Subsea Oil & Gas Production: An Overview

Men are digging deep and deeper to meet their thirsty on energy. Is it a technology revolution or just a greediness? It could be both. This is how people make their new civilization, push their technology limitation upper,… to fly high and higher and to dig deep and deeper and to get much and more. It is not about right or wrong but about Yin and Yang.  Those who are greedy for subsea exploitation, they will have power on subsea technology.  Those who depend their life on natural wisdom, they will likely live peacefully in the jungle. Below is some general overview about subsea production technology that I want to learn. I am learning while I am writing and I write because I don’t know.

Saya fikir offshore facility berbeda dengan subsea facility. Offshore facility terdiri dari platform-platfoem bisa berupa wellhead platform, CPP platform (separating dan compression), storage platform, off loading platform, fpso and fso. Sedangkan subsea facility adalah alat-alat yang dibenamkan ke permukaan seabed atau dasar laut untuk mengambil dan mengalirkan fluida dari atau ke platform atau langsung ke daratan (tanpa perlu bikin platform). Misalnya ditemukan minyak atau gas di kedalaman 800 meter dari permukaan air laut. Maka terdapat 3 opsi pengembangan sumber minyak ini: Pertama dibuat semi-submersible welhead & CPP platform di atas sumber tersebut, kedua dibuat sub-sea facility dan mengirimkan minyaknya melalui pipa ke fixed CPP platform dengan penopang jacket di laut dangkal, atau yang ketiga dibuat sub-sea facility dan langsung mengirimkan minyaknya ke daratan (tanpa bikin platform). (source: subsea production system for gas field offshore Brazil; Federal University of Rio de Janeiro)

Nah, opsi yang ketiga ini yang seharusnya akan menjadi trend dalam tahun-tahun mendatang; Unmanned Subsea Facility.

Tujuan utama dari dibuatnya Unmanned Subsea adalah untuk mengambil minyak atau gas di dasar laut dan mengalirkannya ke darat dengan energi yang cukup (pumping atau compression). Karena fasiltas ini adalah unmanned (maksudnya tak ada orang yang nongkrongin) maka harus ada mekanisme kontrol remote (dari jarak jauh) untuk menjalankkannya. Nah dari tujuan di atas maka dibreakdown menjadai equipments. Diantara equipmentnya adalah: x-mas tree, pipe (flowline atau riser), umbilical, manifold, control system, PLEM (Pipe Line End Manifold), PLET (Pipe Line End Termination), Subsea Separator, Subsea Pump dan Subsea Compressor (baru akan launching tahun 2020 katanya).

Mari kita pelajari satu-satu secara umum. Setelah mendapatkan informasi reservoir sumur, diantaranya yang utama adalah pressure dan temperature, maka kepala sumur harus ditutup dengan subsea christmas tree (x-mas tree). X-mas tree definisinya adalah assembly pipa, valve, dan mekanisme pengaman yang digunakan untk mengendalikan sumur minyak. X-mas tree dipasang di kepala sumur. Bahasa sederhananya x-mas tree adalah katup pengontrol dan pengaman kepala sumur minyak. Katup ini menahan tekanan tinggi bisa dari 5000 sampai 10000 psi dari dalam sumur. Saya fikir X-mas tree dan sumur ke bawah adalah bagian drilling, atau kalau ada istilah well completion engineer ya paling tak jauh-jauh dari lubang ini.

X-mas tree dihubungkan ke manifold dengan menggunakan jumper. Subsea manifold adalah suatu skid gathering yang berisi instrumentasi dan valves yang digunakan untuk mengumpulkan dan mengendalikan flow yang mengalir dari beberapa X-mas tree ke flowline. Jadi dia berfungsi mengumpulkan aliran minyak dari beberapa sumur, melakukan blockage aliran jika kondisi bahaya, dan seharusnya bisa melakukan multiphase flow metering. Jadi ilmu instrumentasi dan kontrol akan berpusat pada manifold ini dan perlu lebih didetailkan lagi dengan P&ID. Energi untuk menjalankan manifold itu berasal dari energi hydraulic dan electric yang diperoleh dari umbilical yang dihubungkan ke power unit/control unit station di darat (kalau mampu) atau di kapal.

Standar yang digunakan untuk membuat Subsea Manifold:

Umbilical adalah satu paket bundle yang berisi gabungan core tubing dan core kabel yang dilapisi dengan insulasi, berfungsi untuk mentransmisikan energy hydraulic atau electric, dan boleh jadi electric signal dari subsea manifold atau equipment ke suatu surface station di darat atau di kapal dan sebaliknya. Kalau diletakkan darat harus dipertimbangan jarak yang menyebabkan dead-time (waktu mati karena perjalan signal yang jauh). Dead time sangat mengganggu pengontrolan karena kontrolnya tidak real-time lagi alias ada delay.

Dari subsea Manifold minyak dikirim ke PLEM (Pipe Line End Manifold). PLEM definisinya adalah tempat masuknya beberapa pipa minyak dari manifold dan keluar ke flowline untuk diteruskan ke darat. Misalkan dari 10 subsea manifold dikumpulkan minyaknya dan diteruskan ke 2 flowline. Seringkali diantara Subsea Manifold dengan PLEM diberikan PLET (Pipe Line End Termination) yang artinya adalah ujung terminasi dari pipa supaya bisa di quick connect, jika suatu saat pipa hendak diextend ditambah subsea manifold lagi maka pipa baru nyambungnya ke PLET ini tanpa perlu pakai diver, hanya dengan ROV. Jadi bahasa mudahnya PLET ini adalah alat yang dipasang pada pipa, biar mudah untuk nyambung jika ada extension, biar mudah untuk ngeblind / isolate kalau mau pressure test.

Minyak dikirim dari manifold ke darat melalui flowline. Flowline adalah pipa yang ditidurkan di dasar laut untuk mengalirkan minyak atau gas ke darat. Flowline mengalami static load karena tekanan kedalaman air laut. Apa bedanya flowline dengan pipeline? sama aja kayaknya, tapi kalau istilah subsea adalah cenderung menggunakan flowline, kalau dari platform ke platform atau ke darat disebut pipeline (kira-kira). Kalau minyaknya dikirim dari subsea ke platform maka dari flowline tidur di dasar laut, pipa yang naik sepanjang kedalaman air laut sampai ke permukaan air (platform) disebut sebagai riser. Riser adalah pipa yang menghubungkan pipa dasar laut dengan fasilitas dipermukaan laut untuk mengalirkan minyak. Riser mengalami dinamik load dari lingkungan i.e. ombak dan arus. Sodaranya riser tetapi untuk lewat umbilical disebut J-Tube.

Jadi yang disebut dengan SURF adalah Subsea Umbilical Riser Flowline dengan definisi masing-masing pada paragraf di atas.

Apakah terjadi initial separation di subsea? Dimungkinkan untuk menginstall subsea separator dengan tujuan utama memisahkan air, gas, dan condensate/minyak sebelum mengirimkankannya melalui flowline. Pasti designya complicated ini. Tidak seperti separator di darat atau di platform yang bisa dimengerti dengan prinsip gravitasi.

Untuk menambahkan tenaga maka harus dipasangan subsea multiphase pump untuk condensate dan subsea compressor untuk gas. Keduanya berfungsi untuk mendorong minyak dan gas agar bisa terdorong sampai ke darat. Tantangannya adalah subsea-nya, bagaimana bisa memasang pompa dan kompressor di bawah laut dan menjamin tetap beroperasi selama periode exploitasi. Jalan tengahnya lagi-lagi bikin submersible platform buat meletakkan booster berupa pompa atau kompressor tersebut  disemprotkan ke darat melalui flowline.

Pada kasus subsea gas production, untuk menghindarkan terjadinya pembentukan hydrate dalam pipa karena pressure gas tinggi dan temperature rendah maka disuntikan MEG (Mono Ethylene Glycol). MEG adalah hydrate control method artinya suatu fluida yang dapat menghambat terbentuknya hydrate di dalam pipa flowline, PLEM, PLET, atau manifold. Sedangkan hydrate sendiri adalah campuran molekul gas dan air yang membeku membentuk kristal seperti es karena pressure tinggi dengan temperature yang rendah. Kristal hydrate ini akan merusak valve, instrument, dan mungkin menjadi sumbatan. Untuk menyuntikkan MEG diperlukan pompa juga. Hendak diletakkan di manakah dia? subsea, di darat, atau di submersible platform. Perlu evaluasi engineering yang lebih detail.

Nova Kurniawan

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: