KR102016375B1 - 엄빌리컬 호스 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

엄빌리컬 호스 제어 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 엄빌리컬 호스 제어 장치는 해양 시추 설비의 데크 상에 배치되는 몸체부; 몸체부에서 상부로 돌출되는 만곡부를 가지며, 해저의 폭발방지장치로 연장되는 엄빌리컬 호스; 몸체부를 데크 상에서 이동시키는 이동부; 및 몸체부에 설치되고, 엄빌리컬 호스를 좌우 방향으로 회동시키는 회동부;를 포함한다.

Description

엄빌리컬 호스 제어 장치{Apparatus for controlling umbilical hose}
본 발명은 엄빌리컬 호스 제어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주변 장애물과 간섭되지 않도록 엄빌리컬 호스를 좌우 방향으로 회동시킬 수 있는 엄빌리컬 호스 제어 장치에 관한 것이다.
석유의 시추 기술의 발전에 따라 해저 유전의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 더불어, 군소의 심해 유전 개발에 적합한 시추 설비 및 이를 탑재한 시추 선박(drill ship), 시추용 해양 설비의 개발이 가속화되고 있다. 심해 유정의 시추 시, 시추 선박은 해상으로부터 해저면까지 드릴 파이프를 연결하며, 해저에 폭발방지장치(BOP; Blow Out Preventer)를 설치한다. 또한, 폭발방지장치의 작동을 위해 시추 선박 또는 해양 설비로부터 해저 폭발방지장치까지 엄빌리컬 호스(umbilical hose)를 연결하며, 엄빌리컬 호스를 통해 폭발방지장치로 전원을 공급하고, 장비 제어를 위한 신호와 모니터링 신호를 전송한다. 엄빌리컬 호스는 다양한 케이블들이 복합되어 있어 직경이 크기 때문에, 시추 선박 또는 해양 설비 측에서 큰 반경을 이루면서 폭발방지장치 측으로 휘어지게 된다. 이 때문에 엄빌리컬 호스의 상부 만곡부가 주변 장애물과 간섭되어, 엄빌리컬 호스를 지지하는 설비를 목표 위치로 이동시키는데 제약이 발생할 수 있다.
본 발명은 엄빌리컬 호스를 좌우 방향으로 회동시키도록 구성되어 주변 장애물과의 간섭 없이 해양 시추 설비의 데크 상에서 자유로운 이동이 가능한 엄빌리컬 호스 제어 장치를 제공한다.
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 엄빌리컬 호스 제어 장치는 해양 시추 설비의 데크 상에 배치되는 몸체부; 상기 몸체부에서 상부로 돌출되는 만곡부를 가지며, 해저의 폭발방지장치로 연장되는 엄빌리컬 호스; 상기 몸체부를 상기 데크 상에서 이동시키는 이동부; 및 상기 몸체부에 설치되고, 상기 엄빌리컬 호스를 좌우 방향으로 회동시키는 회동부;를 포함한다.
상기 회동부는, 상기 몸체부에 회전 가능하게 설치되고, 상기 엄빌리컬 호스의 일단을 지지하는 지지대; 및 상기 몸체부에 설치되고, 상기 지지대를 회동시켜 상기 엄빌리컬 호스의 만곡부의 높이를 조절하는 구동부;를 포함할 수 있다.
상기 회동부는, 상기 몸체부에 설치되고, 상기 지지대를 회전 가능하게 지지하는 지지부;를 더 포함하고, 상기 구동부는, 상기 지지부의 양 측방에 각각 설치되고, 상기 지지대를 구동하는 가동로드를 구비하고, 상기 가동로드를 상하 방향으로 신축시켜 상기 엄빌리컬 호스를 좌우 방향으로 회동시키는 작동실린더;를 포함할 수 있다.
상기 구동부는, 상기 가동로드와 상기 지지대 사이에 연결되고, 상기 가동로드 및 상기 지지대와 힌지 결합되는 작동로드;를 더 포함할 수 있다.
상기 엄빌리컬 호스 제어 장치는 상기 몸체부의 주변 장애물을 감지하는 센서부; 및 상기 센서부에서 감지한 주변 장애물에 따라, 상기 엄빌리컬 호스가 상기 주변 장애물과 간섭되지 않도록, 상기 회동부를 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 엄빌리컬 호스를 좌우 방향으로 회동시키도록 구성되어 주변 장애물과의 간섭 없이 해양 시추 설비의 데크 상에서 자유로운 이동이 가능한 엄빌리컬 호스 제어 장치가 제공된다.
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 실시 예에 따른 시추 선박의 개략적인 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시추 선박의 개략적인 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엄빌리컬 호스 제어 장치의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엄빌리컬 호스 제어 장치의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엄빌리컬 호스 제어 장치를 구성하는 회동부를 보여주는 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 엄빌리컬 호스 제어 장치의 동작을 보여주는 도면이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 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 실시예를 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.
이하에서, 시추 선박에 설치되는 경우를 예로 들어, 본 발명의 실시예에 따른 엄빌리컬 호스 제어 장치에 대해 설명한다. 다만, 본 발명의 실시예에 따른 엄빌리컬 호스 제어 장치는 시추선(drill ship) 외에도 잭업 리그(jack-up rig) 등의 해양 설비에 적용될 수도 있음을 미리 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시추 선박의 개략적인 측면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시추 선박의 개략적인 평면도이다. 시추 선박(1)은 중앙 부분에 시추관의 이동을 위한 문풀(1b)이 형성되어 있는 선체(1a)로 이루어진다. 시추관은 예컨대 3개 내지 4개의 드릴 파이프들이 조립된 스탠드 단위로 차례로 연결되어 문풀(1b)을 통해 하향 이동됨으로써 해저 아래의 유정에 연결될 수 있다.
통상적으로 심해 유정의 시추를 위해서는 케이싱(casing)을 해저의 시추공 속에 집어넣고 지층과의 접착을 강하게 하기 위한 시멘팅(cementing)이 일정 시추 깊이마다 진행된다. 이를 위하여 케이싱이 시추공 내에 추가로 삽입될 때마다, 드릴 파이프는 시추 선박으로 끌어 올려진 후 다시 시추공 내로 내려지는 작업이 반복되게 된다. 나아가, 해저 지반을 시굴하는 드릴 비트 역시 교체 주기를 가지며, 이러한 드릴 비트의 교체시에도 시추관을 해저로 내리는 작업(트리핑인)과, 해상으로 들어올리는 작업(트리핑 아웃)이 반복된다.
시추관은 길게 연결된 하나의 관으로서 해저로 하향 이동되는 것이 아니라, 짧은 길이의 드릴 파이프들이 순차적으로 조립되어 해저로 하향 이동된다. 따라서 심해 시추 시, 시추관이 해상의 시추 선박(1)으로부터 해저의 시추공까지 길게 연장되어야 하므로, 트리핑인과 트리핑 아웃에 많은 시간이 소요된다. 이에 드릴 플로어(drill floor)에는 3개 내지 4개의 드릴 파이프 또는 케이싱을 미리 조립한 후 이를 스탠드 단위로 직립 보관하는 셋백(set back) 영역이 배치된다.
시추 선박(1)은 제 1 파이프 적치부(4), 제 2 파이프 적치부(5), 제 1 파이프 이송 장치(10), 제 2 파이프 이송 장치(11), 파이프 수직 지지부(12), 연속 시추 장치(13, 14)를 포함한다.
제 1 파이프 적치부(4)는 시추를 위한 제 1 파이프들(예컨대, 드릴 파이프, 케이싱, 라이저)을 적치한다. 제 1 파이프 적치부(4)는 문풀(1a)을 기준으로 선수 측에 위치한 제 1 영역(2)에 제공될 수 있다.
제 2 파이프 적치부(5)는 시추를 위한 제 2 파이프들(예컨대, 드릴 파이프, 케이싱, 라이저)을 적치한다. 제 2 파이프 적치부(5)는 문풀(1a)을 기준으로 선미 측에 위치한 제 2 영역(3)에 제공될 수 있다.
제 1 파이프 이송 장치(10)는 제 1 파이프 적치부(4)에 적치된 제 1 파이프를 제 2 영역(3)을 향하는 방향(선미 방향)으로 이송하여 제 3 영역(6)으로 제공한다. 제 2 파이프 이송 장치(11)는 제 2 파이프 적치부(5)에 적치된 제 2 파이프를 제 1 영역(2)을 향하는 방향(선수 방향)으로 이송하여 제 4 영역(7)으로 제공한다.
파이프 수직 지지부(12)는 문풀(1b)의 상부 영역에 제공될 수 있다. 파이프 수직 지지부(12)는 제 1 파이프들의 조립체와 제 2 파이프들의 조립체를 수직으로 저장한다.
연속 시추 장치(13, 14)는 호이스팅 로테이션(hoisting rotation) 시스템 및 탑드라이브(top drive)를 구비하며, 제 1 파이프들의 조립체와 제 2 파이프들의 조립체를 연속적으로 연결시켜 시추관을 웰(well)에 트리핑인 또는 트리핑 아웃할 수 있다.
해저에 설치되는 폭발방지장치(BOP; Blow Out Preventer)로 전원을 공급하고, BOP 장비 제어 및 모니터링을 위한 신호들의 전송을 위해, 문풀(1b)로부터 해저 BOP 장비로 엄빌리컬 호스(umbilical hose)가 연결된다. 또한 엄빌리컬 호스를 지지하고 가이드하기 위한 장비가 문풀(1b)이 마련된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엄빌리컬 호스 제어 장치의 측면도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엄빌리컬 호스 제어 장치의 정면도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 엄빌리컬 호스 제어 장치(100)는 몸체부(110), 엄빌리컬 호스(120), 회동부(130), 이동부(140) 및 센서부(150)를 포함한다.
몸체부(110)는 시추 선박의 문풀 주변 데크 상에 배치될 수 있다. 몸체부(110)에는 엄빌리컬 호스(120)를 가이드하고 엄빌리컬 호스(120)를 해저로 하강시키거나 회수할 수 있는 설비(도시생략)가 구비될 수 있다.
이동부(140)는 몸체부(110)를 데크 상에서 이동시킨다. 이동부(140)는 구동모터에 의해 구동되는 구동휠에 의해 몸체부(110)를 주행시키거나, 유압 모터나 유압 실린더 등을 이용하여 가이드레일을 따라 몸체부(110)를 이동시키도록 구성될 수 있으나, 이러한 구동 방식으로 제한되지는 않는다.
엄빌리컬 호스(120)는 몸체부(110)에 지지되고, 해저의 폭발방지장치로 연장된다. 엄빌리컬 호스(120)는 다양한 케이블들이 복합되어 있어 직경이 크기 때문에, 큰 반경으로 만곡부를 이루면서 폭발방지장치 측으로 휘어지게 된다. 이에 따라, 엄빌리컬 호스(120)의 만곡부는 몸체부(110)보다 상부로 돌출되어 시추 선박의 주변 구조물과 간섭됨에 따라 메인 웰(well)로의 인입이 불가한 상황이 발생할 수 있다.
이러한 문제를 해소하기 위하여, 몸체부(110)에 회동부(130)가 설치된다. 회동부(130)는 엄빌리컬 호스(120)를 좌우 방향으로 회동시키도록 구성된다. 엄빌리컬 호스(120)의 상부 만곡부가 주변 장애물과 간섭되어 목표로 하는 위치로 장비가 이동하는데 제약이 발생하는 경우, 회동부(130)는 주변 장애물과 간섭되지 않는 각도(방향)로 엄빌리컬 호스(120)를 좌우 방향으로 회동시킨다.
센서부(150)는 몸체부(110)의 주변 장애물을 감지한다. 센서부(150)는 예를 들어, 레이저 센서, 영상 카메라 등의 수단으로 제공될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
센서부(150)에서 장애물 감지시, 장애물 감지 신호는 제어부(도시생략)로 전송되며, 제어부는 장애물과 간섭되지 않도록 엄빌리컬 호스(120)가 좌우 방향으로 회동되도록, 회동부(130)로 제어 신호를 출력한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엄빌리컬 호스 제어 장치를 구성하는 회동부를 보여주는 도면이다. 실시예에서, 회동부(130)는 지지대(131), 지지부(133) 및 구동부(134 내지 137)를 포함한다.
지지대(131)는 몸체부(110)에 회전 가능하게 설치되며, 엄빌리컬 호스(120)의 일단을 지지한다. 지지부(133)는 몸체부(110)에 설치되고, 지지대(131)를 힌지(132)를 중심으로 회전 가능하게 지지한다.
구동부(134 내지 137)는 몸체부(110)에 설치되고, 지지대(131)를 힌지(132)를 중심으로 좌우 방향으로 회동시켜 엄빌리컬 호스(120)의 상부 만곡부의 높이가 조절되도록 한다.
일 실시예에서, 구동부는 작동로드(134, 135)와, 작동실린더(136, 137)를 포함할 수 있다. 엄빌리컬 호스(120)를 좌/우 양측 방향으로 각각 회동시킬 수 있도록, 구동부는 지지부(133)의 양 측방에 각각 설치될 수 있다.
작동실린더(136, 137)는 지지대(131)를 구동하기 위한 가동로드(134a, 135a)를 구비한다. 작동실린더(136, 137)는 유압 구동부에 의해 작동될 수 있다.
작동실린더(136, 137)는 가동로드(134a, 135a)를 상하 방향으로 신축시켜 엄빌리컬 호스(120)를 좌우 방향으로 회동시킬 수 있다.
작동로드(134, 135)는 작동실린더(136, 137)의 가동로드(134a, 135a)와 지지대(131) 사이에 연결된다.
작동로드(134, 135)의 일단은 가동로드(134a, 135a)와 힌지 결합되며, 작동로드(134, 135)의 일단은 지지대(131)와 힌지(134b, 135b) 결합된다.
이에 따라, 작동실린더(136, 137)의 작동시, 가동로드(134a, 135a)의 직선 방향 구동력이 회동력으로 전환될 수 있으며, 지지부(133)의 힌지(132)를 중심으로 지지대(131)가 안정적으로 좌우 방향으로 회동할 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 엄빌리컬 호스 제어 장치의 동작을 보여주는 도면이다. 센서부(150)에서 주변 장애물(20, 30) 감지시, 지지대(131)에 고정된 엄빌리컬 호스(120)는 구동부(134 내지 137)에 의해 주변 장애물(20, 30)과 간섭되지 않도록 좌우 방향으로 회동된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 엄빌리컬 호스(120)의 상부 만곡부로 인해 엄빌리컬 호스 제어 장치의 이동이 제약되어 엄빌리컬 호스의 위치를 조절하지 못하는 것을 방지할 수 있으며, 시추 작업의 효율성을 높일 수 있다.
이상의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시예들도 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 발명까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
1: 시추 선박 1a: 선체
1b: 문풀 2: 제 1 영역
3: 제 2 영역 4: 제 1 파이프 적치부
5: 제 2 파이프 적치부 6: 제 3 영역
7: 제 4 영역 8, 9: 크레인
10: 제 1 파이프 이송 장치 11: 제 2 파이프 이송 장치
12: 파이프 수직 지지부 13, 14: 연속 시추 장치
20, 30: 주변 장애물 100: 엄빌리컬 호스 제어 장치
110: 몸체부 120: 엄빌리컬 호스
130: 회동부 131: 지지대
132: 힌지 133: 지지부
134, 135: 작동로드 134a, 135a: 가동로드
134b, 135b: 힌지 136, 137: 작동실린더
140: 이동부 150: 센서부

Claims (5)

  1. 해양 시추 설비에 구비되는 엄빌리컬 호스 제어 장치에 있어서,
    상기 해양 시추 설비의 데크 상에 배치되는 몸체부;
    상기 몸체부에서 상부로 돌출되는 만곡부를 가지며, 해저의 폭발방지장치로 연장되는 엄빌리컬 호스;
    상기 몸체부를 상기 데크 상에서 이동시키는 이동부; 및
    상기 몸체부에 설치되고, 상기 엄빌리컬 호스를 좌우 방향으로 회동시키는 회동부;를 포함하고,
    상기 회동부는,
    상기 몸체부에 회전 가능하게 설치되고, 상기 엄빌리컬 호스의 일단을 지지하는 지지대;
    상기 몸체부에 설치되고, 상기 지지대를 회동시켜 상기 엄빌리컬 호스의 만곡부의 높이를 조절하는 구동부; 및
    상기 몸체부에 설치되고, 상기 지지대를 회전 가능하게 지지하는 지지부;를 포함하고,
    상기 구동부는,
    상기 지지부의 양 측방에 각각 설치되고, 상기 지지대를 구동하는 가동로드를 구비하며, 상기 가동로드를 상하 방향으로 신축시켜 상기 엄빌리컬 호스를 좌우 방향으로 회동시키는 작동실린더;를 포함하는 엄빌리컬 호스 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 가동로드와 상기 지지대 사이에 연결되고, 상기 가동로드 및 상기 지지대와 힌지 결합되는 작동로드;를 더 포함하는 엄빌리컬 호스 제어 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 몸체부의 주변 장애물을 감지하는 센서부; 및
    상기 센서부에서 감지한 주변 장애물에 따라, 상기 엄빌리컬 호스가 상기 주변 장애물과 간섭되지 않도록, 상기 회동부를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 엄빌리컬 호스 제어 장치.
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