KR101654652B1 - 리턴 머드 회수시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리턴 머드 회수시스템, 리턴 머드 분배구조, 및 그 리턴 머드 분배구조를 구비하는 시추 해양구조물에 관한 것으로, 검보박스를 거친 리턴 머드를 이수 분리기로 분배하기 위하여 선체와 일체로 선각화 된 리턴 머드 분배박스를 구비함으로써, 장비 삭제, 배관 길이 축소 등의 자재 단가를 획기적으로 절감하고, 의장 간섭 측면에서 구조 배치에 매우 유리하며, 제작 및 설치에 필요한 생산 작업 기간을 단축할 수 있으며, 리턴 머드 분배박스가 수직 격벽에 매달려 있는 배치로 인하여 별도의 추가 공간을 필요로 하지 않는 장점이 있다.

Description

리턴 머드 회수시스템{RETURN MUD RETRIEVAL SYSTEM}

본 발명은 리턴 머드 회수에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 시추공으로부터 회수되는 리턴 머드를 해당 이수 분리기로 분배하기 위하여 선체와 일체로 선각화된 리턴 머드 분배박스를 구비함으로써, 장비 삭제, 배관 길이 축소 등의 자재 단가를 획기적으로 절감하고, 의장 간섭 측면에서 구조 배치에 매우 유리하며, 수직 격벽에 매달려 있는 리턴 머드 분배박스의 배치로 인하여 별도의 추가 공간을 필요로 하지 않는 리턴 머드 회수시스템에 관한 것이다.

최근 유가의 급격한 상승으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 근래에 접어들어 국제적으로 급격한 산업화 현상 및 공업 발전 추이에 따라 한정된 지구 자원은 점차 바닥을 내보이고 있으며, 이에 따른 자원의 안정적인 생산과 공급은 대단히 중요한 사안이 되고 있다.

최근에는 해저에 있는 석유 채굴 기술의 발달과 더불어 지금까지 경제성을 상실했던 군소 한계유정(marginal field)이나 심해 유전의 개발이 더욱 활발하게 진행되고 있다.

도 1은 종래 시추선의 시추 운전을 도시한 측면도이다.

도 1을 참조하면, 작업자는 라이저(4) 및 드릴 파이프(5)를 시추선(1)의 중앙에 형성된 문풀(3)을 통해 하향 전진시킴으로써, 해저(sea bed)(6) 아래의 암반(12)에 위치하는 유정(well)(13)에 저장되어 있는 해저자원을 시추한다.

라이저(4)는 드릴 파이프(5)를 유정(13)까지 전진시키기 전에 미리 해저(6) 까지 전진하는 부재로서, 드릴 파이프(5)가 해수에 노출되는 것을 방지하고 회수 머드의 이송경로가 된다. 라이저(4)가 설치되면, 라이저(4) 내부로 드릴 파이프(5)가 해저 지층(11)을 통해 유정(13)까지 하향 전진한다. 해저(6)에는 이상 고압이 드릴 파이프(5)를 타고 올라오는 것을 차단하기 위해 비오피(blowout preventer; BOP)(7)가 설치된다.

해저 지층(11)에서는 시멘트에 의해 케이싱(8)을 고정한 후, 케이싱 내부로는 드릴비트(10)가 장착된 드릴 파이프(5)를 삽입하여 해저자원을 시추한다.

해저 시추작업 시, 드릴 비트(drill bit)를 사용하여 시추하게 되는데, 드릴 비트가 과열되는 것을 방지함과 아울러 윤활 작용을 하여 시추를 더욱 쉽게 하기 위하여, 드릴 비트가 장착된 드릴 파이프 속으로 머드가 공급된다.

머드는 시추용 비트에서는 윤활 작용을 하며, 시추할 때 발생하는 파면(debris)을 제거하고 시추공(hole)을 안정시키며, 탄화수소가 웰 구경 속으로 유입되는 것에 대한 주요 안전 장벽(safety barrier)의 역할을 한다.

반잠수식 리그나 시추선의 시추 작업에서 머드는 드릴 비트(drill bit)를 식혀주는 냉각제로, 때로는 시추를 원활하게 해주는 윤활제로, 그리고 시추 시 나오는 커팅(cuttings)을 운반시켜주는 매개체로 사용되고 있으나, 가격이 매우 비싸서 시추 작업 후 회수된 머드에 포함된 드릴 커팅을 분리한 후 이를 다시 재처리하여 사용한다.

시추에서 발생한 드릴 커팅을 소정의 환경 기준에 부합하도록 정화 처리하기 위해서 시추선 자체에 드릴 커팅을 처리하는 장비가 구비된다.

도 2는 종래 시추선의 드릴 커팅 처리시스템을 개략적으로 나타낸 개념도이다.

도 2를 참조하면, 리턴 머드는 머드 회수라인을 통해서 검보박스로 공급된다. 리턴 머드에 포함된 자갈 또는 굵은 돌과 같은 암석조각은 검보박스(gumbo box)에서 걸러진다.

검보박스를 통과한 리턴 머드에 함유된 셰일, 점토 또는 암석 조각은 플로우 디바이더(flow divider)에 의해 각 이수 분리기(shale shaker)로 나누어 공급된다.

플로우 디바이더를 통과한 드릴링 커팅은 이수 분리기를 통해 머드와, 유성 머드 커팅(oil based mud and cutting)과, 수성 머드 커팅(water based mud and cutting)로 분리된다.

이수 분리기에서 분리된 머드는 리사이클 시스템을 거쳐 시추공으로 재공급되고, 유성 머드 커팅은 커팅 컨베이어로 공급되고 커팅 블로어를 거쳐서 컨테이너에 보관된 후 육상에서 처리하거나, 커팅 드라이어(cutting dryer) 또는 센트리퓨지(centrifuge)을 거쳐 해상에서 처리된다.

도 3은 종래 플로우 디바이더와 셰일 세이커의 배치구조를 보인 도면이다.

도 3을 참조하면, 종래 플로우 디바이더(10)는 머드 회수라인(L)을 통해 회수된 드릴링 머드를 각각의 이수 분리기(20)로 분배하고, 이수 분리기(20)는 플로우 디바이더(10)와 상응하여 1열로 배치된다.

그러나, 종래에는 고가의 장비인 플로우 디버터에서 나오는 머드 회수라인이 특정 각도로 세팅되어 배치 수정이 불가하므로, 이수 분리기 배치 및 룸 레이아웃 스페이스 측면에서 어려운 점이 있다.

또한, 플로우 디바이더는 단독 블록으로 탑재 단계에서 수행되어 설치 시 생산 시수(M/H)가 많이 들며, 정도 관리에 어려움이 있다.

또한, 안전성 측면에서 이수 분리기 가스 누출을 최소화하기 위해 각 장비당 구획 구조 설치 요구에 적절히 대처할 수 없는 단점이 있다.

전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 시추공으로부터 회수되는 리턴 머드를 이수 분리기로 분배하기 위하여 선체와 일체로 선각화 된 리턴 머드 분배박스를 구비함으로써, 장비 삭제, 배관 길이 축소 등의 자재 단가를 획기적으로 절감하고, 의장 간섭 측면에서 구조 배치에 매우 유리하며, 제작 및 설치에 필요한 생산 작업 기간을 단축할 수 있으며, 수직 격벽에 매달려 있는 리턴 머드 분배박스의 배치로 인하여 별도의 추가 공간을 필요로 하지 않고, 안전성 측면에서 유리한 리턴 머드 회수시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 리턴 머드 회수시스템을 제공한다.

본 발명의 리턴 머드 회수시스템은 리턴 머드가 회수되는 머드 회수라인; 상기 머드 회수라인을 통해 회수된 리턴 머드 중에 포함된 자갈 또는 암석조각을 걸러내는 검보박스; 상기 검보박스를 거친 리턴 머드를 머드와 유성 머드 커팅물(oil based mud and cutting)과 수성 머드 커팅물(water based mud and cutting)로 분리하는 이수 분리기; 및 상기 검보박스를 거친 리턴 머드를 상기 이수 분리기로 분배하기 위하여 선체와 일체로 선각화된 리턴 머드 분배박스를 포함한다.

본 발명의 리턴 머드 분배구조에서는, 머드 회수라인으로 회수된 리턴 머드가 검보박스에서 자갈 또는 암석조각이 걸러지고, 걸러진 리턴 머드를 각 이수 분리기로 분배하기 위하여 리턴 머드 분배박스가 선체와 일체로 선각화된다.

상기 리턴 머드 분배박스는 상기 선체의 수직 벽체에 설치될 수 있으며, 상기 이수 분리기가 설치된 이수 분리기 설치 구역은 다수의 구획 룸으로 구성될 수 있다. 상기 이수 분리기는 2열 배치로 구성될 수 있다.

커팅 인젝션 유닛과 커팅 인젝션 이수 분리기는 동일 구획 룸 안에 배치될 수 있는데, 상기 커팅 인젝션 유닛과 상기 커팅 인젝션 이수 분리기는 각각 1층과 2층에 설치될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 시추공으로부터 회수되는 리턴 머드를 처리함에 있어서 종래와 같은 플로우 디바이더 구조를 벗어나서, 검보박스를 거친 리턴 머드를 이수 분리기로 분배하기 위하여 선체와 일체로 선각화 된 리턴 머드 분배박스 구조를 구비함으로써, 장비 삭제, 배관 길이 축소 등의 자재 단가를 획기적으로 절감하고, 의장 간섭 측면에서 구조 배치에 매우 유리하며, 제작 및 설치에 필요한 생산 작업 기간을 단축할 수 있으며, 리턴 머드 분배박스의 수직 격벽에 매달려 있는 배치로 인하여 별도의 추가 공간을 필요로 하지 않고, 안전성 측면에서 유리한 장점이 있다.

도 1은 종래 시추선의 시추 운전을 도시한 측면도
도 2는 종래 시추선의 드릴 커팅 처리시스템을 개략적으로 나타낸 개념도
도 3은 종래 플로우 디바이더와 셰일 세이커의 배치구조를 보인 도면
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 리턴 머드 회수시스템을 보인 개념도
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 리턴 머드 회수시스템을 보인 사시도
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 리턴 머드 회수시스템을 보인 평면도
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 리턴 머드 회수시스템을 보인 측면도
도 8은 커팅 인젝션 유닛과 커팅 인젝션 이수 분리기의 배치를 보인 도면

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 리턴 머드 회수시스템, 리턴 머드 분배구조, 및 그 리턴 머드 분배구조를 구비하는 시추 해양구조물에 대하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 리턴 머드 회수시스템을 보인 개념도, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 리턴 머드 회수시스템을 보인 사시도, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 리턴 머드 회수시스템을 보인 평면도, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 리턴 머드 회수시스템을 보인 측면도, 및 도 8은 커팅 인젝션 유닛과 커팅 인젝션 이수 분리기의 배치를 보인 도면이다.

위 도면을 참조하면, 본 발명의 시추 해양구조물은 리턴 머드 회수시스템 및 그 시스템의 리턴 머드 분배구조를 구비한다.

본 발명의 리턴 머드 회수시스템(100)은 리턴 머드가 회수되는 머드 회수라인(L)과, 검보박스(110)와, 이수 분리기(120)와, 리턴 머드 분배박스(130)를 포함한다.

검보박스(110)는 머드 회수라인(L)을 통해 회수된 리턴 머드 중에 포함된 자갈 또는 암석조각을 걸러내는 역할을 한다. 이수 분리기(120)는 검보박스(110)를 거친 리턴 머드를 머드와 유성 머드 커팅물(oil based mud and cutting)과 수성 머드 커팅물(water based mud and cutting)로 분리하는 역할을 한다.

리턴 머드 분배박스(130)는 검보박스(110)를 거친 리턴 머드를 이수 분리기(120)로 분배하기 위하여 선체와 일체로 선각화 된다. 상기 리턴 머드 분배박스(130)의 상부에는 해치(131)가 설치될 수 있다.

본 발명의 리턴 머드 분배구조를 살펴보면, 이수 분리기 설치 구역은 다수의 구획 룸(R)으로 구성되며, 구획 룸(R)은 선체의 수직 벽체(W)에 의하여 여러 개로 나뉘어 구획된다.

리턴 머드 분배박스(130)는 선체의 수직 벽체(W)에 매달려 설치되므로 설치공간의 제약을 받지 않는다. 이수 분리기(120)는 복수 개의 열, 예를 들어 2열 배치로 구성될 수 있다.

다수의 구획 룸(R) 안에 이수 분리기(120)가 2열 배치로 설치되며, 리턴 머드 분배박스(130)와 이수 분리기(120)의 사이에는 연결 파이프(P)가 설치된다.

커팅 인젝션 유닛(140)과 커팅 인젝션 이수 분리기(150)는 동일 구획 룸(R) 안에 배치될 수 있으며, 이 경우 각각 1층과 2층에 나뉘어 설치될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 리턴 머드 회수시스템, 리턴 머드 분배구조, 및 그 리턴 머드 분배구조를 구비하는 시추 해양구조물에 있어서 리턴 머드 회수과정을 살펴보면 다음과 같다.

시추공으로부터 회수되는 리턴 머드는 머드 회수라인(L)을 통해서 검보박스(110)로 공급된다. 리턴 머드에 포함된 자갈 또는 굵은 돌과 같은 암석조각은 검보박스(110)에서 걸러진다.

검보박스(110)를 통과한 리턴 머드에 함유된 셰일, 점토 또는 암석 조각은 리턴 머드 분배박스(130)에 의해 각각의 이수 분리기(120)로 나누어 공급된다.

리턴 머드 분배박스(130)를 통과한 드릴링 커팅은 이수 분리기(120)를 통해 머드와, 유성 머드 커팅(oil based mud and cutting)과, 수성 머드 커팅(water based mud and cutting)로 분리된다.

이수 분리기(120)에서 분리된 머드는 리사이클 시스템을 거쳐 시추공으로 재공급되거나, 유성 머드 커팅은 커팅 컨베이어로 공급된 커팅 블로어를 거쳐서 컨테이너에 보관된 후 육상에서 처리하거나, 커팅 드라이어(cutting dryer) 또는 센트리퓨지(centrifuge)을 거쳐 해상에서 처리된다.

또한, 커팅 컨베이어로 공급된 머드 커팅 일부분은 커팅 리인젝션(140)을 거친 후 해머 밀에 의해 잘게 부셔지고, 잘게 부셔진 커팅은 머드 펌프에 의해서 폐기 유정 구멍의 플러깅 작업시 사용되고, 잘게 부셔지지 않은 커팅은 CRI 이수분리기(150)에 의해 분리되어 재순환된다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 리턴 머드 회수시스템, 리턴 머드 분배구조에서는, 시추공으로부터 회수되는 리턴 머드를 이수 분리기로 분배하기 위하여 선체와 일체로 선각화 된 리턴 머드 분배박스를 구비함으로써, 장비 삭제, 배관 길이 축소 등의 자재 단가를 획기적으로 절감하고, 의장 간섭 측면에서 구조 배치에 매우 유리하며, 제작 및 설치에 필요한 생산 작업 기간을 단축할 수 있다.

또한, 리턴 머드 분배박스가 선체의 수직 격벽에 매달려 있는 배치 구조이므로 인하여 별도의 추가 공간을 필요로 하지 않고, 안전성 측면에서 이수 분리기 1 대당 컴파트 구조(compartment)의 설치가 가능하다.

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.

100: 리턴 머드 회수시스템
110: 검보박스
120: 이수 분리기
130: 리턴 머드 분배박스
131: 해치
140: 커팅 인젝션 유닛
150: 커팅 인젝션 이수 분리기
L: 머드 회수라인
R: 구획 룸
W: 수직 벽체

Claims (11)

1. 리턴 머드가 회수되는 머드 회수라인(L); 상기 머드 회수라인(L)을 통해 회수된 리턴 머드 중에 포함된 자갈 또는 암석조각을 걸러내는 검보박스(110); 상기 검보박스(110)를 거친 리턴 머드를 머드와 유성 머드 커팅물(oil based mud and cutting)과 수성 머드 커팅물(water based mud and cutting)로 분리하는 이수 분리기(120); 및 상기 검보박스(110)를 거친 리턴 머드를 상기 이수 분리기(120)로 분배하기 위하여 선체와 일체로 선각화된 리턴 머드 분배박스(130)를 포함하되,
   상기 이수 분리기(120)가 설치된 이수 분리기 설치 구역은 다수의 구획 룸(R)으로 구성되며, 상기 구획 룸(R)은 상기 선체의 수직 벽체(W)에 의하여 복수 개로 나뉘어 구획되며, 상기 리턴 머드 분배박스(130)는 상기 선체의 상기 수직 벽체(W)에 매달려 설치되어 설치공간의 제약을 받지 않는 것을 특징으로 하는 시추 해양구조물의 리턴 머드 회수시스템.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 이수 분리기(120)는 2열 배치되는 것을 특징으로 하는 시추 해양구조물의 리턴 머드 회수시스템.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   커팅 인젝션 유닛(140)과 커팅 인젝션 이수 분리기(150)는 동일 구획 룸 안에 배치되는 것을 특징으로 하는 시추 해양구조물의 리턴 머드 회수시스템.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 커팅 인젝션 유닛(140)과 상기 커팅 인젝션 이수 분리기(150)는 각각 1층과 2층에 설치되는 것을 특징으로 하는 시추 해양구조물의 리턴 머드 회수시스템.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 리턴 머드 분배박스(130)의 상부에는 해치(131)가 설치되는 것을 특징으로 하는 시추 해양구조물의 리턴 머드 회수시스템.
   
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제

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