KR101531362B1

KR101531362B1 - Offshore structure

Info

Publication number: KR101531362B1
Application number: KR1020130037447A
Authority: KR
Inventors: 윤상섭
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2013-04-05
Filing date: 2013-04-05
Publication date: 2015-06-24
Also published as: KR20140121139A

Abstract

해양구조물이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 해양구조물은, 해저층의 셰일가스를 추출하는 해양구조물로서, 부유식 몸체부와, 이러한 부유식 몸체부에 설치되며 해저층에 시공된 가스정을 통해 셰일가스를 추출할 수 있도록 가스정으로 수압파쇄용액을 제공하는 수압파쇄용액 공급장치를 포함한다.An offshore structure is disclosed. In accordance with an embodiment of the present invention, an offshore structure for extracting shale gas of a seabed layer includes a floating body portion, a shale gas extraction portion installed on the floating body portion, And a hydraulic crushing solution supply device for supplying a hydraulic crushing solution with a gas well so that the crushing solution can be supplied.

Description

Offshore Structures {OFFSHORE STRUCTURE}

본 발명은 해양구조물에 관한 것이다.The present invention relates to an offshore structure.

산업화에 따라 각종 자원의 사용량이 급격하게 증가하고 있는바, 그 중에서 원유나 천연가스 등과 같은 천연자원의 소비는 기하급수적으로 늘고 있다. 이에 따라 이러한 자원의 개발은 매우 중요한 문제로 대두되고 있다. 그러나, 이러한 천연자원의 매장량은 한정되어 있으며 이미 많은 개발로 인해 천연자원이 점점 고갈되고 있다. 따라서, 이를 대체할 새로운 대체자원을 개발할 필요가 있다.The consumption of natural resources such as crude oil and natural gas is increasing exponentially as the use of various resources is rapidly increasing in accordance with industrialization. Therefore, the development of these resources is becoming a very important issue. However, the reserves of these natural resources are limited, and natural resources are becoming depleted due to the many developments. Therefore, it is necessary to develop new alternative resources to replace them.

최근에는 혈암층(or 셰일층)과 같은 암석층의 미세한 공극에 존재하는 가스를 개발하려는 노력이 미국을 중심으로 진행되고 있다. 이렇게 혈암의 공극에서 추출한 가스를 셰일가스(shale gas)라고 하며, 전통적인 가스전과 달리 암석층에서 채취하기 때문에 비전통 천연가스로 불린다. 셰일가스는 주성분이 메탄으로 이루어진 천연가스로서 기존의 가스전에서 생산되던 전통 천연가스를 대체할 수 있는 자원이다.In recent years, efforts have been made to develop gas existing in fine pores of rock layers such as shale layers (or shale layers), mainly in the United States. The gas extracted from the pore of shale is called shale gas and is called unconjugated natural gas because it is collected from the rock layer unlike the conventional gas field. Shale gas is a natural gas consisting mainly of methane, and is a resource that can replace traditional natural gas produced in existing gas fields.

이러한 셰일가스는 지구상에 골고루 분포되어 있는 것으로 파악되고 있으나, 아직은 기술수준의 숙성 정도나 지하수 오염 등의 여러 환경파괴 문제들로 인해 미국과 같은 서방국가들을 중심으로 육상의 혈암층 개발에만 한정되어 진행되고 있다.Although shale gas is distributed on the earth, it is still limited to the development of shale shale in western countries such as the USA due to various environmental destruction problems such as aging of technology level and groundwater pollution. .

따라서, 육상보다 훨씬 큰 면적을 갖는 바다의 혈암층에 다량 존재할 것으로 예상되는 셰일가스를 개발할 필요가 있으며, 이를 위해서는 해저 깊은 암석층에 존재하는 셰일가스를 탐사하고 시추할 수 있는 각종 탐사 및 시추를 위한 장비를 탑재한 특수 해양구조물을 개발할 필요가 있다.Therefore, it is necessary to develop a shale gas which is expected to be abundant in the sea shale layer which is much larger than the land area. For this purpose, it is necessary to develop a shale gas for various exploration and drilling that can explore and drill shale gas It is necessary to develop special offshore structures equipped with equipment.

미국 등록특허공보 US 7,926,571호U.S. Patent No. 7,926,571

본 발명의 실시예들은, 해저층에 존재하는 셰일가스를 시추할 수 있는 해양구조물을 제공하는 것이다.Embodiments of the present invention provide an offshore structure capable of drilling shale gas present in the submarine bed.

본 발명의 일 측면에 따르면, 해저층의 셰일가스를 추출하는 해양구조물로서, 부유식 몸체부와; 상기 부유식 몸체부에 설치되며 상기 해저층에 시공된 가스정을 통해 셰일가스를 추출할 수 있도록 상기 가스정으로 수압파쇄용액을 제공하는 수압파쇄용액 공급장치를 포함하는 해양구조물이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an offshore structure for extracting a shale gas of a seabed layer, comprising: a floating body; And a hydraulic crushing solution supply device installed in the floating body to provide a hydraulic crushing solution with the gas jets so that the shale gas can be extracted through the gas jets constructed in the submarine floor.

상기 수압파쇄용액 공급장치는, 물(water)에 첨가제를 혼합하는 하이드레이션 유닛과; 상기 첨가제가 혼합된 물에 균열 지지체를 혼합하여 수압파쇄용액을 형성하는 블랜딩 유닛과; 상기 블랜딩 유닛에서 공급된 수압파쇄용액을 상기 가스정으로 주입하는 펌프 유닛을 포함할 수 있다.The hydraulic fracturing solution supply device includes: a hydration unit for mixing an additive with water; A blending unit for blending a crack support material with water mixed with the additive to form a hydraulic fracturing solution; And a pump unit for injecting the hydraulic fracturing solution supplied from the blending unit into the gas well.

상기 수압파쇄용액 공급장치는, 물에 첨가제를 혼합하기 전에 상기 부유식 몸체부의 외부에서 물을 취수하여 저장하는 워터저장탱크 및 상기 하이드레이션 유닛에 공급되는 첨가제를 저장하는 첨가제 저장탱크를 더 포함할 수 있다.The hydraulic fracturing solution supply device further includes a water storage tank for collecting and storing water outside the floating body portion before mixing the water with the additive and an additive storage tank for storing the additive supplied to the hydration unit .

상기 수압파쇄용액 공급장치는, 상기 블랜딩 유닛에 공급되는 균열 지지체를 저장하는 균열 지지체 저장탱크를 더 포함할 수 있다.The hydraulic fracturing solution supply device may further include a crack supporting body storage tank for storing a crack supporting body supplied to the blending unit.

상기 해양구조물은 상기 가스정을 채굴하는 과정에서 발생하는 머드를 처리하기 위한 머드처리유닛을 더 포함할 수 있으며, 상기 머드처리유닛은 상기 머드에 포함된 모래입자들 중 소정 크기 이하의 모래를 분리하는 샌드 분리기를 포함할 수 있으며, 상기 샌드 분리기에 의해 분리된 모래는 상기 블랜딩 유닛 또는 상기 균열 지지체 저장탱크로 공급될 수 있다.The marine structure may further include a mud treatment unit for treating the mud generated in the process of mining the gas well, wherein the mud treatment unit separates sand of a predetermined size or less among the sand particles contained in the mud Sand separator, and the sand separated by the sand separator can be supplied to the blending unit or the crack support storage tank.

상기 수압파쇄용액 공급장치는, 상기 가스정에서 회수된 폐수압파쇄용액을 정화하여 다시 사용 가능한 수압파쇄용액으로 만드는 폐수정화유닛을 더 포함할 수 있다.The hydraulic fracturing solution supply device may further include a waste water purification unit for purifying the waste water pressure crushing solution recovered from the gas well and converting it into a usable hydraulic crushing solution.

상기 수압파쇄용액 공급장치는, 상기 가스정에서 회수된 폐수압파쇄용액을 상기 폐수정화유닛으로 공급하기 전에 보관하는 폐수저장탱크를 더 포함할 수 있다.The hydraulic fracturing solution supply device may further include a wastewater storage tank for storing the wastewater crushing solution recovered in the gas well before supplying the wastewater purification unit.

상기 해양구조물은 상기 가스정을 채굴하는 과정에서 발생하는 머드를 처리하기 위한 머드처리유닛을 더 포함할 수 있으며, 상기 머드처리유닛은 상기 머드에 포함된 모래입자들 중 소정 크기 이하의 모래를 분리하는 샌드 분리기를 포함할 수 있다.The marine structure may further include a mud treatment unit for treating the mud generated in the process of mining the gas well, wherein the mud treatment unit separates sand of a predetermined size or less among the sand particles contained in the mud And may include a sand separator.

상기 수압파쇄용액 공급장치는, 물에 첨가제를 혼합하는 하이드레이션 유닛과; 상기 첨가제가 혼합된 물에 균열 지지체를 혼합하여 수압파쇄용액을 형성하는 블랜딩 유닛과; 상기 블랜딩 유닛에 공급되는 균열 지지체를 저장하는 균열 지지체 저장탱크를 포함할 수 있으며, 상기 샌드 분리기에서 분리된 모래는 상기 블랜딩 유닛 또는 상기 균열 지지체 저장탱크로 공급될 수 있다.The hydraulic fracturing solution supply device comprises: a hydration unit for mixing an additive with water; A blending unit for blending a crack support material with water mixed with the additive to form a hydraulic fracturing solution; And a crack support storage tank for storing a crack support to be supplied to the blending unit. The sand separated from the sand separator may be supplied to the blending unit or the crack support storage tank.

본 발명의 실시예에 따르면, 해저층에 존재하는 셰일가스를 시추할 수 있는 해양구조물을 구현할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an offshore structure capable of drilling a shale gas existing in a submarine bed can be implemented.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양구조물을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양구조물을 이용하여 해저층에서 세일가스를 시추하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 도 2의 A부분을 확대하여 나타낸 도면.
도 4는 도 3의 B부분을 확대하여 나타낸 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a view of an offshore structure according to one embodiment of the present invention.
2 is a schematic view illustrating a process of drilling a sail gas in a seabed using a marine structure according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 is an enlarged view of a portion A in Fig. 2; Fig.
Fig. 4 is an enlarged view of a portion B in Fig. 3; Fig.

본 발명에 따른 해양구조물의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, an embodiment of an offshore structure according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals designate like or corresponding components, and redundant description thereof is omitted .

또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.It is also to be understood that the terms first, second, etc. used hereinafter are merely reference numerals for distinguishing between identical or corresponding components, and the same or corresponding components are defined by terms such as first, second, no.

또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.In addition, the term " coupled " is used not only in the case of direct physical contact between the respective constituent elements in the contact relation between the constituent elements, but also means that other constituent elements are interposed between the constituent elements, Use them as a concept to cover each contact.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양구조물을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양구조물을 이용하여 해저층에서 세일가스를 시추하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3은 도 2의 A부분을 확대하여 나타낸 도면이며, 도 4는 도 3의 B부분을 확대한 것으로서 암석층에 형성된 균열 사이에 균열 지지체가 배치된 상태를 도시한 도면이다.FIG. 1 is a schematic view of an offshore structure according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view schematically illustrating a process of drilling a sail gas in a seabed layer using an offshore structure according to an embodiment of the present invention. to be. FIG. 3 is an enlarged view of part A of FIG. 2, and FIG. 4 is an enlarged view of part B of FIG. 3, showing a state in which a crack supporting body is disposed between cracks formed in the rock layer.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 해양구조물(1000)는 해저층에 존재하는 셰일가스(shale gas)를 추출하는 해양구조물로서, 부유식 몸체부(100)와 수압파쇄용액 공급장치(200)를 포함한다.1 to 4, an offshore structure 1000 according to an embodiment of the present invention is an offshore structure for extracting a shale gas existing in a seabed layer. The offshore structure 1000 includes a floating body 100, And a crushing solution supply device (200).

이 경우, 수압파쇄용액 공급장치(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 부유식 몸체부(100)에 설치될 수 있으며, 해저층에 시공된 시추공(well bore, 1)에서 셰일가스를 추출할 수 있도록 가스정(1)에 주입될 수압파쇄용액(fracing fluid, or fracturing fluid, 10)을 제조하여 공급할 수 있다.In this case, the hydraulic fracturing solution supply device 200 may be installed in the floating body 100 as shown in FIG. 1, and may extract the shale gas from a well bore 1 installed in the seabed A frac- tioning fluid (or fracturing fluid) 10 to be injected into the gas jets 1 may be prepared and supplied.

참고로, 본 발명에서 해양구조물이라 함은, 드릴쉽(Drill Ship)이나 잭업리그선(Jack-up Rig) 등과 같이 자항능력을 갖는 선박 형태를 포함할 수 있으며, 이외에도 부유식 생산저장하역 설비(Floating Production Storage & Offloading Unit: FPSO)이나 고정 플랫폼(Fixed Platform) 등과 같이 해상에 계류 가능한 부유식 해상구조물 형태로 이루어질 수도 있다. 즉, 본 발명에서의 해양구조물은 다양한 해상 환경에 따라 다양한 형태로 이루어질 수 있다.For reference, in the present invention, the offshore structure may include a vessel type having a self-discharge capability such as a drill ship or a jack-up rig. In addition, Floating Production Storage & Offloading Unit (FPSO) or fixed platform (Floating Production Floating Production Unit). That is, the marine structure in the present invention can be formed in various forms according to various marine environments.

이하 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, 본 실시예에 따른 해양구조물(1000)이 도 1에 도시된 바와 같이 드릴쉽과 같은 선박의 형태로 이루어진 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.Hereinafter, for the sake of convenience of description, a description will be given of an example in which the offshore structure 1000 according to the present embodiment is formed in the form of a vessel such as a drill ship as shown in FIG.

이러한 본 실시예에 따르면, 혈암층과 같은 해저 암석층에 존재하는 셰일가스를 탐사 및 시추할 수 있는 해양구조물(1000)을 구현함으로써, 해저 깊은 암석층의 공극에 오일 또는 가스 형태로 존재하는 셰일가스를 개발하여 자원으로 이용할 수 있다.According to this embodiment, the shale gas existing in the form of oil or gas is formed in the pores of the deep rock layer by implementing the marine structure 1000 capable of exploring and drilling the shale gas existing in the submarine rock layer such as the shale layer It can be developed and used as a resource.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 실시예에 따른 해양구조물(1000)의 각 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to Figs. 1 to 4, the respective constitutions of the offshore structure 1000 according to the present embodiment will be described in more detail.

부유식 몸체부(100)는 앞서 간략히 설명한 바와 같이 수압파쇄용액 공급장치(200)를 그 위에 탑재할 수 있는 구조물을 지칭하는 것이다. 이러한 부유식 몸체부(100)는, 예를 들어 밸러스트 탱크(미도시) 등을 구비함으로써 수면 상에 부유할 수 있으며, 이외에도 엔진과 추진기 등을 구비함으로써 자체적으로 추진 가능한 구조물일 수 있다. 이를 통해, 부유식 몸체부(100)는 원하는 해상으로 이동할 수도 있다.The floating body portion 100 refers to a structure capable of mounting the hydraulic fracturing solution supply device 200 thereon as briefly described above. The floating body 100 may be floated on the water surface by, for example, a ballast tank (not shown) or the like, and may be a self propelling structure provided with an engine and a propeller. Thereby, the floating body portion 100 may move to the desired sea.

본 실시예에서는 해양구조물(1000)이 드릴쉽의 형태를 갖는 경우를 도시하고 있으며, 이 경우 부유식 몸체부(100)는 선박의 선체를 형성할 수 있다.In this embodiment, the marine structure 1000 has a drill shape. In this case, the marine structure 1000 can form the hull of the ship.

수압파쇄용액 공급장치(200)는 해저층에 미리 형성된 가스정(1)으로부터 셰일가스를 추출할 수 있도록 가스정(1)으로 수압파쇄용액(10)을 제공하는 장치이다.The hydraulic fracturing solution supply device 200 is a device for providing the hydraulic fracturing solution 10 with the gas jets 1 so that the shale gas can be extracted from the gas jets 1 formed in advance in the submarine bed.

즉, 혈암과 같은 암석층의 공극 내에 존재하는 셰일가스를 외부로 추출하기 위해서는 암석층에 모세 혈관과 같은 수많은 균열을 만들 필요가 있으며, 이렇게 형성된 균열을 따라 셰일가스가 외부로 배출될 수 있도록 암석층 내의 압력을 높일 필요가 있는데, 수압파쇄용액 공급장치(200)는 이러한 수많은 균열을 만들 수 있는 수압파쇄용액(10)을 제조하여 공급하는 장치이다.In other words, in order to extract the shale gas existing in the pores of the rock layer such as shale, it is necessary to make numerous cracks such as capillary vessels in the rock layer. In order to discharge the shale gas to the outside along the formed crack, The hydraulic fracturing solution supply device 200 is a device for manufacturing and supplying the hydraulic fracturing solution 10 capable of generating such a large number of cracks.

수압파쇄용액 공급장치(200)를 통해 제공된 수압파쇄용액(10)은 해저층에 시공된 가스정(1)을 통해 해저 암석층으로 높은 압력으로 주입될 수 있으며, 이러한 과정을 통해 암석층에 수많은 미세한 균열을 생성할 수 있다.The hydraulic fracturing solution 10 provided through the hydraulic fracturing solution supply device 200 can be injected into the submarine rock layer at a high pressure through the gas well 1 constructed in the submarine layer and through this process a number of minute cracks Can be generated.

즉, 가스정(1)에 높은 압력의 수압파쇄용액(10)을 주입함으로써(즉, 가압된 수압파쇄용액(10)이 가스정(1)의 적어도 하나 이상의 노즐구멍을 통해 암석층으로 투입됨으로써), 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 암석층의 공극을 따라 식물의 뿌리와 같은 미세한 균열이 만들어질 수 있으며, 이렇게 형성된 균열의 틈을 통해 공극 내의 셰일가스가 가스정(1)을 통해 상대적으로 압력이 낮은 지상으로 배출될 수 있다.That is, by injecting the high pressure hydraulic fracturing solution 10 into the gas well 1 (that is, by injecting the pressurized hydraulic fracturing solution 10 into the rock layer through at least one nozzle hole of the gas well 1) As shown in FIG. 2 and FIG. 3, fine cracks such as roots of plants can be formed along the pores of the rock layer, and shale gas in the pores through the cracks thus formed is relatively low in pressure through the gas well 1 It can be discharged to the ground.

참고로, 여기서의 가스정(1)이라 함은 해저층에 뚫린 시추공(관공)의 형상을 유지하는 웰 케이싱(well casing, 3)뿐만 아니라 이러한 웰 케이싱(3)의 단부에서 연장되어 셰일가스가 존재하는 암석층에 설치되는 셰일가스 생산튜브(production tubing, 5)를 모두 포함하여 포괄적으로 지칭하는 용어이다.Here, the gas well 1 refers to not only a well casing 3 for retaining the shape of a borehole opened in the sea bed but also a well casing 3 extending from the end of the well casing 3, And a shale gas production tubing 5 installed in the rock bed of the building.

예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 웰 케이싱(3)은 해저면에서 해저 암석층의 소정 깊이까지 수직으로 설치된 관형의 튜브를 지칭할 수 있으며, 셰일가스 생산튜브(5)는 이러한 웰 케이싱(3)의 하단부에서 연장되어 암석층을 따라 수직 또는 수평방향으로 설치된 튜브를 지칭할 수 있는데, 이 경우 가스정(1)은 웰 케이싱(3)과 셰일가스 생산튜브(5)를 모두 포괄하는 용어이다.For example, as shown in FIG. 2, the well casing 3 may refer to a tubular tube vertically installed from the ocean floor to a predetermined depth of the submarine rock layer, The gas well 1 may be referred to as a tube extending from the lower end of the well 3 and extending vertically or horizontally along the rock layer. In this case, the well 1 is a term encompassing both the well casing 3 and the shale gas production tube 5 .

참고로, 웰 케이싱(3)은 스틸 파이프와 시멘트 등을 이용하여 지하수가 흐르는 대수층까지 시공될 수 있으며, 셰일가스 생산튜브(5)는 웰 케이싱(3)의 단부에서 하측으로 보다 연장되어 셰일가스가 존재하는 암석층에 시멘트를 이용하여 시공될 수 있다. 이 경우, 웰 케이싱(3)을 시공하는데 사용되는 시멘트와 셰일가스 생산튜브(5)를 시공하는데 사용되는 시멘트는 각각의 사용되는 조건에 따라 상이한 특성을 가질 수 있다.The well casing 3 can be constructed up to an aquifer through which groundwater flows using a steel pipe and cement. The shale gas production tube 5 extends further downward from the end of the well casing 3, Can be applied by using cement to the rock layer in which the cement is present. In this case, the cement used to construct the well casing 3 and the cement used to construct the shale gas production tube 5 may have different characteristics depending on the respective conditions used.

한편, 셰일가스 생산튜브(5)를 혈암과 같은 암석층에 위치시킨 후에 전술한 수압파쇄용액(10)이 암석층으로 침투될 수 있도록 이러한 암석층에 균열을 형성할 필요가 있다. 즉, 수압파쇄용액(10)을 이용하여 수압파쇄공법으로 암석층에 미세한 균열을 형성하기 전에, 이러한 수압파쇄용액(10)이 암석층에 보다 용이하게 침투할 수 있도록 셰일가스 생산튜브(5)가 위치한 암석층에 기초가 되는 균열을 형성할 필요가 있다.On the other hand, it is necessary to form a crack in the rock layer so that the hydraulic fracture solution 10 can be penetrated into the rock layer after the shale gas production tube 5 is placed in the rock layer such as shale. That is, before the fine cracks are formed in the rock layer by the hydraulic fracturing method using the hydraulic fracturing solution 10, the shale gas production tube 5 is positioned so that the hydraulic fracture solution 10 can more easily penetrate the rock layer It is necessary to form a crack that forms the basis of the rock layer.

이를 위해, 예를 들어 화약의 폭발력으로 암석층에 균열을 형성하는 천공건(perforation gun)과 같은 천공툴(perforation tools)이 사용될 수 있다. 이러한 천공툴에 대해서는 공지의 기술이 활용될 수 있으며, 본 명세서에서는 그 구체적 설명을 생략하기로 한다.For this purpose, perforation tools, such as perforation guns, which form cracks in the rock bed due to the explosive force of the gunpowder, may be used. A well-known technique may be utilized for such drilling tool, and a detailed description thereof will be omitted in this specification.

참고로, 위에 설명한 천공건과 같은 천공툴은 예를 들어 코일드 튜빙 유닛(coiled tubing unit, 미도시)과 같은 원격 코일 제어장치에 의해 원하는 곳으로 운반될 수 있다. 즉, 코일드 튜빙 유닛의 코일 단부에 실린 천공툴은 웰 케이싱(3)과 셰일가스 생산튜브(5)를 통해 암석층으로 접근할 수 있다.For reference, a perforation tool, such as the perforation gun described above, may be carried to a desired location by a remote coil control device, such as, for example, a coiled tubing unit (not shown). That is, the drilling tool at the coil end of the coined tubing unit can access the rock layer through the well casing 3 and the shale gas production tube 5.

또한, 예를 들어 가스정(1)의 일부 구역을 가스정(1)의 다른 구역으로부터 분리할 수 있는 플러그(plug, 7)와 같은 시추공 폐쇄 장치들도 코일드 튜빙 유닛과 같은 원격 코일 제어장치에 의해 셰일가스 생산튜브(5)로 운반될 수 있다. 이러한 기술들은 이미 공지된 관계로 그 상세한 설명은 여기서 생략하기로 한다.Also, borehole closing devices such as, for example, plugs 7, which are capable of separating some of the zones of the gas well 1 from other zones of the gas well 1, are also operated by a remote coil control device such as a coined tubing unit To the shale gas production tube 5. These techniques are already known, and a detailed description thereof will be omitted here.

구체적으로 본 실시예에 따른 수압파쇄용액 공급장치(200)는, 해상에서도 수압파쇄용액(10)을 제조하여 신속하게 공급할 수 있도록, 도 1에 도시된 바와 같이 하이드레이션 유닛(hydration unit, 210)과 블랜딩 유닛(blending unit, 220) 및 펌프 유닛(pump unit, 230)을 포함할 수 있다.Specifically, the hydraulic fracturing solution supply device 200 according to the present embodiment includes a hydration unit 210 as shown in FIG. 1 so that the hydraulic fracturing solution 10 can be manufactured and rapidly supplied even at sea level. A blending unit 220, and a pump unit 230.

하이드레이션 유닛(210)은 앞서 설명한 수압파쇄용액(10)을 만들기 위한 기초 용매인 물(water, 12)에 접착제(additives)와 같은 화학적 첨가제(14)를 혼합하는 장치이다. 이러한 첨가제(14)는 수압파쇄용액(10)이 사용 환경에 최적화될 수 있도록 공지된 다양한 첨가제를 활용할 수 있다.The hydration unit 210 is a device for mixing the chemical additive 14 such as adhesives with water 12 as a base solvent for making the hydraulic fracturing solution 10 described above. Such additive 14 can utilize various additives known so that the hydraulic fracturing solution 10 can be optimized for the use environment.

이 경우, 수압파쇄용액(10)을 만들기 위한 기초 용매인 물(12)로는 예를 들어 해상에서 쉽게 얻을 수 있는 해수(seawater)가 사용될 수 있다. 본 실시예와 같이 해수를 기초 용매로 이용하는 경우는, 해수에서도 화학적 반응이 가능한 첨가제를 사용할 수 있다. 이러한 첨가제로는 이미 공지된 다양한 첨가제가 활용될 수 있으며, 본 명세서에서는 그 구체적 설명을 생략하기로 한다.In this case, as the water 12 as a base solvent for making the hydraulic fracturing solution 10, for example, seawater easily obtainable at sea can be used. When seawater is used as a base solvent as in this embodiment, an additive capable of chemical reaction in seawater can be used. As such an additive, various additives well known in the art may be used, and a detailed description thereof will be omitted herein.

블랜딩 유닛(220)은 첨가제(14)가 혼합된 물(12)에 균열 지지체(proppant, 16)를 혼합하여 수압파쇄용액(10)을 제조하는 장치이다.The blending unit 220 is a device for producing the hydraulic fracturing solution 10 by mixing the proppant 16 with the water 12 mixed with the additive 14.

본 실시예의 경우, 균열 지지체(16)로는 예를 들어 모래(sand)가 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 예를 들어 합성 수지나 금속 재질의 구슬과 같은 다양한 재질과 형상의 지지체가 사용될 수 있다.In the case of this embodiment, for example, sand may be used as the crack supporting body 16, but it is not necessarily limited to this, and it is possible to use various kinds of materials and shapes, such as synthetic resin or metal beads, Can be used.

이러한 균열 지지체(16)는 물(12)과 첨가제(14)가 혼합되어 만들어진 수압파쇄용액(10)에 같이 포함되어 암석층 내로 주입됨으로써 암석층 내에 형성되는 균열에 끼이게 된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이렇게 균열 사이의 틈에 끼인 균열 지지체(16)에 의해 균열 간의 틈이 좁아지지 않고 간격을 일정하게 유지할 수 있다.The crack support body 16 is included in the hydraulic fracturing solution 10 made by mixing the water 12 and the additive 14 and is injected into the rock layer to be caught in the cracks formed in the rock layer. As shown in FIG. 4, the gap between the cracks is not narrowed by the crack support body 16 sandwiched by the cracks between the cracks, and the gap can be kept constant.

참고로, 수압파쇄용액(10)을 이용하여 암석층에 수많은 미세한 균열을 형성한 이후에도, 균열 지지체(16)가 균열 간의 틈을 유지하게 되며, 이러한 틈을 통해 셰일가스가 지속적으로 생산될 수 있다.For reference, even after forming numerous fine cracks in the rock layer by using the hydraulic fracturing solution 10, the crack support 16 maintains a gap between cracks, and shale gas can be continuously produced through these cracks.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 블랜딩 유닛(220)을 거쳐 생산된 수압파쇄용액(10)은 펌프 유닛(230)에 의해 높은 압력으로 가압되어 가스정(1)으로 주입될 수 있다. 이 경우, 펌프 유닛(230)을 통과한 수압파쇄용액(10)은 해양구조물(1000)의 라이저(330)를 통해 가스정(1)의 입구로 공급될 수 있다.1 and 2, the hydraulic fracturing solution 10 produced through the blending unit 220 can be pressurized to a high pressure by the pump unit 230 and injected into the gas well 1. In this case, the hydraulic fracturing solution 10 having passed through the pump unit 230 can be supplied to the inlet of the gas well 1 through the riser 330 of the offshore structure 1000.

한편, 본 실시예에 따른 수압파쇄용액 공급장치(200)는, 수압파쇄용액(10)을 만들기 위한 기초 용매인 물(12)에 첨가제(14)를 혼합하기 전에 물(12)을 원활하게 공급할 수 있도록, 부유식 몸체부(100)의 외부에서 물을 취수하여 저장하는 워터저장탱크(240)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the hydraulic fracturing solution supply device 200 according to the present embodiment can supply the water 12 smoothly before mixing the additive 14 into the water 12 as the base solvent for making the hydraulic fracturing solution 10 And a water storage tank 240 for collecting and storing water from the outside of the floating body portion 100 so that the water can be stored.

본 실시예의 경우는, 앞서도 언급한 바와 같이 해수를 기초 용매인 물(12)로 활용하기 때문에, 워터저장탱크(240)에 저장되는 물(12)은 해상에서 취수한 해수일 수 있다.In the case of this embodiment, since the seawater is used as the base water 12 as mentioned above, the water 12 stored in the water storage tank 240 can be seawater collected from the sea.

한편, 본 실시예에서는 수압파쇄용액(10)을 만들기 위한 물(water, 12)로서 해수를 활용한 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 담수저장탱크(미도시)이 부유식 몸체부(100)에 설치될 수 있으며, 이런 담수저장탱크에서 공급되는 담수(fresh water)를 수압파쇄용액(10)을 만들기 위한 물(12)로 활용할 수도 있다.On the other hand, in the present embodiment, the case where seawater is used as water (water) 12 for making the hydraulic fracturing solution 10 is described as an example, but the present invention is not limited thereto. For example, a fresh water storage tank (not shown) may be installed in the floating body 100, and fresh water supplied from the fresh water storage tank may be supplied to the water 12 ).

본 실시예에 따른 수압파쇄용액 공급장치(200)는, 도 1에 도시된 바와 같이 하이드레이션 유닛(210)에 공급되는 첨가제(14)를 저장하는 첨가제 저장탱크(250)를 더 포함할 수 있다.The hydraulic fracturing solution supply apparatus 200 according to the present embodiment may further include an additive storage tank 250 for storing the additive 14 supplied to the hydration unit 210 as shown in FIG. .

첨가제 저장탱크(250)는 예를 들어 접착제(additives)와 같은 첨가제(14)를 저장할 수 있는 용기이다. 이러한 첨가제 저장탱크(250)는 사용되는 첨가제(14)의 종류에 따라 상응하는 개수가 부유식 몸체부(100)에 설치될 수 있다.The additive storage tank 250 is a container capable of storing an additive 14 such as, for example, additives. The additive storage tank 250 may be installed in the floating body 100 in a corresponding number according to the type of the additive 14 used.

또한, 본 실시예에 따른 수압파쇄용액 공급장치(200)는, 블랜딩 유닛(220)에 공급되는 균열 지지체(16)를 저장할 수 있는 균열 지지체 저장탱크(260)를 더 포함할 수 있다.In addition, the hydraulic fracturing solution supply apparatus 200 according to the present embodiment may further include a crack supporting body storage tank 260 capable of storing a crack supporting body 16 supplied to the blending unit 220.

균열 지지체 저장탱크(260)는 첨가제 저장탱크(250)와 마찬가지로 사용되는 균열 지지체(16)의 형태나 종류에 따라 상응하는 개수가 부유식 몸체부(100)에 구비될 수 있다.The crack supporting body storage tank 260 may be provided in the floating body portion 100 in a corresponding number according to the type or the type of the crack supporting body 16 used as the additive storage tank 250.

이와 같이, 워터저장탱크(240)와 첨가제 저장탱크(250)와 균열 지지체 저장탱크(260)에서 제공된 물(12)과 첨가제(14)와 균열 지지체(16)를 하이드레이션 유닛(210)과 블랜딩 유닛(220)을 이용하여 혼합함으로써 수압파쇄용액(10)을 만들 수 있으며, 이렇게 만들어진 수압파쇄용액(10)을 펌프 유닛(230)의 동력을 이용하여 가스정(1)으로 가압하여 공급할 수 있다.The water 12 and the additive 14 and the crack support 16 provided in the water storage tank 240 and the additive storage tank 250 and the crack support storage tank 260 are blended with the hydration unit 210, Pressure crushing solution 10 can be produced by mixing the mixture using the unit 220 and the hydraulic fracturing solution 10 thus produced can be pressurized and supplied to the gas well 1 using the power of the pump unit 230. [

본 실시예에 따른 수압파쇄용액 공급장치(200)는 매니폴드 유닛(290)을 더 포함할 수 있으며, 매니폴드 유닛(290)은 도 1에 도시된 바와 같이 펌프 유닛(230)과 상호 연결되게 설치될 수 있다. 즉, 펌프 유닛(230)을 통해 가압된 수압파쇄용액(10)은 매니폴드 유닛(290)을 통과하여 해저 가스정(1)으로 공급될 수 있다.The hydraulic fracturing solution supply device 200 according to the present embodiment may further include a manifold unit 290 which is connected to the pump unit 230 as shown in FIG. Can be installed. That is, the hydraulic fracture solution 10 pressurized through the pump unit 230 can be supplied to the submarine gas well 1 through the manifold unit 290.

또한, 본 실시예에 따른 수압파쇄용액 공급장치(200)는, 사용하고 난 후 가스정(1)에서 회수된 폐수압파쇄용액(20)을 정화하여 다시 사용 가능한 수압파쇄용액(10)으로 만드는 폐수정화유닛(270)를 더 포함할 수 있다.The hydraulic fracturing solution supply device 200 according to the present embodiment is a device for supplying a hydraulic fracturing solution 10 which is used after being used to purify the waste water pressure crushing solution 20 recovered in the gas well 1, A purification unit 270 may be further included.

폐수정화유닛(270)은 가스정(1)으로부터 회수된 폐수압파쇄용액(20)에서 화학적 첨가제(14)나 기타 불순물 등을 제거하여 다시 사용 가능한 깨끗한 수압파쇄용액(10)으로 만드는 장치이다.The wastewater purification unit 270 is a device that removes the chemical additives 14 and other impurities from the wastewater pressure crushing solution 20 recovered from the gas jug 1 into a usable clean hydraulic crushing solution 10.

이러한 폐수정화유닛(270)의 구체적 구성은 공지의 기술들이 적용될 수 있으므로 그 상세한 설명은 여기서 생략하기로 한다.The detailed configuration of such a wastewater purification unit 270 can be applied to known technologies, and a detailed description thereof will be omitted here.

본 실시예의 경우는, 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 가스정(1)에서 회수된 폐수압파쇄용액(20)을 폐수정화유닛(270)으로 공급하기 전에 임시로 보관할 수 있는 폐수저장탱크(280)를 더 포함할 수 있다.In the case of this embodiment, as shown schematically in FIG. 1, a wastewater storage tank 280 (which can be temporarily stored before supplying the wastewater crushing solution 20 recovered from the gas well 1 to the wastewater purification unit 270) ).

한편, 가스정(1)을 통해 천공건을 투입하여 암석층에 기초 균열을 만들거나, 가스정(1)을 통해 수압파쇄용액(10)을 주입하여 미세한 균열을 만드는 과정은, 모두 해저의 원하는 암석층까지 가스정(1)을 형성하는 선행 과정이 요구된다. 즉, 상술한 과정이 진행되기 전에 해저의 원하는 암석층까지 가스정(1)이 미리 시공될 필요가 있다.The process of making the base crack in the rock layer by injecting the perforation gun through the gas well 1 or making the fine crack by injecting the hydraulic fracturing solution 10 through the gas well 1 is carried out by a gas- (1) is required. That is, before the above-described process is performed, the gas jug 1 needs to be installed in advance to the desired rock layer of the seabed.

이를 위해, 본 실시예에 따른 해양구조물(1000)은, 해저층에서 셰일가스를 추출할 수 있도록 앞서 설명한 가스정(1)을 시공할 수 있는 가스정 형성장치(300)를 더 포함할 수 있다.To this end, the offshore structure 1000 according to the present embodiment may further include a gas well forming apparatus 300 capable of installing the gas well 1 described above so as to extract the shale gas from the submarine bed.

가스정 형성장치(300)는, 가스정(1)을 뚫을 수 있는 드릴링 유닛(310)을 포함할 수 있다. 드릴링 유닛(310)은 드릴링에 필요한 장비뿐만 아니라 이러한 장비에 동력을 제공하는 구동장치와 펌프 등을 포함할 수 있다.The gas well forming apparatus 300 may include a drilling unit 310 capable of piercing the gas well 1. The drilling unit 310 may include not only the equipment required for drilling, but also a drive unit and a pump that provide power to such equipment.

이외에도, 가스정 형성장치(300)는, 가스정(1)의 형상을 유지하기 위해 시추공(관공) 내에 웰 케이싱(3)을 시공하는 웰 케이싱 설치장비(미도시)와, 가스정(1)의 입구와 부유식 몸체부(100) 사이를 서로 연결하는 라이저(riser, 330) 등을 더 포함할 수 있다.The gas well forming apparatus 300 further includes a well casing installation equipment (not shown) for constructing the well casing 3 in the borehole to maintain the shape of the gas well 1, And a riser 330 connecting the floating bodies 100 to each other.

비록 구체적으로 도시되지는 않았으나, 가스정(1)을 뚫기 위한 드릴링 유닛(310)은 종래의 드릴쉽에 구비된 드릴링 장비를 활용할 수 있다. 또한, 웰 케이싱 설치장비(미도시)는 예를 들어 스틸 파이프와 시멘트 등을 이용하여 관공(시추공) 내부를 여러겹으로 케이싱(casing)할 수 있는 장비로, 기존의 웰 케이싱 설치장비를 활용할 수 있다.Although not specifically shown, the drilling unit 310 for drilling the gas jets 1 may utilize drilling equipment provided in a conventional drill ship. In addition, the well casing installation equipment (not shown) can be used to casing multiple holes inside a borehole using steel pipe and cement, for example. It can utilize existing well casing installation equipment have.

이와 같이 가스정 형성장치(300)를 이용하여 해저층에 가스정(1)을 형성할 수 있으며, 이렇게 형성된 가스정(1)으로 수압파쇄용액(10)을 가압하여 주입함으로써 수압에 의해 암석층에 균열을 만들 수 있으며, 이렇게 형성된 균열을 통해 해저 암석층의 공극 내에 갇혀있던 셰일가스를 추출할 수 있다.In this way, the gas jug 1 can be formed in the seabed layer by using the gas jug forming apparatus 300, and the water pressure crushing solution 10 is pressurized and injected with the gas jug 1 thus formed, The cracks thus formed can be used to extract shale gas trapped in the pores of the submarine rock bedrock.

이렇게 균열이 형성된 암석층으로부터는 일정 기간 동안 지속적으로 셰일가스를 추출할 수 있다.The shale gas can be continuously extracted from the cracked rock layer for a certain period of time.

한편, 셰일가스의 생산성을 높이기 위해서는 암석층에 보다 많은 시추공을 뚫을 필요가 있다. 이 경우, 균열을 통해 셰일가스 생산이 가능해진 가스정(1)의 일부 구역을 시추공 작업이 진행중인 가스정(1)의 다른 구역으로부터 분리할 필요가 있다. 이를 위해, 앞서도 간략히 설명한 바와 같이, 셰일가스 생산이 가능해진 가스정(1)으로 수압파쇄용액(10)이 유입되지 못하도록 가스정(1)의 일부 구간을 폐쇄할 수 있는 플러그(7)와 같은 시추공 폐쇄 장치들이 사용될 수 있다. 이러한 장치들은 공지의 기술이 활용될 수 있으므로 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.On the other hand, in order to increase the productivity of the shale gas, it is necessary to drill more boreholes in the rock layer. In this case, it is necessary to separate a part of the gas jug 1 from the other areas of the gas jug 1 in which borehole work is in progress, in which the shale gas production is enabled through the cracks. For this purpose, as described briefly above, a borehole closures such as a plug 7 capable of closing a part of the gas well 1 so that the hydraulic crushing solution 10 can not flow into the gas well 1 capable of producing the shale gas, Devices can be used. Since these devices can utilize known techniques, detailed description thereof will be omitted here.

한편, 본 실시예에 따른 해양구조물(1000)의 가스정 형성장치(300)는, 가스정(1)을 채굴하는 과정에서 발생하는 머드(mud) 등을 처리하기 위한 머드처리유닛(320)을 더 포함할 수 있다.The apparatus 300 of the present invention may further include a mud processing unit 320 for processing the mud generated during the mining of the gas well 1 can do.

여기서, 머드라 함은 시추공을 뚫는 과정에서 발생하는 진흙과 암석 입자(예를 들어, 모래)와 물 등의 혼합물을 지칭하는 용어이다.Here, the term mud refers to a mixture of mud and rock particles (for example, sand) and water generated in the process of drilling a borehole.

본 실시예에 따른 머드처리유닛(320)은 예를 들어 드릴쉽과 같은 시추용 특수선박에 구비된 종래의 머드처리장치와 유사할 수 있다. 따라서, 종래의 시추용 머드처리장치와 중복되는 장비들에 대해서는 그 구체적 설명을 생략하기로 한다.The mud processing unit 320 according to the present embodiment may be similar to a conventional mud processing apparatus provided in a specialized vessel for drilling such as, for example, a drill ship. Therefore, the detailed description of the equipment that overlaps with the conventional drilling mud treatment apparatus will be omitted.

본 실시예에 따른 머드처리유닛(320)은, 도 1에 도시된 바와 같이 가스정(1)을 뚫은 과정에서 다량 발생하는 머드에 포함된 모래입자들 중 소정 크기 이하의 모래를 분리할 수 있는 샌드 분리기(322)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the mud processing unit 320 according to the present embodiment includes a sand (s) capable of separating sand of a predetermined size or less among sand particles contained in a mud generated in a large amount in the process of piercing the gas well 1 And a separator 322.

이렇게 샌드 분리기(322)에 의해 분리된 소정 크기 이하의 모래들은 수압파쇄용액(10)을 제조하는 과정에서 필요한 균열 지지체(16)로 활용될 수 있다.The sand having a predetermined size or smaller separated by the sand separator 322 can be utilized as a crack support body 16 required in the process of manufacturing the hydraulic fracturing solution 10.

참고로, 본 실시예에 따른 수압파쇄용액(10)의 주성분을 살펴보면, 물(12)이 약 90%를 차지하며 균열 지지체(16)가 약 9.5%를 차지할 수 있다. 나머지 약 0.5%는 접착제와 같은 첨가제(14)로 이루어질 수 있다.For reference, the main component of the hydraulic fracturing solution 10 according to the present embodiment is that the water 12 occupies about 90% and the crack support 16 occupies about 9.5%. The remaining about 0.5% may consist of additive 14 such as an adhesive.

해저 암석층에 존재하는 셰일가스를 추출하기 위해서는, 많은 량의 물(12)과 균열 지지체(16)가 필요하다. 물(12)의 경우는 해상에서 쉽게 확보할 수 있는 해수를 이용함으로써 용이하게 해결할 수 있으나, 균열 지지체(16)의 경우는 해상의 특성상 육상으로부터 지속적으로 공급받는 것이 용이하지 않다.In order to extract the shale gas present in the submarine rock layer, a large amount of water 12 and crack support body 16 are required. In the case of the water 12, it can be easily solved by using seawater which can be easily secured at sea. However, in the case of the crack supporting body 16, it is not easy to continuously supply the water from the land because of its marine characteristics.

균열 지지체(16)를 안정적으로 공급하기 위해, 해상의 특성상 가스정(1)을 채굴하는 과정에서 확보할 수 있는 다량의 모래입자를 활용할 수 있다.In order to stably supply the crack support body 16, it is possible to utilize a large amount of sand particles that can be secured in the process of mining the gas jug 1 due to the characteristics of the sea.

즉, 가스정(1) 형성 과정에서 발생하는 머드 내의 모래입자들 중 소정 크기 이하의 모래입자만을 따로 분리하여 균열 지지체(16)로 활용할 수 있다.That is, only the sand particles of a predetermined size or less among the sand particles in the mud generated during the formation of the gas well 1 can be separated and utilized as the crack support body 16.

본 실시예에서는 예를 들어 입자의 직경이 약 2mm 이하의 모래들을 분리하여 균열 지지체(16)로 사용할 수 있다.In this embodiment, for example, sand having a particle diameter of about 2 mm or less can be separated and used as the crack support body 16.

이렇게 샌드 분리기(322)에 의해 분리된 소정 크기 이하의 모래들은, 수압파쇄용액(10)을 제조하는 과정에서 필요한 균열 지지체(16)로 활용될 수 있도록, 도 1에 도시된 바와 같이 예를 들어 블랜딩 유닛(220) 또는 균열 지지체 저장탱크(260)로 공급될 수 있다.The sand having a predetermined size or smaller separated by the sand separator 322 can be used as a crack support body 16 required in the process of manufacturing the hydraulic fracturing solution 10, The blending unit 220 or the crack support storage tank 260.

즉, 샌드 분리기(322)에 의해 분리된 소정 크기 이하의 모래들은, 블랜딩 유닛(220)으로 바로 공급되어 첨가제(14)가 섞인 물(12)과 혼합될 수도 있으며, 균열 지지체 저장탱크(260)에 잠시 보관되었다가 필요할 때마다 블랜딩 유닛(220)으로 공급될 수도 있다.That is, the sand having a predetermined size or less separated by the sand separator 322 may be directly supplied to the blending unit 220 and mixed with the water 12 mixed with the additive 14, And may be supplied to the blending unit 220 whenever necessary.

이와 같이, 혈암층과 같은 해저 암석층에 존재하는 셰일가스를 시추할 수 있는 해양구조물(1000)을 구현함으로써, 해저 깊은 암석층의 공극에 오일 또는 가스 형태로 존재하는 셰일가스를 개발하여 자원으로 이용할 수 있다.Thus, by implementing an offshore structure (1000) capable of drilling a shale gas existing in a submarine rock layer such as a shale layer, a shale gas existing in the form of oil or gas can be developed and utilized as a resource have.

이하에서는, 도 1을 참조하여 상술한 해양구조물(1000)의 작동과정을 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the offshore structure 1000 described above with reference to FIG. 1 will be described.

먼저, 앞서 설명한 바와 같이, 해양구조물(1000)에 구비된 가스정 형성장치(300)를 이용하여 해저층에 가스정(1)을 형성할 수 있다.First, as described above, the gas jug 1 can be formed in the seabed layer by using the gas jug forming apparatus 300 provided in the offshore structure 1000.

이렇게 형성된 가스정(1)으로 해양구조물(1000)의 수압파쇄용액 공급장치(200)를 통해 제공되는 수압파쇄용액(10)을 높은 압력으로 주입할 수 있다.The hydraulic crushing solution 10 provided through the hydraulic crushing solution supply device 200 of the offshore structure 1000 can be injected at a high pressure into the thus formed gas jug 1.

여기서, 수압파쇄용액 공급장치(200)에 의해 수압파쇄용액(10)이 제조되는 과정을 간략히 살펴보면, 워터저장탱크(240)와 첨가제 저장탱크(250)와 균열 지지체 저장탱크(260)에서 제공된 물(12)과 첨가제(14)와 균열 지지체(16)를 하이드레이션 유닛(210)과 블랜딩 유닛(220)을 이용하여 혼합함으로써 수압파쇄용액(10)을 만들 수 있으며, 이렇게 만들어진 수압파쇄용액(10)을 펌프 유닛(230)의 동력을 이용하여 가스정(1)으로 가압하여 공급할 수 있다.The process of producing the hydraulic fracturing solution 10 by the hydraulic fracturing solution supply apparatus 200 will be briefly described with reference to the water supplied from the water storage tank 240, the additive storage tank 250 and the crack support storage tank 260 The hydraulic fracturing solution 10 can be made by mixing the additive 14, the additive 14 and the crack supporting body 16 by using the hydration unit 210 and the blending unit 220, Can be pressurized and supplied to the gas cylinder 1 by using the power of the pump unit 230. [

가스정(1)을 통해 셰일가스 생산튜브(5)에 도달한 수압파쇄용액(10)은 셰일가스 생산튜브(5)의 길이방향을 따라 외주면에 형성된 다수의 천공홀을 통해 암석층으로 주입될 수 있다.The hydraulic fracturing solution 10 reaching the shale gas producing tube 5 through the gas well 1 can be injected into the rock layer through a plurality of perforation holes formed in the outer circumferential surface along the longitudinal direction of the shale gas producing tube 5 .

수압파쇄용액(10)의 높은 수압에 의해 암석층에 수많은 균열이 생성될 수 있으며, 이렇게 생성된 균열을 통해 셰일가스가 외부로 배출될 수 있다.Numerous cracks can be generated in the rock layer by the high hydraulic pressure of the hydraulic fracturing solution 10, and the shale gas can be discharged to the outside through the generated cracks.

한편, 이렇게 사용된 수압파쇄용액(10)은 폐수압파쇄용액(20)이 되어 해양구조물(1000)의 수압파쇄용액 공급장치(200)로 다시 회수될 수 있다.The hydraulic fracture solution 10 thus used may be recovered as a waste water pressure crushing solution 20 to the hydraulic fracturing solution supply device 200 of the offshore structure 1000.

도 1에 도시된 바와 같이, 라이저(330) 등을 통해 회수된 폐수압파쇄용액(20)은 수압파쇄용액 공급장치(200)의 폐수정화유닛(270)에 의해 정화되어 재사용될 수 있다. 이 경우, 회수된 폐수압파쇄용액(20)은 폐수저장탱크(280)에 잠시 저장되었다가 폐수정화유닛(270)으로 공급될 수도 있으며 이러한 과정 없이 폐수정화유닛(270)으로 바로 공급될 수도 있다.As shown in FIG. 1, the wastewater pressure-crushing solution 20 recovered through the riser 330 or the like can be purified and reused by the wastewater purification unit 270 of the hydraulic fracturing solution supply device 200. In this case, the recovered waste water pressure crushing solution 20 may be temporarily stored in the waste water storage tank 280 and then supplied to the waste water purification unit 270 or may be supplied directly to the waste water purification unit 270 without such a process .

비록 도시되지는 않았으나, 이러한 과정에서 사용이 불가능한 폐수(waste water, 22)는 안전하게 재처리되어 해상으로 배출될 수 있다.Although not shown, waste water 22, which is unusable in this process, can be safely reprocessed and discharged to sea.

한편, 도 1에 도시된 본 실시예에 따른 해양구조물(1000)의 구성들 간 배치나 형태 또는 크기 등은 설계조건에 따라 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다.It should be understood that the arrangement, shape, and size of the structures of the offshore structure 1000 according to the present embodiment shown in FIG. 1 can be variously modified according to design conditions.

이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

1: 가스정 3: 웰 케이싱
5: 셰일가스 생산튜브 7: 플러그
10: 수압파쇄용액 12: 물
14: 첨가제 16: 균열 지지체
20: 폐수압파쇄용액 22: 폐수
100: 부유식 몸체부 200: 수압파쇄용액 공급장치
210: 하이드레이션 유닛 220: 블랜딩 유닛
230: 펌프 유닛 240: 워터저장탱크
250: 첨가제 저장탱크 260: 균열 지지체 저장탱크
270: 폐수정화유닛 280: 폐수저장탱크
290: 매니폴드 유닛 300: 가스정 형성장치
310: 드릴링 유닛 320: 머드처리유닛
322: 샌드 분리기 330: 라이저
1000:해양구조물1: gas well 3: well casing
5: Shale gas production tube 7: Plug
10: Hydrofracturing solution 12: Water
14: additive 16: crack support
20: waste water pressure crushing solution 22: waste water
100: Floating body 200: Hydraulic crushing solution supply device
210: Hydration unit 220: Blending unit
230: pump unit 240: water storage tank
250: additive storage tank 260: crack support storage tank
270: Wastewater purification unit 280: Wastewater storage tank
290: manifold unit 300:
310: Drilling unit 320: Mud processing unit
322: a sand separator 330: a riser
1000: Offshore structures

Claims

An offshore structure for extracting shale gas from the seabed,
A floating body portion;
A hydraulic fracturing solution supply device installed in the floating body for providing a hydraulic crushing solution with the gas jets so as to extract shale gas through the gas jets installed in the submarine floor;
And a mud processing unit for processing the mud generated in the process of mining the gas well,
The hydraulic fracturing solution supply device includes:
A hydration unit for mixing the additive with water;
A blending unit for blending a crack support material with water mixed with the additive to form a hydraulic fracturing solution;
A pump unit for injecting the hydraulic fracturing solution supplied from the blending unit into the gas well;
And a crack support storage tank for storing a crack support supplied to the blending unit,
Wherein the mud processing unit includes a sand separator for separating sand of a predetermined size or less among the sand particles contained in the mud,
Wherein the sand separated by the sand separator is supplied to the blending unit or the crack support storage tank.

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The method according to claim 1,
The hydraulic fracturing solution supply device includes:
A water storage tank for collecting and storing water outside the floating body portion before mixing the water with the additive;
And an additive storage tank for storing the additive supplied to the hydration unit.

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The method according to claim 1,
The hydraulic fracturing solution supply device includes:
Further comprising a wastewater purification unit for purifying the wastewater pressure fracture solution recovered from the gas well and converting it into a usable hydraulic fracturing solution.

The method according to claim 6,
The hydraulic fracturing solution supply device includes:
Further comprising a wastewater storage tank for storing the wastewater pressure-crushing solution recovered from the gas well before supplying the wastewater purification unit.

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