KR20110032269A - 관형시추장비 이송방법, 관형시추장비 이송시스템 및 그것을 구비한 시추선 - Google Patents

관형시추장비 이송방법, 관형시추장비 이송시스템 및 그것을 구비한 시추선 Download PDF

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Abstract

본 발명은 관형시추장비 이송방법, 관형시추장비 이송시스템 및 그것을 구비한 시추선에 관한 것으로, 상부갑판 상에 설치되고 상측에 제1 권상수단이 구비된 시추탑과, 상부갑판 하부에 형성되고 관형시추장비가 적재되는 적재소와, 적재소 상측에 설치되고 제2 권상수단을 구비한 크레인과, 시추탑의 하부와 적재소의 저면 사이에 경사면을 형성하도록 설치되는 슈트를 포함하는 관형시추장비 이송시스템, 이를 이용한 관형시추장비 이송방법 및 그것을 구비한 시추선을 제공함으로써, 시추선의 상부갑판의 활용도를 높이고 시추선의 무게중심이 상부갑판으로 집중되지 않도록 할 수 있다.
시추선, 라이저, 관형시추장비

Description

관형시추장비 이송방법, 관형시추장비 이송시스템 및 그것을 구비한 시추선{METHOD AND SYSTEM FOR TRANSFERRING TUBULAR DRILLING APPARATUS AND DRILLSHIP HAVE THE SAME}
본 발명은 관형시추장비 이송방법, 관형시추장비 이송시스템 및 그것을 이용한 시추선에 관한 것으로, 시추선에서 사용되는 관형시추장비를 시추탑으로 이송하는 관형시추장비 이송방법, 관형시추장비 이송시스템 및 그것을 이용한 시추선에 관한 것이다.
해저에 매장된 석유, 천연가스 등의 자원을 탐사하기 위하여 해저 굴착에 사용되는 시추선(drill ship)에는 라이저(riser), 시추관(drill string), 케이싱(casing), 라이너(liner) 등과 같은 관형시추장비(管型試錐裝備)를 보관하거나 시추탑(derrick)으로 운반할 수 있는 장비가 구비된다.
도 1 내지 도 3에는 일반적인 관형시추장비 이송시스템이 예시되어 있다. 도 1 내지 도 3을 함께 참조하여 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 일반적인 관형시추장비 이송시스템에는 복수의 관형시추장비(70)를 보관하기 위한 적재소(11), 크레인(51, 52) 및 캣워크(catwalk, 60)가 포 함된다.
도시되지 않은 시추선의 상부갑판(10)에는 도시된 바와 같이 시추장비를 오르내리기 위한 공동(空洞) 설비인 문풀(moon pool, 17) 구비되고, 문풀(17)의 상측에는 시추탑(30)이 구비된다. 그리고, 시추선의 상부갑판(10)에는 관형시추장비(70)를 보관하기 위한 적재소(11), 관형시추장비(70)를 캣워크(60) 상으로 운반하기 위한 복수의 크레인(51, 52)이 구비된다.
시추탑(30)의 상측에 설치된 탑 드라이브(top drive, 31)에는 일단부에 후크(33)가 구비된 로프(32)가 연결된다.
상술한 바와 같은 관형시추장비 이송시스템은 다음과 같이 작동된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 적재소(11)에 적재된 관형시추장비(70) 중 사용하고자 하는 관형시추장비(71)를 크레인(51, 52)으로 들어올려 캣워크(60)에 올려 놓는다.
캣워크(60)에 올려진 관형시추장비(71)는, 도 2에 도시된 바와 같이 캣워크(60)에 설치된 라이저 스케이트(riser skate, 도시되지 않음)에 의해 캣워크(60)를 따라 시추탑(30)으로 이동된다. 관형시추장비(71)의 일단부가 시추탑(30)의 하측까지 이동되면 후크(33)를 관형시추장비(71)에 파지(把持)시킨다.
이후, 도 3에 도시된 바와 같이 탑 드라이브(31)를 작동시켜 관형시추장비(71)를 시추탑(30) 상측으로 들어올린다.
만약, 연결하여 사용하던 관형시추장비들을 분해하여 적재소(11)에 보관하고자 할 때에는 상술한 바의 반대 순서로 관형시추장비(71)를 이동시킨다.
이러한 적재소(11), 크레인(51, 52) 및 캣워크(60) 등은 모두 상부갑판(10) 상에 설치된다. 따라서, 상술한 바와 같은 관형시추장비 이송시스템은 시추선의 상부갑판(10)의 상당 면적을 점유하게 되므로 시추선의 전반적인 공간활용도가 저하되고, 시추선의 무게중심이 상부갑판(10)에 집중되는 단점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 단점을 보완하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에 따르면 시추선의 상부갑판의 활용도를 높이고, 시추선의 무게중심이 상부갑판에 집중되지 않도록 할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상부갑판 상에 설치되고 상측에 제1 권상수단(捲上手段)이 구비된 시추탑과, 상부갑판 하부에 형성되고 관형시추장비가 적재되는 적재소와, 적재소 상측에 설치되고 제2 권상수단을 구비한 크레인과, 시추탑의 하부와 적재소의 저면 사이에 경사면을 형성하도록 설치되는 슈트(chute)를 포함하는 관형시추장비 이송시스템이 제공된다.
슈트에는 길이방향을 따라 오목부가 형성될 수 있다.
적재소는 시추탑과 근접한 위치에 형성될 수 있다.
크레인은, 적재소 상측의 양쪽 가장자리 부분에 각각 나란히 설치된 한 쌍의 레일과, 한 쌍의 레일에 양단부가 각각 지지되고 한 쌍의 레일의 길이방향을 따라 이동 가능하게 설치된 거더(girder)를 포함하고, 거더에는 제2 권상수단이 길이방 향을 따라 이동 가능하게 설치될 수 있다.
제1 권상수단은, 탑 드라이브와, 탑 드라이브에 연결되고 일단부에 후크가 구비된 로프를 포함할 수 있다. 제2 권상수단은, 거더에 이동 가능하게 설치된 트롤리와, 트롤리에 연결되고 일단부에 후크가 구비된 로프를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 바와 같은 관형시추장비 이송시스템을 이용한 관형시추장비 이송방법으로서, 적재소에 적재된 관형시추장비의 일단부에 제1 권상수단을 파지시키는 단계와, 관형시추장비의 타단부에 제2 권상수단을 파지시키는 단계와, 제1 권상수단 및 제2 권상수단으로 관형시추장비를 슈트에 근접하게 이송시키는 단계와, 관형시추장비의 타단부를 슈트에 지지시키고 제2 권상수단을 관형시추장비의 타단부로부터 분리시키는 단계와, 제1 권상수단으로 관형시추장비를 시추탑의 상방향으로 이송시키는 단계를 포함하는 관형시추장비 이송방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상부갑판에 수직 하방향으로 형성된 문풀을 포함하고, 상술한 바와 같은 관형시추장비 이송시스템을 구비한 시추선이 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 관형시추장비 이송시스템의 상당 부분을 상부갑판 하측에 설치함으로써, 시추선의 상부갑판의 활용도를 높이고 시추선의 무게중심이 상부갑판으로 집중되지 않도록 할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 4 내지 도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따른 관형시추장비 이송시스템 및 관형시추장비 이송시스템의 작동을 설명하기 위한 측면도가 도시되어 있다. 도 4 내지 도 7을 함께 참조하여 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 관형시추장비 이송시스템(100)에는 관형시추장비(170)를 보관하기 위한 적재소(111), 시추탑(130), 크레인(150) 및 슈트(160)가 포함된다.
도시되지 않은 시추선에는 상부갑판(110)으로부터 수직 하방향으로 문풀(117)이 구비되고, 문풀(117)의 상측에는 시추탑(130)이 구비된다.
시추탑(130)의 상측에는 탑 드라이브(131)가 구비된다. 여기서 탑 드라이브(131)는 도시되지 않은 시추관에 회전력을 가하기 위한 장치이다. 탑 드라이브(131)에는 일단부에 후크(133)가 구비된 로프(132)가 연결되어, 중량물을 시추탑(130)의 상방향으로 들어 올릴 수 있다. 본 명세서에서는 탑 드라이브(131), 로프(132) 및 후크(133)와 같이 탑 드라이브(131)의 회전력을 이용하여 중량물을 들어 올릴 수 있게 한 장치를 제1 권상수단(139)이라 칭하기로 한다.
관형시추장비(170)를 보관하기 위한 적재소(111)는 상부갑판(110)의 하부 중 시추탑(130)과 근접한 위치의 하부에 형성된다. 적재소(111)의 상측에는 관형시추장비(170)를 운반하기 위한 크레인(150)이 설치된다. 크레인(150)에는 트롤리(trolley, 151), 로프(152) 및 후크(153)을 구비하는 제2 권상수단(159)이 구비 된다. 크레인(150)의 구조 및 작동에 대해서는 아래에서 도 8을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
시추탑(130)의 하부와 적재소(111)의 저면 사이에는 슈트(160)가 설치된다. 슈트(160)는 시추탑(130)의 하부로부터 적재소(111)의 저면까지 경사면을 형성하도록 설치된다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 관형시추장비 이송시스템(100)은 다음과 같이 작동된다.
도 5를 참조하면, 적재소(111)에 보관된 관형시추장비(170) 중 시추탑(130)으로 이송시키고자 하는 관형시추장비(171)의 일단부에 제1 권상수단(139)을 파지시킨다(도 10의 S10 참조). 즉, 탑 드라이브(131)에 구비된 로프(132)를 하측으로 연장한 후 후크(133)를 이송시키고자 하는 관형시추장비(171)의 일단부에 파지시킨다. 여기서, 후크(133)는 관형시추장비(171)의 일단부를 파지하는 수단의 일 예로서, 관형시추장비(171)의 단부에 분리 가능하게 결합시킬 수 있는 다른 수단으로 대체하여 사용할 수 있다.
그 다음, 도시된 바와 같이, 이송시키고자 하는 관형시추장비(171)의 타단부에 제2 권상수단(159)을 파지시킨다. 즉, 크레인(150)에 구비된 트롤리(151)를 관형시추장비(171)의 타단부 상측으로 이동시키고, 로프(152)를 하측으로 연장한 후 후크(153)를 관형시추장비(171)의 타단부에 파지시킨다(도 10의 S20 참조).
관형시추장비(171)의 일단부 및 타단부에 제1 권상수단(139) 및 제2 권상수단(159)를 각각 파지시킨 후에는, 도 6에 도시된 바와 같이 제1 권상수단(139) 및 제2 권상수단(159)을 이용하여 관형시추장비(171)를 슈트(160)에 근접하게 이송시킨다(도 10의 S30 참조). 즉, 탑 드라이브(131)로 로프(132)를 감아 올리는 동시에, 트롤리(151)로 로프(152)를 감아 올리고 트롤리(151)를 슈트(160) 방향으로 이동시킨다.
이때, 탑 드라이브(131)의 회전속도 및 트롤리(151)의 이동속도를 조절하여 관형시추장비(171)의 일단부가 슈트(160)와 충돌하지 않도록 해야 한다.
관형시추장비(171)가 제1 권상수단(139) 및 제2 권상수단(159)에 의하여 슈트(160)에 충분히 근접하게 되면, 제1 권상수단(139) 및 제2 권상수단(159)을 이용하여 관형시추장비(171)의 타단부가 슈트(160)에 접하여 지지되도록 한 다음, 도 7에 도시된 바와 같이 제2 권상수단(159), 즉 후크(153)를 관형시추장비(171)의 타단부로부터 분리시킨다(도 10의 S40 참조).
이후, 제1 권상수단(139)을 이용하여 관형시추장비(171)를 시추탑(130)의 상방향으로 이송시킨다. 이때, 관형시추장비(171)의 일단부는 제1 권상수단(139)에 파지되어 있고, 타단부는 슈트(160)에 의해 지지되므로 관형시추장비(171)는 안정적으로 시추탑(130)의 상방향으로 이송된다.
도시되지는 않았으나, 시추탑(130)에서 사용을 마친 관형시추장비를 적재소(111)로 이송시키고자 할 때에는 상술한 바와 같은 관형시스템의 이송방법을 역으로 행하면 된다.
도 8에는 본 발명의 일 실시예에 따른 관형시추장비 이송시스템에 포함되는 크레인이 도시되어 있다.
도 8을 참조하면, 크레인(150)에는 복수의 지지대(157), 한 쌍의 레일(155), 거더(154) 및 트롤리(151)가 포함된다.
복수의 지지대(157)는 적재소(111)의 저면, 즉 갑판(113)으로부터 적재소(111)의 상측을 향하여 적재소(111) 내에 설치된다. 이때, 지지대(157)에 의하여 적재소(111) 내부의 관형시추장비(170)를 보관할 공간이 협소해지지 않도록, 지지대(157)는 최대한 적재소(111)의 가장자리 부분에 설치된다.
지지대(157)의 상단부에는 한 쌍의 레일(155)이 나란하게 설치되어 지지대(157)에 의해 지지된다. 이때, 한 쌍의 레일(155)은 적재소(111) 상측의 양쪽 가장자리 부분에 위치하게 되며, 시추탑(도 4의 130) 방향을 향하여 나란하게 설치된다.
거더(154)는 한 쌍의 레일(155)에 의해 지지되고, 한 쌍의 레일(155)의 길이방향을 따라 이동 가능하게 설치된다.
거더(154)에는 트롤리(151)가 거더(154)에 의해 지지되며 거더(154)의 길이방향을 따라 이동 가능하게 설치된다. 트롤리(151)에는 일단부에 후크(153)가 구비된 로프(152)가 연결된다. 즉, 거더(154)에는 제2 권상수단(도 4의 159 참조)이 길이방향을 따라 이동 가능하게 설치된다.
상술한 바와 같은 구조를 갖는 크레인(150)은, 상술한 바와 같이 관형시추장비(170)의 타단부를 파지하여 상측으로 들어 올린 후, 시추탑(130)의 방향으로 이송시킬 수 있다.
도 9에는 도 4에 표시한 Ⅸ-Ⅸ직선에 의한 슈트의 단면도가 도시되어 있다.
도 9를 참조하면, 슈트(160)의 일측면에는 오목부(161)가 형성된다.
상술한 바와 같이, 관형시추장비(171)가 제1 권상수단(139) 및 제2 권상수단(159)에 의하여 슈트(160)에 근접하게 이송된 후, 관형시추장비(171)의 타단부가 슈트(160)의 일면에 의해 지지되며 시추탑(130)의 상방향으로 이송된다.
이때, 관형시추장비(171)의 타단부는 슈트(160)에 형성된 오목부(161) 내로 삽입되어 관형시추장비(171)가 시추탑(130)의 상방향으로 이송되는 동안 슈트(160)의 측방향으로 이탈되지 않게 된다. 즉, 관형시추장비(171)의 타단부는 시추탑(130)의 상방향으로 이송되는 동안 슈트(160)의 오목부(161)에 의해 안정적으로 지지된다.
참고로, 관형시추장비(171)가 이송되는 과정에서 관형시추장비(171)의 타단부는 슈트(160)의 오목부(161)와 마찰하게 된다. 따라서, 슈트(160)의 표면은 관형시추장비(171)가 마찰에 의해 손상되지 않도록 마찰저항이 작게 제작되어야 한다. 즉, 슈트(160)는 경면가공(鏡面加工)과 같이 표면조도가 매우 낮게 가공 되거나, 마찰저항이 작으면서 강한 피막을 형성하는 합성수지 등의 소재로 코팅될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 관형시추장비 이송시스템(100)은 상부갑판(110)의 하측에 구비되므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 관형시추장비 이송시스템을 구비한 시추선은 상부갑판의 활용도를 높일 수 있으며, 시추선의 무게중심이 상부갑판으로 집중되지 않도록 할 수 있다.
특히, FPSO(Floating Production Storage and Offloading)와 같이 매우 많은 장비가 적재되어야 하는 선박에 본 발명의 일 실시예에 따른 관형시추장비 이송시 스템(100)을 적용하면 상부갑판(110)을 효과적으로 활용할 수 있으며, 선박의 무게중심이 상부갑판(110)에만 집중되는 것을 방지할 수 있다.
도 10에는 본 발명의 일 실시예에 따른 관형시추장비 이송방법의 흐름도가 도시되어 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 관형시추장비 이송방법에는, 적재소(111)에 적재된 관형시추장비(171)의 일단부에 제1 권상수단(139)을 파지시키는 단계(S10), 관형시추장비(171)의 타단부에 제2 권상수단(159)을 파지시키는 단계(S20), 제1 권상수단(139) 및 제2 권상수단(159)으로 관형시추장비(171)를 슈트(160)에 근접하게 이송시키는 단계(S30), 관형시추장비(171)의 타단부를 슈트(160)에 지지시키고, 제2 권상수단(159)을 관형시추장비(171)의 타단부로부터 분리시키는 단계(S40) 및 제1 권상수단(139)으로 관형시추장비(171)를 시추탑(130)의 상방향으로 이송시키는 단계를 포함한다.
이는 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한 바와 같으므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 따른 관형시추장비 이송방법, 관형시추장비 이송시스템 및 그것을 구비한 시추선에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
도 1 내지 도 3은 일반적인 관형시추장비 이송시스템의 작동을 설명하기 위한 부분 사시도.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 관형시추장비 이송시스템의 구성 및 작동을 설명하기 위한 측면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 관형시추장비 이송시스템에 포함되는 크레인을 도시한 사시도.
도 9는 도 4에 표시한 Ⅸ-Ⅸ직선에 의한 슈트의 단면도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 관형시추장비 이송방법의 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 관형시추장비 이송 시스템 110: 상부갑판
111: 적재공간 117: 문풀
130: 시추탑 131: 탑 드라이브
132, 152: 로프 133, 153: 후크
139: 제1 권상수단 150: 크레인
151: 트롤리 159: 제2 권상수단
160: 슈트 170, 171: 관형시추장비

Claims (8)

  1. 상부갑판 상에 설치되고, 상측에 제1 권상수단이 구비된 시추탑;
    상기 상부갑판 하부에 형성되고, 관형시추장비가 적재되는 적재소;
    상기 적재소 상측에 설치되고, 제2 권상수단을 구비한 크레인; 및
    상기 시추탑의 하부와 상기 적재소의 저면 사이에 경사면을 형성하도록 설치되는 슈트를 포함하는 관형시추장비 이송시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슈트에는 길이방향을 따라 오목부가 형성된 것을 특징으로 하는 관형시추장비 이송시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적재소는 상기 시추탑과 근접한 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 관형시추장비 이송시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 크레인은,
    상기 적재소 상측의 양쪽 가장자리 부분에 각각 나란히 설치된 한 쌍의 레일; 및
    상기 한 쌍의 레일에 양단부가 각각 지지되고, 상기 한 쌍의 레일의 길이방향을 따라 이동 가능하게 설치된 거더를 포함하고,
    상기 거더에는 상기 제2 권상수단이 길이방향을 따라 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 관형시추장비 이송시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 권상수단은,
    상기 시추탑의 상측에 구비된 탑 드라이브; 및
    상기 탑 드라이브에 연결되고, 일단부에 후크가 구비된 로프를 포함하는 것을 특징으로 하는 관형시추장비 이송시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 권상수단은,
    상기 거더에 이동 가능하게 설치된 트롤리; 및
    상기 트롤리에 연결되고, 일단부에 후크가 구비된 로프를 포함하는 것을 특 징으로 하는 관형시추장비 이송시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 관형시추장비 이송시스템을 이용한 관형시추장비 이송방법으로서,
    상기 적재소에 적재된 관형시추장비의 일단부에 상기 제1 권상수단을 파지시키는 단계;
    상기 관형시추장비의 타단부에 상기 제2 권상수단을 파지시키는 단계;
    상기 제1 권상수단 및 상기 제2 권상수단으로 상기 관형시추장비를 상기 슈트에 근접하게 이송시키는 단계;
    상기 관형시추장비의 타단부를 상기 슈트에 지지시키고, 상기 제2 권상수단을 상기 관형시추장비의 타단부로부터 분리시키는 단계; 및
    상기 제1 권상수단으로 상기 관형시추장비를 상기 시추탑의 상방향으로 이송시키는 단계를 포함하는 관형시추장비 이송방법.
  8. 상부갑판에 수직 하방향으로 형성된 문풀을 포함하고,
    제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 관형시추장비 이송시스템을 구비한 시추선.
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