Design Consideration of HDD Pipeline

Horizontal Directional Drilling (HDD) adalah metode penggalian tanpa parit yang dilakukan dalam dua fase, dimana tahap pertama terdiri dari pengeboran lubang pilot yang berdiameter kecil di sepanjang jalur arah yang dirancang dan tahap kedua terdiri dari memperbesar lubang pilot dengan diameter yang sesuai untuk pemasangan pipa dan menarik pipa ke dalam lubang yang diperbesar1. HDD pada umumnya digunakan sebagai salah satu metode crossing pipeline pada jalan, sungai, bangunan, atau utilitas publik yang tidak memungkinkan untuk menggunakan metode crossing yang lebih sederhana seperti open cut atau thrust boring. Dalam proses perancangan atau konstruksi HDD harus memenuhi syarat desain dan analisis, karena dapat mengakibatkan kegagalan runtuh, buckling dan tegangan pada pipeline dalam proses pengerjaanya2. Beberapa teori dan persamaan mengacu pada kode dan standar seperti  Pipeline Research Council International (PRCI)3, American Society of Civil Engineers (ASCE)4, American Petroleum Institute (API)5 yang telah ditentukan. Hasil perhitungan dan analisis dari HDD akan diterjemahkan ke dalam desain gambar berupa gambar plan view dan gambar profil section.

Gambar Plan View of Pipeline HDD4
Gambar Profil Pipeline HDD1

Berikut yang harus dipertimbangakan untuk desain perancangan HDD Pipeline

1. Drilled Hole Path

Pipeline mengikuti hole path yang dibuat dari entry point dan exit point HDD.  Drilled hole path harus dirancang dengan sesuai untuk menghindari kesalahan dan kegagalan, serta instalasi existing HDD. Jalur drill hole yang tidak teratur dapat menimbulkan bahaya bagi instalasi karena tegangan yang diinduksi pada pipa,  karena bending yang konstriktif, dan ketidaksejajarannya2.

Gambar Pengukuran yang Diperlukan untuk Pilot Hole Drillling4

2. Penetration angle

Penetration angle atau biasa disebut dengan entry angle dan exit angle yang berada pada entry point dan exit point, harus dilakukan perhitungan atau mengacu pada buku dan standar yang mengatur tentang HDD penetration angle. HDD penetration angle umumnya didesain antara 8° sampai 20° dan sebagian besar rig horizontal drilling dirancang untuk fungsi yang paling baik antara sudut 10° sampai 12°4. Dalam penentuan penetration angle juga harus mempertimbangkan diameter pipeline. Untuk pipeline yang berdiameter besar, sudut entry angle mungkin lebih kecil dari 8° dan sudut exit angle antara 5° sampai 12° untuk material steel pipe6.

Gambar Skematik Pipeline HDD1

3. Radius of Curvature

Radius bend pipeline yang berada di bawah tanah harus tidak menyebabkan over stress pada pipeline.  Radius of curvature secara tipical yang digunakan untuk desain HDD adalah 1200 kali diameter pipeline7. Penggunaan R=1200 dikali diameter pipeline berdasarkan praktik umum, dimana untuk steel pipe radius R < 1200D menyebabkan peningkatan tegangan lentur dan tarikan beban2. Radius of curvature juga dapat ditentukan berdasarkan yield strength material dan design factor yang digunakan seperti yang tunjukkan pada tabel minimum radius of curvature di bawah. Namun, pengurangan radius akan meningkatkan tegangan lentur dan menarik beban khususnya pada steel pipe. Pengurangan radius desain dimungkinkan, terutama untuk kepadatan tinggi pipa polietilen. Radius pembengkokan dingin untuk pipa HDPE pada HDD dan aplikasi pull-in lainnya biasanya dibatasi hingga 40 hingga 50 kali diameternya4.

Tabel Minimum Radius Curvature8

4. Kedalaman Pipeline HDD

Kedalaman drilling juga merupakan pertimabangan untuk instalasi HDD, sehingga harus memastikan bahwa kedalaman yang akan dilalui oleh line HDD tidak menambrak utilitas yang ada di bawah tanah. Mengacu kepada referensi Directional Crossing Contractors Association (DDCA)6 merekomendasikan bahwa kedalaman minimal sekitar 5m, tetapi untuk kondisi pengeboran yang kurang baik, kedalaman minimal 7,5 m dapat digunakan.

5. Kode dan Standar Desain Yang Digunakan

Perencanaan Pipeline HDD merupakan proses yang membutuhkan evaluasi dan analisis. Walaupun belum ada standar khusus yang komperehensif mengatur tentang perancangan HDD, kombinasi dari beberapa kode dan standar yang relevan dapat digunakan. Beberapa rekomendasi standard yang dapat digunakan yaitu PRCI, ASCE, dan API yang identfikasi kesesuaian yang dapat diterima.

Metode pada standar PRCI tidak cukup memodelkan earth pressure karena faktor lengkungan pipa tidak yang dipertimbangkan. Standar manual ASCE mempertimbangkan faktor bending dalam mengembangkan persamaan untuk perhitungan tekanan eksternal. Namun, kedua metode pada standard tersebut tidak memodelkan terkait keruntuhan pipa dan standar API yang dapat digunakan untuk analisis kerutuhan pipa2.

Author

Refferensi
  1. Willoughby, D., (2005). Horizontal Directional Drilling –Utility and Pipeline Applications, McGraw-Hill, New York[][][]
  2. Owowa, R. O., Ossia, C. V., & Akhigbemidu, C. O. (2016). Analyses of Pipelines for Deep Horizontal Directional Drilling Installation. 4(4), 153–162. https://doi.org/10.12691/ajme-4-4-4[][][][]
  3. Pipeline Research Council International, PRCI (1995), Installation of Pipeline by Horizontal Directional Drilling -An Engineering Design Guide, Technical Toolboxes, Houston[]
  4. American Society of Civil Engineers (ASCE), (2005). Pipeline Design for Installation by Horizontal Directional Drilling-ASCE Manual (No.205), ASCE Press, New York[][][][][]
  5. American Petroleum Institute (API), 2011. Design, Construction, Operation, and Maintenance of Offshore Hydrocarbon Pipelines (Limit State Design) -API 1111, API Publishing Services, Washington DC[]
  6. Directional Crossing Contractors Association DCCA, (1995). Guidelines for a directional crossing bid package, DCCA, Dallas[][]
  7. Hair, J. D., and Hair, C. W., (1988). Considerations in the Design And Installation Of Horizontally Drilled Pipeline River Crossings. Pipeline Infrastructure, Conference Proceeding Pipeline Division of the American Society of Civil Engineers, Boston[]
  8. Pratama, S. M., Poernomo, H., & Arumsari, N. (n.d.). Analisa Pengaruh Sudut Exit , Sudut Entry , Dan Besar Radius Natural Bend Terhadap Efektifitas Desain Horizontal Directional Drilling ( HDD ) Secara Teknis Dan Ekonomis. 7–12[]

Leave a Comment

13 − three =