KR20110027404A - 부유식 해상구조물 - Google Patents

Abstract

부유식 해상구조물가 개시된다. 문풀의 개구된 면적을 줄여 부유식 해상구조물의 저항 증가, 속도저하, 소요 마력 증가, 연료소모증가, 선체의 손상 등을 최소화하면서도 상부 갑판의 활용도를 증가시킬 수 있으며, 문풀내의 해수 유동 또는 슬로싱을 저감시키는 구조를 갖는 부유식 해상구조물을 하며, 이를 위해 시추 작업을 위한 문풀이 형성된 선체와, 상기 문풀의 선미부측 하단부에 단차지게 형성된 리세스와, 상기 문풀의 선미부측면에 설치된 댐핑 플레이트를 포함한다.

시추선, 해상구조물, 드릴, 문풀, 슬로싱, 유동

Description

부유식 해상구조물 {FLOATING MARINE STRUCTURE}

본 발명은 부유식 해상구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이중 구조로 이루어진 문풀의 구조를 개선한 부유식 해상구조물에 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.

이와 같은 이유로 최근에는 지금까지 경제성이 없어 무시되어 왔던 군소의 한계 유전(marginal field)이나 심해유전의 개발이 경제성을 가지게 되었다. 따라서 해저 채굴 기술의 발달과 더불어 이런 유전의 개발에 적합한 시추설비를 구비한 부유식 해상구조물이 개발되어 있다.

이러한 부유식 해상구조물은 내부를 관통하는 개구인 문풀이 형성된다. 이 문풀은 시추시 시추 파이프를 해저면으로 내려 보내기 위해 사용되는 구조로서, 정박 및 항해 안정성이나 항해 성능의 측면에서는 매우 불리한 구조이다. 일례로, 부유식 해상구조물은 문풀 내로 유입되어 있는 해수와 선체 외부의 해수에 상대적인 유동에 의해 발생되는 슬로싱(sloshing) 현상으로 인해 항해 시에 저항 증가, 속도 저하, 소요 마력 증가, 연료 소모 증가, 선체의 손상 등이 발생할 수 있으며, 문풀 내부 유체의 유동으로 인한 선박의 선상으로 오버 플로잉(overflowing) 현상으로 인해 작업자의 안전 및 작업 능률을 악화시킬 수 있는 요인으로 작용될 수 있다.

이와 같이 문풀의 크기(단면적)가 커질수록 슬로싱 현상이 더욱 심해저서 전술한 여러 가지 바람직하지 않은 부작용이 더욱 커지게 된다.

이에 따라 종래의 부유식 해상구조물은 문풀의 내부에 다수의 플레이트를 설치하여 해수의 유동 또는 슬로싱을 저감시키거나, 도 1과 같이 문풀의 하부에 리세스를 형성하여 문풀내 유동 또는 슬로싱을 저감시키는 기술이 개발되었다.

도 1은 종래 기술에 따른 부유식 해상구조물를 도시한 간략도로서, 부유식 해상구조물(10)에는 상, 하로 관통하는 문풀(20)이 형성되어 있고, 이 문풀(20)의 하단에는 돌출된 구조의 리세스(Recess)(22)가 형성된다. 이 리세스(22)는 선미측의 문풀(20) 측면에 설치되며, 선수측을 향하여 돌출되어 형성된다.

부유식 해상구조물(10)의 문풀(20)은 리세스(22)에 의해 문풀(20) 내부로 유입되는 해수량을 줄일 수 있으며, 이에 따라 문풀(20)내의 해수 유동 또는 슬로싱(S)을 저감시킬 수 있다. 여기서, P는 해수의 수면을 표시한다.

또한, 부유식 해상구조물(10)은 문풀(20)에 리세스(22)가 형성됨에 따라 시추장비의 안전을 위한 장비들을 리세스(22) 위에 설치할 수 있으며, 이에 따라 장 비들이 상부 갑판(12)의 위로 상당한 높이로 돌출되는 것을 방지할 수 있고, 다른 장비들의 배치에도 유리한 구조를 제공한다.

한편, 종래의 부유식 해상구조물(10)은 이송속도가 증가하거나 파도가 클 경우와 같이 해상 상태가 불안정해지면, 문풀(20)을 통과하는 해수량이 증가되며 이에 따라 문풀(20)내의 해수 유동 또는 슬로싱(S)이 커질 수 있다. 그러나, 아직까지 리세스(22)를 갖는 부유식 해상구조물(10)의 문풀(20)에는 해수 유동 또는 슬로싱(S)을 억제하기 위한 구조가 마련되지 않고 있는 실정이며, 이에 따라 리세스(22)를 갖는 부유식 해상구조물(10)의 문풀(20) 구조를 개선하고자 하는 시도가 계속 진행되고 있다.

이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 문풀의 개구된 면적을 줄여 부유식 해상구조물의 저항 증가, 속도저하, 소요 마력 증가, 연료소모증가, 선체의 손상 등을 최소화하면서도 상부 갑판의 활용도를 증가시킬 수 있으며, 문풀내의 해수 유동 또는 슬로싱을 저감시키는 구조를 갖는 부유식 해상구조물을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 시추 작업을 위한 문풀이 형성된 선체와, 문풀 의 선미부측 하단부에 단차지게 형성된 리세스와, 문풀의 선미부측면에 설치된 댐핑 플레이트를 포함하는 부유식 해상구조물을 제공한다.

댐핑 플레이트는 해수의 자유수면 높이를 기준으로 하부에 적어도 하나 설치될 수 있다.

해수의 자유수면 높이의 하부에 설치되는 댐핑 플레이트는 자유수면 높이보다 1m 내지 2m 아래에 설치될 수 있다.

해수의 자유수면 높이를 기준으로 상부에 설치되는 적어도 하나의 댐핑 플레이트를 더 포함할 수 있다.

해수의 자유수면 높이는 시추선이 시추작업을 하는 조건에서의 문풀의 해수높이일 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 부유식 해상구조물은 문풀에 형성된 리세스에 의해 문풀의 개구된 면적을 줄여 부유식 해상구조물의 저항 증가, 속도저하, 소요 마력 증가, 연료소모증가, 선체의 손상 등을 최소화할 수 있고, 문풀에 형성된 댐핑 플레이트가 문풀로 유입되는 해수의 유동 또는 슬로싱을 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명은 해수가 상부 갑판으로 상부로 넘치는 오버플로우(overflow) 현상의 발생을 줄일 수 있으며, 이로 인해 상부 갑판에서 일하는 작업자 및 그 상부에 설치되는 장비들을 보호할 수 있어 작업환경 및 안전성을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명에 따른 부유식 해상구조물의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 실시예에 따른 부유식 해상구조물은 시추 설비를 갖추고, 시추된 시추물을 저장하기 위한 저장탱크가 구비되며, 운항이 가능한 해상구조물로서, 일례로 RV(Regasification Vessel), FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading), FSRU(Floating Storage and Regasification Unit), 시추선(Drill Ship) 등이 포함되며, 본 발명의 실시예에서는 시추선을 일례로 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시추선의 측면 개략도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시추선의 문풀을 간략하게 도시한 도면이다. 또한, 도 4 는 도 3의 A 부분을 확대한 도면이다.

도 2 내지 도 4를 참고하면, 시추선(50)은 위치에 따라 앞쪽을 선수부, 뒤쪽을 선미부로 구분하며, 상부에는 갑판(52)이 형성된다. 이 갑판(52)에는 시추선(50)의 운항이나 시추 작업을 위한 시설들이 설치될 수 있으며, 내부에는 시추된 시추물을 저장하기 위한 저장탱크 등이 마련될 수 있다.

또한, 시추선(50)의 선체에는 내부를 상, 하로 관통하여 개구된 문풀(moon-pool)(60)이 형성된다. 문풀(60)은 시추 작업시 시추 파이프 또는 시추 장비 등을 해저면으로 내려 보내기 위해 사용된다. 이 문풀(60)에는 선미부측 하단부에 단차지게 형성된 리세스(Recess)(62)가 마련된다.

리세스(62)는 시추 작업을 위한 장비 설치공간을 제공하며, 이를 위해 선미부측 하단부에서 선수측을 향하여 일정 면적을 갖도록 돌출된다. 또한, 리세스(62)의 내부에는 시추물의 저장을 위한 저장탱크가 구비될 수 있다. 이 리세스(62)는 문풀(60)의 개구 일부를 막게 되며, 바람직하게는 시추 장비에 영향을 미치지 않는 범위에서 최대한 크게 형성될 수 있다.

리세스(62)는 문풀(60) 내부로 유입되는 해수를 막게 되며, 이에 따라 문풀(60)내의 해수 유동 또는 슬로싱(sloshing)을 어느 정도 줄일 수 있다.

그러나, 시추선(50)이 점차 대형화됨에 따라 해수 유동 또는 슬로싱도 점차 증가하고 있다.

슬로싱은 해수의 유동이 증가되는 현상으로, 슬로싱이 발생하면 해수가 상부 갑판(52)으로 넘치는 오버플로우(overflow) 현상을 일으키는 요인이 되고 있으며, 이에 따라 상부 갑판(52)에서 작업하는 작업자의 안전을 위협하거나, 장비 등에 문제를 일으키는 요인이 되고 있다. 여기서, P는 해수의 수면을 표시하는 것으로서, 해수의 자유수면 높이이다. 이 해수의 자유수면 높이는 파도 등이 거의 없는 안정한 상태의 해수의 높이를 말한다. 한편, 시추선이 시추 작업을 하거나 내부에 적재된 화물 등에 의해 주변 환경이 바뀌게 되면 시추선의 부력이 바뀌게 되며, 이에 따라 시추선이 상승 또는 하강함에 따라 문풀의 저면에서 자유수면까지의 높이가 달라질 수 있다.

한편, 문풀(60)에는 리세스(62)의 상부로 유입된 해수의 유동을 억제하기 위한 유동억제구조가 마련될 수 있다. 일례로 이러한 유동억제구조는 문풀(60)의 선미부측면에 형성된 댐핑 플레이트(64)를 포함할 수 있다.

이 댐핑 플레이트(64)는 리세스(62) 상부에서 문풀(60)의 선미부측면에 설치되며, 선수측 방향으로 소정 길이 돌출된 형상으로 이루어진다.

본 발명의 실시예에서 댐핑 플레이트(64)의 폭은 600 내지 1,000mm로 형성되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 800mm로 형성될 수 있다. 댐핑 플레이트(64)의 크기는 본 발명의 실시예에 의해 한정되지 않으며, 시추선(50)의 크기 또는 문풀(60), 리세스(62)의 크기 등에 의해 그 크기를 가변할 수 있다.

댐핑 플레이트(64)의 저면과 문풀(60)의 선미부측면 사이에는 댐핑 플레이트(64)의 지지 강도를 보강하기 위한 리브(65)가 더 설치될 수 있다.

댐핑 플레이트(64)의 형상은 해수의 유동 또는 슬로싱을 저감하기에 적합한 형태를 갖도록 변형되는 것도 물론 가능하다. 일례로, 댐핑 플레이트(64)의 하부 를 라운드 형상으로 형성할 수 있다. 이와 같이, 라운드 형상의 댐핑 플레이트(64)는 해수의 유동을 안내할 수 있으며, 해수의 접촉시 발생하는 충격을 감소시켜 내구성의 증가에도 기여할 수 있다.

댐핑 플레이트(64)는 복수개가 설치될 수 있다. 일례로, 본 실시예에서 댐핑 플레이트(64)는 상부 댐핑 플레이트(64a)와 하부 댐핑 플레이트(64b)로 이루어질 수 있으며, 해수의 유동 또는 슬로싱의 억제를 위해 그 설치된 개수를 가감할 수 있다. 또한, 설치되는 댐핑 플레이트(64)의 개수는 본 발명의 실시예에 의해 한정되지 않으며, 시추선(50)의 크기 또는 문풀(60), 리세스(62)의 크기 등에 의해 더 설치될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 시추선의 문풀에 설치된 댐핑 플레이트가 해수 자유수면 높이와 떨어진 거리에 따른 유동억제효율을 나타낸 그래프로서, 해수의 자유수면 높이는 시추선(50)이 시추작업을 하는 조건에서의 문풀(60)의 해수높이이다.

도 5를 참고하면, 하부 댐핑 플레이트(64b)는 해수의 자유수면 높이보다 1m 내지 2m 아래에 설치될 경우, 해수의 유동 또는 슬로싱 억제효율이 높음을 알 수 있으며, 바람직하게는 약 1.5m 아래에 설치될 경우 효율이 최고로 높음을 알 수 있다.

여기서, 하부 댐핑 플레이트(64b)는 해수의 유동 또는 슬로싱을 미리 억제하며, 상부 댐핑 플레이트(64a)는 하부 댐핑 플레이트(64b)에 의해 미리 억제되지 못하고 이미 발생되어 버린 유동을 억제한다.

이와 같이, 본 실시예의 부유식 해상구조물은 문풀에 해수 기준수면 높이의 하부에 설치된 하부 댐핑 플레이트(64b)에 의해 해수의 유동 또는 슬로싱이 1차적으로 억제될 수 있다.

한편, 하부 댐핑 플레이트(64b)에 의해 1차적으로 억제되지 못한 여분의 해수의 유동 또는 슬로싱은 문풀에 해수 기준수면 높이의 상부에 설치된 상부 댐핑 플레이트(64a)에 의해 2차적으로 억제될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

더욱이 본 발명은 시추선(50) 중 리세스(62)를 갖는 문풀(60)에 적합하게 마련된 구조이며, 리세스(62)로 인해 문풀(60)내의 해수 유동 또는 슬로싱을 억제하는 구조가 마련되지 않은 시추선(50)의 문풀(60) 구조를 개선하며, 이로 인해 갑판(52)으로 해수가 오버플로우되는 것을 억제하여 갑판(52)에서 일하는 작업자 및 그 상부에 설치되는 장비들을 보호할 수 있어 작업환경의 개선 및 안전성의 향상을 가져올 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 부유식 해상구조물를 도시한 간략도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시추선의 측면 개략도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시추선의 문풀을 간략하게 도시한 도면.

도 4는 도 3의 A 부분을 확대한 도면.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시추선의 문풀에 설치된 댐핑 플레이트가 해수 자유수면 높이와 떨어진 거리에 따른 유동억제효율을 나타낸 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 시추선 52 : 갑판

60 : 문풀 62 : 리세스

64 : 댐핑 플레이트 65 : 리브

Claims (5)

1. 시추 작업을 위한 문풀이 형성된 선체와,

   상기 문풀의 선미부측 하단부에 단차지게 형성된 리세스와,

   상기 문풀의 선미부측면에 설치된 댐핑 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 댐핑 플레이트는 해수의 자유수면 높이를 기준으로 하부에 적어도 하나 설치되는 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
3. 청구항 2에 있어서,

   해수의 자유수면 높이의 하부에 설치되는 상기 댐핑 플레이트는 상기 자유수면 높이보다 1m 내지 2m 아래에 설치된 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
4. 청구항 2에 있어서,

   상기 해수의 자유수면 높이를 기준으로 상부에 설치되는 적어도 하나의 댐핑 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.
5. 청구항 2에 있어서,

   상기 해수의 자유수면 높이는 시추선이 시추작업을 하는 조건에서의 문풀의해수높이인 것을 특징으로 하는 부유식 해상구조물.

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