Open Drain Caisson; I&C Point of View

In the oil & gas offshore facility, Caisson means structural tubular where the process from the piping topside facility goes the sea through it. There are several caissons named according to the process function of them e.g. sea water pump caisson, open drain caisson, hypochlorite caisson, etc. But I don’t know the reasons structurally why caisson shall be provided in offshore and why they were named as caissons. I just want to discuss about Open Drain Caisson and what is the role of instrumentation and control to monitor and regulate the open drain caisson.

Open drain caisson pada dasarnya adalah structural yang berbentuk tangki yang dicelupkan ke dalam air laut sedalam sekian meter (I see 8 – 10 meters) dari permukaan air laut. Bottom dari tangki ini memiliki lubang. Sehingga ibarat silinder terbuka dibagian bawah maka begitu dicelupkan ke dalam air laut, maka yang terjadi di dalam caisson adalah akan terisi air laut setinggi permukaan laut di sekitarnya. Nah, ketika topside sudah beroperasi maka condensate (let say: oily water) dari open drain system yang sudah mengalami berbagai tahap pemisahan namun masih mengandung oil akan dialirkan ke open drain caisson melalui top open drain caisson dan bergabung dengan air laut di dalam open drain caisson. Dengan specific gravity yang berbeda dengan air laut maka oil dan oily water hanya akan berkumpul di permukaan open drain caisson. Simplenya Oily water seharusnya tidak turun menyelam ke lubang di bottom caisson dan melarikan diri. Kalau airnya yang melarikan diri tidak akan mencemari air laut. Oil yang berkumpul di permukaan caisson kemudian dipompa kembali ke topside untuk mengalami pengulangan proses separasi. Biar jangan terlalu banyak water yang mengandung hydrocarbon di dalam caisson maka perlu diatur dengan instrumentasi dan kontrol. Bagaimana menjaga level kondensat di permukaan air laut di dalam caisson dan bagaimana mengatur pompa harus hidup dan mati maka instrument dan kontrol engineering sedikit perlu turun gunung untuk terlibat pada open drain caisson ini.

Instrument yang paling utama yang perlu dipasangan pada open drain caisson adalah Level Transmitter. Bagaimana prinsip pengukuran ketinggian level liquid di permukaan caisson?. Dengan sistem floating atau displacer apakah bisa? Hmm..seharusnya kalau dibayangkan bisa dengan memasang level transmitter displacer type dengan top mounted pada top of caisson. Untuk mengukur interface air laut dan kondensate bisa dilakukan dengan memasang displacer dengan SG yang melebihi SG-nya condensate tetapi sama dengan SG-nya air laut. Untuk mengukur level permukaan condensate dilakukan dengan memakai displacer dengan SG yang sama dengan SG-nya condensate. Emang SG-nya condensate selalu tetap? Kalau berubah-ubah pusinglah kite dibuatnye jadi suseh. Anyway memang saya belum pernah melihat Open Drain Caisson dengan Level transmitter berupa float atau displacer. Jadi paragraf ini cuman ngebayang-bayangin doang.

Kalau Level Transmitter dengan memakai radar-type untuk open drain caisson pernah saya liat dan harusnya function test, tapi waktu itu fail terus dan sudah keburu dijemput helikopter. Prinsip kerjanya seperti radar yang memancarkan gelombang radio microwave. Gelombang akan memantul ketika mengenai fluida dengan koefisien dielektrik yang berubah / berbeda. Waktu yang ditempuh oleh gelombang dan pantulannya digunakan untuk menentukan ketinggian level liquid. Jika level liquid merupakan interface yaitu antara air dan hydrocarbon maka interface tersebut dapat juga diketahui dari power yang direfleksikan balik oleh interface. Refleksi dari koefisien dielektrik sekian mengurangi power sekian dan ditempuh dalam waktu sekian. Sehingga diketahui liquid dengan koefisien dielektrik sekian memliki level sekian. Di bawah ini adalah contoh schematicnya, untuk pembahasan lebih detail harus diurai dalam pembahasan tersendiri dengan disertai handbook yang sakti tentunya.

Surprisingly dengan sedikit heran ternyata adapula open drain caisson yang menggunakan level transmitter dengan metode bubbler. Konsep dari metode bubbler adalah dengan meniupkan udara di dalam liquid dalam open drain caisson pada suatu titik referensi. Ketika udara tertiup keluar berupa bubble pada permukaannya maka artinya udara memilik tekanan sama dengan (sedikit lebih) tekanan static liquid pada titik referensi akibat level liquid di atasanya. Sehingga ketika tekanan static pada titik referensi diketahui maka jarak antara titik referensi dan permukaan liquid bisa diketahui. Schematic konsepnya adalah sebagai berikut:

Pertanyaan tentu akan timbul bagaimana cara mengukur level interface antara water dan oil (hydrocarbon). Instrument ini hanya mengukur tekanan saja untuk mengetahui level dengan specific gravity yang tidak diukur tapi diasumsikan. Konstanta SG ini yang dijadikan sebagai alat konversi tekanan ke level ketinggian. Jadi bagaimana sensor bisa tau tekanannya disebabkan oleh water saja, oil saja, atau gabungan keduanya? No answer at all. Lain ceritanya jika berdasarkan evaluasi proses bahwa titik referensi yang hendak diukur berada pada daerah condensate saja. Sehingga ketika didapatkan tekanan bubbler pada titik referensi tersebut maka tekanan itu mewakili hydrostatic pressure akibat ketinggian condensate. Bagaimana jika SG-nya berubah-ubah? Menurut saya alat ini jika mengukur SG condensate berubah-ubah akan bingung juga menentukan ketinggian liquid.

Dengan level measurement berdasarkan pertimbangan-pertimbangan di atas maka strategi control apa yang hendak dilakukan. Menurut yang saya tahu hanya simple closed loop saja. Apakah hendak menggunakan metode kontrol diskrit (on-off) atau analog (continuous / regulatory)?. Dengan menggunakan skema loop kontrol seperti di bawah ini maka metode kontrol yang digunakan untuk pneumatic pump adalah metode on/off.

Pneumatic pump tidak dapat beroperasi secara analog, dia hanya beroperasi secara diskrit on atau off. Sehingga level transmitter harus memberikan informasi LAH untuk ON dan LAL untuk OFF. Ketika LAH tercapai maka pressurize instrument AIR akan mengalir ke pompa dan menyalakan pompa untuk mengangkat drain yang berupa oil dan memompakan balik ke sistem. Ketika LAL tercapai maka instrument AIR mati dan pneumatic pump akan mati. Mungkin ada metode lain yang bisa diterapkan? The discussion is open to make as a knowledge and write it. Ilmu diikat dengan menuliskannya.

Nova Kurniawan

2 Responses

  1. please send me email address for me sent rfq.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: