KR20110026057A

KR20110026057A - 2개의 승강수단이 설치된 갠트리형 데릭과 이를 포함하는 시추선

Info

Publication number: KR20110026057A
Application number: KR1020090083782A
Authority: KR
Inventors: 이정대; 전석희; 황외주
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2009-09-07
Filing date: 2009-09-07
Publication date: 2011-03-15

Abstract

본 발명은 단순하면서도 안정성이 향상된 갠트리형 데릭을 갖는 시추선에 관한 것이다. 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 관 부재를 승강하는 제1 승강수단; 제1 승강수단에 인접하게 상기 수평보에 설치되어 관 부재를 승강하는 제2 승강수단; 을 포함하고, 상기 제1 승강수단 및 제2 승강수단은 상기 수평보에서 횡방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 따르면, 데릭의 형상이 단순하여 데릭 내부로 작업을 위한 장비의 배치 및 진출입이 용이하고, 데릭의 설치 높이가 낮아짐으로써 선박의 안정성이 향상된다.　 또한, 데릭은 2개의 승강수단을 가지므로 2개의 승강수단에 의해 교대로 작업이 이루어짐으로써, 시추 작업에 소요되는 시간을 절감하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

데릭, 제1 칼럼, 제2 칼럼, 수평보, 제1 승강수단, 제2 승강수단, 횡방향,

Description

2개의 승강수단이 설치된 갠트리형 데릭과 이를 포함하는 시추선 {Oil prospecting ship having a gantry type derrick and two lifting means}

본 발명은 2개의 승강수단이 설치된 갠트리형 데릭과 이를 포함하는 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 관 부재(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 관 부재(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 관 부재(5)를 상기 유정(13)까지 전진시키기 전에 미리 상기 해저 바닥(6)까지 전진되는 부재로서 머드가 되돌아 오는 통로를 제공한다. 상기 라이저(4)가 설치되면 라이저(4) 내부로 관 부재(5)가 해저 지층(11)을 통해 상기 유정(13)까지 하향 전진된다.

이와 같이 라이저(4)를 해저 바닥(6)까지 하향 전진시키거나, 관 부재(5)를 유정(13)까지 전진시킬 경우, 길게 연결된 라이저(4)나 관 부재(5)를 하향 전진시키는 것이 아니라, 짧은 길이의 라이저(4)나 관 부재(5)를 서로 연결하여 하향 전진시킨다. 해저 바닥(6)에는 이상 고압이 관 부재(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 내부로는 드릴비 트(10)가 장착된 관 부재(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, 관 부재(5) 속으로는 머드(9)가 삽입된다. 이러한 머드는 드릴비트(10)를 통해 빠져나가 케이싱(8)과 라이저(4)를 통하여 다시 되돌아오게 된다. 시추 작업이 종료되면, 관 부재(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(derrick; 20)이 설치된다. 파이프 적재공간에 가로로 적재된 관 부재(5)는 세워져서 탑드라이브(23) 및 로터리 테이블(24)에 의해 파지된다. 2개 이상의 관 부재(5)가 서로 결합된 후, 결합된 관 부재는 문풀을 통해 하향 전진된다.

일반적으로, 데릭(20)은 스틸로 만들어진 격자형(lattice)의 타워이며, 높이는 디자인에 따라 차이는 있지만 약 50m 정도가 된다.

종래의 데릭은 복잡한 철골구조로 되어 있으며, 상부갑판(21)의 비교적 넓은 면적을 차지하고 있다. 또한, 복잡한 철골구조로 인해 데릭(20) 내부로 작업을 위한 장비의 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 간섭이 일어날 수 있는 문제점이 있었다.

도 3은 종래의 다른 데릭 구조를 도시하는 도면이다.

상기 데릭(30) 구조는 각각 상하로 구동되고 횡방향으로는 이동할 수 없는 2개의 탑드라이브(31, 32)를 설치하는 구성을 개시하고 있다. 드릴링 작업에 소요되는 시간을 절감하기 위해, 제1 탑드라이브(31)는 유정 시추작업을 수행하고, 제2 탑드라이브(32)는 유정 보조 시추작업을 수행한다. 여기서, 유정 보조 시추작업은 드릴비트에 의해 드릴링하는 작업 외에 분출 방지용 스택과 라이저를 해저로 이동시키는 등의 보조적인 작업을 말한다. 제2 탑드라이브(32)에 의해 파지된 라이저 등은 이송수단(도시안됨)에 의해 제1 탑드라이브(31) 측으로 이송되어 해저로 이동된다.

이러한 구조의 데릭에서는 2개의 탑드라이브(31, 32)를 구비하여 드릴링 작업에 소요되는 시간을 절감하고는 있지만, 2개의 탑드라이브 중 하나는 유정 시추작업을 수행하고, 다른 하나는 유정 보조 시추작업을 수행하고 있어, 드릴링 작업에 소요되는 시간을 절감하는데 한계가 있다. 또한, 데릭의 형상이 복잡한 철골구조로 되어 있어, 도 2에 도시된 종래의 데릭이 갖는 문제점을 그대로 갖고 있다.

도 4a 내지 도 4f는 종래의 데릭에서 유정 시추를 위한 관 부재(예를 들어, 드릴 파이프, 라이저 등)를 연결하여 해저로 전진시키는 방법을 순차적으로 나타내는 도면이다.

먼저, 도 4a를 참조하면, 승강수단(40)이 파지하는 관 부재(5)와, 로터리 테 이블(24)이 파지하고 있는 다른 관 부재(5)를 철재 러프네크(iron roughneck; 41)가 연결한다. 여기서, 승강수단(40)은 관 부재(5)를 승강시키는 부분으로서, 트레블링 블록과 탑드라이브를 포함하는 부분을 말한다.

다음에, 도 4b를 참조하면, 승강수단(40)이 하강하여 관 부재(5)를 해저로 전진시킨다.

다음에, 도 4c를 참조하면, 관 부재(5)를 로터리 테이블(24)이 파지하고 있는 동안, 승강수단(40)은 상승한다.

다음에, 도 4d를 참조하면, 승강수단(40)이 다른 관 부재(5)를 파지한다.

다음에, 도 4e를 참조하면, 승강수단(40)이 하강하여, 승강수단(40)이 파지하는 관 부재(5)와, 로터리 테이블(24)이 파지하고 있는 다른 관 부재(5)를 철재 러프네크(41)가 연결한다.

다음에, 도 4f를 참조하면, 승강수단(40)이 하강하여 관 부재(5)를 해저로 전진시킨다.

상기 도 4a 내지 도 4f에 도시된 과정은 반복되면서 수천 m에 달하는 관 부재(5)는 해저로 전진되어 드릴링 작업이 이루어진다.

드릴링 작업을 마치고, 연결된 관 부재를 분리할 때는 도 4a 내지 도 4f에 도시된 과정과 반대로 작업이 이루어진다.

이와 같이, 종래의 데릭에서는 하나의 승강수단(40)에 의해 작업이 이루어지므로, 관 부재(5)를 연결하여 해저로 전진시키는 작업이 연속적으로 이루어지지 못하고, 따라서 관 부재(5)를 연결 또는 분리하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다. 통상, 석유 시추 현장에서 관 부재를 연결 또는 분리하는 작업이 많은 부분을 차지한다는 점에서 이는 생산성을 저하시키는 요인이 된다.

따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 2개의 승강수단을 갖고 형상이 단순한 데릭 구조를 달성함으로써, 데릭 내부로 작업을 위한 장비의 진출입이 용이하면서, 데릭의 설치 높이가 낮아짐으로써 선박의 안정성이 향상되어 적재 중량을 증가시킬 수 있고, 시추 작업에 소요되는 시간을 절감할 수 있는 데릭 조립체를 제공하고자 함에 목적이 있다.

본 발명의 일 태양에 따른 시추 작업에 사용되는 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 관 부재를 승강하는 제1 승강수단; 제1 승강수단에 인접하게 상기 수평보에 설치되어 관 부재를 승강하는 제2 승강수단; 을 포함하고, 상기 제1 승강수단 및 제2 승강수단은 상기 수평보에서 횡방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 칼럼 및 제2 칼럼은 4각의 중공부재로 형성되고, 상기 제1 칼럼의 내부에는 상기 제1 승강수단에 동력을 전달하는 동력전달수단이 배치되고, 상기 제2 칼럼의 내부에는 상기 제2 승강수단에 동력을 전달하는 동력전달수단이 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 승강수단의 승강을 안내하는 제1 가이드레일과, 상기 제2 승강수단의 승강을 안내하는 제2 가이드레일을 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 가이드레일은 각각 상기 제1 및 제2 승강수단과 함께 상기 수평보에서 횡방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 및 제2 가이드레일은 서로 이격된 2개의 레일로 이루어지고, 상기 2개의 레일 사이에는 개구가 형성되어 상기 개구를 통해 관 부재가 이동가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 승강수단에 의해서는 유정 시추작업이 이루어지고, 상기 제2 승강수단에 의해서는 유정 보조 시추작업이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 승강수단 및 상기 제2 승강수단 모두에 의해서 유정 시추작업이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 태양에 따른 시추 작업에 사용되는 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 관 부재를 승강하는 하나 이상의 승강수단; 을 포함하고, 상기 승강수단은 상기 수평보에서 횡방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 태양에 따른 시추 작업에 사용되는 데릭 조립체는, 데릭의 상부에 설치되어 관 부재를 승강하는 하나 이상의 승강수단; 을 포함하고, 상기 승 강수단은 데릭 상에서 횡방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 시추선은 상기 데릭 조립체 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

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

본 발명의 제1 승강수단 및 제2 승강수단이 횡방향으로 이동 가능하게 설치된 데릭 조립체에 의해 시추 작업을 수행하기 위한 방법은, 제1 승강수단에 의해 유정 위에서 유정 시추 작업을 수행하는 단계; 상기 유정 시추 작업이 수행되는 동안 상기 제2 승강수단에 의해 유정 보조 시추 작업을 수행하는 단계; 상기 제1 승강수단을 횡방향으로 이동시켜 유정 위에서 벗어나게 하는 단계; 상기 제2 승강수단을 횡방향으로 이동시켜 유정 위에 위치시킨 후 작업을 진행하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제1 승강수단 및 제2 승강수단이 횡방향으로 이동 가능하게 설치된 데릭 조립체에 의해 시추를 위한 관 부재를 연결하여 해저로 전진시키는 방법은, (i) 제1 승강수단이 관 부재를 파지하여 메인 홀을 통해 해저로 하강시키는 단계; (ii) 상기 제1 승강수단이 상기 관 부재를 해저로 하강시키는 동안, 상기 제2 승강수단은 다른 관 부재를 파지하여 대기하는 단계; (iii) 상기 (i) 단계 종료 후, 상기 제1 승강수단이 횡방향으로 이동하는 단계; (iv) 상기 제2 승강수단이 메인 홀 위치로 횡방향으로 이동하여 관 부재를 서로 연결한 후, 연결된 관 부재를 메인 홀을 통해 해저로 하강시키는 단계; (v) 상기 제2 승강수단이 상기 관 부재를 해저로 하강시키는 동안, 상기 제1 승강수단은 또 다른 관부재를 파지하여 대기하는 단계; (vi) 상기 (iv) 단계 종료 후, 상기 제2 승강수단이 횡방향으로 이동하는 단계; (vii) 상기 제1 승강수단이 메인 홀 위치로 횡방향으로 이동하여 관 부재를 서로 연결한 후, 연결된 관 부재를 메인 홀을 통해 해저로 하강시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (iii) 단계 및 (iv) 단계와, 상기 (vi) 단계 및 (vii) 단계에서, 제1 승강수단과 제2 승강수단의 횡방향 이동은 동시에 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제1 승강수단 및 제2 승강수단이 횡방향으로 이동 가능하게 설치된 데릭 조립체에 의해 시추에 사용된 관 부재를 분리하는 방법은, (i) 상기 제1 승강수단이 메인 홀을 통해 연결된 관 부재를 파지하여 상승시키는 단계; (ii) 철재 러프네크가 관 부재의 연결부를 분리하는 단계; (iii) 상기 제1 승강수단이 분리된 관 부재를 파지하여 횡방향으로 이동하는 단계; (iv) 상기 (iii) 단계 동안, 상기 제2 승강수단이 메인 홀 위치로 횡방향으로 이동한 후, 관 부재를 파지하여 상승시키는 단계; (v) 철재 러프네크가 관 부재의 연결부를 분리하는 단계; (vi) 상기 제2 승강수단이 분리된 관 부재를 파지하여 횡방향으로 이동하는 단계; (vii) 상기 (vi) 단계 동안, 상기 제1 승강수단이 메인 홀 위치로 횡방향으로 이동한 후, 관 부재를 파지하여 상승시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 태양에 따른 데릭 조립체에 의해 시추 작업을 수행하기 위한 방법은, 상기 데릭 조립체가 횡방향으로 이동 가능하게 설치된 2개 이상의 승강수 단을 포함하고, 상기 2개 이상의 승강수단이 횡방향으로 이동하면서 드릴링 등의 시추 작업을 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 데릭의 형상이 단순하여 데릭 내부로 작업을 위한 장비의 진출입이 용이하고, 데릭의 설치 높이가 낮아짐으로써 선박의 안정성이 향상되어 적재 중량을 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 데릭은 2개의 승강수단을 가지므로, 2개의 승강수단에 의해 교대로 작업이 이루어짐으로써, 시추 작업에 소요되는 시간을 절감하여 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 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 5는 본 발명의 데릭 구조를 도시하는 사시도이다. 도 6은 도 5의 데릭 구조를 후면에서 바라본 사시도이다.

상기 데릭(100)은 상부갑판(21) 위에 설치되는 제1 칼럼(101), 상기 제1 칼럼(101)과 이격되게 상기 상부갑판(21) 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 제1 승강수단(104) 및 제2 승강수단(105)이 나란하게 설치되어, 관 부재(예를 들어, 드릴 파이프, 라이저 등)를 승강시킨다.

상기 제1 승강수단(104)은 제1 가이드레일(111)에 의해 안내되어 승강된다. 상기 제2 승강수단(105)은 제2 가이드레일(112)에 의해 안내되어 승강된다.

상기 제1 및 제2 승강수단(104, 105)은 수평보(103) 상에서 횡방향으로 좌우로 이동 가능하게 구성된다.

상기 제1 및 제2 가이드레일(111, 112)도 상기 수평보에서 횡방향으로 이동 가능하게 구성되어, 상기 제1 및 제2 승강수단(104, 105)이 이동할 때 함께 이동된다. 다르게는, 상기 제1 및 제2 가이드레일(111, 112)이 상기 수평보에서 횡방향으로 이동할 때, 상기 제1 및 제2 승강수단(104, 105)이 함께 이동되게 구성할 수도 있다.

상기 제1 가이드레일(111)은 서로 이격된 2개의 레일로 이루어지고, 2개의 레일 사이에는 개구(111a)가 형성되어 그 사이로 관 부재(5)가 이동가능하다. 이는 예를 들어, 관 부재 저장구역이 상기 제1 및 제2 승강수단(104, 105)의 후방에 위치한 경우 관 부재(5)는 승강수단(104)에 의해 파지된 상태에서 개구(111a)를 통해 이동되어 세워진 후, 승강될 수 있다.

상기 데릭(100)의 주위에는 시추 작업에 필요한 각종 장비 및 시설이 배치된다.

도 7은 본 발명의 가이드레일과 승강수단을 이동하기 위한 구성을 설명하는 도면이다.

상기 제1 및 제2 가이드 레일(111, 112)은 유압 실린더장치(150)에 의해 구동되어 수평보(103) 상에서 횡방향으로 이동할 수 있다. 상기 제1 및 제2 가이드 레일(111, 112)의 상부 또는 하부에는 가이드레일이 횡방향으로 부드럽게 이동할 수 있도록 레일과 도르레가 설치된다.

상기 제1 및 제2 가이드 레일(111, 112)은 연결부(160)에 의해 서로 연결되어 있어, 유압 실린더장치(150)가 연결부(160)를 구동함으로써 제1 및 제2 가이드 레일(111, 112)은 동시에 수평보(103) 상에서 좌우로 이동될 수 있다. 이와 달리, 2개의 유압 실린더장치를 설치하여, 제1 및 제2 가이드 레일(111, 112)을 각각 독립적으로 움직일 수도 있다.

한편, 상기 제1 및 제2 가이드 레일(111, 112)이 이동할 때, 제1 및 제2 승강수단을 구성하는 쉬브(sheave; 106, 107) 및 와이어(108, 109)도 동시에 횡방향으로 이동해야 한다.

상기 쉬브(106, 107)는 쉬브 지지체(106a, 107a)에 의해 지지되고, 상기 쉬브 지지체(106a, 107a)는 유압 실린더장치(150)의 구동에 의해 상기 제1 및 제2 가이드 레일(111, 112)과 함께 동일한 폭만큼 레일을 따라서 횡방향으로 이동된다. 상기 쉬브 지지체(106a, 107a)는 제1 및 제2 가이드 레일(111, 112)과 연결되어, 유압 실린더장치(150)의 구동에 의해 함께 이동될 수도 있지만, 별도의 구동수단에 의해 이동될 수도 있다.

쉬브 지지체(106a, 107a)의 이동 때문에 발생하는 와이어(108, 109) 길이의 변화는 드로웍(drawwork; 171, 172)으로 와이어(108, 109)를 조이거나 풀어서 조절할 수 있다.

상술한 가이드레일과 승강수단을 이동하기 위한 구성은 일 실시예에 불과한 것이고, 필요에 따라 당업자에 의해 다양한 방법으로 변경될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 상기 제1 및 제2 칼럼(101, 102)은 4각의 중공부재로 형성되고, 중공부재의 내부에는 상기 제1 및 제2 승강수단(104, 105)에 동력을 전달하는 동력전달수단이 배치될 수 있다[소위, MPT(multipurpose tower) 시스템]. 예를 들어, 상기 제1 칼럼(101)의 내부에는 상기 제1 승강수단(104)에 동력을 전달하는 동력전달수단이 배치되고, 상기 제2 칼럼(102)의 내부에는 상기 제2 승강수단(105)에 동력을 전달하는 동력전달수단이 배치될 수 있다. 상기 동력전달수단에는 도르래, 윈치(winch), 승강보상수단, 케이블, 모터 등이 포함된다.

이러한 MPT 시스템에서는 승강수단(104, 105)을 구동하기 위한 도르래, 케이블, 윈치 등이 외부로 노출되지 않아 시추 작업에 사용되는 각종 장비의 배치 및 접근성이 향상되는 이점이 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 데릭(100)은 갠트리 형상을 갖고, 데릭(100)의 상부 수평보(103)에는 제1 및 제2 승강수단(104, 105)이 설치되어 관 부재(5)를 승강시킨다. 따라서, 데릭(100)의 형상이 단순하면서도 상부갑판(21) 위에서 차지하 는 면적이 적어서 공간활용도가 향상되고, 데릭(100) 내부로의 작업을 위한 장비의 배치 및 진출입이 용이하게 된다.

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 향상됨으로써, 시추선 내에 더 많은 무게를 적재할 수 있게 된다.

일반적으로, 제1 및 제2 승강수단(104, 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 승강수단이 승강시키는 부재를 포함한 전체 데릭 조립체의 무게가 지지되므로 하중의 지지가 안정적으로 이루어질 수 있다.

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 장비를 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.

또한, 상기 제1 및 제2 승강수단(104, 105)은 수평보(103) 상에서 횡방향으로 좌우로 이동 가능하게 구성되므로, 승강수단에 의해 시추 작업에 필요한 관 부재 및 다른 부재의 조작이 편리하고 더욱 효율적인 작업이 가능하게 된다.

본 발명에서, 데릭(100)의 상부에는 제1 및 제2 승강수단(104, 105)의 2개의 승강수단이 위치한다. 따라서, 2개의 승강수단(104, 105) 각각에서 시추에 필요한 작업이 동시에 행해질 수 있다.

예를 들어, 제1 승강수단(104)이 유정 시추작업을 하고 있는 동안, 제2 승강수단(105)에 의해서는 유정 보조 시추작업이 이루어질 수 있다.

여기서, 유정 시추 작업은 드릴비트에 의한 드릴링, 유정(well)에 케이싱(casing)을 설치하고 시멘팅(cementing)을 하는 것과 같이, 유정 상에서 직접 이루어지는 작업을 말한다. 유정 보조 시추작업은 케이싱을 연결하는 작업, 분출 방지용 스택과 라이저를 연결하는 작업 등과 같이 유정 상에서 직접 이루어지지는 않지만, 시추에 필요한 작업을 말한다.

예를 들어, 제1 승강수단(104)에 의해 유정 시추 작업, 예를 들어, 드릴링 작업을 수행한다. 상기 유정 시추 작업이 수행되는 동안 상기 제2 승강수단(105)에 의해 유정 보조 시추 작업, 예를 들어, 케이싱 연결 작업을 수행한다. 다음에, 제1 승강수단(104)을 유정 시추공 위에서 벗어나도록 수평보(103) 상에서 횡방향으로 이동시킨다. 다음에, 상기 제2 승강수단(105)을 횡방향으로 이동시켜 유정 시추공 위에 케이싱을 위치시켜 케이싱 작업을 한다.

이와 같이, 제1 및 제2 승강수단(104, 105)의 각각에서 유정 시추작업 또는 유정 보조 시추작업이 동시에 행해지고, 상기 제1 및 제2 승강수단(104, 105)은 횡방향으로 이동이 가능하므로, 관 부재 등의 조작 작업이 훨씬 더 용이하게 이루어질 수 있다. 따라서, 시추 작업에 소요되는 시간을 절감하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

일반적으로, 드릴링(drilling) 작업, 관 부재를 연결하는 작업(trip-in), 관 부재를 분리하는 작업(trip-out)은 시추에서 가장 주된 작업이면서 시간이 많이 소요되는 작업 중의 하나이다.

본 발명의 데릭 조립체에서는, 상기 제1 승강수단(104) 및 제2 승강수단(105) 모두에 의해서 유정 시추작업이 이루어질 수 있다.

도 8a 내지 도 8f는 본 발명에 따른 데릭 조립체에 의해 유정 시추를 위한 관 부재를 연결하여 해저로 전진시키는 방법을 순차적으로 나타내는 도면이다.

먼저, 도 8a를 참조하면, 제1 승강수단(104)이 관 부재(5)를 파지한 상태에서 로터리 테이블(24)이 파지하고 있는 다른 관 부재(5)와 철재 러프네크(도시안됨)가 연결한다.

다음에, 도 8b를 참조하면, 제1 승강수단(104)이 연결된 관 부재(5)를 해저로 하강시키는 동안, 제2 승강수단(105)은 다른 관 부재(5)를 파지하여 대기한다.

다음에, 도 8c를 참조하면, 제1 승강수단(104)은 횡방향으로 이동하고, 제2 승강수단(105)이 관 부재(5)를 파지한 상태에서 메인 홀(140) 위치로 횡방향으로 이동하여, 철재 러프네크가 관 부재(5)를 서로 연결한다. 이때, 제1 승강수단(104) 및 제2 승강수단(105)의 횡방향 이동은 동시에 이루어지는 것이 바람직하다.

다음에, 도 8d를 참조하면, 제2 승강수단(105)이 연결된 관 부재(5)를 해저로 하강시키는 동안, 제1 승강수단(104)은 위로 상승하여 다른 관 부재(5)를 파지 하여 대기한다.

다음에, 도 8e를 참조하면, 제2 승강수단(105)은 횡방향으로 이동하고, 제1 승강수단(104)이 관 부재(5)를 파지한 상태에서 메인 홀(140) 위치로 횡방향으로 이동하여, 철재 러프네크가 관 부재(5)를 서로 연결한다. 이때, 제1 승강수단(104) 및 제2 승강수단(105)의 횡방향 이동은 동시에 이루어지는 것이 바람직하다.

다음에, 도 8f를 참조하면, 제1 승강수단(104)이 연결된 관 부재(5)를 해저로 하강시키는 동안, 제2 승강수단(105)은 위로 상승하여 다른 관 부재(5)를 파지하여 대기한다.

이러한 과정은 반복적으로 이루어진다.

도 9a 내지 도 9e는 본 발명에 따른 데릭 조립체에 의해 유정 시추에 사용된 관 부재를 분리하는 방법을 순차적으로 나타내는 도면이다. 유정 시추에 사용된 관 부재를 분리할 때는, 도 8a 내지 도 8f에 도시된 과정과 반대로 작업이 이루어진다.

먼저, 도 9a를 참조하면, 제1 승강수단(104)이 메인 홀(140)을 통해 다수개 연결된 관 부재(5)를 파지하여 상승시킨다.

다음에, 도 9b를 참조하면, 철재 러프네크가 관 부재(5)의 연결부를 분리하는 동안, 제2 승강수단(105)은 하강하여 대기한다.

다음에, 도 9c를 참조하면, 제1 승강수단(104)이 분리된 관 부재(5)를 파지 하여 횡방향으로 이동하는 동안, 제2 승강수단(105)이 메인 홀(140) 위치로 횡방향으로 이동한 후, 관 부재(5)를 파지하여 상승시킨다.

다음에, 도 9d를 참조하면, 철재 러프네크가 관 부재(5)의 연결부를 분리하는 동안, 제1 승강수단(104)이 파지한 관 부재(21)는 다른 장소에 적재되고, 제1 승강수단(104)은 하강하여 대기한다.

다음에, 도 9e를 참조하면, 제2 승강수단(105)이 분리된 관 부재(5)를 파지하여 횡방향으로 이동하는 동안, 제1 승강수단(104)이 메인 홀(140) 위치로 횡방향으로 이동한 후, 관 부재(5)를 파지하여 상승시킨다.

이러한 과정은 반복적으로 이루어진다.

이와 같이, 본 발명의 유정 시추를 위한 관 부재를 연결하거나 분리하는 방법에 따르면, 2개의 승강수단(104, 105)이 횡방향으로 번갈아서 이동하면서 관 부재(5)를 연결 또는 분리하는 작업을 동시에 진행하므로, 작업에 소요되는 시간을 대폭 절감하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에서 2개의 승강수단(104, 105)을 갖는 것을 설명되었지만, 필요에 따라 3개 이상의 승강수단을 갖는 것도 가능하다. 본 발명의 갠트리형 데릭(100)과, 데릭의 상단에 설치된 2개 이상의 승강수단을 갖는 데릭 조립체는 해저자원의 시추를 위한 시추선에 사용될 수 있다. 이러한 시추선에는 드릴십(drillship), 리그선, 반잠수식시추선, 텐션레그플랫폼 등 해저자원의 시추를 위한 모든 부유식 해 양구조물이 포함된다.

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 데릭 구조를 도시하는 도면.

도 3은 종래의 다른 데릭 구조를 도시하는 도면.

도 4a 내지 도 4f는 종래의 데릭에서 유정 시추를 위한 관 부재를 연결하여 해저로 전진시키는 방법을 순차적으로 나타내는 도면.

도 5는 본 발명의 데릭 구조를 도시하는 사시도.

도 6은 도 5의 데릭 구조를 후면에서 바라본 사시도.

도 7은 본 발명의 가이드레일과 승강수단을 이동하기 위한 구성을 설명하는 도면.

도 8a 내지 도 8f는 본 발명에 따른 데릭 조립체에 의해 유정 시추를 위한 관 부재를 연결하여 해저로 전진시키는 방법을 순차적으로 나타내는 도면.

도 9a 내지 도 9e는 본 발명에 따른 데릭 조립체에 의해 유정 시추에 사용된 관 부재를 분리하는 방법을 순차적으로 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

5 : 관 부재

21 : 상부갑판

100 : 데릭

101 : 제1 칼럼

102 : 제2 칼럼

103 : 수평보

104 : 제1 승강수단

105 : 제2 승강수단

111 : 제1 가이드레일

111a : 개구

112 : 제2 가이드레일

124 : 로터리 테이블

140 : 메인 홀

Claims

시추 작업에 사용되는 데릭 조립체에 있어서,

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 관 부재를 승강하는 제1 승강수단;

제1 승강수단에 인접하게 상기 수평보에 설치되어 관 부재를 승강하는 제2 승강수단; 을 포함하고,

상기 제1 승강수단 및 제2 승강수단은 상기 수평보에서 횡방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 데릭 조립체.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 칼럼 및 제2 칼럼은 4각의 중공부재로 형성되고,

상기 제1 칼럼의 내부에는 상기 제1 승강수단에 동력을 전달하는 동력전달수단이 배치되고, 상기 제2 칼럼의 내부에는 상기 제2 승강수단에 동력을 전달하는 동력전달수단이 배치되는 것을 특징으로 하는 데릭 조립체.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 승강수단의 승강을 안내하는 제1 가이드레일과, 상기 제2 승강수단의 승강을 안내하는 제2 가이드레일을 더 포함하고,

상기 제1 및 제2 가이드레일은 각각 상기 제1 및 제2 승강수단과 함께 상기 수평보에서 횡방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 데릭 조립체.
청구항 3에 있어서, 상기 제1 및 제2 가이드레일은 서로 이격된 2개의 레일로 이루어지고, 상기 2개의 레일 사이에는 개구가 형성되어 상기 개구를 통해 관 부재가 이동가능한 것을 특징으로 하는 데릭 조립체.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 승강수단에 의해서는 유정 시추작업이 이루어지고,

상기 제2 승강수단에 의해서는 유정 보조 시추작업이 이루어지는 것을 특징으로 하는 데릭 조립체.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 승강수단 및 상기 제2 승강수단 모두에 의해서 유정 시추작업이 이루어지는 것을 특징으로 하는 데릭 조립체.
시추 작업에 사용되는 데릭 조립체에 있어서,

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 관 부재를 승강하는 하나 이상의 승강수단; 을 포함 하고,

상기 승강수단은 상기 수평보에서 횡방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 데릭 조립체.
시추 작업에 사용되는 데릭 조립체에 있어서,

데릭의 상부에 설치되어 관 부재를 승강하는 하나 이상의 승강수단; 을 포함하고,

상기 승강수단은 데릭 상에서 횡방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 데릭 조립체.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 따른 데릭 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 시추선.
청구항 9에 있어서, 상기 시추선은 드릴십, 반잠수식시추선, 텐션레그플랫폼을 포함하는 부유식 해양구조물인 것을 특징으로 하는 시추선.
제1 승강수단 및 제2 승강수단이 횡방향으로 이동 가능하게 설치된 데릭 조립체에 의해 시추 작업을 수행하기 위한 방법에 있어서,

제1 승강수단에 의해 유정 위에서 유정 시추 작업을 수행하는 단계;

상기 유정 시추 작업이 수행되는 동안 상기 제2 승강수단에 의해 유정 보조 시추 작업을 수행하는 단계;

상기 제1 승강수단을 횡방향으로 이동시켜 유정 위에서 벗어나게 하는 단계;

상기 제2 승강수단을 횡방향으로 이동시켜 유정 위에 위치시킨 후 작업을 진행하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1 승강수단 및 제2 승강수단이 횡방향으로 이동 가능하게 설치된 데릭 조립체에 의해 시추를 위한 관 부재를 연결하여 해저로 전진시키는 방법에 있어서,

(i) 제1 승강수단이 관 부재를 파지하여 메인 홀을 통해 해저로 하강시키는 단계;

(ii) 상기 제1 승강수단이 상기 관 부재를 해저로 하강시키는 동안, 상기 제2 승강수단은 다른 관 부재를 파지하여 대기하는 단계;

(iii) 상기 (i) 단계 종료 후, 상기 제1 승강수단이 횡방향으로 이동하는 단계;

(iv) 상기 제2 승강수단이 메인 홀 위치로 횡방향으로 이동하여 관 부재를 서로 연결한 후, 연결된 관 부재를 메인 홀을 통해 해저로 하강시키는 단계;

(v) 상기 제2 승강수단이 상기 관 부재를 해저로 하강시키는 동안, 상기 제1 승강수단은 또 다른 관부재를 파지하여 대기하는 단계;

(vi) 상기 (iv) 단계 종료 후, 상기 제2 승강수단이 횡방향으로 이동하는 단계;

(vii) 상기 제1 승강수단이 메인 홀 위치로 횡방향으로 이동하여 관 부재를 서로 연결한 후, 연결된 관 부재를 메인 홀을 통해 해저로 하강시키는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
청구항 12에 있어서, 상기 (iii) 단계 및 (iv) 단계와, 상기 (vi) 단계 및 (vii) 단계에서, 제1 승강수단과 제2 승강수단의 횡방향 이동은 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제1 승강수단 및 제2 승강수단이 횡방향으로 이동 가능하게 설치된 데릭 조립체에 의해 시추에 사용된 관 부재를 분리하는 방법에 있어서,

(i) 상기 제1 승강수단이 메인 홀을 통해 연결된 관 부재를 파지하여 상승시키는 단계;

(ii) 철재 러프네크가 관 부재의 연결부를 분리하는 단계;

(iii) 상기 제1 승강수단이 분리된 관 부재를 파지하여 횡방향으로 이동하는 단계;

(iv) 상기 (iii) 단계 동안, 상기 제2 승강수단이 메인 홀 위치로 횡방향으로 이동한 후, 관 부재를 파지하여 상승시키는 단계;

(v) 철재 러프네크가 관 부재의 연결부를 분리하는 단계;

(vi) 상기 제2 승강수단이 분리된 관 부재를 파지하여 횡방향으로 이동하는 단계;

(vii) 상기 (vi) 단계 동안, 상기 제1 승강수단이 메인 홀 위치로 횡방향으로 이동한 후, 관 부재를 파지하여 상승시키는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
데릭 조립체에 의해 시추 작업을 수행하기 위한 방법에 있어서,

상기 데릭 조립체는 횡방향으로 이동 가능하게 설치된 2개 이상의 승강수단을 포함하고, 상기 2개 이상의 승강수단이 횡방향으로 이동하면서 드릴링 등의 시추 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.