KR101683835B1 - 사이클론 분리방식의 머드 가스 세퍼레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 사이클론 분리방식의 머드 가스 세퍼레이터는, 상단과 하단이 밀폐된 통형의 본체(110); 상기 본체(110)의 하부에 마련되고, 상기 본체(110)를 수직으로 지지하여 바닥면에 안착시키는 수직지지프레임(120); 상기 본체(110)의 외주 일측 상부에 접속되고, 가스가 포함된 머드를 본체(110)의 내부로 유입시키는 유입관(130); 상기 본체(110)의 상단에 접속되고, 본체(110)의 내부에서 분리된 가스를 본체(110)의 외부로 배출시키는 배기관(140); 내부에 사이클론 유도판(151)이 마련된 상부가 넓고 하부가 좁은 원뿔형으로, 본체(110)의 내부로 유입된 상기 유입관(130)에 접속되는 사이클론 분리기(150); 접속브라켓트(161)를 통해 상기 사이클론 분리기(150)의 외부 둘레에 설치되고, 상기 사이클론 분리기(150)를 통해 본체(110)의 내부로 분출되는 분리된 가스와 머드를 본체(110)의 상부와 하부로 가이드하는 보호가드 파이프(160);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 사이클론 분리기(150)는 다수가 직렬 또는 병렬로써 연결하여 구성될 수 있으며, 사이클론 분리기(150)는, 머드가스가 유입되는 하나의 유입관(130)으로부터 다수의 사이클론 분리기(150)를 각각 연결하기 위한 사이클론 매니폴드(153)를 추가로 장착하여 연결된다.
따라서, 이러한 머드 가스 세퍼레이터의 구조를 단순화 하여 간편하게 제작할 수 있도록 함은 물론 굴착과정에서 회수되는 머드에 포함된 이상 가스를 안정적으로 분리할 수 있도록 하는 머드 가스 세퍼레이터를 제공하는 효과를 제공한다.

Description

사이클론 분리방식의 머드 가스 세퍼레이터{Mud Gas Separator OF Cyclone Separate method}

본 발명은 머드 가스 세퍼레이터에 관한 것으로, 더 자세하게는 가스가 포함된 머드를 사이클론 분리기로 본체 내부에 토출하는 과정에서 가스와 머드가 자연스럽게 분리되도록 하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 지반 굴착과정에서는 굴착공구를 보호하기 위해 머드를 공급하게 되며, 굴착과정에서 지상으로 배출 되는 굴착 폐토로부터 자갈이나 암석을 분리하여 머드를 재사용하게 된다.

예를 들어 석유 시추를 위한 드릴쉽이나 그 밖의 각종 굴착현장의 굴착과정에서는 굴착비트를 보호하기 위해 머드를 공급하게 된다.

상기에서 굴착비트에 공급되는 머드는 굴착과정에서 발생되는 굴착 폐토와 함께 회수배관을 통해 회수되며, 셰일 쉐이커 및 머드 클리너를 비롯한 각종 분리장비를 통해 굴착 폐토와 섞인 머드를 다시 분리하여 재사용하게 된다.

하기의 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0096389호(이하 특허문헌 1) 및 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0090105호(이하 특허문헌 2)에는 부유식 시추설비의 머드 재생 시스템이 개시되어 있다.

특허문헌 1에 개시된 부유식 시추설비의 머드 재생 시스템에서 머드는 드릴비트가 과열되는 것을 방지하고, 이상 고압이 드릴 파이프를 타고 올라오는 것을 방지하기 위해 드릴링 작업 중에는 지속적으로 공급된다.

특허문헌 1에 개시된 부유식 시추설비의 머드 재생 시스템에서 드릴 파이프 내부로 공급된 머드는 드릴비트를 통해 빠져나가고, 라이저를 통해 디버터(diverter)까지 올라와서 머드 분기라인을 통해 셰일 쉐이커 및 머드 클

리너로 들어가서 머드 속에 포함된 암석 조각, 불순물, 가스 등이 제거되며, 재생된 머드는 머드 피트(mud pit)속으로 들어가서 저장되었다가 머드 펌프에 의해 가압되어 다시 드릴 파이프 속으로 공급된다.

특허문헌 2의 드릴쉽의 머드 재생 시스템은 회수라인을 통해 전달되는 머드에 포함된 암석, 모래 및 가스 등을 제거하여 머드를 재생하기 위한 셰일 쉐이커(shale shaker), 가스제거기(degasser), 디샌더(desander), 디실터(desilter), 머드 클리너(mud cleaner)를 포함한다.

한편, 상기 지반의 굴착과정에서 상기 정상 머스 재생 시스템에서 해소할 수 없는 이상 고압 가스가 포함되면 머드 재생 시스템의 각 구성장비가 손상을 입게 될 우려가 있다.

이에 머드 회수라인에 이상 고압 가스 해소를 위한 머드 가스 세퍼레이터(Mud Gas Separator)를 설치하게 되면 이상 고압 가스를 해소할 수 있게 된다.

상기 머드 가스 세퍼레이터는 가스와 머드를 분리하여 머드를 머드 피트 쪽으로 보내고 분리 유해 가스를 가스처리장비로 보내 연소한다.

그러나 이러한 종래 기술에 따른 머드 가스 세퍼레이터는 그 구조가 복잡하여 제작이 번거롭고, 고장이 잦아 유지관리가 어렵게 되는 등의 문제가 있었다.

KR 공개특허공보 제10-2011-0096389호 KR 공개특허공보 제10-2013-0090105호

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.

구체적으로, 본 발명의 목적은, 간단한 구조로 간편하게 제작할 수 있도록 함은 물론 굴착과정에서 회수되는 머드에 포함된 이상 가스를 안정적으로 분리할 수 있도록 하는 머드 가스 세퍼레이터를 제공하도록 하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 사이클론 분리방식의 머드 가스 세퍼레이터는, 상단과 하단이 밀폐된 통형의 본체(110); 상기 본체(110)의 하부에 마련되고, 상기 본체(110)를 수직으로 지지하여 바닥면에 안착시키는 수직지지프레임(120); 상기 본체(110)의 외주 일측 상부에 접속되고, 가스가 포함된 머드를 본체(110)의 내부로 유입시키는 유입관(130); 상기 본체(110)의 상단에 접속되고, 본체(110)의 내부에서 분리된 가스를 본체(110)의 외부로 배출시키는 배기관(140); 내부에 사이클론 유도판(151)이 마련된 상부가 넓고 하부가 좁은 원뿔형으로, 본체(110)의 내부로 유입된 상기 유입관(130)에 접속되는 사이클론 분리기(150); 접속브라켓트(161)를 통해 상기 사이클론 분리기(150)의 외부 둘레에 설치되고, 상기 사이클론 분리기(150)를 통해 본체(110)의 내부로 분출되는 분리된 가스와 머드를 본체(110)의 상부와 하부로 가이드하는 보호가드 파이프(160);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 사이클론 분리기(150)는 다수가 직렬 또는 병렬로써 연결하여 구성될 수 있으며, 사이클론 분리기(150)는, 머드가스가 유입되는 하나의 유입관(130)으로부터 다수의 사이클론 분리기(150)를 각각 연결하기 위한 사이클론 매니폴드(153)를 추가로 장착하여 연결된다.

이상과 같이 본 발명은 머드 가스 세퍼레이터의 구조를 단순화 하여 간편하게 제작할 수 있도록 함은 물론 상기 사이클론 세퍼레이터(150)다수를 직렬 또는 병렬로 연결하거나 다단으로 구성하여 굴착과정에서 회수되는 머드에 포함된 이상 가스를 확실하고 안정적으로 분리할 수 있도록 하는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사이클론 분리방식의 머드 가스 세퍼레이터의 사시도이다;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 사이클론 분리방식의 머드 가스 세퍼레이터의 종단면도이다;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 사이클론 분리방식의 머드 가스 세퍼레이터의 사이클론 분리기 및 보호가드 파이프의 종단면도이다;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 머드 가스 세퍼레이터의 본체를 바닥면에 수평방향으로 눕혀 지지한 상태의 정면도이다;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 사이클론 분리기 배열 예시도이다;

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 사이클론 분리방식의 머드 가스 세퍼레이터의 사시도가 도시되어 있고, 도 2는 동 바람직한 실시 예에 따른 사이클론 분리방식의 머드 가스 세퍼레이터의 종단면도가 도시되어 있으며, 도 3은 동 바람직한 실시 예에 따른 사이클론 분리방식의 머드 가스 세퍼레이터의 사이클론 분리기 및 보호가드 파이프의 종단면도가 도시되어 있고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 머드 가스 세퍼레이터의 본체를 바닥면에 수평방향으로 눕혀 지지한 상태의 정면도가 도시되어 있으며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 사이클론 분리기 배열 예시도가 도시되어 있다.

상기 도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 머드 가스 세퍼레이터(100)는 본체(110), 수직지지프레임(120), 유입관(130), 배기관(140), 사이클론 분리기(150), 보호가드 파이프(160)를 포함한다.

본체(110)는 상단과 하단이 밀폐된 원통형으로 구성된다.

상기 본체(110)는 내부 유지점검을 위해 전면에 마련되는 해치(111); 하단 중앙에 마련되어 내부에 축적된 머드를 머드 재생 시스템으로 공급하는 머드 공급포트(112); 내부 청소 등을 위해 외주 전면 하단부에 마련되는 점검 포트(113);를 포함한다.

수직지지프레임(120)은 상기 본체(110)를 수직으로 지지하여 바닥면에 안착시키기 위한 것으로, 상기 본체(110)의 하부에 마련된다.

상기 수직지지프레임(120)의 후방에는 점검사다리(170)가 설치된다.

유입관(130)은 가스가 포함된 머드를 본체(110)의 내부로 유입시키는 것으로, 상기 본체(110)의 외주 우측 상부에 접속된다.

배기관(140)은 본체(110)의 내부에서 분리된 가스를 본체(110)의 외부로 배출시키는 것으로, 상기 본체(110)의 상단 중앙에 접속된다.

사이클론 분리기(150)는 가스가 포함된 머드를 가스와 머드로 분리하여 본체(110)의 내부로 토출시키는 것으로, 상기 본체(110)의 내부 상부 일측에 설치된다.

상기 사이클론 분리기(150)는 상부는 넓고 하부는 좁은 내부에 나선형으로 사이클론 유도판(151)이 형성된 원뿔형으로, 상단 일측에 본체(110)의 내부로 유입된 유입관(130)이 접속된다.

보호가드 파이프(160)는 사이클론 분리기(150)를 통해 본체(110)의 내부로 분출되는 분리된 가스와 머드를 본체(110)의 상부와 하부로 가이드하는 것으로, 접속브라켓트(161)를 통해 상기 사이클론 분리기(150)의 외부 둘레에 설치된다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 머드 가스 세퍼레이터(100)는 상기 본체(110)의 외주 상부 좌측에 마련되어 본체(110)를 바닥면에 수평방향으로 눕혀 지지할 수 있도록 하는 수평지지프레임(180);을 더 포함한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 머드 가스 세퍼레이터의 본체를 바닥면에 수평방향으로 눕혀 지지한 상태의 정면도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 머드 가스 세퍼레이터(100)는 머드 재생 시스템의 머드 회수라인의 전방 부분에 설치되며, 지반의 굴착과정에서 이상 고압이 걸리는 경우에 작동된다.

즉, 지반의 굴착과정에서 머드 회수라인에 이상 고압이 걸리는 경우에 별도의 밸브장치(미도시)를 통해 고압 가스가 포함된 머드가 유입관(130)으로 진입된다.

상기 유입관(130)으로 진입된 고압 가스가 포함된 머드는 유입관(130)의 선단에 설치된 사이클론 분리기(150)의 사이클론 유도판(151)을 의해 회오리 형태로서 사이클론 분리기(150) 내부를 고속 회전하게 된다.

이러한 상기 사이클론 분리기(150)의 사이클론 유도판(151)의 유도를 따라 고속회전 하는 머드가스는 분리되어 가스는 사이클론 분리기(150)상부를 통해 분출되고, 머드는 사이클론 분리기 하부의 머드 포집로(152)를 통해 본체로 배출된다.

또한, 상기 사이클론 분리기(150)는 다수를 배열하여 신속하고 효과적으로 분리할 수 있는데, 도 5와 같이 상기 사이클론 분리기를 직렬 또는 병렬로 2대 이상 배치하여 분리의 효율을 높일 수 있으며, 다단으로 배열하여 1단의 사이클론 분리기(150)에서 배출되는 머드를 2단의 사이클론 분리기(150)가 한번 더 분리하는 방식으로 운용이 가능하다.

이러한, 다수의 사이클론 분리기(150)는 유입관(130)에서 각각의 사이클론 분리기(150)로 머드가스를 분배하기 위하여 하나의 유입관(130)과 각각의 사이클론 분리기(150)를 연결하는 사이클론 매니폴드(153)를 장착하여 머드가스를 각각의 사이클론 분리기(150)로 분배한다.

이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

100: 머드 가스 세퍼레이터
110: 본체
120: 수직지지프레임
130: 유입관
140: 배기관
150: 사이클론 분리기
160: 보호가드 파이프
170: 점검사다리
180: 수평지지프레임

Claims (4)

1. 가스가 포함된 머드를 가스와 머드가 분리하기 위한 머드 가스 세퍼레이터에 있어서,
   상단과 하단이 밀폐된 통형의 본체(110);
   상기 본체(110)의 하부에 마련되고, 상기 본체(110)를 수직으로 지지하여 바닥면에 안착시키는 수직지지프레임(120);
   상기 본체(110)의 외주 일측 상부에 접속되고, 가스가 포함된 머드를 본체(110)의 내부로 유입시키는 유입관(130);
   상기 본체(110)의 상단에 접속되고, 본체(110)의 내부에서 분리된 가스를 본체(110)의 외부로 배출시키는 배기관(140);
   나선형으로 형성된 사이클론 유도판(151)이 내부에 마련된 상부가 넓고 하부가 좁은 원뿔형으로, 본체(110)의 내부로 유입된 상기 유입관(130)에 접속되는 사이클론 분리기(150);
   접속브라켓트(161)를 통해 상기 사이클론 분리기(150)의 외부 둘레에 설치되고, 상기 사이클론 분리기(150)를 통해 본체(110)의 내부로 분출되는 분리된 가스와 머드를 본체(110)의 상부와 하부로 가이드하는 보호가드 파이프(160);를 포함하고,
   상기 사이클론 분리기(150)는, 하나 이상의 다수의 사이클론 분리기(150)를 직렬 또는 병렬로서 연결가능 하며,
   머드가스가 유입되는 하나의 유입관(130)으로부터 다수의 사이클론 분리기(150)를 각각 연결하기 위한 사이클론 매니폴드(153)를 추가로 장착가능 하고,
   하나 이상의 다수의 사이클론 분리기(150)를 다단으로 연결 가능하며,
   상기 본체(110)의 외주 상부 좌측에 마련되어 본체(110)를 바닥면에 수평방향으로 눕혀 지지할 수 있도록 하는 수평지지프레임(180);을 더 포함 하고,
   상기 수직지지프레임(120)의 후방에는 점검사다리(170)가 설치되는
   것을 특징으로 하는 사이클론 분리방식의 머드 가스 세퍼레이터.
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