KR20080102737A - Offshore structure to avoid wave frequency motion and for storing large production - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 해양 구조물을 설명하기 위해 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a conventional offshore structure.
도 2는 본 발명에 따른 해양파주기 운동 방지 및 대용량 저장을 위한 해양 구조물의 제 1 실시예를 도시한 개념도이다. FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a first embodiment of an offshore structure for preventing ocean wave periodic motion and mass storage according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 해양파주기 운동 방지 및 대용량 저장을 위한 해양 구조물의 제 2 실시예를 도시한 개념도이다. 3 is a conceptual diagram illustrating a second embodiment of the offshore structure for preventing ocean wave periodic motion and mass storage according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100: 생산플랫폼 102: 생산플랫폼계류라인100: production platform 102: production platform mooring line
104: 제 1 라이저 106: 제 2 라이저104: first riser 106: second riser
110: 구 형상 잠수식저장탱크 112: 잠수식저장탱크계류라인110: spherical submersible storage tank 112: submersible storage tank mooring line
120: 원반 형상 잠수식저장탱크120: disc shaped submersible storage tank
본 발명은 해양파주기 운동 방지 및 대용량 저장을 위한 해양 구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해양파의 상하주기운동의 주기(대략 5~ 25 sec 정도)보다 훨씬 긴 고유주기를 갖는 단일 부이 형상의 생산플랫폼과, 대량의 원유 및 천연가스를 저장할 수 있는 잠수식저장탱크를 동시에 구비함으로써, 해양 작업 안정성 및 해양 구조물 시장에서의 제품 경쟁력을 향상시킬 수 있는 해양파주기 운동 방지 및 대용량 저장을 위한 해양 구조물에 관한 것이다. The present invention relates to an offshore structure for preventing ocean wave motion and storing large volumes. More specifically, the present invention relates to a single buoy shape having an inherent period much longer than a period of up and down motion of the ocean wave (about 5 to 25 sec). Simultaneously equipped with a production platform and a submersible storage tank capable of storing a large amount of crude oil and natural gas, it is possible to prevent marine wave movements and enhance the storage capacity of marine products to improve the stability of marine operations and product competitiveness in the offshore structure market. It is about a structure.
해양석유생산은 전체 석유생산의 1/3을 차지하고 있으며, 육상석유생산보다 빠른 속도로 성장하고 있다. 이러한 작업 추세에 따라 최근 오프쇼어(Offshore) 시장에서는 각종 해양 구조물들이 등장하고 있다. Marine oil production accounts for one-third of the total oil production and is growing faster than land oil production. According to this work trend, various offshore structures have recently appeared in the offshore market.
해양 구조물(Offshore Structure)이란 해상 또는 해저에 설치되는 구조물을 통칭하는 것으로, 주로 원유 또는 천연가스 등의 해양 에너지원을 시추, 생산 및 저장 가능한 설비로서, 현재까지 개발된 해양 구조물을 살펴보면, 고정식 해양 구조물(Fixed platform), CPT(Complaint piled tower), 반잠수식 해양 구조물(Semi-submersible type platform), TLP(Tension leg platform), 스파형 해양 구조물(Spar platform) 및 선박형 해양 구조물(FPSO) 등으로 나누어진다. 이러한 해양 구조물은 해양파의 주기와 많은 관련이 있다. Offshore Structure refers to a structure that is installed on the sea or on the sea floor. The offshore structure is a facility capable of drilling, producing, and storing marine energy sources such as crude oil or natural gas. Fixed platform, complex piled tower (CPT), semi-submersible type platform (TLP), tension leg platform (SLP), spar platform (Spar platform) and marine offshore structure (FPSO) Divided by. These offshore structures are often associated with ocean wave cycles.
도 1에는 종래의 해양 구조물이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 해양 구조물은 부유식원유생산저장설비(1, FPSO: Floating Production Storage Offloading)로서, 선박의 외형을 갖추고 있는 해양 구조물이다. 1 shows a conventional offshore structure. The offshore structure shown in FIG. 1 is a floating production storage offloading facility (1, FPSO), which is an offshore structure having the appearance of a ship.
이러한 부유식원유생산저장설비(1)는 선체와, 상기 선체 갑판 상에 장착된 각종 크레인과, 상기 선체 내에서 해저 유전으로부터 원유를 생산하는데 이용되는 각종 라이저를 비롯한 원유생산설비 및 생산된 원유를 저장하는 저장탱크 등이 통상적으로 구성된다. This floating crude oil production storage facility (1) is a crude oil production facility and produced crude oil, including the hull, various cranes mounted on the hull deck, and various risers used to produce crude oil from subsea oil fields in the hull. The storage tank etc. which store are comprised normally.
그런데 이러한 부유식원유생산저장설비(1)는 생산한 원유를 보관해 둘 수 있는 대형의 저장탱크가 구비되어 있지만, 다른 형태의 해양 구조물에 비해 수선면적(水線面積, 선체가 수선을 따라 끊은 단면 면적)이 증가되어, 일반적인 해양파 주기인 5 ~ 25 sec 범위 내의 고유주기(대략 8 ~ 15 sec 정도)를 가지게 된다. However, this floating crude oil production storage facility (1) is equipped with a large storage tank for storing the crude oil produced, but compared to other types of offshore structures, water surface area (water-line surface), the hull cut along the waterline The cross-sectional area) is increased to have an intrinsic period (approximately 8 to 15 sec) within the range of 5 to 25 sec, which is the general ocean wave period.
이러한 부유식원유생산저장설비(1)의 고유주기는 일반적인 해양파 주기와 일치되는 범위 내에서 서로 공진될 수 있는데, 이러한 현상의 결과로서 상대적인 연직운동, 즉 상하주기운동(Heave and Pitch motion)이 극심해져, 해상 작업 시 각종 안전사고가 초래될 수 있는 문제점으로 작용하였다. The natural cycles of the floating crude oil production and
한편, 별도의 도면으로 도시하진 않았으나, 상기 부유식원유생산저장설비(1)와 같은 선박 형태가 아닌 수선면적이 작은 스파형 플랫폼(SPAR type Platform)이나 반잠수식 해양 구조물(Semi-submersible type Platform)의 경우, 해양파의 주기로부터 벗어난 고유주기(대략 25sec를 벗어난 범위)를 가지므로, 상하주기운동으로 인한 작업상 위험은 없다. 그러나 이러한 스파형 플랫폼이나 반잠수식 해양 구조물의 경우 생산한 원유의 저장 공간이 부족하여 전술된 부유식원유생산저장설비(1)에 비해 많은 양의 원유를 저장할 수 없는 문제점이 있었다. On the other hand, although not shown in a separate drawing, Spar type platform (SPAR type Platform) or semi-submersible marine structure (Semi-submersible type Platform) small water surface area is not a vessel type, such as the floating crude oil production storage facility (1) ) Has inherent periods (outside 25 sec) out of the ocean wave cycle, so there is no operational risk due to the up-and-down cycle movement. However, such a sparse platform or semi-submersible offshore structure lacks a storage space for crude oil produced, and thus there is a problem in that a large amount of crude oil cannot be stored as compared to the floating crude oil
따라서, 부유식원유생산저장설비(1)와, 스파형 플랫폼 및 반잠수식 해양 구 조물의 장점만을 모두 갖춘 새로운 형태의 해양 구조물의 개발이 시급하다. Therefore, there is an urgent need to develop a new type of offshore structure with all the advantages of a floating crude oil production and
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 일반적인 해양파 주기를 벗어나는 고유주기를 가지며 대용량 저장 공간을 동시에 겸비한 해양파주기 운동 방지 및 대용량 저장을 위한 해양 구조물을 제공하는 것을 기술적 과제로 삼는다. The present invention is to solve the above problems, and to provide a marine structure for preventing the ocean wave cycle movement and having a large volume storage space at the same time having a unique cycle outside the general ocean wave cycle and mass storage as a technical problem.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 사상에 따르면 상하주기운동(Heave and Pitch motion)을 없애기 위해 수선면적이 최소화 되도록, 수면을 중심으로 상하 길이방향으로 단일 부이(Single Buoy) 형상 또는 반잠수식(Semi-submersible) 형상을 가지며, 제 1 라이저를 통해 해저로부터 원유 또는 천연가스를 생산하는 생산플랫폼 및 구 형상 또는 원반 형상을 가지며, 상기 생산플랫폼에서 생산한 원유 및 천연가스를 저장 가능하도록 상기 생산플랫폼과 제 2 라이저를 통해 상호 연결되고, 해저 상에 계류되는 잠수식저장탱크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양파 주기 운동 방지 및 대용량 저장을 위한 해양 구조물을 제공한다. In order to solve the above technical problem, according to the spirit of the present invention, a single buoy shape in the vertical direction along the surface of the water so as to minimize the repair area in order to eliminate the heave and pitch motion (Heave and Pitch motion) or It has a semi-submersible shape, has a production platform for producing crude oil or natural gas from the seabed and a spherical shape or disc shape through the first riser, and can store crude oil and natural gas produced in the production platform. It provides a marine structure for preventing the ocean wave periodic movement and mass storage; and a submersible storage tank interconnected through the production platform and the second riser to be mooring on the sea floor.
이때, 상기 구 형상은 이심률(e)이 0≤e≤1 범위 내인 것이 바람직하다. 이심률(e)이 0인 경우 완전한 구체가 되고, 이심률(e)이 0<e<1 범위 내인 경우 약간 찌그러진 타원체 형상이 될 수 있는데, 이러한 형상은 고압에 견디기 용이한 형상 으로서, 그 재질 및 두께와 더불어 각각의 적용 요건에 따라 다양하게 변형 실시 가능하다. At this time, the spherical shape is preferably the eccentricity (e) is in the range 0≤e≤1. If the eccentricity (e) is 0, it becomes a perfect sphere, and if the eccentricity (e) is within the range of 0 <e <1, it may be a slightly distorted ellipsoid shape. Such a shape is easy to withstand high pressure and its material and thickness. In addition, various modifications are possible depending on the respective application requirements.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도면에서, 도 2는 본 발명에 따른 해양파주기 운동 방지 및 대용량 저장을 위한 해양 구조물의 제 1 실시예를 도시한 개념도이며, 도 3은 본 발명에 따른 해양파주기 운동 방지 및 대용량 저장을 위한 해양 구조물의 제 2 실시예를 도시한 개념도이다. In the drawings, FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a first embodiment of an offshore structure for preventing ocean wave motion and mass storage according to the present invention, and FIG. 3 is for preventing ocean wave motion and mass storage according to the present invention. A conceptual diagram illustrating a second embodiment of an offshore structure.
각각의 도면을 참조하여 본 발명의 사상에 따른 바람직한 제 1 실시예와 제 2실시예를 설명하도록 한다. With reference to the respective drawings will be described a preferred first embodiment and a second embodiment according to the spirit of the present invention.
제 1 First 실시예Example
도 2을 참조하여 본 발명의 사상에 따른 해양파주기 운동 방지 및 대용량 저장을 위한 해양 구조물의 제 1 실시예를 살펴보면, 해수면을 중심으로 수선면적(水線面積)이 최소화된 생산플랫폼(100)과, 상기 생산플랫폼에서 생산된 원유 및 천연가스를 저장하도록 해저 상에 계류된 구 형상 잠수식저장탱크(110)가 포함된다. Referring to the first embodiment of the marine structure for preventing ocean wave cycle motion and mass storage according to the spirit of the present invention with reference to Figure 2, the
생산플랫폼(100)은 해수면을 중심으로 수선면적이 최소화되도록 상하 길이방향으로 단일 부이(Single Buoy) 형상 또는 반잠수식(Semi-submersible) 형상을 가지는데, 본 실시예에서는 복수 개의 연결부를 이용하여 수선면적의 최소화를 비롯 해 구조적으로도 상하 응력이 분산되는 형태를 이용한다. The
이러한 생산플랫폼(100)의 하단부 외주면 상에는 해저면에 일단부가 고정된 복수 개의 생산플랫폼계류라인(102)이 고정 연결되고, 이로 인하여 상기 생산플랫폼(100)은 작업 위치로부터 이탈하지 않게 된다. On the outer peripheral surface of the lower end of the
또한, 상기 생산플랫폼(100)의 하부면 상에는 복수 개의 라이저(104, 106)가 장착되어 있는 데, 설명의 편의상 기능적인 측면으로 나누어 제 1 라이저(104)와 제 2 라이저(106)로 구분한다. In addition, a plurality of risers (104, 106) is mounted on the lower surface of the
제 1 라이저(104)는 해저면 하부 깊은 해저 유전 또는 해저 가스전으로부터 원유 및 천연가스를 시추하는 데 사용하는 라이징 파이프(Rising Pipe)이며, 제 2 라이저(106)는 상기 제 1 라이저(104)로 시추 및 생산한 원유를 생산플랫폼(100)으로부터 구 형상 잠수식저장탱크(110)로 송출하거나 또는 상기 구 형상 잠수식저장탱크(110) 내에 보관된 원유를 다시 상기 생산플랫폼(100)으로 인출해 내는 데 사용하는 라이징 파이프이다. The
구 형상 잠수식저장탱크(110)는 큰 수압을 받게 되므로, 이를 위해 내압성능이 좋은 구 형상을 가지며, 별도의 내압 소재 및 여러 겹의 복층 구조로 제작되는 것이 좋은데, 이러한 소재 및 구조에 대해서는 통상적인 압력용기형상을 참조할 수 있다. 상기 구 형상 잠수식저장탱크(110)는 이심률(e)이 e=0인 완전한 구체 형상을 가지는 것이 바람직하나, 다양한 실험 및 시험테스트를 통해 0<e<1 범위 내에서 정해진 이심률(e)을 갖는 상하로 찌그러진 타원체 형상을 가져도 무방하다. Since the spherical
이러한 구 형상 잠수식저장탱크(110)는 작업이 진행되는 해저면에 계류되는 데, 일 단이 해저면에 고정된 복수 개의 잠수식저장탱크계류라인(112)에 고정 연결된다. 이로 인하여 구 형상 잠수식저장탱크(110)는 작업 위치로부터 이탈되지 않는다. Such a spherical
제 2 2nd 실시예Example
도 3를 참조하여 본 발명의 사상에 따른 해양파주기 운동 방지 및 대용량 저장을 위한 해양 구조물의 제 2 실시예를 살펴보도록 한다. With reference to Figure 3 looks at a second embodiment of the marine structure for preventing ocean wave cycle motion and mass storage according to the spirit of the present invention.
본 실시예는 전술된 제 1 실시예에서 이용하였던 구 형상 잠수식저장탱크(110)를 원반 형상 잠수식저장탱크(120)로 대체 적용한 실시예로서, 이를 제외하고선 그 상세한 설명 및 기술적 구성이 모두 동일하므로, 불필요한 중복 설명은 생략하도록 한다. This embodiment is an embodiment in which the spherical
원반 형상 잠수식저장탱크(120)는 비교적 큰 수압에 강하며 제작이 용이한 형태로서, 내압에 강한 재질 및 내부에 여러 겹의 복층 구조가 채택될 수 있다. 이로써, 만일의 사태에 안전을 꾀할 수 있다. Disc-shaped
이상으로 본 발명에 따른 해양파주기 운동 방지 및 대용량 저장을 위한 해양 구조물에 대해 설명하였다. It has been described above the marine structure for preventing ocean wave cycle motion and mass storage according to the present invention.
이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적인 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않는 범위 하에서 다양한 실시예로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. It will be appreciated that the technical construction of the present invention may be implemented in various embodiments without departing from the technical spirit or essential features of the present invention.
그러므로 이상에서 기술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술되어질 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. Therefore, the above-described embodiments are to be understood in all respects as illustrative and not restrictive, and the scope of the present invention is indicated by the claims to be described below rather than the detailed description above, and the meaning and scope of the claims. And all changes or modifications derived from the equivalent concept should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
상기와 같이, 본 발명인 해양파주기 운동 방지 및 대용량 저장을 위한 해양 구조물에 의하면, 수선면적이 최소화 되도록 단일 부이(Single Buoy) 형상 또는 반잠수식(Semi-submersible) 형상을 가지는 생산 플랫폼과 생산된 원유 또는 천연가스를 해저 상에 대량으로 보관할 수 있는 구 형상 또는 원반 형상의 잠수식저장탱크를 동시에 이용함으로써, 해양파의 상하주기운동(Heave and Pitch motion)으로 인한 오프쇼어 작업 상의 각종 위험을 방지할 수 있음은 물론 종래에 비해 대용량의 원유 또는 천연가스를 저장할 수 있게 되어, 작업 안정성 및 제품 경쟁력을 향상시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the marine structure for preventing ocean wave cycle movement and mass storage, and produced with a production platform having a single buoy shape or semi-submersible shape to minimize the repair area Simultaneous use of spherical or disc shaped submersible storage tanks capable of storing a large amount of crude oil or natural gas on the seabed prevents various risks of offshore operations due to sea wave and pitch motion. Of course, it is possible to store a large amount of crude oil or natural gas as compared to the conventional, there is a technical effect that can improve the work stability and product competitiveness.
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