KR101885171B1 - 해양구조물 - Google Patents

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KR101885171B1
KR101885171B1 KR1020170049060A KR20170049060A KR101885171B1 KR 101885171 B1 KR101885171 B1 KR 101885171B1 KR 1020170049060 A KR1020170049060 A KR 1020170049060A KR 20170049060 A KR20170049060 A KR 20170049060A KR 101885171 B1 KR101885171 B1 KR 101885171B1
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박주신
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삼성중공업(주)
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Abstract

라이저의 움직임을 제어할 수 있는 해양구조물이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 해양구조물은 본체; 본체에 설치되고, 시추를 위한 데릭을 지지하는 캔틸레버; 시추를 위하여 데릭으로부터 해저를 향하여 연장되는 라이저; 본체에 회전 가능하게 결합되는 지지부재; 지지부재에 고정되고, 라이저가 관통되며, 라이저의 수평 방향 움직임을 감쇄하는 완충부재; 및 캔틸레버에 회전 가능하게 결합되고, 지지부재를 수평으로 지지하는 서포트;를 포함한다. 본 발명의 실시예에 의하면, 라이저의 움직임을 안정적으로 컨트롤할 수 있으며, 해양구조물의 이동시 또는 유지/보수 작업 중에 공간 효율성을 극대화할 수 있다.

Description

해양구조물{OFFSHORE STRUCTURE}
본 발명은 해양구조물에 관한 것으로, 보다 구체적으로 시추용 라이저(riser)의 움직임을 감쇄할 수 있는 해양구조물에 관한 것이다.
원유나 천연가스 등의 시추를 위하여 잭업 리그(jack-up rig)와 같은 해양구조물이 활용되고 있다. 잭업 리그는 정해진 해역에서 잭킹 시스템(jacking system)을 이용하여 레그(leg)를 해저로 하강시켜, 선체(hull) 및 캔틸레버(cantilever) 부분을 수면 위로 들어올린 상태에서 시추 작업을 수행한다. 캔틸레버에는 시추를 위한 데릭(derrick) 구조물이 설치되고, 데릭으로부터 해저 웰(well)까지 시추용 라이저(riser)가 연결된다. 라이저는 조류와 파도의 영향을 받아 수평 또는 상하 방향으로 움직임이 발생한다. 이러한 라이저의 움직임이 과도하게 발생하거나, 잭업 리그의 상부 구조물(선체, 캔틸레버, 데릭 등)에 마련된 각종 시추 장비들의 진동이 해수 아래의 라이저로 전달되어, 원활한 시추 작업이 어려울 수 있다.
본 발명은 라이저(riser)의 움직임을 컨트롤할 수 있으며, 또한 공간 효율성을 극대화할 수 있는 해양구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 해양구조물은 본체; 상기 본체에 설치되고, 시추를 위한 데릭을 지지하는 캔틸레버; 시추를 위하여 상기 데릭으로부터 해저를 향하여 연장되는 라이저; 상기 본체에 회전 가능하게 결합되는 지지부재; 상기 지지부재에 고정되고, 상기 라이저가 관통되며, 상기 라이저의 수평 방향 움직임을 감쇄하는 완충부재; 및 상기 캔틸레버에 회전 가능하게 결합되고, 상기 지지부재를 수평으로 지지하는 서포트;를 포함한다.
상기 지지부재는 길이 조절이 가능하게 제공될 수 있다.
상기 서포트는 상기 지지부재와 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
상기 해양구조물은 상기 라이저에 결합되어 해수면에 부유하며, 상기 라이저의 충격이 해수면 하부 측으로 전달되는 것을 방지하는 댐퍼;를 더 포함할 수 있다.
상기 해양구조물은 상기 댐퍼에 설치되는 조명부;를 더 포함할 수 있다.
상기 해양구조물은 상기 본체의 측면에 설치된 가이드레일; 상기 가이드레일을 따라 이동 가능하며, 상기 지지부재의 일단이 결합되는 이동부재; 및 상기 이동부재를 상기 가이드레일을 따라 구동하여 상기 지지부재의 위치를 조절하는 구동부;를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 해양구조물은 상기 본체에 회전 가능하게 결합되고, 상기 지지부재의 하부에 배치되는 보조 지지부재; 및 상기 지지부재에 회전 가능하게 결합되고, 상기 보조 지지부재를 수평으로 지지하는 보조 서포트;를 더 포함할 수 있다.
상기 지지부재 및 상기 보조 지지부재는 각각 길이 조절 가능하게 제공될 수 있으며, 상기 완충부재의 위치 및 각도는 상기 지지부재 및 상기 보조 지지부재의 길이에 따라 조절될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 라이저의 움직임을 컨트롤할 수 있으며, 해양구조물의 이동시 또는 유지/보수 작업 중에 공간 효율성을 극대화할 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양구조물을 개략적으로 보여주는 부분 사시도이다.
도 2는 도 1의 'A'부 확대도이다.
도 3은 도 1의 'A'부 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 해양구조물을 구성하는 지지부재가 서포트로부터 분리된 상태를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 해양구조물의 일부를 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 5의 실시예에 따른 해양구조물의 일부를 보여주는 평면도이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도면에서 일부 구성은 다소 과장되거나 축소되어 도시될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 실시예에 따른 해양구조물은 라이저(riser)의 수평방향 및 수직방향 움직임을 감쇄할 수 있도록 제공된다. 본 실시예에 따른 해양구조물은 본체에 회전 가능하게 결합되는 지지부재; 지지부재에 고정되어 라이저의 수평 방향 움직임을 감쇄하는 완충부재; 캔틸레버(cantilever)에 회전 가능하게 결합되어 지지부재를 수평으로 지지하는 서포트;를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 해양구조물은 지지부재, 완충부재, 및 서포트가 상호 결합된 상태에서 시추 작업 중에 라이저의 움직임을 감쇄할 수 있으며, 시추 작업을 하지 않는 동안에는 캔틸레버 하부 측의 공간을 확보하여 이동 또는 유지/보수 등의 작업을 원활하게 수행할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 해양구조물은 상기 라이저에 결합되어 해수면에 부유하는 댐퍼;를 포함하여 구성됨으로써, 데릭(derrick)으로부터의 충격이 해수면 하부 측의 라이저로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양구조물을 개략적으로 보여주는 부분 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 해양구조물은 본체(110), 레그(120), 캔틸레버(130), 데릭(140), 라이저(150), 완충부재(160), 지지부재(170), 서포트(180) 및 댐퍼(190)를 포함한다.
본체(110)는 예를 들어, 원유, 가스, 해저광물 등의 채취, 시추, 가공, 정제, 재기화, 저장이나 수송을 위한 터미널 설비 등을 탑재하여 목적으로 하는 해양 작업을 수행하기 위해 제공될 수 있다. 본체(110)는 복수의 레그(120)에 의하여 잭업(jack-up)되지 않은 상태에서는 해상에 부유할 수 있도록 제공된다. 본체(110) 내에는 레그(120)를 상하 방향으로 상대 운동시킬 수 있도록 잭킹 시스템(jacking system)이 마련될 수 있다.
레그(120)는 본체(110)를 관통하여 상하 방향으로 이동 가능하게 설치된다. 레그(120)는 본체(110)와 캔틸레버(130) 및 데릭(140)을 수면 위로 들어올리기 위해, 본체(110)에 대해 해저면 측으로 하강될 수 있다. 레그(120)는 본체(110)를 지지하기 위하여 3개 이상 형성될 수 있다. 레그(120)는 잭업(jack-up) 모드시 본체(110)의 하중을 견딜 수 있을 정도의 강성을 갖도록 형성된다. 레그(120)는 원기둥, 사각 트러스 구조, 삼각 트러스 구조 혹은 그 밖의 다양한 형태로 형성될 수 있다.
캔틸레버(130)는 스키드박스(skid box)를 매개로 본체(10)의 상면 모서리부에 설치되며, 시추를 위한 구조물인 데릭(140)을 지지한다. 캔틸레버(130)는 본체(110)에 제1 방향(X)으로 이동 가능하게 설치될 수 있다. 데릭(140)은 해저로 라이저(150)를 내려보내는 호이스트 등의 장치를 구비할 수 있다.
라이저(150)는 시추를 위하여 데릭(140)으로부터 해저를 향하여 연장된다. 라이저(150)는 해전 유전, 가스전 등의 굴착용 천공, 원유, 가스, 광물의 이송 등을 수행할 수 있는 파이프로 제공될 수 있다.
도 2는 도 1의 'A'부 확대도이고, 도 3은 도 1의 'A'부 측면도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 라이저(150)의 움직임을 완충하기 위한 완충부재(160)의 지지를 위하여, 본체(110)에 지지부재(170)가 제1 방향(X)으로 마련된다. 일 실시예에서, 지지부재(170)는 본체(110)의 측면부에 힌지(171)를 중심으로 회전 가능하게 결합될 수 있다.
완충부재(160)를 안정적으로 지지하기 위하여, 지지부재(170)는 본체(110)의 측면부에 제2 방향(Y)을 따라 복수개 마련될 수 있다. 캔틸레버(130)의 이동이나 라이저(150)의 운동 방향 등에 대응할 수 있도록, 지지부재(170)는 제1 방향(X)으로 길이 조절이 가능하게 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 지지부재(170)는 유압 실린더 등에 의하여 신축 가능한 텔레스코픽(telescopic) 구조(170a,170b,170c)로 제공될 수 있다.
완충부재(160)는 라이저(150)의 완충을 위해 지지부재(170)의 말단 측에 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 완충부재(160)는 지지부재(170)의 말단 측에 마련된 고정부(170d)에 의해, 두 개의 지지부재(170) 사이에 고정될 수 있다. 완충부재(160)는 지지부재(170)와 보조 지지부재(172) 사이에 복수개 결합될 수도 있다.
완충부재(160)는 원통형으로 제공될 수 있으며, 중심부에 라이저(150)가 관통되는 홀이 상하 방향으로 형성되어, 라이저(150)의 수평 방향(제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)) 움직임을 감쇄할 수 있다. 완충부재(160)는 라이저(150)와 접촉하는 부분만 완충 재질로 이루어질 수도 있고, 전체적으로 완충 재질로 제공될 수도 있다.
지지부재(170)가 신축 가능하게 제공되므로, 완충부재(160)의 위치는 제1 방향(X)으로 조절 가능하다. 따라서, 캔틸레버(130)의 이동이나 본체(110)의 움직임, 해저 웰 간의 수평 방향 거리차이 등에 따라 완충부재(160)의 위치를 조절하여 라이저(150)의 운동 감쇄 효과를 극대화할 수 있다.
서포트(180)는 캔틸레버(130)의 측면에 회전 가능하게 결합된다. 서포트(180)는 지지부재(170)를 수평으로 지지한다. 서포트(180)는 지지부재(170)와 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 지지부재(170)에는 서포트(180)와 결합될 수 있는 고리 형태의 결합부(175)가 마련될 수 있다. 서포트(180)는 말단부가 결합부(175)에 삽입되어 지지부재(170)를 수평 방향으로 지지하게 된다.
완충부재(160)를 보다 안정적으로 지지하기 위하여, 지지부재(170)의 하부에는 보조 지지부재(172)가 추가로 마련될 수 있다. 보조 지지부재(172)는 지지부재(170)와 유사한 구조로 제공될 수 있다. 보조 지지부재(172)는 본체(110)에 힌지(173)를 중심으로 회전 가능하게 결합될 수 있다. 보조 지지부재(172)는 제1 방향(X)으로 길이 조절이 가능하게 제공될 수 있다. 보조 지지부재(172)는 유압 실린더 등에 의해 신축되는 텔레스코픽(telescopic) 구조(172a,172b,172c)로 제공될 수 있다.
지지부재(170)의 측면에는 보조 지지부재(172)를 수평으로 지지하기 위한 보조 서포트(182)가 회전 가능하게 마련될 수 있다. 보조 서포트(182)는 보조 지지부재(172)와 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 보조 지지부재(172)에는 보조 서포트(182)와 결합될 수 있는 고리 형태의 결합부(176)가 마련될 수 있다. 보조 서포트(182)는 이의 말단부가 결합부(176)에 삽입되어 보조 지지부재(172)를 수평 방향으로 지지하게 된다.
지지부재(170)와 마찬가지로, 보조 지지부재(172)는 캔틸레버(130)의 이동 정보, 본체(110)의 움직임 정보, 해저 웰 간의 수평 방향 거리차이 등에 따라 제1 방향(X)으로 신축되어 완충부재(160)의 위치를 조절할 수 있다.
완충부재(160)는 지지부재들(170)과, 보조 지지부재들(172)의 사이에 안정적으로 지지될 수 있다. 또한, 완충부재(160)는 상부에 설치되는 지지부재들(170)에 의해 상단부가 지지되고, 하부에 설치되는 보조 지지부재들(172)에 의해 하단부가 지지되어, 수직 방향으로 배치됨으로써, 라이저(150)를 상하 방향(Z)으로 유지할 수 있다.
지지부재들(170)과 보조 지지부재들(172)은 각각 제1 방향(X)으로 길이 조절이 가능하게 제공되므로, 지지부재들(170)과 보조 지지부재들(172)의 인출 길이를 조절하여 완충부재(160)가 소정의 각도로 기울어지게 할 수도 있다. 예를 들어, 데릭(140)과 해저 웰 간에 수평 거리 차이가 존재하는 경우, 라이저(150)가 해저 웰로 유도되도록 지지부재들(170)과 보조 지지부재들(172)의 신축값을 조절할 수 있다.
댐퍼(190)는 라이저(150)에 결합되어 해수면에 부유한다. 댐퍼(190)는 데릭(140)에서 충격이나 진동 발생시, 부력에 의하여 해당 충격이나 진동이 해수면 하부 측의 라이저(150)로 전달되는 것을 방지한다. 따라서, 댐퍼(190)에 의해 라이저(150)의 상하 방향(Z) 움직임이 감쇄될 수 있다. 댐퍼(190)에는 조명부가 설치될 수 있다. 조명부는 야간에 조명을 발생하여, 야간 작업시 라이저(150)에 충격을 가하거나 손상을 일으키지 않도록 작업자에게 주의를 상기시킬 수 있다.
시추 작업시 완충부재(160)의 운용을 위하여 지지부재(170)와 보조 지지부재(172)가 펼쳐지며, 완충부재(160)와 댐퍼(190)에 의해 라이저(150)의 수평 및 상하 방향 움직임을 감쇄하여, 조류, 파도, 상부 구조물의 충격이나 진동 등에 관계없이, 시추 작업을 원활하게 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 해양구조물을 구성하는 지지부재가 서포트로부터 분리된 상태를 보여주는 도면이다. 시추 작업을 수행하지 않는 동안에는 도 4의 도시와 같이 지지부재(170)와 서포트(180)의 결합 및 보조 지지부재(172)와 보조 서포트(182)의 결합을 해제하고, 지지부재(170)와 보조 지지부재(172)의 길이를 단축시킴으로써, 캔틸레버(130)의 하부 측에 공간을 확보할 수 있어, 해양구조물의 이동이나 유지/보수 작업 등을 원활하게 수행할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 의하면, 시추 작업시 완충부재(160)에 의해 라이저(150)의 횡방향 및 수직방향 움직임을 컨트롤할 수 있으며, 해양구조물 이동이나 유지/보수 중에는 지지부재(170)와 보조 지지부재(172)를 본체(110) 측으로 접어 공간 효율성을 극대화할 수 있다.
지지부재(170)와 보조 지지부재(172)를 회동시키는 구동부를 마련한 경우에는 라이저(150)의 움직임을 가장 안정적으로 감쇄시킬 수 있도록 지지부재(170)와 보조 지지부재(172)의 회전 각도를 조절하는 것도 가능하다. 또한, 이 경우, 해양구조물의 이동이나 유지/보수 작업시 지지부재(170)와 보조 지지부재(172)를 본체(110) 측으로 접어, 이동 또는 유지/보수 작업 등을 보다 원활하게 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 해양구조물의 일부를 보여주는 사시도이고, 도 6은 도 5의 실시예에 따른 해양구조물의 일부를 보여주는 평면도이다. 도 5 및 도 6의 실시예를 설명함에 있어서 앞서 설명한 실시예와 동일한 구성에 대하여는 중복되는 설명을 생략할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본체(110)의 측면에 가이드레일(210,230)이 제2 방향(Y)으로 설치되고, 가이드레일(210,230)을 따라 제2 방향(Y)으로 이동 가능하게 이동부재들(220,240)이 마련될 수 있다. 제1 이동부재(220)에는 지지부재(170)의 일단이 회전 가능하게 결합된다. 제1 이동부재(220)는 구동부(도시생략)에 의해 가이드레일(210)을 따라 구동될 수 있다. 이에 따라 지지부재(170)의 위치가 제2 방향(Y)으로 조절될 수 있다. 구동부는 랙/피니언, 스크류기어, 유압실린더 등의 다양한 구동매커니즘으로 제공될 수 있다.
제2 이동부재(240)에는 보조 지지부재(172)의 일단이 회전 가능하게 결합된다. 제1 이동부재(220)와 마찬가지로, 제2 이동부재(240)는 구동부(도시생략)에 의해 가이드레일(230)을 따라 구동될 수 있으며, 이에 따라 보조 지지부재(172)의 위치가 제2 방향(Y)으로 조절될 수 있다.
도 5 및 도 6의 실시예에 의하면, 완충부재(160)의 위치와 각도를 제1 방향(X)뿐 아니라, 제2 방향(Y)으로도 조절할 수 있으므로, 라이저(150)의 움직임을 보다 안정적으로 감쇄할 수 있다. 뿐만 아니라, 지지부재(170)와 보조 지지부재(172)를 상하 방향으로 구동할 수 있는 시스템을 추가로 마련하여, 완충부재(160)의 위치 및 각도를 3축 방향으로 모두 조절할 수 있도록 하는 것도 가능하다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
100: 해양구조물 110: 본체
120: 레그 130: 캔틸레버
140: 데릭 150: 라이저
160: 완충부재 170: 지지부재
172: 보조 지지부재 180: 서포트
182: 보조 서포트 190: 댐퍼
210, 230: 가이드레일 220: 제1 이동부재
240: 제2 이동부재

Claims (7)

  1. 본체;
    상기 본체에 설치되고, 시추를 위한 데릭을 지지하는 캔틸레버;
    시추를 위하여 상기 데릭으로부터 해저를 향하여 연장되는 라이저;
    일단이 상기 본체에 회전 가능하게 결합되는 지지부재;
    상기 지지부재의 타단에 고정되고, 상기 라이저가 관통되며, 상기 라이저의 수평 방향 움직임을 감쇄하는 완충부재; 및
    일단이 상기 캔틸레버에 회전 가능하게 결합되고, 타단이 상기 지지부재와 착탈 가능하게 결합되고, 시추 작업 시에 상기 지지부재에 결합되어 상기 지지부재를 수평으로 지지하는 서포트;를 포함하고,
    상기 지지부재는 상기 본체의 이동 시 또는 유지보수 작업 시에 상기 본체 측으로 접힐 수 있게 제공되는 해양구조물.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 지지부재는 길이 조절이 가능하게 제공되는 해양구조물.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 라이저에 결합되어 해수면에 부유하며, 상기 라이저의 충격이 해수면 하부 측으로 전달되는 것을 방지하는 댐퍼;를 더 포함하는 해양구조물.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 댐퍼에 설치되는 조명부;를 더 포함하는 해양구조물.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 본체의 측면에 설치된 가이드레일;
    상기 가이드레일을 따라 이동 가능하며, 상기 지지부재의 일단이 결합되는 이동부재; 및
    상기 이동부재를 상기 가이드레일을 따라 구동하여 상기 지지부재의 위치를 조절하는 구동부;를 더 포함하는 해양구조물.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 본체에 회전 가능하게 결합되고, 상기 지지부재의 하부에 배치되는 보조 지지부재; 및
    상기 지지부재에 회전 가능하게 결합되고, 상기 보조 지지부재를 수평으로 지지하는 보조 서포트;를 더 포함하고,
    상기 지지부재 및 상기 보조 지지부재는 각각 길이 조절 가능하게 제공되며,
    상기 지지부재 및 상기 보조 지지부재의 길이에 따라 상기 완충부재의 위치 및 각도 조절이 가능한 해양구조물.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101434580B1 (ko) * 2013-07-11 2014-08-27 삼성중공업 주식회사 하이브리드 잭업 드릴링 및 생산 장치
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