Suatu inovasi teknologi kembali lahir dari salah satu kiblat teknologi lepas pantai, Norwegia. Sebuah perusahaan disain bangunan lepas pantai, Sevan Marine, telah berhasil mengembangkan konsep disain baru bernama Sevan Stabilized Platform (SSP) dengan feature utama struktur lambung (hull) berbentuk silindris. Konsep ini akan difungsikan sebagai anjungan pengeboran (driling platform) atau anjungan produksi (production platform) dan FPSO, khususnya untuk wilayah operasi di perairan sangat-dalam (ultra deepwater) dengan kondisi lingkungan yang sangat-ganas (ultra-harsh environment).

Dengan demikian “pemain baru” dalam pasar struktur lepas pantai akan segera ikut meramaikan pentas dunia penambangan minyak dan gas, khususnya untuk aplikasi laut-dalam. Masih perlu waktu untuk membuktikan unjuk kerjanya atas “pemain-pemain lama” yang sudah cukup dikenal seperti jenis TLP, Spar maupun FPSO konvensional berbadan kapal (ship-shaped FPSO).

Pada Bagian 1 (dari 2 tulisan) ini akan diuraikan dua karakteristik utama dari struktur jenis SSP ini yang menjadikannya berbeda dengan jenis lainnya dalam kelasnya, sekaligus sebagai ciri performansi utamanya. Pertama dari segi karakteristik strukturalnya dan kedua, dari karakteristik geraknya pada saat beroperasi. Disamping itu juga diuraikan beberapa kelebihan SSP dibandingkan dengan jenis Drill Ship dan Semisubmersible.

Latar Belakang

Munculnya konsep ini dilandasi oleh kondisi umum bahwa biaya produksi minyak atau gas bumi dengan menggunakan fasilitas lepas pantai akan naik secara tajam seiring dengan bertambahnya kedalaman perairan operasinya. Sehingga untuk memastikan perolehan keuntungan dari suatu ladang laut-dalam (deepwater) atau bahkan ladang laut sangat-dalam (ultra-deepwater), maka tren yang terjadi saat ini adalah dengan menambah ukuran unit prosesing dan jumlah riser yang digunakakan pada anjungan lepas pantai tersebut. Akibatnya diperlukan suatu unit struktur apung yang besar yang mampu menopang beban besar dengan area geladak dan kapasitas penyimpanan yang besar pula.

Dengan memperbesar ukuran unit struktur, di satu sisi memang mampu mengatasi problem-problem di atas, namun di sisi lain timbul masalah baru. Selain biaya membengkak akibat bertambahnya berat baja dan peralatan, sebuah struktur yang besar akan memperkompleks masalah skala-baru dalam disain serta membutuhkan teknologi baru untuk menanganinya. Karena teknologi untuk penanganan struktur-sturktur kecil, tidak serta-merta bisa langsung diterapkan untuk struktur-struktur besar. Perubahan ini pada gilirannya akan memperbesar resiko. Di samping itu, ukuran struktur yang besar berkonsekuensi kepada terbatasnya ketersediaan galangan (shipyard) pembangunnya, yang cukup mampu, misalnya untuk pengiriman hull tepat waktu -setelah dibangun- dengan biaya pembangunan yang sesuai anggaran.

Untuk menjawab persoalan di atas, maka ditawarkan suatu konsep struktur baru jenis apung yang mampu menyediakan luasan geladak dan kapasitas muat beban yang lebih besar. Selain itu, jenis struktur baru ini diklaim akan memiliki biaya pengadaan/pembuatan yang lebih murah, tetapi mempunyai kapasitas penyimpanan yang besar serta memiliki karakteristik gerak yang baik/halus. Ditandaskan pula bahwa faktor utama yang turut berperan dalam memperkecil biaya pembangunan SSP ini diantaranya terletak pada dua hal. Yaitu, karena bentuk lambung silindris, sehingga menyebabkan struktur bersifat sama dalam segala arah (omni-directionality) dalam menerima gaya-gaya lingkungan, serta adanya sifat disain yang berdasarkan modul-modul (modular design).

Gambar 1. Struktur apung SSP menawarkan suatu konsep baru
untuk operasi di perairan dalam dan ganas (sumber: www.sevanmarine.com)

Karakteristik Struktural SSP

Konsep struktur anjungan produksi minyak dengan lambung-tunggal (mono-hull) yang beroperasi di laut-dalam serta berkapasitas produksi besar, misalnya untuk kasus struktur FPSO berbadan-kapal (Ship-shaped FPSO), telah diakui sebagai pilihan yang berbiaya lebih murah. Dalam konteks ini adalah jika dibandingkan dengan konsep struktur lainnya seperti Semisumersible, TLP maupun Spar.

FPSO ini telah digunakan secara luas di seluruh dunia dan sudah memiliki teknologi yang cukup establis. Telah terbukti bahwa dengan penambahan sistim turret dan swivel, FPSO akan memiliki kehandalan yang tinggi untuk dioperasikan di perairan yang lebih ganas. Untuk aplikasi di perairan yang sedikit lebih moderat, maka cukup dipakai sistim tambat-sebar (spread-mooring) konvensional saja. Diantara kelebihan FPSO adalah memiliki kapasitas penyimpanan yang besar dan beban geladak satuan yang tinggi. Namun kekurangannya, FPSO konvensional ini berkarakteristik sensitif terhadap arah gelombang, meskipun hanya untuk kondisi gelobang moderat.

Konsep SSP pada dasarnya adalah struktur dengan sebuah lambung-tunggal berbentuk bundar dan berdasarkan pada prinsip stabilitas yang sama dengan struktur apung lainnya. Berbeda dengan Spar yang juga memiliki lambung silindris, lambung SSP berdiameter lebih besar dibandingkan dengan dimensi tingginya karena sarat (draft) operasionalnya biasanya kurang dari 1/3 diameternya. Penampang lambung yang bundar memungkinkan struktur memiliki tahanan hidrodinamis yang sama untuk segala arah pada saat terkena gelombang. Sehingga dalam hal ini SSP tidak memerlukan sistim tambahan seperti turret maupun swivel seperti pada jenis FPSO berbadan-kapal. Dengan kondisi ini pula nantinya bisa menghemat biaya fabrikasi dan pemeliharaan.

Gambar 2. Penampang melintang struktur SSP yang memperlihatkan
pembagian kompartemen yang ada di dalamnya (sumber: www.sevanmarine.com).

Dimensi karakteristik dari SSP adalah diameter. Hal ini membuatnya menjadi sebuah disain yang berbasis modul, yang mana ukuran diameter akan menjadi penentu dimensi dari anjungan tersebut. Saat ini Sevan Marine telah mendisain SSP untuk 3 ukuran berdasarkan pada kapasitas penyimpanan minyaknya.

Stabilitas SSP sama dengan bangunan apung berbentuk kapal seperti pada umumnya. Luasan bidang air (water plane area) yang besar menyebabkan stabilitas yang tinggi sehingga memiliki kapasitas beban geladak yang besar. Kapasitas beban geladak satuannya mencapai 15.000 metrik ton. Sementara untuk Semisubmersible generasi terakhir hanya berkapasitas 50%-nya yaitu sekitar 7.500 metrik ton. Kemampuan SSP setara dgn drillship laut-dalam yang berkapasitas 15.000-20.000 metrik ton. Meskipun luasan geladak yang tersedia sudah cukup besar, namun bila diperlukan bisa ditambah lagi dengan geladak kantilever sehingga seluruh aktivitas dapat dilakukan di atas geladak. Sedangkan muatan, material penyeimbang (ballast) dan persediaan bentuk cairan diletakkan di dalam lambung, demi meningkatkan keselamatan operasional. Tata letak tangki dalamnya menjadikan posisi tangki ballast ada di sekeliling bagian luar dari lambung, sehingga konfigurasi SSP menjadi berlambung-ganda (doble hull).

Bentuk SSP yang simetris memberikan keuntungan tersendiri. Akses keseluruh tangki termasuk tangki ballast dan tangki muatan dapat dilakukan dari sebuah kompartemen pusat. Sistim akses untuk air dan minyak dapat dibuat melalui suatu jalur utama berbentuk cincin. Setiap tangki tidak memerlukan sistim perpipaan, sehingga secara signifikan sangat menyederhanakan proses disain, konstruksi dan operasinya. Malahan diperkirakan SSP hanya memerlukan sekitar 30% dari sistim perpipaan normal yang biasa dipakai pada FPSO konvensional. Bisa dibayangkan berapa besar penghematan yang bisa dilakukan. Dan juga, dengan disain yang kompak, jumlah kebutuhan kabel dengan sendirinya bisa berkurang.

SSP dengan lambung-ganda didisain untuk memaksimalkan keamanan, baik keamanan operasional maupun keamanan bagi lingkungan. Tangki-tangki muatan dilindungi dengan tangki-tangki ballast agar pada saat terjadi kebocoran, material muatan tidak langsung masuk ke laut. Disamping itu, secara struktural, konstruksi lambung-ganda memiliki peran yang penting dalam menambah kekakuan struktur secara keseluruhan, selain kontribusi dari struktur geladak atas dan poros pusatnya yang dihubungkan melalui sekat utama vertikal (vertical bulkhead) dan elemen-elemen penegar horisontalnya.

Kondisi keseluruhan struktur yang demikian ini akan menghasilkan suatu struktur yang relatif ringan yang pada akhirnya akan mengurangi biaya pembangunannya. Harga satuan SSP unit pengeborannya sangat atraktif. Dikatakan bahwa biaya pengiriman seluruhnya adalah US$ 430 juta. Sangat kompetitif jika dibandingkan dengan jenis semisubmersible generasi ke-3 dan drillships yang mencapai harga US$ 500-600 juta. Bentuk lambung yang silindris juga mengakibatkan momen lentur yang bekerja pada struktur menjadi jauh lebih kecil sehingga mengurangi sagging dan hogging, yang selanjutnya hal ini menyebabkan tingkat tegangan lelah yang terjadi menjadi lebih kecil.

Di bagian dasar struktur SSP terdapat sebuah kotak bilga yang berfungsi meredam gerak vertikal dan angular SSP. Hal ini bisa terjadi karena kotak bilga tersebut dapat memperbesar massa tambah hidrodinamis (hydrodynamic added mass) dan menambah redaman struktur SSP.

Karakteristik Gerak SSP

Perilaku gerak dan hidrodinamis dari SSP telah diuji secara intensif dalam kolam uji Marintek di Trondheim, Norwegia. Gerak angular dan vertikalnya yang bagus telah berhasil diverifikasi. Dalam pengujian tersebut kondisi laut yang disimulasikan adalah untuk merepresentasikan perairan Laut Utara dan Brazilia yang mana memiliki kondisi gelombang multiarah dengan beban-beban lingkungan yang ekstrim/ganas. Kedua skenario tersebut diujikan hingga kondisi gelombang 100 tahunan.

Pada dasarnya karakteristik struktur luar juga akan berpengaruh terhadap perilaku geraknya. Dengan bentuk badan silindris serta adanya bilge keel peredam-gerakan membuat SSP memiliki gerakan yg baik dalam heave dan roll. Karakteristik gerak ini sangat penting, terutama sangat berpengaruh pada saat operasi pengeboran dan proses produksi. Dan di sisi lain juga akan memudahkan proses kontruksinya.

Respon gerak SSP dalam arah pitch atau roll adalah sangat kecil. Gerak angular ini secara khusus sangat terkait dengan efesiensi operasional dari suatu unit pemroses yang mana pada saat terjadi gerak roling berlebih pada wahana apungnya, maka operasi pemrosesan hidrokarbon bisa jadi akan dihentikan. Gerak roling yang besar juga bisa menyebabkan retak akibat kelelahan pada struktur seperti tiang pembakar gas yang panjang dan bantalan turret yang besar. Bila riser dipasang pada posisi yang jauh dari pusat geometris dari unit wahana apungnya (SSP), maka gerak roling juga akan memperbesar gerakan vertikal dari risernya. Konfigurasi pemasangan riser seperti itu biasa dipakai pada anjungan jenis Semisubmersible dan FPSO konvensional bertali-tambat sebar. Pada FPSO dengan sistim tambat turret, gerak angular yang berlebih dapat menimbulkan level tegangan yang tinggi pada titik gantung dari riser.

Unjuk kerja respon gerak heave SSP bahkan melebihi jenis Semisubmersible yang dapat diaplikasikan pada spektrum kondisi laut yang luas. Respon gerak heave ini menjadi suatu pertimbangan yang penting terkait dengan kelelahan riser baja tipe catenary (Steel Catenary Riser/SCR) karena jenis riser ini sangat sensitif terhadap gerakan heave frekuensi tinggi. Uji model SSP menunjukkan, dengan disain kotak bilga yang tepat, maka gerak SSP berada pada rentang gerak yang diperlukan dalam mencegah kelelahan SCR. Karakteristik gerak yang sangat baik yang dimiliki oleh SSP tidak hanya akan menaikkan efesiensi unit pemroses dan umur riser, namun juga akan menambah tingkat keamanan operasional secara keseluruhan.

Perbandingan dengan beberapa tipe sejenis

Dengan profil struktural dan performansi gerak sebagaimana dijelaskan di atas, maka SSP mampu menampilkan kelebihannya tersendiri baik sebagai anjungan pengeboran maupun dalam fungsinya sebagai FPSO. Beberapa kelebihan yang mampu dicapai oleh disain SSP dibandingkan dengan dua jenis struktur lepas pantai lainnya, yaitu drillship dan semisubmersible (Gambar 3) dapat diringkas sebagai berikut :

- Drill Ship:
Drill ship atau kapal pengebor adalah sebuah struktur apung berbentuk kapal konvensional yang berfungsi untuk proses pengeboran dan penyelesaian sumur minyak. Peralatan pengeboran yang ada di atas kapal memungkinkan untuk melakukan operasi pengeboran sumur, pemasangan pipa pelindung sumur (casing) dan pemasangan xmas tree bawah laut.

Dalam operasinya, dengan badan berbentuk kapal tersebut maka beberapa hal yang menjadi catatan atas performansinya antara lain: (1) defleksi yang terjadi pada lambung kapal cukup signifikan, (2) terjadi interaksi gaya-gaya antara badan kapal dan modul pengeborannya, (3) elemen-elemen struktur rentan terhadap kelelahan (fatigue), (4) area moom pool menurunkan integritas struktur lambungnya, (5) pada seksi depan dan belakang kapal banyak mengandung detil struktur yang rumit, (6) konstruksi strukturnya membutuhkan jenis pengelasan full penetrated weld dan NDT yang intensif di daerah-daerah kritisnya dan (7) memerlukan sistim pengkabelan dan pipa-pipa yang panjang.

- Semisubmersible:
Merupakan sebuah unit terapung dengan geladak yang ditopang oleh sistim kolom (elemen struktur vertical) dan ponton (elemen struktur horizontal) yang memungkinkan respon lebih lentur dan bebas terhadap gelombang dengan karakteristik respon gerak yang bagus.

Dengan konfigurasi struktur yang demikian, maka beberapa catatan penting atas performansinya meliputi hal-hal berikut: (1) pada geladak struktur, pontoon, kolom dan elemen cabangnya (bracings) terjadi gaya melintang dan puntir, (2) tata letak peralatan diintegrasikan dalam elemen-elemen struktur seperti dalam kotak geladak, dalam kolom dan pontoon, (3) detil-detil sambungan lokal rentan terhadap tegangan tinggi dan kelelahan, (4) diperlukan baja kekuatan tinggi (high tensile steel) untuk mengurangi berat struktur, (5) konstruksi strukturnya membutuhkan jenis pengelasan full penetrated weld dan prosedur pengelasan khusus dan (6) terdapat gap udara antara permukaan air dan geladak sehingga memungkinkan terjadinya hempasan gelombang pada struktur geladak (slamming).

Gambar 3. Perbandingan performansi tiga struktur lepas pantai jenis apung, (A) drillship, (B) semisubmersible, dan (3) Sevan Stabilized Platform (SSP), (sumber: www.sevanmarine.com).

- Sevan Stabilized Platform (SSP):
Sementara itu untuk SSP, selain performansi yang sudah diuraikan di atas, beberapa hal yang memberikan kelebihan atas dua jenis struktur sebelumnya adalah: (1) defleksi yang terjadi pada struktur geladaknya tidak signifikan karena bentuk struktur yang lebih kompak, (2) seluruh modul pengeboran ditopang oleh struktur lambung sehingga membentuk integrasi yang terbatas dan kompak, tidak banyak memerlukan elemen struktur penyambung, (3) detil struktur dan elemen-elemennya banyak yang sama sehingga mudah dalam reproduksinya, (4) konstruksi strukturnya hanya membutuhkan baja dan prosedur pengelasan biasa, (5) sebagian besar hanya menggunakan las sudut (fillet weld), (6) struktur bangunan atas (topsides) dengan sistim modul yang kompak dan (7) tidak memerlukan sistim pengkabelan dan pipa-pipa yang panjang.

Bahan bacaan

1. “The SSP: A New Class of Hull for the Oil Industry”, Kare Syvertsen, MSc / Sevan Marine AS, Clovis Lopes, Ph.D. / Sevan Marine do Brasil
2. Sevan Marine Comp., http://www.sevanmarine.com/index.php
3. Nick Terdre, “Cylindrical drilling platform tailored for deepwater and ultra-harsh environments”, Offshore Magazine, August 2006, www.offshore-mag.com.