KR102187698B1 - 지하회수법(sagd)에 적용되는 매립관의 센터 고정용 지그 - Google Patents

지하회수법(sagd)에 적용되는 매립관의 센터 고정용 지그 Download PDF

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Abstract

본 개시내용은 복수의 주입정 및 생산정에 형성되는 매립관의 센터 고정용 지그에 관한 것이다.
본 개시내용의 일 실시예에 따른 매립관의 센터 고정용 지그는 수평 플렉서블 파이프의 외측을 둘러싸는 환 형태로 형성되는 클램프 및 상기 클램프의 상부 및 하부에 형성되는 롤러들을 포함한다.

Description

지하회수법(SAGD)에 적용되는 매립관의 센터 고정용 지그{TRANSFERING AND FIXING APPARATUS FOR INJECTING CONCRETE INTO A BURIED-PIPE APPLIED TO STEAM-ASSISTED GRAVITY DRAINAGE(SAGD)}
본 개시내용은 지하회수법에 적용되는 매립관의 센터 고정용 지그에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오일이 이송되는 매립관의 센터 고정용 지그에 관한 것이다.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 식별항목에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 식별항목에 기재된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.
석유 자원의 하나인 오일샌드에서 회수되는 비투멘(bituman)(이하, 역청이라 한다)은 과거 질적으로 열악하여 예비적 대체 자원으로만 생각되어 왔으나, 현재 상기 역청으로부터 얻어지는 오일이 원유에서 얻어지는 것과 비교하여 질적이나 비용적인 측면에서 충분히 경쟁력이 있어 이에 대한 연구개발이 다양하게 이루어지고 있다.
여기서, 오일샌드란 타르샌드라고도 불리며 중질의 점도가 높은 탄화수소인 역청을 10~12% 포함하는 사암층이다. 따라서, 오일샌드는 역청뿐만 아니라 모래와 물, 진흙 등이 섞여서 존재하게 되는데, 오일샌드에서 생산되는 역청은 수소가 결핍된 오일로서, 여러가지 공정을 거쳐 역청을 추출하고 추가적인 정제과정을 거쳐 합성원유로 만들어진 후 다른 지역으로 이동된다.
오일샌드로부터 역청을 추출하는 방법으로, 저류층(reservoir)의 깊이가 150ft 이하인 경우, 오일샌드 위에 있는 각종 돌이나 흙을 제거하고 오일샌드를 캐낸 후에 추출 플랜트(extraction plant)로 이동하여 175℉의 온수와 혼합하여 역청을 추출한다. 여기서, 1배럴 정도의 역청을 생산하기 위해서는 2톤 가량의 오일샌드와 2~5배럴의 깨끗한 물, 250ft3의 천연가스가 필요하다. 오일샌드로부터 생산된 역청은 정제과정을 통해 합성원유로 바뀌고 이후 가솔린, 중유, 경유 등으로 분리된다.
전술한 바와 같이, 오일샌드로부터 역청을 추출하는 방법 중에서 가장 많이 사용되고 있는 방법이 지하회수법(SAGD)이다. 상기 지하회수법(SAGD)은 깊은 땅 속에 있는 오일샌드를 채굴하기 위하여 땅 속에 파이프를 박아 증기를 유입한 후 열을 통해 오일샌드 덩어리에서 비투멘을 분리한 후 지상으로 끌어 올리는 기술인데, 상기 방식을 이용하는 오일샌드 플랜트의 원유를 생산하는 과정은 다음과 단계로 이루어지게 된다.
우선적으로 증기를 생성하고, 인젝션을 땅 속에 집어넣고 생성된 증기를 유입시켜 가스나 오일등이 올라오게 되면 이를 수집하게 된다. 수집된 성분은 오일 또는 가스로 구분될 수 있는데 그 중 오일에 포함되는 물이나 머드, 그 밖에 오일성분을 세퍼레이터를 통해 각각 분리시키게 되고, 추출된 물 성분은 디오일링 및 생산수처리 과정을 통해 처리되고, 가스성분은 수분이나 황 등을 제거하는 과정으로 진행된다. 상기 수처리 설비는 침전 및 여과에 의한 수처리 과정을 거치도록 되어있으며, 각 단계를 위한 설비는 정밀한 제어를 필요로 하는 설비로서 각 단계별로 이루어지는 수처리 과정에 따라 제거되는 오일이나 고체의 비율이 상이하게 된다.
여기서, 상기 증기발생기를 통해 생산된 증기는 웰패드 시스템의 인젝션 설비를 통해 지하 깊은 곳에 존재하는 오일샌드까지 설치된 주입정을 통해 증기를 공급하고 상기 증기를 통해 점성도가 약해져 분리된 비투멘이 생산정을 통해 수집되는 것이다.
특히, 상기 주입정 및 생산정은 도 1에 도시된 바와 같이, 수직방향으로 연장되는 수직파이프와 수평방향으로 연장되는 수평 플렉서블 파이프가 일체로 구성되어 이루어진다. 보다 상세하게는, 증기가 생산되어 공급되는 스팀 제너레이터로부터 스팀이 수직파이프를 통해 주입되고, 이후 수직파이프와 수직하게 연결되는 수평 플렉서블 파이프를 통해 전달되고 난 이후, 수평 플렉서블 파이프에서 증기가 오일샌드를 향해 발산되어 오일샌드의 점성도를 낮추게 되는 것이다.
그러나 일반적으로 SAGD방식을 이용한 스팀 주입 및 비투멘 회수를 위해 사용되는 주입정 및 생산정은 단일 파이프로 이루어져 생산효율이 상당히 떨어진다는 단점이 있고, 전술한 바와 같이, 일체로 구성된 수직파이프와 수평 플렉서블 파이프를 오일샌드 위치까지 드릴링하여 설치하는 공정 자체가 상당히 복잡하고 시공효율이 떨어진다는 문제점이 있다.
또한, 수평 플렉서블 파이프의 경우 오일샌드 안쪽에 배치된 상태에서 시멘트가 주입되면 수평 플렉서블 파이프를 둘러싸는 시멘트관이 형성되는데, 이때 수평 플렉서블 파이프와 오일샌드 사이의 공간을 일정 간격으로 유지시킨 상태에서 시멘트를 주입해야 하기때문에 수평 플렉서블 파이프를 둘러싸는 시멘트관 제작이 난해한 단점이 있다.
이와 관련하여, 한국 공개특허공보 제10-2010-0081042호는 유정 펌프용 롤러 가이드 형 피스톤을 개시하고 있고, 한국 등록실용신안공보 제20-0187609호는 현가식 도어용 이동롤러의 고정 브라켓을 개시하고 있다.
그러나 기존 발명들은 수평 플렉서블 파이프를 지하에 용이하게 삽입시키는 기술을 개시하지 않고 있다.
[문헌 1] 대한민국 등록특허 제10-1498879호 '열공급 및 비투멘 채굴을 동시에 수행하는 단일파이프 방식의 비투멘 채굴 시스템', 2015년02월27일 [문헌 2] 대한민국 등록특허 제10-1508969호 '열전도방식을 이용한 오일샌드의 비투멘 채굴 시스템', 2015년03월31일
복수의 주입정 및 생산정에 형성되는 매립관의 센터 고정용 지그를 제공하고자 한다.
또한, 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.
본 개시내용의 일 실시예에 따른 매립관의 센터 고정용 지그는 수평 플렉서블 파이프의 외측을 둘러싸는 환 형태로 형성되는 클램프 및 상기 클램프의 상부 및 하부에 형성되는 롤러들을 포함한다.
또한, 상기 롤러들 각각은 상기 수평 플렉서블 파이프의 연장방향과 수직한 방향으로 연장되는 축을 기준으로 상기 클램프와 회동이 가능하게 결합될 수 있다.
또한, 상기 클램프는 나선 형태로 연장되는 내측면 일부분이 외측을 향해 함몰되어 홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 클램프는 일단은 일측에서 상기 수평 플렉서블 파이프의 상부를 지나 타측으로 아치 형태로 연장되고, 타단은 상기 수평 플렉서블 파이프의 하부에서 아치 형태로 연장되어 일단과 결합되도록 형성될 수 있다.
또한, 매립관의 센터 고정용 지그는 상기 롤러 및 클램프 사이를 연결하는 서스펜션 유닛을 더 포함할 수 있다.
본 개시내용의 실시예에 의하면, 매립관의 센터 고정용 지그는 종래 단일 파이프를 지하에 삽입시키는 과정과 달리 편리하고 신속하게 지하에 수평 플렉서블 파이프를 삽입시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 매립관의 센터 고정용 지그는 서스펜션이 장착되어 지하의 굴곡이 있는 지면을 따라 안정적으로 이동이 가능하고, 수평 플렉서블 파이프와 지면 사이에 원통형의 공간을 유지시켜 시멘트관의 형성이 용이한 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 명세서에 개시된 인젝션 연결구조의 사용상태도.
도 2는 도 1의 인젝션 연결구조의 시공순서를 나타내는 순서도들.
도 3은 도 1의 인젝션 연결구조의 사용 상태를 나타내는 단면도.
도 4는 도 3의 수평 플렉서블 파이프들을 연결하는 커플러의 사시도.
도 5는 도 3의 일부분을 확대하여 도시한 단면도.
도 6은 도 3의 롤러장치의 구동을 나타내는 모식도.
도 7은 도 3의 제1 또는 제2 터널 안쪽을 종착지점에서 주시한 측면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 매립관의 센터 고정용 지그의 구성, 동작 및 작용효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.
도 1은 본 명세서에 개시된 인젝션 연결구조의 사용상태도를 도시한다. 도 2는 도 1의 인젝션 연결구조의 시공순서를 나타내는 순서도들을 도시한다. 도 3은 도 1의 인젝션 연결구조의 사용 상태를 나타내는 단면도를 도시한다. 도 4는 도 3의 수평 플렉서블 파이프들을 연결하는 커플러의 사시도를 도시한다. 도 5는 도 3의 일부분을 확대하여 도시한 단면도를 도시한다. 도 6은 도 3의 매립관의 센터 고정용 지그의 구동을 나타내는 모식도를 도시한다. 도 7은 도 3의 제1 또는 제2 터널 안쪽을 종착지점에서 주시한 측면도를 도시한다.
도 1 내지 7들을 참조하면, 오일샌드에서 오일을 채취하기 위해 사용되는 인젝션 연결구조(100)는 오일샌드에 포함된 비투멘을 채굴하는 인젝션 연결구조에 관한 것으로, 웰패드 조립체(20), 주입정(200), 생산정(300), 커플러(400)들, 매립관의 센터 고정용 지그(500)들, 내측고정부(600)들 및 측면드릴(700)들을 포함한다.
매립관의 센터 고정용 지그(500)는 지하에 매립되는 매립관의 외측을 둘러싸는 형태로 형성되고, 상기 매립관에 결합되어 상기 매립관이 지하터널에 용이하게 삽입되도록 가이드한다.
웰패드 조립체(20)는 주입정(200) 또는 생산정(300)에 연결되는 주입 웰헤드, 주입웰헤드를 제어모듈로 연결하는 파이프 형태의 주입용 웰배관, 제어모듈, 파이프 모듈 및 연결 파이프 모듈을 포함한다.
상기 제어모듈에는 상기 파이프 모듈을 상기 주입 웰헤드와 연결하기 위한 배관, 주입 웰헤드를 통해 주입되는 재료의 흐름을 제어하는데 필요한 모니터링 및 제어장치가 형성된다.
또한, 상기 제어모듈은 모니터링 및 제어에 필요한 수동밸브, 제어밸브, 유량계, 전기패널, 가스 유량계, 생산 가스 유량 제어 밸브, 케이싱 가스 유량 제어 밸브, 증기 분사 유량계 및 용매를 포함한다.
또한, 상기 파이프 모듈에 유체가 이동 가능하도록 연결된 장비 모듈은 응축 물 펌프, 응축 물 시동 탱크 또는 증기발생기를 포함할 수 있다.
웰패드 조립체(20)는 지상에 컨테이너형의 단일모듈로 설치되고, 복수의 파이프 모듈들을 통해 복수개가 설치되어 시공 효율이 증가되고 생산성이 높아지는 장점이 있다.
또한, 웰패드 조립체(20)는 파이프의 절단이나 이음부 생성 및 현장운송 등의 공정과정없이 모듈화되도록 제작되어 현장에서 편리하게 조립이 가능하므로 이동성 및 설치용이성이 개선된다.
주입정(200)은 제1 수직파이프(210) 및 제1 수평 플렉서블 파이프(220)를 포함한다.
제1 수직파이프(210)는 상부 또는 하부를 향해 연장된 파이프 형태로 지면에 매립되어 내부공간이 지면 상부를 향해 개방되고, 증기발생기를 통해 공급되는 증기를 수직방향으로 하부를 향해 전달한다.
제1 수평 플렉서블 파이프(220)(매립관)는 일측 또는 타측을 향해 길게 연장된 파이프 형태로 형성되고, 제1 수직파이프(210)로부터 수평방향으로 연장되어 오일샌드로 증기를 방출한다.
제1 수평 플렉서블 파이프(220)는 보강재(222) 및 코어(223)를 포함한다.
보강재(222)는 제1 수평 플렉서블 파이프(220)의 외측면에서 제1 수평 플렉서블 파이프(220)의 연장 방향을 따라 나선 형태로 연장되어 제1 수평 플렉서블 파이프(220)를 둘러싸는 형태로 제1 수평 플렉서블 파이프(220)와 결합된다.
코어(223)는 금속 와이어 소재로 제작되고, 제1 수평 플렉서블 파이프(220)의 외측면을 나선 형태로 둘러싸도록 형성되어 보강재(222)의 내부에 인서트 되며 보강재(222)와 함께 제1 수평 플렉서블 파이프(220) 자체의 내구성을 개선한다.
지면에 위치한 증기발생기를 통해 생산된 증기는 제1 수직파이프(210) 및 제1 수평 플렉서블 파이프(220)를 통해 지하로 이동되고, 제1 수평 플렉서블 파이프(220)를 따라 이동되는 증기는 제1 수평 플렉서블 파이프(220)에 연결되어 방사상으로 연장되는 측면관이나 측면터널을 통해 지하에서 분산되며 이동되어 지하의 비투멘을 가열시킨다.
제1 수직파이프(210)에 인접한 제1 수평 플렉서블 파이프(220)의 끝단 외측면은 외측을 향해 환 형태로 확장되도록 형성되고, 제1 수평 플렉서블 파이프(220)의 끝단 외측면은 제1 수평 플렉서블 파이프(220)들이 삽입되어 연결되는 제1 터널(5)의 내측면에 밀착된다.
제1 터널(5)은 제1 수직파이프(210)를 통해 지하로 이동되고, 절곡되면서 지면과 수평한 방향으로 이동되는 방향성 드릴(171)을 통해 시공되고, 제1 수평 플렉서블 파이프(220)는 제1 터널(5)을 따라 지면과 수평방향으로 이동되면서 제1 터널(5)에 삽입된 후 시멘트를 통해 제1 터널(5)에 고정된다.
커플러(400)는 환 형태로 형성되고, 제1 수평 플렉서블 파이프(220)들의 일단 및 타단이 서로 인접한 위치에 배치된 상태에서 서로 탈부착 가능하게 결합되면서 제1 수평 플렉서블 파이프(220)들을 연결시킨다.
구체적으로, 커플러(400)의 일단부는 서로 밀착되며 내부공간이 연결되는 제1 수평 플렉서블 파이프(220)들의 끝단에 형성된 플랜지들의 일측을 둘러싸는 아치 형태로 절곡된 찬넬 형태로 형성된다.
커플러(400)의 타단부는 일단부에서 상기 플랜지들의 타측을 둘러싸는 아치 형태로 절곡된 찬넬 형태로 형성되고, 일단부의 끝단과 면결합된 상태에서 볼트를 통해 일단부와 탈부착 가능하게 결합되어 서로 밀착된 제1 수평 플렉서블 파이프(220)들을 고정시킨다.
매립관의 센터 고정용 지그(500)는 클램프(510), 롤러(520)들 및 서스펜션(530)들을 포함한다.
매립관의 센터 고정용 지그(500)는 복수의 제1 수평 플렉서블 파이프(220)들 각각의 외측을 둘러싸는 형태로 형성되어 제1 수평 플렉서블 파이프(220)들 각각과 결합되고, 상하부에 형성된 롤러들은 제1 터널(5)에서 제1 터널(5) 상부 및 하부에 해당하는 지하표면과 밀착된다.
클램프(510)는 일측 일부가 분리된 고리 형태로 형성되고 일측 끝단에는 볼트들을 통해 서로 면접하면서 결합되는 결합부들이 각각 형성되며, 내측면이 제1 수평 플렉서블 파이프(220)의 외측면과 밀착되면서 제1 수평 플렉서블 파이프(220)와 결합된다.
클램프(510)의 내측면에는 반원 형태의 단면구조를 가지고 나선형태로 연장되는 제1 홈이 형성되고, 클램프(510)가 제1 수평 플렉서블 파이프(220)와 결합되면 상기 제1 홈에 보강재(222)가 삽입되어 보강재(222)의 표면은 클램프(510)의 내측면과 밀착된다.
롤러(520)들 각각은 클램프(510)의 상부 및 하부에 각각 결합되고, 롤러(520)들 각각에 형성되는 휠은 제1 수평 플렉서블 파이프(220)의 연장 방향과 수직한 일측 또는 타측으로 연장된 축을 기준으로 회동이 가능하도록 형성된다.
따라서, 매립관의 센터 고정용 지그(500)가 외측에 결합되고 서로 연결된 제1 수평 플렉서블 파이프(220)들 각각은 매립관의 센터 고정용 지그(500)에 의해 제1 터널(5) 내부의 지면과 원기둥 형태의 공간을 사이에 두고 이격된 상태를 유지하면서 제1 터널(5)을 따라 이동된다.
롤러(520)들 각각은 브라켓(521) 및 휠(522)을 포함한다.
브라켓(521)의 일단은 일측 및 타측 일부분이 상부 또는 하부를 향해 연장되도록 형성되고, 타단은 일단의 제1 방향(1)쪽 일부분이 하부 또는 상부를 향해 연장되어 서스펜션(530)과 회동이 가능하게 결합된다.
휠(522)은 브라켓(521)의 일단 상부 또는 하부에서 브라켓(521)의 일측 및 타측 일부분과 회동이 가능하게 결합되고, 휠(522)의 폭은 제1 수평 플렉서블 파이프(220)의 크기에 따라 변경이 가능하다.
서스펜션(530)은 연결로드(531), 브라켓(532) 및 스프링(533)을 포함한다.
서스펜션(530)의 일단은 로드 형태로 형성되어 클램프(510)의 상부 및 하부에 각각 결합되고, 타단은 일측 또는 타측을 향해 연장된 축을 기준으로 서로 회동가능하게 결합되는 브라켓들 사이에 스프링이 배치되는 형태로 형성된다.
즉, 상기 연결로드(531)는 상기 클램프(510)에 결합되며 상기 브라켓(532)은 상기 클램프(510)에 제1 방향(1)쪽으로 힌지결합되고 상기 스프링(533)은 상기 클램프(510)에 제2 방향(2)쪽에 설치된다.
구체적으로, 연결로드(531)의 일단은 로드 형태로 형성되어 클램프(510)의 상부 및 하부에 각각 결합되고, 타단은 일단에서 상부를 향해 소정의 거리만큼 연장된다.
브라켓(521)들 각각의 일단은 플레이트 형태로 형성되어 연결로드(531)들 각각의 타단에 결합되고, 각각의 타단은 제1 수평 플렉서블 파이프(220) 중 어느 하나가 삽입되며 이동되는 제1 방향(1)쪽에 위치한 일단의 일부분이 상부 또는 하부를 향해 돌출되어 브라켓(521)의 타단과 회동이 가능하게 결합된다.
스프링(533)들 각각의 일단은 브라켓(521)의 타단에서 제2 방향(2)을 향해 이격된 위치에서 브라켓(532)의 일단 상부 및 하부에 각각 결합되고, 각각의 타단은 상부 및 하부를 향해 연장되어 브라켓(521)의 일단 제2 방향(2)에 결합된다.
따라서, 제1 수평 플렉서블 파이프(220)가 제1 또는 제2 터널(5, 6)의 내부에서 제1 방향(1)을 향해 이동되는 과정에서, 휠(522)들은 굴곡이 있는 지면을 따라 제2 방향(2)쪽으로 굽혀지며 상부 또는 하부를 향한 탄성 이동하면서 제1 방향(1)을 향해 이동된다.
또한, 제1 수평 플렉서블 파이프(220)는 제1 터널(5)을 따라 이동하는 과정에서 서스펜션(530)에 의해 외부의 충격이 완화되므로, 파손 가능성이 감소되고, 제1 수평 플렉서블 파이프(220) 및 제1 터널(5) 사이의 공간이 확보되는 장점이 있다.
또한, 제1 수평 플렉서블 파이프(220) 및 제1 터널(5) 사이의 공간에 시멘트가 충진되면,
생산정(300)은 상하부로 연장된 파이프 형태로 제1 수직파이프(210)에 인접한 위치에서 지면에 매립되어 내부공간이 지면의 상부를 향해 개방되는 제2 수직파이프(310)를 포함한다.
생산정(300)은 일측 또는 타측을 향해 길게 연장된 파이프 형태로 형성되고, 제2 수직파이프(310)로부터 수평방향으로 연장되어 제1 수평 플렉서블 파이프(220)에 의해 점성이 낮아진 비투멘을 체굴하는 제2 수평 플렉서블 파이프(320)를 포함한다.
제2 수평 플렉서블 파이프(320)(매립관)는 보강재(322) 및 코어(323)를 포함한다.
보강재(322)는 제2 수평 플렉서블 파이프(320)의 외측면에서 제2 수평 플렉서블 파이프(320)의 연장 방향을 따라 나선 형태로 연장되어 제2 수평 플렉서블 파이프(320)를 둘러싸는 형태로 제2 수평 플렉서블 파이프(320)와 결합된다.
코어(323)는 금속 와이어 소재로 제작되고, 제2 수평 플렉서블 파이프(320)의 외측면을 나선 형태로 둘러싸도록 형성되어 보강재(322)의 내부에 인서트 되며, 보강재(322)와 함께 제1 수평 플렉서블 파이프(320) 자체의 내구성을 개선한다.
제2 수평 플렉서블 파이프(320)는 제1 수평 플렉서블 파이프(220)와 인접한 위치에 형성되는 제2 터널(6)에서 제1 수평 플렉서블 파이프(220)와 평행하면서 동일한 방향으로 연장되도록 형성된다.
제2 수평 플렉서블 파이프(320)의 외측에는 방사상으로 연장되는 측면관들이나 측면터널이 연결되고, 점성이 낮아진 비투멘은 제2 수평 플렉서블 파이프(320)의 내부로 이송되어 제2 수직파이프(310)를 통해 지상으로 이송된다.
제2 수직파이프(310)에 인접한 제2 수평 플렉서블 파이프(320)의 끝단 외측면은 외측을 향해 환 형태로 확장되도록 형성되고, 제2 수평 플렉서블 파이프(320)의 끝단 외측면은 제2 수평 플렉서블 파이프(320)들이 삽입되어 연결되는 제2 터널(6)의 내측면에 밀착된다.
제2 터널(6)은 제2 수직파이프(310)를 통해 지하로 이동되고, 절곡되면서 지면과 수평한 방향으로 이동되는 방향성 드릴(171)을 통해 시공되고, 제2 수평 플렉서블 파이프(320)는 제2 터널(6)을 따라 지면과 수평방향으로 이동되면서 제2 터널(6)에 삽입된 후 시멘트를 통해 제2 터널(6)에 고정된다.
커플러(400)는 제2 수평 플렉서블 파이프(320)들 각각의 일단 및 타단에 형성되고, 제2 수평 플렉서블 파이프(320)들의 일단 및 타단이 서로 인접한 위치에 배치된 상태에서 서로 탈부착 가능하게 결합되면서 제2 수평 플렉서블 파이프(320)들을 연결시킨다.
커플러(400)는 제2 수평 플렉서블 파이프(320)들 각각의 일단 및 타단에 형성되고, 제2 수평 플렉서블 파이프(320)들의 일단 및 타단이 서로 인접한 위치에 배치된 상태에서 서로 탈부착 가능하게 결합되면서 제2 수평 플렉서블 파이프(320)들을 연결시킨다.
구체적으로, 커플러(400)의 일단부는 서로 밀착되며 내부공간이 연결되는 제2 수평 플렉서블 파이프(320)들의 끝단에 형성된 플랜지들의 일측을 둘러싸는 아치 형태로 절곡된 찬넬 형태로 형성된다.
커플러(400)의 타단부는 일단부에서 상기 플랜지들의 타측을 둘러싸는 아치 형태로 절곡된 찬넬 형태로 형성되고, 일단부의 끝단과 면결합된 상태에서 볼트를 통해 일단부와 탈부착 가능하게 결합되어 서로 밀착된 제2 수평 플렉서블 파이프(320)들을 고정시킨다.
매립관의 센터 고정용 지그(500)는 클램프(510) 및 롤러(520)들을 포함한다.
매립관의 센터 고정용 지그(500)는 복수의 제2 수평 플렉서블 파이프(320)들 각각의 외측을 둘러싸는 형태로 형성되어 제2 수평 플렉서블 파이프(320)들 각각과 결합되고, 상하부에 형성된 롤러들은 제2 터널(6)에서 제2 터널(6) 상부 및 하부에 해당하는 지하의 지면과 밀착된다.
클램프(510)는 환 형태로 형성되고 일측에 볼트들을 통해 서로 면접하면서 결합되는 결합부가 형성되며, 내측면이 제2 수평 플렉서블 파이프(320)의 외측면과 밀착되면서 제2 수평 플렉서블 파이프(320)와 결합된다.
클램프(510)의 내측면에는 반원 형태의 단면구조를 가지고 나선형태로 연장되는 제1 홈이 형성되고, 클램프(510)가 제2 수평 플렉서블 파이프(320)와 결합되면 상기 제1 홈에 보강재(322)가 삽입되어 보강재(322)의 표면은 클램프(510)의 내측면과 밀착된다.
롤러(520)들 각각은 클램프(510)의 상부 및 하부에 각각 결합되고, 롤러(520)들 각각에 형성되는 휠은 제2 수평 플렉서블 파이프(320)의 연장 방향과 수직한 일측 또는 타측으로 연장된 축을 기준으로 회동이 가능하도록 형성된다.
따라서, 매립관의 센터 고정용 지그(500)가 외측에 결합되고 서로 연결된 제2 수평 플렉서블 파이프(320)들 각각은 매립관의 센터 고정용 지그(500)에 의해 제2 터널(6) 내부의 지면과 원기둥 형태의 공간을 사이에 두고 이격된 상태를 유지하면서 제2 터널(6)을 따라 이동된다.
롤러(520)들 각각은 브라켓(521) 및 휠(522)을 포함한다.
브라켓(521)의 일단은 일측 및 타측 일부분이 상부 또는 하부를 향해 연장되도록 형성되고, 타단은 일단의 제1 방향(1)쪽 일부분이 하부 또는 상부를 향해 연장되어 서스펜션(530)과 회동이 가능하게 결합된다.
휠(522)은 브라켓(521)의 일단 상부 또는 하부에서 브라켓(521)의 일측 및 타측 일부분과 회동이 가능하게 결합되고, 휠(522)의 폭은 제2 수평 플렉서블 파이프(320)의 크기에 따라 변경이 가능하다.
서스펜션(530)은 연결로드(531), 브라켓(532) 및 스프링(533)을 포함한다.
서스펜션(530)의 일단은 로드 형태로 형성되어 클램프(510)의 상부 및 하부에 각각 결합되고, 타단은 일측 또는 타측을 향해 연장된 축을 기준으로 서로 회동가능하게 결합되는 브라켓들 사이에 스프링이 배치되는 형태로 형성된다.
구체적으로, 연결로드(531)의 일단은 로드 형태로 형성되어 클램프(510)의 상부 및 하부에 각각 결합되고, 타단은 일단에서 상부를 향해 소정의 거리만큼 연장된다.
브라켓(521)들 각각의 일단은 플레이트 형태로 형성되어 연결로드(531)들 각각의 타단에 결합되고, 각각의 타단은 제2 수평 플렉서블 파이프(320)가 삽입되며 이동되는 제1 방향(1)쪽에 위치한 일단의 일부분이 상부 또는 하부를 향해 돌출되어 브라켓(521)의 타단과 회동이 가능하게 결합된다.
스프링(533)들 각각의 일단은 브라켓(521)의 타단에서 제2 방향(2)을 향해 이격된 위치에서 브라켓(532)의 일단 상부 및 하부에 각각 결합되고, 각각의 타
단은 상부 및 하부를 향해 연장되어 브라켓(521)의 일단 제2 방향(2)에 결합된다.
따라서, 제2 수평 플렉서블 파이프(320)가 제1 또는 제2 터널(5, 6)의 내부에서 제1 방향(1)을 향해 이동되는 과정에서, 휠(522)들은 굴곡이 있는 지면을 따라 상부 또는 하부를 향한 탄성 이동하면서 제1 방향(1)을 향해 이동된다.
내측고정부(600)는 제1 터널(5)의 내부에서 제1 수직파이프(210) 및 제1 수평 플렉서블 파이프(220)의 내부공간을 통해 제1 터널(5)의 끝부분까지 이송되는 콘크리트 또는 시멘트가 제1 수평 플렉서블 파이프(220) 및 제1 터널(5) 내부의 지면 사이의 공간에 주입되면서 형성된다.
내측고정부(600)의 제작에 사용되는 시멘트는 제1 수평 플렉서블 파이프(220)의 끝부분에 위치한 개구부를 통해 배출되면서 제1 수평 플렉서블 파이프(220)의 외측 및 제1 터널(5)의 지면 사이의 공간에 충진되고 경화되어 제1 수평 플렉서블 파이프(220)를 제1 터널(5) 내부에 고정시킨다.
내측고정부(600)는 제2 터널(6)의 내부에서 제2 수직파이프(310) 및 제2 수평 플렉서블 파이프(320)의 내부공간을 통해 제2 터널(6)의 끝부분까지 이송되는 콘크리트 또는 시멘트가 제2 수평 플렉서블 파이프(320) 및 제2 터널(6) 내부의 지면 사이의 공간에 주입되면서 형성된다.
내측고정부(600)의 제작에 사용되는 시멘트는 제2 수평 플렉서블 파이프(320)의 끝부분에 위치한 개구부를 통해 배출되면서 제2 수평 플렉서블 파이프(320)의 외측 및 제2 터널(6)의 지면 사이의 공간에 충진되고 경화되어 제2 수평 플렉서블 파이프(320)를 제2 터널(6) 내부에 고정시킨다.
측면드릴(700)들 각각은 프로펠러의 추진력으로 이동되는 드릴 형태로 형성되고, 제1 또는 제2 수평 플렉서블 파이프(220, 320)의 내부에서 이동되는 이동유닛에 연결된 상태에서 제1 또는 제2 수평 플렉서블 파이프(220, 320)들 각각의 외측에 형성된 중공들을 통해 내측고정부(600)를 관통하면서 제1 또는 제2 수평 플렉서블 파이프(220, 320)들 각각의 외측을 향해 방사상으로 이동되면서 측면터널들이 형성된다.
측면드릴(700)의 끝단에 형성된 드릴유닛은 상기 드릴유닛을 회동시키고, 상기 이동유닛과 상기 드릴유닛을 연결시키는 회동축보다 상대적으로 부피가 크게 형성되므로, 상기 측면터널들의 내부에 상기 회동축과 지면 사이에 유출공간이 형성된다.
따라서, 측면드릴(700)에 의해 제1 수평 플렉서블 파이프(220)의 외측에 방사상으로 연장되어 형성되는 측면터널들의 지면과 상기 회동축 사이에 형성되는 유출공간으로 증기가 이동되어 광범위한 지면을 효과적으로 가열시키면 내측고정부(600) 주변의 오일샌드에 포함된 비투멘의 점성이 낮아지면서 제2 수평 플렉서블 파이프(320)를 향해 이동된다.
제2 수평 플렉서블 파이프(320)를 향해 이동되는 비투멘은 제2 수평 플렉서블 파이프(320)의 외측으로 방사상 연장되어 형성되는 측면터널들을 통해 효과적으로 제2 수평 플렉서블 파이프(320)의 내부로 이동된다.
도 2 내지 4들에 도시된 바와 같이, 지면정리단계(S100)는 모듈화된 웰패드 모듈을 설치하고, 주입정(200), 생산정(300), 증기발생기, 방향성 드릴(171) 및 시멘트주입장치를 포함하는 장비들을 설치하기 위해 지면을 정리한다.
제1 수직굴착단계(S110)는 정리된 지면에 제1 대형드릴장치(115)가 이송되면, 제1 대형드릴장치(115)의 제1 드릴(116)이 제1 차 드릴공정을 진행하여 지하를 향해 지표면과 수직한 방향으로 회전하며 이동하여 제1 수직터널을 시공한다.
제1 수직굴착단계(S110)에서는 상기 제1 드릴(116)이 상기 제1 수직터널을 시공한 이후에 상기 제1 수직터널의 깊이와 동일한 길이의 원통형의 제1 수직관이 삽입될 수 있다.
제2 수직굴착단계(S120)에서는 상기 제1 수직터널의 구멍에 상기 제1 드릴(116)보다 긴 제2 드릴(121)이 장착된 제2 대형드릴장치가 배치되고, 상기 제2 드릴(121)은 상기 제1 수직관을 지나 상기 제1 수직터널의 하부지면을 관통하면서 상기 제1 수직터널과 연결되어 지하를 향해 연장되는 제2 수직터널을 시공한다.
수직관삽입단계(S130)에서는 상기 제2 수직터널의 내부에 제2 수직관(131)이 삽입되고, 상기 제2 수직관(131)은 상기 제1 수직관과 연결되고, 제1 및 제2 수직터널들 안쪽의 지면은 상기 제1 및 제2 수직관(131)들과 원통형태의 공간을 사이에 두고 서로 이격된다.
제1 시멘트주입단계(S140)에서는 상기 제1 및 제2 수직관(131)들로 시멘트가 주입되면, 상기 제2 수직터널의 하부쪽으로 배출되는 시멘트는 상기 제1 및 제2 수직관(131)들의 외측면을 따라 상기 제1 수직터널의 상부까지 이동되어 원통 형태의 파이프 형태로 제1 및 제2 수직관(131)을 둘러싼다.
시멘트제거단계(S150)에서는 상기 제1 및 제2 수직관(131)들의 내부로 주입된 시멘트를 외부로 배출하여 상기 제1 및 제2 수직관(131)들의 내부공간을 확보하며, 상기 제1 및 제2 수직관(131)들 외부의 시멘트는 경화되어 파이프 형태의 제1 또는 제2 수직파이프(210, 310)로서 사용된다.
제3 수직굴착단계(S160)에서는 상기 제2 드릴(121)보다 길게 형성된 제3 드를이 제1 및 제2 수직관(131)들을 지나 제2 수직터널의 하부를 향해 지면을 파내면서 이동하여 가스층까지 도달한다.
제1 수평드릴단계(S170)에서는 상기 제3 드릴(161)이 외부로 이동한 후 탄성 절곡되며 이동되는 방향성 드릴(171)이 상기 제1 및 제2 수직관(131)과 가스층을 지나서 일측 방향을 향해 경사지게 지면을 파내면서 이동한다.
제2 수평드릴단계(S180)에서는 상기 방향성 드릴(171)이 상기 제2 수직관(131)과 수직하고 지표면과 평행한 방향으로 지면을 파내면서 이동하여 제1 또는 제2 터널(5, 6)을 시공한다.
수평관삽입단계(S190)에서는 시공된 제1 및 제2 터널(5, 6) 각각의 내부에 제1 및 제2 수평 플렉서블 파이프(220, 320) 각각을 삽입하고, 제1 및 제2 수평 플렉서블 파이프(220, 320)의 끝단은 제1 및 제2 터널(5, 6) 각각의 종착지점과 소정의 거리만큼 이격되도록 배치한다.
수평관삽입단계(S190)에서 사용되는 매립관의 센터 고정용 지그(500)는 제1 및 제2 수평 플렉서블 파이프(220, 320)들 각각에 결합되어 제1 및 제2 터널(5, 6) 각각의 내부로 이동되면서 제1 및 제2 수평 플렉서블 파이프(220, 320)들 각각의 이동성을 개선한다.
제2 시멘트주입단계(S200)에서는 제1 및 제2 수직파이프(210, 310) 각각을 통해 시멘트(195)를 제1 및 제2 수평 플렉서블 파이프(220, 320) 각각의 내부로 주입하고, 시멘트(195)는 제1 및 제2 터널(5, 6) 각각의 종착지점에서 제1 및 제2 수평 플렉서블 파이프(220, 320)의 외측면을 따라 제1 및 제2 수직파이프(210, 310)를 향해 이동하며 제1 및 제2 수평 플렉서블 파이프(220, 320)의 외측공간에 충진되어 내측고정부(600)로 형성된다.
측면드릴단계(S210)에서는 프로펠러의 추진력으로 제1 및 제2 수평 플렉서블 파이프(220, 320)의 내부에서 이동하는 이동유닛 및 상기 이동유닛과 회전축(710)을 통해 연결되는 드릴유닛(720)을 포함하는 측면드릴(700)이 제1 및 제2 수평 플렉서블 파이프(220, 320)의 외측에 형성된 중공을 지나 내측고정부(600)를 파내면서 오일샌드를 향해 방사상으로 연장된다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 센터 고정용 지그(505)는 클램프(510) 및 롤러(520)들을 포함하고, 센터 고정용 지그(500)와 달리 롤러(520)들 각각이 클램프(510)의 양측 및 하부에 결합되어 제1 또는 제2 수평 플렉서블 파이프(220, 320)가 제1 또는 제2 터널(5, 6)에서 일측 또는 타측으로 치우치는 것을 방지한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 인젝션 연결구조
200: 주입정
300: 생산정
400: 커플러
500: 매립관의 센터 고정용 지그

Claims (5)

  1. 매립관의 센터 고정용 지그에 관한 것으로,
    수평 플렉서블 파이프의 외측을 둘러싸는 환 형태로 형성되는 클램프(510) 및
    상기 클램프(510)의 상부 및 하부에 형성되는 롤러(520)들;을 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 롤러(520) 및 상기 클램프(510) 사이를 연결하는 서스펜션(530);을 더 포함하는 것을 특징으로 하되,
    상기 롤러(520)는 브라켓(521) 및 휠(522)을 포함하고,
    상기 브라켓(521)은 상기 서스펜션(530)과 회동이 가능하게 결합되며,
    상기 서스펜션(530)은 연결로드(531), 브라켓(532) 및 스프링(533)을 포함하고,
    상기 연결로드(531)는 상기 클램프(510)에 결합되며 상기 브라켓(532)은 상기 클램프(510)에 제1 방향(1)쪽으로 힌지결합되고 상기 스프링(533)은 상기 클램프(510)에 제2 방향(2)쪽에 설치되므로,
    상기 수평 플렉서블 파이프가 제1 방향(1)을 향해 이동되는 과정에서 상기 휠(522)이 제2 방향(2)쪽으로 굽혀지며 탄성이동하는 것을 특징으로 하는 매립관의 센터 고정용 지그.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 클램프(510)는,
    나선 형태로 연장되는 내측면 일부분이 외측을 향해 함몰되어 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 매립관의 센터 고정용 지그.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 클램프(510)는,
    일단은 일측에서 상기 수평 플렉서블 파이프의 상부를 지나 타측으로 아치 형태로 연장되고, 타단은 상기 수평 플렉서블 파이프의 하부에서 아치 형태로 연장되어 일단과 결합되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 매립관의 센터 고정용 지그.

  5. 삭제
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