KR102226223B1 - 해상 시추선 상에서 로드를 호이스팅하는 시스템 - Google Patents

Abstract

해양 시추선 상에서 로드(7)를 호이스팅(hoisting)하는 시스템을 개시하며, 이 시스템(1)은, 윈치 드럼(23)을 갖는 윈치(2); 윈치(2)를 작동시키는 구동 수단(3); 하나 이상의 도르래(51a, 53a); 하나 이상의 도르래(51a, 53a) 상에 걸쳐지고 윈치(2)를 로드(7)에 연결하도록 된 와이어 로프 등의 세장형 호이스팅 부재(21, 21', 21", 21"')를 포함하며, 윈치 드럼(23)은 제1 사용 상태(A)에서 세장형 호이스팅 부재(21, 21', 21", 21"')의 단일층을 수용하도록 된다.

Description

해상 시추선 상에서 로드를 호이스팅하는 시스템{SYSTEM FOR HOISTING A LOAD ON AN OFFSHORE RIG}

본 출원은 본 명세서에 참조로 인용하는 미국 특허 가출원 US 61/839,194를 우선권 주장한다.

본 발명은, 윈치 드럼을 갖는 윈치, 이 윈치를 작동하는 구동 수단, 하나 이상의 도르래, 이들 하나 이상의 도르래 상에 걸쳐지고 윈치를 로드에 연결하도록 된 와이어 로프 등의 세장형 호이스팅 부재(hoisting member)를 포함하는 해양 시추선(offshore rig) 상에서 로드(load)를 호이스팅하는 시스템에 관한 것이다.

중량의 로드를 시추선 상에 들어올리는 일은 통상 복수 층의 와이어 로프를 수용하는 윈치에 의해 행해져 왔다. 와이어 로프는 와이어가 걸쳐진 다수의 소형 도르래를 포함한 권양기(draw-works)를 통해 로드에 연결되고, 반복적으로 굴곡된다. 로드의 상승 및 하강 중에, 특히 상하 동요 보상(heave compensation) 시에, 와이어 로프는 하중을 받는 상태에서 다수의 굴곡 사이클을 경험하며, 이에 따라 상당한 마모를 겪게 된다. 권양기에서의 도르래의 개수, 즉 그 기계적 이점에 따라, 소위 패스트 라인(fast line)으로 불리는 윈치측의 와이어 로프는 로드보다 더 긴 거리를 이동하며, 이에 의해 윈치 상에 복수 층의 와이어 로프를 필요로 한다. 위쪽의 와이어 로프층은 아래쪽의 와이어 로프층에 큰 힘을 작용하고, 이에 따라 와이어 로프의 마모들 증가시킨다. 권양기의 많은 수의 도르래에서의 관성의 손실은 또한 로드의 보다 느린 가속을 야기하여, 작업 시간을 늦추게 된다. 시추선에서 상하 동요 보상 모드로 다층 윈치와 함께 이용되는 와이어 로프의 통상적인 수명은 2주 정도로, 와이어 로프를 다시 보충하기 위해 통상의 컷 앤드 슬립(cut-and-slip)을 수행하도록 빈번한 작업 중단을 초래한다.

해상 시추선 상의 종래의 호이스팅 시스템은 통상, 일단부에서 윈치에 연결되고 크라운 블록(crown block)을 통해 데릭(derrick)의 정상까지 연장한 후에 로드가 연결되는 트레블링 블록(traveling block)까지 아래로 연장하고 또한 시추선의 플로어 또는 데릭에 통상 고정된 데드라인 앵커(deadline anchor)에 연결되는 하나의 와이어만을 이용한다. 하나의 와이어만을 이용하는 경우, 시추선 및 작업자에게 심각한 피해를 야기할 수 있다는 점에서 와이어가 끊어지지 않는 것이 가장 중요시되고 있다. 와이어의 피로에 대한 우려도 와이어의 빈번한 보충에 기여한다. 중량의 로드를 들어올리는 작업에 이용되는 와이어는 매우 고가이다.

따라서, 본 발명의 과제는 해양 호이스팅 작업에서 이용되는, 특히 능동 상하 동요 보상에서 드릴 파이프 및 스탠드를 들어올리고 또한 전체 드릴 스트링(drill string)을 들어올리는 데에 이용되는 와이어 로프의 수명을 증가시키는 데에 있다. 본 발명의 다른 목적은 그러한 해양 리프팅 작업에서 안전성을 향상시키고 또한 작업 시간을 감소시키는 데에 있다.

본 발명은 그 전체적 과제를 위해 종래 기술의 결함 중 적어도 하나를 제거 또는 감소시키거나, 종래 기술에 대한 유용한 대안을 제공해야 한다.

상기한 과제는 이하의 상세한 설명 및 첨부된 청구 범위에 기술된 특징들에 의해 달성된다.

본 발명은 독립 청구항에 의해 정의되어 있다. 본 발명의 유리한 실시예들은 종속 청구항들이 정의하고 있다.

보다 구체적으로, 본 발명은 해양 시추선 상에서 로드를 호이스팅하는 시스템에 관한 것으로, 이 시스템은,

- 윈치 드럼을 갖는 윈치;

- 윈치를 작동시키는 구동 수단;

- 하나 이상의 도르래; 및

- 하나 이상의 도르래 상에 걸쳐지고 윈치를 로드에 연결하도록 된 와이어 로프 등의 세장형 호이스팅 부재

를 포함하며, 윈치 드럼을 제1 사용 상태에서 세장형 호이스팅 부재의 단일층을 수용하도록 된다.

이하에서, 세장형 호이스팅 부재는 와이어 로프로서 예시할 것이다.

단일층의 윈치의 사용은 해양 시추선에서 통상 사용되어 온 종래의 다층 윈치에 비해 다수의 이점을 제공한다. 다층 윈치에서, 아래쪽의 와이어 로프층은 통상 그 위에 놓인 층으로부터 큰 손모(損耗)에 노출될 수 있어, 와이어의 수명이 감소된다. 다층 윈치는 필요한 기계적 이점을 달성하기 위해 많은 수의 도르래와 비교적 작은 윈치를 갖는 통상의 권양기를 시추선 상에서 이용하는 경우에 요구되었다. 와이어 로프는 도르래 둘레에서의 많은 수의 굴곡 사이클을 경험한다. 윈치로부터의 패스트 라인은 트레블링 블록에 연결된 로드의 거리의 수배만큼 이동하게 된다. 따라서, 다층의 와이어는 충분한 길이의 와이어를 수용할 것이 요구된다. 단일층 윈치를 포함하는 시추선 상에서 로드를 호이스팅하는 시스템은 바람직하게는 로드와 윈치 사이에 제한된 수의 도르래를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 크라운 블록과 트레블링 블록의 도르래들은 2:1 내지 4:1 범위의 전동비(transmission)를 제공하도록 배치될 수 있다. 하나의 실시예에서, 윈치는 심지어 도르래들에 어떠한 전동비/기어 변경(gearing)도 없는 소위 다이렉트 라인 윈치(direct line winch)일 수도 있다.

하나의 실시예에서, 그 시스템은 윈치를 로드에 연결하는 2개 이상의 평행 와이어를 포함할 수 있다. 복수의 평행 와이어의 사용은 그 시스템이 필요한 와이어의 개수에 대해 다중적(redundancy)으로 작동할 수 있다는 점에서 안전성을 상당히 개선시킬 수 있다. 와이어 피로의 경우, 그리고 와이어가 끊어지더라도, 그 시스템은 여전히 그 용량 내에서 작동할 수 있다. 평행 와이어는 동일 윈치 드럼에 연결될 수 있다. 평행 와이어의 개수는 제한되지 않지만, 예시적인 실시예에서는 그 시스템은 2개 내지 6개의 평행 와이어를 포함할 수 있다.

하나의 실시예에서, 윈치 드럼에서는 단일층의 와이어 로프를 수용하는 나선형 홈이 마련될 수 있다. 이 나선형 홈은 이웃하는 와이어 층들 간의 횡단 접촉(cross-contact)을 방지하기 때문에 윈치 상의 와이어의 마모를 방지할 수 있어, 와이어 로프의 수명을 더욱 증가시킬 수 있다. 다수의 평행 와이어 로프가 이용되는 경우에, 윈치 드럼에는 각 와이어 로프에 대해 하나의 홈이 마련될 수 있다.

하나의 실시예에서, 시스템은 또한 상하 동요 보상 수단 등의 운동 보상 수단을 더 포함할 수 있다. 이는 그 시스템이 바람 및 파도로 인한 로드의 원하지 않는 운동에 대한 보상을 필요로 하는 해상 시추선 상에 마련되는 경우에 바람직할 수 있다. 하나의 실시예에서, 윈치 자체에 상하 동요 보상 수단이 마련될 수 있다. 통상적으로, 트리핑(tripping) 중에 드릴 스트링 섹션 등의 로드를 반복적으로 상승 및 하강시키는 것은 권양기의 복수의 도르래 둘레에서 많은 수의 와이어 로프 굴곡 사이클을 야기하여, 와이어 로프의 광범위한 마모와 수명 감소를 초래한다. 본 발명에 따른 시스템에 의한 상하 동요 보상은, 와이어 로프가 로드의 상승 및 하강 중에 있다하더라도 단지 수회의 굴곡 사이클만을 경험한다는 점으로 인해 그와 동일한 정도로 와이어 로프를 마모시키진 않을 것이다. 또한, 비교적 큰 도르래를 이용하는 것이 바람직한데, 이는 와이어의 보다 많은 부분이 상승 및 하강 중에 도르래를 떠나지 않고 도르래 상에 머물러 있게 되어 굴곡 사이클을 경험하지 않음을 의미한다.

하나의 실시예에서, 제1 사용 상태에서 윈치 드럼의 직경과 세장형 호이스팅 부재의 직경 간의 비는 30보다 클 수 있고, 바람직하게는 40보다 클 수 있고, 더욱 바람직하게는 60 이상의 범위일 수 있다. 상기한 비는 때로는 D/d로 불리며, 여기서 D는 윈치 드럼의 직경이고 d는 와이어 로프의 직경이다. 높은 D/d 비는 해양 윈치 용례에 특히 중요한 것으로 확인되었다. 통상적으로, 해양 시추 용례에 이용되는 윈치와 와이어 로프는 약 30의 D/d 비를 갖는다. 본 발명에 따른 시스템에서 30에서 60으로의 증가된 D/d 비는 와이어 로프의 수명을 대략 5배 증가시켜, 증가된 와이어 로프 수명에 기여한다. 대형의 윈치 드럼을 갖는 단일층 윈치의 사용은 증가된 D/d 비에 상당히 기여한다. 바람직하게는, 그 시스템에서의 도르래도 큰 D/d 비를 가지며, 이 경우 D는 윈치 드럼의 직경이 아니라 도르래의 직경이다. 도르래 D/d 비도 60 이상의 범위일 수 있다. 당업자라면 와이어 로프의 직경 d는 그 와이어 로프가 이용될 시스템의 용량, 평행 와이어 로프의 개수 및 요구되는 안전율에 좌우된다는 점을 이해할 것이다. 와이어 로프의 안전율은 바람직하게는 3, 심지어는 그 이상일 수 있다. 예를 들면, 1250 쇼트 톤(short ton)의 안전 작업 하중을 갖는 시스템에서, 66 mm 직경을 갖는 6개의 평행 와이어 로프가 데릭의 투-파트 블록에 걸쳐질 수 있다. 도르래 및 윈치 드럼은 60, 심지어는 그 이상의 D/d 비를 가질 수 있고, 이에 따라 4 미터 범위의 직경을 가질 수 있다. 본 발명에 다른 호이스팅 시스템의 다양한 실시예는 유정 간섭 용례(well intervention application)에서는 200 내지 750 쇼트 톤을 들어올리고 드릴링 용례에서는 심지어 2000 쇼트 톤까지 들어올리도록 될 수 있다.

하나의 실시예에서, 윈치 구동 수단은 복수의 전기 구동 수단일 수 있다. 하나의 대형 구동 수단 대신에 복수의 소형 구동 수단을 이용함으로써, 시스템의 안전성 및 유연성이 더욱 개선될 수 있다. 다수의 전기 구동 수단 중 하나가 고장 난 경우에도, 그 시스템은 안전 범위 내에서 여전히 작동할 수 있어, 작업 중단 시간을 감소시킬 수 있다.

전기 구동 수단은 영구자석 AC 동기 모터 등의 영구자석 모터일 수 있다. 영구자석 모터는 콤팩트하면서 신뢰성 있고 비용 효율적인 동시에 유지보수를 거의 필요로 하지 않는 것으로 알려져 있다.

복수의 영구자석 모터 각각은 별개의 기어를 통해 윈치에 연결될 수 있다. 각각의 기어는 또한 기어를 변경하고 영구자석 모터를 윈치로부터 분리시키도록 된 별개의 기어 변경 수단에 연결될 수 있다. 분리되지 않은 채 제대로 작동하지 않는 영구자석 모터는 윈치 드럼과 함께 회전하고 에너지를 생성하며, 이에 따라 잠재적 안전 위험 요소가 될 것이다. 따라서, 각각의 영구자석 모터를 필요한 경우에 분리시킬 수 있는 것이 유리하다. 통상의 권양기와는 달리, 본 실시예에 따른 적어도 몇몇 기어 변경은 윈치에서 직접 행해진다. 또한, 로드 가속이 통상의 권양기에 비해 훨씬 양호하여, 보다 신속한 응답 및 에너지 소모 감소를 제공한다. 따라서, 영구자석 모터는 최적화된 일정한 속도로 작동할 수 있는 한편, 와이어 속도는 윈치 기어를 통해 조절된다. 상기한 별개의 기어는 2단 기어일 수 있고, 그 제1 기어에서는 윈치가 제1 로드를 상승 및/또는 하강시키도록 되는 한편, 제2 기어에서는 윈치가 제2 로드에 대해 복수의 상승 및 하강 작업을 수행하도록 될 수 있다. 제1 기어 및 제1 로드는 시스템이 많은 파워를 요하지만 그렇게 큰 속도를 요하지는 않는 드릴 스트링의 상승 및/또는 하강에 이용되는 모드에 상응할 수 있다. 제2 기어 및 제2 로드는 파워는 덜 요하지만 더 큰 속도를 요하는 드릴 스탠드에 의한 트리핑에 상응할 수 있다. 기어 변경 수단은 두 기어들 간에 전환하고 또한 기어가 연결된 영구자석 모터를 윈치로부터 분리시키도록 될 수 있다.

하나의 예시적인 실시예에서, 기어 변경 수단은 기어를 부하 하에 변경하도록 될 수 있다. 이는 나머지 모터들은 부하 하에 있는 동안에 각 모터를 하나 또는 수개씩 연속적으로 약간 과속으로 작동시키고 과속인 동안에서 기어를 변경함으로써 행해질 수 있다. 이는 처리 시간 및 저속과 고속 간의 변속에 있어서의 능률을 높일 수 있다. 당업자라면, 모터 및 모터 속도는 PLC 등일 수 있는 윈치 제어 유닛에 의해 제어될 수 있다는 점을 이해할 것이다.

하나의 실시예에서, 세장형 호이스팅 부재는 아연 도금강 와이어일 수 있다. 아연 도금강 와이어는 통상 해양 시추선의 상하 동요 보상에 이용되지 않았다. 와이어가 약 2주 내에 마모된다는 점은 비용적 관점에서 아연 도금 와이어의 사용을 타당하게 하지 못하였다. 하지만, 와이어의 수명이 현저히 증가된 본 발명에 따른 해양 호이스팅 시스템과 함께라면, 아연 도금 와이어의 사용이 와이어의 수명을 더욱 증가시킬 것이며, 나아가서는 시간 경과에 따라 비용을 더욱 감소시킬 것이다.

하나의 실시예에서, 세장형 호이스팅 부재는 6개보다 많은 가닥을 포함한 와이어 로프일 수 있다. 이는 와이어 로프가 보다 매끈한 표현을 갖게 하여, 그러한 종류의 작업에 통상 사용되어 온 보다 적은 수의 가닥을 갖는 와이어 로프와 비교해, 와이어 로프가 꼬일 위험을 감소시킨다. 이는 또한 와이어가 윈치 드럼 상에 단일층으로, 바람직하게는 나선형 홈 내에 마련된다는 점과 함께, 와이어 로프의 마모 감소와 이에 따른 수명 증가를 가져온다.

하나의 실시예에서, 윈치는 윈치 드럼의 외층을 형성하는 제거 가능한 쉘을 포함할 수 있으며, 이 쉘을 갖는 윈치는 제1 사용 상태를 정의하고, 쉘이 없는 윈치는 그 윈치가 복수 층의 세장형 호이스팅 부재를 수용하도록 된 제2 사용 상태를 정의한다. 이러한 대안적인 실시예에서, 윈치는 예를 들면 해저 호이스팅 윈치로서, 즉 로드를 해저면으로 하강 또는 해저면으로부터 상승시키도록 기능할 수도 있다. 이러한 작업은 예를 들면 상하 동요 보상 데릭 작업보다는 훨씬 더 긴 와이어 로프를 필요로 한다. 게다가, 해저 호이스팅 작업은 빈번히 수행되지 않아, 와이어 로프의 마모가 큰 문제가 되지 않는다. 이러한 실시예는 통상적으로는 2개 이상의 윈치가 필요로 하였던 다수의 용도를 위해 하나의 윈치가 이용될 수 있다는 점에서 비용 및 공간을 절약할 수 있다.

하나의 실시예에서, 제거 가능한 쉘은 이 제거 가능한 쉘을 형성하도록 조립되도록 된 복수의 쉘 세그먼트를 포함할 수 있다. 이는 쉘의 조립 및 분해를 보다 용이하게 할 수 있다. 하나의 실시예에서, 쉘은 실질적으로 동일한 크기, 즉 각각의 윈치 드럼 코어의 둘레의 실질적으로 120°의 범위를 커버하는 3개의 세그먼트를 포함할 수 있다.

전술한 실시예 중 하나 이상을 포함함으로써, 해상 시추선에 이용되는 와이어의 평균 수명을 종래의 경우인 2주에서부터 5년 및 심지어는 그 이상에 이르기까지 길게 증가시킬 수 있다는 점이 확인되었다.

또한, 상기한 청구 범위 중 어느 하나에 따른 시스템을 포함하는 해상 시추선을 개시한다.

이하에서, 첨부 도면에 도시한 바람직한 실시예를 예로서 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템에 이용되는 윈치의 사시도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 시스템의 측면도를 도시한다.
도 3은 종래 기술에 따른 호이스팅 시스템의 개략도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 호이스팅 시스템의 개략도를 도시한다.
도 5는 제1 사용 상태에서의 윈치의 사시도를 도시한다.
도 6은 제2 사용 상태에서의 도 5의 윈치를 도시한다.
도 7a는 2가지의 상이한 도면으로 윈치 드럼 세그먼트를 도시한다.
도 7b는 2가지의 상이한 도면으로 윈치 드럼 지지 수단을 도시한다.

이하에서, 동일한 도면 부호는 도면에서의 동일 또는 유사한 특징들을 나타내며, 이들은 단순화 및/또는 간략화하여 도시한다.

도 1은 도 2에 도시하고 아래에서 논의하는 바와 같은 본 발명에 따른 시스템에 이용하기에 적합한 윈치(2)를 도시한다. 윈치(2)는 나선형 홈(231)이 형성된 윈치 드럼(23)을 포함하며, 그 나선형 홈 내에서 고품질 폴리머 플라스틱 인서트를 갖는 아연 도금강 와이어 로프 형태의 4개의 세장형 평행 호이스팅 부재(21, 21', 21", 21"')가 윈치 드럼(23) 둘레에 단일층으로 감겨있다. 와이어(21, 21', 21", 21"')는 도시 생략한 와이어 클램프 수단에 의해 윈치 드럼(23)에 연결된다. 나선형 홈(231)은 각 와이어 로프(21, 21', 21", 21"')에서, 그리고 인접한 와이어 로프(21, 21', 21", 21"')들 간에 교차 손상(cross-over damage)을 방지한다. 윈치(2)에 대해서는 도 5 및 도 6을 참조하여 아래에서 보다 상세하게 설명할 것이다.

도 2에서는 본 발명에 따른 시스템(1)을 도시하고 있다. 데릭(5)이 도시 생략한 해상 시추선의 시추선 플로어(10) 상에 마련된다. 윈치(2)는 시추선 플로어(10) 상에 마련되며, 도 4에 개략적으로 도시한 바와 같은 능동 상하 동요 보상 수단(8)이 마련되어 있다. 상하 동요 보상 수단(8)은 본 명세서에서는 드릴 스트링으로서 도시한 로드(7)의 높이를 해저면에 대해 일정하게 유지하도록 윈치(2)를 제어하는 기능을 한다. 4개의 와이어 로프(21, 21', 21", 21"')가 윈치(2)로부터 평행하게 연장하지만, 도시한 측면도에서는 단지 하나의 와이어 로프(21)만을 불 수 있다는 점을 이해할 것이다. 외이어 로프(21)는 도르래(51a)를 갖는 크라운 블록(51) 위를 지나, 도르래(53a)를 갖는 트레블링 블록(53) 아래에 둘러지고 이어서 다시 도시 생략한 제2의 도르래에서 크라운 블록(51) 위를 지나 보상 도르래(57) 아래에 둘러져 데드라인 앵커(58)까지 위로 연장하게 된다. 도시한 실시예에서, 보상 도르래(57)는 데드라인 보상기(59)에 연결된다. 데드라인 보상기(59)의 기능은 당업자에게 잘 알려진 것으로, 본 명세서에서 그 상세한 설명한 생략한다. 도시한 시스템(1)에서의 전동비는 종래의 권양기에서의 16:1의 범위와는 달리 2:1이다. 대안적인 실시예에서, 윈치(2)는 심지어 다이렉트 라인 윈치, 즉 어떠한 전동비도 없는 윈치일 수 있다.

도 3에서는 16:1의 전동비를 갖는 종래 기술의 권양기(6)를 단순화하여 개략적으로 도시하고 있다. 상측 도르래(61a)들은 크라운 블록(61)을 형성하는 한편, 하부 도르래(63a)들은 로드(7)에 연결된 트레블링 블록(63)을 형성한다. 이는 로드를 1미터 하강 또는 상승시키기 위해, 윈치(2')가 16미터의 와이어 로프(22)를 각각 풀거나 감아야 함을 의미한다. 과도한 톤수/굴곡 사이클은 해상 시추선에서 능동 상하 동요 보상에 이용되는 그러한 시스템(6)에 대해 수명이 2주 정도이게 한다. 따라서, 와이어(22)를 보충하기 위해 통상이 컷 앤드 슬립 작업이 수행하여 그 작업을 계속 할 수 있도록 해야 한다. 와이어(22)의 말단부는 당업자에게 공지된 바와 같이 데드라인 앵커(68)에 연결된다.

비교를 위해, 도 4에서는 본 발명에 따른 시스템(1)을 단순화하여 개략적으로 나타낸 도면을 도시하고 있다. 와이어(21)는 크라운 블록(51)에서의 하나의 단일 도르래(51a)만을 지나가고 트레블링 블록(53)에서 하나의 단일 도르래(53a)만을 지나간다. 와이어의 비(非)트레블링 단부는 데드라인 앵커(58)에 연결되며, 따라서 시스템은 2:1의 전동비를 구성한다. 대안적으로, 와이어(21)의 말단부는 또한 보상기 도르래(57)를 통해 데드라인 보상기(59)에 연결될 수 있으며, 이러한 후자의 실시예가 도 2에 도시한 시스템(1)에 상응한다. 후자의 대안적인 실시예는 도면에서 점선으로 도시하고 있다. 도 4에 도시한 시스템(1)에서, 와이어 로프(21)는 아래와 같은 다수의 이유로 도 3에 도시한 와이어 로프(22)에 비해 상당히 적은 수의 굴곡 사이클을 경험한다.

- 본 발명의 시스템에서 크라운 블록(51) 및 트레블링 블록(53)의 도르래(51a, 53a)는 종래의 권양기(6)에서의 도르래(61a, 63a)보다 크며, 이는 와이어(21)가 각 시브(51a, 53a)를 떠나기 전에 각 시브(51a, 53a) 상에서 접촉하여 보다 긴 거리에 걸쳐 이동함을 의미한다.

- 종래의 권양기(6)와는 달리 전동비가 1:1 (다이렉트 라인) 내지 4:1 범위일 수 있는 본 발명에 따른 시스템(1)에서는 보다 적은 수의 도르래(51a, 53a)가 존재한다. 따라서, 와이어는 보다 적은 수의 도르래(51a, 53a)와 "만나게" 된다.

- 시스템(1)의 소위 패스트 라인측에서의 와이어(21)가 이동하는 전체 거리는 감소된 전동비에 의해 보다 짧다.

- 도르래(51a, 53a)에는 종래 기술의 시스템(6)의 도르래(61a, 63a)에 비해 그 사이에 보다 큰 거리가 제공될 수 있다.

통상의 권양기(6)에서, 가속은 고속으로 작동하는 복수의 소형 도르래(61a, 63a)들에서 상당한 관성 손실로 인해 방해받는다. 하지만, 본 발명에 따른 시스템(1)에서는 가속이 보다 직접적일 수 있어, 평균 호이스팅 속도를 증가시키고 이에 따라 작업 시간을 감소시킨다. 도 4에 도시한 시스템의 윈치(2)는 전술한 바와 같이 상하 동요 보상 수단(8)에 연결된다. 이 상하 동요 보상 수단은 당업자라면 알 수 있는 바와 같이 윈치 제어 유닛에 연결된 도시 생략한 모션 기준 유닛(Motion Reference Unit) 등을 통상 포함할 것이다. 따라서, 상하 동요 보상 수단(8)에 대해서는 본 명세서에서 상세하게 논의하진 않는다.

도 5에서, 본 발명에 따른 시스템(1)에 이용되는 윈치(2)의 제2 실시예가 도시되어 있다. 윈치(2)는 윈치(2)의 각 측에 12개씩, 24개의 영구자석 모터(permanent magnet motor : PMM)(3)의 형태로 이루어진 구동 수단(3)의 대부분이 전체적 설명을 위해 노출된 상태로 도시되어 있다. 윈치(2)는 와이어 로프(21, 21', 21", 21"')가 없는 상태로 도시되어 있다. 도시한 실시예에서, 영구자석 모터(3)들은 각각 350kW의 소위 PMSE(permanent magnet ac synchronous motor: 영구자석 AC 동기 모터)이다. 각각 PMM(3)은 별개의 기어(31)를 통해 윈치 드럼(23)에 연결된다. 도시한 실시예에서, 기어(31)는 앞서 발명의 내용 부분에서 설명한 바와 같은 2단 유성 기어이다. 각 기어(31)는 도시 생략한 기어 링-피니언 연결을 통해 기어 변경 수단(32) 및 윈치 드럼(23)에 연결된다. 기어(31)와 기어 변경 수단(32)은 윈치(2) 자체의 호이스팅 속도가 고속 모드와, 윈치가 전체 드릴 스트링(7)과 같은 중량의 로드(7)를 다루게 되는 저속/파워 모드 간에 변경되는 동안에도 PMM(3)이 최적화된 일정한 속도로 작동할 수 있도록 보장한다. 그러한 구동 수단(3)은 도 1의 윈치(2)의 구동 수단과 동일할 수도 있다. 도 5의 윈치는, 드럼(23)의 외면이 후속 도면을 참조하여 설명하는 바와 같이 제거 가능한 쉘(24)로 구성되는 제1 사용 상태(A)로 도시되어 있다. 제거 가능한 쉘(24)을 지지 수단(241)에 연결하는 볼트(243)들도 도면에서 볼 수 있다. 또한, 당업자라면 다양한 전기 및 유압 공급 라인은 도면에서 도시하고 있지 않다는 점을 파악할 것이다. 기어 변경 수단(32)은 유압 또는 전기적으로 작동될 수 있다.

도 6은 제거 가능한 외부 셀(24)이 제거된 제2 사용 상태(B)에서의 도 5의 윈치(2)를 도시하고 있다. 제2 사용 상태에서, 윈치(2)는 도면에서 도시 생략한 복수 층의 와이어 로프(21)를 수용하도록 된다. 따라서, 동일한 윈치(2)가 능동 상하 동요 보상에 있어서의 데릭 작업에는 물론 해저 윈치로서도 이용될 수 있다.

도 7a에서는, 도 5의 제거 가능한 쉘(24)을 형성하는 3개의 쉘 세그먼트(241) 중 하나가 측면도(도면에서 우측)와 정면도(도면에서 좌측) 모두로 도시하고 있다. 쉘 세그먼트(241)는 윈치 플랜지(244)(도 6 참조)에 연결 가능한 6개의 크로스 바아 중 하나로서 도 7b에 측면도(도면에서 우측)와 정면도(도면에서 좌측) 모두로 도시한 지지 수단(242)을 통해 윈치(2)에 연결될 수 있다. 크로스 바아(242)는 윈치 플랜지(244)의 개구/리세스(245)(도 6 참조)에 끼워 맞춰지고 또한 윈치 플랜지(244)에 볼트 체결될 수 있으며, 이 크로스 바아(242)에 쉘 세그먼트(241)가 연결/볼트 체결되어 폐쇄된 제거 가능한 쉘(24)을 형성할 수 있다.

Claims (15)

1. 해양 시추선 상에서 로드(load)(7)를 호이스팅(hoisting)하는 시스템(1)으로서:
   - 윈치 드럼(23)을 갖는 윈치(2);
   - 상기 윈치(2)를 작동시키는 구동 수단(3);
   - 하나 이상의 도르래(51a, 53a); 및
   - 상기 하나 이상의 도르래(51a, 53a) 상에 걸쳐지고 상기 윈치(2)를 상기 로드(7)에 연결하도록 된 세장형 호이스팅 부재(21, 21', 21", 21"')
   를 포함하는 호이스팅 시스템(1)에 있어서,
   상기 윈치 드럼(23)은 제1 사용 상태(A)에서 상기 세장형 호이스팅 부재(21, 21', 21", 21"')의 단일층을 수용하도록 되고,
   상기 시스템(1)은 상기 윈치(2)를 상기 로드(7)에 연결하는 2개의 이상의 평행한 세장형 호이스팅 부재(21, 21', 21", 21"')를 더 포함하는 것인 호이스팅 시스템.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 윈치 드럼(23)에는 상기 세장형 호이스팅 부재(21, 21', 21", 21"')의 단일층을 수용하는 나선형 홈(231)이 마련되는 것인 호이스팅 시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 시스템(1)은 운동 보상 수단(8)을 더 포함하는 것인 호이스팅 시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1 사용 상태(A)에서 상기 윈치 드럼(23)의 직경과 상기 세장형 호이스팅 부재(21, 21', 21", 21"')의 직경 간의 비는 30보다 큰 것인 호이스팅 시스템.
6. 제1항에 있어서, 상기 구동 수단(3)은 복수의 전기 구동 수단인 것인 호이스팅 시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 전기 구동 수단(3)은 영구자석 모터인 것인 호이스팅 시스템.
8. 제7항에 있어서, 각각의 영구자석 모터(3)가 별개의 기어(31)를 통해 상기 윈치(2)에 연결되는 것인 호이스팅 시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 별개의 기어(31)는 2단 기어이며, 제1 기어에서는 상기 윈치(2)가 제1 로드(7)를 상승 또는 하강시키도록 되는 한편, 제2 기어에서는 상기 윈치(2)가 제2 로드(7)에 대해 복수의 상승 및 하강 작업을 수행하도록 되는 것인 호이스팅 시스템.
10. 제8항에 있어서, 상기 별개의 기어(31) 각각은 기어를 전환하고 또한 그 기어(31)가 연결된 영구자석 모터(3)를 상기 윈치(2)로부터 분리시키도록 된 별개의 기어 변경 수단(32)에 연결되는 것인 호이스팅 시스템.
11. 제1항에 있어서, 상기 세장형 호이스팅 부재(21, 21', 21", 21"')는 아연 도금강 와이어인 것인 호이스팅 시스템.
12. 제1항에 있어서, 상기 세장형 호이스팅 부재(21, 21', 21", 21"')는 6개보다 많은 가닥을 포함하는 와이어 로프인 것인 호이스팅 시스템.
13. 제1항에 있어서, 상기 윈치(2)는 상기 윈치 드럼(23)의 외층을 형성하는 제거 가능한 쉘(24)을 포함하며, 상기 제거 가능한 쉘(24)을 갖는 윈치(2)는 상기 제1 사용 상태(A)를 정의하고, 상기 제거 가능한 쉘(24)이 없는 윈치(2)는 윈치(2)가 복수 층의 세장형 호이스팅 부재(21, 21', 21", 21"')를 수용하도록 되는 제2 사용 상태(B)를 정의하는 것인 호이스팅 시스템.
14. 제13항에 있어서, 상기 제거 가능한 쉘(24)은 이 제거 가능한 쉘(24)을 형성하도록 조립되도록 된 복수의 쉘 세그먼트(241)를 포함하는 것인 호이스팅 시스템.
15. 제1항에 따른 시스템(1)을 포함하는 해양 시추선.

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