KR101897850B1 - 드릴 파이프 핸들링 시스템 - Google Patents

드릴 파이프 핸들링 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 드릴 파이프 핸들링 시스템에 관한 것으로서, 메인 웰 구역과 보조 웰 구역을 구비하는 시스템에 있어서, 상기 메인 웰 구역 및 상기 보조 웰 구역에 각각 구비되는 복수의 RBS장비; 드릴 파이프를 이송하는 하이드라래커; 상기 메인 웰 구역과 상기 보조 웰 구역의 중간 지점에 구비되는 정비 암; 및 상기 보조 웰 구역에서 상기 RBS장비를 기준으로 상기 정비 암이 구비되는 일측과 반대되는 타측에 구비되는 가이드 암을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 드릴 파이프 핸들링 시스템은, 정비 암을 RBS장비의 사이에 단독으로 구비하면서, 메인 웰 구역의 RBS장비의 일측에 가이드 암을 구비하여, 하나의 정비 암으로도 유지 보수 작업이 가능하도록 하여 구성을 간소화하는 동시에, 가이드 암을 이용한 드릴 파이프의 작업 효율성을 확보할 수 있다.

Description

드릴 파이프 핸들링 시스템{A handling system for drill pipe}
본 발명은 드릴 파이프 핸들링 시스템에 관한 것이다.
최근 급격한 산업화로 인해 석유와 같은 자원의 사용량이 급등함에 따라, 석유의 안정적인 생산과 공급이 대단히 중요한 문제로 떠오르고 있다. 그런데 대륙 또는 연해에서의 유전은 이미 많은 시추가 이루어진바, 최근에는 수심이 깊은 심해에 위치한 유전의 개발에 관심이 집중되고 있으며, 이러한 심해 유전을 시추하기 위해서는 일반적으로 드릴십(Drillship)이 이용된다.
드릴십은 첨단 시추장비를 탑재하고 자체의 동력으로 항해를 할 수 있도록 선박과 유사한 형태로 제작된 해상 구조물로서, 해상 플랫폼의 설치가 불가능한 심해 지역에서 원유나 가스 등의 채취 작업이 가능하고, 일정 지점에서 시추를 종료하고 다른 지점으로 이동하여 다시 시추를 수행할 수 있다는 장점이 있다.
이러한 드릴십은, 상하로 관통된 형태의 문풀(Moonpool) 구조를 구비하고, 문풀 상부에 위치하며 시추장비를 구비하는 데릭(Derrick)을 포함한다. 이하에서는 드릴십이 해저에 시추를 하는 과정에 대해 설명한다.
우선 드릴십은 자체 동력을 이용하여 시추 대상 지역으로 이동하고, 위치를 유지할 수 있도록 복수의 쓰러스터(Thruster)를 이용한 동적 위치유지 시스템(Dynamic Positioning System; DPS)을 구동한다.
이후 드릴십은 드릴 파이프(drill pipe)에 드릴 비트(drill bit)를 결합하고, 데릭에 마련된 호이스팅 시스템(Hoisting System)과 핸들링 시스템(Handling System)을 이용해 복수의 드릴 파이프를 충분한 길이만큼 연결하여 문풀을 통해 해저면까지 하강시킨 뒤, 로테이팅 시스템(Rotating System)을 통해 드릴 파이프를 회전하여 시추공을 형성한다.
1차로 드릴링이 완료되면, 데릭은 드릴 파이프를 회수하고 케이싱 파이프(casing pipe)를 시추공에 설치한 뒤, 케이싱 파이프와 시추공 사이에 콘크리트를 채우는 시멘팅(Cementing) 작업을 진행하며, 다시 드릴 파이프를 이용한 드릴링 작업과 케이싱 파이프를 설치하는 케이싱 및 시멘팅 작업을 반복 수행함으로써, 일정 깊이를 갖는 시추공의 형태를 유지시킨다.
시추공이 무너지지 않도록 케이싱 파이프가 충분히 설치되면, 라이저(Riser)에 BOP(Blow Out Preventer)를 연결하여 시추공에 결합하게 되며, 이때 라이저의 내부는 드릴 파이프와 케이싱 파이프의 이동 경로가 된다.
그런데 드릴링 과정에서 드릴 비트의 윤활 및 냉각과, 시추공 내부에서 생성되는 암석 덩어리 등의 분쇄물의 처리가 필요하다. 따라서 드릴십은 드릴 파이프의 내부에 머드를 공급하여 드릴 비트의 말단부에서 머드가 배출되도록 하고, 머드가 드릴 비트의 윤활과 냉각을 수행한 뒤 분쇄물과 함께 드릴 파이프의 외부에서 라이저의 내부를 통해 상부로 회수되도록 하는, 머드 순환 시스템(Mud Circulation System)을 사용한다. 회수된 머드는 분쇄물이 걸러진 후 재사용된다.
드릴십은 이러한 머드 순환 시스템을 구동하면서 드릴 비트가 유정에 도달할 때까지 드릴링과 케이싱 및 시멘팅 작업을 반복적으로 수행하는데, 이 경우 케이싱 작업에 사용되는 케이싱 파이프의 직경이 점차 작아짐에 따라, 상대적으로 작은 크기의 드릴 비트를 교체 사용하여 드릴링을 지속적으로 구현할 수 있다.
이와 같이 드릴십은, 파이프와 라이저 등을 설치 및 사용하기 위한 시스템과, 머드를 사용하는 시스템 등을 구비하며, 이러한 시스템을 이용하여 시추 작업을 원활히 구현하기 위한 문풀 구조, 데릭 구조, 그리고 적재 구조 등을 일정한 공간 내에 배치하여야 하므로, 상당히 높은 기술력이 요구됨에 따라 지속적으로 연구 및 개발이 이루어지고 있다.
그런데 드릴 파이프는, 길이가 10 내지 20m에 달하기 때문에, 유정까지 드릴 파이프를 연결하는 과정에서 상당히 많은 시간이 소요된다. 따라서 최근에는 이러한 작업 시간을 단축하기 위해, 3~4개의 드릴 파이프를 미리 조립하여 보관해 두고, 조립된 드릴 파이프를 서로 연결하여 드릴 파이프의 연결 작업에 소요되는 시간을 단축시키는 방식을 사용한다.
이때 사용되는 장비로는 하이드라래커(hydraracker)와 커넥터(Connector)가 있다. 작업 과정을 설명하면, 우선 하이드라래커를 이용해 마우스홀(Mousehole)에 드릴 파이프를 인입시키고, 다른 드릴 파이프를 마우스홀에 삽입된 드릴 파이프의 상부로 옮긴 뒤, 드릴 파이프용 커넥터를 사용하여 드릴 파이프를 조립을 수행한다.
이후 충분한 길이로 조립된 드릴 파이프는, 하이드라래커에 의해 마우스홀로부터 꺼내진 뒤 핑거보드(Finger Board)에 적치된 후, 드릴 파이프를 해저로 내려야 할 때 핑거보드로부터 인출되어 사용될 수 있다.
그러나 드릴 파이프를 이와 같이 조립하는 공간은 배치되는 장비의 이동 반경 등을 감안할 때 비교적 협소하기 때문에, 하이드라래커와 다른 장비 간에 간섭이 발생할 수 있다는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 하이드라래커의 종방향 레일에 가이드 암이 설치되도록 하여, 복수의 하이드라래커를 구비할 때 어느 하나의 하이드라래커가 파킹 모드로 놓여 있을 경우, 다른 하나의 하이드라래커와, 어느 하나의 하이드라래커의 종방향 레일에 설치된 가이드 암을 이용하여 드릴 파이프의 조립을 원활하게 수행할 수 있도록 하는 드릴 파이프 핸들링 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 보조 웰(Auxiliary Well) 구역에 RBS(Raised Back Up System)장비를 생략하고, 하이드라래커의 횡방향 레일과 이격된 위치에 가이드 암을 구비함으로써, 어느 하나의 하이드라래커가 파킹 모드에 놓여 있더라도 간섭 없이 가이드 암을 사용할 수 있도록 하는 드릴 파이프 핸들링 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 메인 웰(Main Well) 구역과 보조 웰 구역의 중심을 기준으로 복수의 RBS장비 간의 내측 방향에 정비 암을 구비하고, 외측 방향에 가이드 암을 설치함으로써, 정비 암의 대수를 절감하고 가이드 암의 사용에 간섭이 발생하지 않도록 하는 드릴 파이프 핸들링 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 드릴 파이프 핸들링 시스템은, 메인 웰 구역과 보조 웰 구역을 구비하는 시스템에 있어서, 상기 메인 웰 구역 및 상기 보조 웰 구역에 각각 구비되는 복수의 RBS장비; 드릴 파이프를 이송하는 하이드라래커; 상기 메인 웰 구역과 상기 보조 웰 구역의 중간 지점에 구비되는 정비 암; 및 상기 보조 웰 구역에서 상기 RBS장비를 기준으로 상기 정비 암이 구비되는 일측과 반대되는 타측에 구비되는 가이드 암을 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 하이드라래커는, 상기 드릴 파이프를 파지한 상태로 상하 승강되는 메인 암; 상기 메인 암의 승강을 구현하는 종방향 레일; 상기 메인 암의 상부에 구비되어 상기 드릴 파이프를 파지하는 상부 암; 및 상기 메인 암의 하부에 구비되어 상기 드릴 파이프를 파지하는 테일 암을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 메인 암은, 일단이 상기 종방향 레일에 승강 가능하게 구비되고 상기 종방향 레일로부터 돌출되는 길이가 가변되도록 구비되는 메인 구동부; 및 상기 메인 구동부의 타단에 구비되어 상기 드릴 파이프를 파지하는 메인 파지부를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 상부 암은, 일단이 상기 종방향 레일로부터 돌출되는 길이가 가변되도록 구비되는 상부 구동부; 및 상기 메인 구동부의 타단에 구비되어 상기 드릴 파이프를 파지하는 상부 파지부를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 테일 암은, 일단이 상기 종방향 레일로부터 돌출되는 길이가 가변되도록 구비되는 테일 구동부; 및 상기 테일 구동부의 타단에 구비되어 상기 드릴 파이프를 파지하는 테일 파지부를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 종방향 레일의 수평 방향 이동을 구현하는 횡방향 레일을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 가이드 암은, 상기 횡방향 레일과 이격 설치될 수 있다.
구체적으로, 상기 드릴 파이프가 인입되는 마우스홀을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 가이드 암은, 상기 마우스홀을 기준으로 상기 하이드라래커와 서로 반대측에 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 하이드라래커는, 상기 마우스홀에 어느 하나의 상기 드릴 파이프의 적어도 일부를 인입하고, 다른 하나의 상기 드릴 파이프를 상기 어느 하나의 상기 드릴 파이프의 상부에 위치시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 마우스홀에 인입된 어느 하나의 상기 드릴 파이프와, 다른 하나의 상기 드릴 파이프를 서로 연결시키는 커넥터를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 메인 암은, 상기 드릴 파이프를 파지한 상태로 상방으로 이동하여 상기 마우스홀에서 상기 드릴 파이프를 꺼낼 수 있다.
구체적으로, 상기 메인 암은, 상기 드릴 파이프의 일 지점을 파지한 상태로 상방으로 이동한 후, 상기 드릴 파이프의 파지를 해제한 뒤 하강하여 상기 드릴 파이프의 일 지점보다 상대적으로 낮은 지점을 파지한 상태로 상방으로 이동하여, 상기 상부 암이 상기 드릴 파이프를 파지하도록 할 수 있다.
구체적으로, 상기 가이드 암은, 상기 메인 암이 상기 드릴 파이프의 파지를 해제할 때 상기 드릴 파이프를 파지하고, 상기 상부 암이 상기 드릴 파이프를 파지할 때 상기 드릴파이프의 파지를 해제할 수 있다.
본 발명에 따른 드릴 파이프 핸들링 시스템은, 하이드라래커의 종방향 레일에 가이드 암을 부착하되, 가이드 암이 하이드라래커의 메인 암(Main Arm)의 상하 움직임을 방해하지 않도록 하며, 가이드 암이 마련된 하이드라래커의 파킹 모드 시 파킹 모드에 놓여있는 하이드라래커에 설치된 가이드 암과, 다른 하이드라래커를 활용하여 드릴 파이프의 조립 작업에 문제가 발생하지 않도록 할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 드릴 파이프 핸들링 시스템은, 메인 웰 구역에는 RBS장비를 설치하되 보조 웰 구역에는 RBS장비를 생략하고, 보조 웰 구역에서 하이드라래커와 마주하도록 가이드 암을 설치하여, 하이드라래커의 파킹 모드와 무관하게 가이드 암이 원활하게 간섭없이 구동되도록 할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 드릴 파이프 핸들링 시스템은, 정비 암을 RBS장비의 사이에 단독으로 구비하면서, 메인 웰 구역의 RBS장비의 일측에 가이드 암을 구비하여, 하나의 정비 암으로도 유지 보수 작업이 가능하도록 하여 구성을 간소화하는 동시에, 가이드 암을 이용한 드릴 파이프의 작업 효율성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 드릴 파이프 핸들링 시스템의 평면도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 드릴 파이프 핸들링 시스템에서 하이드라래커의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 드릴 파이프 핸들링 시스템의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 드릴 파이프 핸들링 시스템에서 하이드라래커의 측면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 드릴 파이프 핸들링 시스템의 평면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 드릴 파이프 핸들링 시스템의 평면도이고, 도 2 내지 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 드릴 파이프 핸들링 시스템에서 하이드라래커의 측면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 드릴 파이프 핸들링 시스템(1)은, 메인 웰 구역(100), 보조 웰 구역(200), 하이드라래커(300), 횡방향 레일(400), 마우스홀(500), 커넥터, 가이드 암(600), 프레임(700), RBS장비(800), 정비 암(900)을 포함한다.
메인 웰 구역(100)은, 드릴 파이프(2)의 하강이 이루어지는 공간이다. 메인 웰 구역(100)은 문풀(도시하지 않음)과 상하로 대응되게 구비될 수 있으며, 메인 웰 구역(100)을 통해 드릴 파이프(2)가 문풀을 거쳐 해저로 하강될 수 있다.
이때 메인 웰 구역(100)은 후술할 보조 웰 구역(200)에서 조립된 드릴 파이프 조립체(3)를 전달받아 드릴 파이프 조립체(3)를 서로 조립하면서 하강시키는 공간으로 사용되는데, 메인 웰 구역(100)에는 드릴 파이프(2) 하강을 위한 메인 홀(도시하지 않음)이 형성될 수 있다. 메인 홀은 문풀까지 관통되어 드릴 파이프(2)의 해저 하강을 허용한다.
메인 웰 구역(100)에는 드릴 파이프 조립체(3)의 파지를 위하여 하이드라래커(300)(메인 웰 구역(100)에 구비되는 하이드라래커(300)를 메인 하이드라래커(300)라 할 수 있다.)가 구비될 수 있다. 하이드라래커(300)의 구체적인 구성에 대해서는 후술하겠지만, 하이드라래커(300)는 복수 개로 구성되어 보조 웰 구역(200)과 메인 웰 구역(100)에 각각 구비될 수 있다.
이때 메인 웰 구역(100)에 구비되는 하이드라래커(300)가, 보조 웰 구역(200)에 구비되는 하이드라래커(300)를 대신할 수 있다. 즉 어느 하나의 하이드라래커(300)는 메인으로, 다른 하나의 하이드라래커(300)는 보조로 사용되며, 어느 하나가 고장나더라도 드릴 파이프(2)의 조립에 문제가 없도록 할 수 있다.
보조 웰 구역(200)은, 메인 웰 구역(100)의 일측에 구비되며, 드릴 파이프(2)를 드릴 파이프 조립체(3)로 조립하는 공간이다. 메인 웰 구역(100)과 보조 웰 구역(200)은 격벽 등에 의해 명확하게 구분되는 것은 아니며, 다만 본 실시예는 편의상 도면상에서 메인 웰 구역(100)과 보조 웰 구역(200)이 대칭되는 것으로 도시하였고, 이를 가정하여 설명하도록 한다.
보조 웰 구역(200)에는 메인 웰 구역(100)과는 별도로 드릴 파이프(2)의 파지를 위하여 하이드라래커(300)(보조 웰 구역(200)에 구비되는 하이드라래커(300)를 보조 하이드라래커(300)라 할 수 있다.)가 구비될 수 있다.
다만 보조 웰 구역(200)에 구비되는 하이드라래커(300)는, 3~4개의 드릴 파이프(2)를 드릴 파이프 조립체(3)로 조립하기 위한 것이고, 메인 웰 구역(100)에 구비되는 하이드라래커(300)는 조립된 드릴 파이프 조립체(3)를 서로 조립하기 위한 구성이다.
그러나 메인 하이드라래커(300)의 고장 시 보조 하이드라래커(300)를 사용할 수 있고, 보조 하이드라래커(300)의 고장 시 메인 하이드라래커(300)를 사용할 수 있도록 하기 위해서, 실질적으로 메인 하이드라래커(300)와 보조 하이드라래커(300)는 작업에 있어서는 구분될 수 있다고 하더라도 형태에 있어서는 동일할 수 있다.
보조 웰 구역(200)은 문풀과 상하로 어긋난 위치에 구비될 수 있으며, 마우스홀(500)을 구비할 수 있다. 다만 마우스홀(500)에 인입되는 드릴 파이프(2)는 문풀을 거쳐 해저로 하강되는 드릴 파이프(2)가 아니므로, 마우스홀(500)은 하단이 밀폐된 형상을 가질 수 있다. 즉 실질적으로 보조 웰 구역(200)은 문풀까지 연통된 부분을 구비하지 않을 수 있다.
보조 웰 구역(200)과 메인 웰 구역(100)은 드릴십의 전후 방향으로 나란히 배치될 수 있으며, 이는 드릴십의 상부 공간에서 전후 길이가 좌우 폭보다 충분하기 때문이다. 물론 본 발명은 보조 웰 구역(200)과 메인 웰 구역(100)의 배치를 상기와 같이 한정하지 않는다. 다만 메인 하이드라래커(300)와 보조 하이드라래커(300)의 상호 보조를 위하여, 메인 웰 구역(100)과 보조 웰 구역(200)은 후술할 횡방향 레일(400)을 공유할 수 있다.
하이드라래커(300)는, 드릴 파이프(2)를 이송한다. 하이드라래커(300)는 드릴 파이프(2)를 수직으로 세운 상태에서 이송할 수 있으며, 상하로 들어올리거나, 드릴 플로어(drill floor) 평면상에서 전후 또는 좌우 방향으로 이송시킬 수 있다.
평면상의 이송은, 하이드라래커(300)의 종방향 레일(340)이 회전될 수 있고 하이드라래커(300)가 횡방향 레일(400)을 따라 이동할 수 있기 때문에 가능하다. 다만 드릴 파이프(2)의 평면 상 움직임은 종방향 레일(340)의 회전 운동과 횡방향 레일(400)의 병진 운동에 의해서 가능하므로, 일정 범위로 제한될 수 있다.
하이드라래커(300)는 3개의 암(310, 320, 330)을 구비할 수 있다. 즉 하이드라래커(300)는 메인 암(310), 상부 암(320), 테일 암(330)을 포함하며, 상기 3개의 암(310, 320, 330)을 고정하는 종방향 레일(340)을 포함한다.
메인 암(310)은, 드릴 파이프(2)를 파지한 상태로 상하 승강된다. 메인 암(310)의 승강은 종방향 레일(340) 상에서 이루어질 수 있다. 메인 암(310)은 하이드라래커(300)의 높이를 기준으로 기본적으로 중간 지점에 구비될 수 있으며, 상하로 승강될 수 있는바 하이드라래커(300)의 높이를 기준으로 상하 위치는 가변될 수 있다.
메인 암(310)은, 메인 구동부(311)와, 메인 파지부(312)를 포함한다. 메인 구동부(311)는, 일단이 종방향 레일(340)에 승강 가능하게 구비되고, 종방향 레일(340)로부터 돌출되는 길이가 가변되도록 구비된다.
메인 구동부(311)는 적어도 하나 이상의 레버 구조를 가지며, 종방향 레일(340)의 일정 지점을 기준으로 회전하여 메인 파지부(312)가 상하로 움직이도록 할 수 있으며, 레버가 펴지거나 접혀짐에 따라 메인 파지부(312)가 종방향 레일(340)로부터 멀어지거나 가까워지도록 할 수 있다.
메인 구동부(311)가 메인 파지부(312)의 위치를 변경하는 상세 구조는 이 외에도 다양한 구조를 채용할 수 있다. 즉 메인 구동부(311)는 종방향 레일(340) 상에서 상하로 슬라이딩되고, 메인 파지부(312)를 종방향 레일(340)의 중심축으로부터 멀어지거나 가까워지는 방향으로 이동시킬 수 있다면, 어떠한 구조든 사용 가능하다.
메인 파지부(312)는, 메인 구동부(311)의 타단에 구비되어 드릴 파이프(2)를 파지한다. 메인 파지부(312)는 메인 구동부(311)를 기준으로 종방향 레일(340)에서 먼 측에 구비될 수 있으며, 드릴 파이프(2)의 단면을 파지함으로써 드릴 파이프(2)가 종방향으로 세워진 상태로 고정되도록 할 수 있다.
이를 위해 메인 파지부(312)는 회전 가능한 복수 개의 고리를 이용하여 드릴 파이프(2)의 외주면을 감싸면서 가압하는 방식으로 드릴 파이프(2)의 파지를 구현할 수 있다. 즉 메인 파지부(312)는 평단면이 'C'자 또는 'ㄷ'자로 구성될 수 있고, 양 끝단이 내측으로 움직일 수 있도록 해 내측에 인입된 드릴 파이프(2)가 견고하게 고정되도록 한다.
이때 메인 파지부(312)는 드릴 파이프(2)의 안정적인 파지를 위해서, 상하로 복수 개의 파지 지점을 형성할 수 있다. 즉 한 쌍의 고리를 가짐에 따라 평단면이 'C'자 또는 'ㄷ'자인 부분이 상하로 복수 개 배치되어, 드릴 파이프(2)의 상하 높이 중 적어도 일정 구간을 한꺼번에 파지함으로써 드릴 파이프(2)의 흔들림을 최소화할 수 있다.
상부 암(320)은, 메인 암(310)의 상부에 구비되어 드릴 파이프(2)를 파지한다. 상부 암(320) 역시 상부 구동부(321)와 상부 파지부(322)로 구비되는데, 상부 구동부(321)는 일단이 종방향 레일(340)로부터 돌출되는 길이가 가변되도록 구비되고, 상부 파지부(322)는 메인 구동부(311)의 타단에 구비되어 드릴 파이프(2)를 파지할 수 있다.
상부 구동부(321) 및 상부 파지부(322)는 실질적으로 메인 구동부(311) 및 메인 파지부(312)와 각각 동일/유사하다. 따라서 상부 구동부(321)와 상부 파지부(322)에 대한 설명은, 메인 구동부(311)와 메인 파지부(312)에 대한 설명으로 갈음하도록 한다.
상부 암(320)은 메인 암(310)의 상부에 위치하므로, 상부 암(320)이 파지하는 드릴 파이프(2)의 일정 지점은, 메인 암(310)이 파지하는 드릴 파이프(2)의 일정 지점보다 상방에 위치할 수 있다.
상부 암(320)은 드릴 파이프(2)의 상단이 외력 등에 의해 움직이는 것을 방지하기 위해 구비된다. 메인 암(310)만으로 드릴 파이프(2)를 파지하게 되면 상부가 바람 등에 의해 흔들려 드릴 파이프(2)가 휘어짐에 따라 드릴 파이프(2)의 파손이 일어날 수 있기 때문이다.
따라서 본 실시예의 하이드라래커(300)는, 메인 암(310)과 상부 암(320)을 이용하여 드릴 파이프(2)가 흔들리지 않도록 파지할 수 있다. 다만 후술하겠으나, 드릴 파이프(2)는 마우스홀(500)에 인입된 상태로 조립되어 드릴 파이프 조립체(3)를 구성한 후 상방으로 인출되어 마우스홀(500)로부터 빠져나오게 되는데, 드릴 파이프 조립체(3)를 마우스홀(500)로부터 빼낼 때 초기에는 상부 암(320)이 드릴 파이프 조립체(3)를 파지하지 못할 수 있다. 이는 마우스홀(500)의 깊이와 상부 암(320)의 부동성 등에 따른 것인데, 이에 대해서는 도 2 내지 도 5를 참고해 자세히 후술하도록 한다.
테일 암(330)은, 메인 암(310)의 하부에 구비되어 드릴 파이프(2)를 파지한다. 테일 암(330)은 메인 암(310) 및 상부 암(320)과 마찬가지로 테일 구동부(331) 및 테일 파지부(332)를 포함한다. 테일 구동부(331)는 일단이 종방향 레일(340)로부터 돌출되는 길이가 가변되도록 구비되며, 테일 파지부(332)는 테일 구동부(331)의 타단에 구비되어 드릴 파이프(2)를 파지할 수 있다.
다만 테일 구동부(331)는 메인 구동부(311)와는 달리 종방향 레일(340)을 따라 상하로 승강되지 않게 구비될 수 있으며, 테일 구동부(331)는 레버 구조뿐만 아니라 텔레스코픽(Telescopic) 구조를 이용하여 연장 가능하게 구비될 수 있다.
물론 본 실시예가 테일 암(330)의 형태 등을 상기와 같이 한정하는 것은 아니며, 테일 암(330)의 상기 구조와 메인 암(310) 및 상부 암(320)의 상기 구조는, 다양하게 변화가 가능하다.
이와 같이 하이드라래커(300)는 메인 암(310)과, 메인 암(310)의 상하로 구비되는 상부 암(320) 및 테일 암(330)을 이용하여 3타점으로 드릴 파이프(2) 또는 드릴 파이프 조립체(3)를 파지할 수 있으므로, 드릴 파이프 조립체(3)가 상하로 긴 길이를 갖더라도 문제없이 드릴 파이프 조립체(3)의 이송 등을 구현할 수 있다.
횡방향 레일(400)은, 종방향 레일(340)의 수평 방향 이동을 구현한다. 횡방향 레일(400)은 하이드라래커(300)의 이동을 구현하는 구성이며, 종방향 레일(340)과 수직하게 구비될 수 있다.
횡방향 레일(400)을 따라 하이드라래커(300)가 이동할 수 있도록 종방향 레일(340)의 하부에는 횡방향 레일(400)에 맞물려 회전할 수 있는 바퀴나 롤러(도시하지 않음) 등이 구비될 수 있다.
도 1을 기준으로 횡방향 레일(400)의 양측에는 메인 하이드라래커(300)와 보조 하이드라래커(300)가 구비될 수 있는데, 앞서 설명한 바와 같이 메인 하이드라래커(300)의 고장 시 보조 하이드라래커(300)가 횡방향 레일(400)을 따라 이동하면서 메인 웰 구역(100)과 보조 웰 구역(200)에서의 작업을 모두 소화할 수 있다. 이때 메인 하이드라래커(300)는 횡방향 레일(400)의 끝단(일례로 도 1을 기준으로 우측 끝단)에 파킹 모드(Parking Mode)로 위치할 수 있다.
물론 반대로 보조 하이드라래커(300)에 문제가 발생하면, 보조 하이드라래커(300)를 파킹 모드로 하여 횡방향 레일(400)의 끝단(일례로 도 1을 기준으로 좌측 끝단)에 두고, 메인 하이드라래커(300)가 횡방향 레일(400)을 따라 메인 웰 구역(100) 및 보조 웰 구역(200)에서의 작업을 수행하도록 할 수 있다.
메인 하이드라래커(300)와 보조 하이드라래커(300)는 하나의 횡방향 레일(400)에 구비되는 것이므로, 도 1을 기준으로 보조 하이드라래커(300)는 메인 하이드라래커(300)보다 좌측에 위치하고, 메인 하이드라래커(300)는 보조 하이드라래커(300)보다 우측에 위치할 수 있다. 따라서 기본적으로 메인 하이드라래커(300)는 메인 웰 구역(100)을 담당하고, 보조 하이드라래커(300)는 보조 웰 구역(200)을 담당할 수 있다.
마우스홀(500)은, 드릴 파이프(2)가 인입된다. 마우스홀(500)은 상하로 충분한 깊이를 갖는 홀이며, 다만 하단으로 드릴 파이프(2)가 빠져나가지 못하도록 하단이 밀폐 구조를 가지거나, 또는 드릴 파이프(2)의 하단을 지지하는 스토퍼 구조물(도시하지 않음)을 가질 수 있다.
마우스홀(500)은, 3~4개의 드릴 파이프(2)를 조립하기 위하여 구비된다. 후술할 커넥터는 보조 웰 구역(200)의 플로어 상에 위치하게 되므로, 커넥터를 이용하여 드릴 파이프(2)를 드릴 파이프 조립체(3)로 형성하기 위해서, 마우스홀(500)은 복수 개의 드릴 파이프(2)의 높이에 대응되는 깊이를 가질 수 있다.
일례로 3개의 드릴 파이프(2)를 드릴 파이프 조립체(3)로 조립하기 위해, 마우스홀(500)은 적어도 2개의 드릴 파이프(2)가 인입될 수 있는 깊이를 가져야 한다. 즉 하나의 드릴 파이프(2)가 마우스홀(500)에 인입되고, 마우스홀(500)에 인입된 드릴 파이프(2)에서 마우스홀(500)의 상측으로 노출되는 부분에 다른 드릴 파이프(2)가 접근하며, 커넥터가 두 드릴 파이프(2)를 조립하게 된다.
이후 다른 드릴 파이프(2)를 추가로 조립하기 위해서는, 이미 2개의 드릴 파이프(2)를 통해 조립된 드릴 파이프 조립체(3)의 최상단이 플로어의 커넥터에 대응될 수 있도록, 즉 마우스홀(500)의 상측으로 일정 부분만 노출될 수 있도록, 드릴 파이프 조립체(3)가 충분히 하강해야 한다. 이를 위해 마우스홀(500)은 충분한 깊이를 가져서, 드릴 파이프(2)의 연결 부분이 커넥터가 위치한 지점에 놓이도록 할 수 있다.
커넥터(도시하지 않음)는, 드릴 파이프(2)를 연결한다. 드릴 파이프(2)는 나사 방식 등에 의해 조립될 수 있으므로, 커넥터는 어느 하나의 드릴 파이프(2)와, 어느 하나의 드릴 파이프(2)의 상부에 위치하는 다른 하나의 드릴 파이프(2)를 반대 방향으로 상대회전시켜서, 드릴 파이프(2)가 견고하게 결합되도록 할 수 있다.
이때 드릴 파이프(2)는 최하단에 드릴 비트(Drill Bit, 도시하지 않음)가 결합되고, 최상단에 구비되는 탑 드라이브(Top Drive, 도시하지 않음)에 의해 회전력을 받아 회전하면서 드릴링을 구현하는 것이어서, 드릴링 시 회전력에 의해 드릴 파이프(2) 간의 연결이 느슨해지거나 해제되지 않도록 해야 한다.
따라서 커넥터는 충분한 힘을 가하여 드릴 파이프(2)의 연결을 견고하게 함으로써, 드릴 파이프(2)가 회전할 때 드릴 파이프(2) 간의 연결에 문제가 발생하지 않도록 할 수 있다.
가이드 암(600)은, 메인 암(310)이 드릴 파이프(2)의 파지를 해제할 때 드릴 파이프(2)를 파지한다. 가이드 암(600)은 종방향 레일(340)에 구비될 수 있고, 구체적으로 종방향 레일(340) 상에서 메인 암(310)과 테일 암(330)의 사이에 구비될 수 있다.
가이드 암(600)은, 가이드 구동부(601)와 가이드 파지부(602)를 구비할 수 있다. 가이드 구동부(601)는 일단이 종방향 레일(340)로부터 돌출되는 길이가 가변되도록 구비되고, 가이드 파지부(602)는 가이드 구동부(601)의 타단에 구비되어 드릴 파이프(2)를 파지할 수 있다.
가이드 구동부(601)는 앞서 설명한 메인 구동부(311)와 상부 구동부(321), 테일 구동부(331) 등의 구성과 동일/유사할 수 있고, 가이드 파지부(602)는 앞서 설명한 메인 파지부(312), 상부 파지부(322) 및 테일 파지부(332) 등과 구성이 동일/유사할 수 있으므로, 가이드 구동부(601)와 가이드 파지부(602)에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.
이하에서는 가이드 암(600)이 드릴 파이프(2)를 파지하는 것과 관련하여, 도 2 내지 도 5를 참조하여 자세히 설명하도록 한다.
도 2에 나타난 작업을 수행하기 전에, 하이드라래커(300)는 마우스홀(500)에 어느 하나의 드릴 파이프(2)의 적어도 일부를 인입하고, 다른 하나의 드릴 파이프(2)를 어느 하나의 드릴 파이프(2)의 상부에 위치시킬 수 있다. 이때 커넥터가 마우스홀(500)에 인입된 드릴 파이프(2)와, 그 위에 위치하는 드릴 파이프(2)를 서로 연결시켜서 드릴 파이프 조립체(3)를 제작할 수 있다.
도 2를 참조하면, 드릴 파이프(2)는 3개가 조립되어 드릴 파이프 조립체(3)를 구성할 수 있다. 이후 하이드라래커(300)의 메인 암(310)은 드릴 파이프 조립체(3)의 일정 지점을 잡고 상승함으로써 드릴 파이프 조립체(3)가 마우스홀(500)로부터 빠져나오도록 할 수 있다.
이때 메인 암(310)은 드릴 파이프 조립체(3)의 일정 지점을 잡고 상방으로 이동하여 마우스홀(500)에서 드릴 파이프 조립체(3)를 꺼낼 수 있으며, 이후 메인 암(310)은, 파지를 해제하고 다시 하강하여 드릴 파이프 조립체(3)의 다른 지점(일정 지점보다 하방에 위치)을 잡고 다시 상승하여, 드릴 파이프 조립체(3)의 상승을 구현할 수 있다. 이때 메인 암(310)이 파지를 해제할 때 테일 암(330)이 드릴 파이프 조립체(3)의 파지를 보조할 수 있다. 이러한 과정을 1회 이상 반복하여 드릴 파이프 조립체(3)가 마우스홀(500)로부터 모두 인출되도록 하여야 한다.
그런데 도 2에 도시된 바와 같이 드릴 파이프 조립체(3)가 충분히 인출되었으나 상부 암(320)은 아직 드릴 파이프 조립체(3)를 파지하지 못한 상태에서, 메인 암(310)이 드릴 파이프 조립체(3)의 파지를 해제하고 하강하게 되면, 드릴 파이프 조립체(3)는 테일 암(330)에 의해서만 파지되어 있고, 테일 암(330)의 상부가 상당한 길이를 가짐에 따라, 테일 암(330)에 의해 파지되는 지점을 기준으로 드릴 파이프 조립체(3)의 상부가 흔들려 드릴 파이프(2)의 결합이 분리되거나 드릴 파이프(2)가 파손될 수 있는 위험이 존재한다.
이 경우 도 3에 도시된 바와 같이, 가이드 암(600)이 테일 암(330)의 상부에서 드릴 파이프 조립체(3)를 파지할 수 있다. 이 경우 파지가 이루어진 최상 지점으로부터 드릴 파이프 조립체(3)의 최상단까지의 거리가 단축될 수 있어서 드릴 파이프 조립체(3)의 최상단에 발생하는 흔들림을 절감할 수 있고, 또한 본 실시예는 파지 지점을 2개로 늘리면서 드릴 파이프 조립체(3)가 안정적으로 파지되도록 하며, 테일 암(330)이 드릴 파이프 조립체(3)에 가해야 하는 힘을 절감할 수 있다.
이후 도 4에 도시된 바와 같이, 메인 암(310)이 드릴 파이프 조립체(3)의 파지를 해제하고 하강할 수 있다. 테일 암(330)만으로 드릴 파이프 조립체(3)를 파지하였을 경우와 대비할 때, 가이드 암(600)이 테일 암(330)과 함께 드릴 파이프 조립체(3)를 파지하게 되므로, 메인 암(310)이 드릴 파이프 조립체(3)의 파지를 해제한다고 하더라도 문제되지 않는다.
이때 가이드 암(600)이 드릴 파이프 조립체(3)의 외주면 일부분을 파지한 상태에서, 메인 암(310)은 종방향 레일(340)로부터 돌출되는 거리를 좁힌 후 하강하여 가이드 암(600)과의 간섭을 방지하고, 이후 종방향 레일(340)로부터 돌출되는 거리를 확장하여 드릴 파이프 조립체(3)를 파지할 수 있다.
이후 도 5에 도시된 바와 같이 메인 암(310)은 드릴 파이프 조립체(3)를 파지한 상태로 상승하게 되며, 드릴 파이프 조립체(3)의 상부는 상부 암(320)에 의해 파지되고, 가이드 암(600)은 드릴 파이프 조립체(3)의 파지를 해제한다.
이때 하이드라래커(300)는, 드릴 파이프 조립체(3)를 상부 암(320), 메인 암(310), 테일 암(330)을 이용하여 3타점 지지함으로써 매우 안정적으로 드릴 파이프 조립체(3)를 이송할 수 있고, 종방향 레일(340)이 회전되도록 하여 드릴 파이프 조립체(3)가 핑거보드에 거치되도록 할 수 있다.
이러한 드릴 파이프 조립체(3)의 파지를 구현하기 위해 본 실시예는, 가이드 암(600)이 종방향 레일(340)에 구비되도록 할 수 있다. 만약 보조 하이드라래커(300)에 고장이 발생할 시, 보조 하이드라래커(300)를 횡방향 레일(400)의 좌측 끝단에 파킹하여야 하는데, 이때 메인 하이드라래커(300)와 가이드 암(600)을 이용하여 드릴 파이프 조립체(3)를 이송할 필요가 있다. 그런데 가이드 암(600)이 보조 웰 구역(200)에서 하이드라래커(300)와 이격된 위치에 구비될 경우를 가정한다면(일례로 도 1을 기준으로 좌측 하단에 구비), 가이드 암(600)은 파킹된 보조 하이드라래커(300)와 정비 암(900) 등으로 인하여 작업에 간섭을 받게 되므로, 메인 하이드라래커(300)와 가이드 암(600)이 드릴 파이프 조립체(3)를 핸들링하는데 문제가 발생할 수 있다. 이 경우 가이드 암(600)의 조작에 소모되는 작업 시간이 상당히 지연될 수 있고, 심하게는 가이드 암(600)과 보조 하이드라래커(300) 간의 충돌이 발생할 수 있다.
그러나 본 실시예는 가이드 암(600)이 종방향 레일(340)에 직접 구비되도록 하여, 상기의 문제점을 모두 해결할 수 있다. 즉 보조 하이드라래커(300)에 문제가 발생하더라도, 가이드 암(600)은 보조 하이드라래커(300)의 종방향 레일(340)에 구비되는 것이어서, 횡방향 레일(400)의 좌측 끝단에 위치한 파킹 모드의 보조 하이드라래커(300)에 구비된 가이드 암(600)과, 메인 하이드라래커(300)를 이용하여 문제없이 작업을 연속적으로 수행할 수 있다.
이때 가이드 암(600)은, 상부에서 하부로 바라볼 때 종방향 레일(340)의 축 중심을 기준으로 메인 암(310)이 연결되는 지점과 일정각도 어긋난 지점에서 종방향 레일(340)에 연결될 수 있다. 이는 가이드 암(600)이 메인 암(310)의 승강을 방해하지 않도록 하기 위함이다.
프레임(700)은, 횡방향 레일(400)과 마주하게 배치되는 구조물이며, 후술할 RBS장비(800) 또는 정비 암(900), 작업자의 조작부(도시하지 않음) 등이 배치되는 구성을 의미한다. 프레임(700)의 형상은 다양하게 구비될 수 있고, 도 1에 도시된 바와 같이 좌우로 연속적인 형태를 갖거나, 또는 단절된 형태를 가질 수 있다.
프레임(700)은 박스 형태의 구조물이거나, 또는 골격 형태의 구조물일 수 있으며, 프레임(700)의 상면은 각종 장비의 배치 및 작업자의 이동 등을 보조하기 위하여 평면일 수 있다.
RBS장비(800)는, 하이드라래커(300)의 구동을 보조한다. RBS장비(800)는 Raised Back Up System 장비에 해당하는 것으로, 드릴링 분야에서 널리 알려져 있는 공지의 장비에 해당한다. 따라서 RBS장비(800)에 대한 세부 구성은 생략한다.
다만 RBS장비(800)는 마우스홀(500)을 기준으로 하이드라래커(300)와 마주하게 구비될 수 있고, 횡방향 레일(400)로부터 이격 배치되어 프레임(700)에 인접하게 구비될 수 있다. 또한 RBS장비(800)는 메인 웰 구역(100)과 보조 웰 구역(200)에 각각 구비될 수 있으며, 메인 웰 구역(100)에 구비되는 RBS장비(800)의 위치는, 보조 웰 구역(200)에 구비되는 RBS장비(800)의 위치와 대칭일 수 있다.
또한 메인 웰 구역(100)과 보조 웰 구역(200)에 구비되는 RBS장비(800)는 세부 구성이 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 이는 메인 웰 구역(100)에서의 드릴 파이프(2) 핸들링 작업과, 보조 웰 구역(200)에서의 드릴 파이프(2) 핸들링 작업이 동일할 수 있고, 또는 상이할 수 있기 때문이다.
정비 암(900)은, 작업자가 탑승하도록 하여 작업자를 이송시킨다. 정비 암(900)은 일단이 프레임(700)이나 메인 웰 구역(100) 또는 보조 웰 구역(200)의 일 지점에 고정되어 길이가 연장 또는 신축될 수 있는 텔레스코픽 형태의 연장부(901)를 포함하며, 연장부(901)의 타단에는 정비 바스켓(902)이 구비될 수 있다.
정비 바스켓(902)은, 작업자가 탑승할 수 있도록 하는 구성으로서, 일측에 도어(부호 도시하지 않음) 등이 구비되어 작업자가 도어를 열고 탑승한 뒤 도어를 닫도록 하여 작업자의 추락을 방지할 수 있다.
정비 바스켓(902)은 육면체로 구성될 수 있고, 하면은 평면 형태이고 측면은 가드레일 형태일 수 있다. 다만 상면은 개방되어, 작업자가 작업을 원활하게 하도록 할 수 있다.
이때 작업자의 작업은 하이드라래커(300)의 각 구성에 대한 정비점검, 유지보수, 부품교환 등을 의미하며, 드릴 파이프(2) 핸들링 작업에 문제가 없도록 하기 위해 사전에, 작업 중간에, 또는 사후에 수행되어야 하는 모든 작업들을 의미한다.
정비 암(900)은 메인 웰 구역(100)을 커버하는 메인 정비 암(900)과, 보조 웰 구역(200)을 커버하는 보조 정비 암(900)을 포함할 수 있다. 이때 정비 암(900)은 도 1을 기준으로 메인 웰 구역(100)의 우측(메인 웰 구역(100)에 배치된 RBS장비(800)의 우측)과, 보조 웰 구역(200)의 좌측(보조 웰 구역(200)에 배치된 RBS장비(800)의 좌측)에 각각 배치될 수 있다.
본 실시예는, 핑거보드(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다. 핑거보드는 보조 웰 구역(200)과 메인 웰 구역(100)의 일측에 구비되며, 하나의 하이드라래커(300)로 핑거보드에 드릴 파이프 조립체(3)를 거치하고 거치된 드릴 파이프 조립체(3)를 인출할 수 있도록 하기 위해, 핑거보드는 횡방향 레일(400)을 따라 길게 배치될 수 있다. 즉 핑거보드는 메인 웰 구역(100)의 하이드라래커(300)와, 보조 웰 구역(200)의 하이드라래커(300)가 모두 드릴 파이프 조립체(3)의 거치 또는 인출을 구현할 수 있도록 배치될 수 있다.
구체적으로 핑거보드는, 횡방향 레일(400)을 기준으로 프레임(700)의 반대편에 위치할 수 있다. 또한 핑거보드가 횡방향 레일(400)을 따라 형성됨에 따라, 보조 웰 구역(200)에 위치한 보조 하이드라래커(300)가 드릴 파이프 조립체(3)를 핑거보드에 적치하고, 메인 웰 구역(100)에 위치한 메인 하이드라래커(300)가 보조 하이드라래커(300)에 의해 적치된 드릴 파이프 조립체(3)를 인출할 수 있다.
또는 보조 하이드라래커(300)가 드릴 파이프 조립체(3)를 핑거보드에 적치하고, 이후 보조 하이드라래커(300)가 드릴 파이프 조립체(3)를 핑거보드로부터 인출하여 메인 웰 구역(100)에 전달할 수 있다. 또는 반대로 메인 하이드라래커(300)가 드릴 파이프 조립체(3)를 핑거보드에 적치한 뒤 필요 시 핑거보드로부터 인출하여 메인 웰 구역(100)에서 조립할 수 있다.
이는 메인 하이드라래커(300)와 보조 하이드라래커(300) 중 어느 하나에 문제가 발생하였을 경우, 어느 하나의 하이드라래커(300)만을 이용하여 드릴 파이프 조립체(3)의 적치 및 인출을 수행할 수 있음을 의미한다.
핑거보드는 드릴 파이프 조립체(3)를 종방향으로 보관할 수 있으므로, 최소한의 면적으로 최대 개수의 드릴 파이프 조립체(3)를 보관할 수 있다. 또한 핑거보드는 상부에서 바라볼 때 빗 모양을 가지며, 적어도 하나 이상의 층으로 형성되어 드릴 파이프 조립체(3)를 흔들림 없이 고정할 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 드릴 파이프(2)를 드릴 파이프 조립체(3)로 조립한 뒤 마우스홀(500)에서 인출하는 과정에서 가이드 암(600)을 사용하되, 가이드 암(600)이 하이드라래커(300)의 종방향 레일(340)에 직접 결합되도록 하여, 보조 하이드라래커(300)의 고장 시 가이드 암(600)을 활용할 수 없는 문제를 해소할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 드릴 파이프 핸들링 시스템의 평면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 드릴 파이프 핸들링 시스템(1)은, 제1 실시예와 마찬가지로 메인 웰 구역(100)과 보조 웰 구역(200), 하이드라래커(300), 횡방향 레일(400), 마우스홀(500), 커넥터, 가이드 암(600), 프레임(700), RBS장비(800), 정비 암(900)을 포함한다.
다만 제2 실시예의 경우, 제1 실시예와 비교할 때 가이드 암(600)의 위치가 상이하고 RBS장비(800)의 배치가 상이하다. 이하에서는 제1 실시예와의 차이점을 중점적으로 하여 설명하도록 한다. 다만 제1 실시예의 구성과 제2 실시예의 구성이 도면 부호가 동일하다고 하여 반드시 동일한 것임을 의미하는 것은 아니다.
가이드 암(600)은, 메인 웰 구역(100)에서 RBS장비(800)가 위치하는 지점과 대칭되는 보조 웰 구역(200)에서의 일 지점에 설치될 수 있다. 제1 실시예의 경우 가이드 암(600)이 하이드라래커(300)의 종방향 레일(340)에 구비되지만, 제2 실시예의 경우 가이드 암(600)은 하이드라래커(300)와 이격되어 구비될 수 있다.
이를 위해 RBS장비(800)는, 메인 웰 구역(100)에만 구비될 수 있다. RBS장비(800)는 하이드라래커(300)를 보조하기 위한 구성이며, 본 실시예의 경우 제1 실시예와는 달리 보조 웰 구역(200)에서 RBS장비(800)의 배치가 생략될 수 있다. 이를 위해 메인 웰 구역(100)의 RBS장비(800)는, 제1 실시예에서의 RBS장비(800)와 세부 구성이 상이할 수 있다.
본 실시예는 제1 실시예와 대비할 때 보조 웰 구역(200)에서 RBS장비(800)를 생략함에 따라, 제1 실시예에서 RBS장비(800)가 위치해 있던 공간의 활용이 가능하며, 이러한 공간에 가이드 암(600)을 배치할 수 있다.
즉 가이드 암(600)은, 횡방향 레일(400)과도 이격되어 설치될 수 있고, 마우스홀(500)을 기준으로 하이드라래커(300)와 서로 마주하도록 구비될 수 있다. 이 경우 보조 하이드라래커(300)에 문제가 발생하여 보조 하이드라래커(300)를 횡방향 레일(400)의 좌측 끝단에 파킹 모드로 위치시키더라도, 가이드 암(600)은 보조 하이드라래커(300)와 간섭될 문제가 전혀 없다.
따라서 본 실시예는 보조 하이드라래커(300)에 문제가 발생하여 메인 하이드라래커(300)를 사용해야 할 때, 파킹모드인 보조 하이드라래커(300)와 간섭이 일어나지 않도록 가이드 암(600)을 배치하고, 가이드 암(600)과 메인 하이드라래커(300)를 이용하여 드릴 파이프(2)를 조립 및 이송할 수 있다.
다만 본 실시예의 경우 RBS장비(800)가 생략된 부분에 드릴 파이프의 구동을 위한 탑 드라이브(Top Drive) 용 서비스 루프(Service Loop)가 배치될 수 있으며, 이때 가이드 암(600)은 평면도 상에서 서비스 루프와 정비 암(900) 사이에 배치될 수 있다. 즉 본 실시예는 RBS장비(800)가 생략되는 공간에 서비스 루프를 설치하고, 서비스 루프의 설치 공간을 효율적으로 확보함에 따라 가이드 암(600)을 간섭 없이 배치함으로써 공간 활용성을 극대화할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 드릴 파이프 핸들링 시스템에서 하이드라래커(300)의 측면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 드릴 파이프 핸들링 시스템(1)에서, 가이드 암(600)은 마우스홀(500)을 기준으로 하이드라래커(300)와 마주하게 배치되는바, 하이드라래커(300)는 드릴 파이프(2)를 일측(도 7에서 우측)에서 파지하고, 가이드 암(600)은 드릴 파이프(2)를 타측(도 7에서 좌측)에서 파지할 수 있다. 다만 드릴 파이프 조립체(3)를 마우스홀(500)로부터 꺼내는 작업은 실질적으로 제1 실시예에서 설명한 바와 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.
이와 같이 본 실시예는, 보조 웰 구역(200)에 RBS장비(800)를 생략하고, RBS장비(800)를 생략함에 따라 확보되는 공간에 가이드 암(600)을 설치함으로써, 가이드 암(600)과 파킹 모드의 보조 하이드라래커(300) 사이의 간섭이 일어나는 것을 원천 차단하여, 작업이 지연되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 드릴 파이프 핸들링 시스템의 평면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 드릴 파이프 핸들링 시스템(1)은, 제1 실시예 및 제2 실시예와 마찬가지로 메인 웰 구역(100)과 보조 웰 구역(200), 하이드라래커(300), 횡방향 레일(400), 마우스홀(500), 커넥터, 가이드 암(600), 프레임(700), RBS장비(800), 정비 암(900)을 포함한다.
다만 제3 실시예의 경우, 제1 실시예와 비교할 때 가이드 암(600)의 위치가 상이하고 정비 암(900)의 배치가 상이하며, 제2 실시예와 비교할 때 가이드 암(600), RBS장비(800), 정비 암(900)의 배치가 상이하다. 이하에서는 제1 실시예 및 제2 실시예와의 차이점을 중점적으로 하여 설명하도록 한다. 다만 제1 실시예 및 제2 실시예의 구성과 제3 실시예의 구성이 도면 부호가 동일하다고 하여 반드시 동일한 것임을 의미하는 것은 아니다.
가이드 암(600)은, 보조 웰 구역(200)에서 RBS장비(800)를 기준으로 정비 암(900)이 구비되는 일측과 반대되는 타측에 구비된다. 즉 가이드 암(600)은 제1 실시예 및 제2 실시예에서 보조 웰 구역(200)의 정비 암(900)이 배치되는 지점에 위치할 수 있다.
이는 정비 암(900)의 위치를 변경함에 따라 가능하다. 제1 실시예와 제2 실시예의 경우 한 쌍의 정비 암(900)이 각각 외측에 구비되었으나, 본 실시예는 정비 암(900)이 메인 웰 구역(100)과 보조 웰 구역(200)의 중간 지점에 단독으로 구비될 수 있다.
정비 암(900)은 메인 웰 구역(100)과 보조 웰 구역(200)을 모두 커버할 수 있도록 구비되어야 하는데, 본 실시예는 정비 암(900)을 메인 웰 구역(100)과 보조 웰 구역(200)의 중간 지점에 구비함으로써, 하나의 정비 암(900)으로 메인 웰 구역(100) 및 보조 웰 구역(200)에 대한 정비가 모두 가능하도록 할 수 있다.
물론 본 실시예의 정비 암(900)이 갖는 연장부(901)는, 제1 실시예 및 제2 실시예에서의 연장부(901)와 대비할 때 상대적으로 긴 길이로 연장되도록 구비될 수 있다.
정비 암(900)을 메인 웰 구역(100)과 보조 웰 구역(200)의 중간 지점에 배치함에 따라, 가이드 암(600)은 RBS장비(800)의 일측(도 8을 기준으로 좌측)에 구비될 수 있다. 즉 가이드 암(600)은 RBS장비(800)를 기준으로 정비 암(900)이 구비되는 일측과 반대되는 타측에 구비되며, 횡방향 레일(400)과 이격 설치될 수 있다.
이때 가이드 암(600)은, 마우스홀(500)을 기준으로 하이드라래커(300)와 서로 반대측에 구비될 수 있으며, 도 7에서와 같이 드릴 파이프(2)를 일측 방향(하이드라래커(300)가 드릴 파이프(2)를 파지하는 방향과 반대 방향)에서 파지할 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 메인 웰 구역(100) 및 보조 웰 구역(200)을 모두 정비할 수 있도록 하는 하나의 정비 암(900)을 메인 웰 구역(100)과 보조 웰 구역(200)의 중간 지점에 구비하고, RBS장비(800)를 기준으로 정비 암(900)의 반대편에 가이드 암(600)을 구비함으로써, 보조 하이드라래커(300)의 파킹 시 문제없이 가이드 암(600)을 사용하여 메인 하이드라래커(300)를 통해 드릴 파이프(2)를 원활하게 핸들링할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 드릴 파이프 핸들링 시스템 2: 드릴 파이프
3: 드릴 파이프 조립체 100: 메인 웰 구역
200: 보조 웰 구역 300: 하이드라래커
310: 메인 암 311: 메인 구동부
312: 메인 파지부 320: 상부 암
321: 상부 구동부 322: 상부 파지부
330: 테일 암 331: 테일 구동부
332: 테일 파지부 340: 종방향 레일
400: 횡방향 레일 500: 마우스홀
600: 가이드 암 601: 가이드 구동부
602: 가이드 파지부 700: 프레임
800: RBS장비 900: 정비 암
901: 연장부 902: 정비 바스켓

Claims (14)

  1. 메인 웰 구역과 보조 웰 구역을 구비하는 시스템에 있어서,
    상기 메인 웰 구역 및 상기 보조 웰 구역에 각각 구비되는 복수의 RBS장비;
    드릴 파이프를 이송하는 하이드라래커;
    상기 메인 웰 구역과 상기 보조 웰 구역의 중간 지점에 구비되는 정비 암; 및
    상기 보조 웰 구역에서 상기 RBS장비를 기준으로 상기 정비 암이 구비되는 일측과 반대되는 타측에 구비되는 가이드 암을 포함하는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 핸들링 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하이드라래커는,
    상기 드릴 파이프를 파지한 상태로 상하 승강되는 메인 암;
    상기 메인 암의 승강을 구현하는 종방향 레일;
    상기 메인 암의 상부에 구비되어 상기 드릴 파이프를 파지하는 상부 암; 및
    상기 메인 암의 하부에 구비되어 상기 드릴 파이프를 파지하는 테일 암을 포함하는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 핸들링 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 메인 암은,
    일단이 상기 종방향 레일에 승강 가능하게 구비되고 상기 종방향 레일로부터 돌출되는 길이가 가변되도록 구비되는 메인 구동부; 및
    상기 메인 구동부의 타단에 구비되어 상기 드릴 파이프를 파지하는 메인 파지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 핸들링 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 상부 암은,
    일단이 상기 종방향 레일로부터 돌출되는 길이가 가변되도록 구비되는 상부 구동부; 및
    상기 메인 구동부의 타단에 구비되어 상기 드릴 파이프를 파지하는 상부 파지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 핸들링 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 테일 암은,
    일단이 상기 종방향 레일로부터 돌출되는 길이가 가변되도록 구비되는 테일 구동부; 및
    상기 테일 구동부의 타단에 구비되어 상기 드릴 파이프를 파지하는 테일 파지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 핸들링 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 종방향 레일의 수평 방향 이동을 구현하는 횡방향 레일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 핸들링 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 가이드 암은,
    상기 횡방향 레일과 이격 설치되는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 핸들링 시스템.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 드릴 파이프가 인입되는 마우스홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 핸들링 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 가이드 암은,
    상기 마우스홀을 기준으로 상기 하이드라래커와 서로 반대측에 구비되는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 핸들링 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 하이드라래커는,
    상기 마우스홀에 어느 하나의 상기 드릴 파이프의 적어도 일부를 인입하고, 다른 하나의 상기 드릴 파이프를 상기 어느 하나의 상기 드릴 파이프의 상부에 위치시키는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 핸들링 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 마우스홀에 인입된 어느 하나의 상기 드릴 파이프와, 다른 하나의 상기 드릴 파이프를 서로 연결시키는 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 핸들링 시스템.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 메인 암은,
    상기 드릴 파이프를 파지한 상태로 상방으로 이동하여 상기 마우스홀에서 상기 드릴 파이프를 꺼내는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 핸들링 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 메인 암은,
    상기 드릴 파이프의 일 지점을 파지한 상태로 상방으로 이동한 후, 상기 드릴 파이프의 파지를 해제한 뒤 하강하여 상기 드릴 파이프의 일 지점보다 상대적으로 낮은 지점을 파지한 상태로 상방으로 이동하여, 상기 상부 암이 상기 드릴 파이프를 파지하도록 하는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 핸들링 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 가이드 암은,
    상기 메인 암이 상기 드릴 파이프의 파지를 해제할 때 상기 드릴 파이프를 파지하고, 상기 상부 암이 상기 드릴 파이프를 파지할 때 상기 드릴파이프의 파지를 해제하는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 핸들링 시스템.
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