KR101359521B1 - 드릴링 파이프의 고정구조체 및 드릴링 파이프의 고정구조체가 구비된 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명은 드릴링 파이프를 선박에 고정하는 드릴링 파이프의 고정구조체에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상하방향으로 선체를 관통하도록 형성된 문풀에 상하방향으로 설치되는 드릴링 파이프를 고정하며, 상기 선체와는 분리된 고정데크 및 상기 고정데크가 상기 드릴링 파이프가 경사되려는 방향으로 경사되도록 상기 고정데크를 상기 선체에 지지하는 지지부를 포함하는 드릴링 파이프의 고정구조체가 제공된다.

Description

드릴링 파이프의 고정구조체 및 드릴링 파이프의 고정구조체가 구비된 선박{Apparatus for Fixing Drilling Pipe and Vessel having the Same}

본 발명은 드릴링 파이프를 선박에 고정하는 드릴링 파이프의 고정구조체에 관한 것이다.

해저에 원유나 가스등을 시추하는 드릴쉽 등의 선박에서는 유전이 위치된 해저지반부터 선박까지 시추를 위한 드릴링 파이프를 연결하여 원유나 가스등을 시추하고 있다.

도 1은 종래의 드릴쉽이 해저에서 시추하는 모습을 간략하게 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 선박(10)과 해저유전(5)은 드릴링 파이프(20)로 연결되어 있으며, 이 때, 상기 드릴링 파이프(20)가 선박(10) 및 해저유전(5)의 시추공(7)에 결합된 부분은 대략 수직한 각도를 이루고 있으며, 파도 및 조류의 영향을 대비하여 상기 드릴링 파이프(20)는 재료인 강재의 탄성한계의 물성치 내에서 다소 휘어질 수 있도록 제작된다.

상기 드릴링 파이프(20)가 약간 휘어질 수 있으므로 도 1에 도시된 바와 같이, 조류의 영향에 의해 선박(10)의 위치가 시추공(7)의 상부에서 다소간 벗어나거나 도 2에 도시된 바와 같이, 선박(10)이 파도에 의해 다소간 경사되더라도 어느 정도의 변위는 상기 드릴링 파이프(20)가 흡수 하게되며, 선박 제조시 그 변위량의 한계가 규정치로 정해지고, 선박(10)의 운용시에는 그 규정치 내에서 선박(10)을 운용한다.

그러나, 도 1에 도시된 바와 같이, 기상악화 등 해상의 파도와 조류의 영향이 심해져 선박(10)의 위치가 시추공(7)으로부터 규정치(d)보다 많이 벗어나거나 도 2에 도시된 바와 같이 선박(10)이 경사진 정도가 규정치보다 커지게되면 상기 드릴링 파이프(20)가 선박에 결합된 부분(15)에 큰 스트레스가 작용하게 되어 파손될 우려가 있다.

따라서, 상기 기상상황 등을 고려하여, 파도가 높아 선박(10)의 경사진 정도가 규정치를 벗어난다던지 또는 조류의 속도가 빨라져 상기 시추공(7)으로부터의 선박(10)의 위치가 규정치(d)를 벗어나게 될 경우에는 시추작업을 중단하거나 드릴링 파이프(20)와의 연결을 해제하고 대피해야 해 생산성에 영향을 미치게 되는 문제점이 있다.

미국등록특허 4,576,516

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 파도에 따라 선박이 경사진다거나 선박의 위치가 시추공으로부터 떨어지면서 드릴링 파이프가 선박의 결합된 지점에 발생되는 스트레스를 줄여 작업 가능한 범위를 넓힐 수 있는 드릴링 파이프의 고정구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상하방향으로 선체를 관통하도록 형성된 문풀에 상하방향으로 설치되는 드릴링 파이프를 고정하며, 상기 선체와는 분리된 고정데크 및 상기 고정데크가 상기 드릴링 파이프가 경사되려는 방향으로 경사되도록 상기 고정데크를 상기 선체에 지지하는 지지부를 포함하는 드릴링 파이프의 고정구조체가 제공된다.

상기 지지부는, 일단은 상기 선체에 고정되고, 타단은 상기 고정데크에 구비되며, 상기 고정데크를 탄성적으로 지지하는 복수개의 스프링을 포함할 수 있다.

또한, 상기 지지부는 상기 스프링의 탄성에 의한 진동을 감쇄하는 댐퍼를 더 포함할 수 있다

상기 지지부는, 탄성적인 재질로 이루어지고, 상기 고정데크와 선체의 사이에 구비되며, 상기 고정데크를 탄성지지하는 탄성체를 포함할 수 있다.

상기 지지부는, 일단은 상기 선체에 고정되고, 타단은 상기 고정데크에 구비되어 상기 고정데크를 지지하면서 신축 가능하게 이루어지는 복수개의 로드와 상기 선체 각 방향의 기울어짐 정도 또는 상기 고정데크에 고정된 드릴링 파이프에 작용하는 외력을 측정하는 센서 및 상기 센서로부터 측정된 선체의 기울어짐 정도 또는 상기 드릴링 파이프에 작용하는 외력에 따라 상기 각 로드의 신축량을 조절하여 상기 고정데크를 경사시킴으로써, 상기 고정데크에 고정된 드릴링 파이프를 경사시키는 제어부를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 의하면 전술한 구성요소를 포함하여 이루어지는 드릴링 파이프의 고정구조체가 구비된 선박이 개시된다.

본 발명의 드릴링 파이프의 고정구조체 및 드릴링 파이프의 고정구조체가 구비된 선박에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 선박의 경사 및 위치이동에 따라 드릴링 파이프의 선박과 결합되는 부분에 가해지는 스트레스를 경감할 수 있으므로 드릴링 파이프에 가해지는 피로도가 낮아 기존의 드릴링 깊이보다 더 깊게 드릴링 할 수 있다.

둘째, 드릴링을 하기 위해 선박이 시추공으로부터 위치해야 하는 범위가 있는데, 종래의 범위보다 더 확대된 넓은 범위에서 드릴링이 가능하므로 조류가 순간적으로 빨라지더라도 대응할 수 있는 여유가 많아지므로 생산지속시간이 길어져 생산성이 비약적으로 향상될 수 있다.

셋째, 파도가 높은 경우, 종래에는 드릴링 파이프와 선박의 결합 지점에 과도한 스트레스가 발생되므로 작업을 지속하지 못하고 드릴링 파이프와 선박의 체결을 해제하게 되는데, 본 발명에 따르면 선박이 경사짐에 따라 상기 드릴링 파이프와 선박의 결합지점에 가해지는 스트레스가 경감되므로 허용되는 선박의 경사도가 종래보다 높아 종래의 허용치보다 더 높은 파도가 오더라도 작업을 지속할 수 있어 생산성이 비약적으로 향상될 수 있다.

도 1은 종래의 선박이 시추공으로부터 d의 거리만큼 벗어난 위치에서 드릴링 파이프를 이용하여 해저유전에서 시추하는 모습을 나타낸 도면;
도 2는 종래의 선박이 경사진 상태에서 드릴링 파이프를 이용하여 해저유전에서 시추하는 모습을 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 파이프의 고정구조체가 구비된 선박을 도시한 사시도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴링 파이프의 고정구조체를 도시한 사시도;
도 5는 도 4의 단면도;
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 드릴링 파이프의 고정구조체를 도시한 사시도;
도 7은 도 6의 단면도;
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 드릴링 파이프의 고정구조체를 도시한 사시도;
도 9는 도 8의 단면도;
도 10은 본 발명의 드릴링 파이프의 고정구조체가 구비된 선박이 시추공으로부터 d'거리만큼 벗어난 위치에서 드릴링 파이프를 이용하여 해저유전에서 시추하는 모습을 나타낸 도면;
도 11은 본 발명의 드릴링 파이프의 고정구조체가 구비된 선박이 경사진 상태에서 드릴링 파이프를 이용하여 해저유전에서 시추하는 모습을 나타낸 도면이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

본 실시예에 따른 드릴링 파이프의 고정구조체는 도 3에 도시된 바와 같이, 해저(3)에 위치된 유전(5)에 시추를 위한 파이프를 설치하여 원유 또는 가스를 시추하는 드릴쉽에 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다. 그런데, 본 발명은 상기 드릴쉽에 적용되는 것에 한정되지 않으며, 시추 플랫폼 등 해상에서 해저의 원유를 시추하기 위하여 드릴링 파이프를 이용하는 구조물이라면 어느 것이던지 적용 가능하다.

드릴쉽(10)은 선체의 상하방향으로 형성되고, 선저측이 해수면과 연통되도록 개방된 문풀(30: Moonpool)이 형성되며, 상기 문풀(30)을 통해 해저면의 드릴링을 위한 드릴링 파이프(20)를 설치할 수 있다.

또한, 상기 드릴링 파이프(20)를 연속적으로 설치하기 위해 상기 문풀(30)의 상부측으로 데릭(40: derrick)이 구비될 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 드릴링 파이프의 고정구조체는 고정데크(110)와 지지부(120)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 고정데크(110)는, 상기 문풀(30)을 통해 해저로 설치되는 드릴링 파이프(20)를 고정하며, 상기 선체(10)와는 별개로 분리된 형태로 형성된다. 본 실시예에서는 상기 고정데크(110)가 사각 단면 형태의 판재인 것을 예로 들어 설명하나 상기 고정데크(110)는 삼각이나 원형단면 또는 구형체 등 다양한 형태로 이루어질 수 있으며, 본 발명은 상기 고정데크(110)의 형상에 의해 한정되지 않는다.

또한, 상기 고정데크(110)에는 상기 드릴링 파이프(20)를 고정하거나 드릴링 파이프(20)를 구동하기 위한 드릴링 장비(50)등이 설치될 수 있다.

그리고, 상기 지지부(120)는, 상기 고정데크(110)를 선체에 지지하며, 상기 고정데크(110)에 결합된 상기 드릴링 파이프(20)가 경사되려는 방향으로 상기 고정데크(110)가 경사될 수 있도록 지지하는 구성요소이다.

본 실시예에서, 상기 고정데크(110) 및 지지부(120)는 상기 문풀(30)의 상측에 설치되는 것을 예로 들어 설명하나, 본 발명은 반드시 이에 한정되지 아니하며, 상기 고정데크(110) 및 지지부(120)는 상기 문풀(30)의 내부에 설치될 수도 있다.

상기와 같은 지지부(120)는 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상단은 상기 고정데크(110)에 결합되고, 하단은 상기 선체(10)에 결합되어 상기 고정데크(110)를 탄성적으로 지지하는 스프링(122)을 포함하여 이루어질 수 있다.

상기와 같은 스프링(122)은 복수개가 상기 고정데크(110)의 서로 이격된 지점을 각각 탄성적으로 지지하도록 이루어질 수 있다. 도 4에서는 상기 스프링(122)이 상기 고정데크(110)의 각 모서리마다 구비되는 것을 예로 들었으나, 본 발명은 상기 스프링(122)의 개수에 의해 한정되지 않는다.

상기와 같이, 드릴링 파이프(20)가 고정된 고정데크(110)가 스프링(122)에 의해 탄성지지되면, 상기 고정데크(110)에 결합된 드릴링 파이프(20)가 경사되려할 때, 예를 들어 상기 선박(10)이 시추공(7)으로부터 이격되거나, 상기 선박(10)이 기울어져 상기 드릴링 파이프(20)가 상기 선박에 대하여 경사되려 할 때 상기 드릴링 파이프(20)가 상기 고정데크(110)와 결합된 부분에 작용되는 스트레스가 최소한으로 작용될 수 있도록, 상기 드릴링 파이프(20)가 경사되려는 방향으로 상기 고정데크(110)가 탄성적으로 경사질 수 있다.

또한, 상기 지지부(120)는, 상기 스프링(122)의 탄성에 의한 진동을 감쇄하는 댐퍼(124)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 댐퍼(124)는 유압 또는 공압 또는 마찰력에 의해 감쇄력이 작용되는 실린더 및 피스톤으로 이루어질 수 있으며, 양 단이 상기 고정데크(110) 및 선체(10)에 각각 힌지결합되어 상기 고정데크(110)의 경사에 따라 신축하면서 상기 스프링(122)의 진동을 감쇄할 수 있다

이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 드릴링 파이프의 고정구조체에 대해서 설명하고자 한다.

본 실시예의 드릴링 파이프의 고정구조체를 설명함에 있어서, 전술한 실시예와 동일한 부분은 전술한 실시예와 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

본 실시예에 따른 드릴링 파이프의 고정구조체는 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 고정데크(110)와 지지부(130)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 고정데크(110)는 전술한 실시예와 동일한 구성요소이므로 그 설명은 생략하기로 한다.

한편, 상기 지지부(130)는 탄성체(132)를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 탄성체(132)는 상기 고정데크(110)와 선체(10)의 사이에 구비되며, 상기 고정데크(110)를 탄성지지하는 구성요소로서, 고무 또는 우레탄 및 합성수지등 탄성적인 재질로 이루어질 수 있다.

상기 탄성체(132)가 상기 고정데크(110)를 탄성지지함으로써, 상기 고정데크(110)가 상기 드릴링 파이프(20)에 작용하는 외력에 따라 탄성적으로 경사질 수 있다.

이하, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 드릴링 파이프의 고정구조체에 대해서 설명하고자 한다.

본 실시예의 드릴링 파이프의 고정구조체를 설명함에 있어서, 전술한 실시예와 동일한 부분은 전술한 실시예와 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

본 실시예에 따른 드릴링 파이프의 고정구조체는 도 8 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 고정데크(110)와 지지부(130)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 고정데크(110)는 전술한 실시예와 동일한 구성요소이므로 그 설명은 생략하기로 한다.

한편, 상기 지지부(140)는 로드(142)와 센서(144) 및 제어부(146)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 로드(142)는 유압이나 공압 또는 레크와 피니언등의 기어조합 등 알려진 다양한 방법으로 신축가능하게 이루어질 수 있으며, 일단은 상기 선체(10)에 힌지결합되고, 타단은 상기 고정데크(110)에 힌지결합되어, 상기 고정데크(110)를 선체에 대하여 지지하는 구성요소이다.

상기와 같은 로드(142)는 복수개가 상기 고정데크(110)의 서로 이격된 지점을 각각 지지하도록 이루어질 수 있다. 도 8에서는 상기 로드(142)가 상기 고정데크(110)의 각 모서리마다 구비되는 것을 예로 들었으나, 본 발명은 상기 로드(142)의 개수에 의해 한정되지 않는다.

상기 센서(144)는 상기 선체(10)의 각 방향 (예를 들어 피칭(pitching)및 롤링(rolling))의 기울어짐 정도 또는 상기 고정데크(110)에 고정된 드릴링 파이프(20)에 작용하는 외력의 방향 및 크기를 측정하는 구성요소이다.

상기 센서(144)는 상기 선체(10)에 구비될 수도 있고, 또는 상기 고정데크(110)에 구비된 복수개의 로드(142)에 각각 구비되어 상기 각 로드(142)에 작용하는 힘의 크기를 측정하여 고정데크(110)에 고정된 드릴링 파이프(20)에 작용하는 외력의 방향 및 크기를 측정할 수 있다. 물론, 상기 센서(144)는 이 외에도 알려진 다양한 방식의 센서가 적용될 수 있다.

상기 제어부(146)는 상기 센서(144)로부터 측정된 선체(10) 각 방향으로의 기울어짐 정도 또는 상기 드릴링 파이프(20)에 작용하는 외력의 방향 및 크기에 따라 상기 각 로드(142)의 신축량을 조절하여 상기 고정데크(110)를 경사시킴으로써 상기 고정데크(110)에 고정된 드릴링 파이프(20)를 경사시키는 구성요소이다.

따라서, 상기 드릴링 파이프(20)가 가장 스트레스를 덜 받는 상태가 되도록 상기 고정데크(110)가 능동적으로 경사될 수 있다.

따라서, 전술한 실시예 들에 따른 드릴링 파이프의 고정구조체가 적용된 선박(10)은, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 선박(10)이 시추공(7)으로부터 이격되어도 상기 드릴링 파이프(20)에 작용되는 장력에 의해 상기 고정데크(110)가 시추공(7) 측으로 경사됨으로써 상기 드릴링 파이프(20)에 작용되는 스트레스가 최소한으로 줄어들 수 있으며, 그에 따라 상기 선박(10)의 작업지속 가능한 시추공(7)으로부터 이격될 수 있는 범위(d')가 늘어날 수 있다.

또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 파도 등의 영향에 의하여 상기 선박(10)이 기울어져도 상기 드릴링 파이프(20)에 작용되는 중력 및 장력에 의해 상기 고정데크(110)가 시추공(7) 측으로 경사됨으로써 상기 드릴링 파이프(20)에 작용되는 스트레스가 최소한으로 줄어들 수 있으며, 그에 따라 상기 선박(10)의 작업지속 가능한 경사도가 늘어날 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

3: 해저면 5: 유전
7: 시추공 10: 선박, 선체
15: 드릴링 파이프가 선체와 결합된 부분
20: 드릴링 파이프 30: 문풀
40: 데릭 50: 드릴링 장비
110: 고정데크 120: 지지부
122: 스프링 124: 댐퍼
130: 지지부 132: 탄성체
140: 지지부 142: 로드
144: 센서 146: 제어부
d,d': 선박이 시추공의 직상부로부터 벗어난 거리

Claims (6)

1. 상하방향으로 선체를 관통하도록 형성된 문풀에 상하방향으로 설치되는 드릴링 파이프를 고정하며, 상기 선체와는 분리된 고정데크; 및
   상기 고정데크가 상기 드릴링 파이프가 경사되려는 방향으로 경사되도록 상기 고정데크를 상기 선체에 지지하는 지지부;
   를 포함하고,
   상기 지지부는,
   일단은 상기 선체에 결합되고, 타단은 상기 고정데크에 결합되어 상기 고정데크를 지지하면서 신축 가능하게 이루어지는 복수개의 로드;
   상기 선체 각 방향의 기울어짐 정도 또는 상기 고정데크에 고정된 드릴링 파이프에 작용하는 외력의 방향 및 크기를 측정하는 센서;
   상기 센서로부터 측정된 선체의 기울어짐 정도 또는 상기 드릴링 파이프에 작용하는 외력의 방향 및 크기에 따라 상기 각 로드의 신축량을 조절하여 상기 고정데크를 경사시킴으로써, 상기 고정데크에 고정된 드릴링 파이프를 능동적으로 경사시키는 제어부;
   를 포함하는 드릴링 파이프의 고정구조체.
2. 제1항에 있어서,
   상기 지지부는,
   일단은 상기 선체에 결합되고, 타단은 상기 고정데크에 결합되며, 상기 고정데크를 탄성적으로 지지하는 복수개의 스프링을 포함하는 드릴링 파이프의 고정구조체.
3. 제2항에 있어서,
   상기 지지부는,
   상기 스프링의 탄성에 의한 진동을 감쇄하는 댐퍼를 더 포함하는 드릴링 파이프의 고정구조체.
4. 제1항에 있어서,
   상기 지지부는,
   탄성적인 재질로 이루어지고, 상기 고정데크와 선체의 사이에 구비되며, 상기 고정데크를 탄성지지하는 탄성체를 포함하는 드릴링 파이프의 고정구조체.
5. 삭제
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 드릴링 파이프의 고정구조체가 구비된 선박.

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