KR101690747B1 - 머드 재생용 가스 제거 장치 - Google Patents

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KR101690747B1
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서종무
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

머드 재생용 가스 제거 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 내부로 머드가 유입되고, 상부에 가스 배출구가 형성되고 하부에 머드 배출구가 형성되는 탱크부; 상기 가스 배출구에 연결되어, 상기 탱크부에서 분리된 가스를 이송하는 가스 배출관; 상기 머드 배출구에 연결되어, 상기 탱크부에서 가스가 제거된 머드를 이송하는 머드 배출관; 및 상기 탱크부에 배치되고, 상기 탱크부의 내부 측면을 향하여 직선 왕복 운동하는 피스톤부를 포함하는 머드 재생용 가스 제거 장치가 제공될 수 있다.

Description

머드 재생용 가스 제거 장치{DEGASSER FOR MUD TREATMENT}
본 발명은 머드 재생용 가스 제거 장치에 관한 것이다.
육상 지하자원이 고갈되고 해저 자원에 대한 관심이 고조됨에 따라, 해저 자원을 개발하기 위해 다양한 해양 플랜트에 대한 연구가 진행되고 있다. 해양 플랜트 중에서도 시추설비의 대표적인 예로 드릴쉽(Drillship), 반잠수식 시추선(Semi-submersible drilling Rig), 잭업리그(Jack-up Rig) 등이 있다. 시추설비에는 단부에 드릴 비트(drill bit)가 형성된 드릴 파이프(drill pipe)가 구비된다. 드릴 비트의 드릴링 유체로 머드(mud)가 이용된다. 머드는 바라이트(barite), 벤토나이트(bentonite) 등을 포함하고, 시추설비에 탑재된 머드 탱크(mud tank)에 저장되었다가 머드 펌프(mud pump)에 의해 드릴 비트로 순환된다. 한편, 드릴 비트를 순환한 머드는 머드 탱크에 저장되기에 앞서 머드 재생 시스템을 거쳐 재생될 수 있다. 머드 재생 시스템은 암석 제거기(shale shaker), 모래 제거기(desander), 가스 제거기(degasser) 및 미세모래 제거기(desilter)를 포함할 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0112636호(2011. 10. 13, 머드 재생용 가스 제거장치)
본 발명의 실시예들은 머드의 기액 분리율을 향상시킬 수 있는 머드 재생용 가스 제거 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 내부로 머드가 유입되고, 상부에 가스 배출구가 형성되고 하부에 머드 배출구가 형성되는 탱크부; 상기 가스 배출구에 연결되어, 상기 탱크부에서 분리된 가스를 이송하는 가스 배출관; 상기 머드 배출구에 연결되어, 상기 탱크부에서 가스가 제거된 머드를 이송하는 머드 배출관; 및 상기 탱크부에 배치되고, 상기 탱크부의 내부 측면을 향하여 직선 왕복 운동하는 피스톤부를 포함하는 머드 재생용 가스 제거 장치가 제공될 수 있다.
상기 피스톤부는, 상기 탱크부의 내부 측면을 향하여 직선 왕복 운동하는 제1 피스톤부재를 포함하고, 상기 제1 피스톤부재는, 상기 제1 피스톤부재의 제1 이동방향 측에 배치되고, 상기 탱크부의 내부 측면에 밀착 가능한 형상으로 이루어지는 제1 가압편; 및 상기 제1 피스톤부재의 제2 이동방향 측에 배치되고, 상기 탱크부의 내부 측면에 밀착 가능한 형상으로 이루어지는 제2 가압편을 포함할 수 있다.
상기 피스톤부는, 상기 제1 피스톤부재의 상측에 배치되고, 상기 탱크부의 내부 측면을 향하여 상기 제1 피스톤부재와 꼬인 위치로 직선 왕복 운동하는 제2 피스톤부재를 더 포함하고, 상기 제2 피스톤부재는, 상기 제2 피스톤부재의 제3 이동방향 측에 배치되고, 상기 탱크부의 내부 측면에 밀착 가능한 형상으로 이루어지는 제3 가압편; 및 상기 제2 피스톤부재의 제4 이동방향 측에 배치되고, 상기 탱크부의 내부 측면에 밀착 가능한 형상으로 이루어지는 제4 가압편을 포함할 수 있다.
상기 제1 가압편, 상기 제2 가압편, 상기 제3 가압편 및 상기 제4 가압편은 각각 상기 탱크부의 내부 측면에 밀착 가능하도록 만곡된 플레이트 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 탱크부에 탑재되고, 상기 탱크부의 측벽을 관통하여 상기 피스톤부에 결합되어 상기 피스톤부를 직선 왕복 운동시키는 유압실린더를 더 포함할 수 있다.
상기 탱크부의 내부로 공급되는 머드를 상기 탱크부 내부에 배치되는 충돌판과 충돌에 의해 가스를 분리하는 충돌 구조물을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 머드에 잠긴 상태로 탱크부의 내부 측면을 향하여 직선 왕복 운동하는 피스톤부에 의해 탱크부의 내부 측면으로의 머드의 유동을 발생시킴으로써, 머드를 탱크부의 내부 측면에 강하게 충돌시킬 수 있고 머드와 탱크부의 충돌 과정에서 머드에 섞여 있는 가스가 분리될 수 있다.
도 1은 시추설비를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거 장치를 피스톤부가 설치된 상태로 나타낸 도면이다.
도 4는 피스톤부를 탱크부의 상부에서 내려다본 상태로 나타낸 도면이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성요소가 각 구성요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성요소에 각 구성요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
도면에서 나타난 각 구성요소의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 본 발명에 따른 머드 재생용 가스 제거 장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 시추설비를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 시추설비(10)는 단부에 드릴 비트(drill bit)(11)를 구비한 드릴 파이프(drill pipe)(12)를 포함할 수 있다.
드릴 파이프(12)는 해상에서 해저 면까지 연장될 수 있고, 드릴 파이프(12)의 하단부에서 드릴 비트(11)는 회전력을 이용하여 해저 면을 굴착할 수 있다. 드릴 비트(11)의 드릴링 유체로는 머드가 사용될 수 있다. 머드는 바라이트(barite), 벤토나이트(bentonite) 등을 포함할 수 있다.
머드는 머드 탱크(18)에 저장되어 있다가 시추작업이 진행되면 드릴 파이프(12)를 통해 드릴 비트(11)까지 공급될 수 있고, 드릴링 유체로 사용되고 난 후 각종 암석 파편 등을 함유한 상태로 라이저(13)를 통해 회수될 수 있고, 머드 재생 시스템을 거쳐 재생된 후에 머드 탱크(18)에 저장될 수 있다. 머드 재생 시스템은 암석 제거 장치(shale shaker)(14), 모래 제거 장치(desander)(15), 가스 제거 장치(degasser)(16) 및 미세모래 제거 장치(desilter)(17)를 포함할 수 있다.
시추설비(10)는 시추선(drillship), 부유식 또는 고정식 해양플랜트 등을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거 장치를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거 장치(16)는 탱크부(100), 머드 공급관(200), 가스 배출관(300) 및 머드 배출관(400)을 포함할 수 있다.
탱크부(100)의 내부에는 머드를 수용할 수 있는 공간이 형성될 수 있다.
탱크부(100)는 중공의 원통 형상으로 이루어질 수 있다.
탱크부(100)의 상부에는 가스 배출구(110)가 형성될 수 있고, 탱크부(100)의 하부에는 머드 배출구(120)가 형성될 수 있다.
머드 공급관(200)은 탱크부(100)에 연결되어, 탱크부(100)의 내부로 머드를 공급할 수 있다. 즉, 머드는 머드 공급관(200)을 통해 탱크부(100)의 내부로 유입될 수 있다. 머드 공급관(200)의 단부에는 탱크부(100)의 내부에 배치되는 충돌 구조물(130)이 결합될 수 있다. 충돌 구조물(130)은 머드의 유입 경로에 배치되는 복수 개의 충돌 판(131)을 구비할 수 있다. 머드에 섞여 있는 가스 중 일부는 머드가 충돌 판(131)에 충돌하는 과정에서 머드로부터 1차적으로 분리될 수 있다. 충돌 구조물(130)은 탱크부(100)에 수용된 머드의 상측에 배치됨으로써, 충돌 판(131)에 충돌한 머드는 탱크부(100)의 하부로 낙하할 수 있다.
가스 배출관(300)은 가스 배출구(110)에 연결되어, 탱크부(100)에서 머드로부터 분리된 가스를 탱크부(100)의 외부로 이송할 수 있다.
가스 배출관(300)에는 탱크부(100)의 내부 압력을 낮추는 진공펌프(310)가 설치될 수 있다.
머드 배출관(400)은 머드 배출구(120)에 연결되어, 탱크부(100)에서 가스가 제거된 머드를 탱크부(100)의 외부, 예를 들어 미세모래 제거 장치(17)로 이송할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거 장치를 피스톤부가 설치된 상태로 나타낸 도면이고, 도 4는 피스톤부를 탱크부의 상부에서 내려다본 상태로 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거 장치(16)는 피스톤부(500) 및 구동부를 더 포함할 수 있다.
피스톤부(500)는 탱크부(100)에 수용된 머드에 잠길 수 있도록 탱크부(100)의 내부 공간 중 하부에 배치될 수 있다. 한편, 도 3에는 충돌 구조물(130)이 도시되어 있지 않지만, 충돌 구조물(130)은 탱크부(100)의 내부, 구체적으로는 탱크부(100)에 수용된 머드의 상측, 즉 피스톤부(500)의 상측에 배치될 수 있다.
피스톤부(500)는 탱크부(100)의 내부 측면을 향하여 직선 왕복 운동할 수 있다.
피스톤부(500)의 직선 왕복 운동에 의하여, 탱크부(100)에 수용된 머드는 탱크부(100)의 내부 측면을 향하여 유동할 수 있고, 머드에 섞여 있는 가스 중 또 다른 일부는 머드가 탱크부(100)에 충돌하는 과정에서 머드로부터 2차적으로 분리될 수 있다.
피스톤부(500)는 제1 피스톤부재(510) 및 제2 피스톤부재(520)를 포함할 수 있다.
제1 피스톤부재(510)는 탱크부(100)의 내부 측면을 향하여 예를 들어 수평으로 직선 왕복 운동할 수 있다.
제1 피스톤부재(510)는 제1 가압편(511) 및 제2 가압편(513)을 포함할 수 있다. 제1 가압편(511)은 제1 피스톤부재(510)의 제1 이동방향(A1) 측에 배치될 수 있고, 제2 가압편(513)은 제1 피스톤부재(510)의 제2 이동방향(A2) 측에 배치될 수 있다. 그 결과, 제1 피스톤부재(510)가 제1 이동방향(A1)으로 이동하게 되면 제1 가압편(511)이 머드를 탱크부(100)의 내부 측면을 향해 가압할 수 있고, 제1 피스톤부재(510)가 제2 이동방향(A2)으로 이동하게 되면 제2 가압편(513)이 머드를 탱크부(100)의 내부 측면을 향해 가압할 수 있다. 제1 가압편(511) 및 제2 가압편(513)은 탱크부(100)의 내부 측면에 밀착 가능한 형상, 즉 만곡된 플레이트 형상으로 이루어짐으로써, 머드의 유동을 균일하게 발생시킬 수 있고 탱크부(100)와의 충돌 시 파손 가능성을 낮출 수 있다. 예를 들어, 제1 가압편(511) 및 제2 가압편(513)은 탱크부(100)의 내부 측면과 동일한 곡률로 만곡될 수 있다. 한편, 제2 가압편(513)은 제2 이동방향(A2)을 따라 제1 가압편(511)으로부터 이격되어 배치될 수 있다.
제2 피스톤부재(520)는 제1 피스톤부재(510)의 상측에 배치될 수 있다.
제2 피스톤부재(520)는 탱크부(100)의 내부 측면을 향하여 예를 들어 수평으로 직선 왕복 운동할 수 있다.
제2 피스톤부재(520)는 제1 피스톤부재(510)와 꼬인 위치로 직선 왕복 운동할 수 있다. 즉, 제2 피스톤부재(520)의 이동 경로는 제1 피스톤부재(510)의 이동 경로와 꼬인 위치에 있을 수 있다. 제1 피스톤부재(510) 외에 제2 피스톤부재(520)가 추가됨으로 인하여 탱크부(100)에 대한 머드의 충돌 횟수 및 면적을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제2 피스톤부재(520)가 제1 피스톤부재(510)와 꼬인 위치로 직선 왕복 운동함으로 인하여 탱크부(100)의 원주 방향을 따라 가압 영역의 사각지대를 최소화할 수 있다.
제2 피스톤부재(520)는 제3 가압편(521) 및 제4 가압편(523)을 포함할 수 있다. 제3 가압편(521)은 제2 피스톤부재(520)의 제3 이동방향(A3) 측에 배치될 수 있고, 제4 가압편(523)은 제2 피스톤부재(520)의 제4 이동방향(A4) 측에 배치될 수 있다. 그 결과, 제2 피스톤부재(520)가 제3 이동방향(A3)으로 이동하게 되면 제3 가압편(521)이 머드를 탱크부(100)의 내부 측면을 향해 가압할 수 있고, 제2 피스톤부재(520)가 제4 이동방향(A4)으로 이동하게 되면 제4 가압편(523)이 머드를 탱크부(100)의 내부 측면을 향해 가압할 수 있다. 제3 가압편(521) 및 제4 가압편(523)은 탱크부(100)의 내부 측면에 밀착 가능한 형상, 즉 만곡된 플레이트 형상으로 이루어짐으로써, 머드의 유동을 균일하게 발생시킬 수 있고 탱크부(100)와의 충돌 시 파손 가능성을 낮출 수 있다. 예를 들어, 제3 가압편(521) 및 제4 가압편(523)은 탱크부(100)의 내부 측면과 동일한 곡률로 만곡될 수 있다. 한편, 제4 가압편(523)은 제4 이동방향(A4)을 따라 제3 가압편(521)으로부터 이격되어 배치될 수 있다.
구동부는 피스톤부(500)를 직선 왕복 운동시킬 수 있다.
구동부는 유압실린더(C)를 포함할 수 있다. 하지만, 구동부가 이에 한정되는 것은 아니고 유압실린더(C)가 아닌 모터를 포함할 수도 있다. 하지만, 유압실린더(C)는 모터, 기타 다른 공지의 구동수단과 비교하여 머드를 좀 더 강한 힘으로 가압할 수 있을 것이다.
유압실린더(C)는 탱크부(100), 구체적으로는 탱크부(100)의 외부 측면에 탑재될 수 있다.
유압실린더(C)는 탱크부(100)의 측벽을 관통하여 피스톤부(500), 구체적으로는 제1 가압편(511), 제2 가압편(512), 제3 가압편(521) 및 제4 가압편(523)에 각각 결합될 수 있다. 그 결과, 제1 가압편(511), 제2 가압편(512), 제3 가압편(521) 및 제4 가압편(523)이 탱크부(100)의 내부 측면에 밀착 내지 최대한 가깝게 접근하는데 있어서 유압실린더(C)가 제1 가압편(511), 제2 가압편(512), 제3 가압편(521) 및 제4 가압편(523)과 간섭을 일으키는 것을 방지할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
A1: 제1 이동방향 A2: 제2 이동방향
A3: 제3 이동방향 A4: 제4 이동방향
10: 시추설비 11: 드릴 비트
12: 드릴 파이프 13: 라이저
14: 암석 제거 장치 15: 모래 제거 장치
16: 가스 제거 장치 17: 미세모래 제거 장치
18: 머드 탱크 100: 탱크부
110: 가스 배출구 120: 머드 배출구
130: 충돌 구조물 131: 충돌 판
200: 머드 공급관 300: 가스 배출관
310: 진공펌프 400: 머드 배출관
500: 피스톤부 510: 제1 피스톤부재
511: 제1 가압편 513: 제2 가압편
520: 제2 피스톤부재 521: 제3 가압편
523: 제4 가압편

Claims (6)

  1. 내부로 머드가 유입되고, 상부에 가스 배출구가 형성되고 하부에 머드 배출구가 형성되는 탱크부;
    상기 가스 배출구에 연결되어, 상기 탱크부에서 분리된 가스가 배출되는 가스 배출관;
    상기 머드 배출구에 연결되어, 상기 탱크부에서 가스가 제거된 머드가 배출되는 머드 배출관; 및
    상기 탱크부에 배치되고, 상기 탱크부의 내부 측면을 향하여 직선 왕복 운동하는 피스톤부를 포함하고,
    상기 피스톤부는,
    상기 탱크부의 내부 측면을 향하여 직선 왕복 운동하는 제1 피스톤부재를 포함하고,
    상기 제1 피스톤부재는,
    상기 제1 피스톤부재의 제1 이동방향 측에 배치되고, 상기 머드를 상기 탱크부의 내부 측면을 향해 가압하는 제1 가압편; 및
    상기 제1 피스톤부재의 제2 이동방향 측에 배치되고, 상기 머드를 상기 탱크부의 내부 측면을 향해 가압하는 제2 가압편을 포함하는 머드 재생용 가스 제거 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 피스톤부는,
    상기 제1 피스톤부재의 상측에 배치되고, 상기 탱크부의 내부 측면을 향하여 상기 제1 피스톤부재와 꼬인 위치로 직선 왕복 운동하는 제2 피스톤부재를 더 포함하고,
    상기 제2 피스톤부재는,
    상기 제2 피스톤부재의 제3 이동방향 측에 배치되고, 상기 머드를 상기 탱크부의 내부 측면을 향해 가압하는 제3 가압편; 및
    상기 제2 피스톤부재의 제4 이동방향 측에 배치되고, 상기 머드를 상기 탱크부의 내부 측면을 향해 가압하는 제4 가압편을 포함하는 머드 재생용 가스 제거 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 가압편, 상기 제2 가압편, 상기 제3 가압편 및 상기 제4 가압편은 각각 상기 탱크부의 내부 측면에 밀착 가능하도록 만곡된 플레이트 형상으로 이루어지는 머드 재생용 가스 제거 장치.
  5. 제1항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탱크부에 탑재되고, 상기 탱크부의 측벽을 관통하여 상기 피스톤부에 결합되어 상기 피스톤부를 직선 왕복 운동시키는 유압실린더를 더 포함하는 머드 재생용 가스 제거 장치.
  6. 제1항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탱크부의 내부로 공급되는 머드를 상기 탱크부 내부에 배치되는 충돌판과 충돌에 의해 가스를 분리하는 충돌 구조물을 더 포함하는 머드 재생용 가스 제거 장치.
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