KR20110096389A

KR20110096389A - 로터리 테이블 하부에 머드 회수를 위한 유도관을 갖는 부유식 시추설비

Info

Publication number: KR20110096389A
Application number: KR1020100015811A
Authority: KR
Inventors: 조이제; 김준수; 김영규; 정경열; 전상홍
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2010-02-22
Filing date: 2010-02-22
Publication date: 2011-08-30

Abstract

본 발명은 로터리 테이블 하부에 머드 회수를 위한 유도관을 갖는 부유식 시추설비에 관한 것이다. 상기 부유식 시추설비는, 관 부재가 통과할 수 있도록 개구를 갖는 로터리 테이블; 라이저의 상부에 위치하여, 머드를 재생하기 위한 머드 분기라인과, 웰로부터 올라오는 유체를 배출하기 위한 웰유체 배출구를 갖는 디버터(diverter); 상기 로터리 테이블과 디버터 사이에 위치되어 상기 로터리 테이블의 개구를 통해 낙하하는 머드 등을 상기 디버터의 내부로 유도하기 위한 유도관; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 따르면, 부유식 시추설비의 로터리 테이블과 디버터 사이에 유도관이 위치되어 로터리 테이블의 개구를 통해 흐르는 머드 등을 디버터의 내부로 유도하여 회수할 수 있으므로, 로터리 테이블 중간의 개구를 통해 머드가 흘러내려 바다로 배출되거나 갑판 위에 떨어져 환경 오염 및 안전사고를 유발하는 것을 방지할 수 있고, 머드 생산 비용을 절감할 수 있다.

Description

로터리 테이블 하부에 머드 회수를 위한 유도관을 갖는 부유식 시추설비 {floating type drilling facilities with an induction pipe positioned under a rotary table to recover mud}

본 발명은 로터리 테이블 하부에 머드 회수를 위한 유도관을 갖는 부유식 시추설비에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 로터리 테이블과 디버터 사이에 유도관이 위치되어 로터리 테이블의 개구를 통해 흐르는 머드를 회수할 수 있도록 구성된 부유식 시추설비에 관한 것이다.

국제적인 급격한 산업화 현상과 공업이 발전함에 따라 석유와 같은 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 해저바닥(sea bed)(6) 아래의 암반(12)에 위치하는 유정(13)에 저장되어 있는 해저자원을 시추한다.

라이저(4)는 드릴 파이프(5)를 유정(13)까지 전진시키기 전에 미리 해저바닥(6)까지 전진되는 부재로서 머드가 되돌아 오는 통로를 제공한다. 라이저(4)가 설치되면 라이저(4) 내부로 드릴 파이프(5)가 해저지층(11)을 통해 유정(13)까지 하향 전진된다.

이와 같이 라이저(4)를 해저바닥(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. 해저바닥(6)에는 이상 고압이 드릴 파이프(5)를 타고 올라오는 것을 차단하기 위해 분출 방지용 스택(blowout preventer; BOP)(7)이 설치된다. 해저지층(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 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 라이저(4)를 통하여 다시 되돌아오게 된다. 시추 작업이 종료되면, 드릴 파이프(5)는 문풀(3)을 통해 드릴플로어(drill floor)로 운반되어 해체된 후 적재장소로 운반된다.

도 2는 시추작업시에 머드가 순환되는 머드 재생 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

머드는 드릴비트(10)가 과열되는 것을 방지하고, 이상 고압이 드릴 파이프(5)를 타고 올라오는 것을 방지하기 위해 드릴링 작업 중에는 지속적으로 공급되고 있다. 드릴 파이프(5) 내부로 공급된 머드는 드릴비트(10)를 통해 빠져나간다. 머드는 라이저(4)를 통해 디버터(diverter; 20)까지 올라와서 머드 분기라인(21)을 통해 분리기(30)로 들어가서, 머드 속에 포함된 암석 조각, 불순물, 가스 등이 제거된다. 재생된 머드는 머드 피트(mud pit; 40) 속으로 들어가서 저장되었다가, 머드 펌프(50)에 의해 가압되어 다시 드릴 파이프(5) 속으로 공급된다.

디버터(20)는 라이저(4)의 상부에 위치하여 시추 초기단계에서 발생할 수 있는 웰 유체(well fluid), 예를 들어 탄화수소가 시추관 속으로 몰려 올라오는 것을 웰유체 배출구(22)를 통해 배출하여 압력을 조절하는 수단으로 사용된다.

대부분의 머드는 머드 재생 시스템을 통해 재생되지만, 드릴 파이프(5) 안에도 일부 머드가 남아있다. 남아 있는 머드는 드릴 파이프(5)를 해체하는 작업 중에 분리된 드릴 파이프(5) 하부에 머드버켓(mud bucket)을 위치시켜 상당 부분이 흡수되지만, 일부 머드는 드릴 파이프(5)를 해체하는 작업 중에 로터리 테이블(15) 중간의 개구를 통해 흘러내린다.

그러나, 로터리 테이블(15)과 디버터(20)는 도시된 바와 같이 이격되어 있으므로, 로터리 테이블(15) 중간의 개구를 통해 흘러내리는 머드는 바다로 떨어져 환경 오염을 유발하게 된다.

종래에는 디버터(20) 주위에 드립 팬(drip pan; 23)을 설치하여 로터리 테이블(15)을 통해 떨어지는 머드가 드립 팬(23)에 수용되게 하는 방법을 사용하고 있었다. 그러나, 드립 팬(23)을 설치하는 경우에는 작업자가 드립 팬(23)에 저장된 머드를 주기적으로 처리하여 배출해야 하는 번거로움이 있었다. 또한, 드립 팬(23)을 설치한다고 하더라도, 일부 머드는 드립 팬(23)을 벗어나 시추설비의 갑판 위로 떨어지게 되고, 갑판 위에 떨어진 머드는 바닥을 미끄럽게 하여 작업자들의 사고발생 위험을 증가시키는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 시추 작업 중에 로터리 테이블 중간의 개구를 통해 머드가 흘러내려 바다로 배출되거나 갑판 위에 떨어져 환경오염 및 안전사고를 유발하는 것을 방지할 수 있는 부유식 시추설비를 제공하고자 함에 목적이 있다. 또한, 시추 작업 중에 로터리 테이블 중간의 개구를 통해 흘러내리는 머드를 회수하여 재생할 수 있는 부유식 시추설비를 제공하고자 함에 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 부유식 시추설비는, 관 부재가 통과할 수 있도록 개구를 갖는 로터리 테이블; 라이저의 상부에 위치하여, 머드를 재생하기 위한 머드 분기라인과, 웰로부터 올라오는 유체를 배출하기 위한 웰유체 배출구를 갖는 디버터(diverter); 상기 로터리 테이블과 디버터 사이에 위치되어 상기 로터리 테이블의 개구를 통해 낙하하는 머드 등을 상기 디버터의 내부로 유도하기 위한 유도관; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유도관은 상기 디버터의 상부에 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유도관은 상기 디버터의 상부 및 상기 로터리 테이블의 하부에 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 디버터의 상부에는 상기 유도관을 고정하기 위한 볼트 구멍이 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유도관은 깔때기 형상을 갖고, 상기 로터리 테이블의 하부로부터 소정 간격 이격되어 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부유식 시추설비는 드릴십, 리그선, 반잠수식시추선 및 텐션레그플랫폼 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 부유식 시추설비는, 라이저의 상부에 위치한 디버터(diverter)와 로터리 테이블의 사이에 위치되어 상기 로터리 테이블의 개구를 통해 낙하하는 머드 등을 상기 디버터의 내부로 유도하기 위한 유도관; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 부유식 시추설비의 로터리 테이블과 디버터 사이에 유도관이 위치되어 로터리 테이블의 개구를 통해 흐르는 머드 등을 디버터의 내부로 유도하여 회수할 수 있으므로, 로터리 테이블 중간의 개구를 통해 머드가 흘러내려 바다로 배출되거나 갑판 위에 떨어져 환경 오염 및 안전사고를 유발하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 로터리 테이블의 개구를 통해 흘러내리는 머드를 회수하여 재생할 수 있어, 머드 생산 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 해수면에서 시추작업을 수행하고 있는 종래의 시추선을 도시한 측면도.
도 2는 시추작업시에 머드가 순환되는 머드 재생 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 3은 로터리 테이블과 디버터 사이에 유도관가 설치된 본 발명에 따른 부유식 시추설비를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 디버터의 상부를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 유도관의 다른 실시예를 도시하는 도면.

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 로터리 테이블과 디버터 사이에 유도관이 설치된 본 발명에 따른 부유식 시추설비를 도시하는 도면이다. 도 4는 본 발명에 따른 디버터의 상부를 도시하는 도면이다. 도 5는 본 발명에 따른 유도관의 다른 실시예를 도시하는 도면이다.

본 발명에서 부유식 시추설비는 드릴십, 리그선, 반잠수식시추선, 텐션레그플랫폼을 포함하여 해저자원 시추에 사용되는 부유식 해양구조물을 모두 포함하는 의미이다.

본 발명에 따른 부유식 시추설비는 로터리 테이블(110), 디버터(120), 유도관(130) 등을 포함한다.

상기 로터리 테이블(110)은 드릴 플로어(drill floor; 140)의 중앙에 위치하고, 관 부재(예를 들어, 케이싱, 라이저, 드릴 파이프 등)가 통과할 수 있도록 개구를 갖는다. 통상, 데릭의 상부에 위치된 탑드라이브(top drive; 150)가 관 부재에 회전력을 전달하도록 구성되지만, 예비용으로 로터리 테이블(110)이 관 부재에 회전력을 전달하기 위한 구성을 구비할 수도 있다. 로터리 테이블(110)은 관 부재를 연결할 때와 해체할 때 관 부재를 지지할 수 있도록 파워슬립을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 디버터(diverter; 120)는 라이저(40)(또는 컨덕터)의 상부에 위치하여, 머드를 재생하기 위한 머드 분기라인(121)과, 웰로부터 올라오는 유체(예를 들어, 가스)를 안전하게 배출하기 위한 웰유체 배출구(122)를 갖는다.

시추작업 초기에는, 드릴비트(100)가 얕은 가스층을 관통할 위험이 항상 존재하고, 이러한 경우 고압의 가스가 드릴 파이프(50)를 타고 올라와서 해저시추설비 자체를 파괴할 수 있는 위험이 존재한다. 이상 고압이 드릴 파이프(50)를 타고 올라오는 것을 방지하고, 드릴비트(100)가 과열되는 것을 방지하기 위해 드릴링 작업 중에는 드릴 파이프(50)를 통해 머드가 지속적으로 공급되고 있다. 머드는 1차적으로 이상 고압이 드릴 파이프(50)를 타고 올라오는 것을 방지하는 역할을 한다. 그러나, 압력이 높아서 머드가 밀려올라 올 경우에는 상기 디버터(120)는 웰유체 배출구(122)를 통해 웰유체를 안전하게 배출한다.

드릴 파이프(50) 내부로 공급된 머드는 드릴비트(100)를 통해 빠져나간다. 머드는 라이저를 통해 디버터(120)까지 올라와서 머드 분기라인(121)을 통해 분리기(300)로 들어가서, 머드 속에 포함된 암석 조각, 불순물, 가스 등이 제거된다. 분리기(300)로서는 작은 암석을 분리하는 쉐일쉐이커(shale shaker), 가스를 제거하는 가스제거기(degasser), 모래를 제거하는 모래제거기(desander), 미세 모래를 제거하는 디실터(desilter) 등이 있다. 재생된 머드는 머드 피트(400) 속으로 들어가서 저장되었다가, 머드 펌프(500)에 의해 가압되어 다시 드릴 파이프(50) 속으로 공급된다.

대부분의 머드는 머드 재생 시스템을 통해 재생되지만, 드릴 파이프(50) 안에도 일부 머드가 남아있다. 남아 있는 머드는 드릴 파이프(50)를 해체하는 작업 중에 분리된 드릴 파이프(50) 하부에 머드버켓을 위치시켜 상당 부분이 흡수되지만, 일부 머드는 드릴 파이프(50)를 해체하는 작업 중에 로터리 테이블(110) 중간의 개구를 통해 흘러내려, 디버터(120) 상부 또는 바다로 떨어져 상부 갑판 또는 바다를 오염시킬 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 로터리 테이블(110)의 개구를 통해 낙하하는 머드 등을 디버터(120)의 내부로 유도하기 위한 유도관(130)이 로터리 테이블(110)과 디버터 사이에 위치된다.

로터리 테이블(110) 하부의 직경이 디버터(120) 상부의 직경보다 커므로, 상기 유도관(130)은 상부 직경이 하부 직경보다 큰 형태가 된다. 로터리 테이블(110)을 통해 머드가 낙하할 경우, 이러한 머드는 외부로 배출되지 않고 상기 유도관(130)을 통해 하부의 디버터(120) 내부로 전달된다. 디버터(120)에는 머드를 재생하기 위한 머드 분기라인(121)이 형성되어 있어, 디버터(120) 내부로 수집된 머드는 머드 분기라인(121)을 통해 유동하여 재생될 수 있다.

상기 유도관(130)의 하부는 디버터(120)의 상부에 고정될 수 있다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, 디버터(120)의 상부에 볼트 구멍(123)을 형성하고, 이러한 볼트 구멍(123)을 통해 유도관(130)의 하부를 고정할 수 있다.

상기 유도관(130)의 상부는 로터리 테이블(110)의 하부[예를 들어, 헐 코밍(hull coaming)]에 고정될 수 있다. 이와 달리, 로터리 테이블(110)의 유지보수를 간편하게 하기 위해서 유도관(130)의 상부는 로터리 테이블(110)의 하부에 고정되지 않을 수도 있다. 이러한 경우에도, 유도관(130)의 하부가 디버터(120)의 상부에 고정되므로, 유도관(130)의 지지에는 아무런 문제가 없다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 유도관(130)은 상부가 넓고 하부로 갈수록 좁아지는 깔때기 형상을 갖고, 로터리 테이블(110)의 하부로부터 소정 간격 이격되어 설치될 수 있다. 이러한 유도관(130)의 형상은 로터리 테이블(110)의 유지보수를 더욱 간편하게 하면서도 로터리 테이블(110)의 개구를 통해 흐르는 머드를 디버터(120)로 안전하게 유도할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 로터리 테이블(110)과 디버터(120) 사이에 유도관(130)이 위치되어, 로터리 테이블(110)의 개구를 통해 낙하하는 머드 등을 디버터(120)의 내부로 완벽하게 유도할 수 있다. 디버터(120)의 내부로 유도된 머드 등은 머드 재생 시스템을 통해 재생될 수 있다.

따라서, 오일 등이 포함된 머드가 바다로 배출되어 환경을 오염시키는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 머드가 작업장 위로 떨어지는 것을 방지하여, 작업장 주변을 깨끗하게 유지할 수 있어 안전하고 쾌적한 작업 환경 조성할 수 있다. 그에 따라, 작업의 효율성을 향상시키고 안전사고가 발생할 위험도 줄일 수 있다.

또한, 바다 또는 작업장 위로 떨어져 버려질 수 있는 머드가 재생 시스템을 거쳐 재생되므로, 고가인 머드의 회수율이 증가되어 머드 생산 비용을 절감할 수 있다.

또한, 종래에 디버터 주위에 드립 팬을 설치할 경우에는, 작업자가 주기적으로 머드를 배출해야 했지만, 본 발명에서는 유도관(130)을 통해 머드가 디버터(120)의 내부로 들어가 자동으로 머드 재생 시스템을 거치므로, 머드를 별도로 배출하는 작업이 필요하지 않아서, 노동력을 절약할 수 있다.

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.

40 : 라이저
50 : 드릴 파이프
100 : 드릴비트
110 : 로터리 테이블
120 : 디버터
121 : 머드 분기라인
122 : 웰유체 배출구
123 : 볼트 구멍
300 : 분리기
400 : 머드 피트
500 : 머드 펌프

Claims

부유식 시추설비에 있어서,
관 부재가 통과할 수 있도록 개구를 갖는 로터리 테이블;
라이저의 상부에 위치하여, 머드를 재생하기 위한 머드 분기라인과, 웰로부터 올라오는 유체를 배출하기 위한 웰유체 배출구를 갖는 디버터(diverter);
상기 로터리 테이블과 디버터 사이에 위치되어 상기 로터리 테이블의 개구를 통해 낙하하는 머드 등을 상기 디버터의 내부로 유도하기 위한 유도관;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 시추설비.
청구항 1에 있어서, 상기 유도관은 상기 디버터의 상부에 고정되는 것을 특징으로 하는 부유식 시추설비.
청구항 1에 있어서, 상기 유도관은 상기 디버터의 상부 및 상기 로터리 테이블의 하부에 고정되는 것을 특징으로 하는 부유식 시추설비.
청구항 1에 있어서, 상기 디버터의 상부에는 상기 유도관을 고정하기 위한 볼트 구멍이 설치되는 것을 특징으로 하는 부유식 시추설비.
청구항 1에 있어서, 상기 유도관은 깔때기 형상을 갖고, 상기 로터리 테이블의 하부로부터 소정 간격 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 부유식 시추설비.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부유식 시추설비는 드릴십, 리그선, 반잠수식시추선 및 텐션레그플랫폼 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 부유식 시추설비.
부유식 시추설비에 있어서,
라이저의 상부에 위치한 디버터(diverter)와 로터리 테이블의 사이에 위치되어 상기 로터리 테이블의 개구를 통해 낙하하는 머드 등을 상기 디버터의 내부로 유도하기 위한 유도관;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 시추설비.