KR19980025071A - 낮은 흘수의 부양되는 해양 굴착 및 생산 구조물 - Google Patents

Abstract

낮은 흘수의 부양하는 해양 굴착/생산 구조물은 그 위에 하나 이상의 모듈 혹은 갑판이 공정 설비, 석유 굴착장치, 이용설비들과 직원용 숙소를 지지하도록 위치 가능한 부양되는 선체로 형성되는데, 굴착 및/또는 생산은 선체의 중심유정을 통하여 이루어지고, 상기 선체는 고정된 밸러스트, 오일 저장지역, 저장된 석유의 가벼운 중량은 차감하기 위한 가변 가능한 빈공간과 밸러스트를 구비한다. 선체는 비교적 적은 흘수평면 지역을 갖춤과 더불어 선체가 설치되는 지역의 파도 주기와 부조화되는 뒷질과 옆질 주기를 갖게 된다.

Description

낮은 흘수의 부양되는 해양 굴착 및 생산 구조물

본 발명은 해양의 석유을 굴착하고 생산하는 것에 관한 것으로, 특히 이와 같은 작업에 사용되는 부양구조물에 관한 것이다.

해양의 석유 산업 분야에서, 석유의 매장량이 많음에도 불구하고 해저에 포피를 고정하는 비용이 너무나 과도해서 충분한 경제적 대가를 얻지 못하는 지역에서 사용되어 지는데, 이러한 부양구조물로는 반이 물에 잠길 수 있는 갑판 승강식 해양 석유 굴착 장치와 다수의 닻을 사용하여 위치에 정박시키는 배, 다수의 반동 추진 엔진을 사용하여 제 위치에 바지선을 고정하는 다이내믹하게 정위되는 배 및 장력 교각 플랫폼(TLP)이 사용되어 왔다.

각 구조물은 장점과 단점을 갖는데, 예컨대 다이내믹하게 정위되는 배는 닻과 정박용 선은 필요로 하지 않지만, 파도와 해류에 대하여 넓은 표면 지역을 갖게 되고, 이는 배를 제 위치에 고정하는데 다량의 동력을 필요로 하며 넓은 표면 지역으로 인해, 배가 파도의 작용에 대응하여 융기와 뒷질, 옆질 운동을 받게 된다. 반이 물에 잠기는 해저 유전 굴착용 작업대는 파도에 대하여 더 작은 표면 지역을 가지며, 뒷질과 옆질 운동에 대하여 민감성이 둔화되지만, 여전히 융기운동을 받고 많은 양의 석유를 저장할 수는 없었다.

굴착과 생산은 구조물의 운동을 수용하여 설계되어야만 하므로, 주변 환경으로 인해 유도되는 운동들을 최소화하는 것은 안정성과 편안함의 견지에서뿐만 아니라 작동의 견지에서도 바람직하다. 설계와 건설비용은 직접적으로 구조물의 융기, 뒷질, 옆질의 양에 관계된다.

한편 TLP는 융기, 뒷질, 옆질의 최소화에는 비교적 성공적이지만, TLP는 바다가 비교적 거칠어질 수 있는 심해용으로 설계된 깊은 흘수의 구조물이였다.

이제까지 본 기술 분야의 현재 상태로는 해수가 온화하고, 파도의 최대높이가 30 또는 40피트를 초과하는 경우가 적은 심해 지역에 적절하도록 하는데 주안점을 둔 구조물은 없었다.

이에 본 발명의 목적은 서로 독립적으로 제조되어 선체와 갑판이 반드시 최종 현장이 아닌 장소에서도 조립되어질 수 있어서 공기(貢期)와 비용을 줄일수 있는 부양하는 해양 구조물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 매우 바람직한 융기와, 뒷질, 옆질 운동 특성을 구비하는 부양하는 해양 구조물을 제공하기 위한 것으로, 생산과 굴착의 강공급관을 사용하고 기상상태에 영향을 적게 받는 굴착 작업을 가능하게 하게 하는 것이다.

도 1은 본 발명을 등척으로 도시한 사시도,

도 2는 갑판이 장착된 본 발명의 외부측면도,

도 3은 갑판이 장착된 본 발명의 내부측면도,

도 4는 도 3의 4-4선 단면도,

도 5는 도 3의 5-5선 단면도,

도 6은 도 3의 6-6선 단면도,

도7은 도 4의 7-7선 단면도,

도8은 도 4의 8-8선 단면도.

본 발명은 파도가 낮은 심해 지역에 중점을 둔 것으로 현재 사용하는 부양되는 구조물의 상이한 형태의 장점을 결합한 낮은 흘수의 부양되는 구조물을 제공하게 되는 바, 이러한 구조물은 공정 설비와 해양 석유 굴착 장치, 이용 설비 및 선원 숙소를 지지하기 위해 하나이상의 모듈 또는 갑핀이 위치 가능한 부양하는 선체로 형성된다. 여기서 굴착 및/또는 생산은 선체내에 중심 유정을 통해 이루어지는 바, 상기한 선체는 고정된 밸러스트의 오일 저장 지역 및 저장된 오일의 가벼운 중량을 차감하기 위한 빈 공간과 가변적인 밸러스트를 구비하며 선체는 비교적 적은 흘기 평면 면적을 갖게 된다. 또한 선체는 이 선체가 설치되어질 지역 내에 파도와 부조화하는 옆질과 뒷질 주기를 갖게 된다.

이하 본 발명을 첨부한 예시도면에 의거 상술한다.

도면에 있어서, 도 1에는 본 발명에 따른 구조물이 참조 번호10으로 도시된 바, 낮은 흘수(吃水)의 부양되는 구조물(10)은 부력이 있는 선체(12)로 구성되고, 상기 선체는 고정된 밸러스트(ballast;14)와 오일 저장부(16), 빈 공간과 가변적인 밸러스트부(18) 및, 공정설비와, 해양 석유의 굴착 장치, 이용 설비 및 직원 숙소용 갑판 또는 모듈을 수용하고 지지하는 부분(20)으로 구성된다. 여기서 상기한 선체(12)는 바다 밑의 유정을 굴착하고 이로부터 생산을 하는 동안 사용되는 공급관을 수용하는 선체를 관통하여 수직으로 연장되는 유정(22)을 구비한다.

바람직한 실시예에서, 고정된 밸러스트부(14)는 선체(12)의 하부선단에 위치하고 구조물의 하부 선단에 고정 밸러스트를 배치함으로써 부력 중심하부의 중력 중심을 위치하게한다. 또한 고정 밸러스트는 콘크리트와 같은 적당한 물질로 형성가능하여 관련된 비용을 절감하는데 도움을 줄 수 있다. 물론 고정 밸러스트의 두께와 중량은 구조물의 크기, 무게, 이동에 따라 결정된다.

석유 저장부(16)는 해수가 바닥으로부터 저장부로 유입되는 것이 가능하도록 함으로서 압력이 균등해지는바, 이는 도 3에서 참조 번호 17로 바다에 대해 균일화하기 위한 석유저장부(16)내에 해수를 도시하게 되며, 특정 석유 탱크의 규약에 부합시킬 필요가 있다면, 석유 저장부(16)를 이중의 벽을 사용함으로써 형성할 수도 있다.

도 3과 도 4, 도 5, 도7, 도8에 도시된 빈 공간과 가변적인 밸러스트부(18)의 빈 공간(19)은 부양체(10)에 부양력을 제공하고, 도 3과 도 6 및 도 8에 도시된 빈 공간과 가변적인 밸러스트부(18)의 가변적인 밸러스트부(21)는 저장된 석유의 더 가벼운 중량을 차감하는데 사용되는데 일정한 흘수를 유지하기 위해 대략적으로 석유 1배럴의 부양력의 차감에 해수 1입방 피트가 필요하다. 여기서 일정한 흘수를 유지하는 것은 공급관이 해저에 연결되고 기둥들의 상대 이동이 제한되므로 바람직한 것이다.

도 1 내지 도 3에서 도시된 바와 같이, 선체(12)는 흘수선(24)으로 지적된 바와 같은 선체의 작업 흘수에서 선체 흘수 평면의 지역이 선체의 주요부의 잠수된 하부지역보다 아주 적게 되는데, 이는 도 3과 도 4, 도 5 및 도 8에 도시된 바와 같이 선체의 중심과 각 선단에 이 선체의 각 선단과 중심으로부터 사방으로 연장되어 선체의 각 선단과 중심에서 대체로 U자형 또는 절취된 부분을 구획하도록 빈공간(19')을 구비함으로써 가능하게 된다. 또한 작업 흘수에서, U-자형부의 바닥은 수중에 있게 되는데, 선박용 경우처럼 선체의 작업용 흘수가 석유 저장부(16)에 있는 경우보다 훨씬 작은 흘수 평면 지역을 초래하게 되고 비교적 작은 흘수 평면 지역은 선체에 파도 주기보다 훨씬 긴 융기 주기를 제공하게 된다.

선체의 옆질과 뒷질 주기는 파도와 부조화를 이루게 되어 구조물이 바람직한 옆질과 뒷질 운동을 갖게 되며, 구조물의 운동은 가변적인 밸러스트부(21)위에 선체의 각 선단에 절취부 또는 U-자형부내에 배플(26)을 제공하여 더욱 향상될 수 있는데, 도 4에 도시된 바와 같이 배플(26)은 선단 빈 공간(19′)과 선체의 중심부사이로 연장되는 수직벽으로 형성된다. 작업 흘수에 있을 때, 배플(26)은 갑판을 지지하는 선체의 벽들 사이에 이동하는 해수의 자유 수면 효과와 해수의 튀어 오름을 경감시키고, 중심의 U-자형부는 작업 흘수선 상부에 위치하게 되어 파도 작용으로부터 중심의 유정(22)내에 공급관을 보호한다.

작업 중에, 구조물(10)의 가변적인 밸러스트부(21)는 작업의 상이한 단계 중에 구조물(10)의 흘수를 변화시키는데 사용될 수 있다. 예컨대, 경량의 배에서 상기 흘수는 45피트로 조절가능하고, 어떤 장소로 구조물을 견인하기 위해서, 흘수는 50 내지 70피트의 더욱 안정한 흘수로 조절될 수 있으며, 굴착 및/또는 생산 작업 중에 흘수는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 160피트의 흘수로 조절될 수 있다. 도 1과 도 2에 도시된 30피트의 건현(乾舷)지역은 단지 예이고, 특정 해양 상태에서는 45피트가 더욱 적절할 수도 있다.

구조물(10)은 공정 장비와 석유 굴착 장치, 이용 설비들과 직원용 숙소용 지지 모듈 또는 갑판으로부터 다른 위치에 건설될 수 있어서 건축과 설치 면에서 공기와 비용을 줄일 수 있게 되는 장점을 가지고 있다. 한편 그 위에 갑판이 지지되는 바지선이 선체의 절취부 안으로 부양되어지고, 지지부(20)상부에 위치될 수 있게 되는 흘수 이하로 구조물(10)에 밸러스트를 달아서 갑판을 설치할 수 있다. 상기한 갑판은 그 이후에 바지선 하부에 밸러스트를 달거나 밸러스트를 제거하여 선체를 상승, 또는 두 가지를 혼합하여 사용함으로써 선체 쪽으로 이송된다. 일단 갑판이 설치되고 나면, 구조물(10)은 바람직한 작업 흘수로 밸러스트를 달아 작업 장소로 견인되고 제 위치에 정박될 수 있다.

구조물(10)과 함께 사용되는 굴착과 생산 공급관은 해양 산업에서 공지된 몇 가지 형태 중에서 선택 가능하다.

추가될 수 있는 다른 사양은 도 3에 도시된 흐름 저항 평판(28)이며, 이 평판(28)은 파도 주기에 유사한 주기를 갖는다면, 유정(22)내에 수위가 수직으로 공진하는 것을 방지하게 되며 상기 평판은 물 흐름용 전체개방구가 유정(22)의 횡단면적의 거의 20% 내지 30%가 치수가 정해진다.

구조물은 도면에서 도시된 바와 같은 크기로 하려면 다음의 수치가 활용되는 바, 구조물(10)은 41,900톤의 전 건현 중량에 대해 31,900톤의 갑판 하중과 함께 10,000톤 중량의 갑판 구조물을 수용하며 석유 저장부(16)는 1,500,000배럴의 석유를 저장할 수 있으며 선체(12)의 강철 중량이 514,000톤의 배수량과 72,100톤의 고정된 밸러스트와 함께 약 60,000톤이 될 것이다. 또한 유정(22)은 생산과 굴착용으로 40개의 슬롯을 구비할 수 있는 바, 도면에서 기재한 수치는 크기의 일례로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

다양하고 상이한 실시예들이 본 발명의 범주 내에서, 상세한 설명은 본 발명을 설명하는 것이지 한정하기 위한 것은 아니다.

본 발명은 서로 독립적으로 제조되어 선체와 갑판이 반드시 최종 현장이 아닌 장소에서도 조립되어질 수 있어서 공기(貢期)와 비용을 줄일수 있는 부양하는 해양 구조물을 제공할 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 선체 내에 적어도 U-자형 단면을 구획하여 선체가 작용 흘수에 놓였을 때 U-자형부 상부는 흘수 평면 위에 있고, U-자형 바닥부는 수중에 있게 되는 선단부를 구비하며, 이 U-자형부 상부에 갑판을 수용하게 되는 부양하는 선체와; 상기 선체의 하부 선단에 고정된 밸러스트부; 상기 선체내에 석유 저장부; 상기 선체내에 가변적인 밸러스트부 및; 선체를 관통하는 수직 유정을 구비한 낮은 흘수의 부양되는 해양 굴착 및 생산 구조물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 석유 저장부가 해수압과 동일한 압력이 되는 것을 특징으로 하는 낮은 흘수의 부양되는 해양 굴착 및 생산 구조물.
3. 제 1항에 있어서, 상기 선체에 구획된 U-자형부의 하부 내에 배플을 구비하는 것을 특징으로 하는 낮은 흘수의 부양되는 해양 굴착 및 생산 구조물.
4. 선체내에 적어도 U-자형 단면을 구획하여 선체가 작용 흘수에 놓였을 때, U-자형부 상부는 흘수 평면 위에 있고, U-자형 바닥부는 수중에 있게 되는 선단부를 구비하며, 이 U-자형부 상부에 갑판을 수용하게 되는 부양하는 선체와; 상기 선체의 하부 선단에 고정된 밸러스트부; 선체내에 위치하면서 해수압과 동등한 압력을 갖는 석유 저장부; 선체내에 가변적인 밸러스트부; 선체를 관통하는 수직 유정 및; 선체내에 구획된 U-자형부의 하부내에 배플을 구비한 낮은 흘수의 부양되는 해양 굴착 및 생산 구조물.