KR100613926B1 - 관 조작 조립체와 채굴장치 공급방법 - Google Patents

Abstract

시추기 사용용 조작 조립체는 관(50, 52, 54)을 수용하여 이들을 스탠드에 조립하는 2개 이상의 조종실(34, 35)과, 조립 스탠드를 시추공으로 이송시키는 이동수단을 포함하며, 상기 조종실(34, 35)은 시추공에 있는 채굴장치로부터 분리 이격된다. 상기 조종실(34, 35)은 채굴장치의 어느 일측이, 각각의 조종기와 채굴 장차와의 사이에 주어진 보관 영역으로 대체된다. 컨베이어가 조종실로 관을 이송하도록 설치된다. 유정 중앙부에 채굴장치를 공급하는 방법도 제공된다.

Description

관 조작 조립체와 채굴장치 공급방법{HANDLING ASSEMBLY FOR TUBULARS AND METHOD OF SUPPLYING DRILLING APPARATUS}

본 발명은 시추기(rig)에 사용하는 파이프 또는 관 조작 조립체(pipe or tubular handling assembly)와, 유정 중앙부(well center)에 채굴장치를 공급하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 시추기 바닥에 유정관을 조작 및 보관하기 위한 유정탑(油井塔) 구조에 관한 것이다.

종래 시추기 설계에서, 채굴관(drilling pipe), 수직도관(riser) 및 쇠파이프관(casing tubular)과 같은 유정관(well tubular)들은 일반적으로, 시추기의 주 바닥면 또는 갑판에 있는 랙(rack)에 배치된 단일 길이의 파이프(조인트)로서 보관 된다. 채굴 작업을 하는 중에 사용되는 유정관 조인트는, 일명 고양이 길(catwalk: 공장의 천장 가까이 있는 횡단교의 좁은작업통로)로 불리우는 채굴 또는 시추 바닥과 주 시추 바닥을 연결한 구조체 위로 들어 올려져, 유정 중앙부 옆에 채굴 바닥에 있는 "쥐구멍(mousehole)"이라 불리우는 트인 소구경 구멍 안으로 하강된다. 채굴 끈(string)에 조인트를 더하여, 회전이음쇠(swivel)와 켈리(kelly)로 구성된 채굴 끈의 상단부가 채굴 끈의 받침대에서 연결해제 되어 소구경 구멍으로 이동된다. 다음, 상기 켈리는 조인트의 상단부("박스") 안으로 진입하여, 나사공구 조인트가 단단히 조여지도록 돌려진다. 파이프의 조인트와 켈리는 들어 올려져서, 다시 유정 중앙부로 이동하여 현수된 채굴 끈의 상단부 안으로 진입된다. 다시, 나사 연결부를 파이프 조인트와 켈리를 회전하여 단단히 조여준다.

채굴 끈에 새로운 조인트를 연결시킨 후에, 조인트 길이에 맞추어 채굴작업을 재개할 수 있다. 이때, 상기 채굴작업은 다른 조인트를 상술된 단계를 반복하는 채굴 끈에 더하기 위해서 정지하여야 한다.

따라서, 임의 간격으로 채굴작업이 정지 된다. 이러한 때에, 채굴 끈은 유정 밖으로 끌어 올려진다. 켈리와 회전 이음쇠를 밖으로 끌어 올려, 채굴 끈의 상부에서 제거하고 그리고 상기 소구경 구멍인 채굴 바닥면에 있는 다른 하나의 트인 구멍 안에 놓여진다. 이때, 채굴 파이프 엘레베이터를 사용하여 채굴 끈을 견인하여, 이것을 파이프 또는 수직도관 조인트의 스탠드로 나눈다. 끌어 올리는 작업을 하는 동안에, 관의 모든 단일 조인트가 일시에 빠져나오지는 않는다. 대신, 채굴 끈이 흔히 일시에 3개 조인트를 견인한다. 연결된 파이프의 조인트는 스탠드(stand)라 불리우는 것을 구성한다. 스탠드는 2개와 4개 조인트 사이에서 변경할 수 있다. 상기 스탠드들은 일반적으로 마스트 또는 유정탑 구조에 있는 수직도관 랙 내에 설치된다. 상기 스탠드는 기본적으로 끄집어 내는 조작을 역으로 하는 것으로 재조립된다.

쇠파이프 관은 최초 채굴 끈으로 조립된다. 그리고, 여기에서는 일반적으로 쇠파이프를 끌어올리는 작업이 없다. 따라서, 유정탑 구조 내에는 쇠파이프 스탠드를 보관하기 위한 보관 공간이 없다.

해양의 수직도관은 쇠파이프 끈과 매우 흡사한 방식으로 운전된다. 다시, 수직도관 조인트가 끌어 올려지지 않고 그리고 일반적으로 비상사태 또는 시추기 이동 시에만 회수되기에, 부유식 채굴 플랫폼의 마스트 또는 유정탑 구조 내에는 수직도관 스탠드 또는 조인트용으로 제공된 수직 보관부가 없다.

근래, 예를 들어 전자제어식 장비를 사용하여 적어도 파이프의 일부분의 조작을 자동으로 하는 파이프 조인트를 조립 및 저장하려는 많은 시도가 있었다.

상술된 활동은 유정 구조체의 경로를 따라 발생한다. 이러한 경로를 일반적으로 임계경로(critical path)로 언급한다. 임계경로에서 발생하는 모든 활동이, 채굴작업 또는 천공작업에 시간 소비가 없는, "플랩 시간(flat time)"에 기여한다. 따라서, 본 발명은 플랩 시간의 양을 감소하여 유정 생성의 효율을 증가시키는 것을 찾아내는 것이다.

본 발명의 일 면에 의거, 관을 수용하여 스탠드에 이들을 조립하는 2개 이상의 조종실과, 유정 중앙으로 조립 스탠드를 이동시키는 이동수단을 포함하는, 시추기에 사용되는 조작 조립체가 제공되며; 상기 상기 조종실은 유정 중앙부에서 채굴장치와 이격 분리되어 있다. 상기 이격은 유정 중앙 영역의 외측과 켈리 도달부의 외측으로 한정된다.

각각의 관이 채굴장치에 이르기 전에, 쇠파이프, 채굴 파이프 및 수직도관과 같은 관으로 이루어진 스탠드의 사전-조립은 임계경로에서 발생하는 작업량을 감소하고 그리고 채굴 작업과 관련된 플랩 시간을 감소한다.

양호하게, 조종실이, 각 조종실과 채굴장치와의 사이에 제공되어진 수직 방향 스탠드를 보관하는 보관 영역으로, 채굴장치의 어느 일 측을 대체 한다. 이러한 구조는 스탠드가 채굴 진행 속도와 무관하게 만들어져 유정 홀로 이동하기 위한 준비가 이루어지는 저장작업을 허용하게 한다. 이러한 사실은 관 스탠드가 채굴 작업과 무관하게 사전 조립되게 하고 그리고 이동 수단이 이동요청을 받으면 사전 조립된 스탠드를 간단하게 공급하여 임계경로를 따르는 플랩 시간의 상당한 감소를 보장한다.

양호하게, 채굴장치는 갑판의 적어도 중앙부 위에 랙를 따라서 정렬된 관을 가진 시추기 갑판의 일 모서리에 근접하여 배치된다. 컨베이어 시스템이 조종실로 관을 이송시키기 위해 설치되며; 상기 컨베이어 시스템은 호이스트 또는 갠트리(gantry) 크레인과 같은 승강 수단과, 조종실로 관을 나르는 활차(trolley)로 이루어진다.

스탠드가 경(lighter) 쇠파이프 또는 채굴 파이프로 만들어지는 곳에서, 이동수단은 파이프 랙킹(racking) 시스템 이다. 그런데, 이동수단인, 수직도관과 같은 대형 관의 스탠드는, 수직도관 스탠드의 측면 안내부를 제공하도록 호이스트와 같이 이동하는 파이프 랙킹 시스템과 유정 중앙부로 이송되어 수직도관 스탠드 중량체를 나르는 호이스트를 가진, 승강 수단과 파이프 조작 조립체를 포함한다.

본 발명은 2개 수직도관으로 구성된 수직도관 스탠드를 만들수 있게 하며, 그리고 2개 이상의 수직도관을 함께 조립하는데 소비되는 다량의 시간으로 인해서, 유정 홀에 직접적인 수직도관 스탠드의 설치가 임계경로에서의 플랩 타임의 상당한 저하를 가져오는 것이다.

각각의 조종실은 유정 중앙부의 것을 구비하여 총 3개의 소구경 구멍을 포함한다. 종래 소구경 구멍과 대비하여, 새로운 조작 조립체의 상기 소구경 구멍의 적어로 한 개는 대형 쇠파이프 및/또는 수직도관 직경을 수용하기에 충분한 크기의 직경을 갖는다. 또한, 상기 소구경 구멍은 종래 소구경 구멍보다 더 깊다. 소구경 구멍의 깊이는 적어도 2개 파이프 조인트의 길이 또는, 적어도 일 쇠파이프의 길이, 양호하게는 3개 파이프 조인트 또는 2개 쇠파이프의 길이를 초과한다.

본 발명의 다른 면에 의거, 3개 또는 그 이상의 쇠파이프로 구성된 쇠파이프 스탠드도 제공된다.

3중 쇠파이프 스탠드와 2중 수직도관 스탠드를 조립 운반하는 조작 조립체의 능력이 플랩 시간을 저하시키는 주요한 특징이다. 상기 장비는 추가 중량을 취하는 설계 명세서의 요구에 따라 상기 스탠드를 이송하는 요구를 받게 된다. 따라서, 조작 조립체의 추가적인 장비 필요가 가격을 올리기는 하지만, 플랩 시간에서의 전체적인 감소와 홀을 만들거나 끌어 올리는 작업의 증가 속도가, 전체적으로 더 많은 비용 절감 효과를 달성하는 것이다.

본 발명의 다른 면에 의거, 다음을 포함하는, 관 스탠드로 유정 중앙부에 채굴장치를 공급하는 방법이 제공된다. (1)조종실이 유정 중앙부의 다른 측에 배치되는, 제1조종실과 제2조종실로 관을 전달하는 단계; (2)유정 중앙부에서 동시적으로 채굴작업을 하면서 제1조종실에서 스탠드에 관을 조립하는 단계; 및 (3)채굴장치로 조립 스탠드를 이동하는 단계.

따라서, 상기 방법은 채굴 작업을 하는 중에 스탠드의 연속 조립을 허용하여, 천공 작업을 직접적으로 초래하지 않는 유정 중앙부에서의 활동을 없애었다. 이러한 방식에서는, 일 조종실이 스탠드를 조립하면서, 타 조종실이 채굴 작업과 상관하여 다른 과제를 수행하거나 또는 유정 중앙부에서의 채굴 작업과 동시적으로 스탠드를 조립할 수 있다. 따라서, 상기 방법은, 유정 중앙부에서 동시적으로 채굴 작업을 하면서 제1 및 제2조종실 양쪽에서 스탠드에 관을 조립하는 단계를 구비한다.

선택적으로, 상기 방법은 타 조종실이 스탠드 조립동작을 하는 동안에 일 조종실에서 유정 중앙부로 스탠드를 이동시키는 단계를 구비한다.

양호하게, 상기 방법은 조종실과 유정 중앙부와의 사이에 정위치에 스탠드를 보관하는 단계를 구비하여, 천공 사용을 위해 스탠드가 항시 사전-조립되게 한다. 이러한 사실은 스탠드가 필요한 채굴 작업에 앞서 만들어져 적재되어 저장이 이루어지게 한다.

도 1은 반-잠수 시추기의 사시도.

도 2는 본 발명에 따르는 조작 조립체를 나타낸 시추기 갑판의 평면도.

도 3은 조작 조립체에 사용된 컨베이어와 파이프 랙킹 시스템의 측면도.

도 4 내지 도 7은 작동하는 중에 상기 기구의 조종실과 파이프 조작 장치를 나타낸 도면.

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도 1은 본 발명에 따르는 조작 조립체가 합체된 반-잠수 시추기(10)를 도시한 도면이다. 시추기(10)는 4개 기둥(14)에 의해 2개 부양함(16)에 부착된 갑판 영역(12)을 포함한다. 4개 기둥(14, 15)과 부양함(16)은 4개 교차 받침대 지주(20)에의해 상호 연결되어 고정된다.

유정탑(22)은 갑판 영역(12)의 전방쪽으로 위치한 헬기 이착륙장(24)이 있는 갑판의 후방 또는 고물에 위치한다.

도 2는 조작 조립체의 평면도이다. 부양함의 원동기를 제거함으로 인하여, 유정탑(22) 근방에 활용 가능한 갑판 공간이 넓게 있다. 상기 평면도에서는, 유정 중앙부(30)와 그 관련 채굴장치(32)가 도시되었지만, 유정탑을 볼 수는 없다. 조작 조립체는 유정 중앙부(30)의 반대편에 이격 분리된 2개의 조종실(34, 35), 2개의 컨베이어(36, 38), 2개의 파이프 랙킹 장치(41, 43), 및 2개 파이프 조종기(44, 46)를 포함하며, 관이 유정 중앙부(30)에 도달하게 하는 2개 이동 경로를 제공한다. 보관 영역은 각 조종실과 채굴장치와의 사이에 제공된다. 2개 경로 각각을 따라서 발휘하는 활동이 동일하여, 조작 조립체의 작용과 성분은 컨베이어(36), 조종실(34), 및 파이프 조종기(44)를 포함하는 경로를 참고하여서만 설명된다. 파이프 랙킹 장치(41, 43)는 양쪽 경로에서 공통인 것이다.

조작 조립체를 운전하기에 앞서, 관, 예를 들면 수직도관, 채굴 파이프, 채굴 이음고리, 및 쇠파이프는 갑판 중앙 쪽으로 위치한 랙에 갑판 위에 보관된다. 수직도관은 구역(52)에 제공된 차등 직경 쇠파이프를 가진 상태로 구역(50)에 위치 한다. 상기 쇠파이프 직경은 30인치에서 5½인치까지 변한다. 채굴 파이프는 구역(56)에 있는 채굴 이음고리와 함께, 구역(54)에 도시되었다.

제1이동경로용으로, 파이프 랙킹 장치(41, 43)는, 관을 보관 랙(60, 62)에서 컨베이어(36)로 운반하는데 사용된 2개 파이프 랙 조종기(40, 42)를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 2개 조종기는 서로 다른 형태로 서로 다른 중량의 관을 조종하는 다른 구조로 이루어진다. 제1파이프 랙 조종기(40)는, 수직도관(68)의 단부 내로 삽입되는 측면 이동식 핑거(64, 66)를 가진 고가 크레인으로 형성된다. 상기 조종기로 수직도관 구역을 들어올려, 핑거(64, 66)가 수직도관으로 하강되며, 수직도관(68)의 중앙 구멍안으로 삽입되어 그 상태를 유지하도록 측방향으로 연장되며, 다음, 크레인이 보관 랙(60)에서 수직도관을 이동하도록 들어올리고 그리고 레일(78)을 따라 이동하여 레일(74)상에 활차가 도달하며, 그 결과 크레인이 핑거(64, 66)를 하강하고 그에 따라서 수직도관이 하강하고 그리고, 수직도관이 활차에 내려지면 핑거(64, 66)는 수축된다.

경 쇠파이프와 채굴 파이프용으로, 파이프 마이트(Pipe Mite™)와 같은 제2파이프 랙 조종기(42)가 사용된다. 상기 조종기(42)는, 랙(62)에서 보여진 채굴 파이프 또는 쇠파이프 구역을 파지하여 들어올려서 컨베이어(36)상에 활차에 이들을 내려 놓는 가동 아암(70)을 갖는다. 상기 조종기(42)는 레일(72)을 따라 이동하는데, 이러한 조종기의 사용은 제2고가 크레인의 필요를 없애었다.

컨베이어(36)는 수직도관, 쇠파이프 및 채굴 파이프와 같은 관을 조종실(34)로 운반하며, 그리고 활차를 받치는 안내 레일(74)과, 조종실에 최근접하여 있는 레일(74) 단부에 시저 수직도관(scissor riser)(76)를 포함한다. 일반적으로 유정탑을 받치는 플랫폼(80)이 레일(74)을 받치는 갑판 위로 상승되어져서, 레일(74)은 시저 수직도관(76)이 있는 상태로 갑판을 따라 이어진 평탄한 경로를 따라 이어지고, 상기 시저 수직도관(76)은 채굴 플랫폼 높이의 높이까지 각 활차를 상승시키는데 사용된다.

조종실(34)에는, 컨베이어 활차(84)로부터 관을 들어 올리는 호이스트(82), 기둥 밑으로 하강 유도하는 소구경 구멍(86), 2중 채굴목(roughneck)(90), 및 상기 채굴목 회전 테이블이 제공된다. 이중 채굴목(90)은 차등 크기의 관을 연결할 수 있는 차등 직경으로 이루어진 2쌍의 집게를 포함한다. 그런데, 선택적으로, 차등 직경 집게를 가진 2개의 분리된 채굴목을 제공할 수도 있다. 도 2에서, 파이프 조종기(44)는, 후술되는 바와 같이 레일(92)을 따라서 조종실(34)과 유정 중앙부(30)와의 사이에서 동작하는 것이지만, 조종실(34)에 도시하였다. 파이프 조종기(44)는 향상된 중량체 상승과 안전 특성에 적합한 3개의 각이진 연장가능한 아암(94, 96, 98)을 가진다.

조종실(34)과 파이프 조종기(44)는 컨베이어를 따라 공급된 관으로부터, 예를 들어 2개 이상의 연결 관 구역인 관 스탠드를 조립한다. 스탠드가 조립되었으면, 조립된 스탠드는 요청을 받게 되면 유정 중앙부(30)에 공급 할 수 있게 준비되도록 보관 영역(100, 102)에 보관된다. 보관 영역(100, 102, 104, 106)에는 2개 랙이 설치되는데, 여기서 하이 랙은 수직도관의 스탠드용이고 그리고 로우 랙은 쇠파이프와 배관의 스탠드용이다. 하이 랙은, 수직도관의 스탠드를 지지하도록 연장되지만, 쇠파이프의 스탠드와 채굴 파이프의 스탠드의 보관이 요청을 받게 될 때에는 로우 랙으로의 접근을 허용하도록 수축되는 가동성 핑거를 구비한다. 보관 영역(100, 102, 104, 106)에 보관되는 스탠드 보관은, 채굴 파이프의 스탠드에 의한 채굴작업 말미 쪽으로 그리고 차등 직경 쇠파이프의 스탠드에 의한 채굴작업 중간 지점에서, 수직도관의 스탠드에 의해 점유된 보관 영역의 채굴동작을 빠르게하면서, 채굴된 유정 깊이에는 종속한다.

수직도관, 쇠파이프, 및 채굴 파이프의 스탠드를 생성하는 조작 조립체의 사용은 컨베이어(36), 조종실(34), 파이프 랙 조종기(40, 42), 및 파이프 조종기(44)를 포함하는 이동 경로를 참고로 하여 설명한다.

첫번째, 수직도관, 쇠파이프, 또는 채굴 파이프 같은 관의 각 영역은 도 3에서 도시되고 상술된 바와 같이 파이프 랙 조종기(40, 42)를 사용하여, 보관 구역(50, 52, 54, 56)으로부터 안내 레일(74)상에 활차로 운반된다. 1개 이상의 관이 각 활차에 배치되고 그리고 상기 활차가 그 위에 배치된 요청된 수의 관을 소유하게 되면, 안내 레일(74)을 따라서 시저 수직도관(76)으로 이동한다. 다음, 시저 수직도관(76)은 도 4에 도시된 바와 같이 상승하여, 유정탑을 받치고 있는 채굴 플랫폼(80)의 높이까지 활차(84)를 들어 올려져서, 결국적으로 조종실(34)과 동일한 높이로 된다.

조종실(34)에서, 상기 관은 스탠드에 조립되고, 상기 스탠드는 파이프 조작 조립체에 의해 이동되어, 결국적으로 유정탑에 있는 호이스트와 적절히 결합하여, 보관 영역(100, 102)에 있게 된다.

일단 활차(84)가 상승하였으면, 보조 호이스트(82)가 하강하고 그리고, 래칭(latching) 메카니즘은 도 5에 도시된 바와 같이 관(110)을 파지한다. 호이스트(82)가 상승되고, 관(110)이 수평에서 수직으로 들어올려져서, 충분한 작업 높이로 적절한 정지 장비를 사용하여 현수된다. 파이프 조종기(44)는 현수된 관(110)을 파지하여 지지하도록 하부 아암(94)을 연장하고 그리고 호이스트(82)는 관(110)의 파지를 해제한다. 파이프 조종기(44)는 관(110)을 위로 들어 올리고, 회전 테이블(112)을 중심으로 피봇동작하여, 관(110)을 소구경 구멍 안으로 배치하고, 소구경 구멍(86)에 의해 조여질 때까지 하강한다. 이러한 단계는 다른 부품의 관(114)에서도 반복 된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제2관(114)이 제1관(110)의 상부에 공급되면, 채굴목(90)은 레일을 따라 이동하여 소구경 구멍(86)에 도달하고 그리고 집게를 사용하여 2개 관을 함께 연결한다. 채굴목(90)은 가변 직경으로 이루어진 2개 쌍의 집게를 가지어서 쇠파이프 또는 배관의 차등 직경에 적극 대처할 수 있다.

쇠파이프 스탠드를 조립 할 때에, 이러한 조작은 쇠파이프의 3개 구역이 채굴목(90)에 의해 3중 스탠드로 조립될 때까지 반복된다. 채굴 파이프를 스탠드에 조립할 때에, 상기 조작은 채굴 파이프의 3개 구역이 3중 스탠드에 조립될 때까지 또는 채굴 파이프의 4개 구역이 채굴목(90)에 의해 4중 스탠드에 함께 연결될 때까지 반복된다. 수직도관이 스탠드(116)에 조립되는 곳에서는, 2중 스탠드가 수직도관의 2개 구역을 구성한다. 2개 수직도관을 함께 연결할 때에는, 채굴목(90)이 상기와 같은 연결을 이룰 수 없기 때문에, 수동식 연결을 필요로 한다.

배관 또는 쇠파이프의 스탠드가 조립되었으면, 파이프 조종기(44)를 피봇하고 그 3개 아암(94, 96, 98)을 연장하여 스탠드를 파지하고 소구경 구멍(86)으로부터 그것을 들어올린다. 다음, 아암(94, 96, 98)은 파이프 조종기(44)의 중앙 축 쪽으로 전해지고 그리고 회전 테이블(112)을 중심으로 피봇동작하여 레일(92)을 따라 스탠드를 운반한다. 스탠드는 유정 중앙부(30)로 직접 전달되거나 또는 요청 시에 사용을 위한 준비용으로 보관 영역(100, 102)에 배치된다.

수직도관 스탠드(116)가 소구경 구멍(86)에 있는 곳에서, 수직도관 스탠드(116)는, 파이프 조종기(44)가 수직도관 스탠드 중량체를 나를 수 없음으로, 유정탑에서 브릿지 크레인으로부터 상방향으로 호이스트(120)에 의해 소구경 구멍(86) 밖으로 들어올려진다. 도 7에서는 유정탑 호이스트(120)의 하부 부분을 나타낸 도면이다. 2중 수직도관 스탠드(116)가 소구경 구멍(86)에서 제거되면, 호이스트(120)와 파이프 조종기(44)는 레일(92) 방향을 따라 세로로 일렬로 되어 동작하며, 스탠드 중량체 지지를 호이스트(120)가 제공 할 지라도, 파이프 조종기(44)는 스탠드(116) 측면 안내부를 제공하도록 작동한다. 상술한 바와 같이, 스탠드는 유정 중앙부(30)에 바로 전해지거나 또는 사용 준비용으로 보관 영역(100, 102)에 위치된다.

유정 중앙부(30) 근처에, 도시된 바와 같이, 이동 시스템, 채굴목, 및 그 상관 회전 테이블을 포함하는 채굴장치(32)가 있다. 채굴 파이프 스탠드(128, 122)에는 다른 구조의 바닥 홀 조립체(124, 126)(BHA: bottom hole assemblies)를 가진 유정 중앙부(30)의 일 측부가 제공된다. BOP(Blow Out Preventers)가 또한 근처에 보관된다.

새로운 수직도관, 배관, 또는 쇠파이프가 유정 중앙부(30)에 삽입 요청을 받게되면, 수직도관 스탠드가 활동하는 곳에 있는 파이프 조종기(44) 또는, 파이프 조종기(44)와 유정탑 호이스트(120)는 보관 영역(100, 102)으로부터 스탠드를 집어서 유정 중앙부(30)에 인접한 지점에 도달할 때까지 레일(92)을 따라 이동한다. 다음, 이동 블럭과 파워 회전 이음쇠를 구비하는 이동 시스템은, 인출작업(drawworks), 채굴작업 라인, 활차 도르레 및, 복합 부품 블록과 도르레 장비에 구조된 이동 블록 조립체를 결합한 조합 장치를 사용하여 유정 중앙부(30)와 상기 유정 중앙부(30)에 배치된 파이프 스탠드로부터 상승된다.

파이프 조종기(44) 또는 호이스트(120)는 유정 중앙부(30)로부터 이동되고 그리고 상기 이동 시스템은 하강되어 스탠드의 상단부와 결합하여, 시추작업이 계속된다. 파이프 조작 중앙선이 유정 중앙선으로부터 충분히 벗어나 있어서, 파이프 조종기(44)와 호이스트(120)는 유정 작업과 무관하게 유정탑 근처의 임의 보관 영역에서 스탠드를 회수하거나 제위치에 있을 수 있다. 유정 중앙부로부터 스탠드가 회수되면, 적절한 방식으로 파이프 조작 조립체 또는 호이스트에 의해 역수 영역(setback areas)으로 복귀 된다.

관 스탠드는 상술한 공정의 역동작에 의해 부러져서 유정탑과 맞지 않게 놓일 수 있다.

상기 조작 조립체는 예를 들어, 파이프를 집어 올리거나 내려놓는 것과 같이 구멍에서 바로 끝나게 되지 않는 유정 구조의 임계 경로에서의 활동을 없애고, 그리고 채굴작업을 일체로 하여, 파이프, 쇠파이프, 및 수직도관 등에 의한 관 조작 시간이 임계경로를 벗어난 스탠드의 조립에서 적어도 50%+감소되게 하였다. 유정검층공구 끈과 코어 배럴(core barrel) 등이 또한 필요에 따라 스탠드(3중, 4중, 또는 2중)와 같이 보관 될 수도 있다. 이러한 사실은 구멍을 형성하는데 시간을 소비하지 않는 "플랫 타임(flat time)"에서 상당한 감소가 있게 한다. 용이하게 정량화 할 수 있는 약 25%의 이러한 감소는, 전체적으로 임계 경로로부터의 활동을 없애어서 초래된 기구적 효율의 이득으로 인한 것이거나, 또는 조립체내의 일부 또는 모든 장비의 공동 동작하는 조립체의 모든 장치의 구조로서, 유사한 활동의 수를 증가하여 그 충격을 현저하게 감소하여 초래된 기구적 효율의 이득으로 인한 것이다.

따라서, 조종기는 시추공을 굴착하는 동안에 수직도관의 스탠드, 쇠파이프의 스탠드 및 채굴 파이프의 스탠드와 같은 관의 스탠드가 양쪽 조종실에 의해 만들어지게 하며, 그리고 1쪽 또는 양쪽 조종실이 스탠드를 만드는 동안에, 스탠드가 유정 중심부로 직접 운반되게 한다. 따라서, 스탠드를 만드는 일은 시추작업과 동시적으로 양쪽 조종실에서 이루어지거나 또는 만일 다른 일측 조종실이 구멍을 만드는 중에 다른 과제를 실행할 필요가 있게 되면 일 조종실에서 스탠드를 만드는 일이 시추작업과 동시적으로 이루어진다.

시추기에서, 해저용 설비는 트리 운전(tree running), 해저 설비, 및 유정 시험 장비를 위치 설정하는 교각의 우현측과 좌현에 인접한 장방형의 보관 영역을 포함한다. 또한, BOP와 수직 도관은 문풀(moon pool:심해 굴착선 중앙의 원통상 공동 설비, 기재를 오르내리는 곳) 빔 밖에 현수되어, 유정 위에서 개방구역 작업(open water work)이 실시되는 동안에 상기 BOP가 적절한 배치상태가 유지되도록 유정 중앙부(30)로부터 이격져 이동된다. 또한, 이러한 특징은 짧은 내야(infield) 동작을 하는 동안 상기 BOP가 적절한 배치 상태로 있게하며, BOP 에 대한 운전/회수 시간을 절감한다.

하기의 실시예는 전형적인 심해 채굴 프로그램을 기술한 것이다.

표면 구멍이 채굴되는 동안에, 컨덕터 쇠파이프와, 일 조종실에서 만들어진 26인치 BHA를 운전용으로 준비한다.

상기 컨덕터를 설정하였으면, 20인치 쇠파이프, 17½ 인치 BHA 와, 수직도관을 백 래킹하면서, 상기 26인치 구멍 구역을 사전 조립된 20인치 BHA를 사용하여 채굴한다. 부가적으로, 상기 17½인치 구멍 구역 머드(mud)를 준비한다.

20인치 쇠파이프를 설정한 후, 상기 BOP는 520fph를 초과하는 비율로 수직도관의 이중 스탠드를 사용하여 운전한다. 이러한 사실은 예를 들어 7500ft 수심의 심해에서 상기 BOP가 종래 시추기에서 62시간 까지 이르렀음에 비해서 대략 14시간 에서 운전 될 수 있음을 의미한다. 상기 BOP가 시험되고 그리고, 상기 구역이 채굴되는 동안에, 13 3/8인치 쇠파이프를 집어 유정탑에 랙 한다. 36인치 및 26인치 BHA가 놓여지고, 12¼ 인치 구멍 구역 머드를 준비한다.

사전 시험을 받은 BHA를 사용하여 12¼인치 구멍 구역을 채굴하는 동안에, 9 5/8인치 쇠파이프를 집어서, 상기 구역용으로 필요한 임의 시추 공구와 협조하여 유정탑에 랙 한다. 또한, 8½인치 구멍 선택 머드도 준비한다. 부가적으로, 만일 트리(tree) 운전을 하게 되면, 전용 운반 및 보관 영역에 준비될 수 있다.

8½인치 구멍 구역이 채굴되는 동안, 마무리용의 시험 끈과 7인치 라이너를 유정탑에 랙 한다. 또한, 필요에 따라서는, 마무리 수직도관이 뒤로 랙 된다. 유정이 시험을 받은 것이면, 고정설치된 장비 또는 임시 시험 장치의 어느 하나를 준비한다. 라이너를 설정하였으면, 유정을 시험하게 되고, 또는 만일 마무리 되었으면, 마무리 운전을 하고, BOP를 회복하고 그리고 트리를 운전한다.

본 발명에 따른 조작 조립체의 다른 실시예에서, 2개의 파이프 랙 조종기 제공되며, 그리고 초기 시저 수직도관 대신에, 램프가 레일과 협력 관계로 제공된다. 이 실시예에서, 파이프 랙 조종기는 도 2에 도면부호 '40'으로 도시된 것과 동일한 것이다. 제2파이프 랙 조종기는 유사한 구조이지만, 경 쇠파이프와 채굴 파이프와 같이 거의 중량이 없는 관을 조작하는데 이용되는 것이다. 따라서, 상기 조종기(40)용으로, 제2기구는 상술한 수직도관을 상승하는 조종기(40)와 동일한 방식으로 랙(62)에 도시된 쇠파이프 또는 채굴 파이프의 구역을 유지하고 들어 올리는 측방향 이동성 핑거를 가진 고가 크레인이다.

관 구역이 파이프 조작 조립체에 의해 들어 올려짐으로서, 상기 크레인은 레일을 따라 이동하여 레일을 따라 이동하는 활차에 상기 관을 적층시킨다. 상기 레일은 갑판 영역을 따라 램프와 같이 플랫 경로를 따르며, 램프는 채굴 플랫폼의 높이까지 활차를 상승시키기 위해 제공된다.

활차가 램프에 있고 그리고 활차의 전방단부가 램프의 상단부에 도달되어져 있으면, 도 4 내지 도 7을 참고로 상술한 바와 같이 보조 호이스트(82)가 하강하고 그리고 그 래칭 메카니즘은 크게 관을 파지한다.

본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었기에 이에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위로부터의 일탈없이 본 발명에 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있음을 인식해야 한다.

Claims (14)

1. 시추기(10)사용용 조작 조립체에 있어서, 상기 조작 조립체는:

   1개 유정 중앙부(30)와, 관(110, 114)을 수용하여 이들을 스탠드에 조립하는 2개 이상의 조종실(34, 35), 및 조립된 스탠드를 유정 중앙부로 이동하는 이동수단(44, 46, 92, 120)을 포함하며,

   상기 조종실은 상기 유정 중앙부에서 이격 분리된 것을 특징으로 하는 조작 조립체.
2. 제1항에 있어서, 상기 조종실은, 각 조종실과 채굴장치(32)와의 사이에 설치된 수직방향 스탠드용 보관 영역(100, 102)으로, 유정 중앙부(116)의 어느 일 측이 대체된 것을 특징으로 하는 조작 조립체.
3. 제1항에 있어서, 유정 중앙부와 각각의 조종실과 상관된 1개 이상의 소구경 구멍(mousehole)(86)을 구비하는 것을 특징으로 하는 조작 조립체.
4. 제1항에 있어서, 1개 이상의 조종실과 상관된 1개 이상의 소구경 구멍(86)을 구비하고, 상기 소구경 구멍의 직경은 쇠파이프 스탠드의 조립체용으로 충분한 직경인 것을 특징으로 하는 조작 조립체.
5. 제1항에 있어서, 채굴 파이프 스탠드, 쇠파이프 스탠드 및 수직도관 스탠드용 랙킹 장치(41, 43)를 구비하는 것을 특징으로 하는 조작 조립체.
6. 제1항에 있어서, 컨베이어(36)는 조종실로 관을 이송하기 위해 제공되며, 상기 컨베이어는 상기 조종실이 관을 소유하기 위해 활차(84)와 호이스트(82)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조작 조립체.
7. 제1항에 있어서, 상기 이동수단은 호이스트(120)와 파이프 조종기(44, 46)를 포함하며, 상기 호이스트는 유정 중앙부로 이송되어 수직도관 스탠드 중량체와 수직도관 스탠드의 측방향 안내부를 제공하도록 호이스트와 함께 이동하는 파이프 랙킹 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 조작 조립체.
8. 삭제
9. 삭제
10. 관 스탠드를 가진 유정 중앙부에 채굴장치를 공급하는 방법에 있어서, 상기 방법은:

    1)관을 유정 중앙부(30)의 차등 측에 위치된 제1조종실과 제2조종실(34, 35)로 이송하는 단계와;

    2)유정 중앙부에서 동시적으로 채굴작업을 하면서, 제1조종실에서 관(110, 114)을 스탠드(116)에 조립하는 단계 및;

    3)조립된 스탠드를 채굴장치로 이동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 채굴장치 공급방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 제1조종실은, 제2조종실이 채굴작업 관련 과제를 이행하는 동안에, 유정 중앙부에서 채굴작업과 동시적으로 스탠드를 조립하는 것을 특징으로 하는 채굴장치 공급방법.
12. 제11항에 있어서, 일 조종실이 스탠드를 조립하는 동안에, 타 조종실로부터 유정 중앙부로 스탠드를 이동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 채굴장치 공급방법.
13. 제10항에 있어서, 유정 중앙부에서 채굴작업을 동시적으로 하면서 제1 및 제2조종실 양쪽에서 관을 스탠드에 조립하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 채굴장치 공급방법.
14. 제10항에 있어서, 스탠드에 관을 조립한 후, 스탠드는 조종실과 유정 중앙부 와의 사이에 정위치에 보관 되는 것을 특징으로 하는 채굴장치 공급방법.

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