KR102239828B1 - 시추선의 머드 탱크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 머드의 물성을 측정하기 위한 장치에 관한 것으로, 머드 탱크에 머드를 직접 추출할 수 있는 샘플 라인과 물성 측정 장비를 탈부착 가능하도록 장착하여 시추 작업 중에도 실시간으로 머드의 물성을 측정함으로써 다운타임(Down time)을 줄여 생산성을 향상시키고, 물성 측정 시간을 절감하며 별도의 고가 장비가 필요하지 않아 비용을 절감할 수 있는 머드 탱크에 관한 것이다.
본 발명에 따른 시추선의 머드 탱크는 머드 탱크에 설치되어 머드를 추출하기 위한 샘플 라인과 상기 샘플 라인에서 추출된 머드를 공급받아 물성을 측정하기 위한 측정 장비를 포함하며, 상기 측정 장비는 머드 탱크에 결합되는 머드 탱크가 제공된다.

Description

시추선의 머드 탱크{Mud Tank of Drillship}

본 발명은 머드의 물성을 측정하기 위한 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 머드 탱크에 머드를 추출하기 위한 샘플 라인 및 측정 장비를 장착함으로써, 실시간으로 머드의 밀도 및 점도를 측정할 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 말하고 있는 시추용 유체 혹은 머드(Mud)는 시추 운전(Drilling Operation)을 하는데 있어 혈액과도 같은 역할을 한다. 이것은 시추용 비트(Drill Bit)에서는 윤활 작용을 하고 있으며 시추할 때 발생되는 파편(Debris)을 제거하고 시추공(Hole)을 안정시키며 탄화수소가 웰 구경 속으로 유입되는 것에 대한 주요 안전 장벽(Safety Barrier)의 역할을 하게 된다.

실지로 시추용 머드는 본래 물 또는 연료(Fuel Oil)속에 용해된 벤토나이트(Bento-nite) 및 콜로이드 성(Collide) 형태의 점토로 이루어져 있는 아주 정교한 유체이다. 중정석(Baryte 혹은 황화바륨)은 시추용 머드의 비중(Specific Gravity)은 높이거나 이와 유사하게 비중을 변화시켜 중량을 높이기 위한 매개체로서 첨가되어 지며 최종 생성물은 머드와 동일한 농도로 굉장히 많은 양을 생산하게 된다.

머드는 특수한 화학 약품 및 무거운 돌가루 등을 섞어 점도(Viscosity) 및 밀도(Density)등을 일정 수준으로 유지하여 지층을 시추하기 위한 필요한 조건을 맞추는데, 이를 위해 머드가 저장되는 머드 탱크(Mud Tank) 내에 머드가 골고루 섞어주는 것이 중요하다.

머드 탱크 내에 머드를 골고루 섞어주는 장치에는 머드 교반기(Mud Agitator)가 있는데, 머드 교반기가 섞어줄 수 있는 범위는 중앙으로부터 일정한 거리까지만 가능하게 되어 한계가 있다. 이를 해결하기 위해 머드 건(Mud Gun) 등을 사용하여 머드 탱크의 사각지대의 머드를 효과적으로 섞이도록 한다. 따라서 교반이 잘 되었는지 확인하기 위해 머드 물성치의 측정은 필수이며 매우 중요한 역할을 한다.

종래에는 머드 탱크의 머드 물성을 측정하기 위해 머드 교반기를 중지시킨 상태에서 샘플을 채취하여 측정 장비가 있는 곳에서 물성을 측정하거나 값비싼 점도계를 사용하여 측정하기 때문에 시추 작업 중에는 샘플 채취가 불가능한 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허 제 10-2013-0049890(2013.05.15)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 머드 탱크에 머드를 직접 추출할 수 있는 샘플 라인과 물성 측정 장비를 탈부착 가능하도록 장착하여 시추 작업 중에도 실시간으로 머드의 물성을 측정함으로써 다운타임(Down time)을 줄여 생산성을 향상시키고, 물성 측정 시간을 절감하며 별도의 고가 장비가 필요하지 않아 비용을 절감할 수 있도록 하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 시추선의 머드 탱크에 있어서, 머드 탱크에 설치되어 머드를 추출하기 위한 샘플 라인; 상기 샘플 라인에서 추출된 머드를 공급받아 물성을 측정하기 위한 측정 장비를 포함하며, 상기 측정 장비는 머드 탱크에 결합되는 시추선의 머드 탱크가 제공된다.

상기 샘플 라인은 상기 머드 탱크의 각 측면 외벽에 다수가 설치될 수 있다.

상기 샘플 라인에 결합되어 머드의 양을 조절하는 제 1 밸브 및 제 2 밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 측정 장비는 머드의 밀도를 측정하기 위한 머드 밸런스(Mud balance)일 수 있다.

상기 측정 장비는 머드의 점도를 측정하기 위한 점도계일 수 있다.

상기 점도계는 눈금이 있는 투명한 재질로 만들어진 것일 수 있다.

상기 샘플 라인 또는 상기 측정 장비는 머드 탱크에 탈부착이 가능하도록 결합될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 시추선의 머드 탱크에 있어서 샘플 라인을 통해 추출된 머드의 물성을 측정하는 측정 장비가 구비되어 실시간으로 머드의 물성을 측정하는 시추선의 머드 탱크가 제공된다.

본 발명에 따르면, 머드 탱크에 머드를 직접 추출할 수 있는 샘플 라인과 물성 측정 장비를 탈부착 가능하도록 장착하여 시추 작업 중에도 실시간으로 머드의 물성을 측정함으로써 다운타임(Down time)을 줄여 생산성을 향상시키고, 물성 측정 시간을 절감하며 별도의 고가 장비가 필요하지 않아 비용을 절감하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 샘플 라인이 마련된 머드 탱크의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀도 측정 장비가 마련된 머드 탱크의 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 점도 측정 장비가 마련된 머드 탱크의 단면도.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 샘플 라인이 마련된 머드 탱크의 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 머드 탱크(10)는 머드 탱크(10)에 탈부착 가능하도록 설치되어 머드를 추출하기 위한 샘플 라인(100)과 샘플 라인(100)에서 추출되는 머드의 양을 조절하기 위한 제 1 밸브(200) 및 제 2 밸브(210)로 구성된다.

머드 탱크(10)에는 머드를 골고루 섞어주기 위한 머드 교반기(Mud agitator; 50)가 설치되고, 머드 교반기는 모터(60)에 의해 회전하면서 머드를 섞어주게 된다. 머드 탱크(10)의 외벽 하부에는 머드의 물성을 측정하기 위해 머드를 외부로 추출하기 위한 샘플 라인(100)이 결합된다.

샘플 라인(100)은 머드 탱크(10) 각 측면 외벽의 하부에 원하는 개수만큼 연결될 수 있으며, 머드 탱크(10)에 탈부착 가능하도록 결합될 수 있다. 연결된 샘플 라인(100)은 물성 측정 장치로 머드가 안전하게 공급되도록 "ㄱ"자 형으로 형성될 수 있다.

공급되는 머드의 양을 조절하기 위하여 샘플 라인(100)에는 머드 탱크에 가까운 부분에 제 1 밸브(200)가 설치되고, 물성 측정 장치로 머드가 공급되는 부분에 제 2 밸브(210)가 설치될 수 있다.

머드를 추출하기 위해 먼저 제 2 밸브(210)를 닫은 상태에서 제 1 밸브(200)를 열고, 제 2 밸브(210)를 서서히 열면서 머드의 양을 조절할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 밀도 측정 장비가 마련된 머드 탱크의 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 밀도 측정 장비가 마련된 머드 탱크는, 머드의 밀도를 측정하기 위해서 머드 탱크(10) 외벽에 설치된 샘플라인 하부에 머드 밸런스(Mud balance, 300)가 구비될 수 있다.

머드 밸런스(300)는 볼트/너트와 같은 결합부재 등을 이용하여 머드 탱크(10)에 탈부착이 가능하도록 결합될 수 있으며 수평이 유지되도록 설치하도록 한다. 또는, 머드 탱크(10)에 탈부착 가능하도록 결합된 베이스부(500)가 설치되어 머드 밸런스(300)의 빔(310)이 베이스부(500)의 고정부(510)와 수평이 되도록 결합될 수 있다.

머드 밸런스(300)는 눈금이 매겨진 빔(beam, 310), 빔의 일단에 결합되는 머드 컵(320), 빔의 타단에 결합되는 평형추(330), 빔에 슬라이딩 가능하게 고정되는 유동추(slider-weight, 340) 및 평행 상태를 결정하기 위한 기포관(bubble level, 350)으로 구성된다.

눈금이 매겨진 빔(310)의 일단에는 머드를 일정량 저장하기 위해 눈금이 매겨지고 뚜껑이 구비된 머드 컵(320)이 고정되고, 타단에는 일정 무게를 가진 평형추(330)가 고정된다.

유동추(340)는 빔(310)에 슬라이딩 가능하도록 고정되어 빔의 길이 방향으로 움직여서 빔(310)이 수평을 이루도록 할 수 있다.

기포관(340)은 평형 유지를 결정하기 위해 색깔이 들어간 액체와 공기 버블이 포함된 챔버로 이루어져 있다.

머드 탱크(10)로부터 샘플 라인(100)을 통해 추출된 머드를 머드 컵(320)에 일정량 담아 뚜껑을 닫은 후, 빔이 수평을 이루도록 유동추(340)를 빔(310)의 길이 방향에 따라 움직여서 기포관(340)을 통해 수평 여부를 결정한 후, 유동추(340)가 최종 위치한 빔(310)의 눈금을 읽어서 머드의 밀도를 확인할 수 있다.

이로써, 시추 작업 중에도 머드 탱크로부터 머드를 실시간으로 추출하여 머드의 밀도를 측정할 수 있다.

도 3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 점도 측정 장비가 마련된 머드 탱크의 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 머드의 점도를 측정하기 위해서 샘플라인 하부에 머드 점도계(Mud Viscosity Meter, 400)가 구비될 수 있다. 머드 점도계(400)는 깔대기 모양으로 이루어져, 상부는 머드가 투입되는 공간이며 하부는 머드가 배출되는 공간으로 이루어진다. 또한, 머드 점도계(400)는 투명한 플라스틱 재질로 이루어지고 눈금이 매겨져 있어서 일정량을 정확하게 저장할 수 있도록 한다.

머드 점도계(400)에는 막대 형태의 돌출부(410)가 있어서 볼트/너트와 같은 결합부재 등을 이용하여 머드 탱크(10)에 탈부착이 가능하도록 결합될 수 있으며, 또는 머드 탱크(10)에 탈부착 가능하도록 결합된 베이스부(500)가 설치되어 머드 점도계(400)의 돌출부(410)가 베이스부(500)의 고정부(510)에 결합될 수 있다.

머드 점도계(400)는 머드 탱크(10)로부터 샘플 라인(100)을 통해 추출된 머드를 저장하기 위해 머드 점도계(400)의 하부 구멍은 막은 상태로 유지한 후, 일정량의 머드가 머드 점도계(400)에 공급된 후에는 머드 점도계(400)의 하부 구멍을 열어서 머드가 모두 배출되는 시간을 계산하여 점도를 측정할 수 있다.

예컨대, 머드 점도계(400)에 946cm² 만큼 머드를 저장한 후 머드 점도계(400)의 하부 구멍을 통해 946cm²의 머드가 모두 배출되는데 걸리는 시간을 측정할 수 있다.

머드 탱크에 머드를 직접 추출할 수 있는 샘플 라인과 물성 측정 장비를 탈부착 가능하도록 장착하여 시추 작업 중에도 실시간으로 머드의 물성을 측정함으로써 다운타임(Down time)을 줄여 생산성을 향상시키고, 물성 측정 시간을 절감하며 별도의 고가 장비가 필요하지 않아 비용을 절감할 수 있다.

본 발명의 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

10 : 머드 탱크 100 : 샘플 라인
200 : 제 1 밸브 210 : 제 2 밸브
300 : 머드 밸런스 310 : 빔
320 : 머드 컵 330 : 평형추
340 : 유동추 350 : 기포관
400 : 점도계 500 : 베이스부

Claims (8)

1. 시추선의 머드 탱크에 있어서,
   머드 탱크에 설치되어 머드를 추출하기 위한 샘플 라인;
   상기 샘플 라인에 결합되어 머드의 양을 조절하는 제 1 밸브 및 제 2 밸브; 및
   상기 샘플 라인에서 추출된 머드를 공급받아 물성을 측정하기 위한 머드 밸런스(Mud balance)를 포함하며,
   상기 샘플 라인은 머드 탱크의 각 측면 외벽에 “ㄱ”자 형으로 다수가 설치되며,
   상기 머드 밸런스는 눈금이 매겨진 빔(beam), 빔의 일단에 머드를 일정량 저장하기 위해 눈금이 매겨지고 뚜껑이 구비된 머드 컵, 빔의 타단에 결합되는 평형추, 빔에 슬라이딩 가능하게 고정되는 유동추 및 평행 상태를 결정하기 위한 기포관을 포함하며, 머드 밸런스의 빔은 머드 탱크에 탈부착 가능하도록 결합된 베이스부의 고정부와 수평이 되도록 결합되며,
   상기 유동추는 빔에 슬라이딩 가능하도록 고정되어 빔의 길이 방향으로 움직여서 빔이 수평을 이루도록 하며,
   상기 기포관은 평형 유지를 결정하기 위해 색깔이 들어간 액체와 공기 버블이 포함된 챔버로 구성되며,
   상기 머드 탱크로부터 샘플 라인을 통해 추출된 머드를 머드 컵에 일정량 담아 뚜껑을 닫은 후, 빔이 수평을 이루도록 유동추를 빔의 길이 방향에 따라 움직여서 기포관을 통해 수평 여부를 결정한 후, 유동추가 최종 위치한 빔의 눈금에 따라 머드의 밀도를 확인하는, 시추선 머드 탱크.
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