KR101640786B1 - 웰헤드 보강 유닛 및 이를 포함하는 웰헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 웰헤드 보강 유닛은, 유정에 설치되는 웰헤드가 삽입될 수 있는 내경을 가지는 바디부 및 상기 바디부의 하부에서 연장되며 웰헤드를 덮으면서 해저면에 안착되게 마련되는 안착부를 포함함으로서, 본 발명에 의하면, 해저 지반에서 물의 작용에 의해 발생되는 세굴현상이 해저에 시설되는 웰헤드에 영향을 미치지 않도록 하여 웰헤드가 기울어지는 것을 방지할 수 있다.

Description

웰헤드 보강 유닛 및 이를 포함하는 웰헤드{REINFORCING UNIT FOR WELL-HEAD AND WELL-HEAD}

본 발명은 웰헤드 보강 유닛, 이를 포함하는 웰헤드 및 분출 방지용 스택 설치 방법으로서, 보다 상세하게는 웰헤드를 보강하기 위한 장치 및 이를 포함하는 웰헤드와 그에 따른 분출 방지용 스택의 설치 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 플랫폼이 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 있는 리그선 또는 시추선(이하, 시추선)은 시추 장비를 시설하여 해저의 지하에 존재하는 석유나 가스 등의 해저 자원을 시추하게 된다.

본 발명은 해저 시추 작업시 비상 분리시 적용되는 시스템에 관한 것인 바, 본 발명은 시추선 및 리그선 등 시추가 가능한 구조물에 모두 적용될 수 있다.

이와 같은 시추 작업을 위해서는 해저 시추를 위해서 드릴 비트(drill bit)를 사용하여 드릴링(drilling)을 수행하고, 드릴 비트에 머드를 공급하여 윤활 작용을 돕고, 시추 작업시 분출되는 진흙, 모래, 자갈 또는 머드를 회수하고 드릴 비트가 관통되어 드릴 비트를 보호하기 위한 라이저(riser)가 해저로부터 시추 시설까지 연결된다.

그리고, 해저 바닥의 유정에 설치된 웰헤드(well head)와 결합하여 이상 고압의 고압 가스, 물, 원유 등이 선박까지 올라오는 것을 차단하기 위한 분출 방지용 스택(blowout preventer; BOP STACK) 또한 설치된다.

도1 및 도2는 이러한 분출방지용 스택과 웰헤드의 결합을 도시한 것이다.

도시된 바와 같이, 유정에 설치된 웰헤드(20)와의 결합은 BOP 스택(10) 하부에 구성되는 웰헤드 커넥터(11)가 웰헤드(20)에 안착됨으로써, 웰헤드(20) 외측과 웰헤드 커넥터(11) 내측에 형성되는 결합수단에 의해서 밀착 결합되고, 그 내부에 드릴 파이프가 해저로 투입됨으로써 시추작업이 가능하게 한다.

그런데, 해저에 설치되는 웰헤드는 해저의 상황에 따라서, 혹은 이를 시운전하는 경우에 해저에 안정적으로 장착되어야 할 웰헤드가 움직여서 해저 수평면을 기준으로 기울어지게 되는 문제가 발생할 수 있다.

다수의 드릴파이프와 다수의 라이저가 이어져 연결되는 시추 시스템에서 이 같이 웰헤드가 기울어지게 되면, 연결된 드릴파이프 및 라이저가 모두 휘어지게 되고 이는 그 자체로서도 문제일 뿐 아니라 시추 선박에까지 문제를 야기시킬 수 있는 중요한 문제이고, 작업 중에 이러한 상황이 발생하게 되면 더욱 중대한 문제로 작용할 수 있다.

이와 같이 웰헤드가 기울어지는 문제는 물의 작용에 의해서 지반 등이 쓸려서 패이게 되는 세굴(洗掘)현상으로 인해서 웰헤드가 설치된 지반이 이완되어 허물어지는 결과이다.

1. 한국공개특허공보 제10-2014-0123747호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 해저 지반에서 물의 작용에 의해 발생되는 세굴현상이 해저에 시설되는 웰헤드에 영향을 미치지 않도록 하여 웰헤드가 기울어지는 것을 방지할 수 있는 웰헤드 보강 유닛, 이를 포함하는 웰헤드 및 분출방지용 스택의 설치방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 웰헤드 보강 유닛은, 유정에 설치되는 웰헤드가 삽입될 수 있는 내경을 가지는 바디부 및 상기 바디부의 하부에서 연장되며 웰헤드를 덮으면서 해저면에 안착되게 마련되는 안착부를 포함한다.

여기서, 상기 바디부의 내경의 크기는 상기 웰헤드의 외경의 크기와 근사한 것을 특징으로 한다.

보다 상세하게는, 상기 안착부 내측에는 상기 바디부의 내경보다 확장된 안착 공간이 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 안착부는 상기 바디부의 하부로부터 하향 경사지게 연장될 수 있다.

또한, 상기 안착부의 상면에는 다수의 관통홀이 형성될 수 있다.

상기 다수의 관통홀로는 배수가 가능한 것을 보다 구체적인 특징으로 한다.

한편, 상기 안착부는 상기 바디부의 하부에서 연장되며, 복수개로 분할 형성될 수 있다.

또한, 상기 안착부의 하면에는 해저면에 파묻혀 설치될 수 있는 매설부가 더 형성될 수 있다.

그리고, 매설부의 측면에는 돌기가 형성될 수 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 웰헤드는, 해저면을 관통함으로써, 내측 공간을 통해 드릴파이프가 해저면 아래로 삽입될 수 있게 하는 관통부, 상기 관통부의 측면에 형성되어 해저면에 안착 지지되는 지지부, 상기 관통부의 상측에 형성되며, 분출 방지용 스택(blowout preventer; BOP STACK) 하부의 웰헤드 커넥터와 결합할 수 있게 마련되는 결합부 및 상기 결합부가 삽입될 수 있는 내경을 가지는 바디부와, 상기 지지부를 덮으면서 해저면에 안착되는 안착부를 포함한 웰헤드 보강 유닛을 포함한다.

상기 웰헤드 보강 유닛의 상기 안착부의 상면에는 다수의 관통홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 안착부는 복수개로 분할 형성될 수 있다.

또한, 상기 안착부의 하면에는 해저면에 파묻혀 설치될 수 있는 매설부가 더 형성될 수 있다.

그리고, 매설부의 측면에는 돌기가 형성될 수 있다.

다른 한편으로, 본 발명에 따른 분출방지용 스택의 설치방법은, 유정에 설치되는 웰헤드 상측의 결합부가 삽입 가능한 웰헤드 보강 유닛이 웰헤드를 덮으면서 해저면에 안착될 수 있게 하는 웰헤드 보강 유닛 안착단계 및 분출 방지용 스택(blowout preventer; BOP STACK) 하부의 웰헤드 커넥터가 상기 웰헤드 보강 유닛에 삽입되면서 상기 웰헤드의 결합부에 결합될 수 있게 하는 분출 방지용 스택 결합단계를 포함한다.

본 발명에 따른 웰헤드 보강 유닛, 이를 포함하는 웰헤드 및 웰헤드 보강 유닛의 설치방법에 의하면, 웰헤드가 세굴현상에 의해서 해저면을 기준으로 기울어지는 것을 보강함으로써 웰헤드를 안정적으로 보호 가능하다.

웰헤드가 기울어지는 상황의 발생을 방지시킴으로써 시추시스템의 여러 비상상황을 예방할 수 있다.

그리고, 시추시스템에 문제가 발생함으로 인한 시간적, 인적 자원의 손실을 줄일 수 있게 한다.

도 1은 종래의 BOP 스택과 웰헤드를 도시한 것이다.
도 2는 종래의 BOP 스택과 웰헤드의 결합을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 웰헤드 보강 유닛을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 웰헤드 보강 유닛이 장착된 웰헤드와 BOP 스택의 웰헤드 커넥터의 결합을 도시한 것이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 웰헤드 보강 유닛의 다양한 실시 예를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 웰헤드 보강 유닛의 설치 방법을 도시한 것이다.

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.

본 발명에 따른 웰헤드 보강 유닛은 웰헤드에 부가 결합됨으로써 웰헤드가 세굴현상에 의해서 파인 지면의 영향을 받아 기울어지는 등의 변형을 방지시키기 위한 것이고, 웰헤드는 이러한 웰헤드 보강 유닛과 일체로 형성되어 기존에 비해 보강된 웰헤드이다.

도 3은 본 발명에 따른 웰헤드 보강 유닛을 도시한 것이고, 도 4는 본 발명에 따른 웰헤드 보강 유닛이 장착된 웰헤드와 BOP 스택의 웰헤드 커넥터의 결합을 도시한 것이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 웰헤드 보강 유닛(100)은, 바디부(110) 및 안착부(120)를 포함한다.

그리고, 본 발명에 따른 웰헤드(200)는, 내측 공간을 통해서 드릴파이프가 해저면 아래로 삽입될 수 있도록 해저면을 관통하는 형태로 마련되는 관통부(220)와 관통부(220) 측면에 형성되며 해저면에 안착되어 웰헤드가 지지될 수 있게 하는 지지부(210) 및 분출 방지용 스택(blow-out preventor STACK, BOP STACK) 하부의 웰헤드 커넥터(C)와 결합되기 위한 결합부(230)로 구성되고, 웰헤드 보강 유닛(100)을 포함하여 형성된다.

본 발명에 따른 웰헤드 보강 유닛(100)의 바디부(110)는 유정에 설치되는 웰헤드(200)가 삽입될 수 있는 내경을 가져고, 그 내경의 크기는 웰헤드(200)의 외경의 크기와 근사하게 형성됨으로써, 웰헤드(200)의 관통부(220)를 보호하는 역할을 한다.

안착부(120)는 바디부(110)의 하부에서 연장되며, 웰헤드를 덮으면서 해저면에 안착되기 위한 부분이다.

이와 같이 안착부(120)가 바디부(110)와 일체로 웰헤드(200) 전체를 덮어서 감싸는 형태로 웰헤드(200)의 지지부(210)보다 큰 외형을 가짐으로써, 웰헤드(200)가 해저 지면에 대해서 더욱 지지될 수 있게 하여 웰헤드가 해저의 세굴현상에 영향을 덜 받게 하는 것이다.

이러한 안착부(120) 내측에 형성되는 안착공간(S)은 바디부(110)의 내경보다 크게 확장 형성됨으로써, 안착공간(S)에 웰헤드(200)의 지지부(210)가 안착될 수 있게 마련된다.

그리고, 안착부(120)는 바디부(110)의 하부로부터 연장되되, 해저면을 향해 하향 경사진 것이 보다 유리할 수 있다.

이와 같이 안착부(120)가 하향 경사지게 형성되면, 해저면에서의 수중 환경에 따라 받을 수 있는 저항력이 완화되어 웰헤드(200) 보강 역할에 더욱 충실해질 수 있다.

상술한 안착부(120)는 웰헤드(200)의 해저면 상부로 노출되는 관통부(220)를 감싸면서 지지부(210)를 덮을 수 있는 구성이면 족하고, 그 외관 형상 및 안착 공간(S)의 형상은 웰헤드의 외관에 따라 얼마든지 달라질 수 있다.

즉, 원형 형상일 수도 있고 다각 형상이라도 무관하다.

도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 웰헤드 보강 유닛의 다양한 실시 예를 도시한 것이다. 이들 실시 예는 각각 변형되는 구성 이외에는 앞서 설명한 웰헤드 보강 유닛(100)과 동일하므로, 동일한 구성에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.

우선, 도 5에 도시된 웰헤드 보강 유닛(300)은 안착부에 다수의 관통홀(310)이 형성된 변형 예이다.

이러한 관통홀(310)이 안착부 상면에 형성되면 이 또한 해저 수중 환경에 따른 저항을 덜 받게 되는 역할을 할 수 있다.

또한, 이러한 관통홀(310)은 배수홀로서의 역할도 수행할 수 있다.

웰헤드 보강 유닛은 해저의 웰헤드에 결합됨으로써, 웰헤드에 대신하여 해저의 물에 의한 영향력을 받을 수밖에 없으며, 그에 따라 해저면에 맞닿아 있는 안착부는 해저면이 세굴에 의해서 패이게 되는 경우에 안착부 측면과 해저면 사이로부터 물이 내부로 새어들어올 수 있게 된다.

이 같이 내부로 유입되는 물이 방치되면, 그렇지 않은 상황에 비해 웰헤드 보강 유닛 전체가 물의 영향을 더 받게 되는 결과를 초래할 수 있다.

도 5에 도시된 웰헤드 보강 유닛(300)은 관통홀(310)을 통해서 내부로 유입되는 물이 빠져나갈 수 있게 됨으로써 위와 같은 상황에 덜 영향을 받을 수 있다.

다음으로, 도 6에 도시된 웰헤드 보강 유닛(400)은 안착부(410)가 복수개로 분할 형성되는 것을 특징으로 한다.

해저의 상황에 따라 웰헤드의 지지부 전체를 안착부가 감싸지 않더라도 충분한 보강이 가능한 경우에는, 이와 같이 형성됨으로써 자재를 절감할 수 있는 효과가 있다.

도시된 바와 같이 다수의 안착로드의 형태로 구성될 수도 있고, 그 역할만 수행될 수 있도록 2분할, 3분할, 4분할 등으로 다양하게 형성될 수도 있다.

그리고, 도 7에 도시된 웰헤드 보강 유닛(500)은 매설부(510)가 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

매설부(510)는 안착부의 하면으로부터 형성됨으로써 해저면을 뚫고 해저면에 파묻혀 설치될 수 있게 형성되는 것이다.

이와 같이 매설부(510)가 더 형성됨으로써, 웰헤드를 더욱 보강할 수 있게 하기 위한 것이다.

이러한 매설부(510)는 도시와 같이 다수의 매설로드 형태로 구비될 수도 있으며, 이와는 달리 해저면에 매설되어 안착부가 더욱 지지되도록 원통형태로 구성되거나 측면이 다각 형상으로 구성될 수 있다.

그리고, 도 8에 도시된 바와 같이, 매설부(510)의 측면에는 돌기(511)가 더 형성될 수 있다.

돌기는 웰헤드 보강 유닛이 경사진 곳에 설치되는 등의 해저면의 상황에 따라 웰헤드 보강 유닛이 해저 바닥면에서 미끄러지는 것을 방지하는 등 보다 견고하게 설치될 수 있게 한다.

이는 반구 형태의 돌기일 수도 있고, 요철의 형상을 가질 수도 있는 등 다양한 형상에 의해 그 기능을 수행할 수 있으며, 도시와 같이 하방향으로 뾰족한 형태로서 지중에 매설된 후 유동이 잘 일어나지 않게 할 수도 있다.

도 9는 본 발명에 따른 웰헤드 보강 유닛의 설치 방법을 도시한 것이다.

우선, 장착수단(Lowering Tool)에 의해서 웰헤드 보강 유닛(100)에 웰헤드 상측의 결합부(230)가 삽입되면서 웰헤드 보강 유닛(100)이 웰헤드(200)를 덮으면서 해저면에 안착될 수 있도록 한다.

그런 다음, 분출방지용 스택의 하강을 위한 수단에 의해서 분출방지용 스택 하부의 웰헤드 커넥터(C)가 웰헤드 보강 유닛(100)에 삽입되면서 웰헤드 보강 유닛(100) 내측에 배치된 웰헤드 결합부(230)와 결합될 수 있게 하강하여 결합시킴으로써, 분출 방지용 스택의 설치를 완료시킨다.

이와는 달리, 웰헤드 보강 유닛이 장착된 일체의 웰헤드인 경우에는 분출 방지용 스택을 웰헤드 보강 유닛 상부에 정렬하고, 웰헤드 보강 유닛의 내경에 웰헤드 커넥터가 삽입될 수 있도록 분출 방지용 스택을 하강시킴으로써 분출 방지용 스택의 웰헤드 커넥터가 웰헤드의 결합부와 결합될 수 있도록 설치시킨다.

이상과 같이 본 발명에 따른 웰헤드 보강 유닛, 웰헤드 및 분출 방지용 스택 설치 방법은, 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시 예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

100, 300, 400, 500 : 웰헤드 보강 유닛
200 : 웰헤드
C : 웰헤드 커넥터

Claims (15)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 유정에 설치되는 웰헤드가 삽입될 수 있는 내경을 가지는 바디부; 및
   상기 바디부의 하부에서 연장되며 웰헤드를 덮으면서 해저면에 안착되게 마련되는 안착부를 포함하고,
   상기 바디부의 내경의 크기는 상기 웰헤드의 외경의 크기와 근사하며,
   상기 안착부 내측에는 상기 바디부의 내경보다 확장된 안착 공간이 형성되며,
   상기 안착부의 상면에는 다수의 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 웰헤드 보강 유닛.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 다수의 관통홀로는 배수가 가능한 것을 특징으로 하는 웰헤드 보강 유닛.
7. 유정에 설치되는 웰헤드가 삽입될 수 있는 내경을 가지는 바디부; 및
   상기 바디부의 하부에서 연장되며 웰헤드를 덮으면서 해저면에 안착되게 마련되는 안착부를 포함하고,
   상기 바디부의 내경의 크기는 상기 웰헤드의 외경의 크기와 근사하며,
   상기 안착부는 상기 바디부의 하부에서 연장되며, 복수개로 분할 형성되는 것을 특징으로 하는 웰헤드 보강 유닛.
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 해저면을 관통함으로써, 내측 공간을 통해 드릴파이프가 해저면 아래로 삽입될 수 있게 하는 관통부;
    상기 관통부의 측면에 형성되어 해저면에 안착 지지되는 지지부;
    상기 관통부의 상측에 형성되며, 분출 방지용 스택(blowout preventer; BOP STACK) 하부의 웰헤드 커넥터와 결합할 수 있게 마련되는 결합부; 및
    상기 결합부가 삽입될 수 있는 내경을 가지는 바디부와, 상기 지지부를 덮으면서 해저면에 안착되는 안착부를 포함한 웰헤드 보강 유닛을 포함하고,
    상기 웰헤드 보강 유닛의 상기 안착부의 상면에는 다수의 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 웰헤드.
12. 해저면을 관통함으로써, 내측 공간을 통해 드릴파이프가 해저면 아래로 삽입될 수 있게 하는 관통부;
    상기 관통부의 측면에 형성되어 해저면에 안착 지지되는 지지부;
    상기 관통부의 상측에 형성되며, 분출 방지용 스택(blowout preventer; BOP STACK) 하부의 웰헤드 커넥터와 결합할 수 있게 마련되는 결합부; 및
    상기 결합부가 삽입될 수 있는 내경을 가지는 바디부와, 상기 지지부를 덮으면서 해저면에 안착되는 안착부를 포함한 웰헤드 보강 유닛을 포함하고,
    상기 안착부는 복수개로 분할 형성되는 것을 특징으로 하는 웰헤드.
13. 삭제
14. 해저면을 관통함으로써, 내측 공간을 통해 드릴파이프가 해저면 아래로 삽입될 수 있게 하는 관통부;
    상기 관통부의 측면에 형성되어 해저면에 안착 지지되는 지지부;
    상기 관통부의 상측에 형성되며, 분출 방지용 스택(blowout preventer; BOP STACK) 하부의 웰헤드 커넥터와 결합할 수 있게 마련되는 결합부; 및
    상기 결합부가 삽입될 수 있는 내경을 가지는 바디부와, 상기 지지부를 덮으면서 해저면에 안착되는 안착부를 포함한 웰헤드 보강 유닛을 포함하고,
    상기 안착부의 하면에는 해저면에 파묻혀 설치될 수 있는 매설부가 더 형성되며,
    상기 매설부의 측면에 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 웰헤드.
15. 삭제

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