KR101654624B1 - 데릭 로드 테스트 장치 - Google Patents

데릭 로드 테스트 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 데릭 로드 테스트 장치, 테스트 방법, 및 그 데릭 로드 테스트 장치를 구비하는 해양구조물에 관한 것으로, 데릭 자체의 강도 검증은 물론 실제 데릭의 하중이 전달되는 해양구조물의 드릴 플로어(drill floor) 및 그 아래 하부 구조물의 전체적인 구조 변형량 및 강도에 대한 검증이 가능하며, 문풀에 테스트 로드 빔을 설치하여 테스트하기 때문에 테스트 비용이 많이 소요되지 않으며, 데릭 로드 테스트가 실제 해양 구조물에서 실시되므로 데릭 구조물 자체 이외에 데릭 관련 장비 작동 조건에서의 운용을 검증할 수 있다.

Description

데릭 로드 테스트 장치{LOAD TEST APPARATUS OF DERRICK}
본 발명은 데릭 로드 테스트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 데릭 자체의 강도 검증은 물론 실제 데릭의 하중이 전달되는 해양구조물의 드릴 플로어 및 그 아래 하부 구조물의 전체적인 구조 변형량 및 강도에 대한 검증이 가능한 데릭 로드 테스트 장치에 관한 것이다.
산업이 발전함에 따라 석유와 같은 지구 자원의 사용량이 점차 증가하고 있으며, 이에 따라 원유의 안정적인 생산과 공급이 중요한 문제로 떠오르고 있다. 이에 따라, 유전의 개발에 적합한 시추 설비를 구비한 시추선과 같은 해양구조물이 개발되어 왔다. 이러한 해양구조물을 이용한 해저 시추에는 계류 장치를 이용하여 해상에 정박한 상태에서 해저 시추 작업을 하는 해저 시추 전용의 리그선(rig ship), 고정식 플랫폼 등이 이용될 수 있다.
최근에는 시추 장비를 탑재하고 자체 동력으로 항해할 수 있는 선체를 갖는 드릴쉽(drill ship), 반잠수형 리그(semi-submersible rig), TLP(Tension Leg Platform), 생산저장선박 등이 개발되고 있다.
이러한 생산저장 선박에는 해상 석유 시추 설비(offshore oil-drilling Platforms), 부유식 원유생산 저장 이송 설비(FPSO: Floating Production Storage Offloading), 원유 시추선, 가스 시추선, 부유식 액화가스저장선(LNG FSRU: LNG Floating Production Storage Offloading) 등이 포함된다.
시추선은 상부 갑판의 상부에 드릴플로어가 위치하고, 상기 드릴 플로어에는 데릭이 설치된다. 상기 데릭에는 드릴 파이프를 회전시키기 위한 탑 드라이브가 설치된다.
파이프 적재공간에 가로로 적재된 드릴 파이프는 세워져서 탑 드라이브 및 로터리 테이블에 의해 파지된다. 2개 이상의 드릴 파이프는 탑 드라이브에 의해 공급되는 회전력으로 서로 결합하고 해저 바닥을 드릴링(drilling) 하게 된다. 이와 같이 데릭에는 고 하중의 시추 장비들이 설치되므로, 데릭에 대한 로드 테스트를 실시한다.
이하, 국내 공개번호 제10-2012-0105928호에 개시된 종래 로드 테스트를 위한 데릭 테스트 구조물에 대하여 설명한다.
도 1은 종래 로드 테스트를 위한 데릭 테스트 구조물을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 로드 테스트를 위한 데릭 테스트 구조물은 지상(GROUND)에 선정된 테스트 장소에 설치된다.
이러한 테스트 장소는 데릭 테스트 구조물의 하중을 지지할 수 있도록 지반구조가 보강된 후에야 데릭(derrick, 100)이 설치될 수 있다.
데릭(100)의 일측 지상에는 제 1 러그(lug, 120)의 샤클(shackle)이 설치되고, 데릭(100)의 타측 지상에는 제2 러그(lug, 140)의 쉬브(sheave)가 설치된다.
드릴 와이어(drill wire, 110)의 일측 단부는 제 1 러그(120)의 샤클에 고정되도록 연결된다. 드릴 라인(110)의 중간 부위는 제 1 러그(120)의 샤클로부터 연장되고, 움직 도르래 형태의 데릭용 트래블링 블록(travelling block, 130)과 연결되고, 계속해서 연장된 후 제 2 러그(140)의 쉬브를 통과한다. 최종적으로 드릴 라인(110)의 타측 단부는 지상의 데릭(100) 옆에 설치된 크레인(C)과 연결된다.
트래블링 블록(130)에는 그 하부로 와이어 슬링(sling wire, 150)의 일단이 연결되고, 이러한 와이어 슬링(150)의 타단에는 리프팅 지그(lifting jig, 160)가 연결될 수 있다.
리프팅 지그(160)는 로드 블록(load block, 180)이 고정 안착될 수 있는 로드 프레임(load frame, 170)과 연결될 수 있고, 로드 프레임(170)은 압축 로드셀(compression load cell, 190)을 개재한 상태로 지상에 고정 연결될 수 있다.
또한, 데릭(100)에는 미리 정한 복수 개의 위치에 변형량을 측정하기 위한 복수 개의 스트레인 게이지가 더 설치될 수 있다. 스트레인 게이지 및 압축 로드 셀(190)은 데릭 구조물 강도 검증 장치에 접속되어 있을 수 있다.
상술한 바와 같은 데릭 테스트 구조물이 설치된 후, 드릴 와이어를 타단에 연결된 크레인(C)으로 끌어당기고, 데릭(100)의 변형량을 측정하여 데릭의 강도를 검증할 수 있다.
그러나 종래의 로드 테스트 방법은, 데릭을 Rig(Drillship/Semi/Jackup Rig)에 설치하기 이전에 지상에서 데릭 조립 후, 테스트 로드(test load)를 데릭으로 이동시켜 와이어를 연결한 후 외부의 크레인으로 드릴 와이어를 당겨서 실질적으로 데릭이 특정 정하중(static Load)을 견딜 수 있는지 증명하는 형태를 취하고 있다.
따라서, 데릭 자체의 강도 검증은 할 수 있지만, 데릭 로드 테스트가 지상에서 수행되기 때문에 실제 데릭의 하중이 전달되는 해양 구조물의 드릴 플로어(drill floor) 및 그 아래 하부 구조물(substructure)의 전체적인 구조 변형량 및 장비(drawworks)에 실제 정 하중이 걸렸을 때 얼마나 영향이 있는지 증명할 수 없고, 실제 해양구조물에 탑재되어 있는 데릭 관련 장비(예: 윈치부, 데드라인 앵커, 탑 드라이브 등) 작동 조건에서의 운용을 검증하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 데릭 로드 테스트를 위해 지상에 미리 테스트 장소를 선정하여 보강 및 준설 작업을 해야만 하기 때문에, 테스트 비용이 많이 소요되는 문제점이 있고, 듀얼 데릭(Dual Derrick)의 경우, 메인 웰 센터(Main Well Center)에만 수행하고 보조 웰 센터(Aux Well Center)에는 수행하지 않는 단점이 있다.
국내 공개번호 제10-2012-0105928호
전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 데릭 자체의 강도 검증은 물론 실제 데릭의 하중이 전달되는 해양구조물의 드릴 플로어 및 그 아래 하부 구조물의 전체적인 구조 변형량 및 강도에 대한 검증이 가능한 데릭 로드 테스트 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 문풀에 테스트 로드 빔을 설치하여 테스트하기 때문에 테스트 비용이 많이 소요되지 않으며, 데릭 로드 테스트가 실제 해양 구조물에서 실시되므로 데릭 구조물 자체 이외에 데릭 관련 장비(예: 윈치 부, 데드라인 앵커, 탑 드라이브 등) 작동 조건에서의 운용을 검증할 수 있는, 데릭 로드 테스트 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 해양구조물은 데릭 로드 테스트 장치를 구비한다.
본 발명은 문풀에 착탈 가능하게 설치되는 로드 테스트 빔; 데릭의 트래블링 블록에 일단이 연결되고 타단이 상기 로드 테스트 빔에 연결되는 와이어 슬링; 상기 와이어 슬링의 중간에 설치되는 로드 셀; 및 일단은 드로웍스에 연결되고 타단은 윈치부에 연결되며 중간 부분은 상기 트래블링 블록에 연결되는 드릴 와이어를 포함하는 데릭 로드 테스트 장치를 제공한다.
상기 문풀의 내측 벽면에는 상기 고정 슬롯이 형성되고, 상기 고정 슬롯 안에 결합하도록 상기 로드 테스트 빔의 양측에는 가동 핀이 설치될 수 있다.
상기 가동 핀은 유압 액츄에이터에 의해서 이동 가능하게 작동할 수 있다.
상기 로드 테스트 빔은 일자형, 십자형 또는 판상형 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 본 발명은 문풀에 로드 테스트 빔을 고정 설치하는 단계; 윈치부를 구동하여 드릴 와이어를 끌어당기는 단계; 상기 드릴 와이어에 의해서 데릭의 트래블링 블록이 상승하는 단계; 상기 트래블링 블록과 상기 로드 테스트 빔을 연결하는 와이어 슬링이 상방으로 당겨지는 단계; 및 상기 와이어 슬링의 중간에 설치된 로드 셀을 통해서 상기 데릭 및 데릭 관련 장비들에 대하여 작동 조건에서의 운용을 테스트하는 단계를 포함하는 데릭 로드 테스트 방법을 제공한다.
상기 데릭 관련 장비들은 윈치부, 데드라인 앵커, 및 탑 드라이브를 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 데릭 자체의 강도 검증은 물론 실제 데릭의 하중이 전달되는 해양구조물의 드릴 플로어 및 그 아래 하부 구조물의 전체적인 구조 변형량 및 강도에 대한 검증이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 데릭 로드 테스트를 위해 지상에 미리 테스트 장소를 선정하여 보강 및 준설 작업을 해야만 했던 종래와는 달리, 문풀에 테스트 로드 빔을 설치하여 테스트하기 때문에 테스트 비용이 많이 소요되지 않으며, 데릭 로드 테스트가 실제 해양 구조물에서 실시되므로 데릭 구조물 자체 이외에 데릭 관련 장비 작동 조건에서의 운용을 검증할 수 있다.
도 1은 종래 로드 테스트를 위한 데릭 테스트 구조물을 도시한 도면
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 데릭 로드 테스트 장치, 방법, 및 그 데릭 로드 테스트 장치를 구비하는 해양구조물을 보인 구성도
도 3은 도 2의 요부 발췌 확대도
도 4는 로드 테스트 빔의 변형 예를 보인 평면도
도 5는 로드 테스트 빔의 다른 변형 예를 보인 평면도
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 데릭 로드 테스트 방법을 설명하는 블록도
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 데릭 로드 테스트 장치, 방법, 및 그 데릭 로드 테스트 장치를 구비하는 해양구조물에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 데릭 로드 테스트 장치, 방법, 및 그 데릭 로드 테스트 장치를 구비하는 해양구조물을 보인 구성도이고, 도 3은 도 2의 요부 발췌 확대도이며, 도 4는 로드 테스트 빔의 변형 예를 보인 평면도이고, 도 5는 로드 테스트 빔의 다른 변형 예를 보인 평면도이며, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 데릭 로드 테스트 방법을 설명하는 블록도이다.
도 2 내지 5를 참조하면, 본 발명의 해양구조물은 데릭 로드 테스트 장치(200)를 구비하여 데릭 자체의 강도 검증은 물론 실제 데릭의 하중이 전달되는 해양구조물의 드릴 플로어 및 그 아래 하부 구조물의 전체적인 구조 변형량 및 강도에 대한 검증이 가능하다.
본 발명의 데릭 로드 테스트 장치(200)는 문풀(20)에 착탈 가능하게 설치되는 로드 테스트 빔(210); 데릭(10)의 트래블링 블록(11)에 일단이 연결되고 타단이 상기 로드 테스트 빔(210)에 연결되는 와이어 슬링(220); 상기 와이어 슬링(220)의 중간에 설치되는 로드 셀(230); 및 일단은 드로웍스(12)에 연결되고 타단은 윈치부(13)에 연결되며 중간 부분은 상기 트래블링 블록(11)에 연결되는 드릴 와이어(240)를 포함한다.
상기 문풀(20)의 내측 벽면에는 상기 고정 슬롯(250)이 형성되고, 상기 고정 슬롯(250) 안에 결합하도록 상기 로드 테스트 빔(210)의 양측에는 가동 핀(260)이 설치될 수 있다. 상기 가동 핀(260)은 수동으로 작동할 수도 있고, 도 3에 도시된 바와 같이 유압 액츄에이터(270)에 의해서 이동 가능하게 작동할 수도 있다.
상기 로드 테스트 빔(210)은 여러 가지 형상으로 변형될 수 있는바, 예를 들어 도 3에 도시된 일자형 로드 테스트 빔(210), 도 4에 도시된 십자형 로드 테스트 빔(310), 또는 도 5에 도시된 판상형 로드 테스트 빔(410)으로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 데릭 로드 테스트 방법은 문풀에 설치된 로드 테스트 빔을 이용하여 시추 해양구조물의 데릭 및 데릭 관련 장비들에 대하여 실제 작동 조건에서의 운용을 테스트할 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 데릭 로드 테스트 방법은 문풀(20)에 로드 테스트 빔(210)을 고정 설치하는 단계(S 210); 윈치부(13)를 구동하여 드릴 와이어(240)를 끌어당기는 단계(S 220); 상기 드릴 와이어(240)에 의해서 데릭(100)의 트래블링 블록(130)이 상승하는 단계(S 230); 상기 트래블링 블록(130)과 상기 로드 테스트 빔(210)을 연결하는 와이어 슬링(220)이 상방으로 당겨지는 단계(S 240); 및 상기 와이어 슬링(220)의 중간에 설치된 로드 셀(250)을 통해서 상기 데릭(100) 및 데릭 관련 장비들에 대하여 작동 조건에서의 운용을 테스트하는 단계(S 250)를 포함한다. 여기서, 상기 데릭 관련 장비들은 윈치부, 데드라인 앵커, 및 탑 드라이브 모두를 포함한다.
좀더 구체적으로 살펴보면, 단계(S 210)에서 문풀(20)에 로드 테스트 빔(210)을 고정 설치하는 경우에 윈치부(130)를 가동하여 와이어 슬링(220)을 하방으로 내려서 로드 테스트 빔(210)을 문풀로 이동시킨 후, 가동 핀(260)을 상기 문풀(20)의 내측 벽면에 형성된 상기 고정 슬롯(250) 안에 로킹시킨다.
상기 가동 핀(260)은 수동으로 작동할 수도 있고, 도 3에 도시된 바와 같이 유압 액츄에이터(270)에 의해서 이동 가능하게 작동할 수 있다.
단계(S 220) 및 단계(S 230)에서 윈치부(13)를 구동하여 드릴 와이어(240)를 끌어당기며, 상기 드릴 와이어(240)에 의해서 데릭(100)의 트래블링 블록(130)이 상승한다.
단계(S 240)에서 와이어 슬링(220)이 상방으로 당겨지며, 단계(S 250)에서는 상기 와이어 슬링(220)의 중간에 설치된 로드 셀(250)을 통해서, 데릭(100: 도 1 참조)의 변형량을 측정하여 데릭(100) 및 데릭 관련 장비들에 대하여 작동 조건에서의 운용을 테스트하여 검증할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 데릭 자체의 강도 검증은 물론 실제 데릭의 하중이 전달되는 해양구조물의 드릴 플로어(drill floor) 및 그 아래 하부 구조물의 전체적인 구조 변형량 및 강도에 대한 검증이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 데릭 로드 테스트를 위해 지상에 미리 테스트 장소를 선정하여 보강 및 준설 작업을 해야만 했던 종래와는 달리, 문풀에 테스트 로드 빔을 설치하여 테스트하기 때문에 테스트 비용이 많이 소요되지 않으며, 데릭 로드 테스트가 실제 해양 구조물에서 실시되므로 데릭 구조물 자체 이외에 데릭 관련 장비 작동 조건에서의 운용을 검증할 수 있다.
그리고 본 발명은 한정된 실시 예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
13: 윈치부
200: 데릭 로드 테스트 장치
210: 로드 테스트 빔
220: 와이어 슬링
230: 로드 셀
240: 드릴 와이어
250: 고정 슬롯
260: 가동 핀
270: 유압 액츄에이터

Claims (8)

  1. 문풀에 착탈 가능하게 설치되는 로드 테스트 빔;
    데릭의 트래블링 블록에 일단이 연결되고 타단이 상기 로드 테스트 빔에 연결되는 와이어 슬링;
    상기 와이어 슬링의 중간에 설치되는 로드 셀; 및
    일단은 드로웍스에 연결되고 타단은 윈치부에 연결되며 중간 부분은 상기 트래블링 블록에 연결되는 드릴 와이어를 포함하되,
    상기 문풀의 내측 벽면에는 상기 고정 슬롯이 형성되고, 상기 고정 슬롯 안에 결합하도록 상기 로드 테스트 빔의 양측에는 가동 핀이 설치되고,
    상기 가동 핀은 유압 액츄에이터에 의해서 이동 가능하게 작동하는 것을 특징으로 하는 데릭 로드 테스트 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 로드 테스트 빔은 일자형, 십자형 또는 판상형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 데릭 로드 테스트 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
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