KR101616421B1 - 머드 재생용 가스 제거장치 - Google Patents
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Abstract
머드 재생용 가스 제거장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 머드 재생용 가스 제거장치는 머드를 수용하는 탱크부; 상기 탱크부의 내부로 상기 머드를 낙하시키도록 상기 탱크부의 상부에 결합되는 머드 공급관; 상기 머드의 낙하 경로 상에 설치되어 상기 머드가 충돌 가능한 스크린부; 상기 탱크부의 내부로 낙하된 상기 머드를 배출하는 머드 이송관; 및 상기 탱크부 내에서 분리된 상기 가스를 배출하는 가스 이송관;을 포함한다.
Description
본 발명은 머드 재생용 가스 제거장치에 관한 것이다.
육상 지하자원이 고갈되고 해저 자원에 대한 관심이 고조됨에 따라, 해저 자원을 개발하기 위해 다양한 해양 플랜트에 대한 연구가 진행되고 있다. 해양 플랜트 중에서도 시추설비의 대표적인 예로 드릴쉽(Drillship), 반잠수식 시추선(Semi-submersible drilling Rig), 잭업리그(Jack-up Rig) 등이 있다.
시추설비에는 단부에 드릴 비트(drill bit)가 형성된 드릴 파이프(drill pipe)가 구비된다. 드릴 비트의 드릴링 유체로 머드(mud)가 이용된다. 머드는 바라이트(barite), 벤토나이트(bentonite) 등을 포함하고, 시추설비에 탑재된 머드 탱크(mud tank)에 저장되었다가 머드 펌프(mud pump)에 의해 드릴 비트로 공급된다.
드릴 비트를 통해 배출된 머드는 라이저(riser)를 통해 회수되어 머드 재생 시스템을 거쳐 다시 머드 탱크로 순환된다. 머드 재생 시스템은 암석 제거기(shale shaker), 모래 제거기(desander), 가스 제거기(degasser) 및 미세모래 제거기(desilter)를 포함할 수 있다.
본 발명은 드릴링 머드의 재생 공정 시 머드 중의 가스 분리 효율을 향상시킬 수 있는 머드 재생용 가스 제거장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 머드를 수용하는 탱크부; 상기 탱크부의 내부로 상기 머드를 낙하시키도록 상기 탱크부의 상부에 결합되는 머드 공급관; 상기 머드의 낙하 경로 상에 설치되어 상기 머드가 충돌 가능한 스크린부; 상기 탱크부의 내부로 낙하된 상기 머드를 배출하는 머드 이송관; 및 상기 탱크부 내에서 분리된 상기 가스를 배출하는 가스 이송관;을 포함하는 머드 재생용 가스 제거장치가 제공된다.
여기서, 상기 스크린부는 상기 머드의 낙하 방향과 수직한 평면상에서 회전 운동 가능할 수 있다.
상기 스크린부는 일정 간격의 격자 구조로 이루어지는 스크린, 상기 스크린의 중심에 결합되는 회전축 및 상기 회전축을 회전시키도록 상기 회전축의 일단에 결합되는 회전모터를 포함할 수 있다.
머드 재생용 가스 제거장치는 상기 머드 공급관을 통해 공급되는 상기 머드의 양을 감지하도록 상기 머드 공급관에 설치되는 센서부; 및 상기 센서부에 의해 감지되는 상기 머드의 양에 따라 상기 스크린부의 회전 속도를 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
상기 스크린부는 상기 탱크부의 상하 방향을 따라 왕복 운동 가능할 수 있다.
그리고, 상기 스크린부는 일정 간격의 격자 구조로 이루어지는 스크린 및 상기 스크린의 외주면과 상기 탱크부의 내주면 사이에 개재되는 복수의 스프링을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 탱크부의 내부로 낙하하는 머드를 스크린부에 충돌시켜 머드의 입자를 분산시킬 수 있으므로, 드릴링 머드의 재생 공정 시 머드 중의 가스 분리 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 시추설비를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치를 나타내는 도면.
본 발명에 따른 머드 재생용 가스 제거장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
도 1은 시추설비를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 시추설비(10)는 단부에 드릴 비트(drill bit)(11)를 구비한 드릴 파이프(drill pipe)(12)를 포함할 수 있다.
드릴 파이프(12)는 해상에서 해저 면까지 연장될 수 있고, 드릴 비트(11)는 회전력을 이용하여 해저 면을 굴착할 수 있다. 드릴 비트(11)의 드릴링 유체로는 드릴링 머드(drilling mud)가 사용될 수 있다. 드릴링 머드는 바라이트(barite), 벤토나이트(bentonite) 등을 포함할 수 있다.
드릴링 머드는 드릴 파이프(12)를 통해 머드 탱크(18)로부터 드릴 비트(11)까지 공급되고, 라이저(13)를 통해 회수되어 머드 재생 시스템을 거쳐 다시 머드 탱크(18)로 순환된다. 머드 재생 시스템은 암석 제거기(shale shaker)(14), 모래 제거기(desander)(15), 가스 제거기(degasser)(16) 및 미세모래 제거기(desilter)(17)를 포함할 수 있다.
가스 제거기(degasser)(16)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치가 설치됨으로써 라이저(13)를 통해 회수된 드릴링 머드에 섞인 가스를 제거할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치는 가스 제거기(16) 자체일 수도 있고, 후술하는 머드 공급관 및 머드 이송관을 통해 가스 제거기(16)에 연결됨으로써 드릴링 머드는 가스 제거기(16)로부터 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치로 순환할 수 있다.
시추설비(10)는 예를 들어 드릴쉽(Drillship), 반잠수식 시추선(Semi-submersible drilling Rig) 또는 잭업리그(Jack-up Rig)일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치를 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치(1000)는 탱크부(100), 머드 공급관(110), 스크린부(200), 머드 이송관(120) 및 가스 이송관(130)을 포함하고, 센서부(300) 및 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
탱크부(100)는 머드(A)를 수용하여 머드(A) 중의 가스(B)를 분리 가능한 부분으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 머드 공급관(110), 머드 이송관(120) 및 가스 이송관(130)이 결합될 수 있다.
이 경우, 탱크부(100)는 머드(A)와 가스(B) 사이의 비중 차이를 이용하여 머드(A) 중의 가스(B)를 분리할 수 있다. 즉, 가스(B)에 비해 상대적으로 무거운 머드(A)는 탱크부(100)의 하부에 연결된 머드 이송관(120)을 통해 외부로 배출되고, 머드(A)에 비해 상대적으로 가벼운 가스(B)는 탱크부(100)의 상부에 연결된 가스 이송관(130)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
본 실시예에서, 탱크부(100)는 머드(A)와 가스(B) 사이의 비중 차이를 이용하여 머드(A) 중의 가스(B)를 분리하였지만, 머드(A)와 가스(B)를 분리하는 원리는 이에 한정되지 않고 다양한 가스 분리기술이 사용될 수 있다.
머드 공급관(110)은 탱크부(100)의 내부로 머드(A)를 낙하시키도록 탱크부(100)의 상부에 결합되는 부분으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 탱크부(100)의 상부에서 스크린부(200) 방향으로 머드(A)를 낙하시킬 수 있다.
이 경우, 머드 공급관(110)은 별도의 펌프, 밸브 등을 포함하여 탱크부(100)로의 머드(A) 공급 여부 및 공급 속도를 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.
스크린부(200)는 머드(A)의 낙하 경로 상에 설치되어 머드(A)가 충돌 가능한 부분으로, 낙하하는 머드(A)는 스크린부(200)에 충돌하며 입자가 서로 분산될 수 있다. 이 경우, 스크린부(200)는 머드(A)의 입자가 통과할 수 있는 다수의 구멍이 형성된 구조로 이루어질 수 있다.
따라서, 머드(A)가 스크린부(200)에 충돌하며 스크린부(200)를 통과하는 과정에서 머드(A)의 각 입자는 서로 분산될 수 있고, 이를 통해 외기와 접하는 머드(A) 각 입자의 표면적이 커지게 되어, 머드(A) 중에 포함되어 있는 가스(B)가 더욱 활발히 머드(A)로부터 분리될 수 있다.
머드 이송관(120)은 탱크부(100)의 내부로 낙하된 머드(A)를 배출하는 부분으로, 스크린부(200)를 통과하며 일정 부분 가스(B)가 분리된 머드(A)를 후속 공정 장치로 이송할 수 있다.
이 경우, 머드 이송관(120)은 별도의 펌프, 밸브 등을 포함하여 탱크부(100)로부터의 머드(A) 배출 여부 및 배출 속도를 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.
가스 이송관(130)은 탱크부(100) 내에서 분리된 가스(B)를 배출하는 부분으로, 스크린부(200)를 통과하며 머드(A)로부터 분리된 가스(B)를 외부로 배출할 수 있다.
이 경우, 가스 이송관(130)은 분리된 가스(B) 중의 유해 성분을 처리하기 위한 별도의 정화장치 등과 결합될 수 있고, 별도의 펌프, 밸브 등을 포함하여 탱크부(100)로부터의 가스(B) 배출 여부 및 배출 속도를 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치(1000)는 탱크부(100)의 내부로 낙하하는 머드(A)를 스크린부(200)에 충돌시켜 머드(A)의 입자를 분산시킬 수 있으므로, 드릴링 머드의 재생 공정 시 머드(A) 중의 가스(B) 분리 효율을 향상시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치(1000)에서, 스크린부(200)는 머드(A)의 낙하 방향과 수직한 평면상에서 회전 운동 가능할 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 스크린부(200)는 탱크부(100)의 횡단면 상에서 회전 가능할 수 있다.
상술한 바와 같이, 낙하하는 머드(A)가 스크린부(200)에 충돌할 때, 머드(A)의 일부 입자는 스크린부(200)에 충돌하나 다른 일부 입자는 스크린부(200)의 구멍을 통해 별다른 물리력을 받지 않고 통과할 수 있다.
이 경우, 머드(A)에서 서로 분산되지 않는 입자가 상대적으로 많이 발생하여 가스(B) 분리 효율을 향상시키는 데 한계가 있을 수 있다.
따라서, 스크린부(200)가 머드(A)의 낙하 경로와 수직한 평면상에서 회전 운동한다면, 머드(A)에서 서로 분산되지 않는 입자가 상대적으로 적게 발생할 수 있고, 머드(A)의 각 입자에 종방향 뿐만 아니라 횡방향의 물리력이 가해질 수 있으므로, 머드(A) 중의 가스(B) 분리 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
여기서, 스크린부(200)는 일정 간격의 격자 구조로 이루어지는 스크린(210), 스크린(210)의 중심에 결합되는 회전축(220) 및 회전축(220)을 회전시키도록 회전축(220)의 일단에 결합되는 회전모터(230)를 포함할 수 있다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 회전모터(230)에서 발생하는 회전력으로 회전축(220)을 회전시키고, 이러한 회전축(220)에 결합되는 스크린(210)이 회전하며 낙하하는 머드(A)와 충돌할 수 있다.
한편, 도 2에서는 서로 다른 크기의 스크린(210)이 회전축(220)에 두 개 결합된 구성을 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 스크린(210)의 크기 및 개수는 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치(1000)에서, 스크린부(200)는 스크린(210), 회전축(220) 및 회전모터(230)를 포함하여, 머드(A)의 낙하 경로에 대한 간섭을 최소화하면서 스크린부(200)를 회전 운동시킬 수 있다.
센서부(300)는 머드 공급관(110)을 통해 공급되는 머드(A)의 양을 감지하도록 머드 공급관(110)에 설치되는 부분으로, 드릴링 머드의 재생 공정 시 탱크부(100)로 공급되는 머드(A)의 양을 감지할 수 있다.
제어부(미도시)는 센서부(300)에 의해 감지되는 머드(A)의 양에 따라 스크린부(200)의 회전 속도를 제어하는 부분으로, 탱크부(100)로 공급되는 머드(A)의 양에 따라 자동적으로 스크린부(200)의 회전 속도를 제어하여 적절한 가스(B) 분리 효율이 유지되도록 할 수 있다.
예를 들어, 탱크부(100)로 공급되는 머드(A)의 양이 증가하는 것으로 감지된다면, 제어부(미도시)에서 스크린부(200)의 회전 속도를 증가시키도록 하여, 보다 많은 머드(A)의 입자를 분산시킬 필요가 있다.
반면, 탱크부(100)로 공급되는 머드(A)의 양이 감소하는 것으로 감지된다면, 필요 이상으로 스크린부(200)를 회전시키는 것은 동력 낭비가 될 수 있으므로, 제어부(미도시)에서 적절한 속도로 스크린부(200)의 회전 속도를 감소시킬 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치(1000)는 센서부(400) 및 제어부(미도시)를 더 포함하여, 경우에 따라 자동적으로 스크린부(200)의 회전 속도가 변경되도록 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치를 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치(2000)에서, 스크린부(200)는 탱크부(100)의 상하 방향을 따라 왕복 운동 가능할 수 있다.
머드(A)의 낙하 시 스크린부(200)와 충돌하는 경우, 머드(A)에 가해지는 충돌력이 클수록 머드(A)의 입자가 상대적으로 더 활발히 분산될 수 있다. 즉, 중력에만 의존하여 낙하하는 머드(A)에 상하 방향으로 왕복 운동하는 스크린부(200)의 운동력이 더해진다면 머드(A)에 가해지는 충돌력이 더욱 커질 수 있다.
따라서, 스크린부(200)가 탱크부(100)의 상하 방향을 따라 왕복 운동한다면, 머드(A)의 입자에 더욱 강한 충돌력을 가해, 머드(A)의 입자가 상대적으로 더 활발히 분산될 수 있으므로, 머드(A) 중의 가스(B) 분리 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
여기서, 스크린부(200)는 일정 간격의 격자 구조로 이루어지는 스크린(210) 및 스크린(210)의 외주면과 탱크부(100)의 내주면 사이에 개재되는 복수의 스프링(240)을 포함할 수 있다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 스크린(210)은 복수의 스프링(240)을 통해 탱크부(100)의 내주면에 지지됨으로써, 스프링(240)의 탄성력으로 상하 방향으로 왕복 운동할 수 있다.
특히, 스크린(210)에 낙하하는 머드(A)가 충돌하는 충돌력만으로도 스프링(240)에 탄성력을 발생시켜 스크린(210)이 왕복 운동할 수 있으므로, 스크린(210)을 왕복 운동시키기 위한 별도의 동력 구조가 불필요할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치(2000)에서, 스크린부(200)는 스크린(210) 및 스프링(240)을 포함하여, 보다 단순한 구조를 가지면서 스크린부(200)를 탱크부(100)의 상하 방향을 따라 왕복 운동시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치(2000)는 상술한 구성을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치(1000)의 주요 구성과 동일 또는 유사하므로, 중복되는 내용에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10: 시추설비 11: 드릴 비트
12: 드릴 파이프 13: 라이저
14: 암석 제거기 15: 모래 제거기
16: 가스 제거기 17: 미세모래 제거기
18: 머드 탱크 100: 탱크부
110: 머드 공급관 120: 머드 이송관
130: 가스 이송관 200: 스크린부
210: 스크린 220: 회전축
230: 회전모터 240: 스프링
300: 센서부 1000, 2000: 머드 재생용 가스 제거장치
12: 드릴 파이프 13: 라이저
14: 암석 제거기 15: 모래 제거기
16: 가스 제거기 17: 미세모래 제거기
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210: 스크린 220: 회전축
230: 회전모터 240: 스프링
300: 센서부 1000, 2000: 머드 재생용 가스 제거장치
Claims (6)
- 머드를 수용하는 탱크부;
상기 탱크부의 내부로 상기 머드를 낙하시키도록 상기 탱크부의 상부에 결합되는 머드 공급관;
상기 머드의 낙하 경로 상에 설치되어 상기 머드가 충돌 가능하고 상기 머드의 낙하 방향과 수직한 평면상에서 회전 운동 가능한 스크린부;
상기 탱크부의 내부로 낙하된 상기 머드를 배출하는 머드 이송관;
상기 탱크부 내에서 분리된 가스를 배출하는 가스 이송관;
상기 머드 공급관을 통해 공급되는 상기 머드의 양을 감지하도록 상기 머드 공급관에 설치되는 센서부; 및
상기 센서부에 의해 감지되는 상기 머드의 양에 따라 상기 스크린부의 회전 속도를 제어하는 제어부;를 포함하는 머드 재생용 가스 제거장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 스크린부는
일정 간격의 격자 구조로 이루어지는 스크린,
상기 스크린의 중심에 결합되는 회전축 및
상기 회전축을 회전시키도록 상기 회전축의 일단에 결합되는 회전모터를 포함하는 머드 재생용 가스 제거장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 스크린부는 상기 탱크부의 상하 방향을 따라 왕복 운동 가능한 머드 재생용 가스 제거장치. - 제5항에 있어서,
상기 스크린부는
일정 간격의 격자 구조로 이루어지는 스크린 및
상기 스크린의 외주면과 상기 탱크부의 내주면 사이에 개재되는 복수의 스프링을 포함하는 머드 재생용 가스 제거장치.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020140075796A KR101616421B1 (ko) | 2014-06-20 | 2014-06-20 | 머드 재생용 가스 제거장치 |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1020140075796A KR101616421B1 (ko) | 2014-06-20 | 2014-06-20 | 머드 재생용 가스 제거장치 |
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