KR101334309B1 - Ｃｍｃ 파단 테스트 시스템 - Google Patents

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Abstract

CMC 파단 테스트 시스템이 개시된다. 본 발명의 일측면에 따르면, 시추선의 선체 갑판인 드릴플로어 하부에 위치하는 지그; 상기 지그와 상기 드릴플로어 상부에 설치되는 데릭에 마련되는 CMC를 연결하는 주와이어; 상기 주와이어를 사이에 두고 좌우 양측에 상기 지그를 견인할 수 있도록 설치되는 보조와이어; 및 상기 CMC와 상기 지그를 연결하는 주와이어 상에 설치되는 시험시편;을 포함하는 CMC 파단 테스트 시스템이 제공될 수 있다.

Description

ＣＭＣ 파단 테스트 시스템{CMC fracture test system}
본 발명은 CMC 파단 테스트를 수행하기 위한 파단 테스트 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시추선의 드릴링시 드릴파이프의 파단으로 인해 발생할 수 있는 충격으로부터 선체를 보호하는 CMC의 파단을 테스트하기 위한 CMC파단 테스트 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 CMC(crown mounted compensator)는 시추선(drill ship)에 설치되는 데릭(derrick)의 상부에 설치되는 것으로, 드릴링 중 드릴 파이프(drill pipe)가 파손되어 절단되면 그 힘이 선체로 전달되는데, 이때의 충격으로부터 선체를 보호하기 위한 장비이다. 즉, 시추선으로부터 굴착지점인 해저면까지는 복수개의 드릴 파이프로 연결되는데, 이때 연결된 드릴 파이프 중 어느 한 곳에서 파손이 발생되면 로드(load)의 갑작스런 변화(관성에 의해 밑으로 떨어지거나 위로 솟구치는 힘이 발생됨)가 일어나게 되며, 이 경우 차단밸브(shut-off valve)가 자동으로 작동하는 것에 의해, 선체에 가해질 수 있는 충격을 흡수 및 보상해주는 역할을 하는 장비이다.
따라서, 상술한 바와 같이 드릴링시 드릴 파이프의 손상으로 인해 선체에 전해지는 충격을 흡수할 수 있도록 한 CMC는 시추선의 중요한 장비 중 하나이며, 이러한 CMC의 기능은 작업자의 안전과 직결되기 때문에 지속적인 테스트를 통해 정상적으로 작동할 수 있도록 할 필요가 있다.
도 1은 전술한 CMC의 파단을 테스트할 수 있도록 한 CMC 파단 테스트의 개략도이다. 이를 참조하면, 종래의 CMC 파단 테스트는 데릭(1)의 상부에 설치된 CMC(2)에 와이어(3)를 이용하여 H빔(H-beam)(4)을 연결하고, 상기 H빔(4)은 다시 데크(7)에 위치한 러그와 와이어를 통해 연결한다. 이때, CMC(2)와 H빔(4)을 연결하는 와이어(3) 상에는 드릴파이프 연결시 사용되는 탑드라이브(top drive)(5)와 테스트를 위한 시험시편(6)이 위치되도록 연결된다.
상기와 같은 구조로 테스트 준비를 마치면, 드로우워크(미도시)를 작동시켜 탑드라이브(top drive)(5)를 상방향으로 움직이게 한다. 즉, 드로우워크를 작동시켜 와이어(3)가 상방향으로 향하도록 함으로서, 시험시편(6)과 탑드라이브(5), 그리고, H빔(4)이 상방향으로 향하도록 하여 테스트를 시작한다. 즉, 와이어(3)를 상방향으로 당김으로서 와이어(3)에 연결된 탑드라이브(5), 시험시편(6)이 상방향으로 이동되게 되며 소정거리 이동 후에는 시험시편(6)의 하부와 H빔(4) 및 러그(8)에 연결된 와이어(3)에 부하가 걸리면서 특정 응력에서 상기 시험시편(6)이 파단되게 된다. 이때, 상기 탑드라이브(5)에는 관성이 작용되어 상방향으로 튀어오르게 되는 동시에 CMC(2)에서 상기 탑드라이브(5)의 관성력을 제거하기 위해 차단밸브를 작동하도록 하여 CMC(2)는 일정한 거리를 움직이다 멈추게 된다.
CMC 파단 테스트는 상기와 같은 상황에서 시험시편(6)이 파단되는 응력과, 차단밸브가 작동하여 닫히는데 걸리는 시간, 그리고, CMC(2)의 이동거리를 검토하여 CMC 설계 디자인 요건을 충족하는지 여부를 점검하게 된다.
그러나, 상술한 종래의 CMC 파단 테스트 방법은 문풀의 데크(7) 상에 러그(8)를 설치하기 위해 용접을 해야 하는 문제점이 있으며, 테스트 후에는 상기 러그(8)를 제거하는 작업을 추가적으로 진행해야 하는 단점과 함께, 추가로 상기 러그(8)의 설치시 용접열에 의해 상기 데크(7)의 도장부 및 이면부 손상이 발생할 수 있어 이에 대한 수정작업을 진행해야 하는 등 추가적으로 요구되는 작업공정을 수행해야 하는 단점이 있다.
또한, 안전한 CMC 파단 테스트를 위해 상기 러그(8) 용접부에 대한 비파괴검사를 추가로 수행함으로 인해 테스트 착수 지연 등 불필요한 공정이 추가되어 타임 로스가 발생한다는 문제가 있다.
본 발명의 실시예들은 CMC 파단 테스트에 필요한 작업공정을 최소화 함으로서 전체적인 테스트 시간을 줄이는 한편, 안전한 상태에서 테스트를 수행할 수 있도록 한 CMC 파단 테스트 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 시추선의 선체 갑판인 드릴플로어 하부에 위치하는 지그; 상기 지그와 상기 드릴플로어 상부에 설치되는 데릭에 마련되는 CMC를 연결하는 주와이어; 상기 주와이어를 사이에 두고 좌우 양측에 상기 지그를 견인할 수 있도록 설치되는 보조와이어; 및 상기 CMC와 상기 지그를 연결하는 주와이어 상에 설치되는 시험시편;을 포함하는 CMC 파단 테스트 시스템이 제공될 수 있다.
상기 지그는 하부프레임; 상기 하부프레임의 상측 중앙부에 수직하게 위치하는 것으로, 최상부에 상기 주와이어가 결합할 수 있도록 한 제1고리부가 형성되고, 측면 양측에 상기 보조와이어가 결합할 수 있도록 한 제2고리부가 형성되는 수직프레임;으로 구성될 수 있다.
상기 하부프레임은 소정의 무게를 지니는 막대형상으로 형성되며, 상기 드릴플로어에 설치되는 다이버터하우징이 상기 하부프레임 상에 위치될 수 있도록 좌우 양측에 가이드가 형성될 수 있다.
또한, 상기 수직프레임은 하부프레임에 고정을 위해 복수개의 날개가 형성될 수 있다.
상기 CMC와 시험시편을 연결하는 주와이어 상에는 소정의 무게를 갖는 탑드라이브가 설치될 수 있다.
상기 보조와이어는, 상기 주와이어를 중심으로 좌우 양측에 위치하는 것으로, 일단이 상기 드릴플로어의 상측에 마련되는 윈치와 결합하고, 타단이 지그에 형성되는 제2고리부와 결합할 수 있다.
또한, 상기 보조와이어는 상기 윈치와 지그에 형성되는 제2고리부 사이에 설치되는 롤러를 경유하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 CMC 파단 테스트 시스템은 종래의 테스트를 진행하기 위해 수행하던 문풀 상에 러그 설치 작업 및 러그 해체 작업을 진행하지 않고도 쉽고 간편하게 테스트를 진행할 수 있으며, 또한, 러그 설치(용접)에 따른 비파괴검사를 진행하지 않아도 됨으로 테스트 준비에 따른 시간을 최소화 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 CMC 파단 테스트 시스템은 보조와이어를 이용하여 지그를 견인할 수 있도록 함으로서, 테스트 후 상기 지그가 선체로 낙하하는 것을 방지하여 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 종래 CMC의 파단을 테스트할 수 있도록 한 테스트 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 CMC 파단 테스트 시스템의 설치모습을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 CMC 파단 테스트 시스템의 설치모습을 도시한 사용상태도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 CMC 파단 테스트 시스템에 사용된 지그를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 CMC 파단 테스트 시스템에 사용된 지그의 변형 예를 도시한 도면이다
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 CMC 파단 테스트 시스템에 사용된 보조
와이어를 이용하여 지그의 위치를 조정하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 CMC 파단 테스트 시스템은 테스트 준비 또는 해체에 따른 시간을 최소화하고, 안전한 상태에서 테스트를 수행할 수 있도록 한 것을 기술적 특징으로 한다.
이하, 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예들에 따른 CMC 파단 테스트 시스템에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2와 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CMC 파단 테스트 시스템의 설치모습 및 확대도를 도시한다. 도 2와 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 CMC 파단 테스트 시스템(100)은 선박의 드릴플로어(10) 하부에 위치하는 지그(110)와, 상기 지그(110)와 선박의 데릭(20) 상측에 설치되는 CMC(140)를 연결하는 주와이어(120)와, 상기 드릴플로어(10)의 상측에 고정설치되어 상기 지그(110)를 견인하는 보조와이어(130)를 포함할 수 있다. 여기서 상기 드릴플로어(10)는 선박의 갑판을 지칭하며, 일부분이 하방향으로 관통하도록 형성되어 있다.
또한, 상기 주와이어(120) 상에는 시험시편(160)이 설치되어 있으며, 상기 시험시편(160)과 CMC(140)를 연결하는 주와이어(120) 상에는 탑드라이브(150)가 추가로 설치될 수 있다. 추가로, 본 발명의 일 실시예에 따른 CMC 파단 테스트 시스템(100)은 드릴플로어(10) 상에 윈치(132)를 설치하고, 데릭(20) 상에 설치하는 롤러(134)를 사용하여 보조와이어(130)를 견인할 수 있도록 하고 있다. 한편, 도면에 도시되어 있는 다이버터하우징(diverter housing)(30)은 드릴링시 회수되는 머드의 순환 및 분배를 위한 장비인 다이버터의 하우징이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 CMC 파단 테스트 시스템(100)은 상술한 바와 같은 구성을 사용하도록 하는 것에 의해, 보다 간편하면서도 안전한 파단 테스트를 행할 수 있다는 기술적 장점이 있다. 이하에서는 상기 종래기술에서 설명한 부분에 대한 설명은 간략히 설명하기로 하고, 본 발명의 구체적인 기술적 특징에 해당하는 부분을 중심으로 설명을 행하도록 한다. 한편, 본 발명의 기술적 특징을 보다 상세히 설명하기 위해 우선 본 발명의 일 실시예에 사용되는 지그(110)를 하기에서 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 CMC 파단 테스트 시스템에 사용된 지그(110)를 도시한 도면이다. 도 4를 참고하면, 지그(110)는 주와이어(120)에 의해 견인되어 공중에 떠 있는 것으로, 시추선의 드릴플로어(10) 하부에 위치되어 테스트시 상기 드릴플로어(10)에 설치되어 있는 다이버터하우징(30)의 저면과 상측이 접촉되면서 주와이어(110)에 부하가 발생되도록 하는 역할을 한다.
구체적으로, 지그(110)는 하부프레임(112)과, 상기 하부프레임(112)의 상방향에 수직하게 위치되는 수직프레임(114)을 포함할 수 있다. 상기 하부프레임(112)은 일자 막대형상 또는 십자 막대형상으로 형성될 수 있으며, 필요에 따라 직사각형 형상의 판 형태로 형성될 수 있다. 또한, 하부프레임(112)의 양측 끝단에는 가이드(116)가 돌출되게 형성될 수 있다. 여기서, 통상 시추선의 드릴플로어(10)에는 드릴링시 회수되는 머드의 순환 및 분배를 위한 다이버터와, 상기 다이버터를 감싸도록 형성되는 다이버터하우징(30)이 설치되며, 상기 가이드(116)는 상기 다이버터하우징(30)의 외측에 위치되도록 설치되어 테스트시 지그(110)가 일 방향으로 쏠리는 편중현상을 방지할 수 있도록 한다.
한편, 상기 하부프레임(112)의 상측 중앙부에 수직하게 형성되는 수직프레임(114)은 막대형상으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 수직프레임(114)은 본 발명의 일 실시예에서는 소정의 길이를 갖도록 형성하고 있으나, 직사각형 형태로 이루어질 수 있는 등 다양한 형상으로의 변경이 가능하며 최상부에는 후술하는 주와이어(120)가 고정결합될 수 있도록 하는 제1고리부(117)가 형성될 수 있고, 측면 양측에는 후술하는 보조와이어(130)가 결합될 수 있도록 하는 제2고리부(118)가 각각 형성될 수 있다.
이때, 하부프레임(112)과, 상기 하부프레임(112)의 중앙부에 돌출되게 설치되는 수직프레임(114)은 용접을 통해 결합될 수 있으며, 보다 견고한 결합이 이루어질 수 있도록 하부프레임(112)과 수직프레임(114)을 용접을 통해 결합한 후 결합되는 부분에 복수개의 날개(119)를 이용하여 상호 지지하도록 함으로서, 결합력을 향상시킬 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 지그(110)를 도면 및 명세서 상에서 하부프레임(112)과 수직프레임(114)으로 구분하도록 형성하였으나, 필요에 따라 도 5에 도시한 바와 같이, 소정의 길이를 갖는 막대형상으로 형성한 후 중앙부에 주와이어(120)가 결합될 수 있도록 한 제1고리부(117)를 형성하고, 상기 제1고리부(117)를 중심으로 좌우측에 보조와이어(130)가 결합될 수 있도록 한 제2고리부(118)를 형성할 수도 있다. 즉, 상기 지그(110)의 형상은 다양하게 변경사용 가능하다.
도 2 및 도 3에 도시되어 있는 주와이어(120)는 시추선의 데릭(20) 상부에 설치되는 CMC(140)와 지그(110)를 연결하는 것으로, 테스트시 발생되는 부하에 견딜 수 있도록 인장강도가 높은 재질로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 주와이어(120)는 일단이 상기 CMC(140)와 연결되고, 타단이 상기 지그(110)의 수직프레임(114)의 제1고리(117)와 연결되어 지그(110)가 공중에 견인될 수 있도록 될 수 있도록 하되, 상기 CMC(140)와 지그(110) 사이에는 탑드라이브(150)와 시험시편(160)이 위치되도록 연결할 수 있다.
이때, 상기 탑드라이브(150)는 종래기술에서 설명하였듯이, 시추선의 드릴링시 사용되는 장비로서, 드릴링시의 조건과 일치하도록 하기 위해 구비하는 것이고, 시험시편(160)은 드릴링 파이프와 동일한 인장강도를 갖는 파이프를 사용할 수 있다.
한편, 보조와이어(130)는 테스트 전에 지그(110)의 위치를 조정하는 역할을 하는 동시에 테스트시 시험시편(160)의 파단으로 인해 낙하되는 지그(110)를 견인하여 지그(110)가 선체로 낙하하는 것을 방지할 수 있도록 한다. 이때, 상기 보조와이어(130)는 상기 주와이어(120)를 중심으로 지그(110)의 양측에 설치되는 것으로, 일단이 상기 드릴플로어(10)의 상측에 마련되는 윈치(132)와 결합되고 타단이 지그(110)에 형성된 제2고리부(118)와 결합되되, 상기 데릭(20)에 설치되는 롤러(134)를 경유하도록 설치할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 드릴플로어(10)의 상측에 설치되는 윈치(132)에 일단을 연결하고 상기 지그(110)에 타단을 연결한 후 도 6에 도시한 바와 같이, 필요에 따라 주와이어(120)의 양측에 위치되는 윈치(132)를 각각 작동시켜 보조와이어(130)가 윈치(132)에 감길 수 있도록 함으로서, 지그(110)의 위치를 변경하거나 견인할 수 있도록 한다.
상술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 CMC 파단 테스트 시스템(100)의 테스트 방법을 도 3을 참고하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 지그(110)를 드릴플로어(10)의 하부에 위치시킨 후 CMC(140)와 지그(110)를 연결하여 상기 지그(110)가 견인되도록 한다. 이때, 주와이어(120) 상에는 탑드라이브(150)와 시험시편(160)이 연결되도록 설치하고, 보조와이어(130)는 지그(110)와 드릴플로어(10)의 상부에 설치된 윈치(132)와 연결되도록 한다.
이후, 보조와이어(130)의 일단과 결합된 윈치(132)를 이용하여 지그(110)가 수평을 유지하도록 하는 한편, 테스트에 필요한 적정위치로 지그(110)를 이동시킨다. 즉, 지그(110)의 하부프레임(112)에 설치된 가이드(116)가 선박의 드릴플로어(10)에 설치된 다이버터하우징(30)의 저면 바깥부분에 위치하도록 지그(110)를 위치시켜 테스트 준비를 마친다.
이 상태에서, 드로우워크(미도시)에서 주와이어(120)를 당기게 되면, 지그(110)의 하부프레임(112)이 다이버터하우징(30)에 밀착되면서 상기 주와이어(120)에 부하가 걸리게 되는 동시에 주와이어(120) 상에 설치된 시험시편(160) 역시 부하가 걸리면서 특정 응력에서 파단 되게 된다. 이때 시험시편(160)이 파단되는 응력, 그리고 차단밸브가 닫히는데 걸리는 시간 등을 통해 CMC(140)의 필요조건을 충족하는 지의 여부를 확인할 수 있게 된다. 또한, 시험시편(160)의 파단시 보조와이어(130)가 상기 지그(110)를 견인할 수 있도록 함으로서, 지그(110)가 선체로 낙하하는 것을 방지할 수 있도록 한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 CMC 파단 테스트 시스템(100)은 종래의 테스트 방법과 달리 드릴플로우(10) 하부에 러그 및 와이어를 설치할 필요가 없으며, 또한, 그로 인한 작업공정을 줄일 수 있어 전체적인 테스트 시간을 줄일 수 있다. 또한, 시험시편(160)의 파단시 보조와이어(130)를 통해 지그(110)를 견인함으로서, 작업자가 안전한 상태에서 테스트를 진행할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 실용신안청구범위에 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.
100 : 파단 테스트 시스템 110 : 지그
112 : 하부프레임 114 : 수직프레임
116 : 가이드 117 : 제1고리부
118 : 제2고리부 119 : 날개
120 : 주와이어 130 : 보조와이어
132 : 윈치 134 : 롤러
140 : CMC 150 : 탑드라이브
160 : 시험시편 10 : 드릴플로어
20 : 데릭 30 : 다이버터하우징

Claims (7)

  1. 시추선의 선체 갑판인 드릴플로어 하부에 위치하는 지그;
    상기 지그와 상기 드릴플로어 상부에 설치되는 데릭에 마련되는 CMC를 연결하는 주와이어;
    상기 주와이어를 중심으로 좌우 양측에 위치하는 것으로, 일단이 상기 드릴플로어의 상측에 마련되는 윈치와 결합되고, 타단이 상기 지그에 형성되는 제2고리부와 결합되는 보조와이어; 및
    상기 CMC와 상기 지그를 연결하는 주와이어 상에 설치되는 시험시편;을 포함하는 CMC 파단 테스트 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 지그는,
    하부프레임; 및
    상기 하부프레임의 상측 중앙부에 수직하게 위치하는 것으로, 최상부에 상기 주와이어가 결합할 수 있도록 한 제1고리부가 형성되고, 측면 양측에 상기 보조와이어가 결합할 수 있도록 한 제2고리부가 형성되는 수직프레임;으로 구성되는, CMC 파단 테스트 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 하부프레임은,
    소정의 무게를 지니는 막대형상으로 형성되며, 상기 드릴플로어에 설치되는 다이버터하우징이 상기 하부프레임 상에 위치될 수 있도록 좌우 양측에 가이드가 형성되는, CMC 파단 테스트 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 수직프레임은 하부프레임에 고정을 위해 복수개의 날개가 형성되는, CMC 파단 테스트 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 CMC와 시험시편을 연결하는 주와이어 상에는 소정의 무게를 갖는 탑드라이브가 설치되는, CMC 파단 테스트 시스템.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 보조와이어는 상기 윈치와 지그에 형성되는 제2고리부 사이에 설치되는 롤러를 경유하는, CMC 파단 테스트 시스템.
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