KR101618886B1 - 얼음이 많은 바다에서의 시추 및 생산을 위한 선박 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 유정 및/또는 가스정을 시추하도록 되어 있으며, 해저의 정으로부터 선박에 배치되는 터릿까지 연장되는 시추용 라이저 스트링을 통해 시추하도록 되어 있는 것인 선박을 개시한다. 상기 시추용 라이저 스트링은, 선박이 시추용 라이저 스트링으로부터 벗어날 수 있도록, 선박의 기선 아래의 위치에서 선박과의 연결로부터 분리되도록 되어 있다.

Description

얼음이 많은 바다에서의 시추 및 생산을 위한 선박{SHIP FOR DRILLING AND PRODUCTION IN ICY WATERS}

본 발명은 유정 및/또는 가스정을 시추하도록 되어 있는 선박뿐만 아니라 유정 및/또는 가스정으로부터 생산하도록 되어 있는 선박에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 북극해에서 사용하도록 되어 있는 선박에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 각각의 독립항에서 적시한 바와 같은 시스템 및 방법에 관한 것이다.

해저의 정(井)의 시추를 위한 터릿을 갖춘 선박은, 예컨대 미국 특허 공개 공보 제5,359,957호에 공지되어 있다. 상기 터릿은, 상기 선박이 터릿의 중심축을 중심으로 회전할 수 있을 때 가능한 상기 정에 대해 선박이 임의의 방향을 갖도록 한다. 계류장치 또는 반동추진엔진 상의 부하를 감소시키기 위해서는 선박의 이러한 회전이 종종 바람직하다. 이를 위해, 상기 선박은 해류로부터 유래되는 가능한 작은 힘에 노출되도록 하는 방식으로 배향된다.

북극 지방에서는, 바다에 있는 얼음으로 인해 추가적인 문제가 있을 수 있다. 이는, 선박이 상기 정으로부터 벗어나도록 하는 얼음 구조체(빙산)일 수 있다. 이는 또한 한데 모여있는 유빙일 수 있다. 상기 유빙은 대형 선박에 큰 힘을 가하게 되며, 계류장치 또는 반동추진엔진 상에 과도한 힘이 작용하는 것을 방지하기 위해 양호한 방식으로 처리되어야만 한다.

본 발명의 과제는, 유정 및/또는 가스정을 시추하도록 되어 있는 선박뿐만 아니라 유정 및/또는 가스정으로부터 생산하도록 되어 있는 선박, 구체적으로, 북극해에서 사용하도록 되어 있는 선박을 제공하고, 이 선박과 함께 이용 가능한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 양태에서, 유정 및/또는 가스정을 시추하도록 되어 있는 선박이 제공된다. 상기 선박은, 해저의 정으로부터 선박에 배치되는 터릿까지 연장되는 시추용 라이저 스트링(drill riser string)을 통해 시추하도록 되어 있다는 점을 특징으로 한다. 상기 시추용 라이저 스트링은, 선박이 시추용 라이저 스트링으로부터 벗어날 수 있도록 하는 방식으로 선박의 하부 또는 선박의 기선 아래의 위치에서 선박과의 연결로부터 분리되도록 되어 있다. 이러한 해법에 의해 선박은 정으로부터 신속하게 벗어날 수 있다. 상기 시추용 라이저 스트링은 선박으로 끌어올릴 필요가 없으며, 오히려 그 상태로 유지될 수 있다.

바람직하게는, 터릿은, 분리 시에 바다 속 하방으로 가라앉고 시추용 라이저 스트링의 적어도 일부를 둘러싸는 평형 위치를 취하도록 하는 방식으로 선박으로부터 분리되도록 되어 있는 하부를 갖는다. 터릿의 하부는 부력을 가지며, 이에 따라 그 평형 위치에서 계선 로우프의 적어도 일부를 들어올린다.

상기 하부는 바람직하게는 계선 로우프에 부착되며, 부력이 있어서 전술한 바와 같이 선박으로부터 분리될 때 계선 로우프의 적어도 일부가 해저로부터 떨어져 똑바로 유지되는 평형 위치까지 상기 하부가 하방으로 가라앉게 된다. 이러한 위치에서, 상기 하부는 동시에 시추용 라이저 스트링을 측방향으로 지지하는 것이 유리하다. 이는, 계선 로우프의 중량이 터릿의 하부를 정 위의 위치에 유지시키기 때문에 가능하다.

본 발명의 추가적인 양태에서, 유정 및/또는 가스정으로부터 시추하고/시추하거나 생산하도록 되어 있는 선박이 제공되며, 이 선박은 선박에 연결된 터릿에 연결되는 적어도 하나의 생산용 라이저에 연결되도록 되어 있거나 또는 선박에 연결된 터릿을 통해 연장되는 시추용 라이저 스트링에 연결되도록 되어 있다. 본 발명의 이러한 양태에 따르면, 터릿의 하부는 선박의 기선 아래로 소정 거리만큼 연장된다. 이 거리는 유리하게는 적어도 3 m일 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에서, 유정 및/또는 가스정으로부터 시추하고/시추하거나 생산하도록 되어 있는 선박이 제공되며, 상기 선박은 선박에 연결된 터릿에 부착되는 적어도 하나의 생산용 라이저에 연결되도록 되어 있거나 또는 선박에 부착된 터릿을 통해 연장되는 시추용 라이저 스트링에 연결되도록 되어 있고, 상기 선박은 선박 바닥으로부터 하방으로 연장되는 얼음 제거 구조체를 포함하며, 이 얼음 제거 구조체는 부분적으로 상기 터릿을 둘러싼다.

본 발명의 다른 양태에서, 유정 및/또는 가스정으로부터 시추하고/시추하거나 생산하도록 되어 있는 선박이 제공되며, 이 선박은 선박에 연결된 터릿에 연결되는 적어도 하나의 생산용 라이저에 연결되도록 되어 있거나 또는 선박에 연결된 터릿을 통해 연장되는 시추용 라이저 스트링에 연결되도록 되어 있다. 이러한 선박은 유리하게는, 상기 선박이 그 이물과 고물 사이에서 2개의 긴 측부를 가지며, 측부의 길이의 적어도 50 %를 따라 선박의 선체와 수평 사이의 각도가 α인 빙대가 마련되고, 이 각도(α)는 45 내지 80 도인 것을 특징으로 하며, 상기 터릿은 선박의 절반의 LPP(수선들 사이의 거리)의 전방으로 0.15 × LPP 내지 0.45 × LPP에 대응하여 선박 상의 소정의 위치에 배치되는 중심축을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 선박의 이러한 구조는, 선박이 해수면상의 유빙으로 둘러싸여 있을 때, 얼음이 떠다니는 방향이 선박의 종축에 대해 소정 각도를 갖는 경우에, 선박의 회전 과정을 가능하게 한다. 이는 예에 관한 설명에서 더욱 상세하게 설명된다. 이러한 선박은 또한 바람직하게는, 선박이 평행한 중앙 통로를 갖는 경우 상기 터릿의 중심축이 선박의 전방에 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전술한 양태 중 하나에 따른 선박은 바람직하게는 수선들 사이의 거리(LPP)가 200 m를 초과하며 폭이 40 내지 55 m이고, 흘수는 적어도 10 m이다.

본 발명의 다른 양태에서, 선박에 배치되는 터릿 형태인 제1 부분과, 계선 로우프 및 적어도 하나의 라이저를 수용하도록 되어 있는 부표 형태인 제2 부분의 해제 가능한 연결을 위한 연결 시스템이 제공된다. 이러한 시스템은, 터릿 및 부표가 서로에 대해 연결된 위치에 있을 때 부표 위의 수압을 감소시키기 위해 부표 위의 물을 제거하도록 되어 있다. 이러한 방식으로, 상기 부표는, 부표 위의 물이 제거될 때 주위의 정수압에 의해 터릿에 대해 상방으로 이동한다.

제1 부분 및 제2 부분 중 하나는 유리하게는 돌출되는 안내용 본체를 포함할 수 있으며, 제1 부분 및 제2 부분 중 다른 하나는 맞물림 위치에서 대응하도록 맞은 편에 성형된 안내용 본체의 수납부로서 적합한 리세스를 포함한다. 하나의 부분은 유리하게는 상기 하나의 부분을 다른 하나의 부분에 기계적으로 잠그기 위한 잠금 장치를 더 포함할 수 있으며, 이때 상기 잠금 장치는 상기 다른 하나의 부분과 맞물리도록 되어 있다. 본 발명에 따른 시스템은 이러한 방식으로 계류장치로부터의 큰 측방향 힘을 처리하도록 되어 있다. 안내용 본체 및 리세스는 이들 사이의 측방향 힘을 흡수하며, 이러한 방식으로 상기 힘으로부터 잠금 장치(들)를 보호하게 된다. 터릿으로부터 부표를 분리할 때, 잠금 장치가 큰 측방향 힘에 노출되지 않도록 우선 잠금 장치를 해제시킬 수 있다. 이후 부표가 하방으로 이동하고 터릿과의 접촉부에서 멀어지도록 상기 부표 위의 공간에 물이 공급될 수 있다.

돌출되는 안내용 본체는 바람직하게는 원추 형상을 가지며, 상기 리세스는 바람직하게는 맞은 편에서 대응하도록 하는 원추 형상을 갖는다. 이러한 안내용 요소 및 리세스의 특히 유리한 구조는, 부표가 계선 로우프로부터의 측방향 힘의 영향을 받아 하방으로 이동할 때 과도한 힘이 리세스와 안내용 본체의 표면 사이에서 발생하지 못하도록 한다. 전술한 원추 형상은 또한 터릿과 부표가 연결될 때 터릿에 대한 부표의 올바르고 용이한 정렬에 기여한다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 선박에 배치된 터릿으로부터 부표를 분리하기 위한 방법이 마련되는데, 상기 부표는 계선 로우프 및 적어도 하나의 라이저에 연결된다. 상기 방법은,

(a) 부표를 터릿에 기계적으로 잠그도록 되어 있는 잠금 장치를 맞물림 위치로부터 해제하는 것, 그리고

(b) 이후 부표 위의 정수압을 높이기 위해 부표 위에 물을 공급하는 것

을 포함한다.

이러한 방식으로 상기 장금 장치는 부표를 터릿으로부터 분리할 때 과도한 힘으로부터 보호된다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 선박에 배치된 터릿에 부표를 연결하기 위한 방법이 제공되는데, 상기 부표는 계선 로우프 및 적어도 하나의 라이저에 연결된다. 상기 방법은,

(p) 부표를 터릿에 접근시키는 것, 그리고

(q) 부표 위의 영역에서 정수압을 감소시키기 위해 부표 위의 상기 영역으로부터 멀리 물을 펌핑하는 것

을 포함한다.

상기 방법은 단계 (p) 이후에, 잠금 장치를 이용하여 부표를 터릿에 기계적으로 잠그는 것을 포함하는 것이 바람직하다. 이는 원리상 단계 (q) 이전에, 단계 (q) 도중에, 또는 단계 (q) 이후에 행해질 수 있다. 바람직하게는 이 방법은 단계 (q) 이전에 행해진다.

이하의 예에 대한 설명으로부터 제시되는 것과 같이, 본 발명에 따른 다양한 양태는 특히 유빙 및 빙산을 비롯하여 다량의 얼음이 해수면에 존재할 수 있는 북극해에서의 연안 작업에 특히 적합하다.

아래에서는, 도면을 참고하여 복수의 실시예를 설명한다.

본 발명에 따르면, 유정 및/또는 가스정을 시추하도록 되어 있는 선박뿐만 아니라 유정 및/또는 가스정으로부터 생산하도록 되어 있는 선박, 구체적으로, 북극해에서 사용하도록 되어 있는 선박을 얻을 수 있으며, 이 선박과 함께 이용 가능한 방법도 또한 얻을 수 있다.

도 1a 내지 도 1c는 선박으로부터 라이저를 분리하는 원리를 도시한 것이다.
도 2a 및 도 2b는 시추 또는 생산을 위한 터릿을 갖춘, 본 발명에 따른 선박을 도시한 것이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 선박을 도시한 것으로서, 상기 선박의 빙대의 일부의 확대 단면도이다.
도 4a 내지 도 4h는 유빙을 처리하는 방법을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 선박에서의 터릿의 배치를 도시한 것이다.
도 6은 선박에 배치된 터릿과 부표 사이의 해제 가능한 연결을 위한 연결 시스템을 도시한 것이다.
도 7은 도 6에 도시된 연결의 특히 유리한 실시예를 도시한 것이다.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 선박(1)의 최전방부를 도시한 것이다. 선박(1)은 폭발 방지기(3; blowout preventer, BOP) 아래에 위치하는 유정 및/또는 가스정(도시되지 않음) 위에 위치한다. 선박(1)에는, 이 선박이 작업 중에 터릿(5)의 중심축을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있도록 하는 방식에 있어서 적합한 터릿(5)이 배치된다. 폭발 방지기(3)와 터릿(5) 사이에서 강성의 시추용 라이저 스트링(7)을 볼 수 있다. 상기 시추용 라이저 스트링(7)은, 이 시추용 라이저 스트링(7)의 중량의 일부를 지탱하기 위해 배치되는, 시추용 라이저 스트링을 위한 부력 요소(9)를 구비한다. 또한, 더 많은 이러한 부력 요소(9)가 배치될 수 있다. 시추용 라이저 스트링(9)의 중량의 일부는 선박(1) 상의 텐셔너에 의해 지탱되며, 이 텐셔너는 라이저에 대한 선박의 수직방향 움직임을 보상한다.

터릿(5)의 하부에는 정 위의 바람직한 위치에서 선박(1)을 계류하기 위한 계선 로우프(11)가 부착된다.

선박(1)이 정으로부터 벗어나려고 할 때, 선박은 폭발 방지기(3)를 이용하여 정을 차단할 수 있으며, 폭발 방지기에서 시추용 라이저 스트링을 분리한 후 시추용 라이저 스트링(7)을 끌어올릴 수 있다. 그러나, 시추용 라이저 스트링(7)을 끌어올리는 것은 긴 시간이 소요된다. 빙산과 같은 대형 얼음 구조체가 접근한다면, 선박(1)은 얼음 구조체와의 가능한 충돌을 피하기 위해 시추를 종료하고 선박 자체를 이동시켜야만 한다. 불필요하게 선박(1)을 빈번하게 이동시키는 것을 방지하기 위해, 그리고 매번 정 위에서 소중한 시간을 낭비하는 것을 방지하기 위해, 선박(1)은 시추용 라이저 스트링의 상부에서 시추용 라이저 스트링(7)으로부터 분리될 수 있는 방식에 적합하게 되어있다. 또한, 선박(1)을 신속하게 이동시켜야 할 다른 이유가 있을 수 있음은 물론이다.

이는 도 1b에 도시되어 있다. 선박 하부 또는 선박의 기선 아래 수직방향 거리에 있어서, 시추용 라이저 스트링(7)에 대한 분리 장치(13)가 배치된다. 상기 분리 장치(13)는 텐션 링 아래에 배치된다. 이때, 시추용 라이저 스트링(7)은 선박(1)으로부터 분리될 수 있다. 분리 장치(13)의 상부는, 선박이 각각 시추용 라이저 스트링(7)의 하부 또는 상부로부터 떨어져 나갈 수 있도록 하기 위해 선박(1)을 향해 끌어올려진다. 그러나, 터릿(5)의 하부는 여전히 시추용 라이저 스트링(7)의 상부 주위에 연장되어 있으므로, 선박(1)은 멀리 이동할 수 없다.

도 1c에는, 터릿(5)이 상부(5a) 및 하부(5b)를 구비하는 방식이 도시되어 있다. 상부(5a)로부터 하부(5b)를 해제시킬 때, 하부(5b)는 하방으로 바다에 가라앉고, 여전히 시추용 라이저 스트링(7) 주위에 배치된다. 터릿(5)의 하부(5b)는 계선 로우프(11)의 적어도 일부를 지탱하도록 되어 있는 부력을 갖는다. 따라서, 계선 로우프(11)의 중량에 의해 하부(5b)는 하방으로 바다로, 예컨대 50 미터만큼 끌어당겨진다. 터릿(5)의 하부(5b)는 여전히 시추용 라이저 스트링(7) 주위에 배치되기 때문에, 하부는 시추용 라이저 스트링(7)을 측방향으로 지지하며, 시추용 라이저 스트링이 쓰러지지 않도록 하는 데 기여한다. 부분적으로 해저 상에 놓이는 계선 로우프(11)는, 시추용 라이저 스트링(7)이 터릿(5)의 하부(5b)에 대해 기울어지게 되더라도, 계선 로우프의 중량으로 하부(5b)가 정 위에 적소에 유지되도록 하는 데 기여한다. 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 하부(5b)는 시추용 라이저 스트링(7)을 위한 부력 요소(들)(9)를 지나 아래로 가라앉도록 되어 있다. 상기 하부(5b)는, 얼음과의 충돌을 피할 정도로 충분히 멀리 아래에 있는 평형 위치를 취하도록 되어 있는 것이 유리하다.

선박(1)은 이제 시추용 라이저 스트링(7) 및 계류장치가 부착되는 터릿(5)의 하부(5b)로부터 분리되며 정으로부터 벗어날 수 있다. 전체 시추용 라이저 스트링(7)을 선박(1)으로 끌어올려야만 하는 경우보다 전술한 바와 같은 이러한 작업에는 현저히 적은 시간이 소요된다. 따라서, 빙산이 접근할 때, 선박(1)을 이동시키기로 결정할 때까지 더욱 오래 대기할 수 있다. 이는 소중한 시간을 절약하며, 불필요한 이동 및 작업의 중단을 줄여준다.

분리 장치(13)는 전술한 바와 같이 배치되는 것이 바람직하지만, 또한 시추용 라이저 스트링(7) 상에 더욱 아래에 배치될 수도 있다. 분리 장치(13)의 설정 가능한 위치는, 상부(5a)에 연결되어 있을 때의 하부(5b)에서의 상부 위치와, 하부(5b)의 평형 위치 바로 위에서의 하부 사이에 위치한다.

터릿(5)의 하부(5b)와 관련된 특히 유리한 특징은, 이 하부가 선박(1)의 기선 또는 바닥 아래로 소정 거리만큼 연장된다는 것이다. 따라서, 유빙이 있는 바다에서 사용 시에, 하부(5b)는 선박(1)의 선체 아래로 이동할 가능성이 있는 얼음에 대해 시추용 라이저 스트링(7)을 보호해준다. 하부는, 예컨대 선박의 기선보다 바다로 3 미터만큼 더 아래로 연장될 수 있다. 하부는 또한 예컨대 5 미터 이상만큼 훨씬 더 아래로 연장될 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 선박(1)의 선체의 구조의 원리도를 도시한 것이다. 이들 도면에 있어서, 선박(1)은 생산에 적합하며, 터릿(105)으로부터 해저까지 연장되는 복수의 가요성 라이저(15)를 구비한다. 생산용 선박에 대해 공지된 방식으로, 터릿(105)의 하부(105b)는 선박(1)으로부터 해제될 수 있으며 바다 속 평형 위치까지 하방으로 가라앉는데, 여전히 계선 로우프(11) 및 가요성 라이저(15)에 연결된다. 하부(105b)는 바람직하게는 깊게 가라앉아 하부가 표면에서, 예컨대 50 미터에서 떠다니는 얼음과 접촉하지 않도록 한다. 이러한 터릿(105)은 시추를 위한 터릿(5)과 관련하여 앞서 설명한 바와 같이, 마찬가지로 얼음에 대해 보호하기 위해 선박(1)의 기선 아래로 소정 거리만큼 연장된다.

도 2a 및 도 2b에 있어서, 터릿(105) 주위로 연장되는 얼음 제거 구조체(17)를 또한 볼 수 있다. 얼음 제거 구조체(17)는 터릿(105) 주위에 스커트를 형성하며, 선박의 하부로부터 어느 정도 하방으로 연장된다. 얼음 제거 구조체(17)는 그 장축이 선박(1)의 종축에 평행한 장방형 형상을 나타낸다. 얼음이 얼음 제거 구조체(17)만큼의 깊이로 그 진로를 따른다면, 얼음 제거 구조체(17)는 얼음이 터릿(105)을 지나도록 하고 얼음 덩어리를 쪼개는 데 기여한다. 이러한 방식으로, 얼음 제거 구조체는 가요성 라이저(15) 및 계선 로우프(11)를 보호하는 데 기여한다. 전술한 바와 같이, 선박(1)이 시추를 위해 사용될 때 얼음 제거 구조체(17)는 유리하게는 동일한 기능을 갖도록 배치된다.

얼음 제거 구조체(17)는 또한 다른 형상, 예컨대 전후에 날카로운 에지를 갖는 형상을 취할 수 있다. 얼음 제거 구조체(17)는 바람직하게는 선박(1)의 기선 아래로 1.5 내지 2 미터만큼 연장될 수 있지만, 또한 이보다 짧거나 긴 거리만큼 하방으로 연장될 수 있다.

또한, 전술한 도면은, 선박의 이물에 배치되는 아이스 나이프(19; ice knife)를 도시하는데, 상기 아이스 나이프는 아이스 나이프(19)에 대해 하방으로 그 진로를 따르는 얼음과 부딪혀 이 얼음을 조각으로 절단하기 위해 배치될 뿐만 아니라 이 얼음을 측부를 향해 유도하기 위해 배치된다. 따라서, 선박의 이물은, 얼음이 선박의 용골 아래로 하방으로 그 진로를 따르는 것을 방지한다는 점을 특징으로 한다. 이물과 충돌하는 얼음은 우선 흘수선에 대한 이물의 각도 때문에 파괴되며, 그후 선박의 종방향 중심축에 의해 끌려지나간다.

본 발명에 따른 선박(1)은 큰 흘수를 갖는 것이 유리하다. 이는, 선박의 하부로부터 하방으로 연장되는 생산 장비 또는 시추 장비와 얼음이 접촉하는 것을 방지하는 데 기여한다. 선박의 흘수는 적어도 10 미터이다. 바람직하게는, 선박의 흘수는 적어도 12 미터이며, 가장 바람직하게는 적어도 15 미터이다.

선박(1)의 터릿(5, 105)의 하부(5b, 105b)는 수력학적 잠금 및 해제 메커니즘(도시되지 않음)에 의해 선박(1)에 연결되는 것이 바람직하다. 상기 잠금 및 해제 메커니즘은 선박의 종방향 측부 상에서 최대 얼음 부하, 보통 3000 내지 10000 톤을 견디도록 치수가 결정되어야만 한다. 터릿의 하부(5b, 105b)의 변위는 계선 로우프 및 라이저[터릿의 하부(105b)/부표에 배치되는 경우]의 적어도 일부를 지탱하기에 충분해야만 한다. 이는 보통 2000 내지 5000 톤일 수 있다.

추가적인 선체의 성형

다음에서는, 선체의 추가적인 형상, 본 발명에 따른 선박(1)의 선체의 특히 유리한 구조를 설명한다. 후술하는 바와 같이, 선박(1)의 선체는, 선박의 종축에 대해 소정 각도의 부유 방향으로 밀집되어 몰려다니는 유빙에 의해 선박이 영향을 받는 경우 선박(1)을 회전시키는 과정을 실행하기에 특히 유리하게 구성된다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 유정 및/또는 가스정의 시추를 위한 선박(1)을 도시한 것이다. 선박(1)의 훨씬 전방에는, 터릿(5, 105)이 배치된다. 전술한 바와 같이, 선박(1)은 이 위치에서 계류된다. 도 3b는 선박(1)의 종방향에 대해 시계방향으로, 선박의 측부의 단면의 도면을 도시한 것이다. 상기 선박의 선체는 하부(1a), 중간부 또는 빙대(1b) 및 상부(1c)를 나타낸다. 빙대(1b)는 흘수를 따라 선박 주위에 연장되는 선체 영역이며, 이 영역에서 바다에 떠 있는 얼음은 선박(1)에 충돌하게 된다. 따라서, 떠 있는 얼음이 다양한 크기와 형상을 가질 수 있으므로 빙대는 특정 수직 연장부를 구비하며, 선박(1)은 상이한 흘수를 가질 수 있다. 도 3b에 나타낸 바와 같이, 빙대(1b)는 흘수에 대해 소정 각도(α)를 갖는다. 이 각도(α)는 바람직하게는 45 내지 80 도이다.

선박(1)은 이물 및 고물을 구비한다. 이물과 고물 사이에서 선박(1)은 2개의 종방향 측부를 갖는다. 선박은, 상기 종방향 측부의 길이의 적어도 50 %를 따라 상기 소정 각도(α)을 갖는 빙대를 구비한다. 그러나, 선박(1)은 2개의 종방향 측부의 전체를 따라 상기 소정 각도(α)를 갖는 빙대를 구비하는 것이 바람직하다.

이렇게 구성된 빙대를 갖춘 종방향 측부로 인해, 선박(1)의 종축에 대해 소정 각도로 선박(1)에 대해 인접한 얼음은 빙대(1b)에 의해 아래로 눌리게 되며 이에 따라 얼음은 파괴된다. 이하의 설명에 제시된 바와 같이, 이러한 선박(1)은, 다량의 얼음이 선박 둘레에 축적될 수 있는 북극 지방에서 사용될 때 상당한 장점을 갖는다.

다음에서는, 도 4a 내지 도 4h를 참고한다. 이들 도면은 본 발명에 따른 선박(1)으로서, 해수면 상에서 얼음에 둘러싸여 있는 선박(1)을 도시한 것이다. 전술한 바와 같이, 선박은 터릿(5, 105)에서 계류된다. 선박의 빙대(1b)의 유리한 구조에 의해 가능한 기능적 원리를 설명하기 위해, 얼음은 화살표(U)로 도시된 방향으로, 즉 도 4a에 도시된 바와 같이 선박의 종방향 측부 중 하나에 수직으로 떠다닌다고 가정한다. 얼음은, 계류장치의 힘(F)에 의해 반작용을 받는 큰 힘으로 선박(1)에서 움직인다. 점차적으로, 선박의 종방향 측부에 부딪히는 얼음은 전술한 바와 같이 경사각(α)으로 인해 파괴될 것이다. 얼음은 선박(1)을 향해 여전히 떠다니며, 이에 따라 선박(1)의 대향 측부 상에서 개빙 구역의 틈이 발생된다. 이는 도 4b에 도시되어 있다.

선박을 계류시키는 터릿(5, 105)이 선박(1)의 이물에 배치되기 때문에, 선박(1)의 회전은 얼음(U)으로부터의 누적된 힘으로서 나타나고, 계류장치(F)는 선박(1) 상에 회전력을 발생시킨다. 도 4c로부터 제시된 바와 같이, 선박(1)은 유빙의 방향(U)으로, 개빙 구역의 틈 내로 가능한 멀리 선박의 고물을 회전시키게 된다. 도 4d에 있어서, 이러한 과정은 추가적인 거리만큼 지속되며, 이때 선박의 쇄빙용 이물은 얼음이 떠다니는 방향(U)에 대해 힘을 받게 되고 얼음을 파괴함을 알 수 있다. 전체 선박(1)은 레버 바아로서 기능하며, 이때 터릿(5, 105)을 중심으로 회전한다. 도 4e 내지 도 4h는 상기 과정의 나머지를 도시한 것이며, 이때 선박(1)은 최종적으로 얼음이 떠다니는 방향에 그 종축이 평행하게 되도록 선박 자체를 정렬시키게 된다. 얼음이 더 떠다닐 때, 선박의 쇄빙용 이물은 연속적으로 얼음을 파괴하며, 계류장치에 작용하는 힘은 현저히 작아지게 된다.

이러한 과정은, 전술한 빙대를 갖춘 종방향 측부를 포함하는, 본 발명에 따른 선박(1)이, 선박(1) 주위에 얼음이 축적되거나 얼음이 형성될 가능성이 있을 때 바다에서 작업하기에 적절하게 되는 방식을 보여준다. 본 명세서에서 설명한 바와 같은 작업을 위한 선박은 보통 길이 대 폭이 크다. 이는 계선 로우프에서 큰 힘을 초래한다. 수직 종향향 측부를 갖춘 보통의 쇄빙선은 계류장치에 상당히 큰 힘을 유발시키는데, 이는 얼음이 종방향 측부와 부딪힐 때 파괴되지 않기 때문이다. 얼음은 대신 압축력에 의해 분쇄되어야만 하며, 이는 상당히 큰 힘을 요구한다.

본 발명에 따른 선박(1)은 얼음과의 접촉에 의해 그 흘수 또는 수직방향 위치를 현저하게 변경하도록 의도됨을 주목하기 바란다. 이는 극지방용 선박(polar ship) 프람호(Fram)와 같은 알려진 선박과 상이한데, 그 종방향 측부가 경사져 있는 이러한 선박은 얼음에 의해, 즉 선박의 넓은 측부 상에서의 충분히 큰 힘에 의해 힘이 가해지도록 되어 있었다.

선박(1)의 전체 종방향 측부가 전술한 각도(α)를 갖는 빙대(1b)를 구비하는 것은 물론 의무적인 것은 아니다. 예를 들면, 종방향 측부의 단지 50 %만이 전술한 각도를 갖는 선박(1)도 또한 효과가 있다. 그러나, 이는 선박과 계류장치에 불필요하고 바람직하지 않은 큰 힘을 유발하게 된다.

도 4a 내지 도 4h를 참고하여 설명한 과정에 있어서, 터릿(5, 105)은 적절하게 작동하도록 선박(1) 내의 적절한 위치에 배치되어야만 한다. 이러한 바람직한 위치를 표시하기 위해, 도 5를 참고한다. 선박(1)은 수선들 사이의 거리, 즉 LPP(또는 LBP)에 의해 특징이 결정된다. 본 발명에 따르면, 선박(1) 내에서 터릿(5, 105)의 위치는, 그 중심축이 절반의 LPP의 전방으로 0.15 × LPP 내지 0.45 × LPP에 배치되는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다. 더욱이, 선박이 평행한 중앙 통로를 구비하면, 터릿(5, 105)의 중심축은 바람직하게는 그 전방에 배치된다.

따라서, 선박(1)의 선체의 구조 및 터릿(5, 105)의 위치는, 임의의 시점에서 얼음의 힘의 합성력이 선박(1)을 최적으로, 즉 얼음이 떠다니는 방향과 선박의 종축이 평행하게 되도록 설정된다. 선박(1)은 이에 따라 1년빙 또는 다년빙으로 둘러싸일 가능성이 있는 바다에서 사용하도록 되어 있게 된다.

설명한 바와 같이, 선박(1)은 바람직하게는 이물의 쇄빙 구조를 구비한다. 선박(1)은 또한 바람직하게는 쇄빙용 고물을 구비한다. 이는, 얼음이 떠다니는 방향을 변경할 때, 예컨대 반대방향으로 변경할 때 유용할 것이다.

더욱이, 선박(1)은, 선박(1)의 배향에 도움을 주기 위해서 뿐만 아니라 계선 로우프(11)에서의 장력을 감소시키기 위해 회전 가능한 반동추진엔진을 구비하는 것이 바람직하다.

도 6은 본 발명에 따른 연결 시스템의 유리한 실시예의 원리도를 도시한 것이다. 이러한 문제에 있어서 알려진 방식에서는, 선박(201)이 터릿(205a)의 중심축을 중심으로 회전 가능하도록 하는 방식으로 터릿(205a)이 선박(201)에 배치된다. 터릿(205a)의 하부에는 부표(205b)가 연결된다. 부표(205b)에는 계선 로우프(211)가 연결된다. 따라서, 선박(201)은 부표(205b)를 통해 계선 로우프(211)를 이용하여 계류된다.

부표(205b)를 통해, 라이저(215)가 안내되며, 라이저는 그 각각의 자체 연결 수단(221)을 통해 터릿(205a)에 연결된다.

부표(205b)를 터릿(205a)에 연결하기 위해, 잠금 장치(223)가 배치된다. 잠금 장치(223)는 본 명세서에서 단지 개략적으로 표시되어 있다. 잠금 장치(223)는, 바람직하게는 터릿(205a)에 배치되고 수력적으로 작동되는 후크이며, 터릿(205a)과 부표(205b)의 연결을 위해 상기 후크는 부표(205b) 내의 적절한 잠금 볼트와 맞물린다.

북극 지방에서 선박(201)을 계류시킬 때, 얼음 덩어리로 인한 선박 선체에서의 영향 때문에 부표(205b)와 터릿(205a) 사이에서 큰 힘이 유발될 수 있다. 잠금 장치(223)에 그러한 힘이 작용하지 않도록 하기 위해, 바람직하게는, 본 발명에 따라, 터릿(205a)의 하부에 안내용 돌출부(225)가 배치된다. 부표(205b) 및 터릿(205a)이 서로 연결되어 있을 때, 안내용 돌출부(225)는 부표(205b)에서 대응하도록 맞은 편에 형성된 리세스(227) 내로 연장된다. 리세스(227) 내의 벽은 안내용 돌출부(225)에 대해 인접하며, 부표(205b)와 터릿(205a) 사이에 작용하는 측방향 힘의 많은 부분을 흡수한다. 이에 따라 계선 로우프(211)로부터의 극단적인 하중에서, 안내용 돌출부(225)와 리세스(227)의 접촉으로 인해, 잠금 장치(223)는 과도한 측방향 힘을 받지 않게 된다. 안내용 돌출부(225)는 바람직하게는 동심형으로 성형되며, 유리하게는 5 내지 10 m의 직경을 가질 수 있다. 그러나, 또한, 다른 형상, 예컨대 5각형 형상의 안내용 돌출부를 구상할 수 있다. 원리상, 본 발명은 또한 터릿(205a)과 부표(205b) 사이의 측방향 힘을 흡수하도록 되어 있는, 복수의 더 작은 안내용 돌출부 또는 안내용 요소를 이용하여 실시될 수 있다.

부표(205b)에는 바람직하게는 부력이 제공되며, 이에 따라 부표는 계선 로우프(211) 및 라이저(215)의 중량 중 적어도 일부를 지탱한다. 터릿(205a)으로부터 부표(205b)를 분리할 때, 부표(205b)는 평형 위치에 도달할 때까지 하방으로 소정 거리만큼 바다 속으로 가라앉는 것이 유리하다. 선박(201) 바로 아래의 위치에서, 부표(205b)는 예컨대 500 내지 2000 톤의 유효 중량을 가질 수 있다. 이는, 부표(205b)가 터릿(205a)에 대한 연결을 위해 선박으로 끌어올려지는 경우에, 부표(205b)가 선박(201)의 하부에 근접할 때 선박(201)에서의 윈치(들)는 500 내지 2000 톤을 들어올려야만 함을 의미한다.

시일(229)은, 부표(205b)가 터릿(205a)에 연결될 때 터릿(205a)과 부표(205b) 사이의 공간(231) 주위를 밀봉하는 방식으로 배치된다. 시일(229)은 바람직하게는 원형 형상이며, 바람직하게는 라이저(215) 및 잠금 장치(223)를 위한 연결 수단(221)의 외부에 배치된다.

부표(205b)를 터릿(205a)에 연결할 때, 부표(205b)는 시일(229)이 상기 공간(231) 주위를 밀봉하게 되는 방식으로 터릿(205a)을 향해 그리고 터릿에 대해 끌어올려진다. 연결하는 상황에 있어서, 부표(205b)와 터릿(205a) 사이에는 측방향 힘이 전혀 작용하지 않거나 단지 약간 작용한다. 부표(205b)가 터릿(205a)에 대해 끌어당겨질 때, 시일(229)이 상기 공간(231) 주위를 밀봉하도록 하기 위해, 상기 공간(231)에 있는 물은 어드미션 채널(admission channel; 도시되지 않음)을 통해 외부로 펌핑된다. 따라서 상기 공간(231)에 있는 물은 공기로 대체된다. 상기 공간(231)에서의 압력은 이때 바람직하게는 거의 대기압이 된다. 부표(205b)는 물을 외부로 펌핑하기 이전에 잠금 장치(223)에 의해 터릿(205a)에 기계적으로 연결되는 것이 바람직하다.

부표(205b) 아래의 정수압은 이때 부표(205b) 위의 공간(231)에서의 압력보다 훨씬 더 크게 된다. 부표(205b)는 예컨대 해수면 아래로 대략 20 m에 배치될 수 있다. 이때 해수면에 대해 부표(205b) 아래의 압력은 2기압이 된다. 이러한 압력은, 상기 압력과 시일(229) 내의 면적의 곱과 동일한 힘으로 터릿(205a)에 대해 부표(205b)가 상방으로 이동하도록 한다. 예컨대 원형 형상의 시일(229)의 직경이 20 m일 때, 상방으로 향하는 이러한 힘은 약 6300 톤이 된다. 따라서, 본 발명에 따른 연결 시스템을 이용하고 도 6에 도시된 실시예에서 설명된 바와 같이, 잠금 장치(223) 및 정수압은 부표(205b)와 터릿(205a)의 연결에 기여한다.

전술한 바와 같이, 얼음 덩어리가 선박(201)의 선체를 압박할 때, 부표(205b)와 터릿(205a) 사이의 큰 측방향 힘이 발생하게 된다. 예컨대 볼트(도시되지 않음)와 맞물리는 후크의 형태인 잠금 장치(223)가 이러한 힘을 흡수한다면, 이들 잠금 장치는 부적합하게 대형이어야만 한다. 큰 측방향 힘이 잠금 장치에 작용하는 동안, 예컨대 볼트와 맞물려 있는 후크를 풀어서, 연결을 해제하는 것도 또한 문제가 된다. 부표(205b)를 터릿(205a)으로부터 해제할 때, 본 발명에 따른 해법을 이용하면 부표(205b)와 터릿(205a) 사이의 연결이 해제되기 전에 잠금 장치(223)를 해제할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 정수압은 잠금 장치(223)가 해제되어 있더라도 부표(205b)와 터릿(205a) 사이의 연결에 기여하게 된다. 잠금 장치(223)를 해제한 이후, 부표(205b), 터릿(205a) 및 시일(229) 사이의 공간(231)은 물로 채워진다. 이로 인해 부표(205b)는 가라앉기 시작하며, 이때 안내용 돌출부(225)는 리세스(227)와의 맞물림부로부터 이동한다.

부표(205b)와 터릿(205a) 사이의 측방향 힘은 부표(205b)가 해제되어 있을 때 크고, 부표(205b)가 하방으로 가라앉을 때 리세스(227)와 안내용 돌출부(225)의 표면 사이에서 큰 힘이 발생할 수 있다. 도 7은 이를 해결하기 위한 본 발명의 특히 유리한 실시예를 도시한 것이다. 여기서 안내용 돌출부(225)는 원추형의 형태로 성형된다. 리세스(227)는 맞은 편에 성형된 원추형 형상으로 대응되게 성형된다. 부표(205b)가 터릿(205a)에 연결되어 있을 때, 안내용 돌출부(225) 및 리세스(227)는 도 6을 참고로 설명한 실시예에서와 같이 서로 맞물리게 된다. 이러한 위치에서, 안내용 돌출부 및 리세스는 동일한 방식으로 측방향 힘을 흡수하게 된다. 큰 측방향 힘이 작용할 때 부표(205b)와 터릿(205a) 사이의 연결이 해제되면, 부표(205b)는 계선 로우프(211)가 이를 옆으로 밀어냄과 동시에 하방으로 가라앉게 된다. 이때 리세스(227) 및 안내용 돌출부(225)의 코니시티(conicity)로 인해 리세스와 안내용 돌출부 각각의 표면 사이에 과도하게 큰 힘이 작용하지 않도록 보장된다. 상기 코니시티는, 계류장치로부터 허용되는 측방향 힘 및 리세스(227)와 안내용 돌출부(225)의 표면 사이에서 허용되는 힘에 대한 원하는 문턱값에 따라 결정되는 것이 바람직하다. 코니시티의 가능한 범위는, 도 7에 도시된 바와 같이, 리세스(227) 또는 안내용 돌출부(225)의 표면과 수평면 사이에서 45 도 내지 70 도의 각도(φ)일 수 있다. 예컨대 상기 코니시티는, 리세스(227) 및 안내용 돌출부(225)의 표면이 해제 중에 서로 접촉하지 않도록 하는 방식으로, 또는 리세스 및 안내용 돌출부의 표면이 결정된 최대 힘의 값으로 서로 접촉할 수 있도록 하는 방식으로 배치될 수 있다.

더욱이, 안내용 돌출부(225) 및 리세스(227)가 이때 부표(205b)의 올바른 정렬을 위한 안내 수단으로서 역할을 하기 때문에, 상기 코니시티는 터릿(205a)에 부표(205b)를 부착할 때 유리할 수 있다.

부표(205b) 및 터릿(205a)의 전술한 구조에 있어서, 부표(205b)는 심지어 측방향으로 6000 톤까지의 부하 그리고 수직 방향으로 4000 톤까지의 부하에서도 터릿(205a)으로부터 해제 가능하게 배치되는 것이 유리하다. 그러나, 본 발명은 이들 값으로 한정되지 않는데, 이들 값은 연결 시스템의 치수에 따라 좌우됨이 당연하기 때문이다.

선박(201)과의 연결부에 배치된 바와 같이 전술한 연결 시스템은, 또한 전술한 다른 실시예에 설명된 바와 같은 선박과의 연결에서 언급한 대로, 터릿(5, 105)과의 연결에 사용될 수 있다.

1, 201 : 선박
1b : 빙대
3 : 폭발 방지기
5, 105, 205 : 터릿
5a, 205a : 상부
5b : 하부
205b : 부표
7 : 시추용 라이저 스트링
9 : 부력 요소
11, 211 : 계선 로우프
13 : 분리 장치
15 : 라이저
17 : 얼음 제거 구조체
19 : 아이스 나이프
221 : 연결 수단
223 : 잠금 장치
225 : 안내용 돌출부
227 : 리세스
229 : 시일
231 : 공간

Claims (15)

1. 유정, 가스정 또는 양자 모두를 시추하도록 되어 있는 선박으로서, 상기 선박은 해저의 정(井)으로부터 선박에 배치되는 터릿까지 연장되는 시추용 라이저 스트링(drill riser string)을 통해 시추하도록 되어 있으며, 상기 시추용 라이저 스트링은 상기 선박이 시추용 라이저 스트링으로부터 벗어날 수 있도록 선박의 기선 아래의 위치에서 선박에 대한 연결로부터 분리되도록 되어 있고, 상기 터릿은 선박으로부터 분리되도록 되어 있는 하부를 포함하는 것인 선박에 있어서,
   선박으로부터 분리될 때 터릿의 하부는 나머지 고정된 라이저 스트링을 따라 바다 속 하방으로 가라앉고 시추용 라이저 스트링의 적어도 일부를 둘러싸는 평형 위치를 취하는 것인 선박.
2. 제1항에 있어서, 상기 하부는 계선 로우프에 연결되며, 부력이 있어서 상기 선박으로부터 분리될 때 계선 로우프의 적어도 일부가 해저로부터 똑바로 유지되도록 하는 평형 위치까지 상기 하부가 하방으로 가라앉게 되고, 상기 하부는 동시에 시추용 라이저 스트링을 측방향으로 지지하는 것인 선박.
3. 삭제
4. 유정, 가스정 또는 양자 모두로부터 시추, 생산 또는 양자 모두를 행하도록 되어 있는 선박으로서, 상기 선박은 선박에 연결된 터릿을 통해 연장되는 시추용 라이저 스트링 또는 선박에 연결된 터릿에 연결되는 적어도 하나의 생산용 라이저에 연결되도록 되어 있는 것인 선박에 있어서,
   - 상기 선박은 그 이물과 고물 사이에서 2개의 종방향 측면을 갖고, 이 종방향 측면에는 상기 종방향 측면의 길이의 적어도 50 %를 따라 선박의 선체와 수평 사이에서 각도(α)를 갖는 빙대가 마련되며, 상기 각도(α)는 45 내지 80 도이고,
   - 터릿의 중심축은 선박의 절반의 LPP(수선들 사이의 거리)의 전방으로 0.15 × LPP 내지 0.45 × LPP에 대응하는 선박 상의 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 선박.
5. 제4항에 있어서, 상기 선박은 평행한 중앙 통로를 구비하고, 상기 터릿의 중심축은 이 통로의 전방에 배치되는 것을 특징으로 하는 선박.
6. 삭제
7. 삭제
8. 선박에 배치되는 터릿의 형태인 제1 부분과, 부표의 형태인 제2 부분 사이의 해제 가능한 연결을 위한 연결 시스템으로서, 상기 부표는 적어도 하나의 라이저 및 계선 로우프를 수용하도록 되어 있는 것인 연결 시스템에 있어서,
   상기 연결 시스템은, 물의 중량으로 인해 부표가 터릿에 대해 하방으로 이동하도록 부표 위에 물을 제공함으로써 터릿으로부터 부표가 멀어지게 하도록 되어 있으며,
   상기 제1 부분 및 제2 부분 중 하나는 돌출된 안내용 본체를 포함하고,
   상기 제1 부분 및 제2 부분 중 다른 하나는 맞물림 위치에서 상기 돌출된 안내용 본체를 수용하도록 되어 있는, 맞은 편의 대응하게 성형된 리세스를 포함하며,
   상기 제1 부분 및 제2 부분 중 하나는 상기 하나의 부분을 다른 하나의 부분에 기계적으로 잠그기 위한 잠금 장치를 포함하고, 이때 잠금 장치는 상기 다른 하나의 부분에 맞물리도록 되어 있는 것인 연결 시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 돌출된 안내용 본체는 원추형 형상을 갖고, 상기 리세스는 대응하도록 맞은 편에 성형된 원추형 형상을 갖는 것인 연결 시스템.
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제

Images