KR101670881B1 - 해상구조물의 드릴링 커팅 처리 시스템 및 이에 포함되는 셰일쉐이커 룸 - Google Patents

Abstract

본 발명은 드릴파이프로 공급된 후 선상으로 회수되는 머드를 머드순환라인으로 순환되게 하는 다이버터(Diverter), 상기 머드순환라인으로부터 머드를 공급받아, 머드에 포함된 시추 잔해물을 걸러내기 위한 다수의 셰일쉐이커(Shale Shaker)가 구비되는 셰일쉐이커 룸(Shale Shaker Room)을 포함하고, 상기 셰일쉐이커 룸에는 상기 머드순환라인으로부터 공급되는 머드에 포함된 드릴링 커팅을 제거하기 위한 검보박스(Gumbo Box)가 구비되는 것을 특징으로 하는 해상구조물의 드릴링 커팅 처리 시스템으로서, 본 발명에 의하면, 검보박스의 배치가 용이하여 검보박스의 유지 보수가 기존에 비해 수월하며, 배관의 구성을 간소화할 수 있으며, 머드순환라인의 경사도를 최대한으로 구성할 수 있다.

Description

해상구조물의 드릴링 커팅 처리 시스템 및 이에 포함되는 셰일쉐이커 룸{DRILLING CUTTING DISPOSAL SYSTEM AND SHALESHAKER ROOM}

본 발명은 시추용 해상구조물에서 시추 작업시 머드(MUD)와 함께 화수되는 커팅(CUTTING)을 처리하기 위한 시스템 및 이에 포함되는 셰일쉐이커 룸에 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 개발되었다.

종래의 해저 시추에는 다른 예인선에 의해서만 항해가 가능하고 계류 장치를 이용하여 해상의 일 지점에 정박한 상태에서 해저 시추 작업을 하는 해저 시추 전용의 리그선(rig ship)이나 고정식 플랫폼(platform)이 주로 사용되었고, 최근에는 첨단 시추장비를 탑재하고 자체의 동력으로 항해를 할 수 있도록 일반 선박과 동일한 형태로 제작된 시추선(drillship)이 개발되어 해저 시추에 이용되고 있다.

본 발명은 해저 시추 작업에서 커팅을 처리하는 시스템에 관한 것인 바, 시추선 및 리그선 등 시추가 가능한 구조물에 모두 적용될 수 있다.

한편, 해저 시추 작업시 드릴 비트(drill bit)를 사용하여 드릴링(drilling)을 수행하는데, 이때 드릴 비트가 과열되는 것을 방지함과 아울러 윤활작용으로 드릴링을 더욱 용이하게 하기 위하여 드릴 비트가 장착된 드릴 파이프 속으로 머드(mud)를 공급하게 된다.

머드는 시추용 비트에서는 전술한 바와 같이 윤활 작용을 하고, 시추 작업시 발생하는 파편(debris)을 제거하고 시추공을 안정시키며, 탄화수소가 웰 구경(well bore) 속으로 유입되거나 해상구조물까지 유출되는 것에 대한 안전 장벽으로의 역할을 하게 된다.

이러한 머드는 머드 펌프에 의해 드릴 파이프 속으로 들어가 드릴 비트를 통해 빠져나가게 되고, 다시 머드는 드릴 비트의 냉각수 및 시추 작업에 의해 발생되는 파편, 이른바 드릴링 커팅(drilling cutting)을 드릴 파이프와 드릴 파이프를 보호하기 위해 시추공에 형성시킨 라이저(riser) 사이를 통해 함께 끌고 올라온다.

도 1은 이러한 머드의 순환 흐름을 개략적으로 도시한 것이다.

회수되는 머드에는 머드와 불순물 및 드릴링 커팅이 포함되고, 드릴링 커팅은 머드처리시스템(1)에 의해 제거되고, 불순물은 머드 처리시스템(10)을 거쳐 정제되며, 정제된 머드는 순환 싸이클에 의해 드릴비트로의 재공급을 위해 침전탱크(2, settling tank or mud pits)에 저장되게 된다.

일반적으로, 머드처리시스템(1)은 검보박스(gumbo box), 플로우 디바이더(flow divider), 셰일쉐이커(shaleshaker), 폐토제거기(desander), 가스제거기(degasser), 미세잔류물제거기(desilter), 원심분리기(centrifuge) 등을 포함하여 일련의 복잡한 처리과정을 수행하게 된다.

우선 회수된 머드는 다이버터(Diverter)에 의해서 배관으로 형성되는 머드순환라인으로 공급되고, 이는 드릴플로어 하부의 플랫폼에 배치되는 검보박스로 공급된다. 검보박스에서는 비교적 큰 커팅들이 오버보드라인(Overboard Line)을 통해서 해상으로 배출되게 하고, 그 외의 머드는 셰일쉐이커 룸(Shaleshaker Room)으로 인도한다.

셰일쉐이커는 일련의 vibrating 혹은 screen들로 구성되어 머드를 채로 걸러서 시추시 발생된 파편들의 입자를 제거하도록 구성되고, 걸러지는 커팅은 유성 머드 커팅(oil based mud and cutting)인지 수성 머드 커팅(water based mud and cutting)에 따라, 커팅 컨베이어(cutting conveyor)로 공급되어 커팅 컨테이너(cutting container)에 보관 후 육상에서 처리하거나 추가적 처리 후 해상에서 처리하게 되고, 수성 머드 커팅은 커팅 슈트(cutting chute)를 거쳐 직접 해상으로 배출시키게 된다.

이러한 셰일쉐이커는 선박에 따라 6대 내지 8대가 드릴플로어(Drill Floor) 상에 마련되는 셰일쉐이커 룸에 구비하게 되고, 검보박스에 의해 셰일쉐이커 룸으로 인도되는 머드는 셰일쉐이커 룸에 마련되는 플로우 디바이더에 의해서 각각의 셰일쉐이커로 분배되어 각 셰일쉐이커에 공급된다.

그러나, 이와 같은 종래의 머드순환시스템에 의하면, 검보박스는 드릴플로어 하부 플랫폼에 구비되는데, 드릴플로어 하부 플랫폼에는 시추 및 머드순환을 위한 많은 장비가 구비되어야 하므로 배치가 어려운 면이 있었고, 검보박스 자체의 크기도 크기 때문에 더욱 그러하며, 더군다나 검보박스를 이중으로 구비하는 경우에는 더 더욱 그러했다.

또한, 검보박스의 모터 등의 유지, 보수나 체인 교체, 밸브 작동 등을 위한 작업을 위해서는, 드릴플로어의 셰일쉐이커 룸 측에서 작업자가 드릴플로어 하부 플랫폼으로 이동하여야만 하는 유지 보수의 어려움이 있었다.

그리고, 다이버터로부터 검보박스, 다시 검보박스로부터 플로우 디바이더 간에 배관의 구성이 길고 복잡한 측면이 있었다.

무엇보다도, 다이버터로부터 셰일쉐이커까지의 머드의 순환은 경사 배치되는 배관을 통해서 자중에 의해서 이동되도록 구성되었고, 거쳐가게 되는 검보박스는 그 유입구(inlet)와 배출구(outlet)의 높이차가 커서, 실제로 다이버터에서 검보박스까지와 검보박스에서 셰일쉐이커까지의 머드순환라인의 경사도가 만족스러울만큼 크지 않았다.

즉, 대략적으로 그 구성상 머드순환라인의 경사도는 3 내지 4도 정도에 불과하여 자중에 의한 머드순환이 더딘 측면이 있었다.

한국등록특허공보 제10-1358123호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 검보박스의 배치가 용이하여 검보박스의 유지 보수가 기존에 비해 수월하며, 배관의 구성을 간소화할 수 있으며, 머드순환라인의 경사도를 최대한으로 구성할 수 있는 해상구조물의 드릴링 커팅 처리 시스템 및 이를 구성하는 셰일쉐이커 룸을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 해상구조물의 드릴링 커팅 처리 시스템은, 드릴파이프로 공급된 후 선상으로 회수되는 머드를 머드순환라인으로 순환되게 하는 다이버터(Diverter), 상기 머드순환라인으로부터 머드를 공급받아, 머드에 포함된 시추 잔해물을 걸러내기 위한 다수의 셰일쉐이커(Shale Shaker)가 구비되는 셰일쉐이커 룸(Shale Shaker Room)을 포함하고, 상기 셰일쉐이커 룸에는 상기 머드순환라인으로부터 공급되는 머드에 포함된 드릴링 커팅을 제거하기 위한 검보박스(Gumbo Box)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 검보박스는 드릴링 커팅을 배출시키기 위해 상기 셰일쉐이커 룸 내에 마련되는 커팅슈트(Cutting Chute)로 상기 드릴링 커팅을 배출시킬 수 있다.

그리고, 상기 검보박스는 상기 드릴링 커팅이 제거된 머드를 상기 다수의 셰일쉐이커로 순환되게 한다.

그러한 순환은 상기 다수의 셰일쉐이커 상측에 마련되는 백 박스(Back Box)에 의해 상기 다수의 셰일쉐이커 각각에 분배됨으로써 이루어진다.

또한, 상기 머드순환라인을 통해 상기 셰일쉐이커 룸으로 공급되는 머드를, 상기 머드순환라인의 상기 검보박스 전단으로부터 상기 백 박스로 우회시키기 위한 머드우회라인이 더 형성될 수 있다.

한편, 상기 머드순환라인은 경사지게 형성되어 상기 다이버터로부터 상기 셰일쉐이커 룸으로 공급되는 머드는 자중에 의해 운반되는 것을 특징으로 한다.

상기 머드순환라인의 수평면에 대한 경사각은 5°이상일 수 있다.

상기 셰일쉐이커 룸은 드릴플로어(Drill Floor) 상에 마련되는 것을 보다 구체적인 특징으로 한다.

본 발명의 다른 태양에 따른 셰일쉐이커 룸은, 머드순환라인을 통해 회수된 머드를 공급받아 상기 머드에 포함된 드릴링 커팅을 배출시키기 위한 검보박스(Gumbo Box) 및 상기 검보박스를 통해 드릴링 커팅이 제거된 머드를 공급받아 잔여 시추 잔해물을 걸러내기 위해 마련되는 다수의 셰일쉐이커(Shale Shaker)가 구비된다.

또한, 상기 드릴링 커팅을 배출시키기 위한 커팅슈트(Sutting Chute)가 마련되며, 상기 검보박스는 상기 커팅슈트를 통해 상기 드릴링 커팅을 배출시키는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 검보박스에 의해 드릴링 커팅이 제거된 머드를 상기 다수의 셰일쉐이커 각각에 분배하기 위해 상기 다수의 셰일쉐이커 상측에 마련되는 백 박스(Back Box)가 더 구비될 수 있다.

이러한 셰일쉐이커 룸은, 해상구조물의 드릴플로어(Drill Floor) 상에 마련되는 것을 보다 구체적인 특징으로 한다.

본 발명의 해상구조물의 드릴링 커팅 처리 시스템에 의하면,

첫째, 검보박스를 셰일쉐이커 룸 내에 구비시킴으로써, 크기가 큰 검보박스의 배치가 기존에 비해 용이하다.

둘째, 검보박스를 드릴플로어 상의 셰일쉐이커 룸 내에 배치시킴으로써, 작업자의 검보박스 제어 및 유지 보수가 수월하게 한다.

셋째, 기존에 검보박스로부터 형성되는 오버보드라인의 구성 및 플로우 디바이더의 구성을 제거할 수 있어 경제적이다.

넷째, 다이버터로부터 셰일쉐이커 룸까지의 머드순환라인의 경사도를 대략 6도 정도까지 확보가 가능하여 기존 머드순환라인에 비해 최대한의 경사도를 형성시킴으로써, 자중에 의한 머드순환을 보다 효율적이게 한다.

도 1은 종래 해상구조물의 시추에 따른 머드시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 드릴링 커팅 처리 시스템을 개념적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 셰일쉐이커 룸의 배치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 드릴링 커팅 처리 시스템을 보다 입체적으로 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 해상구조물의 드릴링 커팅 처리 시스템은 검보박스를 셰일쉐이커 룸 내에 배치시킴으로써, 머드 순환을 보다 용이하게 하고, 전체 구성을 간단히 하여 경제적이면서 검보박스에 접근이 용이하게 한다. 또한, 자중에 의한 머드순환을 용이하게 하여 머드순환시스템의 운용이 보다 효율적이게 한다.

도 2는 본 발명에 따른 드릴링 커팅 처리 시스템을 개념적으로 도시한 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 셰일쉐이커 룸의 배치를 개략적으로 도시한 것이며, 도 4는 본 발명에 따른 드릴링 커팅 처리 시스템을 보다 입체적으로 도시한 것이다

이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 드릴링 커팅 처리 시스템을 구체적으로 살펴보기로 한다.

본 발명에 따른 드릴링 커팅 처리 시스템은, 드릴파이프를 통해서 드릴비트에 공급된 머드가 드릴파이프와 라이저 간을 통해서 선상으로 다시 회수된 후, 이를 처리하기 위해서 머드순환라인으로 안내하는 다이버터(Diverter)(20)와, 검보박스(Gumbo Box)(11), 백 박스(Back Box)(12), 셰일쉐이커(ShaleShaker)(13) 등이 배치되는 셰일쉐이커 룸(ShaleShaker Room)(10)을 포함한다.

셰일쉐이커 룸(10)은 해상구조물의 드릴플로어(Drill Floor) 상에 마련되어, 공급된 머드에서 드릴링 커팅(Drilling Cutting)과 기타 시추 잔해물을 제거한 후 침전탱크(settling tank or mud pits)에 저장되어, 머드펌프에 의해서 머드를 드릴파이프로 재순환되게 하고, 드릴링 커팅은 커팅 컨베이어(Cutting Conveyor) 또는 커팅 슈트(Cutting Chute)로 배출되어 처리될 수 있게 한다.

이를 위해 셰일쉐이커 룸(10)에는 다수의 셰일쉐이커(13)가 배치 배열되며, 대개 6개 또는 8개의 셰일쉐이커(13)가 셰일쉐이커 룸(10)에 구비되어, 일련의 vibrating 혹은 screen 들로 구성되어 머드를 채로 걸러서 시추시 발생된 파편들의 입자를 제거하게 된다.

이에 앞서 머드순환라인(15)과 연결되는 검보박스(11)는 셰일쉐이커 룸(10) 내에 다수의 셰일쉐이커(13) 간에 하나 또는 둘로써 배치되고, 비교적 큰 드릴링 커팅들을 제거시킨다.

비교적 큰 드릴링 커팅들은 검보박스가 셰일쉐이커 룸이 아닌 기존과 같이 드릴플로어 하부 플랫폼에 구성된 경우에는, 검보박스에서 연장되는 오버보드라인(Overboard Line)을 통해서 해상으로 배출시켰었다.

그러나, 본 발명의 검보박스(11)는 셰일쉐이커 룸(10) 내에 셰일쉐이커(13)에 접하여 배치됨으로써, 머드순환라인(15)은 셰일쉐이커 룸(10)까지 직접접으로 연결됨으로써 일정 이상의 경사각을 가질 수 있게 하고, 검보박스(11)에서 걸러지는 비교적 큰 드릴링 커팅들은 셰일쉐이커 룸(10)에 마련되고 다수의 셰일쉐이커(13)로부터 배출되는 잔해가 운반될 수 있게 마련되는 커팅슈트(Cutting Chute)(14)로 직접 배출될 수 있는 구조를 갖는다. 즉, 검보박스(11) 내에서 컨베이어를 통해 커팅이 이동되고, 분출구로부터 직접 커팅슈트(14)로 분출될 수 있게 함으로써, 별도의 검보박스(11)로부터 연결되는 별도의 커팅 배출라인을 구성하지 않게 한다.

검보박스(11) 내에서 커팅이 이동되는 컨베이어에는 커팅 이외의 머드는 다른 경로를 가질 수 있도록 머드가 하부로 이동될 수 있도록 홀이 형성될 수 있고, 이에 의해서 비교적 큰 드릴링 커팅이 제거된 머드는 다른 경로에 의해서 백 박스(Back Box)(12)로 안내된다.

백 박스(12)는 다수의 셰일쉐이커(13) 상측에 마련되어 검보박스(11)로부터의 머드를 각각의 셰일쉐이커(13)로 분배가 될 수 있게 마련된다. 즉, 대략 일렬로 배치되는 다수의 셰일쉐이커(13)의 상측에 이와 나란한 운반로의 형태로 마련되고, 각 셰일 쉐이커 상측에서 하측에 각각 마련되는 셰일쉐이커(13)로 머드가 분출될 수 있게 함으로써, 셰일쉐이커(13)에서 머드로부터 시추 잔해물을 걸러지게 한다.

한편, 이러한 검보박스(11)의 역할이 필요치 않은 경우, 즉, 회수된 머드에서 검보박스에 의해 제거되어야 할 드릴링 커팅이 없는 상황 등에는 검보박스(11)를 동작시키지 않고 머드순환라인(15)의 검보박스(11) 전단으로부터 우회되는 머드우회라인(15-1)을 통해서 머드가 검보박스(11)를 거치지 않고 백 박스(12)로 직접 공급되도록 한다.

이를 위한 밸브 등의 제어 구성이 추가될 수 있으며, 이처럼 검보박스(11)를 직접 제어하거나 유지 또는 보수가 필요한 경우에도 검보박스(11)가 드릴플로어 상의 셰일쉐이커 룸(10) 내에 배치되기 때문에 작업자의 접근이 보다 용이해진다.

그리고, 머드순환라인(15)은 경사진 배관으로서, 자중에 의해 다이버터(Diverter)로부터 셰일쉐이커 룸(10)으로 머드가 운반되게 하는데, 기존에는 검보박스 자체의 유입구 및 유출구 간의 높이 차이에 의해서 머드순환라인(15)의 경사각을 충분히 보장하지 못하는 측면이 있었으나, 본 발명의 검보박스(11)는 셰일쉐이커 룸(10) 내에 배치됨으로써 머드순환라인(15)은 다이버터로부터 셰일쉐이커 룸으로 긴 경사라인을 형성할 수 있어 경사각(θ)을 충분히 보장하여 머드가 자중에 의해 원활하게 운반될 수 있게 하고, 특히, 경사각(θ)을 5°이상으로 형성시키는 것이 가능해진다.

본 발명의 해상구조물의 드릴링 커팅 처리 시스템은 이상에서 설명된 바와 같이, 검보박스를 셰일쉐이커 룸 내에 배치시킴으로써 그 설비 및 접근을 용이하게 할 수 있고, 이를 통해서 기존에 비해 배관 구성을 간소화할 수 있으며, 그에 따라 경제성을 향상시키고, 머드순환라인의 경사도를 최대한으로 구성하는 것이 가능하여 머드의 순환을 원활하게 할 수 있게 한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 해상구조물의 드릴링 커팅 처리 시스템은, 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.

10: 셰일쉐이커 룸
20: 다이버터

Claims (12)

1. 드릴파이프로 공급된 후 선상으로 회수되는 머드를 머드순환라인으로 순환되게 하는 다이버터(Diverter);
   상기 머드순환라인으로부터 머드를 공급받아, 머드에 포함된 시추 잔해물을 걸러내기 위한 다수의 셰일쉐이커(Shale Shaker)가 구비되는 셰일쉐이커 룸(Shale Shaker Room)을 포함하고,
   상기 셰일쉐이커 룸에는 상기 머드순환라인으로부터 공급되는 머드에 포함된 드릴링 커팅을 제거하기 위한 검보박스(Gumbo Box)가 구비되는 것을 특징으로 하며,
   상기 검보박스는 상기 셰일쉐이커 룸 내부에 배치됨으로써, 상기 검보박스에서 드릴링 커팅이 제거된 머드는 상기 다수의 셰일쉐이커 상측에 마련되는 백 박스(Back Box)에 의해, 플로우 디바이더를 설치하지 않고도 상기 다수의 셰일쉐이커 각각에 분배되는 것을 특징으로 하는, 해상구조물의 드릴링 커팅 처리 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 검보박스는 드릴링 커팅을 배출시키기 위해 상기 셰일쉐이커 룸 내에 마련되는 커팅슈트(Cutting Chute)로 상기 드릴링 커팅을 배출시키는 것을 특징으로 하는, 해상구조물의 드릴링 커팅 처리 시스템.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 검보박스는 상기 드릴링 커팅이 제거된 머드를 상기 다수의 셰일쉐이커로 순환되게 하는 것을 특징으로 하는, 해상구조물의 드릴링 커팅 처리 시스템.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 머드순환라인을 통해 상기 셰일쉐이커 룸으로 공급되는 머드를, 상기 머드순환라인의 상기 검보박스 전단으로부터 상기 백 박스로 우회시키기 위한 머드우회라인이 더 형성된 것을 특징으로 하는, 해상구조물의 드릴링 커팅 처리 시스템.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 머드순환라인은 경사지게 형성되어 상기 다이버터로부터 상기 셰일쉐이커 룸으로 공급되는 머드는 자중에 의해 운반되는 것을 특징으로 하는, 해상구조물의 드릴링 커팅 처리 시스템.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 머드순환라인의 수평면에 대한 경사각은 5°이상인 것을 특징으로 하는, 해상구조물의 드릴링 커팅 처리 시스템.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 셰일쉐이커 룸은 드릴플로어(Drill Floor) 상에 마련되는 것을 특징으로 하는, 해상구조물의 드릴링 커팅 처리 시스템.
9. 삭제
10. 삭제
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12. 삭제

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