini (CPU-1) instalasi yang terdiri dari compressing gas unit, cooling unit, oily water treatment unit (OWTU ), pemompaan kondensat dan dua generator turbin gas listrik; CPU-1 memiliki kapasitas pemrosesan sampai dengan 350 MMscfd. Empat unit GTS tambahan dan satu platform manifold dipasang pada tahun 1993, bersama dengan jalur pengiriman baru dan pemrosesan kedua, ke CPU-2, dengan kapasitas tambahan 900 MMscfd. Dua lagi GTS ditambahkan pada 1994. Produksi dari perpanjangan utara ladang Tunu dimulai pada akhir 1998 setelah proyek untuk memasang empat GTS baru, yang terhubung ke pusat perawatan baru di bagian utara rawa (Northern Processing Unit atau NPU). Fase pengembangan ini dilengkapi dengan jalur ekspor gas dan kondensat baru, termasuk pusat pengukuran baru yang dipasang di dekat Badak yang dikenal sebagai TATUN Receiving Facilities (Tambora-Tunu)(TRF). Yang pertama terdiri dari platform kompresi tekanan menengah yang dipasang di sebelah CPU2 adalah Tunu Compression Platform - TCP, dengan kapasitas 900 MMscfd, jaringan pipa bertekanan sedang (MP), bersama dengan berbagai manifold, trap skrap, dan permukaan pendingin udara platform. Ini mulai beroperasi pada tahun 2000, dan diikuti beberapa tahun kemudian oleh proyek serupa di Tunu Utara - yang dikenal sebagai North Compression Platform (NCP). Sejalan dengan fasilitas kompresi, GTS wellhead tambahan dipasang sebagai batas lapangan diperpanjang ke Utara dan Selatan. Untuk memaksimalkan pemulihan sumur pada tekanan kepala sumur yang lebih rendah, Proyek Tunu Phase 11 memasang fasilitas kompresi bertekanan rendah (LP) untuk lapangan selatan dan utara dengan kapasitas maksimum 605 MMscfd untuk lapangan selatan dan 445 MMscfd untuk lapangan utara. Tunu Phase 11 dimulai pada akhir 2009 yang memungkinkan konfigurasi produksi ke mode MP dan LP secara bersamaan. Pada saat yang sama, proyek Tunu Phase 12 terdiri dari konstruksi 3 GTS dan platform kepala sumur yang berdekatan (terhubung secara modular ke produksi umum dan header uji). 3 GTS direncanakan siap untuk pengeboran pada tahun 2009. Proyek Tunu 13 tambahan 2 GTS dan platform kepala sumur yang berdekatan sedang ditugaskan dengan desain yang mirip dengan proyek Tahap 12. Lokasi lapangan Tambora dan Tunu ditunjukkan pada Gambar 2.3 di bawah ini.

• Sisi Nubi

Kedua ladang gas lepas pantai ini pertama kali ditemukan pada tahun 1986, terletak 25 km lepas pantai dari Delta Mahakam dan 30 km ke arah Tenggara dari Lapangan Tunu. Fase pertama Pengembangan Proyek Sisi Nubi termasuk pembangunan Sisi Manifold and Wellhead Platform (MWPS), Nubi Manifold and Wellhead Platform (MWPN), satu Nubi Satellite Platform (WPN2) dan satu slug catcher platform di SNPS (Sisi-Nubi Platform Satellite). Pipa ekspor utama 26 inci, pipa antarmuka 22-inci dan trunkline 16-inci diinstall selama fase ini. Kedua lapangan ditandai oleh beberapa lapisan pasir hidrokarbon yang tidak terkonsolidasi dengan baik. Oleh karena itu, ini akan diperlukan teknik pengeboran lanjutan untuk mengebor 27 sumur pengembangan pada fase pertama. Pengeboran pengembangan dimulai pada September 2007 dan diikuti oleh Start-Up produksi pada November 2007. Fase pengembangan lebih lanjut diperkirakan akan memperpanjang periode yang mencakup perluasan platform kepala sumur yang ada dan platform kepala sumur tambahan.

• Peciko

Hidrokabon pada lapangan Peciko terkandung dalam area seluas sekitar 300 kilometer persegi, di kedalaman air mulai dari 30-50 meter lepas pantai, Peciko secara geologis kompleks dengan perangkap gas baik struktural maupun stratigrafi. Reservoirnya terdiri dari serangkaian pasir berbutir sangat hingga menengah yang didistribusikan melalui endapan siltsone. Sementara reservoir utama terletak di 2.100 hingga 3.900 meter di bawah permukaan laut. Peciko pertama kali ditemukan pada tahun 1983, tetapi kelayakan komersialnya tidak dikonfirmasi sampai 1991 ketika sumur NW Peciko-1 dibor. Seperti Tunu, Peciko juga merupakan ladang gas raksasa. Unit pemrosesan darat berada di Senipah (Peciko Process Area - PPA), terkait dengan ekspor gas melalui jalur pipa ekspor darat sepanjang 42 inci sepanjang 82 kilometer menuju Bontang. Proyek besar ini pertama kali mulai beroperasi pada bulan Desember 1999. Kondensat Peciko dari PPA dicampur dengan kondensat Tunu, kemudian diproses di Senipah Condensate Sentral Unit (CSU), sebelum diekspor melalui Single Buoy Mooring (SBM). Bidang Peciko ditunjukkan pada Gambar 2.5 di bawah ini.

• Senipah Oil and Condensate Handling Terminal

Meskipun Delta Mahakam kaya akan endapan hidrokarbon, Delta Mahakam juga kekurangan akses air dalam yang diperlukan untuk kapal tanker besar. Terminal penanganan minyak permanen dibangun didekat desa pesisir Senipah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.6. Terminal minyak Senipah mulai beroperasi pada tahun 1976, untuk menangani produksi yang meningkat pesat pada pertengahan tahun 1970-an. Lebih dari 3.000 kapal telah merapat di Terminal Senipah, untuk mengangkat lebih dari 1 miliar bbl minyak mentah dan kondensat. Minyak dan gas dari Bekapai diangkut melalui pipa bawah laut 12 inci, sedangkan minyak dari Handil dikirim ke pipa berdiameter ganda 20/24 "dikubur ke Senipah dimana produk lapangan dipisahkan dan distabilkan, sebelum minyak dikirim ke penyimpanan dan kemudian diekspor melalui SBM. Tanki-tanki, masing-masing dengan kapasitas penyimpanan 2,6 MMbbl, bersama dengan fasilitas pemuatan SBM yang mampu menangani 125.000 tanker DWT, dibangun di Senipah. Pada bulan Juni 1996, CSU secara resmi mulai memproses dan menstabilkan kondensat sebelum dipasarkan. Kapasitas pemrosesan saat ini dari CSU adalah 40.000 bbl kondensat per hari.

• South Mahakam

Lapangan South Mahakam terletak sekitar 35 kilometer dilepas pantai, pada kedalaman laut 45 hingga 60 meter, sekitar 58 kilometer selatan Lapangan Peciko. Lapangan Stupa ditemukan pada tahun 1996. Empat sumur dibor pada tahun 1998 untuk mengkonfirmasikan skala dan ruang lingkup akumulasi besarnya cakupan reservoir. Tambahan eksplorasi pengeboran sukses pada Stupa Barat dan struktur Mandu Timur yang dilakukan pada tahun 2007 untuk memverifikasi potensi daerah tersebut. Studi pengembangan saat ini sedang dilakukan sehingga bidang-bidang ini dapat dimasukkan dalam pengembangan Stupa asli dan mulai diproduksi pada awal dekade berikutnya. Geoscientists sekarang bekerja dengan teknik pemetaan seismik terbaru untuk mengidentifikasi potensi yang lebih besar di daerah ini. Lapangan South Mahakam ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

BAB 3 LANDASAN TEORI

3.1 Bejana Tekan

Umum

Bejana tekan merupakan suatu wadah tertutup penampung fluida bertekanan, baik cair maupun gas dengan tekanan yang lebih tinggi dari tekanan atmosfir. Pada umumnya penggunaan bejana tekan untuk menggabungkan tekanan tinggi dengan suhu tinggi, fluida yang mudah terbakar, atau material dengan tingkat radio aktif tinggi. Klasifikasi bejana tekan dapat terbagi berdasarkan dimensi (tebal) dindingnya, berdasarkan posisinya dan berdasarkan fungsinya. Berdasarkan dimensi dinding, bejana tekan terbagi menjadi dua, yaitu:

1. Bejana tekan berdinding tebal, yaitu dengan ketebalan dinding lebih dari 1/20 diameter dinding (shell).
2. Bejana tekan berdinding tipis, yaitu dengan ketebalan dinding kurang dari 1/20 diameter dinding (shell).

Berdasarkan posisinya, bejana tekan terbagi menjadi dua, yaitu:

1. Bejana tekan posisi vertical, yaitu posisi tegak lurus terhadap sumbu netral axis.
2. Bejana tekan posisi horizontal, yaitu posisi sejajar terhadap sumbu netral axis.

Fungsi

Penggunaan bejana tekan dalam dunia industri telah menjadi hal yang umum, seperti pada industri pembangkit listrik sebagai tempat penyimpanan bahan bakar fosil dan nuklir, industri petrokimia sebagai tempat penyimpanan dan pengolahan minyak bumi, dan beberapa industri kimia sebagai reaktor kimia. Dengan perkembangan penggunannya diberbagai sektor, bejana tekan merupakan komponen penting pada industri terutama industri perminyakan, kimia, petrokimia ataupun nuklir karena bejana tekan menjadi tempat terjadinya suatu proses, pemisahan dan penyimpanan bahan baku tersebut.

Komponen

Bejana tekan tidak hanya terdiri dinding yang menyelimuti sehingga membentuk volume/ruang di dalamnya. Bejana tekan yang lengkap terdiri dari berbagai komponen, antara lain:

1. Shell (Dinding), yaitu sisi melingkar dari bejana yang menahan tekanan.
2. Head (Kepala), yaitu penutup pada sisi luar ujung bejana, dapat didesain dengan bentuk melengkung maupun dengan bentuk mendatar (menggunakan flens)
3. Nozzle (Nosel), yaitu komponen silinder yang menembus dinding atau kepala bejana sebagai ruangan keluaran atau masukan bejana.
4. Manhole (Lubang Akses), yaitu ruang akses bagi operator yang akan masuk ke dalam bejana baik untuk maintenance ataupun penggantian internal bejana, bedanya dengan nosel adalah manhole tidak disambungkan dengan pipa dan hanya ditutup dengan blind flange. Manhole merupakan fitur yang bersifat opsional yang bergantung dengan ukuran bejana dan kebutuhan operasional.
5. Reinforcement Pad (Repad), yaitu plat yang dibentuk seperti lekukan shell atau head yang berfungsi untuk memperkuat nosel melekat pada bejana.
6. Support (Penyokong), yaitu berfungsi untuk menahan beban bagian non-bertekanan dari bejana, seperti beban tekan, gempa bumi, dan beban angin. Berbagai jenis penyokong digunakan tergantung pada ukuran dan bentuk bejana itu sendiri, antara lain saddle support, skirt support, leg support, dan lug support.

Ukuran dan Bentuk

Bejana tekan memiliki ukuran dan bentuk yang beragam tergantung dengan kebutuhan bejana seperti penggunaannya atau diletakkan pada tempat seperti apa. Bentuk beragam bejana terbagi berdasarkan bentuk dinding bejana dan bentuk kepala bejana.

Berdasarkan bentuk dinding bejana terbagi menjadi dua macam, yaitu:

1. Cylindrical Shells, yaitu bentuk dinding bejana yang menyerupai silinder atau tabung.
2. Spherical Shells, yaitu bentuk dinding bejana yang menyerupai bola atau bulat.

Berdasarkan bentuk kepala bejana terbagi menjadi lima macam, yaitu:

1. Ellipsoidal Heads
2. Torispherical Heads
3. Hemispherical Heads
4. Conical Heads
5. Toriconical Heads

Aplikasi

Penggunaan bejana tekan dalam dunia industri sangatlah beragam menyesuaikan dengan kebutuhannya. Sampai sejauh ini penggunaan bejana tekan terbagi menjadi sembilan macam, dan dalam dunia industri minyak dan gas yang umum dipakai adalah:

1. Separator, merupakan alat mekanikan yang berfungsi memisahkan fluida menjadi beberapa fasa. Pada oil and gas industry, separator berfungsi memisahkan well fluids dari sumur minyak dan gas menjadi tiga fasa, yaitu gas, minyak dan air.
2. Heat Exchanger, atau dalam bahasa Indonesia adalah alat penukar panas. Heat exchanger berfungsi untuk memindahkan energi panas antara dua atau lebih fluida pada temperatur yang berbeda serta terjadi kontak termal. Selain itu heat exchanger dapat berfungsi sebagai alat pembuang panas, pemisah campuran, distilisasi (pemurnian, ekstrasi), pembentukan konsentrat atau juga untuk mengontrol sebuah proses fluida. Pada oil and gas industry, heat exchanger merupakan bagian yang tidak bisa dipisahkan di petrochemical karena berfungsi dalam proses pemurnian di cracking unit, yaitu sebagai proses memecah hidrokarbon yang menyusun minyak mentah menjadi bagian-bagian yang lebih kecil, serta dalam pencairan gas alam.
3. Compressor tank, merupakan alat mekanikal yang berfungsi meningkatkan tekanan fluida dengan menurunkan volumenya. Pada oil and gas industry, transmisi gas melalui pipa menghasilkan penurunan tekanan karena kehilangan gesekan. Booster Compressor digunakan untuk mengembalikan penurunan tekanan dari kerugian ini. Pemilihan kompresor ini melibatkan mengevaluasi pertukaran ekonomi jarak antara stasiun pipa meningkatkan dan siklus hidup setiap stasiun kompresor. Booster Compressor juga digunakan di lapangan yang mengalami penurunan tekanan.
4. Destilator, merupakan alat yang berfungsi menjalankan proses pemisahan termal untuk memisahkan komponen-komponen yang mudah menguap dari suatu campuran cair dengan cara menguapkannya, yang diikuti dengan kondensasi uap yang terbentuk dan menampung kondensat yang dihasilkan. Pada oil and gas industry, destilator berfungsi menyuling minyak dengan titik didih yang berbeda berdasarkan komponen penyusunnya dalam keadaan atmosferik untuk menghasilkan produk minyak yang berbeda-beda.

3.2 Standar/Referensi

Secara definisi standar/referensi merupakan ukuran tertentu yang dipakai sebagai acuan atau dasar perbandingan untuk mencapai kelayakan yang disepakati dan diakui secara bersama. Sebuah standar harus bersifat jelas, masuk akal, mudah dimengerti, dapat dicapai, absah, dapat meyakinkan untuk memenuhi syarat standar pada umumnya dan dapat dimengerti oleh pihak yang melakukan pekerjaan. Pada tahap merancang hingga tahap fabrikasi bejana tekan, terdapat juga standar yang mendampingi proses-proses tersebut sebagai acuan agar menjadi barang yang layak pakai. Standar yang digunakan tersebut adalah standar American Society of Mechanical Engineer (ASME) dan standar PT Pertamina Hulu Mahakam (Company Code). ASME adalah sebuah asosiasi profesional Amerika yang, dengan kata-katanya sendiri, "mempromosikan seni, sains, dan praktik rekayasa multidisiplin dan ilmu-ilmu yang bersekutu di seluruh dunia" melalui "pendidikan berkelanjutan, pelatihan dan pengembangan profesional, kode dan standar, penelitian, konferensi, seminar dan publikasi, hubungan pemerintah, dan bentuk penjangkauan lainnya. Di dalam ASME mengatur setidaknya 600 kode dan standar yang mencakup banyak bidang teknis seperti fasteners (baut, mur), plumbing fixture (perlengkapan pipa), elevators, jaringan pipa, dan sistem pembangkit dan komponennya. Banyak standar ASME yang dikutip oleh agensi pemerintahan sebagai alat untuk memenuhi tujuan mereka. Salah satu standar ASME yang paling besar adalah ASME Boiler and Pressure Vessel Code (BPVC). BPVC menyediakan peraturan untuk perencangan, fabrikasi, instalasi, inspeksi, perawatan, dan penggunaan ketel uap (boiler) dan bejana tekan. Kode ini juga memuat standar untuk material, pengelasan dan pematrian prosedur dan kualifikasinya, dan NDE (non-destructive examination). Selain standar internasional, terdapat juga standar perusahaan sendiri milik PT Pertamina Hulu Mahakam. Tujuan perusahaan memiliki standar terpisah adalah untuk mengontrol fabrikasi dan pemilihan pembelian supaya sesuai dengan service, tekanan dan temperatur yang dipersyaratkan dalam datasheet. Perusahaan memiliki berbagai macam standar, salah satunya adalah standar dengan kode PVV (piping valves vessels). Standar ini mengatur dari dokumen-dokumen yang harus diberikan oleh vendor ke perusahaan hingga tahapan perancangan dan fabrikasi.

BAB 4 PERANCANGAN

4.1 Umum

Perancangan (design) adalah perencanaan, penggambaran, dan pembuatan sketsa dari beberapa elemen terpisah ke dalam suatu kesatuan yang utuh untuk menunjukkan tampilan dan fungsi suatu benda sebelum dibuat atau dibentuk. Perancangan dapat ditunjukkan atau disajikan ke dalam bentuk diagram alur (flowchart), yang digunakan sebagai alat bantu untuk menunjukkan urutan/tahapan proses pembuatan tersebut. Dalam perancangan bejana tekan ada dua hal yang menjadi garis besar, yaitu tujuan dan persyaratan umum bejana tekan. Kedua hal tersebut diatur dalam standar yang dipakai, baik standar internasional, ASME BPVC Section VIII, Rules for Construction of Pressure Vessel, Division 1 atau Division II, maupun standar perusahaan, kode PVV-0211 Design and Fabrication of Pressure Vessel According to ASME VIII beserta referensi yang mendukung standar tersebut.

4.2 Tujuan

Tujuan merupakan bagian terpenting dalam merancang. Karena dalam tahapan ini, perancang harus menentukan output hasil rancangan dengan mengidentifikasi rintangan yang akan dialami bejana. Dalam penerapannya pada proses perancangan bejana tekan, perancang harus menentukan fungsi bejana tekan dalam penerapannya terlebih dahulu. Kemudian perancang harus mengetahui dimana bejana tekan itu akan bekerja, bagaimana kondisi lingkungan kerjanya baik kondisi dari dalam bejana (tekanan karena bejana beroperasi) maupun kondisi dari luar (tekanan dari angin atau gempabumi). Setelah mengetahui kedua hal tersebut, kemudian perancang melakukan perhitungan yang dinilai penting sesuai dengan tahapan-tahapan merancang yang telah diatur dalam standar.

4.3 Data Perancagan

Dalam merancang bejana tekan, ada beberapa hal yang harus dipersiapkan, salah satunya adalah data perancangan (data sheet). Data perancangan merupakan data persyaratan bejana tekan yang harus dipenuhi oleh perusahaan. Spesifikasi perancangan milik perusahaan harus dikerjakan oleh engineer yang bersertifikat sebagai professional engineer, yaitu insinyur yamg menyelesaikan gelar sarjana empat tahun, bekerja dibawah Professional Engineer setidaknya selama empat tahun, lulus dua ujian kompetensi intensif dan mendapatkan lisensi dari dewan lisensi negara. Data perancangan berikut harus didefinisikan dengan jelas, antara lain :

1. Design conditions, yaitu terdiri atas design pressure, minimum design metal temperature (MDMT), dan additional toughness requirements.
2. Combination units, yaitu bagian bejana yang terdiri dari dua bagian yang berbeda harus dirancang pada design conditions dan atmospheric conditions.
3. Corrosion allowance, yaitu korosi yang diperbolehkan pada nosel dan manholes yang setidaknya sama dengan korosi yang diperbolehkan pada dinding bejana.
4. Environmental condition, yaitu beban yang berasal dari luar bejana yang dapat memengaruhi bejana selama beroperasi, seperti angin dan gempa bumi.
5. Loads and load cases, yaitu kombinasi beban yang mungkin terjadi pada bejana tekan saat bekerja selama umurnya.

4.4 Perancangan menurut Standar

Dalam membuat bejana tekan, baik user atau pabrikan harus mematuhi kode yang berlaku. Kode tersebut adalah ASME BPVC Section VIII Div 1 dan Div 2 dan kode MHK-COMP-SPE-EP-PVV-0211. Semua tahapan pembuatan, dari tahapan merancangan hingga tahap inspeksi, harus memenuhi syarat yang terdapat kedua kode tersebut tanpa terkecuali.

Perancangan menurut MHK-COMP-SPE-EP-PVV-0211

Kode perusahaan ini merupakan General Specification – Design and Fabrication of Pressure Vessels According to ASME VIII. Pada dasarnya kode ini merupakan turunan dari kode ASME VIII, hanya saja pada kode ini terdapat penekanan penggunaan isi, baik dari segi pemilihan material ataupun segi perancangan, pada ASME VIII yang menjadi batasan tersendiri bagi user ataupun pabrikan.

Perancangan menurut ASME BPVC Section VIII Division 1

Kode ASME VIII merupakan kode internasional yang berlaku untuk semua engineer dari semua perusahaan dalam mendesain bejana tekan. Kode ini merupakan integral dari kode perusahaan, semua syarat yang terdapat pada kode perusahaan harus terdapat pada kode ini.

BAB 5 STUDI KASUS

5.1 Umum

Seiring perkembangan teknologi di industri minyak dan gas, bejana tekan menjadi komponen utama di industri ini dan memiliki peran penting dalam pengolahan proses yang berhubingan dengan compresi dan suhu. Salah satu contohnya adalah knock-out pot yang merupakan penerapan bejana tekan sebagai separator dan trapping gas berat sebelum dikirimkan ke turbin kompressor. Knock-out pot merupakan alat pemisah antara 2 fase vapor (gas) dan gas berat (liquid) sehingga knock-out pot juga dikenal sebagai vapor-liquid separator. Prinsip kerja alat ini terbagi menjadi tiga tahapan penyaringan. Pertama uap dari gas scrubber masuk knock-out pot melalui feed inlet dimana terjadi penyaringan tahap pertama, pemisahan primer, yaitu uap yang masuk menabrak inlet diverter dimana menyebabkan momentum cairan yang tertahan dalam uap menyebabkan droplets (tetesan) ukuran besar menimpa diverter dan kemudian turun karena gaya gravitasi. Kemudian untuk tetesan yang ukurannya tidak cukup besar, memasuki pemisahan sekunder yang merupakan gravity separation dari tetesan kecil saat uap mengalir melalui disengagement area. Setelah melewati tahapan ini bentuk uap sangat kecil menjadi mist (kabut) yang kemudian akan disaring untuk terakhir kalinya dengan mesh pad (mist eliminators). Mesh pad memiliki bentuk jaringan ikat yang berupa chevron pattern (pola zig-zag/berkelok-kelok) sehingga dalam tekanan tertentu liquid yang masih terbawa oleh gas ringan akan menabrak separasi tersebut sehingga akan jatuh di saluran pembuangan dengan kaedah gravitasi karena berat jenisnya.

Pada PT Pertamina Hulu Mahakam, knock-out pot digunakan untuk menyaring uap yang diterima dari gas scrubber dan yang akan digunakan untuk menggerakkan turbin kompressor. Knock-out pot ini sangat penting sebagai upaya mengoptimalkan proses dan melindungi peralatan serta mencegah gas berat masuk ke turbin. Karena uap dari gas scrubber memiliki kadar kandungan air sehingga uap yang berair harus dipisahkan dulu dari kandungan airnya agar tidak menyebabkan korosi pada blade turbin dan mempengaruhi proses di tubin itu sendiri. Selain korosi, pemisahan fraksi besar sebelum masuk ke turbin kompresor adalah untuk mengeliminasi tumbukan yang akan terjadi dengan blade turbin karena kecepatan yang tinggi, maka partikel kecil akan berpotensi menimbulkan kerusakan pada blade. Pemasangan knock-out pot terdapat pada North Processing Unit (NPU) dengan jumlah 2 unit, karena alat ini bekerja secara berganti-gantian dengan periode waktu kerja yang sama, maka kesiapan, rutin maintenance dan inspeksi secara berkala sangat dibutuhkan supaya pada saat penggantian ke unit yang idle akan siap untuk dioperasikan. Integritas dan kondisi dari masing-masing unit ini sangat tergantung dari hal-hal diatas serta service yang di hasilkan oleh gas scraber. Adapun dari sisi lingkungan akan ditentukan oleh iklim laut atau tawar dimana semua berhubungan dengan tingkat korosi di bagian luar dari vessel ini.

5.2 Identifikasi Masalah dan Solusi

Pada awal pembuatannya, knock-out pot vessel merupakan package instalasi kompresor yang dirancang dan dibangun oleh perusahaan asal Italia, Nuovo Pignone (NP) dimana secara design umur kalkulasi kerja dari bejana ini adalah sekitar 25 tahun. Namun setelah terpasang kurang lebih 17 tahun lamanya, salah satu bejana mengalami masalah leaking atau kebocoran pada body dari vessel tersebut karena adanya penipisan dinding bagian dalam. Karena adanya tekanan yang keluar karena leaking, maka terdapat perbedaan tekanan antara IN (masukan) dan OUT (keluaran) lebih dari 5%. Kehilangan tekanan sekitar 5% ini menjadi prioritas yang harus segera di selesaikan karena ini akan mengnganggu integritas dari kompressornya sendiri. Beberapa langkah pencegahan dan reparasi sudah dilakukan antara lain mengurangi tekanan inlet dari scrabber sampai membalut body dengan Fortex (ceramic coating) sebagai penanganan sementara untuk mengurangi risiko leaking lebih lebar. Solusi membalut body dengan Fortex merupakan solusi cepat untuk menghindari leak sementara, namun tidak bisa menahan tekanan yang tinggi. Dalam waktu yang bersamaan, visual inspeksi sudah dilakukan untuk melihat bagian dalam bejana. Namun karena bejana ini dengan design fully welded sehingga internal dari bejana ini tidak ada akses oleh operator untuk melakukan isnpeksi. Dengan bantuan alat seperti borescope yang masuk melewati sisi inlet dan outlet dan ditemukan bahwa terjadi thining pada dinding bejana yang disebabkan oleh korosi dari uap yang masuk sehingga menyebabkan kebocoran pada bejana. Selain itu dampak dari fully welded adalah perusahaan tidak bisa melakukan maintenance terhadap internal filter didalam bejana. Dari hasil visual boroscope ini tidak sepenuhnya menggambarkan kondisi internal bejana tersebut karena adanya sekat-sekat uyang menghalangi akses dari jalannya probe boroscope. Komunikasi dengan pihak NP sudah di lakukan serta claim dari perusahaan karena umur dari vesel ini tidak sesuai design, maka NP minta di lakukan studi analisis dimana ini tentu akan menghabiskan banyak waktu dan juga data, sementara kebutuhan operasional dibutuhkan penangann lebih cepat. Berdasarkan dari alasan diatas, perusahaan membuat beberapa opsi antara lain:

1. Meminta NP untuk melakukan penggantian vessel (replace as it is)
2. Meminta NP untuk melakukan re-engineering design dimana kebutuhan perusahaan akan maintenance dan penggantian internal part menjadi bagian yang tidak terpisahkan.
3. Melakukan terobosan dengan re-engineering sendiri dengan fabricator local.

Setelah melakukan beberapa kajian dan diskusi dengan NP, serta keterbatasan baik dari segi waktu dan harga, opsi terakhir yang diambil perusahaan untuk mengambil langkah mere-design ulang knock-out pot beserta data sheetnya untuk membuat knock-out pot¬ di vendor baru. Berangkat dari datasheet dan data output dari scrubber, perusahaan mengundang pabrikan lokal salah satunya MMF Fabrikasi, untuk berdiskusi dan melakukan re-ngineering desain berdasarkan data tersebut. Untuk mengetahui dimens, jenis dan bentuk filter bagian internal knock-out pot¬, perusahaan melakukan pembongkaran pada bagian kepala bejana yang nantinya didata sebagai draft drawing untuk dilakukan analisa data oleh vendor baru. Setelah melakukan redesign dan kalkulasi terhadap kebutuhan dari perusahaan makan perubahan yang cukup signifikan, yaitu bagian kepala bejana tidaklah berbentuk hemispherical atau ellipsoidal head, namun berbentuk flat head dengan menggunakan ¬blind flanges yang difungsikan sebagai main hole yang dilengkapi dengan davit arm. Tujuan desain baru ini adalah agar saat bejana bergantian beroperasi, bejana dapat dilakukan maintenance secara berkala atau terjadwal. Internal part juga di design baik dari sisi dimensi juga kompartment trappingnya supaya perangkap liquid bisa lebih sejalan dengan alur perjalanan dari inlet ke outlet. Drain sebagai pembuangan akhir dari liquid trap di buat agak miring, sehingga gas berat akan mengalir langsung dan tidak ada tertampung di internal dan lantai vessel.

5.3 Analisis

Tantangan lain setelah menemukan solusi untuk mendesain ulang bejana agar menjadi removeable untuk dapat dilakukan maintenance adalah memastikan bahwa desain memenuhi syarat/kode yang berlaku, yaitu kode internasional dan kode perusahaan. Semua tahapan pembuatan bejana tekan harus mengikuti kedua code tersebut, baik dari tahap pemilihan material, desain, proses fabrikasi hingga inspeksi harus memenuhi kedua kode tersebut. Oleh karena itu diperlukan analisis atau pembuktian bahwa desain ini memenuhi kode dan sebagai bukti bahwa desain aman digunakan saat bejana beroperasi.