KR102087176B1 - 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, 테스트 웰헤드를 해저에 배치함으로써, 시추 장비의 운용 테스트를 해저에서 수행할 수 있어 시추 장비 테스트에 대한 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있으며, 테스트 웰헤드를 파운데이션 구조물에 장착하여 모듈화하고, 이를 자체 부력 조절을 통해 해저에서 상하 이동 가능하게 함으로써, 별도의 운반 장치 등이 없이도 편리하게 테스트 장치를 이동시킬 수 있고, 테스트 장소에 대한 특별한 제약없이 다양한 장소에서 편리하게 테스트를 수행할 수 있는 시추 장비 테스트 장치 및 방법을 제공한다.
Description
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, 테스트 웰헤드를 해저에 배치함으로써, 시추 장비의 운용 테스트를 해저에서 수행할 수 있어 시추 장비 테스트에 대한 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있으며, 테스트 웰헤드를 파운데이션 구조물에 장착하여 모듈화하고, 이를 자체 부력 조절을 통해 해저에서 상하 이동 가능하게 함으로써, 별도의 운반 장치 등이 없이도 편리하게 테스트 장치를 이동시킬 수 있고, 테스트 장소에 대한 특별한 제약없이 다양한 장소에서 편리하게 테스트를 수행할 수 있는 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.
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 테스트 웰헤드를 해저에 배치하고, 해저에 배치된 테스트 웰헤드에 시추 장비를 래칭 결합시킬 수 있도록 함으로써, 시추 장비의 운용 테스트를 해저에서 수행할 수 있어 시추 장비 테스트에 대한 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있는 시추 장비 테스트 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 테스트 웰헤드를 파운데이션 구조물에 장착하여 모듈화하고, 이를 자체 부력 조절을 통해 해저에서 상하 이동 가능하게 함으로써, 별도의 운반 장치 등이 없이도 편리하게 테스트 장치를 이동시킬 수 있고, 테스트 장소에 대한 특별한 제약없이 다양한 장소에서 편리하게 테스트를 수행할 수 있는 시추 장비 테스트 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 심해 환경에서 사용되는 시추 장비를 테스트하는 시추 장비 테스트 장치에 있어서, 해저 바닥에 설치되는 파운데이션 구조물; 및 상기 파운데이션 구조물에 고정 장착되며 테스트 대상 장비가 래칭 결합될 수 있도록 형성되는 테스트 웰헤드를 포함하고, 상기 테스트 대상 장비를 해저에 위치한 상기 테스트 웰헤드에 결합시켜 상기 테스트 대상 장비에 대한 운용 테스트를 수중에서 수행하는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치를 제공한다.
이때, 상기 테스트 대상 장비는 BOP 장비로 적용될 수 있다.
또한, 상기 BOP 장비는 해상에 배치되는 별도의 시추선으로부터 해저로 연장되는 라이저의 하단에 연결되고, 상기 라이저와 함께 하향 이동하여 상기 테스트 웰헤드에 래칭 결합될 수 있다.
또한, 상기 운용 테스트는 상기 BOP 장비의 상기 테스트 웰헤드에 대한 랜딩 테스트, 비상 분리 테스트, 작동 테스트, 내압 테스트, 누수 테스트 및 머드 순환 테스트 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 시추 장비 테스트 장치는, 상기 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 내압이 전달되도록 상기 테스트 웰헤드에 고압의 유체를 공급하는 내압 공급 유닛을 더 포함하고, 상기 내압 테스트는 상기 내압 공급 유닛을 통해 수행될 수 있다.
또한, 상기 내압 공급 유닛은, 상기 시추선에 장착된 테스트 펌프, 상기 파운데이션 구조물에 장착되는 수중 펌프, 상기 시추선에 장착된 테스트 컴프레셔 및 상기 파운데이션 구조물에 장착되는 수중 컴프레셔 중 어느 하나로 적용될 수 있다.
또한, 상기 라이저는 별도의 라이저 텐셔너에 결합되고, 상기 운용 테스트는 상기 라이저 텐셔너에 대한 작동 상태를 테스트하는 라이저 텐셔너 테스트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 테스트 웰헤드는 상기 시추선으로부터 상기 테스트 웰헤드에 공급되는 머드액이 상기 테스트 웰헤드 내에서 순환하여 상기 BOP 장비 및 상기 라이저를 통해 다시 상기 시추선으로 되돌아올 수 있도록 형성되고, 상기 머드 순환 테스트는 상기 라이저의 내부 공간에 별도의 테스트 파이프를 삽입하고 상기 테스트 파이프를 통해 상기 머드액을 상기 테스트 웰헤드에 공급하는 방식으로 수행될 수 있다.
또한, 상기 파운데이션 구조물은 자체 부력 조절을 통해 해저에서 상하 이동 가능하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 파운데이션 구조물에는 자체 부력 조절이 가능하도록 해수를 유입 및 배출시킬 수 있는 발라스트 탱크가 형성될 수 있다.
한편, 본 발명은, 심해 환경에서 사용되는 시추 장비를 테스트하는 시추 장비 테스트 방법에 있어서, 테스트 웰헤드를 수중에 배치시키는 단계; 및 테스트 대상 장비를 수중에 투입시켜 상기 테스트 웰헤드에 래칭 결합시키는 단계를 포함하고, 상기 테스트 대상 장비에 대한 운용 테스트를 수중에서 수행하는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 방법을 제공한다.
이때, 상기 테스트 대상 장비는 BOP 장비로 적용될 수 있다.
또한, 상기 BOP 장비는 해상에 배치되는 별도의 시추선으로부터 해저로 연장되는 라이저의 하단에 연결되고, 상기 라이저와 함께 하향 이동하여 상기 테스트 웰헤드에 래칭 결합될 수 있다.
또한, 상기 운용 테스트는 상기 BOP 장비의 상기 테스트 웰헤드에 대한 랜딩 테스트, 비상 분리 테스트, 작동 테스트, 내압 테스트, 누수 테스트 및 머드 순환 테스트 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 라이저는 별도의 라이저 텐셔너에 결합되고, 상기 운용 테스트는 상기 라이저 텐셔너에 대한 작동 상태를 테스트하는 라이저 텐셔너 테스트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 테스트 웰헤드는 별도의 파운데이션 구조물에 장착되어 상기 파운데이션 구조물과 함께 해저에 투입 배치될 수 있다.
또한, 상기 파운데이션 구조물은 자체 부력 조절이 가능하도록 해수를 유입 및 배출시킬 수 있는 발라스트 탱크가 장착되어 수중에서 상하 이동 가능하도록 형성될 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, 테스트 웰헤드를 해저에 배치하고, 해저에 배치된 테스트 웰헤드에 시추 장비를 래칭 결합시킬 수 있도록 함으로써, 시추 장비의 운용 테스트를 해저에서 수행할 수 있어 시추 장비 테스트에 대한 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 테스트 웰헤드를 파운데이션 구조물에 장착하여 모듈화하고, 이를 자체 부력 조절을 통해 해저에서 상하 이동 가능하게 함으로써, 별도의 운반 장치 등이 없이도 편리하게 테스트 장치를 이동시킬 수 있고, 테스트 장소에 대한 특별한 제약없이 다양한 장소에서 편리하게 테스트를 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 2 및 도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 방법의 구성을 개략적으로 도시한 동작 흐름도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 방법의 구성을 개략적으로 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, 해저 바닥에 설치되는 파운데이션 구조물(100)과, 파운데이션 구조물(100)에 장착되며 테스트 대상 장비가 래칭 결합될 수 있도록 형성되는 테스트 웰헤드(300)를 포함하여 구성된다.
파운데이션 구조물(100)은 해저 바닥에 설치되어 테스트 대상 장비 및 테스트 웰헤드(300)를 지지하기 위한 구성으로 다양한 구조 및 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이 단순한 사각 콘크리트 블록 형태로 형성될 수 있으며, 콘크리트 블록의 내부에는 강도 보강을 위한 보강부재(미도시)가 삽입되는 형태로 구성될 수 있다.
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.
또한, 파운데이션 구조물(100)은 BOP 장비(200)에 대한 테스트 작업이 용이하도록 천해 영역, 예를 들면 수심이 20 m 내지 40 m 정도의 해저 영역에 배치될 수 있다. 이 경우, 파운데이션 구조물(100)의 하단면에는 파운데이션 구조물(100)이 해저 바닥에 고정 설치될 수 있도록 석션 재킷(105)이 다수개 장착될 수 있으며, 파운데이션 구조물(100)을 크레인 등을 이용하여 해저 바닥에 투입 설치하는 경우, 이 과정에서 파운데이션 구조물(100)을 크레인의 와이어와 연결할 수 있도록 파운데이션 구조물(100)에는 별도의 연결 러그(104)가 구비될 수 있다. 한편, 이와 달리 파운데이션 구조물(100)은 자체 부력 조절을 통해 해저에서 상하 이동 가능한 형태로 설치될 수 있는데, 이에 대한 설명은 후술한다.
테스트 웰헤드(300)는 BOP 장비(200)가 래칭 결합될 수 있도록 형성되어 파운데이션 구조물(100)에 고정 장착된다. 테스트 웰헤드(300)는 해저 유정의 상단에 결합되는 웰헤드와 동일한 형태로, BOP 장비(200) 등이 래칭 결합될 수 있도록 형성된다.
이러한 구조에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치는 테스트 웰헤드(300)가 파운데이션 구조물(100)에 고정 장착되어 해저 바닥에 설치되고, BOP 장비(200)와 같은 각종 시추 장비가 해저로 투입되어 테스트 웰헤드(300)에 래칭 결합된 상태에서 BOP 장비(200)에 대한 운용 테스트를 수중에서 수행할 수 있도록 구성된다.
BOP 장비(200)에 대한 운용 테스트는 매우 다양한 테스트를 포함할 수 있는데, 예를 들면, BOP 장비(200)의 테스트 웰헤드(300)에 대한 랜딩 테스트, 비상 분리 테스트, 작동 테스트, 내압 테스트, 누수 테스트 및 머드 순환 테스트 등을 적어도 어느 하나 이상 포함할 수 있다.
랜딩 테스트는 BOP 장비(200)가 테스트 웰헤드(300)에 래칭 결합하는 과정에서 BOP 장비(200)가 정상적으로 테스트 웰헤드(300)에 래칭 결합되는지 여부를 테스트하는 것이다. 비상 분리 테스트는 가스 폭발과 같은 비상 상황시 BOP 장비(200)가 로어 스택과 상부 LMRP(Lower Marine Riser Package)로 정상적으로 분리되는지 여부를 테스트하는 것이다. 작동 테스트는 BOP 장비(200)에 구비되는 다수개의 램 장치 및 애뉼라 장치가 정상적으로 작동하는지 여부 또는 각종 부가 장치들의 정상적인 작동 여부를 테스트하는 것이다. 내압 테스트는 BOP 장비(200)의 내부 보어홀에 고압 유체를 공급하여 BOP 장비(200)의 정상적인 작동 여부를 테스트하는 것이다. 누수 테스트는 BOP 장비(200)에 연결되는 각종 배관 및 밸브 등에 대한 누수 여부를 테스트하는 것이다. 머드 순환 테스트는 시추선으로부터 공급되는 머드액이 테스트 웰헤드(300) 및 BOP 장비(200)를 거쳐 다시 시추선으로 순환 회수되는지 여부를 테스트하는 것이다.
이와 같은 운용 테스트는 각각의 테스트를 독립적으로 수행할 수도 있으나, 서로 관련된 다수개의 테스트를 동시에 수행할 수도 있으며, 이외에도 실제 BOP 장비(200)의 설치 및 작동 과정을 전체적으로 테스트하거나 기타 장비와의 연계 작동 상태 등을 테스트할 수 있는 통합 운용 테스트 형태로 수행될 수도 있는 등 다양한 방식으로 테스트가 수행될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치는 시추 장비에 대한 운용 테스트를 종래 기술과 달리 지상에서 수행하는 것이 아니라 해저 바닥에 설치되는 테스트 웰헤드(300)에 결합시킨 상태로 실제 설치 환경과 유사한 해저 환경에서 수행할 수 있기 때문에, 시추 장비의 운용 테스트 결과에 대한 정확도 및 신뢰도를 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 테스트 웰헤드(300)는 단순히 BOP 장비(200)가 래칭 결합될 수 있는 더미 웰헤드 형태로 형성되거나 또는 BOP 장비(200)에 대한 내압 테스트가 가능하도록 테스트 스텀프 형태로 형성될 수 있는데, 전술한 바와 같이 랜딩 테스트 및 내압 테스트 등을 모두 수행하기 위해서는 BOP 장비(200)에 내압 공급이 가능한 테스트 스텀프 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 테스트 웰헤드(300)가 테스트 스텀프 형태로 형성된 경우, 테스트 웰헤드(300)의 내부에는 별도의 보어홀이 형성되어 BOP 장비(200)와 상호 래칭 결합한 상태에서 내부 공간이 서로 연통되게 결합되며, 이러한 테스트 웰헤드(300)를 통해 BOP 장비(200)에 내압을 공급하여 내압 테스트를 수행할 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치는 테스트 웰헤드(300)를 통해 BOP 장비(200)에 내압이 전달되도록 테스트 웰헤드(300)에 고압의 유체를 공급하는 내압 공급 유닛(500)이 더 구비될 수 있다. 내압 공급 유닛(500)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 구성될 수 있다.
이러한 내압 공급 유닛(500)은 도 1에 도시된 바와 같이 파운데이션 구조물(100)에 설치되어 테스트 웰헤드(300)에 해수를 고압으로 공급하는 수중 펌프(510)와, 수중 펌프(510)와 테스트 웰헤드(300)를 연결하는 내압 연결 라인(520)을 포함하여 구성될 수 있다. 수중 펌프(510)에는 수중 펌프(510)의 작동을 위해 별도의 전선 케이블(211)과 파워 서플라이 케이블(212)이 시추선(210)으로부터 연결될 수 있다.
이와 같이 내압 공급 유닛(500)이 파운데이션 구조물(100)에 설치되면, 파우운데이션 구조물(100), 테스트 웰헤드(300) 및 내압 공급 유닛(500)이 하나의 모듈을 이루며, 이동 및 운반 가능하므로, 더욱 편리하게 BOP 장비(200)에 대한 다양한 테스트 작업을 수행할 수 있다.
이때, 내압 테스트는 내압 공급 유닛(500)을 통해 BOP 장비(200)에 내압을 제공한 상태에서 BOP 장비(200)를 구성하는 램(Ram), 애뉼라(Annular) 및 각종 밸브 등에 대한 작동 및 내부 압력 테스트를 수행하는 방식으로 진행될 수 있다.
한편, 내압 공급 유닛(500)은 전술한 바와 같이 파운데이션 구조물(100)에 장착되는 수중 펌프(510)를 이용하여 BOP 장비(200)에 해수를 고압으로 공급하는 방식으로 구성될 수도 있는데, 이와 달리 파운데이션 구조물(100)에 장착되는 별도의 수중 컴프레셔(미도시)를 구비하여 BOP 장비(200)에 가스를 고압으로 공급하는 방식으로 구성될 수도 있다. 또한, 별도의 수중 펌프 또는 수중 컴프레셔를 추가로 설치하지 않고, 시추선(210)에 기 설치된 테스트 펌프(미도시)를 이용하거나 또는 시추선(210)에 기 설치된 테스트 컴프레셔(미도시)를 이용할 수도 있을 것이다.
또한, 파운데이션 구조물(100)은 전술한 바와 같이 테스트 웰헤드(300) 및 내압 공급 유닛(500)이 하나의 모듈을 이루는 형태로 구성되어 편리하게 운반 및 이동 가능하게 구성될 수 있는데, 이때, 파운데이션 구조물(100)은 자체 부력 조절을 통해 해저에서 상하 이동 가능하게 구성될 수 있다.
예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이 저장 용기(100)의 일측에 별도의 발라스트 탱크(101)가 장착될 수 있고, 이러한 발라스트 탱크(101)에는 해수를 유입 및 배출시킬 수 있도록 유입구(102) 및 배출구(103)가 형성될 수 있다. 따라서, 저장 용기(100)는 발라스트 탱크(101)에 해수가 가득찬 경우에는 부력이 소멸되어 해저로 가라앉게 되고, 발라스트 탱크(101)로부터 해수를 배출한 경우에는 부력이 발생하여 수면위로 상승 이동하게 된다.
이와 같이 테스트 웰헤드(300) 및 내압 공급 유닛(500)과 함께 하나의 모듈을 이루는 파운데이션 구조물(100)을 자체 부력 조절을 통해 자유롭게 운반 및 이동시킬 수 있도록 함으로써, 별도의 운반 장치 등이 없이도 편리하게 테스트 장치를 이동시킬 수 있고, 테스트 장소에 대한 특별한 제약없이 다양한 장소에서 테스트를 수행할 수 있다.
한편, 테스트 웰헤드(300)가 파운데이션 구조물(100)에 장착되어 해저 바닥에 위치하는 경우, BOP 장비(200)는 실제 시추 현장에서 설치하는 것과 마찬가지 방식으로 테스트 웰헤드(300)에 안착 결합될 수 있다. 즉, BOP 장비(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 리그선과 같은 별도의 시추선(210)으로부터 해저로 연장되는 라이저(220)의 하단에 연결되고, 라이저(220)와 함께 하향 이동하여 파운데이션 구조물(100)의 테스트 웰헤드(300)에 결합되는 방식으로 설치될 수 있다. 물론, 별도의 크레인 등을 이용하여 BOP 장비(200)를 해저 바닥으로 하향 이동시킬 수도 있으나, BOP 장비(200)에 대한 설치 작업을 실제 환경과 유사하게 수행하기 위해서는 라이저(220)에 연결하여 라이저(220)와 함께 하향 이동시키는 방식으로 수행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 BOP 장비(200)를 라이저(220)에 연결하여 테스트 웰헤드(300)에 결합시키는 경우, BOP 장비(200)에 대한 운용 테스트가 진행되는 동안 BOP 장비(200)는 라이저(220)에 연결된 상태로 유지되는데, 이때, 라이저(220)는 별도의 라이저 텐셔너(700)에 연결되어 라이저(220)의 장력이 지지됨과 동시에 라이저(220)의 상하 진동이 보상된다. 즉, 시추선(210) 및 라이저(220)는 바람이나 파도와 같은 해상 환경의 영향으로 인해 상하 방향으로 계속해서 진동하게 되는데, 라이저(220)가 상하 진동하게 되면, 라이저(220)에 연결된 BOP 장비(200)의 테스트 작업이 불가능하거나 매우 어려울 수 있으므로, 라이저(220)의 상하 진동을 보상하고 라이저(220)의 장력을 지지할 수 있도록 별도의 라이저 텐셔너(700)가 구비된다. 이러한 라이저 텐셔너(700)는 시추선(210)에 장착되어 라이저(220)와 결합된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치는 BOP 장비(200)에 대한 통합 운용 테스트의 일환으로 라이저 텐셔너(700)에 대한 작동 상태를 테스트하는 라이저 텐셔너 테스트를 더 수행하도록 구성될 수 있다. 이러한 라이저 텐셔너 테스트는 라이저(220)를 상하 방향으로 이동시키는 방식으로 라이저(220)에 진동을 유발시켜 라이저 텐셔너(700)가 정상적으로 작동하는지 여부를 테스트하는 방식으로 수행될 수 있는 등 다양한 방식으로 수행될 수 있다.
한편, 머드 순환 테스트 또한 라이저(220)를 이용하여 수행할 수 있는데, 이때, 테스트 웰헤드(300)는 시추선(210)으로부터 테스트 웰헤드(300)에 공급되는 머드액이 테스트 웰헤드(300) 내에서 순환하여 BOP 장비(200) 및 라이저(220)를 통해 다시 시추선(210)으로 되돌아올 수 있도록 형성된다. 따라서, 머드 순환 테스트는 시추선(210)으로부터 테스트 웰헤드(300)까지 연장되도록 라이저(220)의 내부 공간에 별도의 테스트 파이프(미도시)를 삽입하고, 테스트 파이프의 내부 공간을 통해 테스트 웰헤드(300)에 머드액을 공급하는 방식으로 수행될 수 있다.
즉, 테스트 파이프의 내부 공간을 통해 테스트 웰헤드(300)에 머드액을 공급하면, 머드액은 테스트 웰헤드(300) 내에서 순환하여 BOP 장비(200)의 내부 보어홀 공간으로 유입되는데, 이때, 머드액은 테스트 파이프의 외주면과 BOP 장비(200)의 보어홀 내주면 사이 공간으로 유입되고, 계속해서 테스트 파이프외 외주면과 라이저(220)의 내주면 사이 공간을 따라 상승 이동하며 시추선(210)으로 순환하게 된다.
이와 같은 방식으로 머드액을 순환시켜 머드액 순환 테스트를 수행하게 되는데, 이러한 머드액 순환 과정에서 머드액이 원화하게 순환하는지 여부 등을 체크하는 방식으로 머드액 순환 테스트가 진행된다.
한편, 시추선(210)에는 BOP 장비(200) 및 내압 공급 유닛(500)을 비롯하여 각종 테스트를 위한 장치들의 동작을 제어할 수 있는 제어실(600)이 구비될 수 있으며, 이러한 제어실(600)은 각종 장치들의 동작 제어 뿐만 아니라 BOP 장비(200)의 작동 상태를 모니터링할 수 있도록 형성될 수 있다. 이러한 제어실(600)은 라이저(220)를 통해 BOP 장비(200)와 연결될 수 있으며, 별도의 케이블 라인을 통해 내압 공급 유닛(500)과 연결될 수 있다. 이때, 제어실(600)은 시추선(210)에 배치될 수도 있으나, 별도의 해상 구조물 또는 해상에 인접한 육상 등 다양한 곳에 배치될 수 있다.
이상에서는 테스트 대상 장비로서 BOP 장비(200)만을 대상으로 설명하였으나, BOP 장비(200) 이외에도 크리스마스 트리 등 심해 환경에서 사용되는 다양한 시추 장비가 적용될 수 있으며, 다양한 시추 장비들을 적용하는 방식으로 확장하여 크리스마스 트리 장비 시험 등을 포함한 통합 운용 테스트 또한 수행할 수 있을 것이다. 여기서, 통합 운용 테스트는 출항부터 미션 수행후 복귀까지의 모든 시스템 운용을 포함하는 형태로 구성될 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.
먼저, 도 2에는 파운데이션 구조물의 형태를 저장 용기의 형태로 형성한 구성이 도시된다. 즉, 파운데이션 구조물은 내부에 수용 공간을 갖는 저장 용기의 형태로 형성될 수 있는데, 이하에서는 도 1에 도시된 파운데이션 구조물과의 구별을 위해 파운데이션 구조물을 저장 용기(100)라 한다.
저장 용기(100)는 내부에 BOP 장비(200)가 투입될 수 있도록 내부 공간에 테스트 챔버(C)가 형성되고, 테스트 챔버(C)에는 BOP 장비(200)가 잠기도록 액체가 저장되는데, 여기에서는, 저장 용기(100)가 해저에 위치하므로, 테스트 챔버(C)에는 별도의 액체를 공급하지 않더라도 당연히 해수가 저장된다.
이러한 저장 용기(100)는 내부에 테스트 챔버(C)가 형성된 다양한 형상의 용기 형태로 형성될 수 있는데, 저장 용기(100)의 내부 압력에 대한 지지 강도를 고려할 때 원통 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 저장 용기(100)는 부식 방지를 위해 음극 전원에 연결되는 방식으로 구성될 수 있다.
또한, 저장 용기(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 내부 공간에 테스트 챔버(C)가 형성되도록 상단면이 개방된 형태로 형성될 수 있으며, 개방된 상단면을 통해 BOP 장비(200) 또는 테스트를 위한 각종 부품들을 저장 용기(100)에 투입시킬 수 있다.
이러한 저장 용기(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 해저에 배치될 수 있으며, 저장 용기(100)가 해저에 투입됨으로써, 개방된 상단면을 통해 테스트 챔버(C)에 해수가 가득 채워지도록 할 수 있다. 이때, 저장 용기(100)는 테스트가 용이하도록 천해 영역, 예를 들면 수심이 20 m 내지 40 m 정도의 해저 영역에 배치될 수 있으며, 해저 바닥에 일부 매립되어 고정된 형태로 설치되거나 또는 자체 부력 조절을 통해 이동 가능한 형태로 설치될 수 있다. 자체 부력 조절 형태는 저장 용기(100)의 적어도 일측에 발라스트 탱크(101)가 장착되는 형태로 도 1에서 설명한 원리와 마찬가지 원리로 작동하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
한편, 이러한 저장 용기(100)는 해저에 배치되는 것이 아니라 단순히 육상에 배치될 수도 있으며, 이 경우, 테스트 챔버(C)에는 별도의 펌프(미도시) 등을 이용하여 액체를 가득 채울 수 있다.
또한, 저장 용기(100)는 상단면이 개방된 형태가 아니라 내부 공간이 밀폐된 형태로 형성될 수도 있으며, 이 경우, 저장 용기(100)의 개방된 상면을 별도의 용기 커버(미도시)를 통해 밀봉 결합하는 형태로 구성할 수 있다. 이와 같이 저장 용기(100)가 밀봉된 형태로 구성되면, 테스트 챔버(C)에 저장된 액체의 압력이 심해 압력에 도달하도록 액체의 압력을 상승시키는 별도의 외압 공급 유닛(미도시)이 더 구비될 수 있다. 이러한 외압 공급 유닛을 통해 저장 용기(100)의 내부 액체 압력을 심해 조건에서의 압력, 예를 들면 4,300 psi 이상의 압력으로 형성시킬 수 있으며, 이에 따라 BOP 장비에 대한 외압 테스트를 수행할 수 있다.
테스트 웰헤드(300)는 BOP 장비(200)가 테스트 챔버(C)에 투입된 상태에서 BOP 장비(200)의 하단이 안착 결합되도록 도 2에 도시된 바와 같이 저장 용기(100)의 내부 공간 하부에 고정 장착되며, 내압 공급 유닛(500) 또한 저장 용기(100)의 내부 공간에 장착될 수 있다.
이러한 구조에 따라 저장 용기(100), 테스트 웰헤드(300) 및 내압 공급 유닛(500)은 하나의 모듈을 이루며 일체로 운반 및 이동할 수 있다. 특히, 저장 용기(100)를 자체 부력 조절을 통해 자유롭게 운반 및 이동시킬 수 있도록 함으로써, 별도의 운반 장치 등이 없이도 편리하게 테스트 장치를 이동시킬 수 있고, 테스트 장소에 대한 특별한 제약없이 다양한 장소에서 테스트를 수행할 수 있다.
또한, 저장 용기(100) 내부에는 저장 용기(100)의 내부 상태 및 BOP 장비(200)의 작동 상태 등을 모니터링할 수 있도록 다양한 센서 및 영상 장비 등이 추가로 장착될 수 있으며, 이러한 센서 및 영상 장비들이 제어실(600)과 연결되어 제어실(600)을 통해 BOP 장비(200)에 대한 작동 상태를 모니터링하도록 할 수 있다.
도 2에서는 도 1과 비교하여 파운데이션 구조물을 저장 용기 형태로 형성하여 좀더 자유로운 설치 및 운반이 가능하며, 이러한 차이 이외에 각종 테스트 방식 및 구조에 대해서는 도 1에서 설명한 바와 마찬가지 방식으로 구성될 수 있으므로, 여기에서 상세한 설명은 생략한다.
도 3에는 전술한 파운데이션 구조물 또는 저장 용기 없이 단순히 테스트 웰헤드(300)가 해저 바닥에 설치되는 형태의 시추 장비 테스트 장치가 도시된다.
이러한 시추 장비 테스트 장치는 별도의 파운데이션 구조물(100) 없이 단순히 해저 바닥에 테스트 웰헤드(300)를 고정 설치하고, 이러한 테스트 웰헤드(300)에 테스트 대상 장비, 즉 BOP 장비(200)를 해저에서 안착 결합시키며, BOP 장비(200)와 테스트 웰헤드(300)가 해저에서 래칭 결합한 상태에서 BOP 장비(200)에 대한 다양한 운용 테스트를 수행할 수 있도록 구성된다.
이때, 테스트 웰헤드(300)를 통해 BOP 장비(200)에 내압을 공급하도록 별도의 내압 공급 유닛(500)이 구비될 수 있으며, 이는 도 3에 도시된 바와 같이 별도의 수중 펌프(510)와 내압 연결 라인(520)으로 구성될 수 있다.
이와 같은 구성은 파운데이션 구조물이 없다는 점을 제외하고는 도 1에서 설명한 구성과 동일하므로, 여기서는 설명 중복 방지를 위해 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 이와 같이 별도의 파운데이션 구조물 또는 저장 용기 없이 단순히 해저에서 BOP 장비에 대한 테스트 작업을 진행하는 방식으로 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 방법의 구성을 개략적으로 도시한 동작 흐름도이다.
본 발명은 도 1 내지 도 3에서 설명한 시추 장비 테스트 장치를 이용한 시추 장비 테스트 방법을 제공하는데, 이러한 시추 장비 테스트 방법은 도 1 내지 도 3에서 설명한 방식으로 수행될 수 있으므로, 여기서는 간략히 살펴본다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 방법은, 테스트 웰헤드(300)를 수중에 배치시키는 단계(S1)와, 테스트 대상 장비(200)를 수중에 투입시켜(S2) 테스트 웰헤드(300)에 래칭 결합시키는 단계(S3)를 포함하고, 테스트 대상 장비(200)에 대한 운용 테스트를 수중에서 수행하도록(S4) 구성된다. 이때, 테스트 대상 장비는 BOP 장비(200)로 적용될 수 있다.
이 경우, 테스트 웰헤드(300)는 도 1에 도시된 별도의 파운데이션 구조물(100)에 장착될 수 있으며, 파운데이션 구조물은 단순한 프레임 형태이거나 플레이트 등의 형태로 구성되거나 또는 콘크리트 블록 형태로 구성되어 해저 바닥에 고정되거나 이동 가능하도록 배치될 수 있다. 이때, 파운데이션 구조물(100)에는 도 1에서 설명한 별도의 발라스트 탱크(101)가 장착될 수 있으며, 발라스트 탱크(101)에 해수를 유입시키거나 배출시킴으로써, 발라스트 탱크의 부력을 조절하여 상하 이동 가능하도록 구성할 수 있다.
또한, 테스트 웰헤드(300)는 도 2에 도시된 바와 같이 별도의 저장 용기(100)에 고정 장착되어 저장 용기(100)와 함께 해저에 투입 배치될 수 있으며, 아울러, 도 3에 도시된 바와 같이 파운데이션 구조물 또는 저장 용기 없이 단순히 해저 바닥에 고정 설치될 수도 있다.
한편, BOP 장비(200)는 해상에 배치되는 별도의 시추선(210)으로부터 해저로 연장되는 라이저(220)의 하단에 연결되고, 라이저(220)와 함께 하향 이동하여 테스트 웰헤드(300)에 래칭 결합된다.
이러한 래칭 결합 과정에서, BOP 장비(200)에 대한 랜딩 테스트를 수행할 수 있고, 이외에도 전술한 바와 같이 비상 분리 테스트, 작동 테스트, 내압 테스트, 누수 테스트 및 머드 순환 테스트를 수행할 수 있다.
이때, 라이저(220)는 별도의 라이저 텐셔너(700)에 결합되고, 이 경우 라이저 텐셔너(700)의 작동 상태를 테스트하는 라이저 텐셔너 테스트 또한 수행할 수 있다.
이와 같은 운용 테스트는 각각의 테스트를 독립적으로 수행할 수도 있으나, 서로 관련된 다수개의 테스트를 동시에 수행할 수도 있으며, 이외에도 실제 BOP 장비(200)의 설치 및 작동 과정을 전체적으로 테스트하거나 기타 장비와의 연계 작동 상태 등을 테스트할 수 있는 통합 운용 테스트 형태로 수행될 수도 있는 등 다양한 방식으로 테스트가 수행될 수 있다.
또한, 테스트 대상 장비로서 BOP 장비 이외에도 크리스마스 트리 등 심해 환경에서 사용되는 다양한 시추 장비가 적용될 수 있으며, 다양한 시추 장비들을 적용하는 방식으로 확장하여 크리스마스 트리 장비 시험 등을 포함한 형태의 통합 운용 테스트 또한 수행할 수 있을 것이다. 여기서, 통합 운용 테스트는 출항부터 미션 수행후 복귀까지의 모든 시스템 운용을 포함하는 형태로 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 방법은 시추 장비에 대한 운용 테스트를 종래 기술과 달리 지상에서 수행하는 것이 아니라 해저 바닥에 설치되는 테스트 웰헤드(300)에 결합시킨 상태로 실제 설치 환경과 유사한 해저 환경에서 수행할 수 있기 때문에, 시추 장비의 운용 테스트 결과에 대한 정확도 및 신뢰도를 더욱 향상시킬 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: 파운데이션 구조물 101: 발라스트 탱크
102: 유입구 103: 배출구
104: 연결 러그 105: 석션 재킷
200: BOP 장비 210: 시추선
220: 라이저 300: 테스트 웰헤드
500: 내압 공급 유닛 600: 제어실
700: 라이저 텐셔너
102: 유입구 103: 배출구
104: 연결 러그 105: 석션 재킷
200: BOP 장비 210: 시추선
220: 라이저 300: 테스트 웰헤드
500: 내압 공급 유닛 600: 제어실
700: 라이저 텐셔너
Claims (17)
- 심해 환경에서 사용되는 시추 장비를 테스트하는 시추 장비 테스트 장치에 있어서,
해저 바닥에 설치되는 파운데이션 구조물; 및
상기 파운데이션 구조물에 고정 장착되며 테스트 대상 장비가 래칭 결합될 수 있도록 형성되는 테스트 웰헤드를 포함하고,
상기 테스트 대상 장비를 해저에 위치한 상기 테스트 웰헤드에 결합시켜 상기 테스트 대상 장비에 대한 운용 테스트를 수중에서 수행하고,
상기 파운데이션 구조물은 자체 부력 조절을 통해 해저에서 상하 이동 가능하도록 형성되고,
상기 파운데이션 구조물에는 자체 부력 조절이 가능하도록 해수를 유입 및 배출시킬 수 있는 발라스트 탱크가 형성되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 테스트 대상 장비는 BOP 장비로 적용되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 BOP 장비는 해상에 배치되는 별도의 시추선으로부터 해저로 연장되는 라이저의 하단에 연결되고, 상기 라이저와 함께 하향 이동하여 상기 테스트 웰헤드에 래칭 결합되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 운용 테스트는 상기 BOP 장비의 상기 테스트 웰헤드에 대한 랜딩 테스트, 비상 분리 테스트, 작동 테스트, 내압 테스트, 누수 테스트 및 머드 순환 테스트 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 내압이 전달되도록 상기 테스트 웰헤드에 고압의 유체를 공급하는 내압 공급 유닛을 더 포함하고, 상기 내압 테스트는 상기 내압 공급 유닛을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 내압 공급 유닛은
상기 시추선에 장착된 테스트 펌프, 상기 파운데이션 구조물에 장착되는 수중 펌프, 상기 시추선에 장착된 테스트 컴프레셔 및 상기 파운데이션 구조물에 장착되는 수중 컴프레셔 중 어느 하나로 적용되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 라이저는 별도의 라이저 텐셔너에 결합되고,
상기 운용 테스트는 상기 라이저 텐셔너에 대한 작동 상태를 테스트하는 라이저 텐셔너 테스트를 포함하는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 테스트 웰헤드는 상기 시추선으로부터 상기 테스트 웰헤드에 공급되는 머드액이 상기 테스트 웰헤드 내에서 순환하여 상기 BOP 장비 및 상기 라이저를 통해 다시 상기 시추선으로 되돌아올 수 있도록 형성되고,
상기 머드 순환 테스트는 상기 라이저의 내부 공간에 별도의 테스트 파이프를 삽입하고 상기 테스트 파이프를 통해 상기 머드액을 상기 테스트 웰헤드에 공급하는 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치. - 삭제
- 삭제
- 심해 환경에서 사용되는 시추 장비를 테스트하는 시추 장비 테스트 방법에 있어서,
테스트 웰헤드를 수중에 배치시키는 단계; 및
테스트 대상 장비를 수중에 투입시켜 상기 테스트 웰헤드에 래칭 결합시키는 단계를 포함하고,
상기 테스트 대상 장비에 대한 운용 테스트를 수중에서 수행하고,
상기 테스트 웰헤드는 별도의 파운데이션 구조물에 장착되어 상기 파운데이션 구조물과 함께 해저에 투입 배치되고,
상기 파운데이션 구조물은 자체 부력 조절이 가능하도록 해수를 유입 및 배출시킬 수 있는 발라스트 탱크가 장착되어 수중에서 상하 이동 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 테스트 대상 장비는 BOP 장비로 적용되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 BOP 장비는 해상에 배치되는 별도의 시추선으로부터 해저로 연장되는 라이저의 하단에 연결되고, 상기 라이저와 함께 하향 이동하여 상기 테스트 웰헤드에 래칭 결합되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 운용 테스트는 상기 BOP 장비의 상기 테스트 웰헤드에 대한 랜딩 테스트, 비상 분리 테스트, 작동 테스트, 내압 테스트, 누수 테스트 및 머드 순환 테스트 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 라이저는 별도의 라이저 텐셔너에 결합되고,
상기 운용 테스트는 상기 라이저 텐셔너에 대한 작동 상태를 테스트하는 라이저 텐셔너 테스트를 포함하는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 방법. - 삭제
- 삭제
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