KR102624227B1 - 작동유 회수식 bop 시스템 및 작동유 회수 방법 - Google Patents

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Abstract

해저에서 시추공이 형성된 위치에 설치되는 BOP 장비(10)와; 시추작업을 수행할 수 있도록 상기 BOP 장비를 통해 시추선까지 연장하는 라이저(20)와; 상기 라이저를 통하여 상기 BOP 장비와 상기 시추선 사이에서 작동유를 순환시키는 작동유 순환 시스템(30); 을 포함하는 작동유 회수식 BOP 시스템이 제공된다. 상기 BOP 장비에 공급된 작동유는 상기 작동유 순환 시스템에 의해 상기 시추선으로 회수될 수 있다.

Description

작동유 회수식 BOP 시스템 및 작동유 회수 방법 {WORKING FLUID RECOVERY TYPE BOP SYSTEM AND METHOD FOR RECYCLING THE WORKING FLUID}
본 발명은, BOP의 기능을 수행하기 위해 공급되는 작동유의 회수가 가능한 작동유 회수식 BOP 시스템 및 작동유 회수 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, 분출 방지기(BOP, Blowout Preventer)를 들 수 있다.
BOP 장비는 시추 과정에서 발생하는 고압의 가스를 안전하게 제거하여 해저 유정이나 가스정의 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 3,000m (4,300psi) 이상의 고압의 환경에서 내압으로는 15,000psi 압력을 견디도록 설계된다.
드릴 비트가 지층을 통과하면서 탄화수소 등이 고압으로 매립된 지층을 관통하면, 해저 유정이나 가스정으로부터 고압의 압력이 시추선까지 전해져 폭발이 일어날 수 있다. 따라서, 드릴링 작업 도중에 시추현장의 압력이 높아지는 킥(kick)과 같은 비상 상황이 발생하면 폭발로 이어지기 전에 드릴링 작업을 중단하고 시추공 내의 압력을 감소시켜야 한다. 나아가서, 시추공 내의 압력 감소에 실패하면 드릴 파이프를 자르고 실링시키거나 작업을 포기하고 현장을 이탈해야 한다.
이러한 일련의 작업을 위해 BOP 장비 내에는 유압에 의해 작동하는 각종 장치들이 내장되어 있는데, 종래에는 각종 장치들을 구동시키기 위해 사용된 작동유를 그대로 외부에 배출함으로써 작동유가 유실되고 환경오염이 발생하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, BOP의 기능을 수행하기 위해 공급되는 작동유를 시추선으로 회수할 수 있는 작동유 회수식 BOP 시스템 및 작동유 회수 방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 해저에서 시추공이 형성된 위치에 설치되는 BOP 장비와; 시추작업을 수행할 수 있도록 상기 BOP 장비를 통해 시추선까지 연장하는 라이저와; 상기 라이저를 통하여 상기 BOP 장비와 상기 시추선 사이에서 작동유를 순환시키는 작동유 순환 시스템; 을 포함하며, 상기 BOP 장비에 공급된 작동유는 상기 작동유 순환 시스템에 의해 상기 시추선으로 회수될 수 있는, 작동유 회수식 BOP 시스템이 제공될 수 있다.
상기 라이저는, 작동유가 상기 시추선으로부터 상기 BOP 장비까지 공급될 수 있는 공급 도관과, 작동유가 상기 BOP 장비로부터 상기 시추선까지 복귀할 수 있는 회수 도관을 포함할 수 있다.
상기 라이저는 상기 공급 도관 및 상기 회수 도관을 각각 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 시추선은, 작동유를 가압하는 HPU(Hydraulic Power Unit)와, 가압된 작동유를 상기 BOP 장비에 공급하기 전에 수용하는 어큐물레이터(Accumulator)와, 사용된 작동유를 상기 BOP 장비로부터 회수하여 재사용 가능한 상태로 처리하는 작동유 회수 유닛을 포함할 수 있다.
상기 시추선은 작동유 저장소를 더 포함할 수 있다.
상기 작동유 회수 유닛에서 처리가 완료된 작동유는, 상기 HPU에 직접 공급되거나, 상기 작동유 저장소에 공급되어 저장된 후 필요시 상기 HPU에 공급될 수 있다.
상기 BOP 장비는 유압으로 작동하는 유압 동작부를 포함할 수 있다.
상기 유압 동작부는, 파이프 램(pipe ram), 전단 램(shear ram), 블라인드 램(blind ram), 및 테스트 램 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 BOP 장비는, 상기 유압 동작부에 공급되는 작동유가 거쳐갈 수 있는 공급 포드(pod)와, 상기 유압 동작부에서 사용된 후 배출되는 작동유가 상기 시추선으로 회수되기 전에 거쳐갈 수 있는 회수 포드를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, HPU에 의해 작동유를 가압하는 단계와; 가압된 작동유를 공급 도관을 통하여 해저에 설치된 BOP 장비에 공급하는 단계와; BOP 장비의 내부에 설치된 유압 동작부를 작동유에 의해 구동시켜 작업을 수행하는 단계와; 사용된 작동유를 회수 도관을 통하여 시추선으로 회수하는 단계와; 상기 시추선에 설치된 작동유 회수 유닛에 의해 사용된 작동유를 재사용 가능한 상태로 처리하는 단계; 를 포함하는, 작동유 회수식 BOP 시스템에 의한 작동유 회수 방법이 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면, BOP의 기능을 수행하기 위해 공급되는 작동유를 시추선으로 회수할 수 있는 작동유 회수식 BOP 시스템 및 작동유 회수 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, BOP 장비의 내부에 장착된 각종 장치들을 작동시키기 위해 사용된 작동유를 시추선에서 회수하여 재활용할 수 있기 때문에, 작동유의 유실을 방지하여 작동유의 감소량을 작게 할 수 있고, 시추선 내부에 작동유를 저장하기 위한 작동유 저장탱크의 크기를 작게 할 수 있어 시추선의 내부공간 활용도를 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, BOP 장비의 내부에 장착된 각종 장치들을 작동시키기 위해 사용된 작동유를 시추선으로 복귀시키기 때문에 작동유의 배출로 인한 해양오염을 방지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작동유 회수식 BOP 시스템의 개략적인 구성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작동유 회수식 BOP 시스템을, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1에는 본 발명에 따른 작동유 회수식 BOP 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이 도시되어 있다.
시추 작업 중에는 시추공 내의 압력보다 상대적으로 높은 압력을 가진 층을 시추공이 관통하는 경우, 시추공 내로 고압의 유체 또는 가스가 유입되어 이들이 시추 유체, 시추 장비 및 다른 시추 구조물들로 전파되어 분출되는 블로 아웃(blow out) 현상이 발생할 수 있다. 블로 아웃 현상이 발생하면 시추선, 라이저 파이프 등 시추 장비에 피해를 초래될 뿐 아니라 대형 인명 사고를 유발할 가능성이 있다. 블로 아웃 현상을 방지하기 위해, 유정입구에 BOP(Blow Out Preventer) 장비가 설치된다. BOP 장비는 비상시 시추공 내부를 효과적으로 밀봉하여 시추공과 외부를 차단시키는 역할을 한다.
본 발명에 따른 작동유 회수식 BOP 시스템은, 해저에서 유정이나 가스정 등의 시추공이 형성된 위치에 설치되는 BOP 장비(10)와, 시추작업을 수행할 수 있도록 BOP 장비(10)를 통해 시추선까지 연장하는 라이저(20)와, 라이저(20)를 통하여 시추선과 BOP 장비(10)를 연결하여 작동유를 공급 및 회수하는 작동유 순환 시스템(30)을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 시추선이란, 해상에 부유되어 자력을 항해할 수 있는 선박의 형태를 가지는 것만을 의미하는 것은 아니고, 해상에서 시추작업을 수행할 수 있는 모든 종류의 구조물을 의미하는 것으로 간주되어야 한다.
BOP 장비(10)는, 웰헤드(wellhead)에 부착되도록 설치되어 비상시 시추공의 내부와 외부를 차단시킨다. BOP 장비(10)는, 예를 들어, 파이프 램(pipe ram), 전단 램(shear ram), 블라인드 램(blind ram), 테스트 램 등의 유압으로 작동하여 소정의 기능을 수행하는 유압 동작부(14)를 포함한다. 이들 유압 동작부(14)는, 예를 들어 상하방향으로 연속적으로 중첩 배치되어 있는 복수의 램들로 이루어질 수 있다.
유압 동작부(14), 예컨대 각종 램들은 유체의 유입에 따라 횡방향으로 구동되어 개폐되도록 구성될 수 있다. 파이프 램은 드릴 파이프의 외부와 웰보어(wellbore) 사이의 공간을 밀봉하는 기능을 수행할 수 있는 장치이고, 드릴 파이프의 크기에 따라 다양한 사이즈로 공급될 수 있다. 전단 램은 비상시 드릴 파이프를 자르면서 시추공을 폐쇄하는 기능을 수행할 수 있는 장치이다. 블라인드 램은 BOP 장비 내에 드릴 파이프가 없을 때 시추공을 밀봉하는 기능을 수행할 수 있는 장치이다. 또한, 테스트 램은 다른 램들을 테스트하는 기능을 수행할 수 있는 장치이다.
BOP 장비의 내부에는, 유압에 의해 구동되는 다양한 종류의 장치들이 설치되어 있으며, 본 발명은 BOP 장비의 내부에 설치된 장치의 종류 및 개수 등에 의해 한정되지 않는다.
또, BOP 장비(10)의 내부에는, 전술한 바와 같이 각종 기능을 수행할 수 있는 유압 동작부(14)에 공급되는 작동유가 거쳐갈 수 있는 공급 포드(pod)(12) 및 유압 동작부(14)에서 배출되는 작동유가 시추선으로 회수되기 전에 거쳐갈 수 있는 회수 포드(16)가 설치될 수 있다.
드릴링 작업을 수행하기 위해 BOP 장비(10)를 거쳐 시추공의 내부로 연장하는 라이저(혹은 드릴링 파이프)(20)는, 작동유가 시추선으로부터 BOP 장비(10)까지 공급될 수 있는 공급 도관(22)과, 작동유가 BOP 장비(10)로부터 시추선까지 복귀할 수 있는 회수 도관(24)을 포함한다. 라이저(20)는, 공급 도관(22) 및 회수 도관(24)을 각각 하나 이상 포함할 수 있다.
시추선은, 작동유가 BOP 장비(10)에 공급되어 유압 동작부(14)가 제 기능을 수행할 수 있도록 작동유를 가압하는 HPU(Hydraulic Power Unit)(32)와, 가압된 작동유를 BOP 장비(10)에 공급하기 전에 임시로 수용하는 어큐물레이터(Accumulator)(34)와, 사용된 작동유를 BOP 장비(10)로부터 회수하여 재사용 가능한 상태로 처리하는 작동유 회수 유닛(36)을 포함할 수 있다.
도시하지는 않았지만, 시추선은 작동유 저장소(도시생략)를 더 포함할 수 있으며, 작동유 저장소에 저장된 작동유는 필요시 HPU(32)에 공급될 수 있다. 또, 본 발명에 따른 시스템은, 작동유 회수 유닛(36)에서 처리가 완료된 작동유가 HPU(32)에 직접 공급되도록 구성될 수도 있고, 작동유 저장소에 공급된 후 필요시 HPU(32)에 공급되도록 구성될 수도 있다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 작동유 회수식 BOP 시스템에 의하면, HPU(32)에서 처리된 후 어큐물레이터(34)에 수용되어 있는 작동유는, 공급 도관(22)을 통해 해저의 BOP 장비(10)에 전달되어 소정의 작업을 수행할 수 있다. 작업을 수행한 작동유는, 외부로 배출되던 종래와는 달리, 회수 도관(24)을 통해 시추선으로 회수되며, 회수된 작동유는 작동유 회수 유닛(36)에서 처리되어 재사용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 작동유 회수식 BOP 시스템에 따르면, BOP 장비의 내부에 장착된 각종 장치들을 작동시키기 위해 사용된 작동유를 시추선에서 회수하여 재활용할 수 있다. 그로 인해, 작동유의 유실을 방지하여 작동유의 감소량을 작게 할 수 있고, 시추선 내부에 작동유를 저장하기 위한 작동유 저장탱크의 크기를 작게 할 수 있어 시추선의 내부공간 활용도를 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 작동유 회수식 BOP 시스템에 따르면, BOP 장비의 내부에 장착된 각종 장치들을 작동시키기 위해 사용된 작동유를 시추선으로 복귀시키기 때문에 작동유의 배출로 인한 해양오염을 방지할 수 있게 된다.
10: BOP 장비
12: 공급 포드(pod)
14: 유압 동작부
16: 회수 포드
20: 라이저
22: 공급 도관
24: 회수 도관
30: 작동유 순환 시스템
32: HPU(Hydraulic Power Unit)
34: 어큐물레이터(Accumulator)
36: 작동유 회수 유닛

Claims (10)

  1. 해저에서 시추공이 형성된 위치에 설치되는 BOP 장비와;
    시추작업을 수행할 수 있도록 상기 BOP 장비를 통해 시추선까지 연장하는 라이저와;
    상기 라이저를 통하여 상기 BOP 장비와 상기 시추선 사이에서 작동유를 순환시키는 작동유 순환 시스템;
    을 포함하며,
    상기 BOP 장비에 공급된 작동유는 상기 작동유 순환 시스템에 의해 상기 시추선으로 회수될 수 있으며,
    상기 시추선은, 작동유를 가압하는 HPU(Hydraulic Power Unit)와, 가압된 작동유를 상기 BOP 장비에 공급하기 전에 수용하는 어큐물레이터(Accumulator)와, 사용된 작동유를 상기 BOP 장비로부터 회수하여 재사용 가능한 상태로 처리하는 작동유 회수 유닛을 포함하며,
    상기 시추선은 작동유 저장소를 더 포함하며,
    상기 작동유 회수 유닛에서 처리가 완료된 작동유는, 상기 HPU에 직접 공급되거나, 상기 작동유 저장소에 공급되어 저장된 후 필요시 상기 HPU에 공급될 수 있는, 작동유 회수식 BOP 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 라이저는, 작동유가 상기 시추선으로부터 상기 BOP 장비까지 공급될 수 있는 공급 도관과, 작동유가 상기 BOP 장비로부터 상기 시추선까지 복귀할 수 있는 회수 도관을 포함하는, 작동유 회수식 BOP 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 라이저는 상기 공급 도관 및 상기 회수 도관을 각각 하나 이상 포함하는, 작동유 회수식 BOP 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 BOP 장비는 유압으로 작동하는 유압 동작부를 포함하는, 작동유 회수식 BOP 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 유압 동작부는, 파이프 램(pipe ram), 전단 램(shear ram), 블라인드 램(blind ram), 및 테스트 램 중 적어도 하나 이상을 포함하는, 작동유 회수식 BOP 시스템.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 BOP 장비는, 상기 유압 동작부에 공급되는 작동유가 거쳐갈 수 있는 공급 포드(pod)와, 상기 유압 동작부에서 사용된 후 배출되는 작동유가 상기 시추선으로 회수되기 전에 거쳐갈 수 있는 회수 포드를 포함하는, 작동유 회수식 BOP 시스템.
  10. HPU에 의해 작동유를 가압하는 단계와;
    가압된 작동유를 공급 도관을 통하여 해저에 설치된 BOP 장비에 공급하는 단계와;
    BOP 장비의 내부에 설치된 유압 동작부를 작동유에 의해 구동시켜 작업을 수행하는 단계와;
    사용된 작동유를 회수 도관을 통하여 시추선으로 회수하는 단계와;
    상기 시추선에 설치된 작동유 회수 유닛에 의해 사용된 작동유를 재사용 가능한 상태로 처리하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 시추선은, 작동유를 가압하는 HPU(Hydraulic Power Unit)와, 가압된 작동유를 상기 BOP 장비에 공급하기 전에 수용하는 어큐물레이터(Accumulator)와, 사용된 작동유를 상기 BOP 장비로부터 회수하여 재사용 가능한 상태로 처리하는 작동유 회수 유닛을 포함하며,
    상기 시추선은 작동유 저장소를 더 포함하며,
    상기 작동유 회수 유닛에서 처리가 완료된 작동유는, 상기 HPU에 직접 공급되거나, 상기 작동유 저장소에 공급되어 저장된 후 필요시 상기 HPU에 공급될 수 있는, 작동유 회수식 BOP 시스템에 의한 작동유 회수 방법.
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