KR20110029391A - 부유식 시추설비의 파이프 적치대 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 계류 또는 위치 이동시 파도에 의한 선체 동요로 부유식 시추설비 내의 파이프 적치대에 적재된 파이프가 위치를 이탈하거나 손상되는 것을 방지할 수 있도록 파이프 고정부재를 갖는 부유식 시추설비의 파이프 적치대에 관한 것이다. 본 발명의 부유식 시추설비의 파이프 적치대는, 해저자원 시추에 사용되는 파이프가 적재될 수 있도록 하부받침과, 상기 하부받침의 상부로 연장되어 적재된 파이프를 지지하는 지지기둥을 갖고, 상기 파이프 적치대에 적재된 인접하는 파이프들에 의해 형성된 공간에 삽입되어, 파이프의 외주와 밀접하도록 측면이 호형으로 형성된 긴 형상의 파이프 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 따르면, 인접하는 파이프 사이의 공간에 삽입되어 파이프의 자중을 효과적으로 지지할 수 있는 파이프 고정부재가 제공되므로, 부유식 시추설비의 파이프 적치대에 파이프가 부분 적재된 경우에도 적재된 파이프가 안전하게 제 위치에 고정될 수 있도록 하여, 파도에 의한 선체 동요시 파이프가 흔들려 적재 위치를 이탈하거나 파이프가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
부유식 시추설비, 파이프 적치대, 파이프 고정부재, 파이프, 하부받침, 지지기둥

Description

부유식 시추설비의 파이프 적치대 {Pipe rack of floating type oil prospecting facility}
본 발명은 부유식 시추설비의 파이프 적치대에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 계류 중 또는 위치를 이동하게 될 경우 파도에 의한 선체 동요로 부유식 시추설비 내의 파이프 적치대에 적재된 파이프가 위치를 이탈하거나 손상되는 것을 방지할 수 있도록 파이프 고정부재를 갖는 부유식 시추설비의 파이프 적치대에 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 부유식 시추설비가 개발되어 있다.
이러한 해저의 지하에 존재하는 석유나 가스 등을 시추할 수 있도록 각종 시 추장비를 갖춘 부유식 시추설비(이하, 시추선)의 중심부에는 해저의 지하에 존재하는 석유나 가스 등을 시추하기 위한 라이저(riser) 또는 드릴 파이프(drill pipe) 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 되돌아 오는 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 내부로는 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 방 지하고 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 라이저(4)를 통하여 다시 되돌아오게 된다. 시추 작업이 종료되면, 드릴 파이프(5)는 문풀(3)을 통해 드릴플로어(drill floor)로 운반되어 분리된 후 적재장소로 운반된다.
도 2는 종래의 파이프 적치대에 드릴 파이프 또는 라이저가 적재된 상태를 나타내는 도면이다.
일반적으로, 시추작업에 사용되는 드릴 파이프 또는 라이저(이하, 파이프)(25)는 시추선의 상부갑판(15) 위에 형성된 파이프 적치대(Pipe Rack)(20)에 수평으로 적재된다. 종래에 이러한 파이프(25)는 파이프 적치대(20)에 별도의 고정부재 없이 순차적으로 적재되었다.
파이프 적치대(20)에 파이프(25)가 부분 적재되거나 적재 상태가 양호하지 않을 경우, 파도에 의한 선체의 동요시 파이프(25)가 흔들려 적재 위치를 이탈하거나 파이프가 손상될 수 있는 문제점이 있다. 또한, 선박의 동요시 적재된 파이프의 자중은 파이프 적치대(20)의 지지기둥(Stanchoin)(21)에 한꺼번에 집중 전달되어 지지기둥(21)이 파손될 우려도 있다.
따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 부유식 시추설비가 계류 중 또는 위치를 이동하게 될 경우 파도에 의한 선체동요시 파이프 적치대에 파이프가 부분 적재된 경우에도, 적재된 파이프가 안전하게 제 위치에 고정될 수 있도록 파이프와 파이프 사이에 고정장치를 설치한 부유식 시추설비의 파이프 위치 고정 장치를 제공하고자 함에 목적이 있다.
본 발명의 부유식 시추설비의 파이프 적치대는, 해저자원 시추에 사용되는 파이프가 적재될 수 있도록 하부받침과, 상기 하부받침의 상부로 연장되어 적재된 파이프를 지지하는 지지기둥을 갖고, 상기 파이프 적치대에 적재된 인접하는 파이프들에 의해 형성된 공간에 삽입되어, 파이프의 외주와 밀접하도록 측면이 호형으로 형성된 긴 형상의 파이프 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 파이프 고정부재는, 인접하는 4개의 파이프에 의해 형성된 공간에 삽입될 수 있도록 파이프와 접하는 4개 측면이 호형으로 형성된 제1 파이프 고정부재; 하부받침과 상기 하부받침의 바로 위에 적재되는 2개의 인접한 파이프에 의해 형성된 공간에 삽입될 수 있도록 2개 측면은 호형으로 형성되고, 상기 하부받침과 접하는 면은 마찰면으로 형성된 제2 파이프 고정부재; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 파이프 고정부재는 목재 또는 플라스틱으로 제작되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 파이프 고정부재는 측면 또는 정면에 손이나 후크로 파지 가능한 하나 이상의 걸이부를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부받침은 지지판과, 상기 지지판의 하부에서 상기 지지판을 지 지하는 지지 다리를 포함하고, 상기 파이프 고정부재는 상기 지지판과 지면 사이의 공간에 종방향으로 세워질 수 있는 길이를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 부유식 시추설비가 계류 또는 위치를 이동할 경우 파도에 의한 선체동요시 인접하는 파이프 사이의 공간에 삽입되어 파이프의 자중을 효과적으로 지지할 수 있는 파이프 고정부재가 제공되므로, 부유식 시추설비의 파이프 적치대에 파이프가 부분 적재된 경우에도 적재된 파이프가 안전하게 제 위치에 고정될 수 있도록 하여, 파도에 의한 선체 동요시 파이프가 흔들려 적재 위치를 이탈하거나 파이프가 손상되는 것을 방지할 수 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 3은 본 발명에 따른 파이프 고정부재를 갖는 파이프 적치대에 파이프가 적재된 상태를 나타내는 도면으로, (a)는 전체 구간에 파이프 고정부재가 적용된 상태를 나타내고, (b)는 일부 구간에 파이프 고정부재가 적용된 상태를 나타내는 도면이다. 도 4는 본 발명에 따른 파이프 고정부재를 도시하는 사시도로서, (a)는 제1 파이프 고정부재를 나타내고, (b)는 제2 파이프 고정부재를 나타내고 있다.
일반적으로, 해저자원(예를 들어, 석유)의 시추에는 다수의 드릴 파이프 또는 라이저(이하, 파이프)가 사용된다. 이러한 파이프(25)는 파이프 적치대(30)에 적재되어 있다가 이송수단에 의해 이송되어 시추작업에 사용된다. 또한, 시추작업이 종료되면 파이프(25)는 이송수단에 의해 이송되어 파이프 적치대(30)에 적재된다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 파이프 적치대(30)는 파이프(25)를 지지할 수 있도록 일정한 두께를 갖는 하부받침(31)과, 상기 하부받침(31)의 측면에 수직으로 세워져서 적재된 파이프(25)를 지지하기 위한 지지기둥(32)을 갖는다.
본 발명에서는, 부유식 시추설비의 계류 또는 위치 이동시 파도에 의한 선체의 동요로 인해 파이프 적치대(30)에 적재된 파이프(25)가 흔들려 적재 위치를 이탈하거나 파이프(25)가 손상되는 것을 방지하기 위해, 파이프와 파이프 사이에 파이프 고정부재(40, 50)가 삽입된다.
상기 파이프 고정부재(40, 50)는 적재된 파이프(25)의 외주와 밀접하도록 바람직하게는, 파이프(25) 외주와 동일한 곡률반경을 갖도록 측면이 호형으로 형성된 긴 형상의 부재이다.
인접하는 파이프(25) 사이의 공간에 삽입된 파이프 고정부재(40, 50)의 측면은 적어도 2개의 파이프(25)의 외주와 접하고 있고, 파이프(25)의 자중이 하부로 작용하고 있다. 파도에 의한 선박의 동요로 횡방향의 힘이 작용하는 경우에, 파이프(25)는 파이프 고정부재(40, 50)에 의해 견고하게 지지되어 횡방향으로의 이동이 차단되므로 안전하게 제 위치를 유지할 수 있게 된다.
도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 파이프 적치대(30)의 전체 구간에 파이프 고정부재(40, 50)가 적용되면, 파이프(25)는 파이프 적치대(30)에서 외력의 작용에도 불구하고 안전하게 제 위치를 유지할 수 있다.
도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 파이프 적치대(30)의 일부 구간에 파이프 고정부재(40, 50)가 적용된 경우에도, 파이프 고정부재(40, 50)에 작용하는 파이프의 자중과, 파이프 고정부재(40, 50)의 형상에 따른 쐐기 구조에 의해 파이프(25)는 외력의 작용에도 불구하고 파이프 적치대(30)에서 비교적 안전하게 제 위치를 유지할 수 있다. 이 경우, 파이프 고정부재(40, 50)는 종방향으로 일렬로 적용되는 것이 파이프(25)의 자중을 효과적으로 지지하는데 바람직하다.
이와 같이, 본 발명의 파이프 고정부재(40, 50)는 파이프(25)의 자중이 수직하방향으로 작용하도록 유도하고 인접 파이프에 전달되는 것을 차단하기 때문에, 파도에 의한 선박의 동요로 외력이 작용하는 경우에도 파이프를 파이프 적치대(30) 내에서 안정적으로 지지할 수 있다. 파이프 고정부재(40, 50)가 파이프의 자중을 상당부분 지지하므로 파이프 적치대(30)의 지지기둥(32)에 가해지는 하중은 그만큼 줄어들게 되어, 지지기둥(32)을 더 가늘게 만들거나 지지기둥(32)의 설치간격을 더 넓힐 수 있게 된다.
이하에서는, 도 4를 참조하여 본 발명의 파이프 고정부재의 구성을 설명하기로 한다.
파이프 고정부재(40, 50)는, 인접하는 4개의 파이프(25)에 의해 형성된 공간에 삽입되는 제1 파이프 고정부재(40)와, 파이프 적치대(30)의 하부받침(31)과 상기 하부받침(31)의 바로 위에 적재되는 2개의 인접한 파이프(25)에 의해 형성된 공간에 삽입되는 제2 파이프 고정부재(50)로 구성된다.
제1 파이프 고정부재(40)는 인접하는 4개의 파이프(25)에 의해 형성된 공간에 삽입될 수 있도록 파이프(25)와 접하는 4개 측면이 모두 호형부(41)로 형성된다.
제2 파이프 고정부재(50)는 하부받침(31)과 상기 하부받침의 바로 위에 적재되는 2개의 인접한 파이프(25)에 의해 형성된 공간에 삽입될 수 있도록 2개 측면만 호형부(51)로 형성되고, 상기 하부받침(31)과 접하는 면은 하부받침과의 마찰력을 증대시킨 마찰면(54)으로 형성된다. 상기 제2 파이프 고정부재(50)는 하부받침(31)과 마찰력에 의해 밀착되어 파이프(25)가 이동하는 것을 방지하므로, 파이프의 자중을 견고하게 지지하는데 도움을 준다.
파이프 고정부재(40, 50)의 각각의 호형부(41, 51)는 중간의 편평부(42, 52)에 의해 서로 연결된다. 파이프 고정부재(40, 50)의 편평부(42, 52) 또는 정면(43, 53)에는 손이나 후크(hook)로 파지 가능한 하나 이상의 걸이부(60)를 구비하는 것이 바람직하다. 상기 걸이부(60)는 파이프 고정부재의 표면과 동일 높이로 편평하게 형성되고, 그 주변은 내부로 오목하여 손이나 후크로 용이하게 파지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 파이프 고정부재(40, 50)는 사람의 힘으로 이동할 수 있도록 목재 또는 플라스틱으로 제작되는 것이 바람직하다.
도 3을 참조하면, 상기 파이프 적치대(30)의 하부받침(31)은 적재된 파이프(25)를 지지하는 지지판(31a)과, 상부갑판(15)과 같은 지면으로부터 이격되게 상기 지지판(31a)을 지지하는 지지 다리(31b)로 구성될 수 있다. 따라서, 상기 지지판(31a)과 지면 사이에는 일정한 거리로 이격된 공간이 형성된다. 상기 지지 다리(31b)의 길이는 1m 이내인 것이 바람직하다.
상기 파이프 고정부재(40, 50)는 상기 지지판(31a)과 지면 사이의 공간에 종방향으로 세워질 수 있는 길이(ℓ)를 갖는 것이 바람직하다. 이는 파이프 적치대(30)에 인접하여 파이프 고정부재(40, 50)를 보관함으로써, 수시로 파이프 고정부재(40, 50)를 적용할 수 있게 한다.
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 파이프 적치대에 드릴 파이프 또는 라이저가 적재된 상태를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 파이프 고정부재를 갖는 파이프 적치대에 파이프가 적재된 상태를 나타내는 도면으로, (a)는 전체 구간에 파이프 고정부재가 적용된 상태를 나타내고, (b)는 일부 구간에 파이프 고정부재가 적용된 상태를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 파이프 고정부재를 도시하는 사시도로서, (a)는 제1 파이프 고정부재를 나타내고, (b)는 제2 파이프 고정부재를 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
15 : 상부갑판
25 : 파이프
30 : 파이프 적치대
31 : 하부받침
31a : 지지판
31b : 지지 다리
32 : 지지기둥
40, 50 : 파이프 고정부재
41, 51 : 호형부
42, 52 : 편평부
43, 53 : 정면
54 : 마찰면
60 : 걸이부

Claims (5)

  1. 해저자원 시추에 사용되는 파이프가 적재될 수 있도록 하부받침과, 상기 하부받침의 상부로 연장되어 적재된 파이프를 지지하는 지지기둥을 갖는 부유식 시추설비의 파이프 적치대에 있어서,
    상기 파이프 적치대에 적재된 인접하는 파이프들에 의해 형성된 공간에 삽입되어, 파이프의 외주와 밀접하도록 측면이 호형으로 형성된 긴 형상의 파이프 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 시추설비의 파이프 적치대.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 파이프 고정부재는,
    인접하는 4개의 파이프에 의해 형성된 공간에 삽입될 수 있도록 파이프와 접하는 4개 측면이 호형으로 형성된 제1 파이프 고정부재;
    하부받침과 상기 하부받침의 바로 위에 적재되는 2개의 인접한 파이프에 의해 형성된 공간에 삽입될 수 있도록 2개 측면은 호형으로 형성되고, 상기 하부받침과 접하는 면은 마찰면으로 형성된 제2 파이프 고정부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 시추설비의 파이프 적치대.
  3. 청구항 1 및 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파이프 고정부재는 목재 또는 플라스틱으로 제작되는 것을 특징으로 하는 부유식 시추설비의 파이프 적치대.
  4. 청구항 1 및 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파이프 고정부재는,
    측면 또는 정면에 손이나 후크로 파지 가능한 하나 이상의 걸이부를 갖는 것을 특징으로 하는 부유식 시추설비의 파이프 적치대.
  5. 청구항 1 및 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하부받침은 지지판과, 상기 지지판의 하부에서 상기 지지판을 지지하는 지지 다리를 포함하고,
    상기 파이프 고정부재는 상기 지지판과 지면 사이의 공간에 종방향으로 세워질 수 있는 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 부유식 시추설비의 파이프 적치대.
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