KR20110022176A - 갠트리형 데릭을 갖는 시추선 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단순하면서도 안정성이 향상된 갠트리형 데릭 조립체를 갖는 시추선에 관한 것이다. 상기 데릭 조립체는 상부갑판 위에 설치된 제1 칼럼, 상기 제1 칼럼과 이격되게 상기 상부갑판 위에 설치되는 제2 칼럼, 및 상기 제1 칼럼과 제2 칼럼의 상부를 연결하는 수평보에 의해 구성되는 데릭; 상기 수평보에 설치되어 시추 작업을 위한 관 부재 등을 승강하는 승강수단; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 따르면, 데릭을 갠트리 형상으로 함으로써 단순하면서도 하중의 지지가 안정적으로 되고, 데릭의 설치 높이가 낮아짐으로써 선박의 안정성이 향상된다. 또한, 데릭 내부에 작업을 위한 장비의 배치 및 진출입이 용이한 데릭을 제공할 수 있다.

시추선, 데릭, 제1 칼럼, 제2 칼럼, 수평보, 승강수단

Description

갠트리형 데릭을 갖는 시추선 {Oil prospecting ship having a gantry type derrick}

본 발명은 단순하면서도 안정성이 향상된 갠트리형 데릭을 갖는 시추선에 관한 것이다.

국제적인 급격한 산업화 현상과 공업이 발전함에 따라 석유와 같은 지구 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 심해유전의 개발이 경제성을 가지게 되었다. 따라서, 해저 채굴 기술의 발달과 더불어 이러한 유전의 개발에 적합한 시추설비를 구비한 시추선이 개발되어 있다.

종래의 해저 시추에는 다른 예인선에 의해서만 항해가 가능하고 계류 장치를 이용하여 해상의 일 점에 정박한 상태에서 해저 시추 작업을 하는 해저 시추 전용의 리그선(rig ship)이나 고정식 플랫홈이 주로 사용되었으나, 최근에는 첨단 시추장비를 탑재하고 자체의 동력으로 항해를 할 수 있도록 일반 선박과 동일한 형태로 제작된 소위, 시추선(drillship)이 개발되어 해저 시추에 사용되고 있다.

이러한 해저의 지하에 존재하는 석유나 가스 등을 시추할 수 있도록 각종 시추장비를 갖춘 리그선 또는 시추선(이하, 시추선)의 중심부에는 해저의 지하에 존재하는 석유나 가스 등을 시추하기 위한 라이저(riser) 또는 드릴 파이프(drill pipe)가 상하로 이동될 수 있도록 문풀(moonpool)이 형성되어 있다.

도 1은 해수면에서 시추작업을 수행하고 있는 종래의 시추선을 도시한 측면도이다.

작업자는 라이저(4) 및 드릴 파이프(5)를 시추선의 중앙에 형성된 문풀(3)을 통해 하향 전진시킴으로써 해저 바닥(sea bed)(6) 아래의 저유지(reservoir)(12)에 위치하는 유정(well)(13)에 저장되어 있는 해저자원을 시추한다.

상기 라이저(4)는 드릴 파이프(5)를 상기 유정(13)까지 전진시키기 전에 미리 상기 해저 바닥(6)까지 전진되는 부재로서 머드가 되돌아오는 통로를 제공한다. 상기 라이저(4)가 설치되면 라이저(4) 내부로 드릴 파이프(5)가 해저 지층(11)을 통해 상기 유정(13)까지 하향 전진된다.

이와 같이 라이저(4)를 해저 바닥(6)까지 하향 전진시키거나, 드릴 파이프(5)를 유정(13)까지 전진시킬 경우, 길게 연결된 라이저(4)나 드릴 파이프(5)를 하향 전진시키는 것이 아니라, 짧은 길이의 라이저(4)나 드릴 파이프(5)를 서로 연결하여 하향 전진시킨다. 해저 바닥(6)에는 이상 고압이 드릴 파이프(5)를 타고 올라오는 것을 차단하기 위해 분출 방지용 스택(blowout preventer; BOP)(7)이 설치된다. 해저 지층(11)에서는 시멘트에 의해 케이싱(8)을 고정한 후, 케이싱 내부 로는 드릴비트(10)가 장착된 드릴 파이프(5)를 삽입하여 해저자원을 시추한다. 드릴비트(10)가 땅을 뚫을 때 발생되는 열에 의해 드릴비트(10)가 과열되는 것을 방지하고 윤활작용을 하여 드릴링을 더욱 쉽게 하기 위해, 드릴 파이프(5) 속으로는 머드(9)가 삽입된다. 이러한 머드는 드릴비트(10)를 통해 빠져나가 케이싱(8)과 라이저를 통하여 다시 되돌아 오게 된다. 시추 작업이 종료되면, 드릴 파이프(5)는 문풀(3)을 통해 드릴플로어(drill floor)로 운반되어 분리된 후 적재장소로 운반된다.

도 2는 종래의 데릭 구조를 도시하는 도면이다.

종래의 시추선은 상부갑판(21)과, 상기 상부갑판(21)의 상부에 위치하는 드릴플로어(22)를 포함하고 있고, 상기 드릴 플로어(22)에는 데릭(20)이 설치된다. 파이프 적재공간에 가로로 적재된 드릴 파이프(5)는 세워져서 탑드라이브(23) 및 로터리 테이블(24)에 의해 파지된다. 2개 이상의 드릴 파이프(5)가 서로 결합된 후, 결합된 드릴 파이프는 셋백 에어리어에 세로로 임시 적재된 후 시추 작업시 문풀을 통해 하향 전진된다.

일반적으로, 데릭(20)은 스틸로 만들어진 격자형(lattice)의 타워이며, 높이는 디자인에 따라 차이는 있지만 약 100m 정도가 된다.

종래의 데릭은 복잡한 철골구조로 되어 있으며, 상부갑판(21)의 비교적 넓은 면적을 차지하고 있다. 또한, 복잡한 철골구조로 인해 데릭(20) 내부에 작업을 위한 장비의 배치 및 진출입이 불편하였다. 또한, 이러한 데릭(20)은 드릴플로어(22)의 상부에 설치되므로, 드릴플로어(22)의 높이로 인해 선체의 무게 중심이 상승하여 선박의 안정성이 악화되는 단점이 있었다.

또한, 탑드라이브(23) 및 트레블링 블록(25)을 구동하는 케이블, 윈치 등이 데릭(20)의 외부에 노출되어 있어, 시추 작업에 사용되는 각종 장비가 케이블, 윈치 등과 간섭될 수 있는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 데릭의 형상이 단순하면서도 하중의 지지에 대한 안정성을 향상시키고, 데릭의 설치 높이가 낮아짐으로써 선박의 안정성이 향상되어 적재 중량을 증가시킬 수 있는 데릭을 제공하고자 함에 목적이 있다. 또한, 데릭 내부에 작업을 위한 장비의 배치 및 진출입이 용이한 데릭을 제공하고자 함에 목적이 있다.

본 발명의 데릭 조립체는 선박의 상부갑판 위에 설치된 제1 칼럼, 상기 제1 칼럼과 이격되게 상기 상부갑판 위에 설치되는 제2 칼럼, 및 상기 제1 칼럼과 제2 칼럼의 상부를 연결하는 수평보에 의해 구성되는 데릭; 상기 수평보에 설치되어 시추 작업을 위한 관 부재 등을 승강하는 승강수단; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 칼럼은 ㄷ자 형으로 형성되고, 상기 ㄷ자 형상의 내측에는 관 부재를 세로로 적재할 수 있도록 셋백 에어리어가 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 셋백 에어리어가 상기 제1 칼럼과 제2 칼럼에 의해 지지되거나 또는 인접하여 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 칼럼은 4각의 중공부재로 형성되고, 상기 제2 칼럼의 내부에는 상기 승강수단에 동력을 전달하는 동력전달수단이 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 승강수단은 상기 제2 칼럼의 벽면에 형성된 가이드레일에 의해 안내되어 승강되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 시추선은 상기 데릭 조립체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 시추선은 드릴십, 반잠수식시추선, 텐션레그플랫폼을 포함하는 부유식 해양구조물인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 데릭을 갠트리 형상으로 함으로써 단순하면서도 하중의 지지가 안정적으로 되고, 데릭의 설치 높이가 낮아짐으로써 선박의 안정성이 향상되어 적재 중량을 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 데릭 내부로 작업을 위한 장비의 진출입이 용이한 데릭을 제공할 수 있는 장점이 있다. 또한, 데릭은 제1 칼럼과 제2 칼럼에 의해 지지되고, 상기 제1 칼럼과 제2 칼럼의 주변으로 시추에 사용되는 각종 장비 또는 설비를 서로 간섭되지 않도록 용이하게 설치할 수 있는 장점이 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작 용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

도 3은 본 발명의 갠트리형 데릭을 도시하는 사시도이다. 도 4는 도 3의 데릭의 내부구조를 설명하기 위한 도면이다.

상기 데릭(100)은 상부갑판 위에 설치되는 제1 칼럼(101), 상기 제1 칼럼(101)과 이격되게 상기 상부갑판 위에 설치되는 제2 칼럼(102), 상기 제1 칼럼(101)과 제2 칼럼(102)의 상부를 연결하는 수평보(103)로 이루어진다. 상기 데릭(100)은 전체적으로 갠트리 형상을 갖는다.

상기 수평보(103)의 하부에는 승강수단(105)이 설치되어, 드릴 파이프(5)(또는, 관 부재)를 승강시킨다.

상기 제1 칼럼(101)은 ㄷ자 형으로 형성되고, 상기 ㄷ자 형상의 내측에는 셋백 에어리어(106)가 배치되는 것이 바람직하다. 상기 셋백 에어리어(106)는 드릴 파이프(5)의 결합에 걸리는 시간을 절약할 수 있도록 다수의 드릴 파이프(5)가 세워진 형태로 저장되는 구역을 말한다. 상기 셋백 에어리어(106)는 상기 ㄷ자 형상의 내측에 배치되는 것 외에도, 당업자가 용이하게 실시할 수 있는 형태로 상기 제1 칼럼(101) 또는 제2 칼럼(102) 주변에 배치될 수 있다.

상기 제2 칼럼(102)은 4각의 중공부재로 형성되고, 상기 제2 칼럼(102)의 내부에는 상기 승강수단(105)에 동력을 전달하는 동력전달수단이 배치된다. 상기 동 력전달수단에는 도르래, 윈치, 승강보상수단, 케이블, 모터 등이 포함된다. 이와 같이, 승강수단(31)을 구동하기 위한 케이블, 윈치 등이 중공 칼럼 속에 포함되어 외부로 노출되지 않은 구성을 MPT(multipurpose tower) 시스템이라 한다. 이러한 MPT 시스템에서는 승강수단(105)을 구동하기 위한 도르래, 케이블, 윈치 등이 외부로 노출되지 않아 시추 작업에 사용되는 각종 장비의 배치 및 접근성이 향상되는 이점이 있다.

상기 승강수단(105)은 제2 칼럼(102)의 벽면에 형성된 가이드레일(107)에 의해 안내되어 승강된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 데릭(100)은 갠트리 형상을 갖고, 데릭(100)의 상부 수평보(103)에는 승강수단(105)이 설치되어 드릴 파이프(5)를 승강시킨다. 따라서, 데릭(100)의 형상이 단순하면서도 상부갑판(21) 위에서 차지하는 면적이 적어서 공간활용도가 향상된다. 일반적으로, 승강수단(105)이 지지해야 하는 하중은 1000t 이상이 되는데, 본 발명에서는 상부갑판(21) 위에서 제1 칼럼(101)과 제2 칼럼(102)의 2지점에서 데릭(100) 및 승강수단(105)이 승강시키는 부재를 포함한 전체 데릭 조립체의 무게가 지지되므로 하중의 지지가 안정적으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 데릭(100)은 상부갑판(21) 위에 바로 설치되므로, 종래에 상부갑판 위에 드릴플로어를 설치하고 그 위에 설치되던 데릭과 비교할 때, 데릭의 높이를 50% 정도 낮출 수 있다. 따라서, 시추선의 무게중심이 낮아져 안정성이 향 상됨으로써, 시추선 내에 더 많은 무게를 적재할 수 있게 된다.

또한, 제1 칼럼(101)과 제2 칼럼(102)이 상부갑판(21) 위로 연장되므로, 상기 제1 칼럼(101)과 제2 칼럼(102)에 지지하여 그 주변으로 시추에 사용되는 각종 장비 또는 시설을 용이하게 설치할 수 있다. 상기 제1 칼럼(101)과 제2 칼럼(102)은 4각으로 형성되어 있어, 각각의 면에 시추에 사용되는 각종 장비가 서로 간섭되지 않도록 용이하게 배치할 수 있다. 예를 들어, 셋백 에어리어(106)가 상기 제1 칼럼(101)과 제2 칼럼(102)에 의해 지지되어 인접하여 배치될 수 있다.

또한, ㄷ자 형상을 갖는 제1 칼럼(101)의 내측에는 예를 들어, 셋백 에어리어(106)가 배치될 수 있어, 공간 활용도가 향상된다.

또한, 제2 칼럼(102)은 4각의 중공형상을 갖고, 중공형상의 내부에는 MPT 시스템이 배치되어, 각종 케이블, 윈치 등은 제2 칼럼(102)의 내부에 수용된다. 따라서, 데릭(100) 내부로의 작업을 위한 장비의 배치 및 진출입이 용이하게 된다.

본 발명의 갠트리형 데릭(100)은 해저자원의 시추를 위한 시추선에 사용될 수 있으며, 이러한 시추선은 드릴십(drillship), 리그선, 반잠수식시추선, 텐션레그플랫폼 등 해저자원의 시추를 위한 모든 부유식 해양구조물을 포함하는 의미이다. 본 발명에서 관 부재는 드릴 파이프 외에도 라이저, 케이싱 등의 다른 관형 부재도 모두 포함하는 의미이다.

본 발명은 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.

도 1은 해수면에서 시추작업을 수행하고 있는 종래의 시추선을 도시한 측면도.

도 2는 종래의 데릭의 구조를 도시하는 도면.

도 3은 본 발명의 갠트리형 데릭을 도시하는 사시도.

도 4는 도 3의 데릭의 내부구조를 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

21 : 상부갑판

100 : 데릭

101 : 제1 칼럼

102 : 제2 칼럼

103 : 수평보

105 : 승강수단

106 : 셋백 에어리어

107 : 가이드레일

Claims (7)

1. 선박의 상부갑판 위에 설치된 제1 칼럼, 상기 제1 칼럼과 이격되게 상기 상부갑판 위에 설치되는 제2 칼럼, 및 상기 제1 칼럼과 제2 칼럼의 상부를 연결하는 수평보에 의해 구성되는 데릭;

   상기 수평보에 설치되어 시추 작업을 위한 관 부재 등을 승강하는 승강수단;

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 데릭 조립체.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 칼럼은 ㄷ자 형으로 형성되고,

   상기 ㄷ자 형상의 내측에는 관 부재를 세로로 적재할 수 있도록 셋백 에어리어가 배치되는 것을 특징으로 하는 데릭 조립체.
3. 청구항 1에 있어서, 셋백 에어리어가 상기 제1 칼럼과 제2 칼럼에 의해 지지되거나 또는 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 데릭 조립체.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 칼럼은 4각의 중공부재로 형성되고,

   상기 제2 칼럼의 내부에는 상기 승강수단에 동력을 전달하는 동력전달수단이 배치되는 것을 특징으로 하는 데릭 조립체.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 승강수단은 상기 제2 칼럼의 벽면에 형성된 가이드 레일에 의해 안내되어 승강되는 것을 특징으로 하는 데릭 조립체.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 따른 데릭 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 시추선.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 시추선은 드릴십, 반잠수식시추선, 텐션레그플랫폼을 포함하는 부유식 해양구조물인 것을 특징으로 하는 시추선.

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