KR101616425B1 - 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 인입되는 머드 공급관; 상기 머드 공급관에서 분출된 상기 머드의 낙하 경로 상에 회전 가능하게 설치되어 상기 머드가 충돌 가능한 제1 바퀴부; 상기 탱크부의 내부로 낙하된 상기 머드를 배출하는 머드 이송관; 및 상기 탱크부 내에서 분리된 상기 가스를 배출하는 가스 이송관;을 포함한다.

Description

머드 재생용 가스 제거장치{DEGASSER FOR MUD TREATMENT}
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.
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0112636호 (2011. 10. 13)
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 인입되는 머드 공급관; 상기 머드 공급관에서 분출된 상기 머드의 낙하 경로 상에 회전 가능하게 설치되어 상기 머드가 충돌 가능한 제1 바퀴부; 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, 제1 바퀴부는 원기둥 형상으로 형성되고 외주면에 복수의 블레이드가 형성되는 바퀴, 상기 바퀴의 중심에 결합되는 회전축 및 상기 회전축을 회전시키도록 상기 회전축의 일단에 결합되는 회전모터를 포함할 수 있다.
머드 재생용 가스 제거장치는 상기 탱크부에 회전 가능하게 설치되어 상기 머드를 교반 가능한 제2 바퀴부;를 더 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 제1 바퀴부 및 상기 제2 바퀴부 중 적어도 하나의 회전 속도를 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 탱크부는 내주면을 따라 형성되는 레일을 포함하고, 상기 제1 바퀴부 및 상기 제2 바퀴부 중 적어도 하나는 상기 레일을 따라 이동 가능하도록 상기 레일에 결합할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 탱크부 내부로 상승하며 분출되는 머드를 회전하는 제1 바퀴부에 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 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치를 보다 상세히 나타내는 단면도.
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, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.
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 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치를 보다 상세히 나타내는 단면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치(1000)는 탱크부(100), 머드 공급관(110), 제1 바퀴부(200), 머드 이송관(120) 및 가스 이송관(130)을 포함하고, 제2 바퀴부(300), 센서부(400) 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 상승시켜 분출하도록 탱크부(100)의 하부에서 탱크부(100)의 내부로 인입되는 부분으로, 탱크부(100)의 내부로 가스(B)가 포함된 머드(A)를 공급할 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.
제1 바퀴부(200)는 머드 공급관(110)에서 분출된 머드(A)의 낙하 경로 상에 회전 가능하게 설치되어 머드(A)가 충돌 가능한 부분으로, 낙하하는 머드(A)는 제1 바퀴부(200)의 회전면에 충돌하며 비산될 수 있다.
이 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.
한편, 도 1에서는 하나의 제1 바퀴부(200)가 설치된 구성을 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 제1 바퀴부(200)의 개수 및 위치를 다양하게 구성할 수 있다.
머드 이송관(120)은 탱크부(100)의 내부로 낙하된 머드(A)를 배출하는 부분으로, 제1 바퀴부(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, 제1 바퀴부(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) 내부로 상승하며 분출되는 머드(A)를 회전하는 제1 바퀴부(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, 제1 바퀴부(200)는 원기둥 형상으로 형성되고 외주면에 복수의 블레이드(211)가 형성되는 바퀴(210), 바퀴(210)의 중심에 결합되는 회전축(2200 및 회전축(220)을 회전시키도록 회전축(220)의 일단에 결합되는 회전모터(230)를 포함할 수 있다.
즉, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 회전모터(230)에서 발생하는 회전력으로 회전축(220)을 회전시키고, 이러한 회전축(220)에 결합되는 바퀴(210)가 회전하며 낙하하는 머드(A)와 충돌할 수 있다. 특히, 바퀴(210)의 외주면에 형성된 복수의 블레이드(211)가 바퀴(210)의 회전 시 머드(A) 입자를 타격할 수 있으므로, 머드(A) 입자의 분산을 더욱 활발하게 할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치(1000)에서, 제1 바퀴부(200)는 바퀴(210), 회전축(220) 및 회전모터(230)를 포함하여, 단순한 구조를 가지면서도 머드(A) 중의 가스(B) 분리 효율을 향상시킬 수 있다.
제2 바퀴부(300)는 탱크부(100)에 수용된 머드(A) 내에 회전 가능하게 설치되어 머드(A)를 교반 가능한 부분으로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 탱크부(100)의 하부에 일정 높이로 수용되어 있는 머드(A) 내에서 회전할 수 있다.
이 경우, 제2 바퀴부(300) 역시 제1 바퀴부(200)와 마찬가지로 바퀴(210), 회전축(220) 및 회전모터(230)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 제2 바퀴부(300)가 탱크부(100)에 수용된 머드(A) 내에 회전하는 경우, 머드(A)가 순환되며 머드(A) 입자가 외기와 접하는 표면적이 넓어져 제1 바퀴부(200)를 통과한 머드(A) 중의 가스(B)를 다시 한번 분리할 수 있다.
또한, 제2 바퀴부(300)가 탱크부(100)에 수용된 머드(A) 내에 회전하여, 탱크부(100) 내에 수용된 머드(A)의 일부 입자가 탱크부(100) 바닥에 침전되는 등의 입자 분리가 일어나는 것을 방지할 수 있으므로, 드릴링 머드의 재생 효율이 더욱 향상될 수 있다.
센서부(400)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(400)에 의해 감지되는 머드(A)의 양에 따라 제1 바퀴부(200) 및 제2 바퀴부(300) 중 적어도 하나의 회전 속도를 제어하는 부분으로, 탱크부(100)로 공급되는 머드(A)의 양에 따라 자동적으로 제1 바퀴부(200) 및 제2 바퀴부(300) 중 적어도 하나의 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 제1 바퀴부(200) 및 제2 바퀴부(300) 중 적어도 하나의 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 제1 바퀴부(200) 및 제2 바퀴부(300)를 회전시키는 것은 동력 낭비가 될 수 있으므로, 제어부(미도시)에서 적절한 속도로 제1 바퀴부(200) 및 제2 바퀴부(300) 중 적어도 하나의 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 제1 바퀴부(200) 및 제2 바퀴부(300) 중 적어도 하나의 회전 속도가 변경되도록 제어할 수 있다.
본 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치(1000)에서, 탱크부(100)는 내주면을 따라 형성되는 레일(140)을 포함하고, 제1 바퀴부(200) 및 제2 바퀴부(300) 중 적어도 하나는 레일(140)을 따라 이동 가능하도록 레일(140)에 결합될 수 있다.
즉, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 바퀴부(200) 및 제2 바퀴부(300) 중 적어도 하나는 레일(140)을 따라 탱크부(100) 내에서 이동하며 여러 위치의 머드(A)와 충돌하거나 여러 위치의 머드(A)를 교반시킬 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치(1000)는 제1 바퀴부(200) 및 제2 바퀴부(300) 중 적어도 하나가 탱크부(100) 내에서 이동 가능하므로, 상대적으로 적은 수의 제1 바퀴부(200) 및 제2 바퀴부(300)를 설치하더라도, 일정 수준 이상의 양호한 가스(B) 분리 효율을 얻을 수 있다.
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 140: 레일
200: 제1 바퀴부 210: 바퀴
211: 블레이드 220: 회전축
230: 회전모터 300: 제2 바퀴부
400: 센서부 1000: 머드 재생용 가스 제거장치

Claims (5)

  1. 머드를 수용하는 탱크부;
    상기 탱크부의 내부로 인입되는 머드 공급관;
    상기 머드 공급관에서 분출된 상기 머드의 낙하 경로 상에 회전 가능하게 설치되어 상기 머드가 충돌 가능한 제1 바퀴부;
    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 제1 바퀴부의 회전 속도를 제어하는 제어부;를 포함하는 머드 재생용 가스 제거장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 바퀴부는
    원기둥 형상으로 형성되고 외주면에 복수의 블레이드가 형성되는 바퀴,
    상기 바퀴의 중심에 결합되는 회전축 및
    상기 회전축을 회전시키도록 상기 회전축의 일단에 결합되는 회전모터를 포함하는 머드 재생용 가스 제거장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탱크부에 회전 가능하게 설치되어 상기 머드를 교반 가능한 제2 바퀴부;를 더 포함하는 머드 재생용 가스 제거장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 센서부에 의해 감지되는 상기 머드의 양에 따라 상기 제2 바퀴부의 회전 속도를 제어하는, 머드 재생용 가스 제거장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 탱크부는 내주면을 따라 형성되는 레일을 포함하고,
    상기 제1 바퀴부 및 상기 제2 바퀴부 중 적어도 하나는 상기 레일을 따라 이동 가능하도록 상기 레일에 결합되는 머드 재생용 가스 제거장치.
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