KR102233560B1 - 오일 및 가스 시추용 파이프 조립 시스템. - Google Patents

오일 및 가스 시추용 파이프 조립 시스템. Download PDF

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Abstract

본 발명은 파이프의 효율적인 이송을 위하여 파이프 이송부터 파이프 고정 및 연결까지 자동화된 시스템으로 최소한의 인원으로 파이프 연결이 가능한 효과와 조립 생산에 소요되는 시간을 최소화하여 제품 생산력 향상 및 제조원가를 저감시켜 제품 경쟁력을 증가시키기 위하여, 준비단계, 파이프 이송단계, 제 1 파이프 고정 단계,제 2 파이프 고정 단계, 파이프 연결 단계;로 이루어진다.

Description

오일 및 가스 시추용 파이프 조립 시스템.{oil and gas drilling for pipe assemmbly system}
본 발명은 오일 및 가스 시추 및 관련 서비스 라인에 사용되는 파이프(pup join flow line pipe)에 관한 것으로, 더욱더 상세하게는 무 압력 씰 타입의 유동 라인 파이프{NPST(none-pressure seal type) Pup joints flow line Pipe}를 조립하는 시스템에 관한 것이다.
오래전부터 산업화 및 공업발전으로 인해 자원의 채굴량이 증가 추세에 있으며, 특히 해저에 존재하는 에너지 자원의 의존도가 점점 높아져 가고 있는 실정이다. 이와 같이 해저 에너지 자원에 대한 채굴과 의존도가 높아지면서 시추선의 시추 작업량이 증가하고 있다. 시추장비(drill rig)들은 미리 이송된 관 또는 관 모양의 스트링에 연결하기 위해 시추 저상에 인접한 파이프랙으로부터 시추 저상에 있는 작은 구멍 또는 시추공으로 관 부재들을 이송하기 위한 여러 가지 방법들을 사용하고 있다. 파이프(pipe) 라는 용어는 모든 형상의 시추용 파이프, 시추용 칼라(drill collar), 케이싱(casing), 라이너(liner), 갱저 조립체(bottom hole assembly: BHA) 당해 기술분야에서 공지된 다른 종류의 관들을 포함한다. 이러한 파이프인 경우 길이 및 시추장비와 체결됨에 따라 다수개의 파이프나 시추장비로 연결시 정밀한 연결작업이 이루어져야 대형사고를 예방할 수 있다.
파이프와 고정 수단과 연결시 크레인을 이용하여 패드 상부에 형성된 다수개의 원통형 지그에 거치한 다음 조립하는 순서로 되어 있으나, 이러한 과정은 불필요하게 여러 장비를 조작해야되는 문제점과 다수개의 원형 지그를 사용함에 따라 크기가 대형이고, 동작속도가 느려져 작업 능률이 저하되고, 이중 단일개의 장치 및 장비가 문제가 생길 경우, 재가동하는 시간이 길어져 제품 생산력이 저하되는 문제점이 생기게 된다.
회동부 전면에 형성된 지그 부재의 바이트를 유압을 이용하여 연결 수단을 고정하는 준비단계;
메인 바디 상부에 일정한 간격으로 파이프를 이송할 수 있도록 다수개의 이송 부재가 구비되고, 이송 부재 상부에는 롤러부가 구비되며, 이송 부재를 이용하여 준비 단계에서 고정된 연결 수단까지 이송하는 파이프 이송단계;
파이프가 이송되면 메인 바디의 상부에 형성된 제 1 톱니부가 형성된 하부 지그에 파이프 저면이 안착 되고, 파이프 상면은 유압 실린더 로드로 인하여 반원형의 제 2 톱니부가 형성된 상부 지그가 하향 고정되는 제 1 파이프 고정 단계;
상기 준비 단계에서 고정된 연결 수단과 파이프의 고정 수단이 면접된 후 회동 부재가 회동하여 파이프와 연결 수단을 고정하는 파이프 연결 단계로 이루어지며, ,
또한, 상기 하부 지그와 상부 지그에 일정한 간격으로 제 1 결합공과 제 2 결합공이 형성되어, 각각의 결합공에 고정수단으로 제 1 톱니 유닛과 제 2 톱니 유닛을 선택적으로 고정하며, 파이프가 이송되면 메인 바디의 상부에 형성된 제 1 톱니 유닛이 형성된 하부 지그에 파이프 저면이 안착되고, 파이프 상면은 유압 실린더 로드로 인하여 제 2 톱니 유닛이 구비된 상부 지그가 하향 고정되는 제 2 파이프 고정단계로 이루어진다.
본 발명은 파이프의 효율적인 이송을 위하여 파이프 이송부터 파이프 고정 및 연결까지 자동화된 시스템으로 최소한의 인원으로 파이프 연결이 가능한 효과와 조립 생산에 소요되는 시간을 최소화하여 제품 생산력 향상 및 제조원가를 저감시켜 제품 경쟁력을 증가시키는 효과와 장비의 크기를 최소화하여 협소한 공간에서도 사용이 가능하며 장비이동 및 장비 재설치에 유리한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 상태도.
도 3은 본 발명에 따른 준비 단계의 일부 절취 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 제 1 파이프 고정 단계의 요부 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 제 1 톱니 유닛과 제 2 톱니 유닛의 일부 절취 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 제 2 파이프 고정 단계의 요부 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 파이프 연결 단계의 요부 상태도.
도 8은 본 발명에 따른 준비 단계의 상태도.
도 9는 본 발명에 따른 파이프 이송 단계의 상태도.
도 10은 본 발명에 따른 파이프 고정 단계의 상태도.
도 11은 본 발명에 따른 파이프 연결 단계의 상태도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 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.
본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.
회동부(10) 전면에 형성된 지그 부재(11)의 바이트(12)를 연동식 유압척을 이용하여 연결 수단(90)을 고정하는 준비단계(S1);
메인 바디(100) 상부에 일정한 간격으로 파이프(P)를 이송할 수 있도록 다수개의 이송 부재(22)가 구비되고, 이송 부재(22) 상부에는 롤러부(21)가 구비되며, 이송 부재(30)를 이용하여 준비 단계(S1)에서 고정된 연결 수단(90)까지 이송하는 파이프 이송단계(S2);
파이프(P)가 이송되면 메인 바디(100)의 상부에 형성된 제 1 톱니부(22)가 형성된 하부 지그(23)에 파이프(P) 저면이 안착 되고, 파이프(P) 상면은 유압 실린더 로드(41)로 인하여 반원형의 제 2 톱니부(22-1)가 형성된 상부 지그(24)가 하향 고정되는 제 1 파이프 고정 단계(S3);
상기 준비단계(S1)에서 고정된 연결 수단(90)과 파이프의 고정 수단이 면접된 후 회동 부재(10)가 회동하여 파이프(P)와 연결 수단(90)을 고정하는 파이프 연결 단계(S4)로 이루어진다.
또한, 상기 하부 지그(23)와 상부 지그(24)에 일정한 간격으로 제 1 결합공 (23-2)과 제 2 결합공(24-2)이 형성되어, 각각의 결합공에 고정수단(25)으로 제 1 톱니 유닛(23-1)과 제 2 톱니 유닛(24-1)을 선택적으로 고정하며, 파이프(P)가 이송되면 메인 바디(100)의 상부에 형성된 제 1 톱니 유닛(23-1)이 형성된 하부 지그 (23)에 파이프(P) 저면이 안착되고, 파이프(P) 상면은 유압 실린더 로드(41)로 인하여 제 2 톱니 유닛(24-1)가 구비된 상부 지그(24)가 하향 고정되는 제 2 파이프 고정단계(S3-1);로 이루어진다.
본 발명은 준비단계(S1), 파이프 이송단계(S2), 제 1 파이프 고정 단계(S3), 제 2 파이프 고정 단계(S3-1), 파이프 연결 단계(S4)로 이루어져 있다.
준비 단계(S1)는 메인 바디(100) 일측에 구비된 회동부(10) 축을 중심으로 회동하여 손쉽게 파이프(P)와 연결 수단(90)을 고정할 수 있도록 한 것으로, 연결 수단(90)(female sub or male esub)은 톱니 형태의 바이트(12)에 고정되며,
바이트(12)는 주로 텅스텐 카바이트 재질로 이루어지며, 회동 부재(10)의 설정 및 제어는 컨트롤 판넬(102)에서 설정이 가능하며, 이는 통상적인 설정 및 제어임으로 구체적인 설명은 생략 한다.
또한, 본 발명에서는 톱니 형태로 도시되어 있으나 사용자의 목적에 따라 톱니 형태가 아닌 연결 수단(90)을 고정할 수 있는 형상이면 상관이 없다.
상기 준비 단계(S1)에서 연결 수단(90)이 회동 부재(10)에 전면에 형성된 지그 부재(11)의 바이트(12)에 의하여 고정되며, 연결 수단(90)에 파이프(P)를 거치하기 위하여 파이프 이송 단계(S2)로 진행하게 된다.
파이프 이송단계(S2)는 파이프(P)를 효율적으로 이송하기 위하여 파이프(P)의 길이에 따라 다수개의 이송 부재(30)를 설치하며,
이송 부재(22)는 상부에 롤러부(21)가 형성되어 효율적으로 파이프(P)를 준비 단계(S1)에서 고정된 연결 수단(90)까지 이송하게 되며, 파이프(P)의 숫나사부 (P1)와 고정 수단(90)의 암나사부(91)가 회전하여 고정될 수 있도록 각각 거치해야 한다.
상기와 같이 파이프(P)의 이송단계를 완료하게 되면 파이프를 고정하는 단계로 진행된다. 파이프 고정 단계(S3)는 파이프(P)를 고정하기 위한 단계로, 메인 바디(100)의 상부에 형성된 하부 지그(23)에 파이프(P) 저면이 안착 되며, 하부 지그 (23)인 경우에는 메인 바디(100) 상면에 고정식으로 이루어져 있으며, 파이프(P) 상부는 유압 실린더 로드(41)에 고정된 상부 지그(24)로 하향 이동하여 파이프(P) 상부를 고정하에 되며, 상기 하부 지그(23)와 상부 지그(24)는 각각 제 1 톱니부 (22)와 제 2 톱니부(22-1)가 구비되어 파이프(P)의 요동 없이 고정할 수 있도록 한 것이며, 재질은 주로 열처리된 텅스텐 카바이트(Tungston Carbide)로 이루어지며,
상기 유압 실린더 로드(41)는 유압 실린더(40)에 구비된 것으로 유압 유닛 (103)을 통하여 공급받아 하향 및 상향으로 유압 실린더 로드(41)가 이동이 가능하며, 유압 실린더(40)의 설정 및 제어는 컨트롤 판넬(102)으로 가능하다.
또한, 첨부된 도 5와 도 6에서와 같이 사용자의 의도에 따라 제 2 파이프 고정단계(S3-1)로 제 1 파이프 고정단계(S3)를 대처할 수 있다.
제 2 파이프 고정단계(S3-1)는 하부 지그(23)와 상부 지그(24)의 상면에 제 1 결합공(23-2)과 제 2 결합공(24-2)이 구비되어 있어 제 1 톱니 유닛(23-1)과 제 2 톱니 유닛(24-1)을 고정 수단(25)으로 고정할 수 있으며, 사용자의 의도에 따라 단일 개의 톱니 유닛을 사용할 수 있으며, 파이프의 외경에 따라 크기가 상이한 톱니 유닛을 교체하여 사용이 가능하다.
상기와 같은 결합구조로 이루어진 제 1 톱니 유닛(23-1)과 제 2 톱니 유닛 (24-1)을 파이프(P)를 이송 부재(30)를 이용하여 이송되고, 메인 바디(100)의 상부에 형성된 제 1 톱니 유닛(23-1)이 형성되 하부 지그(23)에 파이프(p) 저면이 안착되고, 파이프(P)상면은 제 2 톱니 유닛(24-1)이 유압 실린터 로드(41)로 인하여 하향으로 이동되어 고정된다.
상술한바와 같이 파이프 고정 단계(S3)에서 파이프(P)가 고정이 완료되면 파이프 연결 단계(S4)로 진행된다. 파이프 연결 단계(S4)는 상기 준비 단계(S1)에서 고정된 연결 수단(90)을 회동 부재(10)를 회전시켜 파이프(P)와 고정시키는 최종 단계이다.
본 발명은 준비단계(S1), 파이프 이송단계(S2), 제 1 파이프 고정 단계(S3), 제 2 파이프 고정 단계(S3-1), 파이프 연결 단계(S4)와 같이 단계가 나누어져 있어 효율적으로 자동화된 시스템이다.
또한, 기존의 설비 시스템에 비하여 생산 소요 시간이 단축됨에 따라 생산량이 증가되어 경제성이 있으며, 각각의 단계마다 블록화 시켰기에 수리 및 수리유지비용이 저렴한 효과가 있다.
10 회동 부재. 11 지그 부재.
12 바이트.
21 롤러부. 22 제 1 톱니부.
22-1 제 2 톱니부. 23 하부 지그. 24 상부 지그.
30 이송 부재. 40 유압 실린더. 41 유압 실린더 로드.
90 연결 수단.
91 암나사부.

Claims (2)

  1. 회동부 전면에 형성된 지그 부재의 바이트를 유압을 이용하여 연결 수단을 고정하는 준비단계;
    메인 바디 상부에 일정한 간격으로 파이프를 이송할 수 있도록 다수개의 이송 부재가 구비되고, 이송 부재 상부에는 롤러부가 구비되며, 이송 부재를 이용하여 준비 단계에서 고정된 연결 수단까지 이송하는 파이프 이송단계;
    파이프가 이송되면 메인 바디의 상부에 형성된 제 1 톱니부가 형성된 하부 지그에 파이프 저면이 안착 되고, 파이프 상면은 유압 실린더 로드로 인하여 반원형의 제 2 톱니부가 형성된 상부 지그가 하향 고정되는 제 1 파이프 고정 단계;
    상기 준비 단계에서 고정된 연결 수단과 파이프의 고정 수단이 면접된 후 회동 부재가 회동하여 파이프와 연결 수단을 고정하는 파이프 연결 단계로 이루어진오일 및 가스 시추용 파이프 조립 시스템 있어서,
    상기 하부 지그와 상부 지그에 일정한 간격으로 제 1 결합공과 제 2 결합공이 형성되어, 각각의 결합공에 고정수단으로 제 1 톱니 유닛과 제 2 톱니 유닛을 선택적으로 고정하며, 파이프가 이송되면 메인 바디의 상부에 형성된 제 1 톱니 유닛이 형성된 하부 지그에 파이프 저면이 안착되고, 파이프 상면은 유압 실린더 로드로 인하여 제 2 톱니 유닛이 구비된 상부 지그가 하향 고정되는 제 2 파이프 고정단계;로 이루어짐을 특징으로 하는 오일 및 가스 시추용 파이프 조립 시스템.
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