KR102115513B1 - 개량형 연속 이수 순환시스템 - Google Patents

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KR102115513B1
KR102115513B1 KR1020190130564A KR20190130564A KR102115513B1 KR 102115513 B1 KR102115513 B1 KR 102115513B1 KR 1020190130564 A KR1020190130564 A KR 1020190130564A KR 20190130564 A KR20190130564 A KR 20190130564A KR 102115513 B1 KR102115513 B1 KR 102115513B1
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박기태
하현철
최민석
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주식회사 칸정공
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    • E21B33/02Surface sealing or packing
    • E21B33/03Well heads; Setting-up thereof

Abstract

본 발명은 개량형 연속 이수 순환시스템을 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 개량형 연속 이수 순환시스템은 직선 라인의 홀이 표면에 요입형성된 램 포켓이 파이프 램 바디의 내부 통로에 배치되어 파이프 램 실린더의 동작에 따라 파이프 램 바디 내부를 가득 채우게 되는 고압의 머드가 파이프 램 실린더 후진시 램 포켓의 홀을 통해 파이프 램 바디의 유정 보어(well bore)로 배출되도록 함으로써 장치 구동이 원활하고 안정되게 수행될 수 있고, 구동과정에서 비정상적인 부하의 발생이 방지되면서 구성요소의 손상이나 파손이 방지될 수 있는 기술적 특징을 갖는다. 또한 본 발명에 따른 개량형 연속 이수 순환시스템은 머드 외부 누출 방지를 위해 램 블록에 장착되는 탑 씰과 프론트 패커가 일체형 구조로 단일 부품으로 구현되도록 함으로써 제조원가가 절감될 수 있고 조립 용이성이 증대될 수 있는 기술적 특징을 갖는다.

Description

개량형 연속 이수 순환시스템{Continuous Circulation System}
본 발명은 개량형 연속 이수 순환시스템에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 장치 내부에 수용되어 있는 고압 머드가 장치 내부에서 원활하게 이동할 수 있는 경로를 제공함으로써 장치의 구동 안정성이 향상되는 한편 고압 머드에 의한 비정상적인 부하 발생이 방지되어 부품의 손상/파손이 최소화되고, 머드의 외부누출 방지를 위해 램 블록에 장착되는 탑 씰과 프론트 패커가 일체형 단일부품으로 구현됨으로써 조립 용이성이 증대되는 개량형 연속 이수 순환시스템에 관한 것이다.
해저 또는 육지의 지하자원을 탐사하거나 지층의 구조/상태를 조사하기 위하여 땅속으로 구멍을 파는 작업을 수행하기 위한 시추장치는 드릴 파이프를 통해 공급되는 시추용 머드와 같은 드릴링 유체에 의해 암석이나 모래의 천공이 수행되도록 한다. 여기서 드릴 파이프를 설치하거나 교체하기 위하여 시추장치에 드릴 파이프를 연결하거나 해제하는 작업과정에서도 머드를 지속적으로 주입하여 드릴 스트링(Drill String)의 내부와 외부압력을 일정하게 유지시켜 주는데, 이는 시추작업 시 발생되는 암편류(cuttings)가 유정에 적체되지 않게 계속 움직이게 하기 위함이다.
이와 같은 드릴 파이프의 연결/해제 작업을 비롯한 드릴링 작업공정 전반에 걸쳐 머드펌프의 연속 구동을 유도하여 머드가 시추장치 내에서 연속순환하도록 하는 것이 연속 이수 순환시스템(CCS:Continuous Circulation System)이다. 연속 이수 순환시스템과 관련한 기술로는 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1832083호 "대심도 시추를 위한 시추이수 순환조절시스템 및 시추이수 순환조절방법", 유럽등록특허 EP 2232001 "METHOD AND APPARATUS FOR FACILITATING CONTINUOUS CIRCULATION OF DRILLING MUD DURING CONSTRUCTION AND MAINTENANCE OF A WELL" 등이 안출되어 있다.
한편 본 출원인에 의해 출원된 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1959829호 "연속 이수 순환시스템"은 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 챔버 어셈블리(100), 로터리 슬립 어셈블리(200), 스누빙 디바이스 어셈블리(300), 파이프 가이드 어셈블리(400)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
챔버 어셈블리(100)는 머드가 수용될 수 있는 내부공간을 가지는데, 드릴 파이프(500)는 챔버 어셈블리(100)의 내부공간을 수직으로 관통하게 된다. 챔버 어셈블리(100)는 4개의 수직배치 메인실린더(110), 4개의 상부 파이프 램(121)을 구비하는 상부 파이프 램 유닛(120), 4개의 하부 파이프 램(131)을 구비하는 하부 파이프 램 유닛(130), 2개의 블라인드 램(141)을 구비하는 블라인드 램 유닛(140), 머드 펌프와 머드 스키드를 매개로 연결되는 하부 머드 밸브(160a)와 상부 머드 밸브(160b)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
4개의 수직배치 메인실린더(110)는 챔버 어셈블리(100)의 높이를 조절하게 된다.
상부 파이프 램 유닛(120과 하부 파이프 램 유닛(130)을 구성하는 4개의 상부 파이프 램(121)과 4개의 하부 파이프 램(131)은 드릴 파이프(500)를 중심으로 도 3에서와 같이 90°간격의 방사상으로 배치되는데, 파이프 램(121)(131)과 블라인드 램(141)에 의해 챔버 어셈블리(100) 내부에 머드가 순환할 수 있는 하부 챔버(150a)와 상부 챔버(150b)가 형성된다.
블라인드 램 유닛(140)은 슬라이딩 컨트롤 실린더(180)에 의해 높이 조절되면서 드릴 파이프(500)의 툴 조인트 부위를 피하여 블라인드 램(141)이 작동되도록 한다.
하부 머드 밸브(160a)는 머드 스키드(mud skid)를 통과한 머드를 챔버 어셈블리(100) 내부로 유입시키게 되고, 상부 머드 밸브(160b)는 챔버 어셈블리(100) 내부의 머드를 머드 스키드로 유출시키게 된다.
이와 같은 챔버 어셈블리(100) 내부에서 도 4에서와 같이 드릴 파이프(500)의 연결과 해제가 수행되며, 드릴 파이프(500)의 연결작업과 해제작업시 하부 머드 밸브(160a)를 통해 머드가 챔버 어셈블리(100)의 내부공간으로 유입되어 스탠드 파이프와 연결해제된 드릴 파이프(500)에 지속적으로 머드가 공급되면서 드릴 스트링의 내부와 외부압력이 일정하게 유지된다.
로터리 슬립 어셈블리(200)는 챔버 어셈블리(100) 하측에 배치되는 것으로, 챔버 어셈블리(100) 하측의 드릴 파이프(500) 외주면에 밀착되는 복수의 슬립 패드(210)가 구비되어 드릴 파이프(500)를 측방향에서 지지하게 된다. 슬립 패드(210)는 유압실린더의 동작과 링크 구조에 의하여 로터리 테이블 내의 홀 속으로 위치하게 된다. 슬립 패드(210)는 드릴 파이프(500)의 Trip in/Trip Out 시 드릴 스트링의 무게를 지지하고 로터리 테이블에 힘을 전달하는 역할을 한다.
도 5에 도시된 스누빙 디바이스 어셈블리(300)는 챔버 어셈블리(100) 상측에 배치되어 드릴 파이프(500)의 연결과 해제를 유도하게 된다. 이를 위하여 스누빙 캡 실린더(Snubbing Cap Cylinder)에 의해 스누빙 캡(Snubbing Cap)이 하강을 하면, 패드 케이싱(Pad Casing)과 링크 구조로 연결된 패드(Pad)가 드릴 파이프(500)를 잡게 된다. 여기서 패드는 패드 커넥션 케이싱(Pad Connection Casing) 내부에 위치되고, 패드 커넥션 케이싱에는 패드와 연결된 링크 구조를 위한 구멍이 나 있다. 패드 커넥션 케이싱은 메인 기어와 체결되어 있다.
또한 스누빙 디바이스 어셈블리(300)는 4개의 유압모터에 로테이팅기어(Rotating Gear)가 체결되어 있는데, 4개의 로테이팅기어와 1개의 메인기어가 서로 맞물려 있다. 모터 작동과 동시에 로테이팅기어가 회전하며, 메인기어가 로테이팅기어와 반대로 회전하게 된다. 동시에 패드 커넥션 케이싱이 회전하게 되며, 이로 인해 패드와 패드 케이싱이 회전하면서 드릴 파이프를 회전시키게 된다.
한편 스누빙 디바이스 어셈블리(300)는 토크기어가 토크 실린더에 연결되어 설치되도록 하는데, 토크기어에는 홈이 돌출되어 있어 기어 케이싱 밖으로 이탈하지 않도록 한다. 토크기어는 토크기어 케이싱(Torque Gear Casing)과 연결되어 있으며, 토크기어 케이싱은 토크 기어 케이싱 실린더(Torque Gear Casing Cylinder)에 의해 움직인다. 토크 기어 케이싱 실린더가 전진함으로써 토크기어는 메인기어의 기어이에 물리게 된다. 그 후 토크 실린더가 작동하면서 드릴 파이프의 연결작업이나 해제작업이 완료된다. 그리고 토크 기어 케이싱 실린더가 후진하면서 메인기어와 맞물려 있던 토크기어가 풀리게 된다.
파이프 가이드 어셈블리(400)는 탑 드라이브(Top Drive)에서 연결된 스탠드 파이프(Stand pipe)가 시추장치가 배치되는 유정 보어(Well Bore)의 중심라인에 위치할 수 있도록 하는 것이다.
한편 연속 이수 순환시스템에서는 램 블록(1221)(1321)은 파이프 램 바디(122)(132)의 내부에서 파이프 램 실린더(Pipe Ram Cylinder)에 의해서 동작하게 되는데, 파이프 램 실린더가 동작할 시 파이프 램 바디(122)(132)의 내부에 고압의 머드가 가득 차게 됨에 따라 파이프 램 실린더의 후진 동작시 파이프 램 바디(122)(132)의 내부에 있는 고압의 머드를 반드시 다른 영역으로 이동시킬 필요가 있었다.
또한 연속 이수 순환시스템에서 램 블록(1221)(1321)에는 탑 씰(1223)(1323)과 프론트 패커(1224)(1324)가 장착되어 머드의 외부 누출이 방지되도록 하는데, 종래에는 탑 씰(1223)(1323)과 프론트 패커(1224)(1324)가 독립적으로 제작되어 설치됨에 따라 설치에 번거로움이 많았다.
대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1832083호 "대심도 시추를 위한 시추이수 순환조절시스템 및 시추이수 순환조절방법" EP 2232001 "METHOD AND APPARATUS FOR FACILITATING CONTINUOUS CIRCULATION OF DRILLING MUD DURING CONSTRUCTION AND MAINTENANCE OF A WELL" 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1959829호 "연속 이수 순환시스템"
따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 직선 라인의 홀이 표면에 요입형성된 램 포켓이 파이프 램 바디의 내부 통로에 배치되어 파이프 램 실린더의 동작에 따라 파이프 램 바디 내부를 가득 채우게 되는 고압의 머드가 파이프 램 실린더 후진시 램 포켓의 홀을 통해 파이프 램 바디의 유정 보어(well bore)로 배출되도록 함으로써 장치 구동이 원활하고 안정되게 수행될 수 있고, 구동과정에서 비정상적인 부하의 발생이 방지되면서 구성요소의 손상이나 파손이 방지될 수 있는 새로운 형태의 개량형 연속 이수 순환시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 머드 외부 누출 방지를 위해 램 블록에 장착되는 탑 씰과 프론트 패커가 일체형 구조로 단일 부품으로 구현되도록 함으로써 제조원가가 절감될 수 있고 조립 용이성이 증대될 수 있는 새로운 형태의 개량형 연속 이수 순환시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 머드가 수용될 수 있는 내부공간을 가지고, 드릴 파이프(500)가 상기 내부공간을 수직으로 관통하는 챔버 어셈블리(100); 상기 챔버 어셈블리(100) 하측에 배치되고, 상기 챔버 어셈블리(100) 하측의 상기 드릴 파이프(500) 외주면에 밀착되는 복수의 슬립 패드(210)가 구비되어 상기 드릴 파이프(500)를 측방향에서 지지하게 되는 로터리 슬립 어셈블리(200); 상기 챔버 어셈블리(100) 상측에 배치되어 드릴 파이프(500)의 연결과 해제를 유도하는 스누빙 디바이스 어셈블리(300); 및 상기 챔버 어셈블리(100), 로터리 슬립 어셈블리(200), 스누빙 디바이스 어셈블리(300)의 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 구성으로 이루어지고,
상기 챔버 어셈블리(100)는, 설치면에 고정되는 메인 플레이트(600)와 상기 챔버 어셈블리(100) 상측에 배치되는 챔버 플레이트(190)에 상하단이 고정되어 상기 챔버 어셈블리(100)의 높이를 조절하게 되는 복수의 수직배치 메인실린더(110); 상하 이격 배치되고, 파이프 램 실린더(123)(133)에 의해 전후진 이동하는 상부 파이프 램(121)과 하부 파이프 램(131)을 구비하여 상기 드릴 파이프(500)를 측방향으로 지지하는 상부 파이프 램 유닛(120)과 하부 파이프 램 유닛(130); 상기 상부 파이프 램 유닛(120)과 하부 파이프 램 유닛(130) 사이에 배치되고, 블라인드 램 실린더(143)에 의해 전후진 이동하는 블라인드 램(141)을 구비하여 내부공간을 상하로 분할시키는 블라인드 램 유닛(140);을 포함하는 구성으로 이루어지며,
상기 상부 파이프 램 유닛(120)과 하부 파이프 램 유닛(130)은 90°간격의 방사상으로 배치되는 내부 통로를 가지고, 상기 내부 통로와 연통되는 유정 보어(1226)(1326)가 상하면 중앙 부위에 관통형성되는 파이프 램 바디(122)(132)를 구비하되,
상기 파이프 램 바디(122)(132)는, 각각의 상기 내부 통로에 전후진 이동가능하게 배치되어 90°간격으로 배치되는 4개의 램 블록(1221)(1321); 각각의 상기 내부 통로 상하측에 배치되어 상기 램 블록(1221)(1321)의 상하면과 접하게 되고, 상기 램 블록(1221)(1321)과 접하는 표면에 홀(1227a)(1327a)이 직선라인으로 요입형성되는 램 포켓(1227)(1327);을 포함하는 구성으로 이루어져 상기 파이프 램 실린더(123)(133)의 동작에 따라 상기 파이프 램 바디(122)(132)의 내부를 가득 채우게 되는 고압의 머드가 상기 파이프 램 실린더(123)(133)의 후진시 램 포켓(1227)(1327)의 홀(1227a)(1327a)을 통해 상기 파이프 램 바디(122)(132)의 유정 보어(1226)(1326)로 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 개량형 연속 이수 순환시스템을 제공한다.
이와 같은 본 발명에 따른 개량형 연속 이수 순환시스템에서 상기 블라인드 램 유닛(140)은 90°간격의 방사상으로 배치되는 내부 통로를 가지고, 상기 내부 통로와 연통되는 유정 보어(1426)가 상하면 중앙 부위에 관통형성되는 블라인드 램 바디(142)를 구비하되,
상기 블라인드 램 바디(142)는, 각각의 상기 내부 통로에 전후진 이동가능하게 배치되어 90°간격으로 배치되는 4개의 램 블록(1421); 각각의 상기 내부 통로 상하측에 배치되어 상기 램 블록(1421)의 상하면과 접하게 되고, 상기 램 블록(1421)과 접하는 표면에 홀(1427a)이 직선라인으로 요입형성되는 램 포켓(1427);을 포함하는 구성으로 이루어져 상기 블라인드 램 실린더(143)의 동작에 따라 상기 블라인드 램 바디(142)의 내부를 가득 채우게 되는 고압의 머드가 상기 블라인드 램 실린더(143)의 후진시 램 포켓(1427)의 홀(1427a)을 통해 상기 블라인드 램 바디(142)의 유정 보어(1426)로 배출되도록 할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 개량형 연속 이수 순환시스템에서 상기 내부 통로 하측에 배치되는 램 포켓(1227)(1327)(1427)의 표면에 복수의 상기 홀(1227a)(1327a)(1427a)이 반원 단면 형상으로 요입형성되어 상기 유정 보어(1426)와 연통될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 개량형 연속 이수 순환시스템에서 상기 램 블록(1221)(1321)은, 45°각도로 경사진 연결면이 좌우측면을 이루는 호형상의 연결체(1221a)(1321a)가 전단 부위를 이루고, 상기 연결체(1221a)(1321a)의 후방 라인을 따라 호 형상으로 형성되는 씰 장착홈(1221b)(1321b); 전단 부위에 상하 이격배치되는 한쌍의 연결체(1221a)(1321a) 사이에 45°각도로 경사진 좌우측 직선라인을 갖는 호 형상으로 형성되는 패커 장착홈(1221c)(1321c);을 가지며,
상기 파이프 램 바디(122)(132)는, 상기 씰 장착홈(1221b)(1321b)에 끼워지는 타원형상으로 이루어지고, 상면이 상기 램 블록(1221)(1321)의 상부면으로부터 돌출되도록 하는 탑 씰(1223)(1323); 45°각도로 경사진 좌우측면을 갖는 호형상으로 이루어져 상기 패커 장착홈(1221c)(1321c)에 끼워지고, 전면이 상기 램 블록(1221)(1321)의 전면으로부터 돌출되도록 하는 프론트 패커(1224)(1324);를 구비하되, 상기 탑 씰(1223)(1323)과 프론트 패커(1224)(1324)는 일체 성형된 단일한 일체형 씰-패커(1225)(1325)의 부분을 이루는 것일 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 개량형 연속 이수 순환시스템에서 상기 램 블록(1421)은, 블라인드 램 바디(142)의 램블록 삽입공간(1428)의 측면과 접하게 되는 접촉면이 좌우측면을 이루는 직사각형 블록체(1421a)로 이루어지고, 상기 직사각형 블록체(1421a)의 상부면 중앙 부위에 호 형상으로 형성되는 씰 장착홈(1421b); 상기 직사각형 블록체(1421a)의 전단 부위에 "ㄷ"형상으로 형성되는 패커 장착홈(1421c);을 가지며,
상기 블라인드 램 바디(142)는, 상기 씰 장착홈(1421b)에 끼워지는 타원형상으로 이루어지고, 상면이 상기 램 블록(1421)의 상부면으로부터 돌출되도록 하는 탑 씰(1423); "ㄷ"형상으로 이루어져 상기 패커 장착홈(1421c)에 끼워지고, 전면이 상기 램 블록(1421)의 전면으로부터 돌출되도록 하는 프론트 패커(1424);를 구비하되, 상기 탑 씰(1423)과 프론트 패커(1424)는 일체 성형된 단일한 일체형 씰-패커(1425)의 부분을 이루는 것일 수 있다.
본 발명에 의한 개량형 연속 이수 순환시스템에 의하면, 파이프 램 바디의 램 포켓 표면에 직선 라인의 홀이 요입형성되어 파이프 램 실린더 후진시 파이프 램 바디 내부의 고압 머드가 램 포켓의 홀을 통해 파이프 램 바디의 유정 보어(well bore)로 배출되므로, 장치 구동이 원활하고 안정되게 수행되고, 구동과정에서 비정상적인 부하의 발생이 방지되면서 구성요소의 손상이나 파손이 최소화되는 효과가 있다. 그리고 본 발명에 의한 개량형 연속 이수 순환시스템에 의하면, 머드 외부누출 방지를 위해 램 블록에 장착되는 탑 씰과 프론트 패커가 일체형 단일부품으로 구현되므로, 제조원가가 절감되고, 조립 용이성이 증대되는 효과가 있다.
도 1과 도 2는 연속 이수 순환시스템의 외형도;
도 3은 연속 이수 순환시스템의 동작 순서도;
도 4는 연속 이수 순환시스템의 챔버 어셈블리에 구비되는 파이프 램의 배치구조를 보여주기 위한 도면;
도 5는 연속 이수 순환시스템의 스누빙 디바이스 어셈블리의 구성을 보여주기 위한 도면;
도 6와 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 개량형 연속 이수 순환시스템의 챔버 어셈블리를 보여주기 위한 도면;
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 개량형 연속 이수 순환시스템의 상부 파이프 램 유닛과 하부 파이프 램 유닛을 보여주기 위한 도면;
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 파이프 램 바디를 보여주기 위한 도면;
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 파이프 램 바디의 램 블록을 보여주기 위한 도면;
도 11과 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 파이프 램 바디의 탑 씰과 프론트 패커를 보여주기 위한 도면;
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 블라인드 램 유닛을 보여주기 위한 도면;
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 블라인드 램 바디를 보여주기 위한 도면;
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 블라인드 램 바디의 램 블록을 보여주기 위한 도면;
도 16과 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 블라인드 램 바디의 탑 씰과 프론트 패커를 보여주기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 17에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 연속 이수 순환시스템, 연속 이수 순환시스템의 챔버 어셈블리/로터리 슬립 어셈블리/스누빙 디바이스 어셈블리/파이프 가이드 어셈블리, 실린더, 파이프 램, 램 블록, 밸브, 머드 펌프 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.
본 발명의 실시예에 따른 개량형 연속 이수 순환시스템은 도 1과 도 2에서와 같이 챔버 어셈블리(100), 로터리 슬립 어셈블리(200), 스누빙 디바이스 어셈블리(300), 파이프 가이드 어셈블리(400), 컨트롤러를 포함하는 구성으로 이루어진다.
챔버 어셈블리(100)는 머드가 수용될 수 있는 내부공간을 가지는 것으로, 드릴 파이프(500)가 내부공간을 수직으로 관통하게 된다. 챔버 어셈블리(100)의 내부공간은 하부 챔버(150a)와 상부 챔버(150b)에 의해 형성되고, 하부 챔버(150a)와 상부 챔버(150b)에 하부 머드 밸브(160a)와 상부 머드 밸브(160b)가 각각 연결된다.
로터리 슬립 어셈블리(200)는 챔버 어셈블리(100) 하측에 배치되는 것으로, 챔버 어셈블리(100) 하측의 드릴 파이프(500) 외주면에 밀착되는 복수의 슬립 패드(210)가 구비되어 드릴 파이프(500)를 측방향에서 지지하게 된다.
스누빙 디바이스 어셈블리(300)는 챔버 어셈블리(100) 상측에 배치되어 드릴 파이프(500)의 연결과 해제를 유도하게 된다. 파이프 가이드 어셈블리(400)는 탑 드라이브(Top Drive)에서 연결된 스탠드 파이프(Stand pipe)가 시추장치가 배치되는 유정 보어(Well Bore)의 중심라인에 위치할 수 있도록 하는 것이다.
컨트롤러는 챔버 어셈블리(100), 로터리 슬립 어셈블리(200), 스누빙 디바이스 어셈블리(300)의 동작을 제어하게 된다.
여기서 본 발명의 실시예에 따른 챔버 어셈블리(100)는 도 6과 도 7에서와 같이 복수의 수직배치 메인실린더(110), 상부 파이프 램 유닛(120)과 하부 파이프 램 유닛(130), 블라인드 램 유닛(140)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
복수의 수직배치 메인실린더(110)는 설치면에 고정되는 메인 플레이트(600)와 챔버 어셈블리(100) 상측에 배치되는 챔버 플레이트(190)에 상하단이 고정되어 챔버 어셈블리(100)의 높이를 조절하게 된다. 여기서 수직배치 메인실린더(110)의 실린더블록은 서브 플레이트(700)에 고정되고, 수직배치 메인실린더(110)의 로드(rod)는 메인 플레이트(600)에 고정된다.
상부 파이프 램 유닛(120)과 하부 파이프 램 유닛(130)은 상하 이격 배치되는데, 파이프 램 실린더(123)(133)에 의해 전후진 이동하는 상부 파이프 램(121)과 하부 파이프 램(131)을 구비하여 드릴 파이프(500)를 측방향으로 지지하게 된다.
블라인드 램 유닛(140)은 상부 파이프 램 유닛(120)과 하부 파이프 램 유닛(130) 사이에 배치되는 것으로, 블라인드 램 실린더(143)에 의해 전후진 이동하는 블라인드 램(141)을 구비하여 내부공간을 상하로 분할시키게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 상부 파이프 램 유닛(120)과 하부 파이프 램 유닛(130)은 도 8과 도 9에서와 같이 파이프 램 바디(122)(132)를 구비하는데, 파이프 램 바디(122)(132)에는 90°간격의 방사상으로 배치되는 내부 통로가 형성되고, 내부 통로와 연통되는 유정 보어(1226)(1326)가 상하면 중앙 부위에 관통형성된다.
그리고 파이프 램 바디(122)(132)는 4개의 램 블록(1221)(1321), 램 포켓(1227)(1327)을 포함하는 구성으로 이루어진다.
4개의 램 블록(1221)(1321)은 각각의 내부 통로에 전후진 이동가능하게 배치되어 90°간격으로 배치된다. 여기서 램 블록(1221)(1321)은 도 10에서와 같이 45°각도로 경사진 연결면이 좌우측면을 이루는 호형상의 연결체(1221a)(1321a)가 전단 부위를 이루는 구조를 가진다. 파이프 램 바디(122)(132)는 90°간격으로 배치되는 4개의 램 블록(1221)(1321)이 서로 맞물려 결합된 구조로 이루어진다.
또한 램 블록(1221)(1321)은 씰 장착홈(1221b)(1321b)과 패커 장착홈(1221c)(1321c)을 형성하는데, 씰 장착홈(1221b)(1321b)은 연결체(1221a)(1321a)의 후방 라인을 따라 호 형상으로 형성되는 것이고, 패커 장착홈(1221c)(1321c)은 전단 부위에 상하 이격배치되는 한쌍의 연결체(1221a)(1321a) 사이에 45°각도로 경사진 좌우측 직선라인을 갖는 호 형상으로 형성되는 것이다.
램 포켓(1227)(1327)은 도 9에서와 같이 파이프 램 바디(122)(132)의 각 내부 통로 상하측에 배치되는 것으로, 램 블록(1221)(1321)의 상하면과 접하게 된다. 이와 같은 램 포켓(1227)(1327)은 램 블록(1221)(1321)과 접하는 표면에 홀(1227a)(1327a)을 직선라인으로 요입형성하게 되는데, 홀(1227a)(1327a)은 파이프 램 바디(122)(132)의 유정 보어(1226)(1326)에 연통된다. 이에 따라, 파이프 램 실린더(123)(133)의 동작으로 파이프 램 바디(122)(132)의 내부를 가득 채우게 되는 고압의 머드가 파이프 램 실린더(123)(133)의 후진시 램 포켓(1227)(1327)의 홀(1227a)(1327a)을 통해 파이프 램 바디(122)(132)의 유정 보어(1226)(1326)로 배출될 수 있게 된다.
여기서 본 발명의 실시예에 따른 파이프 램 바디(122)(132)는 각 내부 통로 하측에 배치되는 램 포켓(1227)(1327)의 표면에 복수의 홀(1227a)(1327a)이 반원 단면 형상으로 요입형성되어 유정 보어(1226)(1326)와 연통되도록 한다.
한편 본 발명의 실시예에 따른 파이프 램 바디(122)(132)는 도 10 내지 도 12에서와 같이 탑 씰(1223)(1323)과 프론트 패커(1224)(1324)를 구비하는데, 본 발명의 실시예에 따른 파이프 램 바디(122)(132)에서 탑 씰(1223)(1323)과 프론트 패커(1224)(1324)는 일체 성형된 단일한 일체형 씰-패커(1225)(1325)의 부분을 이루게 된다.
탑 씰(1223)(1323)은 씰 장착홈(1221b)(1321b)에 끼워지는 타원형상으로 이루어지는 것으로, 상면이 램 블록(1221)(1321)의 상부면으로부터 돌출된다. 여기서 본 발명의 실시예에 따른 탑 씰(1223)(1323)은 호 형상으로 형성되는 볼록형 곡선라인체(1223a)(1323a), 볼록형 곡선라인체(1223a)(1323a)의 좌우측 양단부위에 직각 모서리 형상으로 형성되는 연결라인체(1223b)(1323b)로 이루어진다.
프론트 패커(1224)(1324)는 45°각도로 경사진 좌우측면을 갖는 호형상으로 이루어져 패커 장착홈(1221c)(1321c)에 끼워지는 것으로, 전면이 램 블록(1221)(1321)의 전면으로부터 돌출된다. 여기서 본 발명의 실시예에 따른 프론트 패커(1224)(1324)는 호 형상으로 형성되는 오목형 곡선라인체(1224a)(1324a), 오목형 곡선라인체(1224a)(1324a)의 좌우측 양단부위에서 45°각도로 경사지게 연장형성되는 경사라인체(1224b)(1324b), 경사라인체(1224b)(1324b)의 끝단부위에서 후방으로 연장형성되어 탑 씰(1223)(1323)의 연결라인체(1223b)(1323b)와 일체로 연결되는 직선라인체(1224c)(1324c)로 이루어진다.
한편 탑 씰(1223)(1323)의 상면과 프론트 패커(1224)(1324)의 전면은 테이퍼진 형상구조를 가질 수 있는데, 이 경우 파이프 램 바디(122)(132)의 씰링 성능이 향상될 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 블라인드 램 유닛(140)은 도 13과 도 14에서와 같이 블라인드 램 바디(142)를 구비하는데, 블라인드 램 바디(142)에는 90°간격의 방사상으로 배치되는 내부 통로가 형성되고, 내부 통로와 연통되는 유정 보어(1426)가 상하면 중앙 부위에 관통형성된다.
그리고 블라인드 램 바디(142)는 4개의 램 블록(1421), 램 포켓(1427)을 포함하는 구성으로 이루어진다.
4개의 램 블록(1421)은 각각의 내부 통로에 전후진 이동가능하게 배치되어 90°간격으로 배치된다. 여기서 램 블록(1421)은 도 15에서와 같이 블라인드 램 바디(142)의 램블록 삽입공간(1428)의 측면과 접하게 되는 접촉면이 좌우측면을 이루는 직사각형 블록체(1421a)로 이루어진다. 또한 램 블록(1421)은 씰 장착홈(1421b)과 패커 장착홈(1421c)을 형성하는데, 씰 장착홈(1421b)은 직사각형 블록체(1421a)의 상부면 중앙 부위에 호 형상으로 형성되는 것이고, 패커 장착홈(1421c)은 직사각형 블록체(1421a)의 전단 부위에 "ㄷ"형상으로 형성되는 것이다.
램 포켓(1427)은 도 14에서와 같이 블라인드 램 바디(142)의 각 내부 통로 상하측에 배치되는 것으로, 램 블록(1421)의 상하면과 접하게 된다. 이와 같은 램 포켓(1427)은 램 블록(1421)과 접하는 표면에 홀(1427a)을 직선라인으로 요입형성하게 되는데, 홀(1427a)은 블라인드 램 바디(142)의 유정 보어(1426)에 연통된다. 이에 따라 블라인드 램 실린더(143)의 동작으로 블라인드 램 바디(142)의 내부를 가득 채우게 되는 고압의 머드가 블라인드 램 실린더(143)의 후진시 램 포켓(1427)의 홀(1427a)을 통해 블라인드 램 바디(142)의 유정 보어(1426)로 배출될 수 있게 된다.
여기서 본 발명의 실시예에 따른 블라인드 램 바디(142)는 각 내부 통로 하측에 배치되는 램 포켓(1427)의 표면에 복수의 홀(1427a)이 반원 단면 형상으로 요입형성되어 유정 보어(1426)와 연통되도록 한다.
한편 본 발명의 실시예에 따른 블라인드 램 바디(142)는 도 16과 도 17에서와 같이 탑 씰(1423)과 프론트 패커(1424)를 구비하는데, 본 발명의 실시예에 따른 블라인드 램 바디(142)에서 탑 씰(1423)과 프론트 패커(1424)는 일체 성형된 단일한 일체형 씰-패커(1425)의 부분을 이루게 된다.
탑 씰(1423)은 씰 장착홈(1421b)에 끼워지는 타원형상으로 이루어지는 것으로, 상면이 램 블록(1421)의 상부면으로부터 돌출된다. 여기서 본 발명의 실시예에 따른 탑 씰(1423)은 호 형상으로 형성되는 볼록형 곡선라인체(1423a), 볼록형 곡선라인체(1423a)의 좌우측 양단부위에 직각 모서리 형상으로 형성되는 연결라인체(1423b)로 이루어진다.
프론트 패커(1424)는 "ㄷ"형상으로 이루어져 패커 장착홈(1421c)에 끼워지는 것으로, 전면이 램 블록(1421)의 전면으로부터 돌출된다. 여기서 본 발명의 실시예에 따른 프론트 패커(1424)는 전면 직선라인체(1424a), 전면 직선라인체(1424a)의 좌우측 양단부위에서 후방으로 직각되게 연장형성되는 측면 직선라인체(1424b)로 이루어진다.
한편 탑 씰(1423)의 상면과 프론트 패커(1424)의 전면은 테이퍼진 형상구조를 가질 수 있는데, 이 경우 블라인드 램 바디(142)의 씰링 성능이 향상될 수 있게 된다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 블라인드 램 유닛(140)은 도 7에서와 같이 슬라이딩 컨트롤 실린더(180)를 구비하게 되는데, 슬라이딩 컨트롤 실린더(180)는 블라인드 램 유닛(140)과 상부 파이프 램 유닛(120)에 상하단이 연결되어 수직 배치되는 것으로, 블라인드 램 유닛(140)의 높이를 조절하여 드릴 파이프(500)의 툴 조인트 부위를 제외한 영역에서 블라인드 램 유닛(140)이 내부공간을 상하로 분할시키도록 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 개량형 연속 이수 순환시스템(1)은 직선 라인의 홀(1227a)(1327a)이 표면에 요입형성된 램 포켓(1227)(1327)이 파이프 램 바디(122)(132)의 내부 통로에 배치되어 파이프 램 실린더(123)(133)의 동작에 따라 파이프 램 바디(122)(132)의 내부를 가득 채우게 되는 고압의 머드가 파이프 램 실린더(123)(133)의 후진시 램 포켓(1227)(1327)의 홀(1227a)(1327a)을 통해 파이프 램 바디(122)(132)의 유정 보어(1226)(1326)로 배출되도록 하므로, 장치 구동이 원활하고 안정되게 수행될 수 있고, 구동과정에서 비정상적인 부하의 발생이 방지되면서 구성요소의 손상이나 파손이 방지될 수 있게 된다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 개량형 연속 이수 순환시스템(1)은 머드 외부 누출 방지를 위해 램 블록(1221)(1321)에 장착되는 탑 씰(1223)(1323)과 프론트 패커(1224)(1324)가 일체형 구조로 단일 부품으로 구현되도록 하므로, 제조원가가 절감될 수 있고 조립 용이성이 증대될 수 있게 된다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 개량형 연속 이수 순환시스템을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
1 : 개량형 연속 이수 순환시스템
100 : 챔버 어셈블리
110 : 수직배치 메인실린더
120 : 상부 파이프 램 유닛
121 : 상부 파이프 램
122, 132 : 파이프 램 바디
1221, 1321 : 램 블록
1221a, 1321a : 연결체
1221b, 1321b : 씰 장착홈
1221c, 1321c : 패커 장착홈
1223, 1323 : 탑 씰
1223a, 1323a : 볼록형 곡선라인체
1223b, 1323b : 연결라인체
1224, 1324 : 프론트 패커
1224a, 1324a : 오목형 곡선라인체
1224b, 1324b : 경사라인체
1224c, 1324c :직선라인체
1225, 1325 : 일체형 씰-패커
1226, 1326 : 유정 보어
1227, 1327 : 램 포켓
1227a, 1327a : 홀
1228, 1328 : 램블록 삽입공간
123, 133 : 파이프 램 실린더
130 : 하부 파이프 램 유닛
131 : 하부 파이프 램
140 : 블라인드 램 유닛
141 : 블라인드 램
142 : 블라인드 램 바디
1421 : 램 블록
1421a : 직사각형 블록체
1421b : 씰 장착홈
1421c : 패커 장착홈
1423 : 탑 씰
1423a : 볼록형 곡선라인체
1423b : 연결라인체
1424 : 프론트 패커
1424a : 전면 직선라인체
1424b : 측면 직선라인체
1425 : 일체형 씰-패커
1426 : 유정 보어
1427 : 램 포켓
1427a : 홀
1428 : 램블록 삽입공간
143 : 블라인드 램 실린더
150a : 하부 챔버
150b : 상부 챔버
160a : 하부 머드 밸브
160b : 상부 머드 밸브
170 : 블라인드 램 챔버
180 : 슬라이딩 컨트롤 실린더
190 : 챔버 플레이트
200 : 로터리 슬립 어셈블리
210 : 슬립 패드
300 : 스누빙 디바이스 어셈블리
310 : 패드 커넥션 케이싱
320 : 스누빙 캡 헤드
330 : 원통 롤러베어링
340 : 스누빙 캡 실린더
400 : 파이프 가이드 어셈블리
500 : 드릴 파이프
600 : 메인 플레이트
700 : 서브 플레이트

Claims (5)

  1. 머드가 수용될 수 있는 내부공간을 가지고, 드릴 파이프(500)가 상기 내부공간을 수직으로 관통하는 챔버 어셈블리(100); 상기 챔버 어셈블리(100) 하측에 배치되고, 상기 챔버 어셈블리(100) 하측의 상기 드릴 파이프(500) 외주면에 밀착되는 복수의 슬립 패드(210)가 구비되어 상기 드릴 파이프(500)를 측방향에서 지지하게 되는 로터리 슬립 어셈블리(200); 상기 챔버 어셈블리(100) 상측에 배치되어 드릴 파이프(500)의 연결과 해제를 유도하는 스누빙 디바이스 어셈블리(300); 및 상기 챔버 어셈블리(100), 로터리 슬립 어셈블리(200), 스누빙 디바이스 어셈블리(300)의 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 구성으로 이루어지고,
    상기 챔버 어셈블리(100)는,
    설치면에 고정되는 메인 플레이트(600)와 상기 챔버 어셈블리(100) 상측에 배치되는 챔버 플레이트(190)에 상하단이 고정되어 상기 챔버 어셈블리(100)의 높이를 조절하게 되는 복수의 수직배치 메인실린더(110); 상하 이격 배치되고, 파이프 램 실린더(123)(133)에 의해 전후진 이동하는 상부 파이프 램(121)과 하부 파이프 램(131)을 구비하여 상기 드릴 파이프(500)를 측방향으로 지지하는 상부 파이프 램 유닛(120)과 하부 파이프 램 유닛(130); 상기 상부 파이프 램 유닛(120)과 하부 파이프 램 유닛(130) 사이에 배치되고, 블라인드 램 실린더(143)에 의해 전후진 이동하는 블라인드 램(141)을 구비하여 내부공간을 상하로 분할시키는 블라인드 램 유닛(140);을 포함하는 구성으로 이루어지며,
    상기 상부 파이프 램 유닛(120)과 하부 파이프 램 유닛(130)은 90°간격의 방사상으로 배치되는 내부 통로를 가지고, 상기 내부 통로와 연통되는 유정 보어(1226)(1326)가 상하면 중앙 부위에 관통형성되는 파이프 램 바디(122)(132)를 구비하되,
    상기 파이프 램 바디(122)(132)는,
    각각의 상기 내부 통로에 전후진 이동가능하게 배치되어 90°간격으로 배치되는 4개의 램 블록(1221)(1321);
    각각의 상기 내부 통로 상하측에 배치되어 상기 램 블록(1221)(1321)의 상하면과 접하게 되고, 상기 램 블록(1221)(1321)과 접하는 표면에 홀(1227a)(1327a)이 직선라인으로 요입형성되는 램 포켓(1227)(1327);을 포함하는 구성으로 이루어져 상기 파이프 램 실린더(123)(133)의 동작에 따라 상기 파이프 램 바디(122)(132)의 내부를 가득 채우게 되는 고압의 머드가 상기 파이프 램 실린더(123)(133)의 후진시 램 포켓(1227)(1327)의 홀(1227a)(1327a)을 통해 상기 파이프 램 바디(122)(132)의 유정 보어(1226)(1326)로 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 개량형 연속 이수 순환시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 블라인드 램 유닛(140)은
    90°간격의 방사상으로 배치되는 내부 통로를 가지고, 상기 내부 통로와 연통되는 유정 보어(1426)가 상하면 중앙 부위에 관통형성되는 블라인드 램 바디(142)를 구비하되,
    상기 블라인드 램 바디(142)는,
    각각의 상기 내부 통로에 전후진 이동가능하게 배치되어 90°간격으로 배치되는 4개의 램 블록(1421);
    각각의 상기 내부 통로 상하측에 배치되어 상기 램 블록(1421)의 상하면과 접하게 되고, 상기 램 블록(1421)과 접하는 표면에 홀(1427a)이 직선라인으로 요입형성되는 램 포켓(1427);을 포함하는 구성으로 이루어져 상기 블라인드 램 실린더(143)의 동작에 따라 상기 블라인드 램 바디(142)의 내부를 가득 채우게 되는 고압의 머드가 상기 블라인드 램 실린더(143)의 후진시 램 포켓(1427)의 홀(1427a)을 통해 상기 블라인드 램 바디(142)의 유정 보어(1426)로 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 개량형 연속 이수 순환시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 내부 통로 하측에 배치되는 램 포켓(1227)(1327)(1427)의 표면에 복수의 상기 홀(1227a)(1327a)(1427a)이 반원 단면 형상으로 요입형성되어 상기 유정 보어(1426)와 연통되는 것을 특징으로 하는 개량형 연속 이수 순환시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 램 블록(1221)(1321)은,
    45°각도로 경사진 연결면이 좌우측면을 이루는 호형상의 연결체(1221a)(1321a)가 전단 부위를 이루고,
    상기 연결체(1221a)(1321a)의 후방 라인을 따라 호 형상으로 형성되는 씰 장착홈(1221b)(1321b); 전단 부위에 상하 이격배치되는 한쌍의 연결체(1221a)(1321a) 사이에 45°각도로 경사진 좌우측 직선라인을 갖는 호 형상으로 형성되는 패커 장착홈(1221c)(1321c);을 가지며,
    상기 파이프 램 바디(122)(132)는,
    상기 씰 장착홈(1221b)(1321b)에 끼워지는 타원형상으로 이루어지고, 상면이 상기 램 블록(1221)(1321)의 상부면으로부터 돌출되도록 하는 탑 씰(1223)(1323); 45°각도로 경사진 좌우측면을 갖는 호형상으로 이루어져 상기 패커 장착홈(1221c)(1321c)에 끼워지고, 전면이 상기 램 블록(1221)(1321)의 전면으로부터 돌출되도록 하는 프론트 패커(1224)(1324);를 구비하되, 상기 탑 씰(1223)(1323)과 프론트 패커(1224)(1324)는 일체 성형된 단일한 일체형 씰-패커(1225)(1325)의 부분을 이루는 것을 특징으로 하는 개량형 연속 이수 순환시스템.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 램 블록(1421)은,
    블라인드 램 바디(142)의 램블록 삽입공간(1428)의 측면과 접하게 되는 접촉면이 좌우측면을 이루는 직사각형 블록체(1421a)로 이루어지고,
    상기 직사각형 블록체(1421a)의 상부면 중앙 부위에 호 형상으로 형성되는 씰 장착홈(1421b); 상기 직사각형 블록체(1421a)의 전단 부위에 "ㄷ"형상으로 형성되는 패커 장착홈(1421c);을 가지며,
    상기 블라인드 램 바디(142)는,
    상기 씰 장착홈(1421b)에 끼워지는 타원형상으로 이루어지고, 상면이 상기 램 블록(1421)의 상부면으로부터 돌출되도록 하는 탑 씰(1423); "ㄷ"형상으로 이루어져 상기 패커 장착홈(1421c)에 끼워지고, 전면이 상기 램 블록(1421)의 전면으로부터 돌출되도록 하는 프론트 패커(1424);를 구비하되, 상기 탑 씰(1423)과 프론트 패커(1424)는 일체 성형된 단일한 일체형 씰-패커(1425)의 부분을 이루는 것을 특징으로 하는 개량형 연속 이수 순환시스템.
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