KR200485053Y1 - 반잠수식 시추선 - Google Patents

Abstract

반잠수식 시추선에 관한 것으로, 상부 갑판의 하부에 형성되고 내부에 엔진이 설치되는 제1 및 제2 엔진룸, 상기 제1 및 제2 엔진룸에서 발생하는 배기가스를 각각 해수면 하부로 배출하는 복수의 배기가스 라인을 포함하는 구성을 마련하여, 배기가스 라인을 해수면 하부까지 수직 방향으로 연장해서 설치함에 따라, 종래에 수직 상방으로 배기가스 라인 및 굴뚝 구조물을 설치해서 배기가스를 공중으로 배출하는 경우에 비해, 굴뚝 구조물을 제거하고, 배기가스 라인의 길이 및 무게를 감소시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

반잠수식 시추선{SEMI-SUBMERSIBLE DRILLING RIG}

본 고안은 반잠수식 시추선에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해저로부터 자원을 개발하는 반잠수식 시추선에 관한 것이다.

반잠수식 시추선(Semi-Submersible Drilling Rig)은 해저에 매장된 원유와 가스의 시추를 목적으로 하는 시추 설비이다.

반잠수식 시추선은 자동위치제어시스템(Dynamig Positioning system)에 의해 위치를 유지하기 때문에, 드릴링 작업시 안정성이 높고, 깊고 거친 바다에서도 시추작업이 가능한 장점이 있다.

이에 따라, 최근에는 심해유전 개발시 반잠수식 시추선과 같은 시추 설비를 이용해 최대 시추수심(WaterDepth)과 최대 시추깊이(Drilling Depth)가　점점 깊어지는 추세이다.

반면, 드릴십(Drill Ship)은 넓은 수선면적으로 인해 데크 적치량을 늘릴 수 있지만, 선박 형태이기 때문에 드릴링 작업성은 저하된다.

본 출원인은 하기의 특허문헌 1 등 다수에 반잠수식 시추선에 대한 기술을 개시하여 특허 출원한 바 있다.

일반적으로, 반잠수식 시추선은 6대 내지 8대의 발전기로 구성되는 자가발전 시스템을 포함한다.

이러한 발전기들의 배치에 대한 설계는 환경 문제, 주변 기기배치, 그에 적용되는 배관 및 전기 케이블 설계에 이르기까지 중요한 변수가 되고, 각 모델의 주요 특성을 대변하는 인자가 되기도 한다.

그 중에서도 특히 엔진 배기가스 라인의 배치 설계는 기계적인 내용과 맞물려 반잠수식 시추선의 안전 문제 및 환경 문제까지 고려해서 수행되고 있다.

종래기술에 따른 반잠수식 시추선은 배기가스 라인을 공중으로 배치하였다.

예를 들어, 도 1은 종래의 반잠수식 시추선의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 반잠수식 시추선에 적용되는 배기가스 라인 설치구조를 보인 도면이다.

종래의 반잠수식 시추선은 도 1에 도시된 바와 같이, 부력을 형성하는 폰툰(pontoon)(1), 폰툰(1)의 상부에 설치되고 시추에 필요한 각종 장비들이 설치되며 중앙부에 시추 작업이 가능하도록 문풀(moonpool)이 형성되는 상부 갑판(upper deck)(2), 폰툰(1)과 상부 갑판(2)을 연결하는 복수의 컬럼(column)(3) 및 문풀의 상부에 설치되는 데릭(derrick)(4)을 포함한다.

데릭(4)은 트러스(truss) 구조로 형성되어 시추 작업시 굴착공에 설치되는 굴착 파이프(drillging pipe), 해저에 굴착 작업시 지반 붕괴를 방지하도록 굴착공 주위에 설치되는 파이프인 케이싱(casing), 해저에서부터 반잠수식 시추선 사이에 설치되는 일련의 파이프인 라이저(riser) 등 해저로 내려지는 구조물을 연결하고 지지하는 기능을 한다.

상부 갑판(2)의 일측에는 작업자들의 생활공간이자 문화공간인 거주구(living quarter)(5)가 마련되고, 비상 상황 시 작업자의 탈출할 할 수 있도록 구명정 및 시추를 위한 장비를 조작하고 외부에서 조달되는 물자를 시추선으로 올리는 등 각종 용도로 사용되는 크레인이 설치된다.

이러한 종래의 반잠수식 시추선은 도 2에 도시된 바와 같이, 굴뚝(funnel)(8) 내부에 엔진룸(6)에서 발생한 배기가스를 외부로 배출하도록 수직 방향으로 설치된 다수의 배기가스 라인(7)을 구비한다.

대한민국 특허 공개번호 제10-2015-0021705호(2015년 3월 3일 공개)

그러나 종래기술에 따른 반잠수식 시추선은 배기가스를 공중으로 배출하기 위해, 상당히 높은 위치까지 배기가스 라인을 연장해서 설치해야 한다.

특히, 배기가스 라인을 안정적으로 지지하고 작업자의 이동시 배기가스의 열로 인한 인적 사고를 방지하기 위해, 굴뚝 구조물도 높게 연장해서 설계해야만 한다.

이와 같이, 종래기술에 따른 반잠수식 시추선은 배기가스 라인 및 굴뚝 구조물을 공중으로 연장해서 설계함에 따라, 제조 비용이 상승하고, 설치 작업시 작업시간이 불필요하게 증가하는 문제점이 있었다.

특히, 반잠수식 시추선은 해상에 떠 있을 수 있도록 각 설비들의 무게를 최소화하고, 중력의 수직 중심(Vertical Center of Gravity, 이하 'VCG'라 함)을 최대한 낮게 설계해야 한다.

그러나 종래기술에 따른 반잠수식 시추선은 배기가스 라인 및 굴뚝 구조물의 무게로 인해, 전체 무게가 과도하게 증가하고, VCG가 높아지는 문제점이 있었다.

또한, 종래기술에 따른 반잠수식 시추선은 발전기의 배치 구조, 환경 문제와 주변기기 배치 구조 및 배관과 전기 케이블 설계를 고려하는 복잡한 과정을 수행해야 함에 따라, 설계 작업의 난이도가 상승하는 문제점이 있었다.

본 고안의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 엔진에서 발생한 배기가스를 수중으로 배출하도록 배기가스 라인이 설치되는 반잠수식 시추선을 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 발전기의 배치, 환경 문제와 주변기기 배치의 구조 및 배관, 전기 케이블 설계를 고려하여 엔진 배기가스 라인을 설계한 반잠수식 시추선을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 반잠수식 시추선은 상부 갑판의 하부에 형성되고 내부에 엔진이 설치되는 제1 및 제2 엔진룸, 상기 제1 및 제2 엔진룸에서 발생하는 배기가스를 각각 해수면 하부로 배출하는 복수의 배기가스 라인을 포함하고, 상기 배기가스 라인은 각 엔진룸에서 해수면 하부까지 수직 방향으로 연장해서 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 배기가스 라인은 지지부재에 의해 선체에 지지되고, 상기 엔진에서 발생하는 배기가스는 상기 배기가스 라인을 통해 해양으로 직접 배출되는 것을 특징으로 한다.

상기 배기가스의 배출압력이 해수에 의한 해수압보다 커지도록, 상기 엔진의 동력을 이용해서 공기를 압축하고 압축된 공기를 상기 배기가스 라인으로 공급하는 보조 압축기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 배기가스 라인의 선단부에는 해수의 유입을 방지하는 역류방지부재가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 배기가스 라인에는 배기 작업시 발생하는 소음을 저장하는 소음기가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 및 제2 엔진룸은 각각 좌현과 우현 선수 부근에 형성되고, 상기 배기가스 라인의 선단부에는 선미측 하방을 향해 굴곡진 굴곡부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 배기가스 라인의 선단면은 선체의 외측 또는 선미측 하방을 향해 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 반잠수식 시추선에 의하면, 배기가스 라인을 해수면 하부까지 수직 방향으로 연장해서 설치함에 따라, 종래에 수직 상방으로 배기가스 라인 및 굴뚝 구조물을 설치해서 배기가스를 공중으로 배출하는 경우에 비해, 굴뚝 구조물을 제거하고, 배기가스 라인의 길이 및 무게를 감소시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.

이에 따라, 본 고안에 의하면, 반잠수식 시추선 전체의 무게를 최소화할 수 있고, 반잠수식 시추선의 VCG를 낮춰서 안정성을 높일 수 있다는 효과가 얻어진다.

또, 본 고안에 의하면, 굴뚝 구조물을 삭제하여 상부 갑판의 구조를 간소화하고, 공간 활용도를 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.

또한, 본 고안에 의하면, 배기가스를 직접 해양으로 배출함에 따라, 배기가스가 상부 갑판에 마련된 거주구로 유입되는 것을 차단할 수 있다는 효과가 얻어진다.

이에 따라, 본 고안에 의하면, 엔진의 배기가스를 해양으로 배출하여 상부 갑판에 구비되는 거주구의 대기오염을 방지함으로써, 작업자의 건강상에 발생할 수 있는 위해를 미연에 예방할 수 있다는 효과가 얻어진다.

도 1은 종래의 반잠수식 시추선의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 반잠수식 시추선에 적용되는 배기가스 라인 설치구조를 보인 도면,
도 3은 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 반잠수식 시추선의 정면도,
도 4는 도 3에 도시된 반잠수식 시추선에 설치된 배기가스 파이프의 설치구조를 보인 개략 구성도,
도 5 및 도 6은 본 고안의 다른 실시 예에 따른 반잠수식 시추선에 적용되는 배기가스 라인 선단부의 확대도.

이하 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 반잠수식 시추선을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 실시 예에서는 설명의 편의를 위하여 도 1에 도시된 반잠수식 시추선의 구성을 원용해서 설명하기로 한다. 그러나 본 고안은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태의 반잠수식 또는 부유식 해양 플랜트에 적용되도록 변경될 수 있음에 유의하여야 한다.

도 3은 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 반잠수식 시추선의 정면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 반잠수식 시추선에 설치된 배기가스 파이프의 설치구조를 보인 개략 구성도이다.

본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 반잠수식 시추선은 상부 갑판(2)의 하부에 엔진룸을 마련하고, 엔진룸에서 발생한 배기가스를 해수면 하부로 배출하도록, 배기가스 라인이 엔진룸의 하방을 향해 수직으로 설치되는 구조를 갖는다.

도 3 및 도 4를 참조하여 상세하게 설명하면, 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 반잠수식 시추선은 상부 갑판(2)의 하부 양측에 각각 설치되는 제1 및 제2 엔진룸(11,12), 제1 및 제2 엔진룸(11,12)에서 발생하는 배기가스를 각각 해수면 하부로 배출하는 복수의 배기가스 라인(13)을 포함한다.

제1 및 제2 엔진룸(11,12)은 반잠수식 시추선의 이동이나 위치조정, 각 설비들의 구동에 필요한 전력을 생산하는 엔진(E)이 설치되는 공간으로, 상부 갑판(2)의 하부에 별도로 형성될 수 있다.

엔진(E)은 반잠수식 시추선 자체적으로 이동하기 위해 동력을 발생하는 메인 엔진 및/또는 해상에 설치된 위치를 조절하거나 방향을 전환하고 전력을 생산하도록, 발전기 역할을 하는 보조 엔진을 포함할 수 있다.

이러한 제1 엔진룸(11)과 제2 엔진룸(11)은 각각 좌현과 우현의 선수 부근에 형성되는 것이 바람직하다.

배기가스 라인(13)은 제1 및 제2 엔진룸(11,12)에서 해수면 하부까지 수직 방향으로 연장 형성될 수 있다.

배기가스 라인(13)은 지지부재(14)를 이용해서 상부 갑판(2)이나 폰툰(1), 컬럼(3) 등에 안정적으로 지지될 수 있다.

이와 같이, 배기가스 라인(13)이 제1 및 제2 엔진룸(11,12)에서 해수면 하부까지 수직 방향으로 연장 형성됨에 따라, 본 고안은 종래에 배기가스 라인(7)을 지지하기 위해 설치되는 굴뚝 구조물(8)을 제거할 수 있고, 배기가스 라인(13)의 길이를 대폭 감소시킬 수 있다.

이에 따라, 본 고안은 배기가스 라인의 무게를 감소시킴으로써, 반잠수식 시추선 전체의 무게를 최소화할 수 있고, 반잠수식 시추선의 VCG를 낮춰서 안정성을 높일 수 있다.

또, 본 고안은 굴뚝 구조물을 삭제하여 상부 갑판의 구조를 간소화하고, 공간 활용도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 고안은 배기가스를 직접 해양으로 배출함에 따라, 배기가스가 상부 갑판에 마련된 거주구로 유입되는 것을 차단할 수 있다.

이에 따라, 본 고안은 엔진의 배기가스를 해양으로 배출하여 상부 갑판에 구비되는 거주구의 대기오염을 방지함으로써, 작업자의 건강상에 발생할 수 있는 위해를 미연에 예방할 수 있다.

한편, 배기가스 라인(13)이 해수면 하부까지 연장 형성됨에 따라, 배기가스 라인의 선단에는 해수로 인해 배기가스의 배출을 방해하는 압력(이하 '해수압'이라 함)이 형성될 수 있다.

따라서 배기가스를 정상으로 배출하기 위해서는 배기가스는 상기 해수압보다 큰 배출압력으로 배출되어야 한다.

이를 위해, 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 반잠수식 시추선은 엔진의 동력을 이용해서 공기를 압축하고 압축된 공기를 배기가스 라인(13)으로 공급하는 보조 압축기(15)를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 보조 압축기(15)는 제1 및 제2 엔진룸(11,12)에 각각 마련되고, 각 보조 압축기(15)에서 압축된 공기는 연결배관을 통해 각 배기가스 라인(13)으로 공급될 수 있다.

그래서 각 배기가스 라인(13)은 엔진에서 발생하는 배기가스와 보조 압축기(15)에서 압축된 공기를 혼합해서 배출압력을 증가시켜 해양으로 배출할 수 있다.

그리고 배기가스 라인(13)의 선단에는 해수의 유입을 방지하기 위해, 댐퍼나 체크밸브 등의 역류방지부재가 설치될 수 있다.

이와 함께, 각 배기가스 라인(13)에는 배기 작업시 발생하는 소음을 저감하는 소음기(silencer)(16)가 설치될 수 있다.

다음, 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 반잠수식 시추선의 결합관계 및 동작을 상세하게 설명한다.

먼저, 복수의 컬럼(3)을 이용해 폰툰(1)과 상부 갑판(2)을 연결하고, 상부 갑판(2)에 시추 작업을 수행할 수 있도록 문풀, 데릭(4)과 같은 각종 장치와 거주구(5)를 설치한다.

그리고 상부 갑판(2)의 하부에 제1 및 제2 엔진룸(11,12)을 형성하고, 제1 및 제2 엔진룸(11,12)로부터 각각 해수면 하부까지 수직 방향으로 배기가스 라인(13)을 설치한다.

이때, 배기가스 라인(13)은 지지부재(14)에 의해 상부 갑판(2)이나 폰툰(1), 컬럼(3) 등에 안정적으로 고정될 수 있다.

이에 따라, 엔진(E)에서 발생한 배기가스는 배기가스 라인(13)을 통해 해수면 하부의 해양으로 직접 배출된다.

이때, 제1 및 제2 엔진룸(11,12)에 마련된 보조 압축기(15)는 엔진(E)의 동력을 전달받아 공기를 압축하고, 압축된 공기를 각 배기가스 라인(13)으로 공급한다.

그래서 배기가스는 배기가스 라인(13)을 통해 배출되는 과정에서 압축된 공기와 혼합되고, 해수압보다 큰 배출압력을 형성해서 해양으로 직접 배출된다.

이와 함께, 각 배기가스 라인(13)에 설치된 소음기(16)는 배기 작업시 발생하는 소음을 감소시킨다.

이와 같이, 본 고안은 배기가스 라인을 해수면 하부까지 수직 방향으로 연장해서 설치함에 따라, 종래에 수직 상방으로 배기가스 라인 및 굴뚝 구조물을 설치해서 배기가스를 공중으로 배출하는 경우에 비해, 굴뚝 구조물을 제거하고, 배기가스 라인의 길이 및 무게를 감소시킬 수 있다.

특히, 본 고안은 배기가스 라인을 해수면 하부까지 수직 방향으로 연장 설치함에 따라, 반잠수식 시추선의 VCG를 낮춰서 안정성을 높일 수 있다.

또한, 본 고안은 배기가스를 해양으로 직접 배출하여 배기가스가 상부 갑판에 마련된 거주구로 유입되는 것을 차단할 수 있다.

상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 고안은 배기가스 라인을 해수면 하부까지 수직 방향으로 연장 설치함으로써, 굴뚝 구조물을 제거하고, 배기가스 라인의 길이 및 무게를 감소시켜 반잠수식 시추선의 VCG를 낮추고 안정성을 향상시키며, 배기가스를 해양으로 배출하여 상부 데크에 구비되는 거주구의 대기오염을 방지한다.

한편, 상기의 실시 예에서는 반잠수식 시추선을 이용하여 설명하였지만, 본 고안은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

즉, 본 고안은 반잠수식 시추선뿐만 아니라, 해상에 설치되어 엔진(E)을 이용해 각종 작업을 수행하는 반잠수식 해양 플랜트 및 부유식 해양 플랜트 등 다양한 형태의 해양 구조물에 적용되도록 변경될 수 있다.

그리고 상기의 실시 예에서는 배기가스 라인(13)의 선단부 형상을 다양하게 변형하여 배기가스를 해양으로 배출하도록 변형될 수 있다.

예를 들어, 도 5 및 도 6은 본 고안의 다른 실시 예에 따른 반잠수식 시추선에 적용되는 배기가스 라인 선단부의 확대도이다.

즉, 본 고안은 도 5에 도시된 바와 같이, 엔진(E) 및 배기가스 라인(13)이 반잠수식 시추선의 선수측에 설치되는 경우, 배기가스를 해수면 하부에서 선미 측으로 배출하도록, 배기가스 라인(13)의 선단부에 후측 하방을 향해 굴곡지게 형성되는 굴곡부(17)를 형성하도록 변경될 수 있다.

또한, 본 고안은 도 6에 도시된 바와 같이, 배기가스 라인(13)의 선단면(18)을 후측 하방을 향해 경사지게 형성하도록 변경될 수도 있다.

물론, 배기가스 라인(13)의 선단면(18)은 선체의 외측 하방을 향해 경사지게 형성될 수도 있다.

이에 따라, 본 고안은 배기가스를 해양 구조물의 후측이나 외측 하방으로 배출하여 배출된 배기가스가 다시 반잠수식 시추선, 특히 거주구 측으로 유입되는 것을 차단할 수 있다.

이상 본 고안자에 의해서 이루어진 고안을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 고안은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 고안은 해상에 설치되어 엔진을 이용해 각종 작업을 수행하는 해양 구조물에 적용되고, 해양 구조물에서 발생하는 배기가스를 해양으로 직접 배출해서 배기가스 라인의 길이 및 무게를 최소화하여 VCG를 낮추고 안정성을 향상시키며 대기 오염을 방지하는 기술에 적용된다.

1: 폰툰 2: 상부 갑판
3: 컬럼 4: 데릭
11: 제1 엔진룸 12: 제2 엔진룸
13: 배기가스 라인 14: 지지부재
15: 보조 압축기 16: 소음기
17: 굴곡부 18: 선단면
E: 엔진

Claims (7)

1. 상부 갑판의 하부에 형성되고 내부에 엔진이 설치되는 제1 및 제2 엔진룸,
   상기 제1 및 제2 엔진룸에서 발생하는 배기가스를 각각 해수면 하부로 배출하는 복수의 배기가스 라인 및
   상기 배기가스의 배출압력이 해수에 의한 해수압보다 커지도록, 상기 엔진의 동력을 이용해서 공기를 압축하고 압축된 공기를 상기 배기가스 라인으로 공급하는 보조 압축기를 포함하고,
   상기 배기가스 라인은 각 엔진룸에서 해수면 하부까지 수직 방향으로 연장해서 설치되며, 지지부재에 의해 선체에 지지되고,
   상기 엔진에서 발생하는 배기가스는 상기 배기가스 라인을 통해 해양으로 직접 배출되며,
   상기 배기가스 라인의 선단부에는 해수의 유입을 방지하는 역류방지부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 반잠수식 시추선.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 배기가스 라인에는 배기 작업시 발생하는 소음을 저장하는 소음기가 설치되는 것을 특징으로 하는 반잠수식 시추선.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 엔진룸은 각각 좌현과 우현 선수 부근에 형성되고,
   상기 배기가스 라인의 선단부에는 선미측 하방을 향해 굴곡진 굴곡부가 형성되는 것을 특징으로 하는 반잠수식 시추선.
7. 제1항에 있어서,
   상기 배기가스 라인의 선단면은 선체의 외측 또는 선미측 하방을 향해 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 반잠수식 시추선.

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