KR101914989B1 - 시추용 승강유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 시추용 승강유닛은, 시추를 수행하기 위한 파이프를 인양 가능하도록 상하 이동되며, 상기 파이프를 고정시키는 파이프 고정모듈을 포함하는 승강유닛에 있어서, 상기 파이프 고정모듈은, 상기 파이프의 일부 둘레를 감싸도록 형성되는 제1고정부 및 상기 파이프의 나머지 둘레를 감싸도록 형성되어, 상기 제1고정부와 함께 내부에 상기 파이프가 통과하는 고정홀을 형성하는 제2고정부를 포함하고, 상기 제2고정부는 상기 고정홀을 선택적으로 개폐 가능하도록 형성된다.

Description

시추용 승강유닛{Lift Unit for Boring}

본 발명은 시추용 승강유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시추용 파이프를 용이하게 고정시키기 위한 파이프 고정모듈을 포함하는 시추용 승강유닛에 관한 것이다.

해양 유정 및 가스정에서 석유자원을 채취하기 위한 시추선의 경우, 시추선에 탑재된 여러 종류의 드릴파이프를 상황에 맞게 연결하여 드릴스트링을 구축하고, 이를 이용해 굴진함으로써 해저면의 시추공을 형성시키게 된다.

특히 기존 시추선에서 드릴스트링을 내리거나 올리는 트리핑(Tripping) 공정은 탑드라이브(Topdrive)라 불리는 장치를 통해 단위 파이프를 들어 올리고, 기 형성된 드릴스트링과 중심축과 높이를 맞춘 후 통(Tong)이라 불리는 러프넥장치가 탑드라이브에 매달린 파이프를 회전시켜 연결하는 방식으로 진행된다.

따라서 트리핑 공정은 파이프가 정지 후 연결 또는 분해되는 과정이 반복되는 불연속 공정이 되어, 전체 시추 공정의 속도를 늦추는 주요 요인이 되는 문제가 있다.

따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.

한국등록특허 제10-1577793호

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 종래 트리핑 과정에서의 불연속 공정을 개선하여 연속된 공정을 수행할 수 있도록 하는 연속식 트리핑장치에 적용되는 승강유닛에 있어서, 시추용 파이프?z 용이하게 고정/이탈시킬 수 있도록 하는 파이프 고정모듈을 제공하기 위한 목적을 가진다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시추용 승강유닛은, 시추를 수행하기 위한 파이프를 인양 가능하도록 상하 이동되며, 상기 파이프를 고정시키는 파이프 고정모듈을 포함하는 승강유닛에 있어서, 상기 파이프 고정모듈은, 상기 파이프의 일부 둘레를 감싸도록 형성되는 제1고정부 및 상기 파이프의 나머지 둘레를 감싸도록 형성되어, 상기 제1고정부와 함께 내부에 상기 파이프가 통과하는 고정홀을 형성하는 제2고정부를 포함하고, 상기 제2고정부는 상기 고정홀을 선택적으로 개폐 가능하도록 형성된다.

그리고 상기 파이프는 제1직경을 가지는 제1직경부 및 상기 제1직경부의 하부에 연결되며, 상기 제1직경보다 작은 제2직경을 가지는 제2직경부를 포함하고, 상기 고정홀은 상기 제1직경부에 대응되는 내경을 가지는 제1내경부 및 상기 제2직경부에 대응되는 내경을 가지는 제2내경부를 포함하여, 상기 파이프의 제1직경부가 상기 제1내경부에 거치되도록 형성될 수 있다.

또한 상기 제1고정부의 내측에는 수용공간이 형성되며, 상기 제2고정부는 상기 수용공간에 선택적으로 삽입 가능하게 형성되어, 상기 수용공간에 수용된 상태에서 상기 고정홀을 개방시킬 수 있다.

그리고 상기 제1고정부 및 상기 제2고정부는 횡단면이 원호 형상으로 형성되며, 상기 제2고정부의 둘레에 접촉되어 회전됨에 따라 상기 제2고정부를 이동시키는 이동부를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 제2고정부를 상기 제1고정부의 일단으로부터 회전 가능하도록 연결하는 힌지부를 더 포함하여, 상기 제2고정부가 상기 제1고정부에 대해 회전됨에 따라 상기 고정홀을 개방시킬 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 시추용 승강유닛은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 승강유닛의 파이프 고정모듈의 파이프 고정 방식이 연속적 트리핑 공정에 적합하게 이루어짐에 따라 연속 트리핑 공정을 원활하게 수행할 수 있는 장점이 있다.

둘째, 파이프의 하중을 안정적으로 지지할 수 있는 장점이 있다.

셋째, 탑드라이브가 파이프의 하중을 지지할 필요가 없어 탑드라이브 내부의 부품, 구성장치 등의 구조를 간소화할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 승강유닛이 적용되는 연속식 트리핑장치의 모습을 나타낸 도면;
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 승강유닛의 구조를 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 승강유닛에 있어서, 파이프 고정모듈의 구조를 나타낸 도면;
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 승강유닛에 있어서, 제1고정부 및 제2고정부의 구동 형태를 나타낸 도면;
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 승강유닛에 있어서, 파이프 고정모듈의 구조를 나타낸 도면; 및
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 승강유닛에 있어서, 제1고정부 및 제2고정부의 구동 형태를 나타낸 도면이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 연속식 트리핑장치의 모습을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 연속식 트리핑장치는 시추를 위한 타워(1) 내에 구축될 수 있으며, 승강유닛(100a, 100b), 탑드라이브(200a) 및 러프넥(200b)을 포함할 수 있다.

이때 상기 승강유닛(100a, 100b)은 복수 개가 구비될 수 있으며, 본 실시예의 경우 2개의 승강유닛(100a, 100b)이 적용되는 것으로 하였다. 본 명세서에서는 편의 상 이들을 각각 제1승강유닛(100a) 및 제2승강유닛(100b)이라 칭하도록 한다.

상기 제1승강유닛(100a)은 시추를 위한 파이프를 인양 가능하게 형성되며, 또한 상하 이동 가능하게 형성된다.

본 실시예의 경우, 상기 제1승강유닛(100a)은 제1승강유닛 가이드레일(110a)에 연결된 상태로 도르래 방식을 통해 상하 이동되는 것으로 하였으나, 상기 제1승강유닛(100a)의 상하 이동 구조는 이에 제한되지 않으며, 다양한 변형 형태로서 구현될 수 있음은 물론이다.

상기 제2승강유닛(100b)은 상기 제1승강유닛(100a)과 이격되어 구비되고, 상기 제1승강유닛(100a)과 마찬가지로 파이프를 인양 가능하게 형성되며, 상하 이동 가능하게 형성된다.

그리고 본 실시예의 경우, 상기 제2승강유닛(100b)은 제2승강유닛 가이드레일(110b)에 연결된 상태로 도르래 방식을 통해 상하 이동되는 것으로 하였으나, 상기 제2승강유닛(100b) 역시 마찬가지로 상하 이동 구조는 이에 제한되지 않으며, 다양한 변형 형태로서 구현될 수 있음은 물론이다.

이와 같은 상기 제1승강유닛(100a) 및 상기 제2승강유닛(100b)은 시추용 파이프를 고정시킬 수 있도록 하는 파이프 고정모듈(300, 도 2 및 도 3 참조)를 포함하며, 이에 대해서는 후술하도록 한다.

상기 탑드라이브(200a)는 상기 제1승강유닛(100a) 및 상기 제2승강유닛(100b)의 일측에 이격된 상태로 상하 이동하게 구비되며, 드릴링 수행을 위한 구동력을 전달할 수 있다.

그리고 본 실시예에서 상기 탑드라이브(200a)는 상기 탑드라이브(200a)의 상하 이동을 가이드하도록 상하 방향으로 길게 형성된 탑드라이브 가이드레일(210a)에 연결된 형태를 가진다.

또한 본 실시예의 경우 상기 탑드라이브(200a)는 전후 방향으로 이동 가능하게 형성되며, 전방으로 이동 시 드릴링 작업을 수행할 수 있도록 형성된다.

상기 러프넥(200b)은 상기 탑드라이브(200a)와 마찬가지로 상기 제1승강유닛(100a) 및 상기 제2승강유닛(100b)의 일측에 이격된 상태로 상하 이동하게 구비되며, 인접한 파이프를 서로 체결하는 역할을 수행한다.

그리고 본 실시예에서 상기 러프넥(200b)은 상기 러프넥(200b)의 상하 이동을 가이드하도록 상하 방향으로 길게 형성된 러프넥 가이드레일(210b)에 연결된 형태를 가진다.

또한 본 실시예의 경우 상기 러프넥(200b)은 전후 방향으로 이동 가능하게 형성되며, 전방으로 이동 시 서로 인접한 파이프를 동시에 그립하여 체결할 수 있도록 형성된다.

이상과 같이, 본 발명은 파이프를 인양하는 제1승강유닛(100a) 및 제2승강유닛(100b)과, 드릴링을 수행하는 탑드라이브(200a) 및 파이프 체결을 위한 러프넥(200b)이 각각 별도로 구성된다.

한편 본 명세서의 설명에 있어, 상하 방향이라 함은 도 1을 기준으로 상기 제1승강유닛(100a) 및 상기 제2승강유닛(100b)의 이동 방향이며, 전후 방향이라 함은 도 1을 기준으로 상기 탑드라이브(200a) 및 상기 러프넥(200b)의 이동 방향인 것으로 정의하도록 한다.

또한 본 실시예의 경우 상기 제1승강유닛(100a)에 상기 탑드라이브(200a)가 인접하고, 상기 제2승강유닛(100b)에 상기 러프넥(200b)이 인접한 것으로 나타냈으나, 이는 본 실시예에 제한되지 않고 반대로 형성될 수 있음은 물론이다.

도 2 및 도 3에는, 승강유닛(100a, 100b)의 구조가 도시된다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 승강유닛(100a, 100b)에는 상기 탑드라이브(200a) 또는 상기 러프넥(200b)이 전방 이동 시 상기 승강유닛(100a, 100b)을 통과할 수 있도록 개방된 개구부(102)가 형성된다.

이는 상기 승강유닛(100a, 100b)이 파이프 고정모듈(300)을 통해 파이프를 그립하고 있는 상태에서, 상기 탑드라이브(200a) 또는 상기 러프넥(200b)이 동일한 변위를 유지한 상태로 파이프를 회전시키거나 서로 인접한 파이프 간의 체결을 수행할 수 있도록 하기 위해서이다.

즉 상기 탑드라이브(200a) 또는 상기 러프넥(200b)은 후방으로 이동된 상태에서, 각 파이프를 체결하여야 하는 시점에 상기 승강유닛(100a, 100b) 측으로 이동하여 상기 개구부(102)를 통과하고, 이후 파이프를 그립하여 회전 또는 체결 작업을 수행하게 된다.

따라서 본 발명은 트리핑 공정을 연속적으로 수행할 수 있도록 하여 생산성을 보다 향상시킬 수 있다.

이상으로 본 발명의 연속식 트리핑장치의 각 구성요소에 대해 설명하였으며, 이하에서는 이와 같은 연속식 트리핑 공정을 수행하기 위해 적합하게 설계된 상기 파이프 고정모듈(300)에 대해 자세히 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 승강유닛에 있어서, 파이프 고정모듈(300)의 구조를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 승강유닛에 있어서, 파이프 고정모듈(300)의 구동 형태를 나타낸 도면이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 승강유닛의 파이프 고정모듈(300)은 제1고정부(320)와, 제2고정부(330)와, 프레임부(310)를 포함한다.

상기 제1고정부(320)는 시추용 파이프(50)의 일부 둘레를 감싸도록 형성된다.

그리고 상기 제2고정부(330)는 상기 파이프(50)의 나머지 둘레를 감싸도록 형성되어, 상기 제1고정부(320)와 함께 내부에 상기 파이프(50)가 통과하는 고정홀(324)을 형성한다.

또한 상기 제2고정부(330)는 상기 고정홀(324)을 선택적으로 개폐 가능하도록 형성되어, 상기 고정홀(324)을 개방시킨 상태에서 상기 파이프(50)를 상기 고정홀(324) 내에 삽입할 수 있으며, 상기 고정홀(324)을 폐쇄시킨 상태에서는 상기 파이프(50)를 안정적으로 고정시킬 수 있다.

이때 상기 제2고정부(330)가 상기 고정홀(324)을 선택적으로 개폐하는 구조는 다양한 방식으로 구현될 수 있다.

본 실시예의 경우, 상기 제1고정부(320)의 내측에는 수용공간(322)이 형성되며, 상기 제2고정부(330)는 상기 수용공간(322)에 선택적으로 삽입 가능하게 형성된다.

즉 상기 제2고정부(330)는 상기 수용공간(322)에 대응되는 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 수용공간(322)에 수용된 상태에서 상기 고정홀(324)의 일부를 개방시킬 수 있다.

특히 본 실시예에서 상기 제1고정부(320) 및 상기 제2고정부(330)는 횡단면이 원호 형상으로 형성되는 것으로 하였으며, 상기 제2고정부(330)는 상기 수용공간(322) 내측으로 슬라이드될 수 있도록 상기 제1고정부(320)보다 다소 작은 크기를 가지도록 형성된다.

또한 본 실시예의 경우 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제2고정부(330)의 둘레에 접촉되어 회전됨에 따라, 상기 제2고정부(330)가 상기 수용공간(322) 내로 인입되도록 이동시키거나 상기 수용공간(322)으로부터 인출되도록 이동시키는 이동부(305)를 더 포함할 수 있다.

즉 도 5와 같이 상기 파이프 고정모듈(300)을 상부에서 바라본 상태에서 상기 이동부(305)가 시계 반대 방향으로 회전할 경우 상기 제2고정부(330)는 시계 방향으로 회전하여 상기 제1고정부(320)의 내측으로 인입되며, 상기 고정홀(324)의 일측을 개방시킬 수 있다.

이와 같은 상태에서 파이프(50)가 상기 고정홀(324) 내측에 진입한 상태에서 위 과정과 반대의 순서를 거쳐 상기 제2고정부(330)를 상기 제1고정부(320)로부터 인출시킬 경우, 상기 고정홀(324)의 개방되었던 일측이 폐쇄되며 상기 파이프(50)가 안정적으로 고정될 수 있다.

그리고 본 실시예에서 상기 파이프(50)는 제1직경을 가지는 제1직경부(50a) 및 상기 제1직경부(50a)의 하부에 연결되며, 상기 제1직경보다 큰 제2직경을 가지는 제2직경부(50b)를 포함할 수 있다.

또한 상기 고정홀(324)은 상기 제1직경부(50a)에 대응되는 내경을 가지는 제1내경부(324a) 및 상기 제2직경부(50b)에 대응되는 내경을 가지는 제2내경부(324b)를 포함할 수 있다.

이에 따라 상기 파이프(50)는, 제1직경부(50a)가 상기 제1내경부(324a)에 거치된 형태로 상기 제1고정부(320) 및 상기 제2고정부(330)에 의해 지지될 수 있다.

이때 본 실시예에서 상기 제1직경부(50a)는 라운드진 형태로 형성된 거치부(51)를 포함할 수 있으며, 상기 제1내경부(324a)는 상기 거치부(51)의 형상에 대응되도록 라운드진 형태의 지지부(325)를 포함하는 형태를 가진다.

한편 본 실시예에서 상기 제1고정부(320)의 둘레에는 상기 제1고정부(320)를 감싸도록 형성되는 프레임부(310)가 더 구비될 수 있으며, 상기 프레임부(310)는 상기 제1고정부(320)를 외부 장치와 연결시키는 한편 충격으로부터 보호하는 역할을 수행한다.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 승강유닛에 있어서, 파이프 고정모듈(300)의 구조를 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 승강유닛에 있어서, 파이프 고정모듈(300)의 구동 형태를 나타낸 도면이다.

도 6 및 도 7에 도시된 본 발명의 제2실시예 역시, 전술한 제1실시예와 마찬가지로 프레임부(310)와, 제1고정부(320)와, 제2고정부(330)를 포함한다.

다만, 본 실시예의 경우 상기 제1고정부(320)와 상기 제2고정부(330)의 구동 방식이 제1실시예와 다르게 형성된다.

구체적으로 본 실시예에서 제2고정부(330)는 상하 방향으로 복수 개의 단위부재(330a, 330b)로 분할되며, 이들 각각은 힌지부(332)에 의해 상기 제1고정부(320)의 일단으로부터 회전 가능하도록 연결된다.

따라서 본 실시예의 경우 상기 제2고정부(330)의 각 단위부재(330a, 330b)가 상기 제1고정부(320)에 대해 회전됨에 따라 상기 고정홀(324)을 선택적으로 개방시킬 수 있도록 형성된다.

특히 본 실시예의 경우 상기 제2고정부(330)는 우측회전형 단위부재(330a) 및 좌측회전형 단위부재(330b)가 상하 방향으로 번갈아 구비되는 것으로 하였으나, 이는 하나의 실시예로서 본 발명이 이와 같은 실시예에 제한되는 것은 아니다.

예컨대 상기 우측회전형 단위부재(330a) 및 상기 좌측회전형 단위부재(330b)는 배열 순서가 서로 다를 수도 있으며, 또는 각 단위부재(330a, 330b)가 모두 좌측 또는 우측 중 어느 한 방향으로만 회전되도록 통일된 형태일 수도 있다. 또는 상기 제2고정부(330)가 단위부재(330a, 330b)로 분할되지 않고 일체로 형성된 형태일 수도 있을 것이다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

50: 파이프 110a, 110b: 승강유닛
300: 파이프 고정모듈 305: 이동부
310: 프레임부 320: 제1고정부
324: 고정홀 330: 제2고정부

Claims (5)

1. 시추를 수행하기 위한 파이프를 인양 가능하도록 상하 이동되며, 상기 파이프를 고정시키는 파이프 고정모듈을 포함하는 승강유닛에 있어서,
   상기 파이프 고정모듈은,
   상기 파이프의 일부 둘레를 감싸도록 형성되는 제1고정부; 및
   상기 파이프의 나머지 둘레를 감싸도록 형성되어, 상기 제1고정부와 함께 내부에 상기 파이프가 통과하는 고정홀을 형성하는 제2고정부; 를 포함하고,
   상기 제1고정부의 내측에는 수용공간이 형성되며,
   상기 제2고정부는 상기 고정홀을 선택적으로 개폐 가능하도록 형성되되, 상기 수용공간에 선택적으로 삽입 가능하게 형성되어, 상기 수용공간에 수용된 상태에서 상기 고정홀을 개방시키는 시추용 승강유닛.
2. 제1항에 있어서,
   상기 파이프는 제1직경을 가지는 제1직경부 및 상기 제1직경부의 하부에 연결되며, 상기 제1직경보다 작은 제2직경을 가지는 제2직경부를 포함하고,
   상기 고정홀은 상기 제1직경부에 대응되는 내경을 가지는 제1내경부 및 상기 제2직경부에 대응되는 내경을 가지는 제2내경부를 포함하여, 상기 파이프의 제1직경부가 상기 제1내경부에 거치되도록 형성된 시추용 승강유닛.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1고정부 및 상기 제2고정부는 횡단면이 원호 형상으로 형성되며,
   상기 제2고정부의 둘레에 접촉되어 회전됨에 따라 상기 제2고정부를 이동시키는 이동부를 더 포함하는 시추용 승강유닛.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2고정부를 상기 제1고정부의 일단으로부터 회전 가능하도록 연결하는 힌지부를 더 포함하여, 상기 제2고정부가 상기 제1고정부에 대해 회전됨에 따라 상기 고정홀을 개방시키는 시추용 승강유닛.

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