KR101800359B1 - 해저 파이프라인 덮개형 보호 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해저에 설치되는 파이프라인을 빙하에 의한 충격, 해류에 의한 쇠굴 및 하이드레이트의 생성을 방지할 수 있는 파이프라인 보호장치에 관한 것으로, 본 발명의 실시예들에 따른 해저 파이프라인 덮개형 보호 장치는 해저면 또는 해저면 밑에 설치되어 유정에서 생산되는 원유 또는 천연가스를 해상플랫폼으로 이송하는 유로를 구성하는 파이프라인의 상측에 상기 파이프라인의 길이방향을 따라 설치되며, 곡면을 가지는 판 형상으로 형성되어 양측단은 해저면에 고정수단을 통해 고정되고, 중심부 내측에는 해저면과 공간부가 형성되고 외측 곡면은 빙하가 회피되는 회피면을 형성한다.

Description

해저 파이프라인 덮개형 보호 장치{Pipeline Protector}

본 발명은 파이프 라인 보호장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해저에 설치되는 파이프라인을 빙하에 의한 충격, 해류에 의한 쇠굴 및 하이드레이트의 생성을 방지할 수 있는 파이프라인 보호장치에 관한 것이다.

최근에 육지에 매립된 에너지의 고갈에 따라, 다양한 해양 자원 개발이 활발해지고 있는데, 해상에서 원유나 천연가스를 채굴하기 위한 유정 및 가스정 확보 및 개발도 각국에서 앞다퉈 이루어지고 있다.

또한, 해상의 범위도 중남미나 아프리카 해상과 같은 기존의 해상의 범위를 벗어나 시베리아, 알래스카 및 북극과 같은 극지 해양으로 범위가 점점 넓어지고 있다.

해상에서 LNG 및 석유를 생산하기 위한 설비로서 기존의 고정형 해양플랜트를 비롯하여 FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 부유식 해상 구조물도 많이 개발되어 있다.

이러한 해양플랜트에 있어서 해저에서 LNG 및 석유를 추출하기 위한 해저시스템으로는 해저 유정에 시추되어 유정의 원유가 추출되는 경로를 구성하는 시추용 파이프와, 해저면에 설치되어 유정에서 생산되는 원유(천연가스 포함)를 모으는 매니폴드와, 상기 매니폴드에서 해상플랫폼 간에 연결되어 원유가 해상플랫폼으로 이송되는 유로를 구성하는 파이프라인을 포함한다.

그런데 극지 해양에서는 도 1에 도시된 바와 같이 유빙이 해저 바닥면을 긁고 지나가서 해저면에 설치된 파이프라인이 손상되는 일이 발생한다.

그리고 이러한 유빙의 영향이외에도 해저면에 설치된 파이프라인 주위로 해류가 지나가면서 쇠굴(Scouring) 현상이 발생하여 파이프라인을 지지하는 지반이 침하하면서 파이프라인이 같이 침하하는 현상이 발생한다.

이와 같이 유빙 또는 쇠굴 현상에 의해 해저에 설치된 파이프라인에 손상이 발생하는 경우 전체 해양플랜트 작업이 중지되고, 해양으로 오염물질이 유출되는 사고가 발생할 수 있으며, 해저에 설치된 파이프라인을 수리하기 위해 많은 시간과 비용이 발생한다.

그리고 극지 해양 플랜트에서 원유 또는 가스를 추출 및 이송하는 과정에서 극지의 낮은 기온으로 인하여 해저에 설치된 파이프라인에 하이드레이트가 생성되어 파이프라인의 원유 또는 가스 이송을 방해하며, 심각할 경우 파이프라인에 큰 손상을 가져오기도 한다.

한국공개특허 제2015-0144980호(2015.12.29. 연근해 설치용 해양플랜트의 해수 취수 시스템) 한국공개특허 제2007-0075400(2007.07.18. 일체형 삼각 전선 몰딩)

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사항을 고려하여 제안된 것으로, 해양플랜트에서 원유 또는 가스의 시추 및 이송을 위해 설치된 파이프라인에 유빙 또는 쇠굴에 의해 손상이 가는 것을 방지할 수 있는 해저 파이프라인 덮개형 보호 장치를 제공하고자 한다.

그리고 본 발명은 이와 같은 해저 파이프라인의 유빙 또는 쇠굴 보호에 더불어 덮개형 보호 장치를 통해 해저 파이프라인 주위의 온도를 유지하여 줌으로써 파이프라인에 하이드레이트가 생성되는 것도 같이 방지하여 줄 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 해저 파이프라인 덮개형 보호 장치는 해저면 또는 해저면 밑에 설치되어 유정에서 생산되는 원유 또는 천연가스를 해상플랫폼으로 이송하는 유로를 구성하는 파이프라인의 상측에 상기 파이프라인의 길이방향을 따라 설치되며, 곡면을 가지는 판 형상으로 형성되어 양측단은 해저면에 고정수단을 통해 고정되고, 중심부 내측에는 해저면과 공간부가 형성되고 외측 곡면은 빙하가 회피되는 회피면을 형성한다.

본 발명에 의한 해저 파이프라인 덮개형 보호 장치는 해양플랜트에서 원유 또는 가스의 시추 및 이송을 위해 설치된 파이프라인에 덮개형 보호 장치를 구비하여 주기 때문에 파이프라인이 유빙에 의해 손상되거나 파이프라인 주위에 쇠굴 현상이 발생하는 것을 방지하여 줄 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 발명에 의한 해저 파이프라인 덮개형 보호 장치는 해저 표면에 구비되는 파이프라인 및 해저 밑에 구비되는 파이프라인 모두에 적용할 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 발명에 의한 해저 파이프라인 덮개형 보호 장치는 이와 같은 덮개형 보호장치 및 덮개형 보호 장치와 파이프라인 사이에 구비되는 단열소재를 통해 파이프라인 주위의 온도를 일정하게 유지하여 주거나, 주변의 낮은 온도가 전도되지 않도록 함으로써 파이프라인에 하이드레이트가 생성되는 것을 방지하여 줄 수 있는 효과가 있다.

도 1은 극지 해양에서의 유빙에 의한 해저 표면 손상을 설명하는 참조도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 덮개형 보호장치가 해저 표면 밑에 설치된 파이프라인 구비된 모습을 나타낸 참조도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 덮개형 보호장치가 해저 표면 위에 설치된 파이프라인 구비된 모습을 나타낸 참조도

본 발명에 따른 실시예에 대하여 구체적으로 설명하기 전에, 본 발명은 이하의 상세한 설명 또는 첨부 도면에 도시된 구성에 한정되지 않으며 다양한 방식으로 사용되거나 수행될 수 있다.

또한, 본 명세서에 사용되는 표현이나 용어는, 단지 설명을 위한 것이며, 한정을 위한 것으로 간주되어서는 안 된다는 것을 알아야 한다.

즉, 본 명세서에 사용되는, "장착된", "설치된", "접속된", "연결된", "지지된", "결합된" 등의 표현은, 다른 것을 나타내는 것으로 지시하거나 한정하고 있는 않는 한, 직접적인 그리고 간접적인 장착, 설치, 접속, 연결, 지지, 및 결합을 모두 포함하는 광범위한 표현으로 사용되고 있다. "접속된", "연결된", "결합된"이라고 하는 표현은, 물리적인 또는 기계적인 접속, 연결 또는 결합에 한정되지 않는다.

그리고 본 명세서에서, 상부, 하부, 하향, 상향, 후방, 바닥, 전방, 후부 등과 같이 방향을 나타내는 용어는 도면을 설명하기 위해 사용되고 있지만, 이러한 용어는, 편의를 위해 도면에 대해 상대적인 방향(정상적으로 봤을 때)을 나타내는 것이다. 이러한 방향을 나타내는 용어는, 어떠한 형태로든 본 발명을 그 문자대로 한정하거나 제한하는 것으로 받아들여져서는 안 된다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 "제1", "제2", "제3" 등의 용어는, 단지 설명을 위한 것이며, 상대적인 중요도를 의미하는 것으로 고려되어서는 안 된다.

본 발명의 바람직할 실시예들에 따른 덮개형 보호장치(이하 '보호장치'로 칭한다.)는 중심부와 양측단으로 구성되는 판형상으로 이루어진다.

상기 보호장치는 다양한 재질로 이루어질 수 있는데 단단한 금속재질로 이루어지거나 탄성을 가지는 연성의 재질로 이루어질 수 있다.

상기 중심부는 빙하의 충격으로부터 파이프라인(10)을 보호하기 위한 충격완충 기능 및 해류에 의하여 상기 파이프라인(10) 주위에 쇠굴 현상이 일어나는 것을 방지하는 기능을 한다.

그리고 상기 양측단은 해저면에 고정되어 상기 중심부가 빙하의 충격으로부터 충격을 받을때 이동되거나 움직이지 않도록 한다.

상기 중심부는 빙하의 충격으로 부터 파이프라인을 유연하게 보호할 수 있도록 곡면 형상을 가지는데 상측으로 볼록한 형상으로 구비될 수 있으며 또는 내측이 아래로 오목한 형상으로도 구비될 수 있다.

이와 같은 중심부의 형상은 파이프라인(10) 설치 지형에 따라 자유롭게 실시가 가능하다.

그리고 상기 보호장치는 파이프라인(10)이 해저면 아래에 구비되어 있는 상태에서 설치될 수 있으며 또는 파이프라인(10)이 해저면 바닥에 구비되어 있는 상태에서 설치될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보호장치는 이와 같이 해저의 다양한 지형, 유빙의 형태 및 파이프라인의 다양한 설치구조에 맞추어 보호장치를 구비하여 줄 수 있다.

이하에서는 이와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보호장치의 세부 구성에 대하여 첨부된 도면을 참조로 하여 자세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보호장치(20)가 해저 표면 밑에 설치된 파이프라인(10)에 구비된 모습을 나타낸 참조도로 오목한 곡면을 가지는 중심부(21)는 해저 표면 위로 해저 표면과 자연스럽게 곡면을 이루도록 구성되어 빙하의 충격을 최소화할 수 있도록 구성된다.

그리고 상기 중심부(21)와 해저면 사이에는 공간부((26)가 형성되어 빙하의 충격을 추가적으로 완화하며 빙하에 의한 충격으로 보호장치(20)가 해저면과 바로 부딪혀 보호장치(20)에 손상이 가는 것을 방지하도록 구성된다.

그리고 상기 공간부(26)에는 충격을 흡수하는 충격 흡수부재(24)가 더 구비된다. 상기 충격 흡수부재(24)는 에어쿠션, 탄성을 가지는 재질의 댐퍼부재등 다양하게 사용자의 선택에 따라 실시가 가능하다.

그리고 상기 충격 흡수부재(24)는 상기 공간부(26)에 하나의 모듈로 채워지는 형태로 구비될 수 있으며 또는 작은 충격 흡수부재(24) 모듈이 복수개 상기 공간부(26)에 채워지는 형태로 구비될 수 있다.

그리고 상기 중심부(21)의 내측 공간부(26) 양측부에는 상기 공간부를 해저면에 대항하는 방향으로 지지하는 공간부 지지 파일(43)이 구비된다.

상기 공간부 지지 파일(43)은 보다 바람직하게는 공간부(26)에 구비되는 충격 흡수부재(24) 하단에서 상기 충격흡수부재(24)를 지지하는 형태로 구비되는 것이 바람직하다.

이는 상기 공간부 지지 파일(43)이 중심부(21)를 견고히 지지하면서도 중심부(21)와 공간부 지지 파일(43) 사이에 완충부재를 둠으로써 충격을 완화하면서 중심부(21)를 지지할 수 있도록 하기 위함이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보호장치(20)는 이와 같은 중심부(21)의 곡면형상, 공간부(26)의 완충, 충격 흡수부재(24)의 완충 및 공간부 지지 파일(43)의 지지 및 완충을 통하여 빙하의 충격으로부터 파이프라인(10)을 견고히 보호할 수 있는 우수한 효과가 있다.

그리고 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보호장치(20)는 이와 같이 공간부(26)를 둠으로써 외부의 온도를 차단을 할 수 있는 에어쿠션 기능을 하여 상기 파이프라인(10)에서 하이드레이트가 생성되는 것을 방지하여 줄 수 있으며 해저 해류의 영향이 파이프라인(10) 주위의 해저면에 미치는 것을 방지하여 쇠굴 현상을 방지하여 줄 수 있다.

다음으로 상기 보호장치(20)의 양측단(22)에 대하여 설명하면, 양측단은 평평한 판 형상으로 상기 양측단(22)이 해저면에 인입되어 묻힌 상태로 보호장치(20)를 해저면에 지지할 수 있으며 또는 고정수단을 이용하여 양측단(22)을 해저면에 지지하여 줄 수 있다.

상기 고정수단은 상기 양측단(22)을 해저면에 고정하는 고정 파일(42)로 구비되는 것이 바람직하다.

상기 고정파일(42)을 통해 양측단(22)을 해저면 표면상에 고정시킬 수 있으며 더욱 견고히 지지하기 위해 고정파일(42)을 타격하여 양측단(22)과 고정파일(42)이 해저면 아래로 인입되도록 할 수 있다.

상기 고정파일(42)의 상단에는 상기 양측단(22)을 해저면 방향으로 누름 지지하는 고정 파일 탭(40)이 구비된다. 상기 고정 파일 탭(40)은 상기 양측단(22)이 빙하의 충격으로 상방향으로 들어올려지거나 옮겨지는 것을 방지하며 더욱 견고히 지지하도록 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이와 같이 해저면 밑에 구비된 파이프라인을 빙하의 충격, 해류에 의한 쇠굴 및 하이드레이트의 생성을 억제할 수 있다.

이하에서는 해저면 위에 설치되는 파이프라인(10)을 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보호장치(20)로 보호하는 것에 대하여 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 보호장치(20)가 해저 표면 위에 설치된 파이프라인 구비된 모습을 나타낸 참조도로서, 앞서 설명한 바와 다른 구성을 위주로 설명하기로 한다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 보호장치(20)는 중심부(21) 및 양측단(22)은 동일한 구성을 가지는데 공간부(26)에 충격흡수부재(24)가 구비되지 않고 단열재료가 충진된다.

이는 파이프라인(10)이 해저면 아래에 위치할 경우 외부의 영향을 비교적 덜 받지만 해저면 위에 위치할 경우 극지 해양에서는 외부 온도의 영향을 많이 받아 파이프라인(10)에 하이드레이트 생성 가능성이 높기 때문에 하이드레이트의 생성 방지를 위해 단열재료(32)가 충진다.

상기 단열재료(32)는 다양한 재질로 이루어질 수 있는데 바람직하기로는 탄성을 가지는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 이는 단열과 충격흡수의 기능을 동시에 가지도록 하기 위함이다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 이와 같이 해저면 위에 구비된 파이프라인을 빙하의 충격으로 인한 손상 방지, 해류에 의한 쇠굴 및 하이드레이트의 생성을 억제할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

10: 파이프라인 20: 덮개형 보호 장치 21: 중심부 22: 양측단
24: 충격흡수부재 26: 공간부 32: 단열재료
40: 고정 파일 탭 42: 고정파일 43: 공간부 지지파일

Claims (9)

1. 해저면 또는 해저면 밑에 설치되어 유정에서 생산되는 원유 또는 천연가스를 해상플랫폼으로 이송하는 유로를 구성하는 파이프라인의 상측에 상기 파이프라인의 길이방향을 따라 설치되며,
   곡면을 가지는 판 형상으로 형성되어 양측단은 해저면에 고정수단을 통해 고정되고, 중심부 내측에는 해저면과 공간부가 형성되고 외측 곡면은 빙하가 회피되는 회피면을 형성하고,
   상기 고정수단은 상기 양측단을 해저면에 고정하는 고정 파일이며,
   상기 고정 파일의 상단에는 상기 양측단을 해저면 방향으로 누름 지지하는 고정 파일 탭이 구비되는 것을 특징으로 하는 해저 파이프라인 덮개형 보호 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 공간부에는 단열재료가 충진되는 것을 특징으로 하는 해저 파이프라인 덮개형 보호 장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 단열재료는 해저면 위에 구비되는 파이프라인 주위를 감싸게 구비되는 것을 특징으로 하는 해저 파이프라인 덮개형 보호 장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 공간부에는 충격을 흡수하는 충격 흡수부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 해저 파이프라인 덮개형 보호 장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 충격 흡수부재는 해저면 아래에 구비되는 파이프라인의 해저면위 공간부에 구비되는 것을 특징으로 하는 해저 파이프라인 덮개형 보호 장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1항에 있어서,
   상기 공간부 양측부에는 상기 공간부를 해저면에 대항하는 방향으로 지지하는 공간부 지지 파일이 구비되는 것을 특징으로 하는 해저 파이프라인 덮개형 보호 장치.
9. 제 4항에 있어서,
   상기 충격흡수부재 하단에는 상기 충격흡수부재를 해저면에 대항하는 방향으로 지지하는 충격흡수부재 지지 파일이 구비되는 것을 특징으로 하는 해저 파이프라인 덮개형 보호 장치.

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