KR101434580B1 - 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치 - Google Patents

Abstract

하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치는 물에 부유할 수 있는 본체에 상하 방향으로 승강 가능하게 결합된 레그와, 상기 본체에서 측방으로 이송 가능하게 결합된 스키드 플랫폼, 및 상기 스키드 플랫폼의 상부에 결합된 데릭 설비를 갖는 잭업 드릴링 리그; 상기 스키드 플랫폼의 끝단을 지지하는 탱크 플랫폼과, 상기 탱크 플랫폼의 저부에 연결되고, 해저면에 세워진 저장탱크; 상기 저장탱크와 상기 잭업 드릴링 리그 사이의 해저면에 세워지고, 상기 스키드 플랫폼의 중간부를 지지하는 서포트; 및 상기 저장탱크의 탱크 플랫폼에 마련되고, 상기 데릭 설비에 의해 채굴된 유체를 가공하여 상기 저장탱크에 저장하는 생산부를 포함할 수 있다.

Description

하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치{HYBRID JACK-UP DRILLING AND PRODUCTION SYSTEM}

본 발명은 해양플랜트로서 오일 또는 가스 등의 유체를 시추하고, 가공하여 저장하는 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치에 관한 것이다.

일반적으로 해양플랜트는 석유나 천연가스의 채굴, 생산, 수송에 사용되는해저유전개발용 시추선, 석유 가스 생산용 FPSO 등이 있다.

해저석유 및 가스의 개발은 천해역에서의 석유 및 천연가스의 고갈로 인하여 점차 수심 300미터 또는 500미터 이상의 심해로 옮겨가고 있으며, 대형 시추설비가 전세계적으로 각광을 받고 있다.

발명의 배경이 되는 일반적인 잭업 드릴링 리그(jack-up drilling rig)는 일반적인 상선에 비하여, 폭(breadth)(선체의 가장 넓은 부분의 폭)이 크고, 깊이(depth)(선체의 최상부 수밀 갑판과 선저 간의 수직 거리)가 작고, 길이(length over all)(선수의 최전단에서부터 선미의 최수단까지의 수평 거리)가 짧은 특징을 지니고 있다.

또한 일반 선박과는 달리, 정해진 해역에 설치되면 일정의 미션을 완료할 때까지는 그 위치에서만 움직이지 않고 작업을 진행한다.

특히,　잭업 드릴링 리그의 잭업 모드(jack-up mode)시 사용하게 되는 레그(leg)는 설치 해역에서 환경 외부 하중(wave/current/wind 등)에 충분히 견뎌 낼 수 있는 구조 강성을 확보하기 위하여, 고강도의 재질로 제작되고, 환경 외부 하중을 적게 받도록 설계되고 있다.

또한, 잭업 드릴링 리그는 3개 또는 4개의 레그를 구비하고 있으므로, 극심한 환경 외부 하중 상태에서 상기 레그들 중 어느 한 개의 레그가 손상을 입게 되면, 구조물 자체의 안정성(stability)에 큰 문제가 발생하여 자립적으로 스탠딩(standing)이 되지 않을 수 있다. 여기서, 레그의 개수는 사용 목적에 따라 다수 개가 제공될 수 있다. 예컨대, 선체의 좌현과 우현에 각각 한 쌍씩, 총 4개의 레그가 선체에 마련되거나, 특허문헌과 같이, 좌현과 우현에 각 한 개 및 선미쪽에 나머지 한 개를 포함하여 총 3개의 레그가 선체에 마련될 수 있다. 또한, 선체의 형상도 레그의 배치 등을 고려하여 사각형 또는 삼각형 또는 오각형 구조를 이룰 수 있다.

이러한 잭업 드릴링 리그의 초기 구조의 설계 시에는 레그에 의해 리그의 선체의 일측으로 편심 위치된 데릭(derrick)을 안정적으로 지지할 수 있는 구조적 안정성이 요구되고 있다.

예컨대, 현재 사용되고 있는 잭업 드릴링 리그의 손상 사례는 크게 두가지로 요약할 수 있다.

첫 번째는, 레그 구조를 지면 하부에 침하시키면서 발생하는 펀치 스로우(punch-through)현상으로 인하여 오버 터닝(over-turning) 모멘트에 의한 레그 구조가 허물어지는 사례가 있고, 두 번째는, 극심한 환경 외부 하중에 의해 레그 구조가 허물어지는 경우이다.

첫 번째를 극복하기 위해서는 레그 중 어느 한 개의 레그가 펀치 스로우 상황을 겪더라도, 다른 레그 에서 전체구조물의 안정성을 만족시켜 주면 해결될 수 있고, 두 번째 사항은 극심한 환경 외부 하중을 견디는 레그 구조를 만드는 것과, 이러한 조건을 회피하는 신속한 기동성을 확보하는 것이 해결 방안이라고 판단된다.

그러나, 여기에서 언급하고 있는 신속한 기동성은 일정기간 해저면에 고정된 상태의 잭업 드릴링 리그에서는 기대할 수 없다.

특히, 잭업 드릴링 리그에서는 캔틸레버(cantilever) 구조 형태로 데릭이 선체의 측면에 결합된 형태가 되기 때문에, 반복 하중에 의한 영구처짐이 데릭을 지지하는 캔틸레버 프레임에서 지속적으로 발생할 수 있고, 이러한 손상에 기인하여 결국에는 1개 의 레그에 설계하중 보다 큰 하중이 전달되게 되므로, 리그의 구조적 안정성이 심각해질 수 있다.

미국공개특허 US2008/0247827(2008.10.09. 공개)

본 발명의 실시예는 극심한 환경 외부 하중에 의해 장치가 손상되는 것을 막을 수 있도록, 잭업 드릴링 리그의 캔틸레버 구조를 지지하면서도, 리그에서 채굴된 유체를 저장할 수 있는 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 물에 부유할 수 있는 본체에 상하 방향으로 승강 가능하게 결합된 레그와, 상기 본체에서 측방으로 이송 가능하게 결합된 스키드 플랫폼, 및 상기 스키드 플랫폼의 상부에 결합된 데릭 설비를 갖는 잭업 드릴링 리그; 상기 스키드 플랫폼의 끝단을 지지하는 탱크 플랫폼과, 상기 탱크 플랫폼의 저부에 연결되고, 해저면에 세워진 저장탱크; 상기 저장탱크와 상기 잭업 드릴링 리그 사이의 해저면에 세워지고, 상기 스키드 플랫폼의 중간부를 지지하는 서포트; 및 상기 저장탱크의 탱크 플랫폼에 마련되고, 상기 데릭 설비에 의해 채굴된 유체를 가공하여 상기 저장탱크에 저장하는 생산부를 포함하는 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 잭업 드릴링 리그는, 상기 본체에 설치되고, 상기 스키드 플랫폼이 상기 본체에 대하여 외팔보 구조를 이루도록, 상기 스키드 플랫폼을 이송시키는 스키드 레일 장치를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 저장탱크는, 하나의 저장 공간으로 이루어진 일체형 탱크 구조물 또는 다수의 저장 공간으로 이루어진 적층 분리형 탱크 구조물을 가질 수 있다.

또한, 상기 일체형 탱크 구조물은, 상기 해저면에 고정되는 고정부; 상기 고정부의 상부에 마련된 탱크바닥부; 상기 탱크바닥부의 테두리에 세워지고 일체형의 저장 공간을 갖는 탱크외벽부; 및 상기 탱크바닥부와 상기 탱크외벽부에 의해 둘러싸인 상기 저장탱크의 내부 공간의 상부를 밀폐시키는 상기 탱크 플랫폼을 포함할 수 있다.

또한, 상기 적층 분리형 탱크 구조물은, 상기 해저면에 고정되는 고정부; 상기 고정부의 상부에 설치되고, 상기 유체를 저장하기 위해 구획된 저장 공간을 형성하고, 상호 적층되어 플랜지에 의해 연결된 하나 이상의 탱크 섹션; 상기 탱크 섹션의 최상부에 결합된 상기 탱크 플랫폼; 및 상기 탱크 섹션을 서로 관통하게 연결시키도록, 섹션 적층 위치에 각각 설치된 섹션연결부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 저장탱크는, 상기 저장탱크의 내표면에 마련된 내부보강재를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 저장탱크는, 상기 탱크 플랫폼의 상부에 마련되고, 상기 스키드 플랫폼의 끝단 저면에 접촉되는 제 1 댐퍼를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 서포트는, 상기 해저면에 고정되는 고정판; 상기 고정판에서 상향으로 연장된 서포트 프레임; 상기 서포트 프레임의 상단에 결합된 제 1 지지플레이트; 상기 제 1 지지플레이트의 상부에 하나 이상으로 설치된 제 2 댐퍼; 및 상기 제 2 댐퍼의 상단에 결합되고, 스키드 레일 장치의 연장 방향과 일치된 레일이 마련된 제 2 지지플레이트를 포함할 수 있다.

또한, 본 실시예는, 상기 레그, 상기 저장탱크 및 상기 서포트에서 해수면에 대응하는 위치에 배치되고, 상기 레그, 상기 저장탱크 및 상기 서포트에 결합된 프로텍터를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 생산부는, 상기 본체에 마련된 크레인에 의해 상기 본체로부터 상기 저장탱크의 탱크 플랫폼까지 운반 및 설치되는 랙; 상기 랙에 설치되고, 상기 데릭 설비에 의해 채굴된 상기 유체를 공급라인을 통해 전달받고, 전달받은 상기 유체를 가공하여 상기 저장탱크에 저장하는 유체생산장치; 상기 저장탱크에 해수를 채우거나, 상기 저장탱크로부터 해수를 배출시키는 펌프장치; 및 상기 해수가 배출되어 빈 공간을 갖는 상기 저장탱크 내부에 불활성기체 또는 건조가스를 주입 또는 배출시키는 탱크관리장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치는 캘린레버 구조의 스키드 플랫폼 및 스키드 플랫폼의 상부에 결합된 데릭 설비를 지지하는 중력기반구조물(GBS : gravity base structure)인 저장탱크를 제공하되, 저장탱크가 데릭 설비에 의해 채굴된 유체(예: 오일 또는 천연가스)를 저장하는 수단으로 사용될 수 있다.

또한, 본 실시예는 저장탱크를 하나의 저장 공간으로 이루어진 일체형 탱크 구조물 또는 다수의 저장 공간으로 이루어진 적층 분리형 탱크 구조물로 제작되어 있을 수 있고, 특히 적층 분리형 탱크 구조물의 저장탱크는 하부 탱크 섹션, 중간 탱크 섹션, 상부 탱크 섹션을 서로 적층 및 연결하여 시공함으로써, 일체형 탱크 구조물에 비해 이동성과 구조적 안전성이 뛰어날 수 있다. 즉, 부피가 작은 섹션들을 분리 이동시킨 후 조립 또는 분해할 수 있고, 각 섹션마다 바닥과 천장 부위가 서로 적층되어 탱크의 하중을 감당하는 구조로서 강성이 뛰어날 수 있다.

또한, 본 실시예는 저장탱크와 잭업 드릴링 리그의 사이에 스키드 플랫폼의 중간부를 지지하는 서포트를 더 구비하되, 서포트와 저장탱크의 사이의 공간을 통해서 드릴링 파이프가 위치되어 있으므로, 잭업 드릴링 리그에 가해지는 환경 외부 하중으로 인하여, 잭업 드릴링 리그가 불안정한 상태가 되더라도, 스키드 플랫폼 및 데릭을 안정되게 지지할 수 있다.

또한, 본 실시예는 저장탱크 및 서포트가 잭업 드릴링 리그를 지지하고 있기 때문에, 잭업 드릴링 리그에서 상기 환경 외부 하중에 의해 손상된 레그를 유지 보수할 때, 안전한 유지 보수 작업이 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치로서, 스키드 플랫폼이 저장탱크 쪽으로 이동하기 전 상태의 정면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치의 스키드 플랫폼이 저장탱크 쪽으로 이동된 상태의 정면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 저장탱크의 일부분을 절개한 정면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치의 생산부를 설명하기 위한 정면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치는 잭업 드릴링 리그(100), 저장탱크(200), 서포트(300), 생산부(400)를 포함할 수 있다.

본 실시예에서 하이브리드란, 기존의 완전 고정 방식의 구조물과 달리, 저장탱크(200)가 이동이 가능한 구조물의 형태로서 잭업 드릴링 리그(100)와 협업하여 생산 및 저장을 수행하고, 특히 잭업 드릴링 리그(100)의 레그(120)가 환경 외부 하중에 의해 무너질 수 있는 상황에서, 서포트(300)와 함께 저장탱크(200)가 잭업 드릴링 리그(100)의 본체(110)를 무너지지 않게 지지하는 역할을 병행(예: 저장 기능과 지지 기능을 병행)하고, 이를 통해 잭업 드릴링 리그(100)의 안정성(stability)을 확보하면서 석유, 천연가스 등을 생산할 수 있다는 점에서 그 의미를 찾을 수 있다.

잭업 드릴링 리그(100)는 오일 또는 가스를 탐사 및 개발하는 해양플랜트를 대표하는 것으로서, 설명의 용이성을 위하여 캔틸레버 구조의 데릭 설비(160)를 갖는 리그 또는 시추선일 경우, 형상 또는 구조가 일부 차이가 있더라도 본 실시예에 포함될 수 있다. 여기서, 데릭 설비(160)는 시추 타워에 해당하는 데릭과, 데릭에 결합된 각종 시추 설비 혹은 데릭 주변 설비를 통칭하는 의미를 가지고 있고, 이러한 설비 등은 주지된 구성으로부터 알 수 있는 것이므로, 본 실시예에서 상세 설명은 생략될 수 있다. 다만, 데릭 설비(160)에서 채굴된 유체는 공급라인(161)을 통해서 생산부(400) 쪽으로 공급될 수 있도록 되어 있다.

여기서, 공급라인(161)은 분해 조립식 커플러를 공급라인(161)의 양단에 구비한 것으로서, 데릭 설비(160) 및 생산부(400)의 유체생산장치(420, 421, 422) 중 어느 하나에 취부될 수 있다. 즉, 데릭 설비(160)가 잭업 드릴링 리그(100) 쪽에 위치할 경우, 공급라인(161)은 분리되어 있을 수 있고, 스키드 플랫폼(141)의 이동에 의해 데릭 설비(160)가 저장탱크(200)와 서포트(300)의 사이 공간의 위쪽 위치에 배치될 경우, 데릭 설비(160) 및 생산부(400)의 유체생산장치(420, 421, 422) 중 어느 하나에 연결되어 사용될 수 있다.

잭업 드릴링 리그(100)는 물에 부유할 수 있는 본체(110)에 상하 방향으로 승강 가능하게 결합된 하나 이상의 레그(120)와, 그 본체(110)에서 측방으로 이송 가능하게 결합된 스키드 플랫폼(141), 및 스키드 플랫폼(141)의 상부에 결합된 데릭 설비(160)를 구비할 수 있다. 여기서, 레그(120)는 4개이고, 본체(110)는 사각형이나, 이는 잭업 드릴링 리그(100)의 설계 변경을 통해서 3개 또는 삼각형 등으로 변경될 수도 있다. 또한, 각 레그(120)의 하단에는 스퍼드캔(121)(spud can)이 더 마련되어 있을 수 있다.

또한, 잭업 드릴링 리그(100)는 본체(110)에 마련된 크레인(130)을 비롯하여, 통상적으로 리그를 구성하는 시추 설비로서 거주구(120), 또는 미 도시되어 있지만, 거주구(120) 주변의 헬리데크(helideck), 집하 및 분배 설비(collector or manifold), 정제 설비(process), 가스 또는 해수 주입 설비(gas or water injection), 폐가스 소각 설비(flare) 등을 더 포함할 수 있다.

또한, 잭업 드릴링 리그(100)는 본체(110)에 설치되고, 상기 스키드 플랫폼(141)이 본체(110)에 대하여 외팔보 구조, 즉 캔틸레버 구조를 이루도록, 상기 스키드 플랫폼(141)을 이송시키는 스키드 레일 장치(140)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 스키드 레일 장치(140)는 주지의 고하중물을 운반하는 롤러 방식, 미끄럼 접촉 방식, 공기 베어링 방식 등으로 구성될 수 있고, 스키드 플랫폼(141)의 이송력을 발생시키는 구동장치 및, 구동장치를 제어하는 제어장치를 모두 포함하는 장치 구성을 가질 수 있다.

또한, 스키드 플랫폼(141)의 양측변에는 본체(110)에 고정되고, 스키드 플랫폼(141)의 이송을 가이드하거나, 스키드 플랫폼(141)이 이동 경로 밖으로 이탈하는 것을 방지하는 가이드부(150)가 더 설치되어 있을 수 있다.

저장탱크(200)는 해상 크레인 또는 대형 크레인을 장착한 바지선 또는 대형 작업지원선 등에 의해 설치 또는 분해될 수 있고, 잠수식으로 설치되거나, 다른 시추 사이트 쪽으로 해상 크레인에 의해 인양, 이동되어 재 사용될 수 있는 특징을 갖는다. 이러한 저장탱크(200)에는 해상 크레인 등에 의해 인양될 수 있도록, 해양 크레인의 인양케이블에 연결될 수 있는 다수의 연결구 또는 러그(lug)(미 도시)를 더 포함할 수 있다.

저장탱크(200)는 스키드 플랫폼(141)의 끝단을 지지하는 탱크 플랫폼(230)과, 상기 탱크 플랫폼(230)의 저부에 연결되고, 해저면(B)(도 2 참조)에 세워질 수 있다.

저장탱크(200)는 중력기반구조물(GBS)일 수 있고, 해수, 오일, 액화 천연가스 등을 저장할 수 있다.

저장탱크(200)는 하나의 저장 공간으로 이루어진 일체형 탱크 구조물 또는 다수의 저장 공간으로 이루어진 적층 분리형 탱크 구조물(210)을 포함할 수 있다. 여기서, 일체형 탱크 구조물은 적층 분리형 탱크 구조물(210)의 외형과 동일한 형태이므로 도시가 생략될 수 있고, 탱크 바닥에서 탱크 천장까지 연결된 저장 공간이 탱크 내부에 형성되어 있어서 일체형의 개념이라는 것을 제외하고, 상기 적층 분리형 탱크 구조물(210)과 동일한 외형 구조를 가질 수 있다.

예컨대, 본 실시예의 저장탱크(200)가 될 수 있는 일체형 탱크 구조물은, 도 1을 참조로 하여 설명하면, 해저면(B)에 고정되는 플레이트 형상의 고정부(211)와, 상기 고정부(211)에 용접되어서, 상기 고정부(211)의 상부에 마련된 탱크바닥부(213)와, 상기 탱크바닥부(213)의 테두리에 세워진 상태에서 용접되고, 일체형의 저장 공간을 갖는 탱크외벽부(214), 및 상기 탱크바닥부(231)와 상기 탱크외벽부(214)에 의해 둘러싸인 상기 저장탱크(200)의 내부 공간의 상부를 밀폐시키는 상기 탱크 플랫폼(230)으로 이루어질 수 있다.

서포트(300)는 저장탱크(200)와 상기 잭업 드릴링 리그(100)의 해저면(B)에 세워지고, 스키드 플랫폼(141)의 중간부를 지지하는 역할을 담당할 수 있다. 여기서, 스키드 플랫폼(141)의 중간부는 스키드 플랫폼(141)이 본체(110)의 측방을 향해 돌출 또는 수평 이송되었을 때, 스키드 플랫폼(141)의 자유단인 끝단과 스키드 플랫폼(141)이 본체(110)에 연결된 연결부위 사이에 해당하는 영역 또는 그 영역의 저부를 지칭할 수 있다.

또한, 생산부(400)는 저장탱크(200)의 탱크 플랫폼(230)에 마련되고, 데릭 설비(160)에 의해 채굴된 유체를 가공하여 저장탱크(200)에 저장하는 역할을 담당할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치로서, 스키드 플랫폼이 저장탱크 쪽으로 이동하기 전 상태의 정면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치의 스키드 플랫폼이 저장탱크 쪽으로 이동된 상태의 정면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 저장탱크의 일부분을 절개한 정면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 잭업 드릴링 리그(100)는 각각 스퍼드캔(121)을 갖는 다수의 레그(120)를 본체(110)의 레그웰(111)에 상하 승강 가능하게 결합시키고 있다. 레그(120)의 상승 또는 하강은 레그웰(111)의 테두리 상부, 또는 설치 변경을 통해서 레그웰(111)의 주변으로 본체(110)의 내부에 위치 가능한 잭킹모듈(미 도시)에 의해 이루어질 수 있다. 여기서, 잭킹모듈은 레그(120)에 마련된 랙 기어와 잭킹모듈에 마련된 피니언 기어간 기어 결합상태에서, 태킹모듈의 모터로 피니언 기어를 회전시킴으로써, 결국 랙 기어 및 레그(120)의 상하 수직 이동을 발생시킬 수 있다.

저장탱크(200)는 고정부(211)의 플랜지 구멍에 삽입된 고정용 파일(212)(pile)(도 2 참조)을 해저면(B) 쪽으로 항타(driving) 또는 드릴링(drilling)하는 고정 방식에 의해 고정될 수도 있다.

저장탱크(200)의 분해 또는 조립 내지 설치는 해상 크레인과의 협업하는 잠수부 혹은 ROV(remotely-operated vehicle)에 의해 이루어질 수 있다.

저장탱크(200)의 적층 분리형 탱크 구조물(210)은 해저면(B)에 고정되는 고정부(211)를 포함할 수 있다. 여기서, 고정부(211)는 저장탱크(200)의 기저부를 이루는 플랜지 형상의 구성물로서, 적층 분리형 탱크 구조물(210)의 외주면 밖으로 돌출되어 있고, 파일(212)이 삽입될 수 있는 플랜지 구멍을 다수로 구비하고 있다.

또한, 적층 분리형 탱크 구조물(210)은 상기 고정부(211)의 상부에 설치되고, 상기 유체를 저장하기 위해 구획된 저장 공간을 형성하고, 상호 적층되어 플랜지(214)에 의해 연결된 하나 이상의 탱크 섹션(213, 215)을 포함할 수 있다. 여기서, 플랜지(214)는 완전 고정형인 경우 플랜지(214)간 접촉면을 따라 용접선이 형성되는 바와 같이 연결되는 용접 고정 방식과, 플랜지(214)에 마련된 다수의 볼트 구멍 및 실링 부재를 이용하여 연결되는 볼트 고정 방식 중 어느 하나에 의해서 각 탱크 섹션(213, 215, 215a)을 상호 고정시킬 수 있다.

여기서, 탱크 섹션(213, 215, 215a)이란, 적층 가능하게 동일 평면적 및 형상을 갖도록 분할 제작된 것으로서, 개별 저장 공간을 갖고, 상호 조립 또는 연결이 가능하게 플랜지(214)를 섹션 상부 테두리 및 섹션 하부 테두리에 각각 구비한 소형 탱크를 의미할 수 있다.

저장탱크(200)의 적층 분리형 탱크 구조물(210)은 상기 탱크 섹션(215a)의 최상부에 결합된 상기 탱크 플랫폼(230)을 포함할 수 있다.

탱크 플랫폼(230)은 저장탱크(200)의 상갑판에 해당하는 것으로서, 도면상에서는 단층 데크 구조로 제작되어 있으나, 설계 변경을 통해 복층 테크 구조로 형성될 수 있다.

탱크 플랫폼(230)도 도시되어 있지는 않지만, 잭업 드릴링 리그(100)와 같이 작업자 임시 거주 시설, 헬리데크, 탱크 플랫폼(230)과 잭업 드릴링 리그(100)의 본체(110)를 연결하는 대피로 등을 더 구비할 수도 있다.

또한, 탱크 플랫폼(230)과 상기 탱크 섹션(215a)의 최상부의 테두리 코너에는 탱크 섹션(215a)의 원주 방향을 따라 이격 위치하고, 용접에 의해 고정된 다수의 외부보강재(216)가 더 설치되어 있을 수 있다.

탱크 플랫폼(230)의 관통 구역에는 저장탱크(200)의 내부 공간과 도 1 또는 도 2 등에 도시된 생산부(400)와의 연결을 위한 인터페이스설비(240)가 더 마련되어 있다. 여기서, 인터페이스설비(240)는 언로딩 또는 로딩 칼럼을 갖는 저장탱크 액체(liquid) 라인 내지 저장탱크 증기(vapor) 라인 등의 각종 배관과, 각종 배관이 설치된 돔(dome) 구조물과, 돔 구조물 내에 마련된 밸브, 센서, 각종 제어기, 펌프 등과 같이, 오일 또는 천연가스 생산에 사용되는 연결 설비 또는 장치를 통칭할 수 있다.

도 4를 참조하면, 저장탱크(200)의 적층 분리형 탱크 구조물(210)은 탱크 섹션(213, 215)을 서로 관통하게 연결시키도록, 섹션 적층 위치에 각각 설치된 섹션연결부(219)를 포함할 수 있다.

여기서, 섹션연결부(219)란 배관 부재 및 수밀 커플링 부재를 이용하여, 일측 탱크 섹션(213)과 타측 탱크 섹션(215)이 서로 적층 및 연결되었을 때, 상호 체결될 수 있는 암수 부재를 통칭할 수 있고, 상호 체결된 부위의 갭(gap)은 통상의 수밀 커플링 부재 또는 실링재(미 도시)를 이용하여 차폐될 수 있다.

또한, 저장탱크(200)는 저장탱크(200)의 내표면에 마련된 내부보강재(218)를 더 포함하는 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치. 여기서, 내부보강재(218)는 저장탱크(200)의 내표면을 따라 수평 방향 또는 수직 방향으로 격자 구조를 이루거나, 저장탱크(200)의 바닥면 등에 다수로 설치되어 저장탱크(200)에 유체 등이 채워지지 않더라도, 설치하려는 해역의 해수압을 견딜 수 있을 정도의 구조적 안정성을 가질 수 있다.

특히, 저장탱크(200)가 설치된 이후 저장탱크(200)의 내부에 해수 또는 유체 등이 채워질 경우, 저장탱크(200)의 외부의 해수와의 압력 균형으로 인하여, 저장탱크(200)가 더욱 안정된 상태가 유지될 수 있고, 이러한 특성으로 인하여, 저장탱크(200)에 해수 또는 유체 등을 채우면서, 해저면(B) 쪽으로 하강시킴으로써, 저장탱크(200)를 안정적으로 설치할 수 있다.

또한, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 저장탱크(200)는 탱크 플랫폼(230)의 상부에 마련되고, 스키드 플랫폼(141)의 끝단 저면에 접촉되는 하나 이상의 제 1 댐퍼(220)를 더 포함할 수 있다. 제 1 댐퍼(220)는 외팔보 구조의 스키드 플랫폼(141)의 굽힘 변형 또는 외부 환경 하중에 의해 움직이는 변형 등을 제 1 댐퍼(220)의 완충재에 의해 흡수하는 역할을 담당할 수 있다.

도 2 또는 도 3을 참조하면, 서포트(300)는 해저면(B)에 고정되는 고정판(310)을 포함할 수 있다. 여기서, 고정판(310)은 고정판(310)의 플랜지 구멍에 삽입된 파일(311)을 이용하여 해저면(B) 쪽으로 항타 또는 드릴링하는 고정 방식에 의해 고정될 수도 있다.

또한, 서포트(300)는 고정판(310)에서 상향으로 연장된 서포트 프레임(320)을 포함할 수 있다. 여기서, 서포트 프레임(320)은 원형 기둥 또는 중공형 파이프 기둥 등의 형태로 제작될 수 있다.

또한, 서포트(300)는 서포트 프레임(320)의 상단에 결합된 제 1 지지플레이트(330)와, 제 1 지지플레이트(330)와 서포트 프레임(320)의 상단의 외주면 사이 코너에 마련된 다수의 외부보강판(340)과, 상기 제 1 지지플레이트(330)의 상부에 하나 이상으로 설치된 제 2 댐퍼(350)와, 상기 제 2 댐퍼(350)의 상단에 결합되고, 스키드 레일 장치(140)의 연장 방향과 일치된 레일(361)이 마련되어 있는 판 형상의 제 2 지지플레이트(360)를 포함할 수 있다.

여기서, 제 2 댐퍼(350)는 외팔보 구조의 스키드 플랫폼(141)의 중간부에 작용하는 굽힘 변형 또는 외부 환경 하중에 의해 움직이는 변형 등을 제 2 댐퍼(350)의 완충재에 의해 흡수하는 역할을 담당할 수 있다. 여기서, 완충재는 탄성체 또는 유압과 스프링을 이용한 완충장치 내지 유압식 액추에이터 중 어느 하나로 구성될 수 있다.

또한, 제 2 댐퍼(350) 또는 제 1 댐퍼(220)는 댐퍼 높이를 인위적으로 조절하여 레벨을 조정할 수 있도록, 완충재의 인위적으로 압축 또는 릴리스 시킬 수 있는 높이조절기구(미 도시)를 더 포함할 수 있다.

또한, 잭업 드릴링 리그(100)의 레그(120), 저장탱크(200) 및 서포트(300)에서 해수면(S)에 대응하는 위치에 배치되고, 레그(120), 저장탱크(200) 및 서포트(300)에 결합된 프로텍터(500, 520, 530)를 더 포함할 수 있다.

각 프로텍터(500, 520, 530)는 레그(120), 저장탱크(200) 및 서포트(300)의 외부를 감싸는 크기로 설계된 구조물로서, 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치에 접근하는 유빙, 선박, 기타 부유물과의 접촉에 의한 충격으로부터 레그(120), 저장탱크(200) 및 서포트(300)를 보호하는 역할을 담당할 수 있다.

각 프로텍터(500, 520, 530)는 레그(120), 저장탱크(200) 및 서포트(300)의 외표면에 수직 방향 및 수평 방향으로 이격 배치된 후 용접에 의해 연결된 다수의 연결대와, 연결대를 서로 연결하는 수평 프레임과, 상기 수평 프레임 또는 상기 연결대를 서로 연결하는 수직 프레임으로 이루어져 있을 수 있다.

도 5는 도 1에 도시된 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치의 생산부를 설명하기 위한 정면도이다.

도 5를 참조하면, 생산부(400)는 랙(410), 유체생산장치(420, 421, 422), 펌프장치(430), 탱크관리장치(440)를 포함하고 있을 수 있다.

또한, 유체생산장치(420, 421, 422), 펌프장치(430), 탱크관리장치(440)는 기능별로 구분된 해당 배관을 통해서 인터페이스설비(240)에 연결되어 있을 수 있다.

또한, 랙(410), 펌프장치(430), 탱크관리장치(440)는 모듈 형태로 이동 또는 설치되는데 사용되는 각종 연결구 또는 러그(401, 402, 403)를 더 포함할 수 있다.

랙(410)은 도 3의 잭업 드릴링 리그(100)의 본체(110)에 마련된 크레인(130)에 의해 상기 본체(110)로부터 상기 저장탱크(200)의 탱크 플랫폼(230)까지 운반 및 설치되고, 탱크 플랫폼(230)의 미리 정해진 위치에 분해 조립 가능하게 설치되는 모듈화된 구조물일 수 있다. 여기서, 랙(410) 자체도 부분적으로 결합 또는 분리 가능한 랙 프레임을 구비하고 있을 수 있다.

또한, 유체생산장치(420, 421, 422)는 랙(410)의 내부 분할 공간에 각각 설치되고, 도 3의 데릭 설비(160)를 통해 채굴된 유체를 공급라인(161)(도 1 참조)을 통해 전달받고, 전달받은 유체를 가공(예: 여과)하여 상기 저장탱크(200)에 저장하는 역할을 담당할 수 있다.

유체생산장치(420, 421, 422)는 천연가스의 생산 또는 오일(석유)의 생산에 대응하게, 압축기모듈, 웜업(warm-up) 히터모듈, 쿨러모듈, 기액분리기모듈, 기화기모듈, 액화모듈, 재액화모듈, 여과모듈, 천연가스의 생산 또는 저장 혹은 양하역 등의 운용 중 발생하는 각종 기체를 처리하여 대기 중에 방출하는 벤트마스트(vent mast)모듈, 전처리모듈, 수분제거모듈, CMR(Cargo Machinery Room)모듈, 양하역모듈 등과 같은 해양플랜트용 장치 중 하나, 또는 이들 장치를 동일 처리 용도(예: 오일 가공 또는 천연가스 가공)끼리 결합한 장치를 통칭하는 것으로서, 하나의 모듈 또는 다수로 상호 보완적으로 연결된 모듈일 수 있다. 또한, 저장탱크(200)에 저장할 대상이 오일 또는 천연가스이므로, 유체생산장치(420, 421, 422)도 그 대상에 맞게 구성될 수 있다. 물론, 저장탱크(200)의 바닥, 외벽, 천정을 이루는 구조물(예: 단열재, 내부보강재 등)도 역시 상기 대상에 맞게 구성될 수 있다.

펌프장치(430)는 상기 본체(110)에서 상기 크레인(130)에 의해 상기 탱크 플랫폼(230) 쪽으로 이동되어 탱크 플랫폼(230)에 설치될 수 있다.

이런 펌프장치(430)는 저장탱크(200)를 중력기반구조물로서 상기 해저면(B)에 설치하도록, 상기 저장탱크(200)에 해수를 채우거나, 가공된 상기 유체를 상기 저장탱크(200)에 채우기 위하여 상기 저장탱크(200)로부터 상기 해수를 배출시키는 역할을 담당할 수 있다. 즉 펌프장치(430)는 탱크 플랫폼(230)에 위치하나, 그 펌프장치(430)의 일측 포트(미 도시)는 해수면 쪽으로 잠기도록 위치될 수 있고, 타측 포트(미 도시)는 저장탱크(200)의 내부 쪽에 위치될 수 있다.

또한, 탱크관리장치(440)도 본체(110)에서 상기 크레인(130)에 의해 상기 탱크 플랫폼(230) 쪽으로 이동될 수 있고, 이후 탱크 플랫폼(230)에 설치될 수 있다.

이런 탱크관리장치(440)는 상기 해수가 배출되어 빈 공간을 갖는 상기 저장탱크(200) 내부에 불활성기체(inert gas) 또는 건조가스(dry gas)를 주입 또는 배출시키는 역할을 담당할 수 있다. 즉, 탱크관리장치(440)는 상기 해수로 인하여 오염된 상기 저장탱크(200)의 내부가 상기 유체생산장치(420, 421, 422)에 의해 가공된 상기 유체를 적하 받을 수 있게 유지 및 관리하는 역할을 담당할 수 있다.

이런 탱크관리장치(440)는 압축기, 웜업 히터, 쿨러, 불활성기체 또는 건조가스 생산용 플랜트, 불활성기체 또는 건조가스 저장용 고압탱크, 고압탱크와 인터페이스설비(240)를 연결하기 위한 배관라인, 센서, 제어기 등을 통칭할 수 있다.

이하, 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치의 운용 방법에 대하여 설명하고자 한다.

도 2를 참조하면, 저장탱크(200)는 시추 작업 위치에 해당하는 해저면(B)에 해당하는 해수면(S)까지 해상 크레인 등에 의해 운반될 수 있다.

이후, 생산부(400)의 펌프장치 또는 잭업 드릴링 리그(10)에 마련된 펌프장치(미 도시)를 이용하여, 저장탱크(200)의 내부에 해수가 채워진다.

이런 경우, 저장탱크(200)는 해수의 중량과 저장탱크(200)의 중량을 이용하여 수중으로 들어갈 수 있고, 이후 해저면(B)에 세워질 수 있다.

잠수부 및 ROV가 저장탱크(200)의 주변으로 투입되고, 해상 크레인 등의 설비를 이용하여 수중에 투입된 파일(212)을 이용하여 저장탱크(200)를 해저면(B)에 고정할 수 있다.

또한, 저장탱크(200)와 이격된 공간을 유지하면서 서포트(300)가 해저면(B)에 설치될 수 있다. 이때, 서포트(300)도 저장탱크(200)와 유사한 방식으로 수중에 투입 및 고정될 수 있다.

또한, 생산부(400)는 잭업 드릴링 리그(10) 또는 작업지원선을 이용하여 저장탱크(200) 주변까지 운반된 후, 잭업 드릴링 리그(10)의 크레인(130) 또는 작업지원선의 크레인 또는 해상 크레인을 이용하여 저장탱크(200)의 탱크 플랫폼(230)의 상부에 설치될 수 있다.

생산부(400)는 펌프장치로 저장탱크(200) 내부의 해수를 저장탱크(200) 외부로 배출시킨다.

이때, 저장탱크(200)는 저장탱크(200)의 중량과 파일(212)에 의해 해저면(B)에 그대로 고정 상태를 유지할 수 있다.

또한, 생산부(400)의 탱크관리장치는 저장탱크(200)의 내부에 남아 있는 수분 또는 습윤공기(humid air)를 제거하기 위하여 건조공기(dry air)를 주입하고, 이후 상기 건조공기를 저장탱크(200)로부터 제거하기 위해 상기 저장탱크(200)에 불활성기체를 주입하고, 이후 상기 불활성기체를 저장탱크(200)로부터 제거하기 상기 저장탱크(200)에 천연가스 증기 또는 유증기를 주입함으로써, 상기 저장탱크(200)가 오일 또는 가스를 적하 받을 수 있는 환경이 되도록 한다.

이런 과정이 이루어지는 동안, 잭업 드릴링 리그(100)는 해저면(B)에 대한 레그(120)의 상대 운동을 이용하여 해수면(S)위에 위치하고, 스키드 플랫폼(141)가 서포트(300)의 제 2 지지플레이트(360)와 동일한 레벨을 이루도록, 세밀한 높이 조정이 이루어질 수 있다.

이후, 도 3에 보이듯이, 잭업 드릴링 리그(100)에서 스키드 레일 장치(140)는 스키드 플랫폼(141)을 수평 이동시키고, 그 결과, 스키드 플랫폼(141)이 서포트(300)의 제 2 지지플레이트(360)의 레일(361)을 경유하여 저장탱크(200)의 탱크 플랫폼(230)의 제 1 댐퍼(220)의 위쪽으로 이동 후 정지되게 한다.

이런 경우, 도 4와 같은 상태가 될 수 있다. 이후, 데릭 설비(160)가 가동되어서, 드릴링 파이프(P)가 저장탱크(200)와 서포트(300) 사이의 공간을 통해 해저면(B)을 뚫고 들어가서 채굴이 이루어질 수 있게 된다.

이렇게 데릭 설비(160)에서 채굴된 유체는 저장탱크(200)의 생산부를 경유하여 가공된 후, 저장탱크(200)의 내부에 적하될 수 있고, 이후 운반선박이 저장탱크(200)의 주변에 계류되었을 때, 저장탱크(200)의 내부에서 운반선박의 화물창 쪽으로 이동될 수 있다.

또한, 저장탱크(200)를 다른 시추 사이트에서 사용하기 위해서는, 저장탱크(200)에 채웠던 유체를 비우고, 즉 유체 운반용 선박이 저장탱크(200)의 옆에 계류한 후, 유체를 상기 선박쪽으로 이동시키고, 저장탱크(200)로부터 고정용 파일을 제거한 후, 해상 크레인가 저장탱크(200)를 인양하여 다른 시추 사이트 쪽으로 운반한다. 이렇게 운반된 저장탱크(200)는 새로운 서포트 또는 해저면(B)에서 분리하여 운반해 온 상기 서포트(300)와 함께 상기 다른 시추 사이트에 재 설치될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.

100 : 잭업 드릴링 리그 141 : 스키드 플랫폼
160 : 데릭 설비 200 : 저장탱크
220 : 제 1 댐퍼 230 : 탱크 플랫폼
300 : 서포트 350 : 제 2 댐퍼
400 : 생산부 410 : 랙
420, 421, 422 : 유체생산장치 430 : 펌프장치
440 : 탱크관리장치 500, 520, 530 : 프로텍터

Claims (10)

1. 물에 부유할 수 있는 본체에 상하 방향으로 승강 가능하게 결합된 레그와, 상기 본체에서 측방으로 이송 가능하게 결합된 스키드 플랫폼, 및 상기 스키드 플랫폼의 상부에 결합된 데릭 설비를 갖는 잭업 드릴링 리그;
   상기 스키드 플랫폼의 끝단을 지지하는 탱크 플랫폼과, 상기 탱크 플랫폼의 저부에 연결되고, 해저면에 세워진 저장탱크;
   상기 저장탱크와 상기 잭업 드릴링 리그 사이의 해저면에 세워지고, 상기 스키드 플랫폼의 중간부를 지지하는 서포트; 및
   상기 저장탱크의 탱크 플랫폼에 마련되고, 상기 데릭 설비에 의해 채굴된 유체를 가공하여 상기 저장탱크에 저장하는 생산부를 포함하는 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 잭업 드릴링 리그는,
   상기 본체에 설치되고, 상기 스키드 플랫폼이 상기 본체에 대하여 외팔보 구조를 이루도록, 상기 스키드 플랫폼을 이송시키는 스키드 레일 장치를 더 포함하는 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 저장탱크는,
   하나의 저장 공간으로 이루어진 일체형 탱크 구조물 또는 다수의 저장 공간으로 이루어진 적층 분리형 탱크 구조물을 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 일체형 탱크 구조물은,
   상기 해저면에 고정되는 고정부;
   상기 고정부의 상부에 마련된 탱크바닥부;
   상기 탱크바닥부의 테두리에 세워지고 일체형의 저장 공간을 갖는 탱크외벽부; 및
   상기 탱크바닥부와 상기 탱크외벽부에 의해 둘러싸인 상기 저장탱크의 내부 공간의 상부를 밀폐시키는 상기 탱크 플랫폼을 포함하는 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 적층 분리형 탱크 구조물은,
   상기 해저면에 고정되는 고정부;
   상기 고정부의 상부에 설치되고, 상기 유체를 저장하기 위해 구획된 저장 공간을 형성하고, 상호 적층되어 플랜지에 의해 연결된 하나 이상의 탱크 섹션;
   상기 탱크 섹션의 최상부에 결합된 상기 탱크 플랫폼; 및
   상기 탱크 섹션을 서로 관통하게 연결시키도록, 섹션 적층 위치에 각각 설치된 섹션연결부를 포함하는 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
   상기 저장탱크는,
   상기 저장탱크의 내표면에 마련된 내부보강재를 더 포함하는 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 저장탱크는,
   상기 탱크 플랫폼의 상부에 마련되고, 상기 스키드 플랫폼의 끝단 저면에 접촉되는 제 1 댐퍼를 더 포함하는 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치.
8. 제 2 항에 있어서,
   상기 서포트는,
   상기 해저면에 고정되는 고정판;
   상기 고정판에서 상향으로 연장된 서포트 프레임;
   상기 서포트 프레임의 상단에 결합된 제 1 지지플레이트;
   상기 제 1 지지플레이트의 상부에 하나 이상으로 설치된 제 2 댐퍼;
   상기 제 2 댐퍼의 상단에 결합되고, 스키드 레일 장치의 연장 방향과 일치된 레일이 마련된 제 2 지지플레이트를 포함하는 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 레그, 상기 저장탱크 및 상기 서포트에서 해수면에 대응하는 위치에 배치되고, 상기 레그, 상기 저장탱크 및 상기 서포트에 결합된 프로텍터를 더 포함하는 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 생산부는,
    상기 본체에 마련된 크레인에 의해 상기 본체로부터 상기 저장탱크의 탱크 플랫폼까지 운반 및 설치되는 모듈형 랙;
    상기 모듈형 랙에 설치되고, 상기 데릭 설비에 의해 채굴된 상기 유체를 공급라인을 통해 전달받고, 전달받은 상기 유체를 가공하여 상기 저장탱크에 저장하는 유체생산장치;
    상기 저장탱크에 해수를 채우거나, 상기 저장탱크로부터 해수를 배출시키는 펌프장치; 및
    상기 해수가 배출되어 빈 공간을 갖는 상기 저장탱크 내부에 불활성기체 또는 건조가스를 주입 또는 배출시키는 탱크관리장치를 포함하는 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치.

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