KR102098684B1 - 선박 구조물의 하중 테스트용 웨이트 블록 구조체 - Google Patents

선박 구조물의 하중 테스트용 웨이트 블록 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시추선의 BOP Hang-off adapter의 하중 테스트를 수행하기 위한 웨이트 블록의 구조를 콤팩트하게 개선하여 육상에서 높이로 인한 드릴쉽의 플로어와 간섭없이 하중 테스트를 시행할 수 있도록 함과 아울러, 적층시 측방향 슬립현상을 예방할 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 선박 구조물의 하중 테스트용 웨이트 블록 구조체는, 상,하로 복수단 적층 가능하며 내부에 상측으로 개구된 공간부가 형성된 프레임을 갖는 복수의 웨이트 블록과, 상기 프레임의 공간부 내에 층층이 적층되고 프레임 내벽에 용접으로 일체화되는 복수의 중량판과, 상기 적층된 웨이트 블록들의 슬립을 방지하기 위한 슬립방지수단으로 구성된다.

Description

선박 구조물의 하중 테스트용 웨이트 블록 구조체{WEIGHT BLOCK STRUCTURE FOR TESTING LOAD OF BLOW-OUT PREVENTER ADAPTER}
본 발명은 선박 구조물의 하중 테스트용 웨이트 블록 구조체에 관한 것으로, 특히 BOP Hang off 어댑터등의 선박 구조물의 하중 테스트를 육상에서 수행하기 위하여 상부 구조물과의 간섭을 배제하도록 콤팩트하면서 적층시 슬립현상이 방지되도록 그 구조가 개선된 선박 구조물의 하중 테스트용 웨이트 블록 구조체에 관한 것이다.
일반적으로 오일이나 가스(gas) 탐사에서 유정을 시추하기 위하여 시추선이 활용되어 왔다. 특히, 근래에는 지구의 부존자원이 급격히 감소되어 지금까지 경제성이 없어 무시되어 왔던 심해 유전의 개발의 중요성이 부각되고 있다.
이에 따라 해저 채굴 기술의 발달과 더불어 심해 유전의 개발에 적합한 시추 장비를 구비한 시추선이 개발되고 있다.
이러한 시추선의 종류에는 여러 가지가 있으며, 리그선(rig ship), 고정식 플랫홈(stationary platform) 또는 드릴쉽(drill ship) 등이 다양한 형태로 운용되고 있다.
시추선의 종류 중에서 드릴쉽은, 기존의 고정식 시추 장비와는 달리, 시추 장비가 구비된 선박으로서 자체 동력으로 항해도 가능하도록 일반 선박과 유사한 형태로 제작된다.
시추 작업이 선박 내에서 이루어지기 때문에 드릴쉽의 중앙부에는 문풀 구역(moonpool area)이라는 대규모의 개구부를 포함한 공간이 마련되고, 문풀 구역에서 시추 장비에 대한 테스트 작업 및 유지보수 작업 등 전반적인 시추 작업이 진행된다.
기존 드릴쉽과 관련된 선행기술로는 한국 등록특허공보 등록번호 제 10-125315호 "드릴쉽"(등록일자 : 2012.11.21)에 기재된 바와 같이, LMRP(Lower Maring Riser Package)유닛에 대한 테스트작업을 수행하기 위하여 선체에 마련되는 테스트 스텀프 시트 및 상기 LMRP유닛을 하부에서 지지하며, 상기 LMRP유닛과 함께 상기 테스트 스텀프 시트의 상부에 결합되되 상기 LMRP유닛의 유지보수 작업을 위한 작업공간부가 내부에 형성되는 유닛 서포트를 포함한 것이다.
그런데, 기존 해저 시추 작업은 시추공(drilling well) 내로 제어되지 않은 지질층 유체(formation fluid)의 유동인 블로 아웃(blow out)을 경험할 수 있다. 블로 아웃은 위험하고 비용이 많이 들며, 수명 단축, 오염, 시추 설비에 대한 손상, 및 유정(well) 생산의 손실을 유발할 수 있다. 블로 아웃을 방지하도록, 블로 아웃 방지(blow out preventer, BOP) 스택(stack)이 요구된다.
BOP 스택은 전형적으로 시추 위치(drilling site)에서 지질층 압력(formation pressure) 및 유체를 안전하게 격리하여 제어할 수 있는 일련의 기능들을 포함한다. BOP는 유압으로 동작되는 파이프 램(pipe ram), 환상 밀봉부(annular seal), 파이프를 절단하도록 디자인된 전단램(shear ram), 시추 유체의 유동을 제어하는 일련의 원격 동작 밸브 및 유정 재진입 설비를 개폐하는 것을 포함한다.
기존 시추선의 BOP 설비와 관련된 다른 선행기술은 한국 등록특허공보 등록번호 제 10-1281049호 "BOP 가이딩 시스템을 구비하는 시추선"(등록일자 : 2013.06.25)에 기재된 바와 같이, 가이드 프레임, 및 가이드 프레임을 따라 상대 이동 가능하도록 마련되는 적어도 하나의 픽싱 겸용 벌크헤드 가이드 유닛을 포함하며, 픽싱 겸용 벌크헤드 가이드 유닛은, 가이딩유닛 본체, 가이딩유닛 본체의 양측부에 마련되어 BOP하부 스택, BOP하부 스택의 상부에 조립되는 LMRP 및 BOP하부 스택과 LMRP가 조립된 BOP 중 어느 하나를 파지 또는 가이드하는 그립퍼 유닛, 및 가이딩 유닛 본체 및 가이드 프레임 중 적어도 어느 하나에 마련되어 가이드 프레임에 가이딩유닛 본체를 고정하기 위한 적어도 하나의 파킹 부재를 포함한 것이다.
이러한 BOP 스택은, BOP(blow out preventer) 유닛과, BOP 유닛과 연결되는 LMRP(low marine riser package)유닛을 포함하며, 드릴쉽과 연결되는 라이저 파이프와 함께 시추 장비를 이룬다.
또한, BOP를 해저면에 Launching 및 riser 연결 한 후 이동시 BOP를 본선으로 회수하지 않고 BOP와 Riser를 연결한 상태로 이동하기 위한 치구성 장비인 BOP Hang-off adapter가 요구된다.
그런데, 한편, BOP 스택은 심해의 유정과 직접 연결되어 시추 작업이 진행되기 때문에 고압의 상황에 노출될 수밖에 없다.
이에 따라 BOP 스택에 대한 정기적인 테스트가 필요하다. 특히, BOP 스택의 BOP TROLLEY와 BOP CRANE은 각각 520톤과 550톤의 하중 테스트가 필요하며 BOP Hang-off adapter의 경우에는 1000톤의 하중 테스트가 요구된다.
그런데 기존 BOP Hang-off adapter의 하중 테스트시 실제 선반에서 콘크리트 웨이트 블록을 복수단으로 적층시킬 경우, 그 적층된 높이가 너무 높아 드릴 플로어와 간섭이 발생할 우려가 있으며, 육지의 공장 내에서 프레스를 이용하여 진행할 경우에는 1000톤 중량에 대한 지내력이 부족한 단점이 있다.
한국 등록특허공보 등록번호 제 10-125315호 "드릴쉽"(등록일자 : 2012.11.21) 한국 등록특허공보 등록번호 제 10-1281049호 "BOP 가이딩 시스템을 구비하는 시추선"(등록일자 : 2013.06.25)
본 발명은 상기한 제반문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 그 목적은 BOP Hang off 어댑터의 하중 테스트를 육상에서 수행하기 위하여 콤팩트하면서 적층시 슬립현상이 방지되도록 그 구조가 개선된 선박 구조물의 하중 테스트용 웨이트 블록 구조체를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상,하로 복수단 적층 가능하며 내부에 복수의 공간부를 갖도록 격자 구조의 프레임을 갖는 복수의 웨이트 블록과,
상기 프레임의 공간부 내에 층층이 적층되고 프레임 내벽에 용접으로 일체화되는 복수의 중량판과,
상기 적층된 웨이트 블록들의 슬립을 방지하기 위한 슬립방지수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 슬립방지수단은 상기 각 웨이트 블록의 상부에 상측으로 돌출되고 크레인의 인양로프와 연결 가능한 리프팅 러그와,
상기 웨이트 블록의 하측에 요홈 형태로 형성되어 상기 리프팅 러그가 수용되는 러그 수용부를 구비하여서,
상기 적층된 웨이트 블록들의 측방향 슬립을 방지하도록 상기 리프팅 러그와 러그 수용부가 요철 결합된 것이다.
본 발명의 다른 특징적인 요소는, 상,하로 복수단 적층 가능하며 상측으로 개구된 공간부를 갖는 복수의 웨이트 블록과,
상기 프레임의 공간부 내에 층층이 적층되고 프레임 내벽에 용접으로 일체화되는 복수의 중량판과,
상기 적층된 웨이트 블록들의 슬립을 방지하기 위한 슬립방지수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 프레임의 공간부 내벽에 각각의 단부가 결합되는 보강재를 더 구비한다.
첫째, 본 발명은 공간부 내에 복수의 중량판이 층층이 수납되면서 블록의 내벽에 용접되도록 결합됨에 따라 각각의 중량이 무겁고 콤팩트한 구조로 구성되어 요구되는 하중을 만족하는 적층 높이가 기존 콘크리트블록의 적층 높이보다 낮기 때문에 드릴 플로어와 간섭되지 않으며, 적층구조의 간편한 방식으로 하중을 가감 조절할 수 있는 유용한 효과를 갖는다.
둘째, 본 발명은 웨이트 블록의 상측에 리프팅 러그가 배치되어 크레인의 인양작업으로 적재된 웨이트 블록들의 전체 무게를 용이하게 가감 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 리프팅 러그와 러그 수용부가 요철구조로 결합됨에 따라 상,하 적층된 웨이트 블록들간의 슬립현상을 예방할 수 있는 유용한 이점을 갖는다.
셋째, 본 발명은 프레임의 공간부 내벽에 각각의 단부가 용접으로 일체 결합되는 보강재를 더 구비함으로써, 중량판의 용접이 완료된 후에 웨이트 블록의 변형을 방지할 수 있는 이점을 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이트 블록 구조체의 일 실시예의 구성을 나타낸 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 웨이트 블록들의 적층상태를 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명 웨이트 블록과 중량판의 용접구조를 보인 단면도.
도 4a, 4b, 4c, 4d는 본 발명 중량판의 다양한 형태를 보인 평면도.
도 5는 본 발명의 웨이트 블록들이 적층된 상태를 보인 사시도.
도 6은 본 발명 웨이트 블록들이 적층된 상태로 하중 테스트를 위해 BOP Hang-off adapter에 안착된 상태를 나타낸 사용상태도.
도 7은 본 발명 웨이트 블록 구조체의 다른 실시예의 구성을 나타낸 사시도.
본 발명은 시추선의 BOP Hang-off adapter의 하중 테스트를 수행하기 위한 웨이트 블록의 구조를 콤팩트하게 개선하여 육상에서 높이로 인한 드릴쉽의 플로어와 간섭없이 하중 테스트를 시행할 수 있도록 함과 아울러, 적층시 측방향 슬립현상을 예방할 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 선박 구조물의 하중 테스트용 웨이트 블록 구조체의 일 실시예는, 도 1 내지 도 6을 참조하면, 상,하로 복수단 적층 가능하며 내부에 상측으로 개구된 공간부(112)가 형성된 프레임(110)을 갖는 복수의 웨이트 블록(100; weight block)과, 상기 프레임(110)의 공간부(112) 내에 층층이 적층되고 프레임(110) 내벽에 용접으로 일체화되는 복수의 중량판(210)과, 상기 적층된 웨이트 블록(100)들의 슬립을 방지하기 위한 슬립방지수단으로 구성된다.
도 1을 참조하면, 각 웨이트 블록(100)은 내부에 복수의 공간부(112)를 갖도록 격자 형태의 프레임(110) 구조를 갖는다.
상기 슬립방지수단은 상기 각 웨이트 블록(100)의 상부에 상측으로 돌출되고 크레인의 인양로프(미도시됨)와 연결 가능한 리프팅 러그(300)(lifting lug)와, 상기 웨이트 블록(100)의 하측에 요홈 형태로 형성되어 상기 리프팅 러그(300)가 수용되는 러그 수용부(120)를 구비한다.
즉, 슬립방지수단은 상기 적층된 웨이트 블록(100)들의 측방향 슬립을 방지하도록 상기 리프팅 러그(300)와 러그 수용부(120)가 요철 결합되는 구조를 갖는다.
도 2를 참조하면, 리프팅 러그(300)는 각 웨이트 블록(100)의 프레임(110) 상면에 형성될 수도 있으나, 여기서는 최상부에 위치하는 중량판(210)의 상면에 일체로 결합되는 것이 바람직하다.
러그 수용부(120)는 공간부(112)가 형성된 바닥면에 상측으로 돌출되고 바닥면 하부면에 상기 리프팅 러그(300)가 진입되어 수용되도록 하측으로 개구된 형태로 형성된 구조를 갖는다.
이로 인해 각각의 웨이트 블록(100)이 상,하로 적층된 경우, 리프팅 러그(300)와 러그 수용부(120)가 요철 방식으로 결합되어 있으므로, 측방향으로 작용하는 슬립현상을 예방할 수 있는 이점을 갖는다.
도 3을 참조하면, 각각의 중량판(210)은 프레임(110)의 공간부(112) 내에서 상,하로 층층이 쌓이는 구조로 결합되며, 용접순서는 공간부(112)의 바닥면에 최하부 중량판(210)의 가장자리 부위를 프레임(110)의 내벽에 순차적으로 단속 용접하는 것이 바람직하다.
이어서, 용접이 완료된 중량판(210)의 상측에 다른 중량판(210)을 적층시킨 후에 용접하여 각각의 중량판(210)들을 공간부(112) 내에서 층층이 적층시키는 형태로 용접할 수 있다.
용접부위(W)는 중량판(210)의 가장자리 부위와 모서리부위가 프레임(110)의 내벽에 용접될 수 있다.
각 중량판(210)들은 도 4a, 4b, 4c, 4d에서처럼 러그 수용부(120)와 간섭되지 않도록 홈(211)이 형성되거나, 러그 수용부(120)가 없는 공간부(112) 내부의 형태와 대응되는 사각형 또는 직사각형 구조로 형성된다.
상기한 방식으로 콤팩트하게 제작된 각각의 웨이트 블록(100)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상,하로 복수단 적층된 상태로 BOP TROLLEY(20)의 상측에 배치된 BOP Hang-off adapter(10)의 상측에 안착되어 1000톤 하중을 테스트하게 된다.
이때, 기존 콘크리트블록을 이용한 테스트과정에서는 적층된 콘크리트블록의 최상단 높이가 드릴 플로어(30)와 간섭되는 반면에, 본 발명은 적층된 웨이트 블록(100)들중 최 상단에 위치한 웨이트 블록(100)의 높이가 기존 콘크리트블록의 높이보다 낮기 때문에 드릴 플로어(30)와는 간섭되지 않는 충분한 공간을 갖게 된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도면으로서, 앞서 설명한 선 실시예와는 달리 웨이트 블록(100)은 격자 형태의 프레임(110)에 의해 공간부(112)가 복수개로 구획 형성된 것이 아니라, 상측으로 개구된 하나의 공간부(112)로 형성된 것이다.
하나의 공간부(112) 내에 앞서 설명한 선 실시예의 중량판(210)보다 큰 면적의 중량판(210)이 수납되면서 테두리 부위 및 모서리부위가 공간부(112)의 내벽에 용접으로 결합된다.
본 발명 다른 실시예에 적용되는 웨이트 블록(100)은 선 실시예의 구성요소와 동일한 구성요소(중량판(210), 리프팅 러그(300), 러그 수용부(120))를 가지며, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
더 바람직하게는, 프레임(110)의 공간부(112) 내벽에 각각의 단부가 용접으로 일체 결합되는 보강재(150)를 더 구비할 수 있다.
상기 보강재(150)는 중량판(210)의 용접이 완료된 후에 웨이트 블록(100)의 변형을 방지하는 기능을 수행하게 되며, 앞서 설명한 선 실시예에도 적용 가능하다.
따라서, 본 발명은 공간부(112) 내에 복수의 중량판(210)이 층층이 수납되면서 블록의 내벽에 용접되도록 결합됨에 따라 각각의 중량이 무겁고 콤팩트한 구조로 구성되어 요구되는 하중을 만족하는 적층 높이가 기존 콘크리트블록의 적층 높이보다 낮기 때문에 드릴 플로어(30)와 간섭되지 않으며, 적층구조의 간편한 방식으로 하중을 가감 조절할 수 있는 유용한 이점을 갖는다.
또한, 본 발명은 웨이트 블록(100)의 상측에 리프팅 러그(300)가 배치되어 크레인의 인양작업으로 적재된 웨이트 블록(100)들의 전체 무게를 용이하게 가감 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 리프팅 러그(300)와 러그 수용부(120)가 요철구조로 결합됨에 따라 상,하 적층된 웨이트 블록(100)들간의 슬립현상을 예방할 수 있는 유용한 이점을 갖는다.
그리고 본 발명의 웨이트 블록 구조체는 BOP Hang-off adapter(10)의 하중 테스트 뿐만 아니라, BOP 스택의 BOP TROLLEY(20)와 BOP CRANE의 하중 테스트에도 적용 가능하다.
10 : BOP Hang-off adapter 20 : BOP TROLLEY
30 : 드릴 플로어 100 : 웨이트 블록
110 : 프레임 112 : 공간부
120 : 러그 수용부 150 : 보강재
210 : 중량판 211 : (중량판의)홈
300 : 리프팅 러그

Claims (4)

  1. 상,하로 복수단 적층 가능하며 내부에 복수의 공간부(112)를 갖도록 격자 구조의 프레임(110)을 갖는 복수의 웨이트 블록(100)과,
    상기 프레임(110)의 공간부(112) 내에 층층이 적층되고 프레임(110) 내벽에 용접으로 일체화되는 복수의 중량판(210)과,
    상기 적층된 웨이트 블록(100)들의 슬립을 방지하기 위한 슬립방지수단을 구비하며,
    상기 슬립방지수단은 상기 각 웨이트 블록(100)의 상부에 상측으로 돌출되고 크레인의 인양로프와 연결 가능한 리프팅 러그(300)와,
    상기 웨이트 블록(100)의 하측에 요홈 형태로 형성되어 상기 리프팅 러그(300)가 수용되는 러그 수용부(120)를 구비하여서,
    상기 적층된 웨이트 블록(100)들의 측방향 슬립을 방지하도록 상기 리프팅 러그(300)와 러그 수용부(120)가 요철 결합되는 것을 특징으로 하는 선박 구조물의 하중 테스트용 웨이트 블록 구조체.
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