KR101567881B1 - 해양구조물의 벌크 수송시스템 및 방법 - Google Patents

해양구조물의 벌크 수송시스템 및 방법 Download PDF

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    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells

Abstract

해양구조물의 벌크 수송시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 해양구조물의 벌크 수송시스템은, 바라이트(barite)와 벤토나이트(bentonite)를 포함하는 벌크 혼합물을 분체와 공기로 분리하는 분체 분리부; 분체 분리부에서 분리된 분체가 저장되는 머드 탱크; 및 일측부는 분체 분리부에 연결되고 타측부는 분체의 이동 배관에 연결되어 분체 분리부에서 분리된 공기를 상기 머드 탱크로 공급시키는 공기 공급부를 포함한다.

Description

해양구조물의 벌크 수송시스템 및 방법{BULK TRANSPORTING SYSTEM AND METHOD FOR OFFSHORE STRUCTURE}
본 발명은, 해양구조물의 벌크 수송시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 머드의 재료로 사용되는 벌크(barite, bentonite)를 머드 탱크로 수송하는 해양구조물의 벌크 수송시스템 및 방법에 관한 것이다.
국제적인 급격한 산업화 현상과 공업이 발전함에 따라 석유와 같은 자원의 사용량은 점차 증가하고 있으며, 이에 따라 오일의 안정적인 생산과 공급이 전 지구적인 차원에서 대단히 중요한 문제로 떠오르고 있다.
이러한 이유로 최근에는 지금까지 경제성이 없어 무시되어 왔던 군소의 한계 유전(marginal field)이나 심해 유전의 개발이 경제성을 가지게 되었다. 따라서, 해저 채굴 기술의 발달과 더불어 이러한 유전의 개발에 적합한 시추설비를 구비한 시추선이 개발되어 있다.
종래의 해저 시추에는 다른 예인선에 의해서만 항해가 가능하고 계류 장치를 이용하여 해상의 일 점에 정박한 상태에서 해저 시추 작업을 하는 해저 시추 전용의 리그선(rig ship)이나 고정식 플랫폼(platform)이 주로 사용되었으나, 최근에는 첨단 시추장비를 탑재하고 자체의 동력으로 항해를 할 수 있도록 일반 선박과 동일한 형태로 제작된 시추선(drillship)과 반잠수식 리그가 개발되어 해저 시추에 사용되고 있다.
한편, 해저 시추 작업 시 드릴 비트(drill bit)를 사용하여 드릴링 하게 되는데, 이때 드릴 비트의 과열을 방지함과 아울러 윤활작용으로 드릴링(drilling)을 더욱 쉽게 하기 위하여 드릴 비트가 장착된 드릴 파이프 속으로 머드가 공급된다.
머드는 시추용 비트에서는 전술한 바와 같이 윤활 작용을 하고 있으며, 시추할 때 발생 되는 파면(debris)을 제거하고 시추공(hole)을 안정시키며, 탄화수소가 웰 구경 속으로 유입되는 것에 대한 주요 안전 장벽(safety barrier)의 역할을 한다.
이러한 머드는 물속에 용해된 벤토나이트(bentonite)/베어라이트(barite) 및 콜로이드 성(colloide) 형태의 점토로 이루어져 있는 아주 정교한 유체이다. 벤토나이트와 베어라이트는 벌크 탱크에 저장되고, 벌크 탱크에 저장된 벤토나이트와 베어라이트 등을 포함하는 벌크 혼합물은 공기압에 의해 서지 탱크(ST, surge tank)로 공급된다.
서지 탱크(ST)로 공급된 벌크 혼합물은 밀도차에 의해 분체(벤토나이트와 베어라이트를 포함)와 공기로 분리되고, 도 1에 도시된 바와 같이, 분리된 분체는 머드 탱크로 공급되고, 분리된 공기는 더스트 분리장치(DC)인 더스트 사이클론(dust cyclone)으로 공급된다.
이때 더스트 분리장치를 거친 후 외부로 배출되는 공기는 일부 또는 다량의 분체를 포함하고 있고, 그로 인해 작업 환경의 청결 상태 및 작업자의 건강 상태에 좋지 않은 영향을 주므로 이에 대한 개선 방안이 요구된다.
전술한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래 기술을 의미하는 것은 아니다.
한국특허공개공보 제2013-0052313호(대우조선해양 주식회사) 2013.05.22.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기존의 더스트 분리장치를 통하지 않고 단순한 구조로 서지 탱크에서 분리된 공기에 남아있는 분체를 제거할 수 있는 해양구조물의 벌크 수송시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 바라이트(barite)와 벤토나이트(bentonite)를 포함하는 벌크 혼합물을 분체와 공기로 분리하는 분체 분리부; 상기 분체 분리부에서 분리된 분체가 저장되는 머드 탱크; 및 일측부는 상기 분체 분리부에 연결되고 타측부는 상기 분체의 이동 배관에 연결되어 상기 분체 분리부에서 분리된 공기를 상기 머드 탱크로 공급시키는 공기 공급부를 포함하는 해양구조물의 벌크 수송시스템이 제공될 수 있다.
상기 공기 공급부는 공기 배관이고, 상기 분체 분리부에서 분리된 공기는 기존의 더스트(dust) 분리장치를 통하지 않고 상기 이동 배관을 통해 상기 머드 탱크로 공급될 수 있다.
상기 공기 배관과 상기 이동 배관이 합류된 영역의 전방의 상기 이동 배관에는 병목부가 마련될 수 있다.
상기 합류된 영역의 상기 이동 배관에는 공급되는 상기 분체를 가속시키는 노즐이 마련될 수 있다.
상기 공기 배관은 복수로 마련될 수 있다.
상기 분체 분리부는, 상기 벌크 혼합물을 벌크와 공기로 분리하는 서지 탱크(surge tank); 및 상기 서지 탱크의 하부에 연결되며 물(water)에 상기 분체를 섞은 후 상기 머드 탱크로 공급하는 호퍼(hopper)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 바라이트(barite)와 벤토나이트(bentonite)를 포함하는 벌크 혼합물에서 분리된 공기를 기존의 더스트(dust) 분리장치를 통하지 않고 상기 벌크 혼합물에서 분리된 분체가 이동되는 배관에 연결시켜 머드 탱크로 공급하는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 벌크 수송시스템이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 바라이트(barite)와 벤토나이트(bentonite)를 포함하는 벌크 혼합물에서 분체와 공기를 분리하는 단계; 상기 분체를 머드 탱크로 공급하는 단계; 및 상기 공기를 기존의 더스트 분리장치를 통하지 않고 상기 벌크 혼합물에서 분리된 분체가 이동되는 배관에 연결시켜 머드 탱크로 공급하는 단계를 포함하는 해양구조물의 벌크 수송방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 분체 분리부에서 분리된 공기를 기존의 더스트 분리장치를 통하지 않고 공기 공급부를 통해 머드 탱크로 공급함으로써 단순한 구조로 분리된 공기에 남아있는 분체를 제거할 수 있다.
또한 분리된 공기에 남아있는 분체가 외부로 배출되지 않으므로 작업 환경을 개선시킬 수 있고, 작업자의 건강을 유지할 수 있다.
도 1은 벌크 수송시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양구조물의 벌크 수송시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 "A" 영역을 확대 도시한 도면이다.
도 4는 본 실시 예인 해양구조물의 벌크 수송시스템의 사용 상태도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양구조물의 벌크 수송시스템을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 "A" 영역을 확대 도시한 도면이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 해양구조물의 벌크 수송시스템(1)은, 바라이트(barite)와 벤토나이트(bentonite)를 포함하는 벌크 혼합물을 분체와 공기로 분리하는 분체 분리부(10)와, 분체 분리부(10)에서 분리된 분체가 저장되는 머드 탱크(20)와, 일측부는 분체 분리부(10)에 연결되고 타측부는 분체의 이동 배관(40)에 연결되어 분체 분리부(10)에서 분리된 공기를 머드 탱크(20)로 공급시키는 공기 공급부(30)를 구비한다.
분체 분리부(10)는 벌크 탱크(50)에서 공급되는 벌크 혼합물을 밀도 차이에 의해 분체와 공기로 분리한다. 분체 분리부(10)에서 분리된 분체는, 도 1에 도시된 바와 같이, 이동 배관(40)을 통해 머드 탱크(20)로 공급되고, 분리된 공기는 공기 공급부(30)를 통해 이동 배관(40)에 합류된 후 머드 탱크(20)로 공급된다. 본 실시 예에서 분체는 바라이트(barite)와 벤토나이트(bentonite)를 포함한다.
본 실시 예는 분체 분리부(10)에서 분리된 공기를 종래의 더스트 분리장치(DC, 도 1 참조)로 공급하지 않고 공기 공급부(30)에 의해 머드 탱크(20)로 바로 공급함으로써 분리된 공기에 남아있는 분체로 인해 발생 되는 문제점을 해결할 수 있다.
즉 이전의 더스트 분리장치에서 배출되는 공기에는 일부 또는 다량의 분체가 포함되어 있고, 이 분체가 걸러지지 않고 그대로 외부로 배출되므로 작업 환경의 청결상태 및 작업자의 건강상태에 좋지 않은 영향을 주었다.
하지만 본 실시 예와 같이 분체 분리부(10)에서 분리된 공기를 바로 머드 탱크(20)로 공급하면 분리된 공기에 함유된 분체가 외부로 배출될 일이 없으므로 전술한 바와 같은 문제점은 없다.
본 실시 예에서 분체 분리부(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 벌크 혼합물을 벌크와 공기로 분리하는 서지 탱크(11, surge tank)와, 서지 탱크(11)의 하부에 연결되며 물(water)에 분체를 섞은 후 머드 탱크(20)로 공급하는 호퍼(13, hopper)를 포함한다.
분체 분리부(10)의 서지 탱크(11)는, 벌크 탱크(50)로부터 주입구로 벌크 혼합물이 수송되면 하단의 피더(feeder)를 통해서 분체를 호퍼(13)로 보낸다. 이때 서지 탱크(11)에서 믹싱 유닛으로 가지 못하고, 서지 탱크(11) 상부의 배기구를 통해서 배기되는 공기와 일부 분체는 공기 공급부(30)를 통해 머드 탱크(20)로 공급된다. 즉, 서지 탱크(11)는 주입구를 통해서 주입되는 공기와 분체를 에어 배출구와 분체 배출구를 통해서 공기와 분체로 분리시키게 된다.
분체 분리부(10)의 호퍼(13)는, 서지 탱크(11)의 하부에 마련되어 벤튜리 노즐을 이용하여 물(water)에 분체를 섞어주는 장치이다. 호퍼(13)에서 믹싱되어 생산된 머드는 벤튜리 노즐 하부에 설치된 머드 믹싱 및 이송 펌프에 의해 머드 탱크(20)로 이송된다.
머드 탱크(20)는, 호퍼(13)에서 만들어진 머드가 저장되는 장소로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 호퍼(13)에서 만들어진 머드가 저장되는 저장 탱크(21)와, 시추홀로 공급될 머드가 일시적으로 저장되는 액티브 탱크(23)를 포함한다.
그리고 액티브 탱크(23)는 저장 탱크(21)와 달리 시추홀로 공급될 머드가 일시적으로 저장되는 장소이므로 머드의 응고 등의 염려가 없으나, 저장 탱크(21)에는 머드가 장시간 보관되므로 머드의 응고 염려가 있다. 본 실시 예는 저장 탱크(21)에 저장된 머드의 응고를 방지하기 위해 저장 탱크(21)의 상측부에 교반기(25)를 마련할 수 있다.
공기 공급부(30)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상측부는 서지 탱크(11)의 상측부에 연결되고 하측부는 이동 배관(40)에 연결되어 서지 탱크(11)에서 분리된 공기를 머드 탱크(20)로 공급시키는 역할을 한다.
본 실시 예에서 공기 공급부(30)는 분리된 공기를 이송시키는 역할을 하므로 공기 배관 형태로 제작될 수 있다.
그리고 본 실시 예에서 공기 공급부(30)인 공기 배관과 이동 배관(40)이 합류되는 영역의 이동 배관(40)에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 노즐(41)과 병목부(43)가 마련될 수 있다.
본 실시 예에서 노즐(41)은 분체 분리부(10)의 호퍼(13)에서 생산된 머드를 전술한 합류 영역에서 속도를 증가시키고, 병목부(43)는 병목부(43)를 통과한 영역에서는 압력 강하가 일어나 분리된 공기를 흡입시키는 역할을 한다.
따라서 공기 공급부(30)인 공기 배관을 통해 공급되는 공기는 노즐(41)과 병목부(43)에 의해 머드와 같이 머드 탱크(20)로 공급된다.
덧붙여 본 실시 예에서 벌크 탱크(50)는 일반적으로 길이방향으로 세워진 통체로 구성되며, 내부에는 액체 머드가 침전되거나 굳는 것을 방지하기 위한 교반 장치(미도시)가 더 구비될 수 있다. 벌크 탱크(50)의 내·외측 중 선택된 어느 한 부분에는 압축공기를 공급하는 분체이송장치(미도시)가 더 구비될 수 있다.
도 4는 본 실시 예인 해양구조물의 벌크 수송시스템의 사용 상태도이다. 이하에서 도 4를 참고하여 본 실시 예의 사용 상태를 간략히 설명한다.
벌크 탱크(50)에 저장된 분체는 분체 분리부(10)를 거친 후 머드가 되고, 분체 분리부(10)에서 생산된 머드는 머드 탱크(20)에 저장된다. 머드 탱크(20)의 액티브 탱크(23)에 저장된 머드는 HP(High Pressure) 펌프에 의해 데릭(D), 드릴 파이프, 드릴 비트를 통해 시추홀로 공급된다.
시추홀로 공급된 머드는 라이저를 통해 회수된 후 디버터(DV)를 통해 검보 트랩(gumbo trap)으로 공급된다. 검보 트랩에서는 큰 암석을 걸러내고, 큰 암석이 걸러진 나머지 머드 커팅물은 이수 분리기(shale shaker)로 공급된다. 이수 분리기는 전기 전동기 또는 유압 전동기 등과 캠 기구를 이용하여 철망을 진동시키게 되고, 머드 커팅물이 철망을 통과할 때 나머지 암석은 걸러지게 된다.
이후 가스 제거기(degasser), 모래 제거기(desander), 미세 모래 제거기(desilter)를 거치면서 머드를 제외한 나머지 불순물이 제거되고, 남은 머드는 액티브 탱크(23)로 공급되어 계속 순환하게 된다.
그리고 분체 분리부(10)에서 분리된 공기는 공기 공급부(30)인 공기 배관을 통해 머드 탱크(20)의 저장 탱크(21)로 공급된다. 개방(open)된 상태로 놓여 있는 머드 탱크(20)로 들어온 머드와 공기의 혼합물은 교반장치를 통해 교반 되므로 분체가 제거된 공기는 대부분 빠져나간다. 즉 분체가 함유된 공기를 고압 상태에서 이동 배관(40)으로 주입하면 머드 속에 갇혀 있을 수가 있으나, 머드 탱크(20)의 내부는 상온 상압 상태이므로 교반 만으로도 분체가 제거된 공기는 쉽게 배출될 수 있다.
이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시 예는 분체 분리부에서 분리된 공기를 기존의 더스트 분리장치를 통하지 않고 공기 공급부를 통해 머드 탱크로 공급함으로써 단순한 구조로 분리된 공기에 남아있는 분체를 제거할 수 있다.
또한 분리된 공기에 남아있는 분체가 외부로 배출되지 않으므로 작업 환경을 개선시킬 수 있고, 작업자의 건강을 유지할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1 : 해양구조물의 벌크 수송시스템 10 : 분체 분리부
11 : 서지 탱크 13 : 호퍼
20 : 머드 탱크 21 : 저장 탱크
23 : 액티브 탱크 25 : 교반기
30 : 공기 공급부 40 : 이동 배관
41 : 노즐 43 : 병목부
BT : 벌크 탱크 D : 데릭
DC : 더스트 분리장치 DV : 디버터
ST : 서지 탱크

Claims (8)

  1. 바라이트(barite)와 벤토나이트(bentonite)를 포함하는 벌크 혼합물을 분체와 공기로 분리하는 분체 분리부;
    상기 분체 분리부에서 분리된 분체가 저장되는 머드 탱크; 및
    일측부는 상기 분체 분리부에 연결되고 타측부는 상기 분체의 이동 배관에 연결되어 상기 분체 분리부에서 분리된 공기를 상기 머드 탱크로 공급시키는 공기 공급부를 포함하는 해양구조물의 벌크 수송시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 공기 공급부는 공기 배관이고,
    상기 분체 분리부에서 분리된 공기는 기존의 더스트(dust) 분리장치를 통하지 않고 상기 이동 배관을 통해 상기 머드 탱크로 공급되는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 벌크 수송시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 공기 배관과 상기 이동 배관이 합류된 영역의 하류 흐름은 상기 이동배관의 병목부가 마련된 곳을 지나는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 벌크 수송시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 합류된 영역의 상기 이동 배관에는 공급되는 상기 분체를 가속시키는 노즐이 마련되는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 벌크 수송시스템.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 공기 배관은 복수로 마련되는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 벌크 수송시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 분체 분리부는,
    상기 벌크 혼합물을 벌크와 공기로 분리하는 서지 탱크(surge tank); 및
    상기 서지 탱크의 하부에 연결되며 물(water)에 상기 분체를 섞은 후 상기 머드 탱크로 공급하는 호퍼(hopper)를 포함하는 해양구조물의 벌크 수송시스템.
  7. 바라이트(barite)와 벤토나이트(bentonite)를 포함하는 벌크 혼합물에서 분리된 공기를 기존의 더스트(dust) 분리장치를 통하지 않고 상기 벌크 혼합물에서 분리된 분체가 이동되는 배관에 연결시켜 머드 탱크로 공급하는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 벌크 수송시스템.
  8. 바라이트(barite)와 벤토나이트(bentonite)를 포함하는 벌크 혼합물에서 분체와 공기를 분리하는 단계;
    상기 분체를 머드 탱크로 공급하는 단계; 및
    상기 공기를 기존의 더스트 분리장치를 통하지 않고 상기 벌크 혼합물에서 분리된 분체가 이동되는 배관에 연결시켜 머드 탱크로 공급하는 단계를 포함하는 해양구조물의 벌크 수송방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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KR101384713B1 (ko) 2012-11-14 2014-04-24 대우조선해양 주식회사 분체 이송 시스템

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