KR20110112636A - 머드 재생용 가스 제거장치 - Google Patents

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이재봉
양정희
류민철
박현석
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Abstract

본 발명은 시추 작업용 머드로부터 가스를 제거하는 머드 재생용 가스 제거장치에 관한 것이다. 상기 머드 재생용 가스 제거장치는, 상기 머드가 통과하도록 상기 머드의 회수라인에 설치되며, 상기 머드로부터 분리되는 가스를 배기시키는 배기부가 마련되는 디가스 챔버; 및 상기 디가스 챔버의 내측에 설치되어, 상기 머드의 흐름을 둘 이상으로 분기시키는 분산부재; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의하면, 회수되는 머드를 분산 또는 교란시킴으로써 머드로부터 가스를 원활하게 제거하도록 하고, 가스의 제거에 소용되는 비용을 줄이며, 유지 및 보수에 소요되는 비용이나 시간을 절약할 수 있다.

Description

머드 재생용 가스 제거장치{DEGASSER FOR MUD TREATMENT}
본 발명은 시추 작업용 머드로부터 가스를 제거하는 머드 재생용 가스 제거장치에 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 심해 유전의 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 플랫폼(platform)이 주로 사용되었으나, 최근에는 첨단 시추장비를 탑재하고 자체의 동력으로 항해를 할 수 있도록 일반 선박과 동일한 형태로 제작된 시추선(drillship)이 개발되어 해저 시추에 사용되고 있다.
한편, 해저 시추 작업 시 드릴 비트(drill bit)를 사용하여 드릴링하게 되는데, 이 때 드릴 비트가 과열되는 것을 방지함과 아울러 윤활작용을 하여 드릴링을 더욱 쉽게 하기 위하여, 드릴 비트가 장착된 드릴 파이프 속으로 머드가 공급된다. 이러한 머드는 재생 시스템에 의해 재생되어 지속적으로 공급되는데, 종래의 머드 재생 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 기술에 따른 머드 재생 시스템을 도시한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 머드 재생 시스템에 의하면, 머드가 드릴 파이프(5) 내부로 공급되어 드릴 비트(10)를 통해 빠져나감으로써 드릴 비트(10)의 과열을 방지하도록 한다. 드릴 비트(10)를 빠져나간 머드는 라이저(riser; 4)를 통해 디버터(diverter; 20)까지 올라와서 회수라인(21)을 통해 혈암 흔드는 기구(Shale Shaker; 30)로 들어가서 큰 암석들이 제거된다. 다음에, 머드는 모래 제거기(desander; 41), 가스 제거기 탱크(degasser tank; 42), 디실터(desilter; 43)를 차례로 통과하면서 모래, 가스, 미세 모래 등이 제거된 상태로 머드 피트(mud pit; 44) 속으로 들어가서 저장되었다가, 머드 펌프(50)에 의해 가압되어 다시 드릴 파이프(5) 속으로 공급된다.
한편, 가스 제거기 탱크(42)에는 가스 제거 장치(60)가 연결되어 있으며, 가스 제거 장치(60)로 머드를 공급하여 머드에서 가스를 분리하도록 한다. 머드로부터 분리된 가스는 데릭(derrick; 2) 상단에서 배기되도록 한다.
가스 제거 장치(60)는 도 2에 도시된 바와 같이, 머드를 회수하여 재생하기 위한 이동경로를 제공하는 회수라인(21) 상에 설치되고, 머드로부터 분리되는 가스가 배기부(61)를 통해서 배기되도록 한다.
그러나, 이러한 종래의 가스 제거 장치(60)는 가스를 자유 대류로 방출하므로 가스의 제거가 만족스럽지 않은 문제점이 있었다.
또한, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 가스 제거 장치(60)에 동력을 이용한 교반기를 설치할 경우, 교반기의 유지 및 보수에 따른 비용과 시간이 과다하게 소요되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 기술에 대한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 머드를 회수하여 재생하는 과정에서 머드에 포함된 가스를 원활하게 제거하고, 가스 제거에 소요되는 비용을 절약하며, 유지 및 보수가 용이한 머드 재생용 가스 제거장치를 제공하고자 함에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 시추 작업용 머드를 재생하기 위해 가스를 제거하는 장치는, 상기 머드가 통과하도록 상기 머드의 회수라인에 설치되며, 상기 머드로부터 분리되는 가스를 배기시키는 배기부가 마련되는 디가스 챔버; 및 상기 디가스 챔버의 내측에 설치되어, 상기 머드의 흐름을 둘 이상으로 분기시키는 분산부재; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 디가스 챔버는 상기 머드가 유입되는 유입구와, 상기 머드가 배출되는 배출구를 포함하고, 상기 분산부재는 상기 유입구에 인접하여 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분산부재는, 일측이 양쪽으로 분기되는 분기부를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분산부재는, 상기 분기부가 양쪽으로 엇갈리도록 절곡 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분산부재는, 삼각기둥의 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분산부재는, 상기 머드의 흐름을 3부분으로 분기시키도록 눕혀진 사각뿔의 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분산부재에 의해 분산되어 이동하는 머드를 교란시키도록 상기 디가스 챔버의 내측에 종방향으로 세워지는 다수의 교란부재; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 교란부재는, 단면이 원형인 바(bar) 형태로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 교란부재는, 상기 디가스 챔버의 바닥면에 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 교란부재는, 상기 머드에 열을 공급하기 위하여 내측에 히팅부재가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 시추 작업용 머드를 재생하기 위해 가스를 제거하는 장치는, 상기 머드가 통과하도록 상기 머드의 회수라인에 설치되며, 상기 머드로부터 분리되는 가스를 배기시키는 배기부가 마련되는 디가스 챔버; 및 상기 디가스 챔버의 내측에 설치되어, 상기 디가스 챔버를 통과하는 상기 머드의 흐름에 저항으로 작용하여 상기 머드의 흐름을 분산 또는 교란시키는 디가스 부재; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 머드 재생용 가스 제거장치에 의하면, 회수되는 머드를 분산 또는 교란시킴으로써 머드로부터 가스를 원활하게 제거하도록 하고, 가스의 제거에 소용되는 비용을 줄이며, 유지 및 보수에 소요되는 비용이나 시간을 절약할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 머드 재생용 가스 제거장치에 의하면, 머드의 교란 시 머드에 열을 공급함으로써 가스를 활성화시켜서 가스의 제거 효율을 높일 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 머드 재생 시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 머드 재생용 가스 제거장치를 도시한 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치를 도시한 측단면도이다.
도 4는 도 3의 머드 재생용 가스 제거장치의 분산부재의 작용을 설명하기 위한 평단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치의 분산부재를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치의 교란부재 작용을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 발명의 실시예는 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치를 도시한 측단면도이다. 도 4는 도 3의 머드 재생용 가스 제거장치의 분산부재 작용을 설명하기 위한 평단면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치의 분산부재를 도시한 사시도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치의 교란부재 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 머드 재생용 가스 제거장치(100)는 머드의 회수라인(210)에 설치되는 디가스 챔버(110)의 내측에 설치되어, 동력의 사용없이 머드를 교반시키는 역할을 할 수 있도록 디가스 챔버(110)를 통과하는 머드의 흐름에 저항으로 작용하여 머드의 흐름을 분산 또는 교란시키는 디가스(degas) 부재를 포함한다. 이러한 디가스 부재는 일 예로 디가스 챔버(110)의 내측에 설치되어, 머드의 흐름을 둘 이상으로 분기시키는 분산부재(120)가 될 수 있다. 디가스 부재는 분산부재(120)에 의해 분산되어 이동하는 머드를 교란시키도록 디가스 챔버(110)의 내측에 종방향으로 세워지는 복수의 교란부재(130)가 될 수 있다.
디가스 챔버(110)는 머드가 재생을 위하여 회수되는 회수라인(210)에 설치되어 머드가 통과하도록 하고, 이를 위해 양측에 회수라인(210)이 연결되기 위한 유입구(111)와 배출구(112)가 각각 형성된다. 가스를 함유한 머드는 유입구(111)를 통해 디가스 챔버(110) 내측으로 유입되고, 가스가 제거된 머드는 배출구(112)를 통해 배출되어 회수라인(210)을 통해 후속 공정을 위해 이동한다. 디가스 챔버(110)는 머드가 이동하는 바닥면(114)이 배출구(112) 측으로 하향되도록 경사지게 형성될 수 있으며, 이로 인해 머드의 이동이 원활하도록 한다.
또한, 디가스 챔버(110)는 머드로부터 분리되는 가스를 배기시키기 위하여 일측, 예를 들면 상측에 배기부(113)가 마련된다. 배기부(113)는 일례로 데릭(derrick)의 상단까지 배기라인(미도시)으로 연결됨으로써 디가스 챔버(110)로부터 배기되는 가스가 데릭 상단으로 배기되도록 할 수 있다.
분산부재(120)는 디가스 챔버(110)의 내측에 설치되며, 머드의 흐름을 분산시키는데, 본 실시예에서처럼 디가스 챔버(110)의 유입구(111)에 인접하여 위치함으로써, 디가스 챔버(110) 내측으로 유입되는 머드를 즉시 분산시킬 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 분산부재(120)는 일측이 양쪽으로 분기되는 분기부(121)를 가질 수 있으며, 이러한 분기부(121)에 의해 단면 형상이 "Ｙ"자로 이루어질 수 있다. 따라서, 분산부재(120)는 분기부(121)에 의해 자신을 통과하는 머드의 흐름을 분산시킴으로써 머드가 쉽게 교란될 수 있도록 한다.
도 5는 분산부재(120)의 여러 실시예들을 도시하고 있다. 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 분산부재(120)는 판형 부재로 이루어져서 분기부(121)가 양쪽으로 엇갈리도록 절곡 형성될 수 있다. 즉, 분산부재(120)의 일측을 길이방향으로 절개하여, 절개부위를 기준으로 그 양측을 서로 상이한 방향으로 절곡함으로써 분기부(121)가 양쪽으로 엇갈리게 절곡 형성되도록 할 수 있는데, 절개가 상하로 여러 번에 걸쳐서 이루어짐으로써 분기부(121)의 엇갈리는 횟수가 다수로 이루어지도록 할 수 있다. 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 분산부재(120)는 "Ｙ"자형의 단면을 갖는 판형 부재로 이루어질 수 있다. 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 분산부재(120)는 삼각기둥의 형상으로 이루어질 수 있다. 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이, 분산부재(120)는 눕혀진 사각뿔의 형상으로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 분산부재(120)는 자신을 통과하는 머드의 흐름을 분산시켜 머드 내에 포함된 가스를 제거할 수 있는 한, 여러 가지 형상으로 가능하다.
한편, 교란부재(130)는 분산부재(120)에 의해 분산되어 이동하는 머드를 교란시키도록 디가스 챔버(110)의 내측에 설치되며, 머드에 저항으로 작용하여 머드가 교란되도록 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 교란부재(130)는 다수로 이루어져서 디가스 챔버(110) 내측에 분포되도록 할 수 있고, 이로 인해 디가스 챔버(110) 내의 머드 교란이 균일하게 이루어지도록 하여 가스 제거 효율을 높이도록 한다. 교란부재(130)는 원형 단면의 바(bar) 형태로 이루어질 수 있으며, 디가스 챔버(110)의 바닥면(114)에 고정될 수 있다. 본 실시예에서처럼 디가스 챔버(110)에 대하여 수직을 이루도록 하거나, 이와 달리 바닥면(114)에 수직을 이루도록 고정될 수 있는데, 용접이나 볼트 등의 체결부재를 이용하여 바닥면(114)에 고정될 수 있다.
또한, 교란부재(130)는 머드에 열을 공급하여 가스의 방출을 돕도록 내측에 히팅부재(131)가 설치될 수 있다(도 3 참조). 히팅부재(131)는 전원을 공급받아 열을 발생시키는 것으로서, 교란부재(130)가 바 형태로 이루어지는 경우 내측에 나선형으로 설치되는 코일 형태의 열선으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 머드 재생용 가스 제거장치의 작용을 설명하기로 한다.
시추 작업 시 드릴 비트의 과열을 방지함과 아울러 윤활작용을 하도록 하는 머드가 회수라인(210)을 통해서 디가스 챔버(110)로 유입되면, 분산부재(120)에 의해 머드의 흐름이 분산됨으로써 머드의 교란이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다. 분산부재(120)를 통과하여 분산된 머드는 교란부재(130)를 통과하면서 교란부재(130)의 체적에 해당하는 저항을 받게 되어 교란되며, 이로 인해 머드로부터 가스가 분리되어 디가스 챔버(110)의 배기구(113)를 통해서 배출된다.
머드는 교란부재(130)에 의해 교란 시 히팅부재(131)로부터 열을 공급받게 됨으로써 머드에 포함된 가스를 활성화시켜서 머드로부터 가스의 이탈을 촉진하여 가스 제거 효율을 더욱 높이도록 한다.
또한, 머드와의 마찰로 인해 파손될 정도로 동력을 사용한 강제 교반이 아니기 때문에 마모나 손상으로 인한 부품 교체가 적을 뿐만 아니라 고장이 없으며, 이로 인해 유지 및 보수에 소요되는 비용이나 시간을 절약할 수 있으며, 히팅부재(131) 외에는 에너지 사용이 불필요하므로 가스 제거에 소요되는 비용을 줄일 수 있다.
이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 머드 재생용 가스 제거장치를 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110 : 디가스 챔버 111 : 유입구
112 : 배출구 113 : 배기부
114 : 바닥면 120 : 분산부재
121 : 분기부 130 : 교란부재
131 : 히팅부재 210 : 회수라인

Claims (11)

  1. 시추 작업용 머드를 재생하기 위해 가스를 제거하는 장치에 있어서,
    상기 머드가 통과하도록 상기 머드의 회수라인에 설치되며, 상기 머드로부터 분리되는 가스를 배기시키는 배기부가 마련되는 디가스 챔버; 및
    상기 디가스 챔버의 내측에 설치되어, 상기 머드의 흐름을 둘 이상으로 분기시키는 분산부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 머드 재생용 가스 제거장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 디가스 챔버는 상기 머드가 유입되는 유입구와, 상기 머드가 배출되는 배출구를 포함하고,
    상기 분산부재는 상기 유입구에 인접하여 설치되는 것을 특징으로 하는 머드 재생용 가스 제거장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 분산부재는,
    일측이 양쪽으로 분기되는 분기부를 가지는 것을 특징으로 하는 머드 재생용 가스 제거장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 분산부재는,
    상기 분기부가 양쪽으로 엇갈리도록 절곡 형성되는 것을 특징으로 하는 머드 재생용 가스 제거장치.
  5. 청구항 2에 있어서, 상기 분산부재는,
    삼각기둥의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 머드 재생용 가스 제거장치.
  6. 청구항 2에 있어서, 상기 분산부재는,
    상기 머드의 흐름을 3부분으로 분기시키도록 눕혀진 사각뿔의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 머드 재생용 가스 제거장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 분산부재에 의해 분산되어 이동하는 머드를 교란시키도록 상기 디가스 챔버의 내측에 종방향으로 세워지는 다수의 교란부재;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 머드 재생용 가스 제거장치.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 교란부재는,
    단면이 원형인 바(bar) 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 머드 재생용 가스 제거장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 교란부재는,
    상기 디가스 챔버의 바닥면에 고정되는 것을 특징으로 하는 머드 재생용 가스 제거장치.
  10. 청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 교란부재는,
    상기 머드에 열을 공급하기 위하여 내측에 히팅부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 머드 재생용 가스 제거장치.
  11. 시추 작업용 머드를 재생하기 위해 가스를 제거하는 장치에 있어서,
    상기 머드가 통과하도록 상기 머드의 회수라인에 설치되며, 상기 머드로부터 분리되는 가스를 배기시키는 배기부가 마련되는 디가스 챔버; 및
    상기 디가스 챔버의 내측에 설치되어, 상기 디가스 챔버를 통과하는 상기 머드의 흐름에 저항으로 작용하여 상기 머드의 흐름을 분산 또는 교란시키는 디가스 부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 머드 재생용 가스 제거장치.
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KR101690747B1 (ko) 2015-09-16 2016-12-28 삼성중공업 주식회사 머드 재생용 가스 제거 장치

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