KR101613195B1 - 철재 러프네크와 머드버켓의 조립체, 이를 구비하는 시추선 및 드릴 파이프 내의 머드를 추출하기 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 철재 러프네크와 머드버켓의 조립체, 이를 구비하는 시추선 및 드릴 파이프 내의 머드를 추출하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 철재 러프네크와 머드버켓의 조립체는 시추 작업 현장에서 2개의 드릴 파이프를 결합 또는 분리하기 위한 철재 러프네크; 상기 철재 러프네크의 하부에 탈착식으로 결합가능한 머드버켓; 을 포함하고, 드릴 파이프의 결합시에는 상기 머드버켓은 상기 철재 러프네크로부터 분리되고, 드릴 파이프의 분리시에는 상기 머드버켓은 상기 철재 러프네크 하부에 결합되어, 분리된 드릴 파이프 내부의 머드는 상기 철재 러프네크 하부의 상기 머드버켓으로 흘러들어가도록 구성된 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 따르면, 철재 러프네크의 하부에 머드버켓을 연결할 수 있도록 구성하고, 드릴 파이프(5)의 분리시에는 철재 러프네크의 하부에 머드버켓을 연결한 상태에서 작업이 이루어지도록 함으로써, 작업의 연속성을 확보하여 작업효율을 향상시키고, 동시에 작업을 위해 필요한 공간을 대폭 축소함으로써 남는 공간을 효율적으로 활용할 수 있다.
철재 러프네크, 머드버켓, 드릴 파이프, 결합, 분리, 연결
Description
본 발명은 시추 작업 현장에서 드릴 파이프 내의 머드를 추출하기 위한 작업이 용이하도록 철재 러프네크의 하부에 머드버켓이 결합된 철재 러프네크와 머드버켓의 조립체, 이를 구비하는 시추선 및 드릴 파이프 내의 머드를 추출하기 위한 방법에 관한 것이다.
국제적인 급격한 산업화 현상과 공업이 발전함에 따라 석유와 같은 지구 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 심해유전의 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 플랫홈이 주로 사용되었으나, 최근에는 첨단 시추장비를 탑재하고 자체의 동력으로 항해를 할 수 있도록 일반 선박과 동일한 형태로 제작된 소위, 시추선(drillship)이 개발되어 해저 시추에 사용되고 있다.
이러한 해저의 지하에 존재하는 석유나 가스 등을 시추할 수 있도록 각종 시추장비를 갖춘 리그선 또는 시추선(이하, 시추선)의 중심부에는 해저의 지하에 존재하는 석유나 가스 등을 시추하기 위한 라이저(riser) 또는 드릴 파이프(drill pipe)가 상하로 이동될 수 있도록 문풀(moonpool)이 형성되어 있다.
도 1은 해수면에서 시추작업을 수행하고 있는 종래의 시추선을 도시한 측면도이다.
작업자는 라이저(4) 및 드릴 파이프(5)를 시추선의 중앙에 형성된 문풀(3)을 통해 하향 전진시킴으로써 해저 바닥(sea bed; 6) 아래의 저유지(reservoir)(12)에 위치하는 유정(well; 13)에 저장되어 있는 해저자원을 시추한다.
상기 라이저(4)는 드릴 파이프(5)를 상기 유정(13)까지 전진시키기 전에 미리 상기 해저 바닥(6)까지 전진되는 부재로서 상기 드릴 파이프(5)가 해수에 노출되는 것을 방지한다. 상기 라이저(4)가 설치되면 라이저(4) 내부로 드릴 파이프(5)가 해저 지층(11)을 통해 상기 유정(13)까지 하향 전진된다.
이와 같이 라이저(4)를 해저 바닥(6)까지 하향 전진시키거나, 드릴 파이프(5)를 유정(13)까지 전진시킬 경우, 길게 연결된 라이저(4)나 드릴 파이프(5)를 하향 전진시키는 것이 아니라, 짧은 길이의 라이저(4)나 드릴 파이프(5)를 서로 연결하여 하향 전진시킨다. 해저 바닥(6)에는 이상 고압이 드릴 파이프(5)를 타고 올라오는 것을 차단하기 위해 비오피(blowout preventer; BOP)(7)가 설치된다. 해저 지층(11)에서는 시멘트에 의해 케이싱(8)을 고정한 후, 케이싱 내부로는 드릴비트(10)가 장착된 드릴 파이프(5)를 삽입하여 해저자원을 시추한다. 드릴비트(10)가 땅을 뚫을 때 발생되는 열에 의해 드릴비트(10)가 과열되는 것을 방지하고 윤활작용을 하여 드릴링을 더욱 쉽게 하기 위해, 드릴 파이프(5) 속으로는 머드(9)가 삽입된다. 이러한 머드는 드릴비트(10)를 통해 빠져나가 케이싱(8)과 라이저(4)를 통하여 다시 되돌아오게 된다. 시추 작업이 종료되면, 드릴 파이프(5)는 문풀(3)을 통해 드릴플로어(drillfloor)로 운반되어 분리된 후 적재장소로 운반된다.
도 2는 시추 작업 현장에서 드릴 파이프(5)의 결합 또는 분리를 담당하는 철재 러프네크(20)를 도시하는 도면이다.
상기 철재 러프네크(iron roughneck; 20)는 2개의 드릴 파이프(5)의 연결부에 서로 반대방향의 강한 힘을 가해 드릴 파이프(5)를 결합 또는 분리하는 토크렌치(torque wrench; 21)와, 드릴 파이프(5)의 결합 또는 분리시 토크렌치(21)를 보조하는 수단으로서 드릴 파이프(5)를 빠르게 회전시키는 스피너(spinner; 22)를 포함한다. 예를 들어, 2개의 드릴 파이프(5)를 분리할 때, 2개의 드릴 파이프(5)의 연결부를 토크렌치(21)에 끼운 상태에서 토크렌치(21)를 작동시키면 연결부의 강한 결합력이 해제되고, 그 다음에 상부의 스피너(22)를 회전시키면 2개의 드릴 파이프(5)는 완전히 분리된다. 상기 토크렌치(21)와 스피너(22)는 가이드레일(23)을 따라서 상하로 이동될 수 있다.
도 3은 시추 작업 현장에서 사용되는 머드버켓을 도시하는 도면이다.
상기 머드버켓(mud bucket; 30)은 드릴 파이프(5) 분리(trip-out) 작업 시 드릴 파이프(5) 내부에 남아있는 머드를 받아 트립탱크로 보내는 역할을 한다. 상기 머드버켓(30)은 일측이 개방된 원통형 형상을 갖는다. 상기 머드버켓(30)은 이송부(31)에 의해 원하는 위치로 이송될 수 있다. 머드버켓(30)의 원통형 내부를 통해 흘러내리는 머드는 머드버켓(30)의 하부와 연결된 연결라인을 통해 트립탱크로 보내진다.
도 4a 및 도 4b는 종래의 드릴 파이프(5) 분리 작업 시의 일반적인 작업 절차를 설명하는 도면이다.
도 4a를 참조하면, 2개의 드릴 파이프(5a, 5b; 5) 중 하나(5a)는 로터리 테이블(rotary table; 17)에 의해, 다른 하나(5b)는 탑드라이브(top drive; 18)에 의해 파지된다. 철재 러프네크(20)는 활주레일을 따라 이동하여, 철재 러프네크(20)의 토크렌치(21)가 2개의 드릴 파이프(5)가 연결된 연결부(5c) 위치에 도달한 후, 토크렌치(21)와 스피너(22)가 연결부(5c)를 분리시킨다.
도 4b를 참조하면, 작업을 마친 철재 러프네크(20)는 활주레일을 따라서 뒤로 물러나고, 머드버켓(30)의 원통형 부분이 분리된 연결부를 감싸도록 위치된다. 이때, 트레블링 블록(travelling block; 19)이 분리된 상부의 드릴 파이프(5a)를 약간 들어주면, 드릴 파이프(5a) 내부에 남아있는 머드가 머드버켓(30)의 원통형 내부를 따라 흘러내린다. 이러한 머드는 머드버켓(30) 하부의 연결라인(61)을 통 해 트립탱크(62)로 보내진다.
다음에는, 다시 도 4a에 도시된 바와 같이, 철재 러프네크(20)가 활주레일을 따라 이동하여 다른 2개의 드릴 파이프(5)가 연결된 연결부(5c)를 분리시킨다. 이러한 작업은 계속 반복적으로 이루어진다.
통상, 시추 작업 현장에서 상기 철재 러프네크(20)와 머드버켓(30)은 각각 독립된 장치로 구성되어 있고, 드릴 파이프(5) 내의 머드를 추출하기 위한 작업은 철재 러프네크(20)와 머드버켓(30)이 교대로 작업을 수행해야 하므로 작업효율이 떨어지고 작업에 많은 시간이 소요된다. 또한, 드릴 파이프(5)의 분리시에 2개의 장비가 한 작업 공간에 배치되어 교대로 작업이 이루어져야 하므로, 작업을 위해 넓은 공간이 필요한 단점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 철재 러프네크의 하부에 머드버켓을 연결할 수 있도록 구성하고, 드릴 파이프의 분리시에는 철재 러프네크의 하부에 머드버켓을 연결한 상태에서 작업이 이루어지도록 함으로써, 작업의 연속성을 확보하여 작업효율을 향상시키고, 동시에 작업을 위해 필요한 공간을 대폭 축소함으로써 남는 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 방법을 제공하고자 함에 목적이 있다.
본 발명의 철재 러프네크와 머드버켓의 조립체는, 시추 작업 현장에서 2개의 드릴 파이프를 결합 또는 분리하기 위한 철재 러프네크; 상기 철재 러프네크의 하부에 탈착식으로 결합가능한 머드버켓; 을 포함하고, 드릴 파이프의 결합시에는 상기 머드버켓은 상기 철재 러프네크로부터 분리되고, 드릴 파이프의 분리시에는 상기 머드버켓은 상기 철재 러프네크 하부에 결합되어, 분리된 드릴 파이프 내부의 머드는 상기 철재 러프네크 하부의 상기 머드버켓으로 흘러들어가도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 철재 러프네크는 2개의 드릴 파이프의 연결부를 결합 또는 분리하기 위해 강한 조임력을 발생시키는 토크렌치와, 드릴 파이프를 회전시키기 위한 스피너와, 상기 토크렌치와 스피너가 수직으로 승강 가능한 가이드레일을 포함하고, 상기 머드버켓은 상기 토크렌치의 하부에 탈착식으로 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 시추선은 상기 철재 러프네크와 머드버켓의 조립체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시추선은 드릴십, 반잠수식시추선, 텐션레그플랫폼을 포함하는 부유식 해양구조물인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 태양에 따른 시추 작업 현장에서 분리된 드릴 파이프 내의 머드를 추출하기 위한 방법은, 2개의 연결된 드릴 파이프를 분리하기 위한 철재 러프네크의 하부에 머드버켓을 결합하는 단계; 상기 철재 러프네크에 의해 2개의 드릴 파이프의 연결부를 분리하는 단계; 분리된 상부의 드릴 파이프를 들어올려 드릴 파이프 내부에 남아있는 머드를 머드버켓으로 흘려보내는 단계; 머드를 머드버켓의 하부와 연결된 연결라인을 통해 트립탱크로 이송하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 머드를 머드버켓으로 흘려보내는 단계는, 상기 머드버켓이 분리된 상부의 드릴 파이프 위치로 승강하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 철재 러프네크는 2개의 드릴 파이프의 연결부를 결합 또는 분리하기 위해 강한 조임력을 발생시키는 토크렌치와, 드릴 파이프를 회전시키기 위한 스피너와, 상기 토크렌치와 스피너가 수직으로 승강 가능한 가이드레일을 포함하고, 상기 머드버켓은 상기 토크렌치의 하부에 탈착식으로 결합되어 토크렌치와 함께 승강되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 태양에 따른 시추 작업 현장에서 분리된 드릴 파이프 내의 머드를 추출하기 위한 방법은, 철재 러프네크의 하부에 머드버켓을 결합하여, 상기 철재 러프네크에 의해 분리된 드릴 파이프 내의 머드가 상기 머드버켓으로 흘러들어가도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 철재 러프네크의 하부에 머드버켓을 연결할 수 있도록 구성하고, 드릴 파이프의 분리시에는 철재 러프네크의 하부에 머드버켓을 연결한 상태에서 작업이 이루어지도록 함으로써, 작업의 연속성을 확보하여 작업효율을 향상시키고, 동시에 작업을 위해 필요한 공간을 대폭 축소함으로써 남는 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 장점이 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
도 5는 본 발명에서 드릴 파이프(5) 결합시의 철재 러프네크(40)와 머드버켓(50)의 위치를 설명하는 도면이다.
본 발명에서, 머드버켓(50)은 철재 러프네크(40)의 하부에 탈착 가능하게 구성된다. 머드버켓(50)은 시추 작업 현장에서 드릴 파이프(5)를 분리할 때 드릴 파이프(5) 내부의 머드를 받아서 연결라인을 통해 트립탱크로 보내는 역활을 한다.
드릴 파이프(5)를 결합하여 문풀을 통해 해저로 내려보낼 때에는 머드버켓(50)이 철재 러프네크(40)의 하부에 장착될 필요가 없으므로, 머드버켓(50)은 철재 러프네크(40)와 분리된다. 상기 머드버켓(50)은 일측이 개방된 원통형 형상을 갖는다.
철재 러프네크(40)는 활주레일(60)을 따라서 이동가능하게 구성된다. 철재 러프네크(40)는 2개의 드릴 파이프(5)의 연결부에 서로 반대방향의 강한 힘을 가해 드릴 파이프(5)를 결합 또는 분리하는 토크렌치(41)와, 드릴 파이프(5)의 결합 또는 분리시 토크렌치(21)를 보조하는 수단으로서 빠른 회전력을 가하는 스피너(42)를 포함한다.
드릴 파이프(5)를 결합할 때, 2개의 드릴 파이프(5)의 연결부를 토크렌 치(41)에 끼운 상태에서 스피너(42)를 회전시키면 2개의 드릴 파이프(5)의 연결부는 서로 결합된다. 다음에, 토크렌치(41)에 의해 서로 반대방향의 강한 조임력을 가하면 2개의 드릴 파이프(5)는 완전히 결합된다.
상기 토크렌치(41)와 스피너(42)는 철재 러프네크(40)의 가이드레일(43)을 따라서 상하로 승강가능하게 구성된다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에서 드릴 파이프(5) 분리시에 철재 러프네크(40)와 머드버켓(50)의 위치를 설명하는 개략적인 측면도이다.
도 6a를 참조하면, 드릴 파이프(5)의 분리시에는 머드버켓(50)은 철재 러프네크(40)의 하부, 즉 토크렌치(41)의 하부에 결합된다. 종래의 철재 러프네크(20)와 머드버켓(30)은 각각 따로따로 작업을 수행하므로, 철재 러프네크(20)의 하부에는 머드버켓(30)을 연결할 수 있는 연결부가 없었다(도 4a 참조). 그러나, 본 발명에서는 드릴 파이프(5)의 분리시에 머드버켓(50)이 철재 러프네크(40)의 하부에 결합되므로, 철재 러프네크(40)의 하부는 머드버켓(50)과 연결할 수 있는 형태로 제작된다.
철재 러프네크(40)의 하부에 머드버켓(50)을 연결하기 위해서는, 철재 러프네크(40)가 활주레일(60)을 따라 이동한 후에 토크렌치(41)와 스피너(42)가 가이드레일(43)을 따라서 연직 상방향으로 이동하여 토크렌치(41) 하부에 머드버켓(50)을 연결할 수 있을 만큼의 공간을 확보한다. 다음에, 머드버켓(50)을 토크렌치(41) 하부에 연결한다.
2개의 드릴 파이프(5) 중 하나(5b)는 로터리 테이블(17)에 의해, 다른 하나(5a)는 탑드라이브(18)에 의해 파지된다. 철재 러프네크(40)의 하부에 머드버켓(50)이 연결된 상태에서, 철재 러프네크(40)의 토크렌치(41)를 2개의 드릴 파이프(5)의 연결부(5c)에 위치시키고, 토크렌치(41)와 스피너(42)에 의해 연결부(5c)를 분리시킨다.
다음에, 머드버켓(50)이 2개의 드릴 파이프(5)의 분리된 부분에 위치하도록 철재 러프네크(40)와 머드버켓(50)의 조립체는 가이드레일(43)을 따라서 상방향으로 이동된다(도 6b 참조).
다음에, 트레블링 블록(19)이 분리된 상부의 드릴 파이프(5a)를 약간 들어준다. 이때, 드릴 파이프(5a) 내부에 남아있는 머드는 머드버켓(50)의 원통형 내부로 흘러들어간다. 머드버켓(50)의 원통형 내부를 통해 흘러내리는 머드는 머드버켓 하부의 연결라인(61)을 통해 트립탱크(62)로 보내진다.
상술한 바와 같이, 종래에는 철재 러프네크(20)와 머드버켓(30)이 각각 독립된 장치로 구성되어 있고, 드릴 파이프(5) 내의 머드를 추출하기 위한 작업시에 철재 러프네크(20)가 2개의 드릴 파이프(5)를 분리하면, 철재 러프네크(20)의 근처에 배치된 머드버켓(30)이 2개의 드릴 파이프(5)의 연결부로 이동하여 드릴 파이프(5) 내의 머드를 받는 형태로 작업이 이루어졌다. 이와 같이, 철재 러프네크(20)와 머드버켓(30)이 교대로 작업을 수행해야 하므로, 작업효율이 떨어지고 작업에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다. 또한, 드릴 파이프(5)의 분리시에 2개의 장비 가 하나의 작업 공간에 배치되어 교대로 작업이 이루어져야 하므로, 작업을 위해 넓은 공간이 필요한 단점이 있었다.
그러나, 본 발명의 머드버켓(50)은 철재 러프네크(40)의 하부에 탈착 가능하게 구성된다. 드릴 파이프(5)의 결합시에는 머드버켓(50)이 철재 러프네크(40)로부터 분리되고, 드릴 파이프(5)의 분리시에는 머드버켓(50)은 철재 러프네크(40)의 하부에 결합된다.
드릴 파이프(5)의 분리시에, 철재 러프네크(40)에 의해 2개의 드릴 파이프(5)를 분리한 후, 철재 러프네크(40)의 하부에 결합된 머드버켓(50)을 드릴 파이프(5)의 연결부(5c)로 이동시키면, 바로 드릴 파이프(5) 내부의 머드를 머드버켓(50)을 통해 추출할 수 있다. 따라서, 작업의 연속성을 확보하여 작업효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 드릴 파이프(5)의 분리시에 머드버켓(50)은 철재 러프네크(40)의 하부에 결합되므로, 기존에 머드버켓이 배치되던 영역을 다른 용도로 사용 가능하므로 협소한 드릴플로어의 공간을 효율적으로 사용할 수 있다.
본 발명의 철재 러프네크와 머드버켓의 조립체는 해저자원의 시추를 위한 시추선에 사용될 수 있으며, 이러한 시추선은 드릴십(drillship), 리그선, 반잠수식시추선, 텐션레그플랫폼 등 해저자원의 시추를 위한 모든 부유식 해양구조물을 포함하는 의미이다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
도 1은 해수면에서 시추작업을 수행하고 있는 종래의 시추선을 도시한 개략적인 측면도.
도 2는 시추 작업 현장에서 드릴 파이프의 결합 또는 분리를 담당하는 철재 러프네크를 도시하는 도면.
도 3은 시추 작업 현장에서 사용되는 머드버켓을 도시하는 도면.
도 4a 및 도 4b는 종래의 드릴 파이프 분리 작업 시의 일반적인 작업 절차를 설명하는 개략적인 측면도.
도 5는 본 발명에서 드릴 파이프 결합시의 철재 러프네크와 머드버켓의 위치를 설명하는 도면.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에서 드릴 파이프 분리시에 철재 러프네크와 머드버켓의 위치를 설명하는 개략적인 측면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
5 : 드릴 파이프
5c : 연결부
17 : 로터리 테이블
18 : 탑드라이브
19 : 트레블링 블록
40 : 철재 러프네크
41 : 토크렌치
42 : 스피너
43 : 가이드레일
50 : 머드버켓
60 : 활주레일
61 : 연결라인
62 : 트립탱크
Claims (8)
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- 시추 작업 현장에서 분리된 드릴 파이프 내의 머드를 추출하기 위한 방법에 있어서,2개의 연결된 드릴 파이프를 분리하기 위한 철재 러프네크의 하부에 머드버켓을 결합하는 단계;상기 철재 러프네크에 의해 2개의 드릴 파이프의 연결부를 분리하는 단계;분리된 상부의 드릴 파이프를 들어올려 드릴 파이프 내부에 남아있는 머드를 머드버켓으로 흘려보내는 단계;머드를 머드버켓의 하부와 연결된 연결라인을 통해 트립탱크로 이송하는 단계;를 포함하며,상기 머드를 머드버켓으로 흘려보내는 단계는,상기 머드버켓이 분리된 상부의 드릴 파이프 위치로 승강하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 삭제
- 청구항 5에 있어서, 상기 철재 러프네크는 2개의 드릴 파이프의 연결부를 결합 또는 분리하기 위해 강한 조임력을 발생시키는 토크렌치와, 드릴 파이프를 회전시키기 위한 스피너와, 상기 토크렌치와 스피너가 수직으로 승강 가능한 가이드레일을 포함하고,상기 머드버켓은 상기 토크렌치의 하부에 탈착식으로 결합되어 토크렌치와 함께 승강되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 삭제
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090082344A KR101613195B1 (ko) | 2009-09-02 | 2009-09-02 | 철재 러프네크와 머드버켓의 조립체, 이를 구비하는 시추선 및 드릴 파이프 내의 머드를 추출하기 위한 방법 |
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2009
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US20050155757A1 (en) | 2002-11-22 | 2005-07-21 | Paton Alan S. | Fluid collecting device |
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