KR101437051B1 - 인공 채유 과정 가시화 장치 - Google Patents

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임종세
이동건
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한국해양대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 채유 가시화 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 인공 채유 과정 가시화 장치는 서커 로드와, 유동 가시액이 담겨지는 투명 수조와, 상기 서커 로드와 투명 수조가 설치되는 프레임과, 상기 투명 수조의 하부면에 설치되는 배출구와, 상기 투명 수조에 담긴 유동가시액에 하단이 잠기는 투명 파이프와, 상기 투명 파이프 하부면에 설치되는 유입구와, 상기 투명 파이프 상측에 연결되는 배출 파이프와, 상기 유입구를 막는 제1 스테인레스 볼과, 상단은 상기 서커 로드에 연결되어, 상기 투명 파이프 내부에 결합되는 투명 피스톤과, 상기 투명 피스톤에 하중을 가하도록 상기 투명 파이프 내부에 삽입되는 무게 추와, 상기 투명 피스톤 하부면에 설치되는 내부 유입구와, 상기 내부 유입구를 막는 제2 스테인레스 볼을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

인공 채유 과정 가시화 장치{a visualization device of artificial lift process for oil production}
본 발명은 인공 채유 과정 가시화 장치에 관한 것으로서, 유전에서 지하의 석유를 생산하는 방법 중의 하나인 인공 채유 과정을 시각적으로 확인할 수 있도록 하여 연구 및 교육목적으로 사용하기 위한 가시화 장치에 관한 것이다.
육상의 유전에서 석유 생산량을 증대시키기 위하여 서커 로드(Sucker Rod) 펌프와 같은 인공 채유 장비를 이용한다.
인공 채유 장비를 이용한 석유 생산 과정은 지하에 생산관이 매립된 상태에서 이루어지기 때문에 석유를 함유한 지층(저류층)에서부터 지상의 생산 처리 시설로 석유를 이송하는 과정에 대하여 육안으로 확인하는 것이 불가능하다.
현재 실제 육상 유전에서 사용되는 서커 로드 펌프에 대한 축소 모형은 상업적으로 판매되고 있으나 외양만 유사하게 제작하였을 뿐 석유 생산 과정에서 발생하는 유체 유동을 모사할 수 있는 기능은 전무한 실정이다.
대형 플랜트 설비의 가시화에 대한 선행기술에는 대한민국 특허청에 출원된 제10-1997-0071445호, 제10-1995-0065501호 등이 있다.
그러나 이전에는 인공 채유 과정을 시각적으로 확인할 수 있는 가시화 장치는 제안되지 못했다.
본 발명에 따른 인공 채유 과정 가시화 장치는 서커 로드에 의한 인공 채유 과정을 시각적으로 확인할 수 있는 가시화 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 인공 채유 과정 가시화 장치는 서커 로드와, 유동 가시액이 담겨지는 투명 수조와, 상기 서커 로드와 투명 수조가 설치되는 프레임과, 상기 투명 수조의 하부면에 설치되는 배출구와, 상기 투명 수조에 담긴 유동가시액에 하단이 잠기는 투명 파이프와, 상기 투명 파이프 하부면에 설치되는 유입구와, 상기 투명 파이프 상측에 연결되는 배출 파이프와, 상기 유입구를 막는 제1 스테인레스 볼과, 상단은 상기 서커 로드에 연결되어, 상기 투명 파이프 내부에 결합되는 투명 피스톤과, 상기 투명 피스톤에 하중을 가하도록 상기 투명 파이프 내부에 삽입되는 무게 추와, 상기 투명 피스톤 하부면에 설치되는 내부 유입구와, 상기 내부 유입구를 막는 제2 스테인레스 볼을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 프레임의 하부에 이동용 바퀴가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투명 파이프에는 압력 측정용 게이지가 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 인공 채유 과정 가시화 장치는 투명 수조와 투명 파이프를 이용하여 육상 유전 인공 채유 과정의 유동과 인공 채유 과정의 작동 원리를 육안으로 직접 확인할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인공 채유 과정 가시화 장치를 도시하는 개념도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인공 채유 과정 가시화 장치의 도면 대용 사진.
도 3는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인공 채유 과정 가시화 장치의 투명 수조를 나타내는 도면 대용 사진.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인공 채유 과정 가시화 장치의 투명 파이프를 나타내는 도면 대용 사진.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인공 채유 과정 가시화 장치의 작동 상태를 나타내는 도면 대용 사진.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인공 채유 과정 가시화 장치를 도시하는 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 인공 채유 과정 가시화 장치는 서커 로드(도 1에는 미도시됨), 프레임(20), 투명 수조(1), 배출구(12), 투명 파이프(3), 유입구(32), 제1 스테인레스 볼(6), 투명 피스톤(4), 무게 추(2), 배출 파이프(8), 내부 유입구(42) 및 제2 스테인레스 볼(5)을 포함한다.
먼저, 투명 수조(1)는 유동 가시액이 담겨지는 곳이며 석유가 매장되는 저류층을 구현한 것이며, 주입된 유동 가시액을 제거하기 위한 배출구(12)가 하부면에 설치되고, 배출구(12)는 밸브가 설치될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인공 채유 과정 가시화 장치의 투명 수조를 나타내는 도면 대용 사진이다.
이러한 투명 수조(1)는 서커 로드가 설치되는 프레임(20)에 설치되며, 프레임 하부에는 이동용 바퀴(9)가 설치되어 이동을 손쉽게 할 수 있도록 한다.
다음으로, 투명 파이프(3)는 채유를 위한 파이프를 구현한 것이며, 공간과 크기 상의 제약으로 실제 축소 모형보다 더 짧게 제작된다.
그리고 투명 파이프(3)에는 압력 측정용 게이지(10)가 상측에 설치되는 것이 바람직하며, 투명 수조(1)에 담겨지는 유동가시액에 하단이 잠기도록 한다.
또한, 상기 투명 파이프 하부면에 설치되는 유입구(32)에는 유입구를 막는 제1 스테인레스 볼이 안착되어 체크 밸브 역할을 하게 된다. 여기서, 유입구의 내측면은 중심으로 경사면이 형성되어 제1 스테인레스 볼(6)이 유입구(32)의 중심으로 유입되도록 한다.
다음으로, 투명 피스톤(4)의 상단은 서커 로드에 연결 부재(44)를 통해서 연결되고 상기 투명 파이프(3) 내부에 결합된다. 그리고 상기 투명 피스톤(4) 하부면에 내부 유입구(42)가 설치되고 상기 내부 유입구(42)를 막는 제2 스테인레스 볼(5)이 안착된다. 여기서 제2 스테인레스 볼(5)도 제1 스테인레스 볼(6)과 마찬가지로 체크 밸브 역할을 하게 된다.
그리고, 투명 파이프 내부에는 상기 투명 피스톤(4)에 하중을 가하도록 상측에 무게 추(2)가 삽입된다.
상기 무게 추(2)를 이용하여 투명 파이프(3) 내부면과 투명 피스톤(4) 외주면이 밀착된 상태에서 발생되는 마찰력 때문에 하강되지 않는 문제점을 해결할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인공 채유 과정 가시화 장치의 투명 파이프를 나타내는 도면 대용 사진이다.
도 4의 사진과 같이 투명 파이프의 상측에는 배출 파이프(8)가 연결되어 유동가시액이 배출될 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인공 채유 과정 가시화 장치의 도면 대용 사진이다.
도 2의 사진과 같이 서커 로드(200)는 실제 서커 로드를 축소한 모형으로 제작되며 구동 모터를 통해서 얻어지는 동력을 상하 이동으로 전환시켜서 연결 부재(44)를 통해서 투명 피스톤을 이동시키게 된다.
이러한 본 발명에 따른 인공 채유 과정 가시화 장치의 작동 태양에 대해 살펴보면,
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인공 채유 과정 가시화 장치의 작동 상태를 나타내는 도면 대용 사진이다.
도 5에 도시된 바와 같이 서커 로드(200)가 작동되면 투명 파이프 내부의 투명 피스톤이 상하로 수직이동되면서 유동가시액이 투명 파이프 내부로 유입되어 배출 파이프를 통해서 다시 투명 수조로 이동된다.
도 5에 도시된 실시예는 투명 재질은 아크릴 재질로 제작되었다.
배출 파이프를 외부로 연결시킬 수도 있지만 이런 경우 계속적인 가시화 장치의 구동이 어려워 채유된 유동가시액을 다시 투명 수조로 배출하도록 설계되었다.
여기서 유동가시액은 친수성 물질인 메틸 오렌지를 물에 혼합 및 염색하여 가시성을 높였다.
이상과 같이 본 발명은 시추공 내 생산관에서 생산 트리까지 석유가 이송되는 전 과정을 가시화한 인공 채유 가시화 장치를 제공하는 것을 주요한 기술적 사상으로 하고 있으며, 도면을 참고하여 상술한 실시 예는 단지 하나의 실시 예에 불과하므로 본 발명의 진정한 범위는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
1: 투명 수조
2: 무게 추
3: 투명 파이프
4: 투명 피스톤
5: 제2 스테인레스 볼
6: 제1 스테인레스 볼
8: 배출 파이프
9: 바퀴
10: 게이지
20: 프레임
32: 유입구
42: 내부 유입구
44: 연결 부재
100: 유동 가시화 장치
200: 서커 로드

Claims (3)

  1. 서커 로드와;
    유동 가시액이 담겨지는 투명 수조와;
    상기 서커 로드와 투명 수조가 설치되는 프레임과;
    상기 투명 수조의 하부면에 설치되는 배출구와;
    상기 투명 수조에 담긴 유동가시액에 하단이 잠기는 투명 파이프와;
    상기 투명 파이프 하부면에 설치되는 유입구와;
    상기 투명 파이프 상측에 연결되는 배출 파이프와;
    상기 유입구를 막는 제1 스테인레스 볼과;
    상단은 상기 서커 로드에 연결되어, 상기 투명 파이프 내부에 결합되는 투명 피스톤과;
    상기 투명 피스톤에 하중을 가하도록 상기 투명 파이프 내부에 삽입되는 무게 추와;
    상기 투명 피스톤 하부면에 설치되는 내부 유입구와;
    상기 내부 유입구를 막는 제2 스테인레스 볼;을 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 채유 과정 가시화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임의 하부에 이동용 바퀴가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 인공 채유 과정 가시화 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 파이프에는,
    압력 측정용 게이지가 설치되는 것을 특징으로 하는 인공 채유 과정 가시화 장치.
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