KR102130717B1 - 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 하며, 테스트 웰헤드를 해저에 배치하고, 해저에 배치된 테스트 웰헤드에 시추 장비를 안착 결합시킬 수 있도록 함으로써, 시추 장비의 랜딩 테스트에 대한 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있고, 테스트 웰헤드를 저장 용기에 장착하여 모듈화하고, 이를 자체 부력 조절을 통해 해저에서 상하 이동 가능하게 함으로써, 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

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 하며, 테스트 웰헤드를 해저에 배치하고, 해저에 배치된 테스트 웰헤드에 시추 장비를 안착 결합시킬 수 있도록 함으로써, 시추 장비의 랜딩 테스트에 대한 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있고, 테스트 웰헤드를 저장 용기에 장착하여 모듈화하고, 이를 자체 부력 조절을 통해 해저에서 상하 이동 가능하게 함으로써, 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.
선행기술로는 국내등록특허 제10-1185286호가 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 안착 결합시킬 수 있도록 함으로써, 시추 장비의 테스트 웰헤드에 대한 랜딩 테스트를 해저에서 수행할 수 있어 랜딩 테스트에 대한 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있는 시추 장비 테스트 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 테스트 웰헤드를 저장 용기에 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 발명의 또 다른 목적은 해저 바닥에 별도의 고정 베이스를 설치하고 저장 용기를 고정 베이스에 탈착 가능하게 결합시키는 방식으로 저장 용기를 해저에 고정 설치함으로써, 저장 용기를 해저에 용이하게 고정시킬 수 있어 더욱 편리하게 테스트 작업을 수행할 수 있고, 저장 용기의 고정력을 강화시켜 더욱 정확한 테스트 결과를 얻을 수 있는 시추 장비 테스트 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 저장 용기에 별도의 웰헤드 장착 모듈을 설치하여 테스트 웰헤드를 장착함으로써, 실제 유정에서의 환경과 더욱 유사한 환경을 조성할 수 있어 더욱 정확한 테스트 결과를 얻을 수 있는 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 저장 용기; 상기 테스트 대상 장비가 투입되어 안착 결합되도록 상기 저장 용기의 내부에 고정 장착되는 테스트 웰헤드; 및 상기 테스트 웰헤드가 고정 장착되도록 상기 저장 용기의 내부에 배치되는 웰헤드 장착 모듈을 포함하고, 상기 테스트 대상 장비의 상기 테스트 웰헤드에 대한 랜딩 테스트를 수중에서 수행하는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치를 제공한다.
이때, 상기 저장 용기가 해저에 배치되어 상기 테스트 챔버에 해수가 저장될 수 있다.
또한, 상기 테스트 대상 장비는 BOP 장비로 적용될 수 있다.
또한, 상기 웰헤드 장착 모듈은 상단부에 상기 테스트 웰헤드가 결합되는 웰케이싱 다발; 및 상기 웰케이싱 다발이 지지 고정되도록 상기 웰케이싱 다발의 외주면을 감싸도록 형성되는 지지 시멘트부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 웰케이싱 다발은 서로 다른 직경을 갖는 적어도 하나 이상의 더미 웰케이싱을 포함할 수 있다.
또한, 상기 더미 웰케이싱은 직경이 작은 더미 웰케이싱이 직경이 큰 더미 웰케이싱의 내부에 삽입되는 형태로 동일한 중심축을 갖도록 배치되며, 서로 인접한 더미 웰케이싱 사이 공간에는 시멘트가 충전될 수 있다.
또한, 상기 지지 시멘트부의 내부에는 상기 웰케이싱 다발이 안착 지지되도록 별도의 베이스 블록이 구비될 수 있다.
또한, 상기 테스트 웰헤드의 하단에는 별도의 웰헤드 하우징이 결합되고, 상기 테스트 웰헤드는 상기 웰헤드 하우징을 매개로 하여 상기 웰케이싱 다발에 결합될 수 있다.
또한, 상기 시추 장비 테스트 장치는, 상기 BOP 장비에 내압이 전달되도록 고압의 유체를 공급하는 내압 공급 유닛을 더 포함하고, 상기 내압 공급 유닛을 통해 상기 BOP 장비에 대한 내압 테스트를 수행할 수 있다.
또한, 상기 내압 공급 유닛은 상기 웰헤드 장착 모듈 및 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 고압의 유체를 공급하거나 또는 상기 BOP 장비와 연결되어 상기 BOP 장비에 직접 고압의 유체를 공급하도록 장착될 수 있다.
또한, 상기 내압 공급 유닛은 상기 시추선에 장착된 테스트 펌프, 상기 저장 용기에 장착되는 수중 펌프, 상기 시추선에 장착된 테스트 컴프레셔 및 상기 저장 용기에 장착되는 수중 컴프레셔 중 어느 하나로 적용될 수 있다.
또한, 상기 BOP 장비는 해상에 배치되는 별도의 시추선으로부터 해저로 연장되는 라이저의 하단에 연결되고, 상기 라이저와 함께 하향 이동하여 상기 테스트 웰헤드에 결합될 수 있다.
또한, 상기 시추 장비 테스트 장치는, 상기 BOP 장비 및 내압 공급 유닛의 동작을 제어하고 상기 BOP 장비의 작동 상태를 모니터링할 수 있는 별도의 제어실을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은, 심해 환경에서 사용되는 시추 장비를 테스트하는 시추 장비 테스트 방법에 있어서, 해수가 저장될 수 있는 저장 용기의 내부에 테스트 웰헤드를 장착하는 단계; 상기 저장 용기와 함께 상기 테스트 웰헤드를 수중에 배치시키는 단계; 및 테스트 대상 장비를 수중에 투입시켜 상기 테스트 웰헤드에 안착 결합시키는 단계를 포함하고, 상기 테스트 대상 장비의 상기 테스트 웰헤드에 대한 랜딩 테스트를 수중에서 수행하며, 상기 테스트 웰헤드를 장착하는 단계는, 상기 저장 용기의 내부 공간에 웰헤드 장착 모듈을 설치하는 단계; 및 상기 웰헤드 장착 모듈에 상기 테스트 웰헤드를 고정 장착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 방법을 제공한다.
이때, 상기 웰헤드 장착 모듈을 설치하는 단계는, 서로 다른 직경을 갖는 적어도 하나 이상의 더미 웰케이싱을 갖는 웰케이싱 다발을 상기 저장 용기의 내부에 배치하는 단계; 및 상기 웰케이싱 다발이 지지 고정되도록 상기 웰케이싱 다발의 외주면을 감싸는 형태로 시멘트를 양생하여 지지 시멘트부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 테스트 대상 장비는 BOP 장비로 적용될 수 있다.
또한, 상기 시추 장비 테스트 방법은, 상기 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 내압이 전달되도록 별도의 내압 공급 유닛을 통해 상기 테스트 웰헤드에 고압의 유체를 공급하는 단계를 더 포함하고, 상기 BOP 장비에 대한 내압 테스트를 수중에서 수행할 수 있다.
또한, 상기 BOP 장비는 해상에 배치되는 별도의 시추선으로부터 해저로 연장되는 라이저의 하단에 연결되고, 상기 라이저와 함께 하향 이동하여 상기 테스트 웰헤드에 결합될 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 안착 결합시킬 수 있도록 함으로써, 시추 장비의 테스트 웰헤드에 대한 랜딩 테스트를 해저에서 수행할 수 있어 랜딩 테스트에 대한 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 테스트 웰헤드를 저장 용기에 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.
또한, 저장 용기에 테스트 웰헤드 및 내압 공급 유닛을 장착하여 모듈화함으로써, 테스트 장치에 대한 이동성을 향상시킬 수 있고, 시추 장비에 대한 내압 테스트 또한 편리하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 해저 바닥에 별도의 고정 베이스를 설치하고 저장 용기를 고정 베이스에 탈착 가능하게 결합시키는 방식으로 저장 용기를 해저에 고정 설치함으로써, 저장 용기를 해저에 용이하게 고정시킬 수 있어 더욱 편리하게 테스트 작업을 수행할 수 있고, 저장 용기의 고정력을 강화시켜 더욱 정확한 테스트 결과를 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 저장 용기에 별도의 웰헤드 장착 모듈을 설치하여 테스트 웰헤드를 장착함으로써, 실제 유정에서의 환경과 더욱 유사한 환경을 조성할 수 있어 더욱 정확한 테스트 결과를 얻을 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 2는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 3은 도 2에 도시된 시추 장비 테스트 장치의 발라스트 탱크에 대한 작동 상태를 개략적으로 도시한 개념도,
도 4 및 도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 발라스트 탱크의 장착 구조를 개략적으로 도시한 개념도,
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 7은 도 6에 도시된 시추 장비 테스트 장치의 발라스트 탱크에 대한 작동 상태를 개략적으로 도시한 개념도,
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 9는 도 8에 도시된 시추 장비 테스트 장치의 저장 용기에 대한 용기 커넥터부의 형상을 예시적으로 도시한 도면,
도 10 내지 도 13은 도 8에 도시된 시추 장비 테스트 장치를 이용한 시추 장비 테스트 과정을 개략적으로 도시한 도면,
도 14는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 15 및 도 16은 도 14에 도시된 시추 장비 테스트 장치의 웰헤드 장착 모듈과 테스트 웰헤드의 결합 구조를 개략적으로 도시한 개념도,
도 17은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 방법의 구성을 개략적으로 도시한 동작 흐름도,
도 19 및 도 20은 본 발명의 또 다른 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 개념도이고, 도 2는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 3은 도 2에 도시된 시추 장비 테스트 장치의 발라스트 탱크에 대한 작동 상태를 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 발라스트 탱크의 장착 구조를 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, 저장 용기(100)와, 저장 용기(100) 내부에 장착되는 테스트 웰헤드(300)을 포함하여 구성된다.
저장 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 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 1에 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 1에 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 있다. 이 경우, 저장 용기(100)는 해저 바닥에 일부 매립되어 고정된 형태로 설치될 수 있으나, 이와 달리 자체 부력 조절을 통해 이동 가능한 형태로 설치될 수 있는데, 이에 대한 설명은 후술한다.
한편, 저장 용기(100)가 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 1에 도시된 바와 같이 저장 용기(100)의 내부 공간 하부에 고정 장착된다. 테스트 웰헤드(300)는 해저 유정의 상단에 결합되는 웰헤드와 동일한 것으로, 본 발명의 일 실시예에서는 BOP 장비(200)에 대한 테스트를 위해 저장 용기(100) 내부에 고정 장착된다. 따라서, BOP 장비(200)와 테스트 웰헤드(300)는 상호 래칭 결합한 상태에서 내부 공간이 서로 연통되게 결합된다.
이 경우, 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.
이와 같이 테스트 웰헤드(300)가 저장 용기(100)와 함께 해저에 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 저장 용기(100) 내부로 투입되며, 저장 용기(100) 내부에서 테스트 웰헤드(300)에 결합되는 방식으로 설치될 수 있다.
물론, 저장 용기(100)가 육상에 위치하는 경우에는 BOP 장비(200)를 별도의 크레인 등을 이용하여 저장 용기(100) 내부로 투입하여 테스트 웰헤드(300)에 결합시킬 수 있을 것이다.
이와 같은 구성에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치는 BOP 장비(200)를 해저로 투입하여 해저에 배치되는 테스트 웰헤드(300)에 안착 결합시킬 수 있고, 이에 따라 BOP 장비(200)의 테스트 웰헤드(300)에 대한 랜딩 테스트를 수중, 즉 해저에서 수행할 수 있다. BOP 장비(200)를 테스트 웰헤드(300)에 결합시키는 과정에서 발생하는 문제를 점검하는 랜딩 테스트는 종래 기술에서는 지상에서 수행되었기 때문에, 테스트 결과에 대한 신뢰도를 확보할 수 없었는데, 본 발명에서는 BOP 장비(200)에 대한 랜딩 테스트를 해저에서 실제 환경과 유사한 환경 조건에서 수행할 수 있으므로, 랜딩 테스트 결과에 대한 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
한편, 내압 공급 유닛(500)은 도 1에 도시된 바와 같이 저장 용기(100) 내부에 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 저장 용기(100)에 설치되면, 저장 용기(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.
또한, 내압 공급 유닛(500)을 통해 이루어지는 BOP 장비(200)에 대한 내압 테스트 또한 해저에서 이루어지므로, 실제 설치 환경과 유사한 조건에서 해당 테스트가 이루어질 수 있고, 이에 따라 내압 테스트 결과에 대한 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 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 저장 용기(100)에 장착되는 별도의 수중 펌프(510)를 구비하여 BOP 장비(200)에 해수를 고압으로 공급하는 방식으로 구성될 수도 있는데, 이와 달리 저장 용기(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, 저장 용기(100)는 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, 저장 용기(100)는 자체 부력 조절을 통해 해저에서 상하 이동 가능하게 구성될 수 있다.
이를 위해 저장 용기(100)에는 자체 부력 조절이 가능하도록 해수를 유입 및 배출시킬 수 있는 발라스트 탱크(101)가 장착될 수 있다.
발라스트 탱크(101)는 도 2에 도시된 바와 같이 저장 용기(100)의 측면에 장착될 수 있는데, 저장 용기(100) 측면에 하나 장착될 수도 있고, 저장 용기(100)의 중심을 기준으로 대칭되게 다수개 장착될 수도 있다. 이러한 발라스트 탱크(101)에는 해수가 유출입할 수 있는 해수 유출입구(103)와, 공기가 유출입할 수 있는 공기 유출입구(102)가 형성되며, 해수 유출입구(103) 및 공기 유출입구(102)에는 각각 해수 개폐 밸브(105) 및 공기 개폐 밸브(104)가 장착될 수 있다.
또한, 저장 용기(100)에는 발라스트 탱크(101)로 압축 가스를 공급할 수 있도록 별도의 압축 가스 탱크(106)가 장착될 수 있고, 발라스트 탱크(101)에 해수가 가득찬 상태에서 압축 가스 탱크(106)로부터 발라스트 탱크(101)로 압축 가스가 공급됨에 따라 압축 가스의 압력에 의해 발라스트 탱크(101)로부터 해수가 배출되도록 형성될 수 있다.
이때, 압축 가스 탱크(106)와 발라스트 탱크(101)는 별도의 가스 공급 라인(107)을 통해 연결되고, 가스 공급 라인(107)에는 압축 가스의 공급을 개방 및 차단할 수 있도록 가스 공급 개폐 밸브(108)가 장착될 수 있다.
이러한 구조에 따라 발라스트 탱크(101)에 해수가 가득찬 경우에는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 부력이 소멸되어 저장 용기(100)가 해저로 가라앉게 되고, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 발라스트 탱크(101)로부터 해수를 배출한 경우에는 부력이 발생하여 저장 용기(100)가 수면위로 상승 이동하게 된다.
발라스트 탱크(101)로부터 해수를 배출하는 과정을 좀더 자세히 살펴보면, 먼저, 도 3에 도시된 바와 같이 발라스트 탱크(101)에 해수를 가득차서 저장 용기(100)가 해저 바닥에 위치한 상태에서, 해수 개폐 밸브(105)를 개방한다. 이 상태에서는 해저 바닥에서 해저 압력이 발라스트 탱크(101)의 내부 압력보다 높기 때문에, 발라스트 탱크(101)로부터 해수가 배출되지 않는다. 이후, 가스 공급 개폐 밸브(108)를 개방하게 되면, 압축 가스 탱크(106)로부터 발라스트 탱크(101)로 압축 가스가 공급된다. 이 경우, 압축 가스 탱크(106)의 가스 압력은 저장 용기(100)가 위치하는 해저 바닥의 압력보다 더 크게 형성되어야 할 것이다. 이러한 압력 차이로 인해 별도의 펌프 또는 컴프레셔 등의 장치 없이도 단순히 가스 공급 개폐 밸브(108)를 개방하는 것만으로, 압축 가스 탱크(106)로부터 압축 가스가 발라스트 탱크(101)로 공급된다. 이와 같이 발라스트 탱크(101)로 압축 가스가 공급됨에 따라 발라스트 탱크(101)에 저장된 해수는 해수 유출입구(103)를 통해 외부로 배출된다. 이러한 방식으로 발라스트 탱크(101)로부터 해수를 배출하게 되면, 부력이 발생하여 저장 용기(100)가 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 수면위로 상승 이동하게 된다.
따라서, 가스 공급 개폐 밸브(108)의 개방 및 차단을 적절히 조절하여 발라스트 탱크(101)의 해수 배출량을 조절하여 부력의 크기를 조절할 수 있으며, 이를 통해 저장 용기(100)의 해저 위치(높이)를 조절할 수 있다.
한편, 도 3에서는 발라스트 탱크(101)가 저장 용기(100)의 측면에 장착되는 것으로 설명하였으나, 발라스트 탱크(101)는 이외에도 다양한 위치에 장착될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이 저장 용기(100)의 내측 바닥면에 장착될 수도 있고, 도 5에 도시된 바와 같이 저장 용기의 외측 하단면에 장착될 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 테스트 웰헤드(300) 및 내압 공급 유닛(500)과 함께 하나의 모듈을 이루는 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.
한편, 시추선(210)에는 BOP 장비(200), 외압 공급 유닛(400) 및 내압 공급 유닛(500)의 동작을 제어함과 동시에 BOP 장비(200)의 작동 상태를 모니터링할 수 있는 별도의 제어실(600)이 구비될 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.
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.
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 머드 이송 및 머드 순환 테스트, 크리스마스 트리 장비 시험 등을 포함한 통합 운용 테스트 또한 할 수 있을 것이다. 여기서, 통합 운용 테스트는 출항부터 미션 수행후 복귀까지의 모든 시스템 운용을 포함한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 7은 도 6에 도시된 시추 장비 테스트 장치의 발라스트 탱크에 대한 작동 상태를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 6 및 도 7에서는 저장 용기(100)에 대한 자체 부력 조절을 위한 구성으로 전술한 바와 같이 저장 용기(100)에 별도로 장착되는 발라스트 탱크와 달리 저장 용기(100)에 자체적으로 형성되는 발라스트 챔버(109)의 형태가 적용된다.
즉, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 저장 용기(100)는 도 6에 도시된 바와 같이 벽체 내부 공간에 발라스트 챔버(109)가 형성되도록 이중 벽체 구조로 형성되고, 발라스트 챔버(109)에 해수를 유입 및 배출시키는 방식으로 자체 부력을 조절하여 해저에서 상하 이동할 수 있도록 구성된다.
이와 같이 형성된 발라스트 챔버(109)에는 해수가 유출입할 수 있는 해수 유출입구(103)와, 공기가 유출입할 수 있는 공기 유출입구(102)가 형성되며, 해수 유출입구(103) 및 공기 유출입구(102)에는 각각 해수 개폐 밸브(105) 및 공기 개폐 밸브(104)가 장착될 수 있다.
이때, 해수 유출입구(103)는 저장 용기(100)가 발라스트 챔버(109)의 부력에 의해 최대 상승한 상태에서 해수면보다 낮게 위치하도록 저장 용기(100)의 하단부에 형성되고, 공기 유출입구(102)는 저장 용기(100)가 발라스트 챔버(109)의 부력에 의해 최대 상승한 상태에서 해수면보다 높게 위치하도록 저장 용기(100)의 상단부에 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 저장 용기(100)에는 발라스트 챔버(109)로 압축 가스를 공급할 수 있도록 별도의 압축 가스 탱크(106)가 장착될 수 있고, 발라스트 챔버(109)에 해수가 가득찬 상태에서 압축 가스 탱크(106)로부터 발라스트 챔버(109)로 압축 가스가 공급됨에 따라 압축 가스의 압력에 의해 발라스트 챔버(109)로부터 해수가 배출되도록 형성될 수 있다.
이때, 압축 가스 탱크(106)와 발라스트 챔버(109)는 별도의 가스 공급 라인(107)을 통해 연결되고, 가스 공급 라인(107)에는 압축 가스의 공급을 개방 및 차단할 수 있도록 가스 공급 개폐 밸브(108)가 장착될 수 있다.
이러한 구조에 따라 발라스트 챔버(109)에 해수가 가득찬 경우에는 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 부력이 소멸되어 저장 용기(100)가 해저로 가라앉게 되고, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 발라스트 챔버(101)로부터 해수를 배출한 경우에는 부력이 발생하여 저장 용기(100)가 수면위로 상승 이동하게 된다.
압축 가스 탱크(106)를 이용하여 발라스트 챔버(109)에 저장된 해수를 배출하는 방식은 전술한 원리와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 9는 도 8에 도시된 시추 장비 테스트 장치의 저장 용기에 대한 용기 커넥터부의 형상을 예시적으로 도시한 도면이고, 도 10 내지 도 13은 도 8에 도시된 시추 장비 테스트 장치를 이용한 시추 장비 테스트 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 13에 도시된 시추 장비 테스트 장치는 전술한 저장 용기(100)를 해저에 고정 배치할 수 있도록 해저 바닥에 별도의 고정 베이스(800)가 미리 설치되는 형태로 구성된다. 이때, 고정 베이스(800)는 별도의 석션 파일(820) 등을 이용하여 해저 바닥에 고정 설치될 수 있다.
즉, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치는 전술한 저장 용기(100) 및 테스트 웰헤드(300)와, 해저 바닥에 고정 설치되며 저장 용기(100)가 탈착 가능하게 결합되는 고정 베이스(800)를 포함하여 구성되며, 테스트 대상 장비, 즉, BOP 장비(200)의 테스트 웰헤드(300)에 대한 랜딩 테스트를 수중에서 수행하도록 구성된다.
따라서, 저장 용기(100)를 해저 바닥에 고정 설치하는 과정에서 저장 용기(100)를 고정 베이스(800)에 탈착 가능하게 결합하는 방식으로 용이하게 고정 설치할 수 있다.
이때, 고정 베이스(800)는 해상의 시추선(210)과 별도의 가이드 와이어(214)를 통해 연결되고, 저장 용기(100)는 가이드 와이어(214)를 따라 하강 이동하여 고정 베이스(800)에 결합될 수 있다. 가이드 와이어(214)는 시추선(210)의 크레인(213)에 연결된 와이어로서, 고정 베이스(800)를 해저에 배치할 때 사용되는 와이어가 적용될 수 있다.
또한, 저장 용기(100)에는 가이드 와이어(214)에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 가이드 결합부(110)가 형성되며, 저장 용기(100)는 이러한 가이드 결합부(110)에 의해 가이드 와이어(214)를 따라 상하 이동하도록 구성될 수 있다.
한편, 저장 용기(100)가 고정 베이스(800)에 탈착 가능하게 결합될 수 있도록 고정 베이스(800)와 저장 용기(100)에는 각각 서로 대응되는 커넥터부(810,120)가 형성될 수 있다. 즉, 고정 베이스(800)의 상단에는 베이스 커넥터부(810)가 형성되고, 저장 용기(100)의 하단에는 베이스 커넥터부(810)에 탈착 가능하게 결합될 수 있는 용기 커넥터부(120)가 형성되며, 저장 용기(100)와 고정 베이스(800)는 베이스 커넥터부(810) 및 용기 커넥터부(120)를 통해 상호 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 이러한 커넥터부는 기계식, 전자식 또는 유압식 래칭 결합 방식으로 구성될 수 있다.
이때, 용기 커넥터부(120)는 도 9에 도시된 바와 같이 저장 용기(100)의 하단면 중심부에 하나 형성되거나 또는 저장 용기(100)의 하단면 가장자리를 따라 다수개 형성될 수 있으며, 베이스 커넥터부(810)는 이러한 용기 커넥터부(120)에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
여기에서, 저장 용기(100)의 내부에는 테스트 웰헤드(300) 및 내압 공급 유닛(500)이 하나의 모듈을 이루도록 장착될 수 있으며, BOP 장비(200)는 시추선(210)의 라이저(220) 하단에 결합되어 라이저(220)와 함께 하향 이동하여 테스트 웰헤드(300)에 결합된다. BOP 장비(200) 및 내압 공급 유닛(500)에 대한 작동 상태를 제어하도록 별도의 제어실(600)이 구비되며, 이를 통해 BOP 장비(200)에 대한 랜딩 테스트, 내압 테스트 등을 수행할 수 있다. 이와 같은 구조 및 테스트 원리는 전술한 바와 동일하므로, 여기에서 상세한 설명은 생략한다.
이와 같은 구조의 시추 장비 테스트 장치를 이용하여 BOP 장비(200)를 테스트하는 과정을 살펴보면, 먼저, 도 10에 도시된 바와 같이 시추선(210)에 설치된 크레인(213)을 이용하여 고정 베이스(800)를 하강시켜 해저 바닥에 내려 놓는다. 이러한 과정을 통해 고정 베이스(800)에는 크레인(213)의 와이어가 연결되어 가이드 와이어(214)로서 기능을 수행할 수 있다.
이후, 도 11에 도시된 바와 같이 가이드 와이어(214)에 슬라이드 결합되는 가이드 결합부(110)를 이용하여 저장 용기(100)의 하강 경로를 가이드하는 방식으로 저장 용기(100)를 하강 이동시켜 고정 베이스(800)에 안착시킨다. 이때, 고정 베이스(800)의 베이스 커넥터부(810)와 저장 용기(100)의 용기 커넥터부(120)를 통해 저장 용기(100)를 고정 베이스(800)에 탈착 가능한 상태로 용이하게 고정시킬 수 있다.
이러한 과정을 통해 도 12에 도시된 바와 같이 저장 용기(100)가 고정 베이스(800)에 결합되면, 이후, 도 13에 도시된 바와 같이 시추선(210)으로부터 라이저(220)를 이용하여 BOP 장비(200)를 하향 이동시켜 저장 용기(100)의 테스트 웰헤드(300)에 BOP 장비(200)를 안착 결합시킨다.
이와 같은 결합 과정에서 BOP 장비(200)의 테스트 웰헤드(300)에 대한 랜딩 테스트를 수행할 수 있다. 또한, 내압 공급 유닛(500)을 통해 BOP 장비(200)에 내압을 공급하여 내압 테스트를 수행할 수 있다.
도 14는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 15 및 도 16은 도 14에 도시된 시추 장비 테스트 장치의 웰헤드 장착 모듈과 테스트 웰헤드의 결합 구조를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 14 내지 도 16에 도시된 시추 장비 테스트 장치는 전술한 저장 용기(100)에 테스트 웰헤드(300)를 고정 장착하기 위해 저장 용기(100)의 내부에 별도의 웰헤드 장착 모듈(700)이 장착되는 형태로 구성된다.
즉, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치는 전술한 저장 용기(100) 및 테스트 웰헤드(300)와, 테스트 웰헤드(300)가 고정 장착되도록 저장 용기(100)의 내부에 배치되는 웰헤드 장착 모듈(700)을 포함하여 구성되며, 전술한 바와 마찬가지로, 테스트 대상 장비, 즉, BOP 장비(200)의 테스트 웰헤드(300)에 대한 랜딩 테스트를 수중에서 수행하도록 구성된다.
웰헤드 장착 모듈(700)은 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이 상단부에 테스트 웰헤드(300)가 결합되는 웰케이싱 다발(710)과, 웰케이싱 다발(710)이 지지 고정되도록 웰케이싱 다발(710)의 외주면을 감싸도록 형성되는 지지 시멘트부(720)를 포함하여 구성된다. 이러한 웰헤드 장착 모듈(700)은 웰케이싱 다발(710)을 저장 용기(100) 내에 배치시킨 상태에서 웰케이싱 다발(710)의 외주면을 감싸는 형태로 시멘트를 충전 양생하여 지지 시멘트부(720)가 형성하는 방식으로 형성될 수 있다.
웰케이싱 다발(710)은 서로 다른 직경을 갖는 적어도 하나 이상의 더미 웰케이싱(711,712)을 포함하고, 직경이 작은 더미 웰케이싱(712)이 직경이 큰 더미 웰케이싱(711)의 내부에 삽입되는 형태로 동일한 중심축을 갖도록 배치되며, 서로 인접한 더미 웰케이싱(711,712)의 사이 공간에는 시멘트(713)가 충전되도록 구성된다. 또한, 이러한 시멘트(713)는 별도의 마감재(714)를 통해 외부 노출 차단되도록 마감된다.
이와 같은 웰케이싱 다발(710)을 이루는 더미 웰케이싱(711,712)은 실제 해저 유정의 드릴링 단계에서 사용되는 웰케이싱과 동일한 형태로 형성되며, 마찬가지로 서로 다른 직경의 더미 웰케이싱(711,712)이 순차적으로 삽입되는 형태로 형성되는 웰케이싱 다발(710)은 실제 해저 유정의 측벽을 이루는 웰케이싱 구조와 동일한 형태를 이루게 된다. 또한, 이러한 웰케이싱 다발(710)이 지지 고정될 수 있도록 실제 유정과 유사하게 웰케이싱 다발(710)의 외주면을 감싸는 형태로 지지 시멘트부(720)가 형성되기 때문에, 웰케이싱 다발(710)은 실제 해저 유정의 구조와 매우 유사한 형태로 형성된다.
이러한 웰케이싱 다발(710)의 상단에 테스트 웰헤드(300)가 안착 결합되므로, 테스트 웰헤드(300)의 안착 결합 구조는 실제 해저 유정에 설치되는 웰헤드와 그 결합 구조 및 환경이 매우 유사하게 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치는 이러한 결합 구조에 따라 BOP 장비(200)에 대한 테스트 작업을 더욱 정확하게 수행할 수 있다.
한편, 지지 시멘트부(720)의 내부에는 웰케이싱 다발(710)이 안착 지지되도록 별도의 베이스 블록(730)이 구비될 수 있다. 이러한 베이스 블록(730)에 의해 웰케이싱 다발(710)이 지지될 뿐만 아니라 웰케이싱 다발(710)의 하단이 폐쇄되며, 이를 통해 BOP 장비(200)의 내압 테스트를 더욱 용이하게 수행할 수 있다.
즉, BOP 장비(200)가 테스트 웰헤드(300)에 안착된 상태에서 내압 공급 유닛(500)을 통해 BOP 장비(200)에 내압을 공급하는 경우, BOP 장비(200)는 별도의 테스트 램 장치를 통해 내부 공간을 폐쇄하는데, 테스트 웰헤드(300)가 웰케이싱 다발(710)에 안착된 상태에서 웰케이싱 다발(710)이 베이스 블록(730)에 의해 지지됨과 동시에 하단이 폐쇄되므로, 별도의 테스트 램 장치를 통해 BOP 장비(200) 하단을 폐쇄하지 않아도 되므로, 더욱 용이하게 BOP 장비(200)에 대한 내압 테스트를 수행할 수 있다.
이때, 내압 공급 유닛(500)은 웰헤드 장착 모듈(700) 및 테스트 웰헤드(300)를 통해 BOP 장비(200)에 고압의 유체를 공급하도록 구성되거나 또는 BOP 장비(200)와 연결되어 BOP 장비(200)에 직접 고압의 유체를 공급하도록 구성될 수 있다.
한편, 테스트 웰헤드(300)의 하단에는 별도의 웰헤드 하우징(310)이 결합되고, 테스트 웰헤드(300)는 웰헤드 하우징(310)을 매개로 하여 웰케이싱 다발(710)의 상단에 결합된다. 또한, 테스트 웰헤드(300)의 상단에는 BOP 장비(200)와 결합될 수 있도록 별도의 웰헤드 커넥터(320)가 장착될 수 있다.
이와 같이 테스트 웰헤드(300)가 상하단에 웰헤드 하우징(310) 및 웰헤드 커넥터(320)가 결합된 상태로 웰헤드 장착 모듈(700)에 결합될 수 있는데, 이는 실제 해저 유정에 사용되는 웰헤드와 동일한 것으로, 이와 같이 하나의 모듈로 결합된 상태의 웰헤드를 테스트 웰헤드(300)로 사용할 수 있다. 즉, 별도의 테스트 웰헤드(300)를 새롭게 제작할 필요없이 종래 제작된 또는 기 사용된 중고 웰헤드를 이용하여 테스트 작업에 이용할 수 있다.
이러한 구조를 통해 저장 용기(100)에 테스트 웰헤드(300)를 고정 설치한 이후에는, 전술한 바와 같이 저장 용기(100)를 테스트 웰헤드(300)와 함께 해저에 배치하고, BOP 장비(200)를 라이저(220)를 통해 해저로 투입하여 테스트 웰헤드(300)에 안착 결합시키고, 이후, 제어실을 통해 랜딩 테스트 및 내압 테스트 등을 수행할 수 있다. 이러한 구조 및 테스트 원리는 전술한 바와 동일하므로, 여기에서는 상세한 설명은 생략한다.
도 17은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치는 도 17에 도시된 바와 같이 별도의 저장 용기(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 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 17에 도시된 바와 같이 별도의 수중 펌프(510)와 내압 연결 라인(520)으로 구성될 수 있다.
또한, 도시되지는 않았으나, 테스트 웰헤드(300)는 별도의 파운데이션 구조물(미도시)에 장착될 수 있으며, 파운데이션 구조물은 단순한 프레임 형태이거나 플레이트 등의 형태로 구성할 수 있으며, 해저 바닥에 고정되거나 또는 이동 가능하도록 구성될 수 있다. 이때, 파운데이션 구조물에는 도 1에서 설명한 별도의 발라스트 탱크(101)가 장착될 수 있으며, 발라스트 탱크(101)에 해수를 유입시키거나 배출시킴으로써, 부력을 조절하여 상하 이동 가능하도록 구성할 수 있다.
이와 같은 구성은 저장 용기(100)가 파운데이션 구조물의 형태로 변경되었다는 점을 제외하고는 도 1 내지 도 7에서 설명한 구성과 동일하므로, 여기서는 설명 중복 방지를 위해 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 이와 같이 별도의 저장 용기 없이 단순히 해저에서 BOP 장비에 대한 테스트 작업을 진행하는 방식으로 구성될 수 있다.
도 18 내지 도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 방법의 구성을 개략적으로 도시한 동작 흐름도이다.
본 발명은 전술한 시추 장비 테스트 장치를 이용한 시추 장비 테스트 방법을 제공하는데, 이러한 시추 장비 테스트 방법은 각 시추 장비 테스트 장치에 따라 설명한 방식으로 수행될 수 있으므로, 여기서는 간략히 살펴본다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 방법은, 도 18에 도시된 바와 같이 테스트 웰헤드(300)를 수중에 배치시키는 단계(S1)와, 테스트 대상 장비(200)를 수중에 투입시켜(S2) 테스트 웰헤드(300)에 안착 결합시키는 단계(S3)를 포함하고, 테스트 대상 장비(200)의 테스트 웰헤드(300)에 대한 랜딩 테스트를 수중에서 수행하도록(S4) 구성된다. 이때, 테스트 대상 장비는 BOP 장비(200)로 적용될 수 있다.
이 경우, 테스트 웰헤드(300)는 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이 별도의 저장 용기(100)에 고정 장착되어 저장 용기(100)와 함께 해저에 투입 배치될 수 있다. 이때, 저장 용기(100)는 발라스트 탱크(101) 또는 발라스트 챔버(109)를 통해 자체 부력을 조절하여 해저에 투입되도록 구성될 수 있다. 물론, 이와 달리 테스트 웰헤드(300)는 도 8에 도시된 바와 같이 저장 용기 없이 단순히 해저 바닥에 고정 설치될 수도 있다.
또한, 도시되지는 않았으나, 테스트 웰헤드(300)는 별도의 파운데이션 구조물(미도시)에 장착될 수 있으며, 파운데이션 구조물은 단순한 프레임 형태이거나 플레이트 등의 형태로 구성할 수 있으며, 해저 바닥에 고정되거나 또는 이동 가능하도록 구성될 수 있다. 이때, 파운데이션 구조물에는 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, 본 발명은, 테스트 웰헤드(300)를 통해 BOP 장비(200)에 내압이 전달되도록 별도의 내압 공급 유닛(500)을 통해 테스트 웰헤드(300)에 고압의 유체를 공급하는 단계(S5)를 더 포함하고, BOP 장비(200)에 대한 내압 테스트를 수중에서 수행하도록(S6) 구성될 수 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 저장 용기(100) 내부로 투입되며 테스트 웰헤드(300)에 안착 결합된다.
이러한 과정을 통해 BOP 장비(200)에 대한 랜딩 테스트 및 내압 테스트를 수행할 수 있고, 이러한 테스트 및 BOP 장비에 대한 모니터링은 별도의 제어실(600)을 통해 수행할 수 있다. 아울러, 테스트 대상 장비를 심해에서 사용하는 다양한 심해 장비들로 확대 적용하여 머드 이송 및 머드 순환 테스트, 크리스마스 트리 장비 시험 등을 포함한 통합 운용 테스트 또한 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 방법은, 도 19에 도시된 바와 같이 테스트 웰헤드(300)를 수중에 배치시키는 단계(S2) 이전에 고정 베이스(800)를 해저에 설치하는 단계(S1)를 수행하는 방식으로 구성될 수 있다. 이 경우, 고정 베이스(800)는 도 8 내지 도 13에서 설명한 바와 같이 별도의 크레인(213)을 통해 해저에 배치되며, 이후, 고정 베이스(800)로부터 시추선(210)까지 연결된 가이드 와이어(214)를 따라 저장 용기(100)를 하강 이동시켜 고정 베이스(800)에 결합시킨다. 이와 같은 과정으로 저장 용기(100)를 해저에 고정 설치함으로써, 더욱 편리하게 저장 용기(100)를 해저에 배치시킬 수 있다. 이후, 테스트 과정은 전술한 바와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
한편, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 방법은, 도 20에 도시된 바와 같이 테스트 웰헤드(300)를 수중에 배치시키는 단계(S2) 이전에 저장 용기(100)의 내부에 테스트 웰헤드(300)를 장착시키는 단계(S1)를 수행하는 방식으로 구성될 수 있다. 이 경우, 테스트 웰헤드(300)를 장착시키는 단계(S1)는, 도 14 내지 도 16에서 설명한 바와 같이 웰헤드 장착 모듈(700)을 저장 용기(100) 내부에 설치하고(S1-1), 웰헤드 장착 모듈(700)에 테스트 웰헤드(300)를 고정 장착하는(S1-2) 방식으로 진행될 수 있다. 웰헤드 장착 모듈(700)을 저장 용기(100) 내부에 설치하는 단계(S1-1)는 먼저, 서로 다른 직경을 갖는 적어도 하나 이상의 더미 웰케이싱(711,712)을 갖는 웰케이싱 다발(710)을 저장 용기(100) 내부에 배치시키고(S1-11), 이후 웰케이싱 다발(710)이 지지 고정되도록 웰케이싱 다발(710)의 외주면을 감싸는 형태로 시멘트를 충전 양생하여 지지 시멘트부(720)를 형성하는 방식(S1-12)으로 진행될 수 있다. 이후, 테스트 과정은 전술한 바와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
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 101: 발라스트 탱크
102: 공기 유출입구 103: 해수 유출입구
106: 압축 가스 탱크 109: 발라스트 챔버
110: 가이드 결합부 120: 용기 커넥터부
200: BOP 장비 210: 시추선
220: 라이저 300: 테스트 웰헤드
500: 내압 공급 유닛 600: 제어실
700: 웰헤드 장착 모듈 710: 웰케이싱 다발
720: 지지 시멘트부 730: 베이스 블록
800: 고정 베이스 810: 베이스 커넥터부

Claims (18)

  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 저장 용기;
    상기 테스트 대상 장비가 투입되어 안착 결합되도록 상기 저장 용기의 내부에 고정 장착되는 테스트 웰헤드; 및
    상기 테스트 웰헤드가 고정 장착되도록 상기 저장 용기의 내부에 배치되는 웰헤드 장착 모듈
    을 포함하고, 상기 테스트 대상 장비의 상기 테스트 웰헤드에 대한 랜딩 테스트를 수중에서 수행하고,
    상기 웰헤드 장착 모듈은,
    상단부에 상기 테스트 웰헤드가 결합되는 웰케이싱 다발; 및
    상기 웰케이싱 다발이 지지 고정되도록 상기 웰케이싱 다발의 외주면을 감싸도록 형성되는 지지 시멘트부를 포함하고,
    상기 웰케이싱 다발은,
    서로 다른 직경을 갖는 적어도 하나 이상의 더미 웰케이싱을 포함하는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장 용기가 해저에 배치되어 상기 테스트 챔버에 해수가 저장되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 테스트 대상 장비는 BOP 장비로 적용되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 더미 웰케이싱은 직경이 작은 더미 웰케이싱이 직경이 큰 더미 웰케이싱의 내부에 삽입되는 형태로 동일한 중심축을 갖도록 배치되며, 서로 인접한 더미 웰케이싱 사이 공간에는 시멘트가 충전되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 지지 시멘트부의 내부에는 상기 웰케이싱 다발이 안착 지지되도록 별도의 베이스 블록이 구비되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 테스트 웰헤드의 하단에는 별도의 웰헤드 하우징이 결합되고, 상기 테스트 웰헤드는 상기 웰헤드 하우징을 매개로 하여 상기 웰케이싱 다발에 결합되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 BOP 장비에 내압이 전달되도록 고압의 유체를 공급하는 내압 공급 유닛을 더 포함하고, 상기 내압 공급 유닛을 통해 상기 BOP 장비에 대한 내압 테스트를 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 내압 공급 유닛은 상기 웰헤드 장착 모듈 및 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 고압의 유체를 공급하거나 또는 상기 BOP 장비와 연결되어 상기 BOP 장비에 직접 고압의 유체를 공급하도록 장착되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 내압 공급 유닛은
    시추선에 장착된 테스트 펌프, 상기 저장 용기에 장착되는 수중 펌프, 상기 시추선에 장착된 테스트 컴프레셔 및 상기 저장 용기에 장착되는 수중 컴프레셔 중 어느 하나로 적용되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 BOP 장비는 해상에 배치되는 별도의 시추선으로부터 해저로 연장되는 라이저의 하단에 연결되고, 상기 라이저와 함께 하향 이동하여 상기 테스트 웰헤드에 결합되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 BOP 장비 및 내압 공급 유닛의 동작을 제어하고 상기 BOP 장비의 작동 상태를 모니터링할 수 있는 별도의 제어실을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
  14. 심해 환경에서 사용되는 시추 장비를 테스트하는 시추 장비 테스트 방법에 있어서,
    해수가 저장될 수 있는 저장 용기의 내부에 테스트 웰헤드를 장착하는 단계;
    상기 저장 용기와 함께 상기 테스트 웰헤드를 수중에 배치시키는 단계; 및
    테스트 대상 장비를 수중에 투입시켜 상기 테스트 웰헤드에 안착 결합시키는 단계
    를 포함하고, 상기 테스트 대상 장비의 상기 테스트 웰헤드에 대한 랜딩 테스트를 수중에서 수행하며,
    상기 테스트 웰헤드를 장착하는 단계는
    상기 저장 용기의 내부 공간에 웰헤드 장착 모듈을 설치하는 단계; 및
    상기 웰헤드 장착 모듈에 상기 테스트 웰헤드를 고정 장착시키는 단계를 포함하고,
    상기 웰헤드 장착 모듈을 설치하는 단계는,
    서로 다른 직경을 갖는 적어도 하나 이상의 더미 웰케이싱을 갖는 웰케이싱 다발을 상기 저장 용기의 내부에 배치하는 단계; 및
    상기 웰케이싱 다발이 지지 고정되도록 상기 웰케이싱 다발의 외주면을 감싸는 형태로 시멘트를 양생하여 지지 시멘트부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 방법.
  15. 삭제
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 테스트 대상 장비는 BOP 장비로 적용되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 내압이 전달되도록 별도의 내압 공급 유닛을 통해 상기 테스트 웰헤드에 고압의 유체를 공급하는 단계를 더 포함하고, 상기 BOP 장비에 대한 내압 테스트를 수중에서 수행하는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 BOP 장비는 해상에 배치되는 별도의 시추선으로부터 해저로 연장되는 라이저의 하단에 연결되고, 상기 라이저와 함께 하향 이동하여 상기 테스트 웰헤드에 결합되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 방법.
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