KR102075967B1 - 시추 장비 테스트 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시추 장비 테스트 장치 및 방법에 관한 것으로, BOP 장비와 같은 심해 환경에서 사용되는 시추 장비들을 심해 환경과 유사한 조건에 노출시켜 각종 테스트를 수행할 수 있도록 함으로써, 시추 장비에 대한 문제를 사전에 예방 및 관리할 수 있어 심해와 같은 실제 설치 현장에서 시추 장비의 설치 및 작동 과정을 원활하고 신속하게 수행할 수 있도록 하고, 내부에 액체가 저장되어 BOP 장비가 액체에 잠기도록 수용되는 압력 용기에 액화 가스를 이용하여 고압의 가스를 공급함으로써, 압력 용기의 내부 압력을 신속하게 상승시킬 수 있고, 테스트 작업을 신속하고 편리하게 수행할 수 있으며, 특히, BOP 장비에 액체 및 가스를 선택적으로 또는 2가지 모두 공급할 수 있어 더욱 다양한 방식의 테스트가 가능하고, 실제 심해 환경과 더욱 유사한 환경을 모사할 수 있어 더욱 정확한 테스트가 가능한 시추 장비 테스트 장치 및 방법을 제공한다.

Description

시추 장비 테스트 장치 및 방법{Test Apparatus and Method for Drilling Equipment}
본 발명은 시추 장비 테스트 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 BOP 장비와 같은 심해 환경에서 사용되는 시추 장비들을 심해 환경과 유사한 조건에 노출시켜 각종 테스트를 수행할 수 있도록 함으로써, 시추 장비에 대한 문제를 사전에 예방 및 관리할 수 있어 심해와 같은 실제 설치 현장에서 시추 장비의 설치 및 작동 과정을 원활하고 신속하게 수행할 수 있도록 하고, 내부에 액체가 저장되어 BOP 장비가 액체에 잠기도록 수용되는 압력 용기에 액화 가스를 이용하여 고압의 가스를 공급함으로써, 압력 용기의 내부 압력을 신속하게 상승시킬 수 있고, 테스트 작업을 신속하고 편리하게 수행할 수 있으며, 특히, BOP 장비에 액체 및 가스를 선택적으로 또는 2가지 모두 공급할 수 있어 더욱 다양한 방식의 테스트가 가능하고, 실제 심해 환경과 더욱 유사한 환경을 모사할 수 있어 더욱 정확한 테스트가 가능한 시추 장비 테스트 장치 및 방법에 관한 것이다.
국제적인 급격한 산업화 현상과 공업이 발전함에 따라 석유와 같은 자원의 사용량은 점차 증가하고 있으며, 이에 따라 오일의 안정적인 생산과 공급이 전 지구적인 차원에서 대단히 중요한 문제로 떠오르고 있다.
이러한 이유로 최근에는 지금까지 경제성이 없어 무시되어 왔던 군소의 한계 유전(marginal field)이나 심해 유전의 개발이 경제성을 가지게 되었다. 따라서, 해저 채굴 기술의 발달과 더불어 이러한 유전의 개발에 적합한 시추설비를 구비한 시추선이 개발되어 있다.
종래의 해저 시추에는 근해의 일 지점에 정박하여 시추 작업을 하는 고정식 플랫폼이 주로 사용되었으나, 최근에는 3,000m 이상의 심해에서 시추 작업이 가능한 부유식 시추 설비가 개발되어 해저 시추에 이용되고 있다.
이러한 시추 설비에는 해저의 지하에 존재하는 석유나 가스 등을 시추할 수 있도록 데릭 시스템, 라이저, 드릴 스트링 등의 각종 시추 관련 장비들이 설치되어 있다.
최근에는 심해 유전의 개발이 활발하게 진행됨에 따라 각종 시추 장비들에 대한 안전성이 특히 중요하게 요구되는데, 시추 장비들 중 시추 과정에서의 안전과 가장 관련이 깊은 장비로서, BOP(Blow out Preventer, 분출 방지기)를 들 수 있다.
BOP 장비는 시추 과정에서 발생하는 고압의 가스를 안전하게 제거하여 해저 유정의 가스 폭발을 방지하기 위한 장치로서, 해상의 시추 설비로부터 라이저를 통해 연결되어 해저 유정의 상단 웰헤드에 결합되는 형태로 설치된다.
이러한 BOP 장비는 심해 환경에 적합한 형태로 수심 3,000 m (4,300 psi) 이상의 고압의 환경에서 내압으로는 15,000 psi 압력을 견디도록 설계된다. 그러나, 실제 심해 유정에 설치되기 전까지 실제와 같은 환경에서의 테스트 과정을 거치지 않기 때문에, 실제 설치 현장 작업시 여러가지 문제가 발생한다.
일반적으로 BOP 장비에 대한 테스트는 BOP 장비를 이루는 각 부품에 대해 각각 별도로 외압을 가하거나 내압을 가하는 방식으로 부분적인 테스트가 이루어지고 있으며, 전체 조립된 상태에서는 이러한 테스트를 수행할 수 있는 장치가 전무한 상태로서, 실제 환경과 같은 조건에서 다양한 방식의 테스트를 수행할 수 있는 장치가 절실히 요구되고 있다.
특허등록번호 제10-1185286호
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 BOP 장비와 같은 심해 환경에서 사용되는 시추 장비들을 심해 환경과 유사한 조건에 노출시켜 각종 테스트를 수행할 수 있도록 함으로써, 시추 장비에 대한 문제를 사전에 예방 및 관리할 수 있어 심해와 같은 실제 설치 현장에서 시추 장비의 설치 및 작동 과정을 원활하고 신속하게 수행할 수 있도록 하는 시추 장비 테스트 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 내부에 액체가 저장되어 BOP 장비가 액체에 잠기도록 수용되는 압력 용기에 액화 가스를 이용하여 고압의 가스를 공급함으로써, 압력 용기의 내부 압력을 신속하게 상승시킬 수 있고, 테스트 작업을 신속하고 편리하게 수행할 수 있는 시추 장비 테스트 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 액화 가스를 이용한 하나의 압력 공급 유닛을 통해 압력 용기의 내부에 압력을 공급함과 동시에 BOP 장비에 내압을 공급할 수 있도록 함으로써, 구성을 단순화할 수 있고, 특히, BOP 장비에 액체 및 가스를 선택적으로 또는 2가지 모두 공급할 수 있어 더욱 다양한 방식의 테스트가 가능하고, 실제 심해 환경과 더욱 유사한 환경을 모사할 수 있어 더욱 정확한 테스트가 가능한 시추 장비 테스트 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 심해 환경에서 사용되는 시추 장비를 테스트하는 시추 장비 테스트 장치에 있어서, 내부에 테스트 대상 장비가 투입될 수 있도록 테스트 챔버가 형성되고, 상기 테스트 챔버에는 상기 테스트 대상 장비가 잠기도록 액체가 저장되는 압력 용기; 및 상기 테스트 챔버에 저장된 액체의 압력이 심해 압력에 도달하도록 액체의 압력을 상승시키는 압력 공급 유닛을 포함하고, 상기 압력 공급 유닛은 상기 테스트 챔버에 고압의 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치를 제공한다.
이때, 상기 테스트 대상 장비는 BOP 장비로 적용될 수 있다.
또한, 상기 압력 용기의 내부 공간 하부에는 상기 BOP 장비가 안착 결합되도록 테스트 웰헤드가 고정 장착될 수 있다.
또한, 상기 압력 공급 유닛은 상기 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 내압이 전달되도록 상기 테스트 웰헤드에 고압의 액체 및 가스 중 적어도 어느 하나 이상을 공급하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 압력 용기에는 상기 압력 공급 유닛에 의해 상기 테스트 챔버에 고압의 가스가 유입될 수 있도록 외압 공급 포트가 형성되고, 상기 압력 공급 유닛에 의해 상기 테스트 웰헤드에 고압의 액체 또는 가스가 공급될 수 있도록 내압 공급 포트가 상기 테스트 웰헤드와 연통되게 형성될 수 있다.
또한, 상기 압력 공급 유닛은 액화 가스를 저장하는 액화 가스 탱크; 상기 액화 가스 탱크로부터 액화 가스를 가압하여 공급하는 압력 공급 펌프; 및 상기 압력 공급 펌프를 통해 공급되는 액화 가스를 기화시켜 기체 상태의 가스로 상변화시키는 가열 장치를 포함하고, 별도의 외압 배관 라인을 통해 상기 외압 공급 포트에 연결될 수 있다.
또한, 상기 가열 장치는 상기 액화 가스와 열교환하며 상기 액화 가스를 가열하는 열 교환기로 적용될 수 있다.
이때, 상기 열 교환기는 해수를 열매체로 사용하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 가열 장치는 전원을 공급받아 작동하는 히터 코일을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 압력 공급 유닛은 별도의 내압 배관 라인을 통해 상기 내압 공급 포트에 연결되며, 상기 외압 배관 라인 및 내압 배관 라인에는 각각 유량 조절 밸브가 장착될 수 있다.
또한, 상기 내압 배관 라인은 상기 압력 공급 펌프와 상기 가열 장치를 연결하는 외압 배관 라인으로부터 분기되어 상기 내압 공급 포트에 연결되는 제 1 내압 배관 라인; 및 상기 가열 장치와 상기 외압 공급 포트를 연결하는 외압 배관 라인으로부터 분기되어 상기 내압 공급 포트에 연결되는 제 2 내압 배관 라인을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 본 발명은, 심해 환경에서 사용되는 시추 장비를 테스트하는 시추 장비 테스트 장치에 있어서, 내부에 테스트 챔버가 형성된 압력 용기를 준비하는 단계; 상기 테스트 챔버에 액체를 저장하는 단계; 상기 테스트 챔버에 저장된 액체에 잠기도록 테스트 대상 장비를 투입하는 단계; 및 별도의 압력 공급 유닛을 통해 상기 테스트 챔버에 고압의 가스를 공급하여 상기 테스트 챔버에 저장된 액체의 압력을 상승시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 방법을 제공한다.
이때, 상기 테스트 대상 장비를 BOP 장비로 적용하고, 상기 압력 용기의 내부 공간 하부에는 상기 BOP 장비가 안착 결합되도록 테스트 웰헤드가 고정 장착될 수 있다.
또한, 상기 시추 장비 테스트 방법은, 상기 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 내압이 전달되도록 상기 압력 공급 유닛을 통해 상기 테스트 웰헤드에 고압의 액체 및 가스 중 적어도 어느 하나 이상을 공급하는 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, BOP 장비와 같은 심해 환경에서 사용되는 시추 장비들을 심해 환경과 유사한 조건에 노출시켜 각종 테스트를 수행할 수 있도록 함으로써, 시추 장비에 대한 문제를 사전에 예방 및 관리할 수 있어 심해와 같은 실제 설치 현장에서 시추 장비의 설치 및 작동 과정을 원활하고 신속하게 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 내부에 액체가 저장되어 BOP 장비가 액체에 잠기도록 수용되는 압력 용기에 액화 가스를 이용하여 고압의 가스를 공급함으로써, 압력 용기의 내부 압력을 신속하게 상승시킬 수 있고, 테스트 작업을 신속하고 편리하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 액화 가스를 이용한 하나의 압력 공급 유닛을 통해 압력 용기의 내부에 압력을 공급함과 동시에 BOP 장비에 내압을 공급할 수 있도록 함으로써, 구성을 단순화할 수 있고, 특히, BOP 장비에 액체 및 가스를 선택적으로 또는 2가지 모두 공급할 수 있어 더욱 다양한 방식의 테스트가 가능하고, 실제 심해 환경과 더욱 유사한 환경을 모사할 수 있어 더욱 정확한 테스트가 가능하다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 방법의 구성을 동작 흐름에 따라 단계적으로 도시한 동작 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치는 심해 환경에서 사용되는 시추 장비를 심해 환경과 유사한 환경 조건에 노출시켜 다양한 방식의 테스트를 수행할 수 있는 장치로서, 압력 용기(100)와, 압력 공급 유닛(400)을 포함하여 구성된다.
압력 용기(100)는 내부에 테스트 대상 장비가 투입될 수 있도록 내부 공간에 테스트 챔버(C)가 형성되고, 테스트 챔버(C)에는 테스트 대상 장비가 잠기도록 액체(L)가 저장된다. 이때, 테스트 대상 장비는 심해 환경에서 사용되는 장비로서, 예를 들면, 해저 유정의 내부 가스 폭발을 방지하기 위해 해저 유정의 상단 웰헤드에 래칭(Latching) 결합되는 BOP 장비(200)가 적용될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 테스트 대상 장비로서 BOP 장비(200)가 적용된 경우를 예로 들어 설명한다.
이러한 압력 용기(100)는 내부에 테스트 챔버(C)가 형성된 다양한 형상의 용기 형태로 형성될 수 있는데, 압력 용기(100)의 내부 압력에 대한 지지 강도를 고려할 때 원통 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 압력 용기(100)는 부식 방지를 위해 음극 전원에 연결되는 방식으로 구성될 수 있다.
또한, 압력 용기(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 내부 공간에 테스트 챔버(C)가 형성되도록 상단면 일부가 개방된 용기 본체(110)와, 용기 본체(110)의 개방된 부분에 밀봉 결합되는 용기 커버(120)로 분리 형성될 수 있다. 이러한 구조를 통해 용기 커버(120)를 개방한 상태로 용기 본체(110)의 테스트 챔버(C)에 액체(L)를 투입하여 저장할 수 있고, 용기 커버(120)를 개방한 상태에서 BOP 장비(200)를 액체(L)에 잠기도록 테스트 챔버(C)에 투입할 수 있다. 용기 본체(110)에는 후술하는 압력 공급 유닛(400)으로부터 압력을 제공받을 수 있도록 외압 공급 포트(111)와 내압 공급 포트(112)가 형성될 수 있다. 또한, 용기 본체(110)와 용기 커버(120)는 내부 테스트 챔버(C)에 저장된 액체(L)가 압력 공급 유닛(400)에 의한 압력 공급을 통해 고압 상태로 유지될 수 있도록 상호 밀봉되게 결합되는 것이 바람직하다.
압력 공급 유닛(400)은 압력 용기(100)의 테스트 챔버(C)에 저장된 액체(L)의 압력이 심해 조건에서의 압력, 예를 들면 4,300 psi 이상의 압력에 도달하도록 액체의 압력을 상승시키도록 구성된다. 이러한 압력 공급 유닛(400)은 압력 용기(100)의 테스트 챔버(C)에 고압의 가스를 공급하여 테스트 챔버(C)의 내부 압력을 상승시키도록 구성되는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.
압력 용기(100)의 내부 공간 하부에는 BOP 장비(200)가 테스트 챔버(C)에 투입된 상태에서 BOP 장비(200)의 하단이 안착 결합되도록 도 1에 도시된 바와 같이 테스트 웰헤드(300)가 고정 장착되며, 이러한 테스트 웰헤드(300)는 전술한 내압 공급 포트(112)와 연통되도록 장착될 수 있다. 테스트 웰헤드(300)는 해저 유정의 상단에 결합되는 웰헤드와 동일한 것으로, 본 발명의 일 실시예에서는 BOP 장비(200)에 대한 테스트를 위해 압력 용기(100) 내부에 고정 장착된다. 따라서, BOP 장비(200)와 테스트 웰헤드(300)는 상호 래칭 결합한 상태에서 내부 공간이 서로 연통되게 결합된다.
이때, 압력 공급 유닛(400)은 테스트 웰헤드(300)를 통해 BOP 장비(200)에 내압이 전달되도록 테스트 웰헤드(300)에 고압의 액체 및 가스 중 적어도 어느 하나 이상을 공급할 수 있도록 구성된다. 즉, 압력 공급 유닛(400)은 전술한 바와 같이 테스트 챔버(C)에 고압의 가스를 공급하여 테스트 챔버(C)의 내부 압력을 상승시킬 수 있도록 구성됨과 동시에 테스트 웰헤드(300)에 고압의 액체 또는 가스를 공급하여 BOP 장비(200)의 내부 압력을 상승시킬 수 있도록 구성된다.
이때, 압력 용기(100)에는 외압 공급 포트(111)와 내압 공급 포트(112)가 형성되는데, 외압 공급 포트(111)는 압력 공급 유닛(400)과 연결되어 테스트 챔버(C)에 고압의 가스가 유입되도록 형성되고, 내압 공급 포트(112)는 압력 공급 유닛(400)에 의해 테스트 웰헤드(300)에 고압의 액체 또는 가스가 공급될 수 있도록 테스트 웰헤드(300)와 연통되게 형성된다. 이때, 압력 공급 유닛(400)은 BOP 장비(200)에 대한 내압이 심해 유정에서 가스 폭발시 발생하는 압력, 예를 들면 15,000 psi 이상의 압력에 도달하도록 고압 유체를 공급하는 형태로 구성된다.
또한, 테스트 웰헤드(300)에 안착 결합되도록 압력 용기(100) 내부로 투입되는 BOP 장비(200)에는 별도의 라이저(220)가 연결되어 테스트 과정에서 BOP 장비(200)에 대한 작동 상태를 동작 제어하도록 구성될 수 있다.
이와 같은 구성에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치는 별도의 압력 용기(100) 내부 액체(L)의 압력을 압력 공급 유닛(400)에 의해 해저 3,000 m 이상의 심해 압력 상태로 상승시킴으로써, BOP 장비(200)에 대한 외압 테스트를 수행할 수 있다. 즉, BOP 장비(200)가 심해 압력에 노출된 경우 구조적으로 안정적인지 여부 또는 정상적으로 작동하는지 여부 또는 누출(Leakage)이 발생하는지 여부 등을 테스트할 수 있다.
또한, 압력 공급 유닛(400)을 통해 BOP 장비(200)에 15,000 psi 이상의 내부 압력을 제공함으로써, BOP 장비(200)에 대한 심해 환경의 내압 테스트를 수행할 수 있다. 예를 들면, BOP 장비(200)를 구성하는 램(Ram), 애뉼라(Annular) 및 각종 밸브 등에 대한 내부 압력 테스트를 수행할 수 있다.
다음으로, 압력 공급 유닛(400)의 구성을 좀더 자세히 살펴보면, 액화 가스를 저장하는 액화 가스 탱크(410)와, 액화 가스 탱크(410)로부터 액화 가스를 가압하여 공급하는 압력 공급 펌프(420)와, 압력 공급 펌프(420)를 통해 공급되는 액화 가스를 기화시켜 기체 상태의 가스로 상변화시키는 가열 장치(430)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 액화 가스 탱크(410)에 저장되는 액화 가스로는 대기압 상온에서 기체 상태인 비활성 또는 저반응성 물질로 적용될 수 있는데, 예를 들면, 아산화질소 또는 질소 등이 적용될 수 있다.
이러한 압력 공급 유닛(400)은 액화 가스 탱크(410), 압력 공급 펌프(420) 및 가열 장치(430)가 외압 배관 라인(P1)을 통해 순차적으로 연결되며, 외압 배관 라인(P2)을 통해 압력 용기(100)의 외압 공급 포트(111)와 연결된다.
이때, 가열 장치(430)는 액화 가스와 열교환하며 액화 가스를 가열하는 열 교환기(431)로 적용될 수 있다. 이때, 열 교환기(431)에 사용되는 열매체는 해수로 적용될 수 있으며, 별도의 열매체 배관 라인(R)을 통해 해수가 열 교환기(431)로 유입되고, 액화 가스와 열교환한 후 다시 배출되도록 구성된다. 물론, 가열 장치(430)는 이러한 열 교환기가 아니라 단순히 전원을 공급받아 작동하는 히터 코일(미도시)의 형태로 구성될 수도 있다.
이와 같은 구조에 따라 압력 공급 펌프(420)를 통해 액화 가스 탱크(410)로부터 액화 가스를 가압하여 가열 장치(430), 좀더 구체적으로는 열 교환기(431)로 공급하고, 열 교환기(431)에서 해수와의 열교환을 통해 액화 가스가 기화된다. 열 교환기(431)를 통해 기화된 기체 상태의 고압 가스는 외압 배관 라인(P2)을 따라 외압 공급 포트(111)를 거쳐 압력 용기(100)의 테스트 챔버(C)로 공급되며, 이에 따라 테스트 챔버(C)의 압력이 상승된다.
이때, 테스트 챔버(C)의 압력은 전술한 바와 같이 4,300 psi 이상의 압력으로 상승되는데, 이를 위해 별도의 펌프를 이용하여 고압의 액체를 공급하는 방식으로 테스트 챔버(C)의 압력을 상승시키는 경우에는 압력 상승 작업이 매우 어려울 뿐만 아니라 그 시간이 상대적으로 오래 걸리게 된다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따라 압력 공급 유닛(400)을 통해 액화 가스를 기화시켜 고압의 가스를 테스트 챔버(C)에 공급하게 되면, 압력 공급 유닛(400)의 구성을 상대적으로 단순화할 수 있어 제작을 용이하게 할 수 있으며, 특히, 테스트 챔버(C)의 압력 상승 작업을 상대적으로 신속하게 수행할 수 있어 BOP 장비에 대한 테스트 소요 시간을 단축시킬 수 있다.
한편, 압력 공급 유닛(400)은 BOP 장비(200)에 내압을 공급할 수 있도록 별도의 내압 배관 라인(Q1,Q2)을 통해 내압 공급 포트(112)에 연결될 수 있으며, 이를 통해 하나의 압력 공급 유닛(400)을 이용하여 테스트 챔버(C)에 외압을 공급함과 동시에 BOP 장비(200)에 내압을 공급할 수 있다.
이때, 내압 배관 라인(Q1,Q2)은 압력 공급 펌프(420)와 가열 장치(430)를 연결하는 외압 배관 라인(P1)으로부터 분기되어 내압 공급 포트(112)에 연결되는 제 1 내압 배관 라인(Q1)과, 가열 장치(430)와 외압 공급 포트(111)를 연결하는 외압 배관 라인(P2)으로부터 분기되어 내압 공급 포트(112)에 연결되는 제 2 내압 배관 라인(Q2)을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 외압 배관 라인(P1,P2) 및 내압 배관 라인(Q1,Q2)에는 각각 도 1에 도시된 바와 같이 유량 조절 밸브(440)가 장착될 수 있으며, 이를 통해 각 배관 라인으로 흘러가는 액체 또는 가스의 유량을 조절할 수 있을 뿐만 아니라 외압 배관 라인(P1,P2) 또는 내압 배관 라인(Q1,Q2)에 대한 선택적인 유로 개방이 가능하다.
즉, 내압 배관 라인(Q1,Q2) 상에 장착된 유량 조절 밸브(440)를 모두 완전 폐쇄 상태로 작동시키고, 외압 배관 라인(P1,P2) 상에 장착된 유량 조절 밸브(440)를 모두 개방 상태로 작동시키게 되면, 테스트 챔버(C)에는 외압 배관 라인을 따라 기체 상태의 가스가 공급되어 테스트 챔버(C)의 압력이 상승하게 된다. 이때, BOP 장비(200)의 내부에는 압력이 공급되지 않는다.
이 상태에서 내압 배관 라인(Q1,Q2) 상에 장착된 유량 조절 밸브(440)를 모두 개방 상태로 작동시키게 되면, 테스트 챔버(C)에는 마찬가지로 외압 배관 라인을 따라 기체가 공급되어 테스트 챔버(C)의 압력이 상승하게 되고, 이와 동시에 내압 배관 라인을 따라 BOP 장비(200)에도 액체(액화 가스) 및 가스가 공급되어 BOP 장비(200)의 내부 압력이 상승하게 된다. 이때, 제 1 내압 배관 라인(Q1) 상의 유량 조절 밸브(440)를 폐쇄 상태로 작동시키게 되면, BOP 장비(200)에는 제 2 내압 배관 라인(Q2)을 따라 가스만 공급되어 BOP 장비(200)의 내압이 상승하게 된다. 반대로, 제 1 내압 배관 라인(Q1) 상의 유량 조절 밸브(440)를 개방 상태로 작동시키고, 제 2 내압 배관 라인(Q2) 상의 유량 조절 밸브(440)를 폐쇄 상태로 작동시키면, BOP 장비(200)에는 제 1 내압 배관 라인(Q1)을 따라 액체(액화 가스)만 공급되어 BOP 장비(200)의 내압이 상승하게 된다.
또한, 외압 배관 라인(P1,P2) 상의 유량 조절 밸브(440)를 모두 폐쇄 상태로 작동시키고, 제 1 및 제 2 내압 배관 라인(Q1,Q2) 상의 유량 조절 밸브(440)를 선택적으로 개방 상태로 작동시키면, 테스트 챔버(C)에는 가스가 공급되지 않아 압력 상승이 일어나지 않고, 유량 조절 밸브(440)의 선택적 개폐에 따라 BOP 장비(200) 내부로 액체 또는 가스가 선택적으로 공급되어 BOP 장비(200)의 내압이 상승하게 된다.
물론, 이 경우, 유량 조절 밸브(440)의 개도량 조절을 통해 각 배관 라인을 따라 흘러가는 유체의 유량을 조절할 수 있으며, 사용자의 필요에 따라 다양한 방식으로 유체의 흐름을 조절할 수도 있을 것이다.
이와 같은 방식으로 하나의 압력 공급 유닛(400)을 통해 테스트 챔버(C)에 외압을 공급하거나 또는 BOP 장비(200)에 내압을 공급할 수 있으며, BOP 장비(200)에는 액체 및 가스를 동시에 공급하거나 선택적으로 공급할 수 있는 등 사용자의 필요에 따라 다양한 방식의 테스트를 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 방법의 구성을 동작 흐름에 따라 단계적으로 도시한 동작 흐름도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 방법은 도 1에서 설명한 시추 장비 테스트 장치를 이용하여 시추 장비를 테스트하는 방법에 관한 것으로, 도 1에서 설명한 바와 마찬가지 방식으로 진행되므로, 여기서는 설명의 중복 방지를 위해 간략히 살펴본다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 방법은, 내부에 테스트 챔버가 형성된 압력 용기를 준비하는 단계(S1)와, 테스트 챔버(C)에 액체를 저장하는 단계(S2)와, 테스트 챔버(C)에 저장된 액체에 잠기도록 테스트 대상 장비를 투입하는 단계(S3)와, 별도의 압력 공급 유닛(400)을 통해 테스트 챔버(C)에 고압의 가스를 공급하여 테스트 챔버(C)에 저장된 액체의 압력을 상승시키는 단계(S4)를 포함하여 구성된다.
이러한 과정을 통해 테스트 대상 장비에 대한 외압 테스트를 수행할 수 있으며, 이 경우, 테스트 대상 장비는 BOP 장비(200)로 적용될 수 있다. 이와 같이 BOP 장비(200)가 적용되는 경우, 압력 용기(100)의 내부 공간 하부에는 BOP 장비(200)가 안착 결합되도록 테스트 웰헤드(300)가 고정 장착된다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 방법은, 테스트 웰헤드(300)를 통해 BOP 장비(200)에 내압이 전달되도록 압력 공급 유닛(400)을 통해 테스트 웰헤드(300)에 고압의 액체 및 가스 중 적어도 어느 하나 이상을 공급하는 단계(S5)를 더 포함하여 구성되며, 이를 통해 BOP 장비에 대한 내압 테스트를 수행할 수 있고, BOP 장비(200)에 공급되는 유체를 액체 및 기체 중 어느 하나를 선택하거나 또는 액체 및 기체가 모두 동시에 공급되도록 할 수 있어 실제 가스 분출 환경에 더욱 적합한 테스트 환경을 모사할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 압력 용기 200: BOP 장비
300: 테스트 웰헤드 400: 압력 공급 유닛
410: 액화 가스 탱크 420: 압력 공급 펌프
430: 가열 장치 431: 열 교환기
440: 유량 조절 밸브 P1,P2: 외압 배관 라인
Q1,Q2: 내압 배관 라인

Claims (14)

  1. 심해 환경에서 사용되는 시추 장비를 테스트하는 시추 장비 테스트 장치에 있어서,
    내부에 테스트 대상 장비가 투입될 수 있도록 테스트 챔버가 형성되고, 상기 테스트 챔버에는 상기 테스트 대상 장비가 잠기도록 액체가 저장되는 압력 용기; 및
    상기 테스트 챔버에 저장된 액체의 압력이 심해 압력에 도달하도록 액체의 압력을 상승시키는 압력 공급 유닛을 포함하고,
    상기 압력 공급 유닛은 상기 테스트 챔버에 고압의 가스를 공급하고,
    상기 테스트 대상 장비는 BOP 장비로 적용되고,
    상기 압력 용기의 내부 공간 하부에는 상기 BOP 장비가 안착 결합되도록 테스트 웰헤드가 고정 장착되고,
    상기 압력 공급 유닛은 상기 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 내압이 전달되도록 상기 테스트 웰헤드에 고압의 액체 및 가스 중 적어도 어느 하나 이상을 공급하고,
    상기 압력 용기에는 상기 압력 공급 유닛에 의해 상기 테스트 챔버에 고압의 가스가 유입될 수 있도록 외압 공급 포트가 형성되고, 상기 압력 공급 유닛에 의해 상기 테스트 웰헤드에 고압의 액체 또는 가스가 공급될 수 있도록 내압 공급 포트가 상기 테스트 웰헤드와 연통되게 형성되고,
    상기 압력 공급 유닛은,
    액화 가스를 저장하는 액화 가스 탱크;
    상기 액화 가스 탱크로부터 액화 가스를 가압하여 공급하는 압력 공급 펌프; 및
    상기 압력 공급 펌프를 통해 공급되는 액화 가스를 기화시켜 기체 상태의 가스로 상변화시키는 가열 장치를 포함하고,
    별도의 외압 배관 라인을 통해 상기 외압 공급 포트에 연결되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
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  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열 장치는 상기 액화 가스와 열교환하며 상기 액화 가스를 가열하는 열 교환기로 적용되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 열 교환기는 해수를 열매체로 사용하는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열 장치는 전원을 공급받아 작동하는 히터 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 공급 유닛은 별도의 내압 배관 라인을 통해 상기 내압 공급 포트에 연결되며,
    상기 외압 배관 라인 및 내압 배관 라인에는 각각 유량 조절 밸브가 장착되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 내압 배관 라인은
    상기 압력 공급 펌프와 상기 가열 장치를 연결하는 외압 배관 라인으로부터 분기되어 상기 내압 공급 포트에 연결되는 제 1 내압 배관 라인; 및
    상기 가열 장치와 상기 외압 공급 포트를 연결하는 외압 배관 라인으로부터 분기되어 상기 내압 공급 포트에 연결되는 제 2 내압 배관 라인
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
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