KR101939529B1 - 피스톤 축압기 블래더 장치 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 진공 하에서 블래더로부터 축압기 해수 챔버로 그리고 다시 반대로 전달될 수 있게 허용하기 위해서 블래더 내에 분산 관을 제공하는, 블래더를 이용하는 피스톤 축압기 장치, 시스템 및 방법과 함께 이용하기 위한 새롭고 개선된 블래더이다.

Description

피스톤 축압기 블래더 장치 시스템 및 방법
일반적으로, 본 발명은 오일 및 가스 유정 작업에서 분발 방지기(blowout preventer)와 함께 이용되는 심해저 피스톤 축압기를 위한 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 특히, 본 발명은 블래더 내에 저장된 유압 유체가 희망하는 바에 따라 심해저 피스톤 축압기의 해수 챔버 내로 전달되도록 보장하기 위한 분산 관을 가지는 개선된 블래더를 제공한다.
관련 기술에서 공지된 바와 같이, 분발 방지기는, 오일 및 가스 유정을 밀봉, 제어 및 모니터링하기 위해서 이용되는, 일반적으로 스택(stack) 내에 중복 설치되는, 크고 특별한 밸브 또는 유사한 기계적 장치이다. 분발 방지기는 천공 중에 유정 저장부로부터 발생되는, 포메이션 킥(formation kick)으로 종종 지칭되는, 극도의 불규칙한 압력 및 제어되지 않은 유동에 대처하기 위해 개발되었다. 킥은 분발로서 공지된 잠재적인 재난적 사건을 유발할 수 있다. 천공된 홀 내에서 발생되는 하향 홀 압력 및 오일 및 가스의 유동을 제어하는 것에 더하여, 분발 방지기는, 분발 위험시에, 천공 파이프 및 유정 케이싱과 같은 배관, 도구 및 천공 유체가 유정 보어의 외부로 분발되는 것을 방지하기 위한 것이다.
전형적인 심해저 심층수 분발 방지기 시스템은, 분발 방지기 상의 밸브를 작동시키는데 필요한 유압 유체 압력을 유지하는 유압 축압기 모듈을 포함한다. 심해저 축압기는 유압 유체를 가압 저장하고, 방지기의 신속한 폐쇄를 제공하기 위해서 그리고 모든 중요 구성요소의 사이클링을 위해서 필요에 따라 유압 유체를 방출하여야 한다. 가압되는 유체는 전형적으로 오일-기반의 제품 또는 윤활성 및 내식성이 부가된 물-기반의 제품이다. 피스톤을 가지는 축압기는 전형적으로, 유체를 가스로부터 분리하기 위해서 밀봉 보어의 위와 아래로 활주되는 피스톤을 갖는다.
또한, 깊이 보상형 피스톤 축압기는 임의 깊이에서 작업 유체 챔버 내에서 일정한 작업 유체 압력을 유지하여야 한다는 것이 알려져 있다. 표면에서, 질소 챔버가 특정 압력까지 충진되고, 이는 피스톤의 상단부에 힘을 인가하며, 이는 다시 피스톤의 다른 측면 상에서 작업 유압 유체를 가압한다. 축압기가 해양 내로 더 깊이 하강됨에 따라, 주변 해수 압력은 블래더 내의 유압 유체를 동일한 압력까지 압착한다. 블래더로부터의 이러한 해수 압력은 해수 챔버 내의 피스톤의 상단부에 인가된다. 본질적으로, 매우 깊은 물 내의 증가된 수압으로 인해서, 질소로부터 손실되는 압력 힘의 전부는 주위 압력을 해수 챔버로 지향시키는 것에 의해서 회수된다.
또한, 작업 유체 챔버가 작업 유체로 완충될 때, 해수 챔버 유압 유체는 블래더 내에 저장된다. 이러한 상황에서, 블래더가 완전히 충진된다. 작업 유체가 작업 유체 챔버로부터 배출될 때, 해수 챔버는 블래더로부터의 유압 유체로 충진된다. 블래더의 성능에 따른 함수인, 해수 챔버의 완전 충진이 바람직하다.
블래더는 필요에 따라 유체를 해수 챔버로 전달하여야 할 뿐만 아니라, 해수 챔버로부터 유체를 수용하여야 한다. 공지된 문제점은, 유압 유체가 블래더로부터 해수 챔버 내로 진입할 수 있는지를 확인하는 것이다. 피스톤이 이동되고 해수 챔버 내의 부피가 증가됨에 따라, 블래더로부터의 유체가 해수 챔버 내로 흡입된다. 유체가 전달되지 않는 경우에, 진공이 챔버 내로 들어갈 것이고 깊이 보상 기능이 실패할 것이다.
블래더가 전형적으로 나일론 재료로 제조되고 또한 라이너를 구비한다는 것이 공지되어 있다. 종래 기술에서, 유체가 해수 챔버 내로 흡입될 때, 라이너를 블래더 내측에서 압궤(collapse)시키기 위한 장치가 또한 공지되어 있다. 이는 유체의 유동을 방해할 수 있고 축압기가 적절하게 및/또는 효율적으로 작동되지 못하게 할 수 있다.
그에 따라, 심해저 피스톤 축압기와 함께 이용하기 위한 기능성 블래더 시스템을 제공하는 장치, 프로세스 및 시스템이 요구되고 있다. 분발 방지기와 연관된 축압기 동작에 있어서 적절하고 매력적인 신뢰 가능한 기술로 이러한 요구를 만족시키는 것이 바람직할 것이다. 전술한 종래 기술의 한계는 전부가 아니다. 본 발명은, 종래 기술이 달성하지 못한, 저렴하고, 시간 절약적이며, 더 신뢰 가능한 장치, 방법, 및 시스템 블래더 기능을 제공한다.
종래 기술에서 현재 제공되는 피스톤 축압기와 함께 이용되는 공지된 유형의 블래더에 내재된 전술한 단점에 비추어 볼 때, 본 발명은 더 양호한 블래더 성능을 제공하는 새롭고 개선된 장치, 시스템 및 이용 방법을 제공한다. 따라서, 이하에서 더 구체적으로 설명되는 본 발명의 일반적인 목적은, 종래 기술의 장치의 모든 장점을 가지고 단점은 가지지 않는, 분발 방지기를 위한 심해저 피스톤 축압기와 함께 이용하기 위한 새롭고 개선된 블래더를 제공하는 것이다.
그에 따라, 본 발명은, 블래더 내에 저장된 유압 유체가 축압기의 해수 챔버 내로 흡입되도록 보장하기 위한 분산 관을 가지는 심해저 피스톤 축압기와 함께 이용하기 위한 개선된 블래더를 위한 장치, 시스템 및 방법이라는 것을 생각할 수 있을 것이다. 관이 포트 작업되어(ported), 블래더 내의 유체 깊이와 관계없이, 유체가 챔버로 지속적으로 공급될 수 있게 한다. 본 발명은 또한, 축압기 및 블래더가 수평 위치로 선적될 수 있게 하여 블래더 및 분산 관이 손상되는 것을 방지할 수 있는 특별한 받침부를 고려하며, 블래더 내의 유체의 중량을 분산시켜 블래더 받침부가 설치되는 피팅 상의 응력을 감소시키는 블래더 크래들을 더 포함할 수 있다.
그에 따라, 이하의 상세한 설명이 더 잘 이해될 수 있게 하기 위해서 그리고 당업계에 대한 이러한 기여가 더 잘 이해될 수 있게 하기 위해서, 본 발명의 더 중요한 특징을, 다소 광범위하게, 개략적으로 설명하였다. 물론, 이하에서 설명되고 첨부된 청구 대상을 형성하는 본 발명의 부가적인 특징이 존재한다.
이와 관련하여, 본 발명의 적어도 하나의 실시예를 구체적으로 설명하기에 앞서서, 본 발명이, 그 출원에서, 이하의 설명에서 기술되는 또는 도면에서 도시되는 구성 및 구성요소의 배열에 관한 상세 내용으로 제한되지 않는다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명이 다른 실시예에 적용될 수 있거나 여러 가지 방식으로 실시 또는 실행될 수 있다. 또한, 본원에서 사용된 표현 및 용어가 설명의 목적을 위한 것이고 제한적인 것으로 간주되지 않아야 한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 당업자는, 당업자는 본 개시 내용이 기초로 하는 개념이 본 발명의 몇몇 목적을 수행하기 위한 다른 구조, 방법 및 시스템의 설계를 위한 기초로서 용이하게 이용 될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 그에 따라, 청구 범위는, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서, 그러한 균등한 구성을 포함하는 것으로 간주된다는 것이 중요하다.
또한, 전술한 요약의 목적은 미국 특허청 및 일반 대중, 특히 특허 또는 법률 용어 또는 어구에 익숙하지 않은 기술 분야의 엔지니어 및 실무자가 간단한 검토를 통해서 본원의 기술적 개시 내용의 성질 및 본질을 신속하게 결정할 수 있게 하기 위한 것이다. 요약은 청구범위에 의해서 결정되는 본원의 발명을 규정하기 위한 것이 아니고, 어떠한 식으로든 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니다.
그에 따라, 본 발명의 목적은, 필요에 따라 유체를 축압기 해수 챔버로 제공하는 심해저 피스톤 축압기 내에서 이용하기 위한 새롭고 개선된 피스톤 축압기 블래더 장치, 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 포트 작업된 분산 관을 이용하여 유체를 전달할 수 있게 하여, 블래더 내의 유체 깊이와 관계없이, 유체가 챔버로 지속적으로 공급될 수 있게 하는, 새롭고 개선된 피스톤 축압기 블래더 장치, 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 축압기 및 블래더가 수평 위치로 선적될 수 있게 하여 블래더 및 분산 관이 손상되는 것을 방지할 수 있는 특별한 받침부, 및 블래더 내의 유체의 중량을 분산시켜 블래더 받침부가 설치되는 피팅 상의 응력을 감소시키도록 설계된 블래더 크래들을 포함할 수 있는, 새롭고 개선된 피스톤 축압기 블래더 장치, 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은 내구적이고 신뢰 가능한 구성을 가지고 많은 유형의 피스톤 축압기에서 이용될 수 있는 새롭고 개선된 피스톤 축압기 블래더 장치, 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은, 설치 및 노동 비용이 낮으며, 그에 따라 그러한 것을 소비하는 산업에 저렴한 가격으로 판매될 수 있고, 그에 의해서 그러한 시스템을 현장의 작업자들이 경제적으로 이용할 수 있게 하는, 새롭고 개선된 피스톤 축압기 블래더 장치, 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 종래 기술의 모든 장점을 제공하는 동시에 그와 일반적으로 연관되는 단점의 일부를 극복하는, 새롭고 개선된 피스톤 축압기 블래더 장치, 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적과 함께, 본 발명의 이러한 목적은, 본 발명을 특성화하는 여러 가지 신규 특징과 함께, 첨부되고 본 개시 내용의 일부를 형성하는 청구범위에서 구체적으로 기재되어 있다. 본 발명, 그 동작 장점 및 그 이용으로부터 얻어지는 특별한 목적의 더 양호한 이해를 위해서, 본 발명의 바람직한 실시예가 예시된 첨부 도면 및 설명 내용을 참조하여야 할 것이다.
이하의 상세한 설명을 고려할 때, 본 발명이 보다 잘 이해될 것이고 전술한 것 이외의 목적이 명확해질 것이다. 그러한 설명은 첨부된 도식적 설명, 그래프, 도면 및 첨부물을 참조한다.
도 1은 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 심해저 피스톤 축압기 및 블래더 시스템의 전반적인 횡단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 블래더의 전반적인 횡단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 블래더의 하부 부분의 전반적인 횡단면적 부분도이다.
도 4는 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 분산 관의 전반적인 횡단면도이다.
예시, 도면, 및 그림, 그리고 특히 도 1을 참조하면, 참조 문자 '10'은 본 발명에 따라 구성된 블래더를 이용하는 피스톤 축압기 장치, 시스템 및 방법과 함께 이용하기 위한 새롭고 개선된 블래더를 전반적으로 나타낸다. 본 발명(10)은 비제한적으로 분발 방지기와 같은 오일 및 가스 유정 작업에서 일반적으로 이용되고, 오일 및 가스 천공 작업과 연관되지 않은 다른 작업에서도 이용될 수 있다. 편의상, 참조 번호 '10'은 일반적으로 본 발명, 본 발명의 일부, 본 발명의 바람직한 실시예 등을 나타내기 위해서 이용될 수 있다. 또한 본 발명(10)은 개선된 블래더로 제한되는 것으로 간주되지 않아야 하고, 블래더라는 용어는 본 발명을 그러한 것으로 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명(10)은 또한 새롭고 개선된 축압기 장치, 시스템 및 방법뿐만 아니라, 새롭고 개선된 분발 방지기 장치, 시스템 및 방법을 포함할 수 있다.
블래더(20)는 상단부(30), 길이부(40), 하단부(50), 내부(60), 외부(70), 심해저 피스톤 축압기(90)로 유체를 전달하기 위한 배출구(80)를 포함할 수 있다. 블래더(20)는 나일론으로 제조될 수 있으나, 그러한 것으로 제한되지 않는다. 주변 심해저 수압에 따라서 압축 및 팽창되기 위해서, 블래더(20)가 탄성중합체성(elastomeric)이거나 다소 탄성중합체성일 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 블래더(20)는, 예를 들어 플라스틱으로 제한되지 않는, 라이너(100)를 포함할 수 있다. 라이너(100)는 일반적으로 블래더(20)의 내부(60)를 라이닝한다.
본 발명(10)은 상단부(120), 길이부(130), 하단부(140), 내부 및/또는 내경(150), 외부 및/또는 외경(160), 등을 가지는 분산 관(110)을 포함할 수 있다. 관(110)은 스테인리스로 제조될 수 있으나, 그러한 것으로 제한되지 않는다. 길이부(130)는 16 피트일 수 있고, 일 실시예에서는 내경(150)이 약 1 인치 일 수 있으며, 다른 실시예에서는 외경(160)이 1 인치일 수 있다. 길이, 크기, 형상 등이 더 크거나 작을 수 있다는 것 그리고 본 발명(10)은 설명 내용 및 예로 제한되는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 관(110)은 반드시 둥근 관 구성이지 않을 수 있고 정사각형, 삼각형 등일 수 있다. 관(110)은 홀(170)을 포함할 수 있고, 그러한 홀은 천공될 수 있고 ¼ 인치와 같이 비교적 작을 수 있으나, 더 큰 크기, 구성 및 배열이 고려된다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명(10)의 분산 관(110)은 일반적으로, 라이너(100) 및 블래더(20)의 일부가 압궤되고 유체가 축압기(90)로 이동될 때 유체 유동을 방해하지만, 유체를 블래더(20)의 길이부를 따라 이동시키기 위한 통로를 블래더(20) 및/또는 라이너(100)가 가질 수 있는 구조를 제공한다.
본 발명(10)은 일반적으로 관(110)을 블래더(20) 라이너(100) 내측에 고정하는 것을 고려하며, 관(110)의 상단부(120)는 블래더(20)의 상단부(30)에 그리고 배출구(80)를 가지는 연통부(75) 내에 고정된다. 연통부(75)는 관련 기술 분야에서 공지된 바와 같은 호스, 라인, 도관 등일 수 있다. 또한, 관(110) 하단부(140)는 블래더(20) 하단부(50)에 고정될 수 있다. 바람직한 구성에서, 관(110)은 배출구(80)에의 고정을 위해서 상단부(120)에서 나사산을 가질 수 있다. 관(110)의 하단부(140)는 활주에 의해서 받침부(180) 내에서 고정될 수 있고, 받침부는 블래더 크래들(190)에 의해서 고정되는 더 큰 직경의 관일 수 있다. 관(110)을 전체적으로 고정하기 위한 많은 다른 실시예가 고려된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 바람직한 구성에서, 본 발명(10)은, 일반적으로 운송 및 이동 중에 관(110)을 지지하기 위해서 블래더(20)의 하단부(50)에 고정될 수 있는 크래들(190)을 이용할 수 있다.
축압기(90)는 관련 기술 분야에서 공지되어 있고, 질소 챔버(200), 작업 유체 챔버(210), 작업 유체 포트(220), 해수 챔버(230), 해수 포트(240), 진공 챔버(250), 등을 포함할 수 있다. 도관(260)은, 유체(270)를 블래더(20)로부터 해수 챔버(230)로 전후로 전달하기 위해서, 블래더(20)와 해수 포트(240) 사이에 위치될 수 있다.
그에 따라, 본 발명은 심해저 피스톤 축압기 및 블래더 시스템일 수 있고, 심해저 피스톤 축압기 및 블래더 시스템은: 심해저 피스톤 축압기의 내외로 액체를 선택적으로 전달하기 위한 해수 포트를 가지는 심해저 피스톤 축압기; 내부, 및 액체를 블래더의 내부의 내외로 전달하기 위한 개구를 가지는, 블래더; 블래더의 내부 내에 배치되고, 유체를 유지하도록 구성된 내부를 가지며, 유체를 라이너의 내부의 내외로 전달하기 위한 개구를 가지는, 라이너; 및 라이너 내에 배치된 분산 관으로서, 유체를 분산 관의 내외로 전달하기 위한 개구를 가지는 제1 단부, 길이부, 제2 단부, 및 액체를 분산 관의 내외로 그리고 라이너의 내부의 내외로 전달하도록 구성된 길이부 상의 복수의 개구를 가지는, 분산관을 포함한다.
또한, 본 발명이 심해저 피스톤 축압기 및 블래더 시스템이라는 것을 고려할 수 있을 것이며, 분산 관의 제2 단부는 블래더의 내부에 장착된 크래들을 통해서 블래더의 내부에 제거 가능하게 부착되며; 크래들은 분산 관의 제2 단부가 받침부 내로 활주될 수 있게 허용하도록 구성된 받침부를 포함하고; 분산 관의 제1 단부는 블래더의 내부에 고정되며; 분산 관의 제2 단부는 둥글다.
본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고도, 본원에서 설명된 여러 부분 및 요소의 조합, 동작, 및 배열에서 변화가 이루어질 수 있을 것이다. 또한, 전술한 명칭, 표제, 제목 및 일반적인 구획은 편의상 제공된 것이고, 그에 따라 제한적인 것으로 고려되지 않아야 한다.

Claims (5)

  1. 심해저 피스톤 축압기 및 블래더 시스템이며:
    심해저 피스톤 축압기의 내외로 유압 유체를 선택적으로 전달하기 위한 해수 포트를 가지는 심해저 피스톤 축압기;
    상기 해수 포트에 연결되는 제1 단부 및 제2 단부를 가지는 도관;
    내부, 및 유압 유체를 블래더의 상기 내부의 내외로 전달하기 위한 상기 도관의 상기 제2 단부에 연결되는 블래더 개구를 가지는, 블래더;
    상기 블래더의 내부 내에 배치되고, 유압 유체를 유지하도록 구성된 내부를 가지며, 유압 유체를 라이너의 내부의 내외로 전달하기 위한 라이너 개구를 가지는, 라이너; 및
    상기 라이너 내에 배치된 분산 관으로서, 유압 유체를 상기 분산 관의 내외로 전달하기 위한 제1 단부 개구를 가지는 제1 단부, 길이부, 제2 단부, 및 유압 유체를 상기 분산 관의 내외로 그리고 상기 라이너의 내부의 내외로 전달하도록 구성된 길이부 상의 복수의 분산관 개구를 가지는, 분산관을 포함하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분산 관의 제2 단부는 상기 블래더의 내부에 장착된 크래들을 통해서 상기 블래더의 내부에 제거 가능하게 부착되는, 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 크래들은 받침부를 포함하고, 상기 받침부는 상기 분산 관의 제2 단부가 상기 받침부 내로 활주되는 것을 허용하도록 구성되는, 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 분산 관의 제1 단부는 상기 블래더의 내부에 고정되는, 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 분산 관의 제2 단부가 둥근, 시스템.
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