KR101707412B1

KR101707412B1 - Subsea Bridge System

Info

Publication number: KR101707412B1
Application number: KR1020140189015A
Authority: KR
Inventors: 전병학
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2014-12-24
Filing date: 2014-12-24
Publication date: 2017-02-17
Also published as: KR20160078164A

Abstract

본 발명은 해저 유정(10)의 시추 대상물에 대한 제반 공정을 처리하는 시스템에 있어서: 상기 유정(10)에 인접한 수중과 해상으로 승하강 가능하게 설치되는 수중부유체(20); 상기 유정(10)과 수중부유체(20) 사이를 연결하는 플렉시블 라이저(30); 및 상기 수중부유체(20)에 연결되어 오일의 저장과 오프로딩을 수행하는 해상부유체(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 각종 생산설비 및 저장설비를 해수면으로부터 일정거리에 떨어진 수중에 설치하여 해저자원 개발 중 발생 가능한 사고위험을 경감하고 장비 고장시 수리의 용이성을 확보하는 효과가 있다.The present invention relates to a system for processing a submarine oil well (10) in an overall process for a drilling object, the system comprising: a submersible fluid (20) installed so as to be able to ascend and descend in water and in water adjacent to the well (10); A flexible riser (30) connecting between the oil well (10) and the water submersible fluid (20); And a floating fluid (40) connected to the water-based fluid (20) to perform storage and off-loading of the oil.
Accordingly, various production facilities and storage facilities can be installed at a certain distance from the sea surface to mitigate the risk of accidents that may occur during the development of seabed resources, and to ensure ease of repair in case of equipment failure.

Description

Subsea Bridge System

본 발명은 해저 생산설비 등의 설치를 위한 부유체에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 부유식 생산설비와 해저 시스템의 중간단계의 설비로 각종 생산설비 및 저장설비를 해수면으로부터 일정거리에 떨어진 수중에 설치하는 해저 브리지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a float for installation of a seabed production facility, and more particularly, to an intermediate stage facility between a floating production facility and a seabed system, and various production facilities and storage facilities are installed at a distance from the sea surface To an undersea bridge system.

해저생산처리 시스템은 유정에서 생산된 원유 및 가스를 해상플랫폼으로 공급하는 해저생산 시스템과 유정의 생산량을 향상하기 위한 프로세싱 시스템으로 구성된다. 그런데 통상 해저 생산설비와 부유식 생산설비 간에 중간단계가 없기 때문에 각종 생산설비 및 저장설비로 이송시 사고 및 장비 고장시 수리에 시간과 비용이 발생되고 있다.The seabed production processing system consists of a subsea production system supplying crude oil and gas produced from oil wells to the offshore platform and a processing system for improving oil production. However, since there is no intermediate stage between the submarine production facility and the floating production facility, it takes time and expense to repair it in case of accident and equipment failure when transferring to various production facilities and storage facilities.

이러한 단점을 해소하기 위해 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서 한국 공개특허공보 제2013-0081688호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제1238629호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.To solve these drawbacks, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0081688 (Prior Art 1) and Korean Patent Registration No. 1238629 (Prior Art 2) are known as prior art documents which can be referred to.

선행문헌 1은 해상의 부유시설을 계류하기 위한 계류장치에 있어서, 상기 부유시설 하부의 수중 일정 깊이에 고정되게 위치하는 잠수식 부교를 포함하여 구성되며, 상기 잠수식 부교는 부력을 가지는 파이프로 구성되어 해저의 무게추 또는 닻에 연결되며, 상기 부유시설에 연결된 로프와 연결되어 있다. 이에, 부유시설이나 해상에 운항하는 선박에 간섭을 주지 않는 효과를 기대한다.The prior art document 1 is a mooring apparatus for mooring a floating facility in the sea, comprising a submerged bridge fixedly positioned at a predetermined depth in the lower part of the floating facility, wherein the submerged bridge is composed of a pipe having buoyancy Connected to a weight or anchor of the seabed and connected to a rope connected to the floating facility. Therefore, it is expected that it will not interfere with floating facilities or ships operating on the sea.

선행문헌 2는 물성분과 원유 성분을 포함하는 액체와 가스성분을 포함하는 기체로 분리되는 2상 분리기; 상기 2상 분리기에서 분리된 액체가 유입되어 밀도차에 의해 물 성분과 원유 성분으로 분리되는 해저 저장설비; 상기 해저 저장 설비와 연결되며, 수면 상에 부유하도록 배치되는 부유체; 등을 구비한다. 이에, 부유체의 크기를 대폭 줄일 수 있으므로 원유를 운반하는 선박과 부유체의 충돌 위험을 제거하는 효과를 기대한다.Prior Art 2 discloses a two-phase separator which is separated into a gas containing a liquid component and a gas component including a physical component and a crude oil component; A submarine storage facility in which the liquid separated from the two-phase separator flows into the water component and the crude oil component by density difference; A float connected to the submarine storage facility and arranged to float on the water surface; And the like. Therefore, the size of the float can be greatly reduced, so that the risk of collision between the ship carrying the crude oil and the float is expected to be eliminated.

그러나, 상기한 선행문헌 1에 의하면 계류장치를 요지로 하므로 부유시설의 크기 축소와 무관하고, 선행문헌 2에 의하면 해저 저장설비의 장비 고장시 수리하기 용이하지 않고 많은 시간을 소요한다.However, according to the above-mentioned prior art document 1, since the mooring device is the main feature, it is not related to the size reduction of the floating facility. According to the prior art document 2,

1. 한국 공개특허공보 제2013-0081688호 "잠수식 부교를 이용한 계류장치" (공개일자 : 2014. 8. 21.)1. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0081688 entitled "Mooring device using submerged bridge" (Open date: Aug. 21, 2014) 2. 한국 등록특허공보 제1238629호 "해저 유정유체 분리 및 저장장치" (공개일자 : 2012. 7. 27.)2. Korean Patent Publication No. 1238629 entitled " Separation and Storage Device of Subsea Well Fluid "(Published on July 27, 2012)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 해저 생산설비와 부유식 생산설비의 중간단계의 설비로서 각종 생산설비 및 저장설비를 해수면으로부터 일정거리에 떨어진 수중에 설치하여 자원 개발의 원활성을 높이는 해저 브리지 시스템을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to overcome the above-mentioned problems of the related art by providing an intermediate stage facility between an underwater production facility and a floating production facility, and various production facilities and storage facilities are installed at a distance from the sea level, And to provide a submarine bridge system that enhances the original activity.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 해저 유정의 시추 대상물에 대한 제반 공정을 처리하는 시스템에 있어서: 상기 유정에 인접한 수중과 해상으로 승하강 가능하게 설치되는 수중부유체; 상기 유정과 수중부유체 사이를 연결하는 플렉시블 라이저; 및 상기 수중부유체에 연결되어 오일의 저장과 오프로딩을 수행하는 해상부유체;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a system for processing a submerged well in a submersible well, comprising: a submerged fluid installed so as to be able to ascend and descend in water and in water adjacent to the well; A flexible riser connecting the oil well and the water-based fluid; And a floating fluid connected to the water-based fluid to perform storage and off-loading of the oil.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 수중부유체는 플랫폼 상에 승하강 유발을 위한 부력조절부와, 설정된 위치의 유지를 위한 계류부를 구비하는 것을 특징으로 한다.In the detailed construction of the present invention, the water-in-water fluid is characterized by having a buoyancy adjusting portion for causing the boat to ascend and descend on the platform and a mooring portion for maintaining the set position.

본 발명의 변형예로서, 상기 수중부유체의 플랫폼은 조류에 의한 진동을 감쇠하기 위한 제진설비를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.According to a modification of the present invention, the platform of the water-based fluid further includes a damping facility for damping vibrations caused by algae.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 플렉시블 라이저는 연결부에 작용하는 외력을 축소하도록 부이탱크를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.As a detailed configuration of the present invention, the flexible riser further includes a buoy tank for reducing an external force acting on the connection portion.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 해상부유체는 정제된 오일을 저장하는 저장부와, 저장된 오일을 선적하는 오프로딩부와, 수중부유체의 작동을 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to a further aspect of the present invention, the above-mentioned floating fluid includes a reservoir for storing the purified oil, an offloading unit for loading the stored oil, and a control unit for controlling the operation of the hydrofoil fluid.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 각종 생산설비 및 저장설비를 해수면으로부터 일정거리에 떨어진 수중에 설치하여 해저자원 개발 중 발생 가능한 사고위험을 경감하고 장비 고장시 수리의 용이성을 확보하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, various production equipments and storage facilities are installed at a certain distance from the sea surface to reduce the risk of accidents that can occur during the development of the seabed resource, and ensure the ease of repair in case of equipment failure.

도 1은 본 발명에 따른 해저 브리지 시스템를 개념적으로 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 브리지 시스템을 부분확대와 함께 나타내는 모식도
도 3은 본 발명에 따른 브리지 시스템의 부상된 상태를 나타내는 모식도1 is a schematic diagram conceptually showing a submarine bridge system according to the present invention;
Fig. 2 is a schematic diagram illustrating a bridge system according to the present invention,
3 is a schematic diagram showing a floating state of a bridge system according to the present invention;

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 해저 유정(10)의 시추 대상물에 대한 제반 공정을 처리하는 시스템에 관하여 제안한다. 유정(10)의 시추 대상물을 오일로 설명하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 제반 공정은 시추로부터 생산, 정제, 저장, 오프로딩에 이르는 모든 공정을 포함한다.The present invention proposes a system for processing a subsea oil well 10 to be drilled. Although the object to be drilled in the oil well 10 is described as oil, it is not necessarily limited thereto. All processes include all processes from drilling to production, purification, storage and offloading.

본 발명에 따르면 수중부유체(20)가 상기 유정(10)에 인접한 수중과 해상으로 승하강 가능하게 설치되는 구조이다. 수중부유체(20)는 개발된 유정(10)의 해상으로 이동(예인)되어 웰헤드(15)의 상측으로 설정된 수심으로 잠수된다. 웰헤드(15)는 유정(10)의 유량 및 압력을 제어한다. 수중부유체(20) 상에는 오일의 생산과 정제를 위한 공정처리부(22)가 탑재된다. 수중부유체(20)가 수중에 설치되기 때문에 해상상태(파도, 바람 등)의 영향을 받지 않고, 생산구역에 작업자가 없기 때문에 인명사고의 위험이 크게 줄어든다.According to the present invention, the water-based fluid 20 is installed so as to be able to ascend and descend in water and in the sea adjacent to the well 10. The water-in-water fluid 20 is moved (towed) to the sea of the developed well 10 and is submerged at a depth set to the upper side of the well head 15. The well head 15 controls the flow rate and pressure of the well 10. A processing unit 22 for producing and purifying oil is mounted on the water-based fluid 20. Since the underwater fluid 20 is installed in the water, the risk of human accidents is greatly reduced because it is not affected by the sea conditions (waves, wind, etc.) and there are no workers in the production area.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 수중부유체(20)는 플랫폼(21) 상에 승하강 유발을 위한 부력조절부(24)와, 설정된 위치의 유지를 위한 계류부(25)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 부력조절부(24)는 플랫폼(21) 상에서 균형된 위치에 배치되며, 수중부유체(20)의 잠수와 부상을 위한 장비들을 구비한다. 계류부(25)는 플랫폼(21)의 코너 부분에 배치되며, 텐돈(26), 앵커(27), 텐돈(26)을 권취하는 윈치 등을 구비한다. 전술한 공정처리부(22)는 부력조절부(24) 및 계류부(25)의 배치에 영향을 주지 않으면서 플랫폼(21)의 상면과 내부를 연결하도록 배치한다.As a detailed construction of the present invention, the water-based fluid 20 has a buoyancy adjusting portion 24 for causing the boat to ascend and descend on the platform 21 and a mooring portion 25 for maintaining the set position . The buoyancy regulating portion 24 is disposed at a balanced position on the platform 21 and has equipments for diving and floating the underwater fluid 20. The mooring portion 25 is disposed at a corner portion of the platform 21 and has a winch 26 for winding the tendon 26, the anchor 27, the tendon 26, and the like. The above-described process processing unit 22 is disposed so as to connect the upper surface and the inner side of the platform 21 without affecting the arrangement of the buoyancy control unit 24 and the mooring unit 25.

한편, 부력조절부(24) 및 계류부(25)의 일부 장비는 공정처리부(22)의 장비와 공유할 수도 있다. 예컨대, 텐돈(26)을 저장한 공간을 용량가변형의 부력탱크로 공유하여 텐돈(26)이 풀려나간 공간을 축소하고 반대편의 증가된 공간에 해수를 충진하여 잠수를 위한 부력감소에 조력한다.On the other hand, some equipment of the buoyancy control unit 24 and the mooring unit 25 may be shared with the equipment of the process processing unit 22. For example, the space in which the tenton 26 is stored is shared by the capacity variable type buoyancy tank, thereby reducing the space in which the tenton 26 is loosened, and filling seawater in the increased space on the opposite side to assist buoyancy reduction for diving.

본 발명의 변형예로서, 상기 수중부유체(20)의 플랫폼(21)은 조류에 의한 진동을 감쇠하기 위한 제진설비를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 수중부유체(20)는 해상보다 수중에서 상대적으로 적은 요동과 진동을 받지만 조류의 저주파 진동에 의한 내구성 저하 우려에 대비하는 것이 좋다. 제진설비는 수동형이 선호되지만 수중부유체(20)의 중량이 커지면 능동형을 선택할 수도 있다. 후자의 경우 후술하는 제어부(45)에 의하여 강제적인 가진력 제어를 수행한다.As a modification of the present invention, the platform 21 of the water-based fluid 20 is further provided with a damping facility for damping vibrations caused by algae. The underwater fluid 20 receives relatively less fluctuation and vibration in the water than in the sea, but it is preferable to prepare for the fear of durability deterioration due to the low frequency vibration of the algae. Although the passive type is preferred for the vibration damping system, the active type may be selected when the weight of the water-in-water fluid 20 becomes large. In the latter case, the controller 45 forcibly controls the excitation force.

또, 본 발명에 따르면 플렉시블 라이저(30)가 상기 유정(10)과 수중부유체(20) 사이를 연결하는 구조이다. 수중부유체(20)가 승하강되는 동안 유정(10)의 웰헤드(15)와의 거리가 변동되므로 플렉시블 라이저(30)를 이용하여 안정적인 연결상태를 유지한다. 수중부유체(20)의 이동 용이성을 고려하여 플렉시블 라이저(30)는 플랫폼(21) 상에 수용한다.According to the present invention, the flexible riser 30 connects the oil well 10 and the water-based fluid 20 to each other. Since the distance from the well head 15 of the oil well 10 is varied during the lifting and lowering of the water-based fluid 20, a stable connection state is maintained using the flexible riser 30. The flexible riser 30 is accommodated on the platform 21 in consideration of the ease of movement of the water-in-water fluid 20.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 플렉시블 라이저(30)는 연결부에 작용하는 외력을 축소하도록 부이탱크(32)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 부이탱크(32)는 플렉시블 라이저(30) 상에 필요한 수량으로 고정하며, 웰헤드(15)와 플렉시블 라이저(30)가 연결되는 부분에 작용하는 하중을 경감한다. 도 2는 플렉시블 라이저(30)를 S자형으로 절곡한 부분에 부이탱크(32)를 설치한 상태를 예시한다.As a detailed configuration of the present invention, the flexible riser (30) further includes a buoy tank (32) to reduce the external force acting on the connection portion. The buoy tank 32 is fixed on the flexible riser 30 in a required quantity and reduces the load acting on the portion where the well head 15 and the flexible riser 30 are connected. Fig. 2 illustrates a state in which the buoy tanks 32 are provided at the portions where the flexible riser 30 is bent in an S shape.

또, 본 발명에 따르면 해상부유체(40)가 상기 수중부유체(20)에 연결되어 오일의 저장과 오프로딩을 수행하는 것을 특징으로 한다. 해상부유체(40)는 수중부유체(20)에 비하여 월등히 작은 크기로 형성되므로 해상 충돌의 위험성을 경감할 수 있다. 수중부유체(20) 및 해상부유체(40) 사이에는 기계적 연결과 유체이송 연결을 겸비한 엄빌리컬(35)을 설치한다. 해상부유체(40)는 자체적인 추진 기능 외에 예인 기능을 더 구비할 수도 있다.According to the present invention, a floating fluid (40) is connected to the water-based fluid (20) to perform storage and off-loading of the oil. Since the floating body fluid 40 is formed to be much smaller than the water-based fluid 20, the risk of collision at sea can be reduced. An umbilical 35 having mechanical connection and fluid transfer connection is provided between the water-based fluid 20 and the sea-side fluid 40. The off-air fluid 40 may have a towing function in addition to its own propulsion function.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 해상부유체(40)는 정제된 오일을 저장하는 저장부(41)와, 저장된 오일을 선적하는 오프로딩부(43)와, 수중부유체(20)의 작동을 제어하는 제어부(45)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 수중부유체(20)에서 정제된 오일은 엄빌리컬(35)을 통하여 저장부(41)로 충진된다. 저장부(41)의 오일은 별도의 배관을 통하여 셔틀탱커로 이송된다. 제어부(45)는 저장부(41), 오프로딩부(43) 외에 수중부유체(20)의 공정처리부(22), 부력조절부(24), 계류부(25)에 연결되어 전반적인 제어를 수행한다.In the detailed configuration of the present invention, the above-mentioned off-set fluid 40 includes a storage section 41 for storing purified oil, an off-loading section 43 for loading the stored oil, And a control unit (45) for controlling the control unit. The oil purified in the water-in-water fluid 20 is filled into the reservoir 41 through the umbilical 35. The oil in the storage portion 41 is transferred to the shuttle tanker through a separate pipe. The control unit 45 is connected to the processing unit 22, the buoyancy adjusting unit 24 and the mooring unit 25 of the hydro-fluid 20 in addition to the storage unit 41 and the off-loading unit 43, do.

설치에 있어서, 드릴쉽(도시 생략)을 이용하여 유정(10)을 발굴하면 웰헤드(15)를 설치하고, 해당 해역으로 수중부유체(20)와 플렉시블 라이저(30)를 이동하고, 텐돈(26)과 앵커(27)를 설치한 후에 플렉시블 라이저(30)를 연결하고, 공정처리부(22), 저장부(41), 오프로딩부(43)를 가동하여 일련의 공정을 수행한다. 특히 이 과정에서 제어부(45)는 부력조절부(24)와 계류부(25)를 제어하여 수중부유체(20)의 안정적인 승하강을 유도한다.In the installation, when the well 10 is excavated using a drill ship (not shown), the well head 15 is installed, the water medium fluid 20 and the flexible riser 30 are moved to the sea area, 26 and the anchor 27 are installed and then the flexible riser 30 is connected and the process processing unit 22, the storage unit 41 and the offloading unit 43 are operated to perform a series of processes. Particularly, in this process, the control unit 45 controls the buoyancy adjusting unit 24 and the mooring unit 25 to induce stable up-down and downward movement of the water-

도 3을 참조하면, 수중부유체(20)의 공정처리부(22)에서 고장이 발생하는 경우 부력조절부(24)와 계류부(25)를 가동하여 수중부유체(20)를 수면으로 이동시키고 작업자를 탑승시켜 수리가 용이하다. 3, when a failure occurs in the processing unit 22 of the water-based fluid 20, the buoyancy control unit 24 and the mooring unit 25 are operated to move the water-based fluid 20 to the water surface It is easy to repair by boarding an operator.

물론, 수중부유체(20)에서 플렉시블 라이저(30)를 분리하고 텐돈(26)을 감아서 철거가 용이하므로 다른 해역으로 이동하여 유정(10)을 개발하기 용이하다. 이에 본 발명의 브리지 시스템은 매장량이 적은 유정에서도 적용 가능하다.Of course, since the flexible riser 30 is separated from the water-in-water fluid 20 and the tenton 26 is wound and the tenton 26 is easily demolded, it is easy to develop the oil well 10 by moving to another sea area. Therefore, the bridge system of the present invention can be applied to oil wells having small reserves.

한편, 이와 같은 방식에 의하면 시스템의 원가를 크게 감소시키는 동시에 지질과 토양 조사를 생략할 수 있어 제반 경비를 절감하므로 설치산업에 더하여 유지, 보수산업으로의 사업 진출도 가능하다.According to this method, it is possible to greatly reduce the cost of the system and omit the investigation of the geology and the soil, thereby reducing the overall expenses, so that it is possible to advance into the maintenance and repair industry in addition to the installation industry.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It is therefore intended that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.

10: 유정 15: 웰헤드
20: 수중부유체 21: 플랫폼
22: 공정처리부 24: 부력조절부
25: 계류부 26: 텐돈
27: 앵커 30: 플렉시블 라이저
32: 부이탱크 35: 엄빌리컬
40: 해상부유체 41: 저장부
43: 오프로딩부 45: 제어부10: Well 15: Wellhead
20: Submerged fluid 21: Platform
22: process processing section 24:
25: Mooring section 26: Tendon
27: Anchor 30: Flexible riser
32: Buoy Tank 35: Umbilical
40: Sea water fluid 41: Storage part
43: Offloading section 45: Control section

Claims

A system for processing a process for a drilling target of a seabed well (10) comprising:
A hydrofoil (20) installed in the water and adjacent to the oil well (10) so as to be able to ascend and descend, and to which a processing section (22) for production and purification of oil is mounted;
A flexible riser (30) connecting between the oil well (10) and the water submersible fluid (20); And
(40) connected to the water-based fluid (20) for performing storage and off-loading of the oil,
The hydrofoil 20 includes a buoyancy control unit 24 for raising and lowering diving and floating equipment mounted on a platform 21 and a mooring unit 25 for maintaining a predetermined position and,
The off-load fluid 40 includes a storage section 41 for storing purified oil, an off-loading section 43 for storing the stored oil, and a control section 45 for controlling the operation of the water- Wherein the submarine bridge system comprises:

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The method according to claim 1,
Characterized in that the platform (21) of the hydrofoil fluid (20) further comprises a damping facility for damping vibrations due to algae.

The method according to claim 1,
Wherein the flexible riser (30) further comprises a buoy tank (32) to reduce the external force acting on the connection portion.

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