KR20120032128A - 데릭 리프트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 데릭의 수직 이동에 사용되며, 효율적이고 안정적으로 수직 이동이 가능한 데릭 리프트에 관한 것이다.
구체적으로는 본 발명에 따르면 데릭을 핸들링하는 데릭 리프트에 있어서,
상기 데릭 리프트의 몸체를 형성하는 바디부(500);상기 바디부(500)의 저부에 설치되어 상기 데릭의 레벨 및 좌우 수평을 일정하게 조절하는 레벨 조절부(200); 상기 바디부(500)의 전면부에 설치되어 상기 데릭을 수직 왕복 운동시키는 리프트 바디부(300); 및 상기 바디부(500)의 전면부에 설치되어 상기 리프트 바디부(300)에 의해 수직 왕복 운동하는 상기 데릭을 일정한 위치에 고정시키는 위치고정 스토퍼부(400); 를 포함하는 데릭 리프트이다.

Description

데릭 리프트{derrick lift}
본 발명은 데릭을 핸들링하는 데릭 리프트에 관한 것으로, 상세하게는 육상 또는 해상의 시추작업에 사용되는 구조물인 데릭의 안정적인 수직 이동과 위치 고정을 위한 데릭 리프트에 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 육상 시추를 넘어 지금까지 경제성이 없어 무시되어 왔던 군소의 한계 유전이나 심해유전의 개발이 경제에 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(3) 및 드릴 파이프(4)를 시추선의 중앙에 형성된 문풀(2)을 통해 하향 전진시킴으로써 해저 바닥(sea bed)(5) 아래의 저유지 (reservoir)(11)에 위치하는 유정(well)(12)에 저장되어 있는 해저자원을 시추한다.
상기 라이저(3)는 드릴 파이프(4)를 상기 유정(12)까지 전진시키기 전에 미리 상기 해저 바닥(5)까지 전진되는 부재로서 머드가 되돌아오는 통로를 제공한다. 상기 라이저(3)가 설치되면 라이저(3) 내부로 드릴 파이프(4)가 해저 지층(10)을 통해 상기 유정(12)까지 하향 전진된다.
이와 같이 라이저(3)를 해저 바닥(5)까지 하향 전진시키거나, 드릴 파이프(4)를 유정(12)까지 전진시킬 경우, 길게 연결된 라이저(3)나 드릴 파이프(4)를 하향 전진시키는 것이 아니라, 짧은 길이의 라이저(3)나 드릴 파이프(4)를 서로 연결하여 하향 전진시킨다.
해저 바닥(5)에는 이상 고압이 드릴 파이프(4)를 타고 올라오는 것을 차단하기 위해 분출 방지용 스택(blowout preventer;BOP)(6)이 설치된다.
해저지층(10)에서는 시멘트에 의해 케이싱(7)을 고정한 후, 케이싱 내부로는 드릴비트(9)가 장착된 드릴 파이프(4)를 삽입하여 해저자원을 시추한다.
드릴비트(9)가 땅을 뚫을 때 발생되는 열에 의해 드릴비트(9)가 과열되는 것을 방지하고 윤활작용을 하여 드릴링을 더욱 쉽게 하기 위해, 드릴 파이프(4) 속으로는 머드(8)가 삽입된다. 이러한 머드는 드릴비트(9)를 통해 빠져 나가 케이싱(7)과 라이저(3)를 통하여 다시 되돌아 오게 된다.
시추 작업이 종료되면, 드릴 파이프(4)는 문풀(2)을 통해 드릴플로어(drill floor)로 운반되어 분리된 후 적재장소로 운반된다.
도 2는 종래의 데릭 구조를 도시하는 도면이다.
종래의 시추선은 상부갑판(13)과, 상기 상부갑판(13)의 상부에 위치하는 드릴플로어(14)를 포함하고 있고, 상기 드릴 플로어(14)에는 데릭(1)이 설치된다. 파이프 적재공간에 가로로 적재된 드릴 파이프(4)는 세워져서 탑드라이브(15) 및 로터리 테이블(16)에 의해 파지된다.
2개 이상의 드릴 파이프(4)가 서로 결합된 후, 결합된 드릴 파이프는 셋백 에어리어에 세로로 임시 적재된 후 시추 작업시 문풀을 통해 하향 전진된다.
데릭은 드릴파이프 등의 시추장비를 승강시키기 위한 것이며, 시추장비에 연결된 와이어로프를 윈치의 운전에 의해 권선하거나 풀게 됨으로써, 시추장비를 원하는 위치로 승강시키게 된다.
이러한 오일 및 가스에 대한 시추(drilling)는 오일의 안정적인 생산과 공급을 위해 해상 및 육지 모두에서 점점 더 깊은 깊이에서 착수되고 있다.
일반적으로, 데릭(1)은 스틸로 만들어진 트러스트형의 타워이며, 높이는 디자인에 따라 차이는 있지만 약 100m 정도가 되며, 점점 더 깊은 깊이에서의 시추를 위해 대형화되는 추세에 있다.
종래의 데릭은 복잡한 철골 구조로 되어 있으며, 도 5와 같이 데릭을 크레인 작업으로 리프팅시킬 때 정확한 균형유지의 어려움 및 진동 등에 의해 비틀림 현상의 발생 및 철골 구조의 피로 증가 등 많은 문제점이 있고, 또 크레인에 의한 작업이 증가하여 크레인 사용을 위한 비용 증가가 발생한다.
따라서, 직진도가 중요한 데릭에 있어 품질 높은 직진도를 유지하면서 상기의 문제점을 해결하기 위해, 잦은 크레인 사용에 대해 개선이 시급한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 데릭을 수직이동 및 위치고정시키는 장치를 사용하여 데릭을 제조 과정에 있어 작업시간을 단축함과 아울러 제조비용을 절감하고, 직진도가 우수한 데릭을 제조할 수 있는 데릭 리프트의 개발을 목적으로 한다.
본 발명의 일측면에 따른 데릭 리프트는, 데릭을 핸들링하는 데릭 리프트에 있어서,상기 데릭 리프트의 몸체를 형성하는 바디부(500);상기 바디부(500)의 저부에 설치되어 상기 데릭의 레벨 및 좌우 수평을 일정하게 조절하는 레벨 조절부(200); 상기 바디부(500)의 전면부에 설치되어 상기 데릭을 수직 왕복 운동시키는 리프트 바디부(300); 및 상기 바디부(500)의 전면부에 설치되어 상기 리프트 바디부(300)에 의해 수직 왕복 운동하는 상기 데릭을 일정한 위치에 고정시키는 위치고정 스토퍼부(400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 레벨 조절부(200)는 잭 또는 노브로 구성되는 것;을 특징으로 한다.
상기 리프트 바디부(300)는,상기 데릭을 놓을 수 있는 받침대(310);상기 받침대(310)가 수직 이동할 수 있도록 상기 받침대의 후방에 홀이 형성되고, 상기 홀의 내부를 관통하여 설치되는 샤프트(350);상기 받침대(310)를 상기 샤프트(350) 상의 일정한 높이에 고정시킬 수 있는 높이조절 스토퍼(320); 및 상기 샤프트(350)의 하단부와 연결되어, 상기 샤프트를 수직 이동시킴으로써 상기 높이조절 스토퍼(320)에 의해 상기 샤프트(350)의 일정높이에 고정되어 있는 상기 받침대(310)를 수직 이동시키는 유압실린더(330)로 구성되는 것;을 특징으로 한다.
상기 리프트 바디부(300)에는 상기 유압 실린더(330)에 의해 상기 받침대(310)가 원활히 수직 이동을 할 수 있도록 가이드 역할을 하는 가이드 롤러(340);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 위치고정 스토퍼부(400)는,상기 바디부(500)에 일정한 간격의 돌기(420)를 형성하고, 상기 리프트 바디부(300)에 고정레버(410)를 장착하여, 상기 고정레버(410)가 상기 돌기(420)에 걸리도록 하여 상기 리프트 바디부(300)를 일정위치에서 고정시키는 것;을 특징으로 한다.
상기 돌기(420)는 상기 바디부(500)의 전면부에 설치된 H-빔 상에 상기 고정레버(410)가 걸릴 수 있도록 일정한 간격으로 형성되는 것;을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 데릭 리프트는, 데릭을 핸들링하는 데릭 리프트에 있어서, 상기 데릭 리프트의 몸체를 형성하는 바디부(500)에 설치된 레벨 조절부(200)에 의해 상기 데릭의 레벨 및 좌우 수평이 일정하게 조절되고, 리프트 바디부는 위치고정 스토퍼부(400)에 의해 일정한 위치에 고정된 상기 데릭을 수직왕복 운동시키는 것;을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 시추작업에 사용되는 데릭을 안전하게 신속히 수직이동시키거나, 위치를 고정시킬 수 있으므로, 데릭의 제조 과정에 있어서의 작업시간을 단축할 수 있고, 아울러 데릭의 제조단가를 낮출 수 있다.
또한, 규모가 큰 데릭의 직진도 틀림현상을 해결할 수 있어 품질이 우수한 데릭을 생산할 수 있다.
도 1은 해수면에서 시추작업을 수행하고 있는 종래의 시추선을 도시한 측면도.
도 2는 종래의 데릭의 구조를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 데릭 리프트를 개략적으로 나타낸 도면으로써, (a)는 전면 좌측 상부에서 바라본 사시도이며, (b)는 후면 좌측 상부에서 바라본 사시도이며, (c)는 후면을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 데릭 리프트의 각 구성을 개략적으로 나타내는 도면으로써, (a)는 레벨 조절부를 나타낸 도면이며, (b)는 리프트 바디부를 나타낸 도면이며, (c)는 위치고정 스토퍼부를 나타낸 도면이며, (d)는 바디부를 나타낸 도면.
도 5는 종래에 데릭을 크레인으로 리프팅 작업시킬 때의 모습을 나타낸 도면.
도 6는 본 발명에 따른 데릭 리프트가 데릭 외부골격에 위치하고 있는 모습을 나타낸 평면도.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 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 데릭 리프트를 개략적으로 나타낸 도면으로써, (a)는 전면 좌측 상부에서 바라본 사시도이며, (b)는 후면 좌측 상부에서 바라본 사시도이며, (c)는 후면을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 데릭 리프트의 각 구성을 나타내는 도면으로써, (a)는 레벨 조절부를 나타낸 도면이며, (b)는 리프트 바디부를 나타낸 도면이며. (c)는 위치고정 스토퍼부를 나타낸 도면이며, (d)는 바디부를 나타낸 도면이다. 그리고, 도 5는 종래에 데릭을 크레인으로 리프팅 작업시킬 때의 모습을 나타낸 도면이며, 도 6는 본 발명에 따른 데릭 리프트가 데릭 외부골격에 위치하고 있는 모습을 나타낸 평면도이다.
본 발명은 시추작업시 시추용 파이프를 지탱하는 구조물인 데릭의 수직이동 및 위치고정을 목적으로 하는 발명이므로, 육상 뿐만 아니라 해상에서의 시추작업시에도 시추용 파이프를 지지하는 기능을 하는 구조물이라면 그 사용용어(예를 들어, 데릭(derrick) 또는 마스트(mast))에 한정하지 않고 본 발명을 적용할 수 있을 것이다.
시추작업에 사용되는 구조물인 데릭은 복잡한 철골 구조이며 자체하중이 무겁고, 또 이음부가 볼팅으로 이루어져 있다. 그리고, 높이가 통상 100m 정도로 상당히 긴 구조물이므로 철골 구조물에 약간의 휨이 발생하여도 데릭의 전체 구조물상에서는 상당한 휨이 발생할 수 있다.
또한, 데릭은 육상 또는 해상에서 수백m ~ 수천m의 깊이에 있는 유정으로 시추용 파이프를 내려보내는 데 사용하므로, 시추용 파이프의 중심을 일정하게 유지하면서 시추용 파이프를 내려보내야 유정의 상부와 정확하게 일치할 수 있다. 따라서, 정확한 중심을 유지하기 위해 데릭의 철골 구조물은 약간의 휨도 없도록 고도의 직진도를 유지할 필요가 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명인 데릭 리프트(100)의 리프트 바디부(lift body : 300)의 전면 상부에 데릭 외부골격(600)을 도 6처럼 배치하여 내부 트러스트 구조를 조립한다. 또, 내부 트러스트 구조의 조립이 완성되면 내부 트러스트 구조의 처짐 등을 방지하기 위해 내부 트러스트 구조의 하부에도 추가로 데릭 리프트 바디를 설치할 수도 있을 것이다.
상기 조립 완료된 데릭의 예비 조립체는 다음 공정으로 이동을 위해 데릭 리프트(100)에 의해 위로 수직 이동하며, 트랜스 포터가 수직 위로 이동한 데릭 예비 조립체의 밑으로 들어가면 수직위로 이동한 데릭 예비체는 다시 아래로 수직 이동하여 트랜스포터 위에 데릭의 예비 조립체는 놓이게 된다. 이 때, 내부 트러스트 구조의 하부에도 데릭 리프트가 설치되었다면, 이를 제거한 후 트랜스포터를 데릭 예비체 하부로 이동시켜야 할 것이다.
본 발명인 데릭 리프트(100)는 상하 직선왕복운동을 하여 데릭을 수직 이동시키고 일정위치에 고정시키는 장치이며, 도 3, 도 4, 도 6에 도시된 본 발명의 일실시예는, 바디(body)부(500), 레벨 조절부(200), 리프트 바디(lift body)부(300), 위치고정 스토퍼(stopper)부(400)로 구성된다.
상기 바디부(500)는 본 발명인 데릭 리프트의 몸체를 형성하며, 상기 본 발명의 구성품들과 연결된다.
상기 레벨 조절부(200)는 도 4의 (a)에서와 같이 상기 데릭 리프트의 레벨을 맞추어 주는 장치로, 본 실시예에서는 상기 바디부(500)의 저부에 설치되어 상기 데릭의 레벨 및 좌우 수평을 일정하게 조절한다.
상기 레벨 조절부(200)는 레벨을 맞추어 주는 장치이므로, 상기 목적을 달성할 수 있다면, 어떠한 장비(예를 들어, 기어, 유압실린더, 높이조절 노브, 잭(jack) 등)를 사용하여도 된다.
본 발명에서는 나사를 이용해 좌우로 돌리면 바(bar)가 나사산을 타고 오르내리면서 상기 데릭 리프트(100)의 수평과 높이를 일정하게 조절할 수 있는 높이조절 노브를 채용한 것으로 도시하였다.
상기 리프트 바디부(300)는 상기 바디부(500)의 전면부에 설치되어 상기 데릭을 수직 왕복 운동시킨다.
상기 리프트 바디부(300)는 상기 데릭을 놓을 수 있는 받침대(310), 상기 받침대(310)가 수직 이동할 수 있도록 상기 받침대의 후방에 홀이 형성되고, 상기 홀의 내부를 관통하여 설치되는 샤프트(350), 상기 받침대(310)를 상기 샤프트(350) 상의 일정한 높이에 고정시킬 수 있는 높이조절 스토퍼(320), 그리고, 상기 샤프트(350)의 하단부와 연결되어, 상기 샤프트를 수직 이동시킴으로써 상기 높이조절 스토퍼(320)에 의해 상기 샤프트(350)의 일정높이에 고정되어 있는 상기 받침대(310)를 수직 이동시키는 유압실린더(330)로 구성된다.
상기 리프트 바디부(300)에는 상기 유압 실린더(330)에 의해 상기 데릭을 실은 받침대가 원활히 수직 이동을 할 수 있도록 가이드 역할을 하는 가이드 롤러(340)를 추가 설치한다면 상기 받침대가 안정적으로 수직 왕복 운동을 할 수 있을 것이다.
이 때. 상기 가이드 롤러(340)가 안정적으로 오르내릴 수 있도록 상기 가이드 롤러(340)의 받침대 역할을 할 수 있는 부재를 설치하여야 하는 데, 본 실시예에서는 도 4의 (c), (d)에 도시된 바와 같이 H-빔(beam)을 상기 바디부(500)의 전면에 설치하여 상기 가이드 롤러(340)의 움직임을 안정화시키도록 하였다.
상기 위치고정 스토퍼부(400)는 상기 바디부(500)의 전면부에 설치되어 상기 리프트 바디부(300)에 의해 수직 왕복 운동하는 상기 받침대(310)를 일정한 위치에 고정시켜서 수직이동 중인 상기 데릭을 일정한 높이로 고정시키는 장치이다.
상기 위치고정 스토퍼부(400)는 상기 바디부(500)의 전면부 상에서 상기 리프트 바디부(300)가 오르내리는 부분에 일정한 간격의 돌기(420)를 형성하고, 상기 리프트 바디부(300)에 고정레버(410)를 장착하여, 상기 고정레버(410)가 상기 돌기(420)에 걸리도록 하여 상기 리프트 바디부(300)를 일정위치에서 고정시킨다.
본 실시예에서는 도 4의 (c)에서와 같이 상기 바디부(500)의 전면부에 설치된 H-빔에 일정한 간격의 돌기(420)를 형성하여 상기 리프트 바디부(300)를 고정시킬 수 있도록 도시하였다.
이하 본 발명의 작동에 대해 설명한다.
데릭을 수직상방으로 이동하기 위해서는 복수개의 데릭 리프트를 설치한 후 각 데릭 리프트에 있는 높이조절 스토퍼(320)에 의해 일정 높이로 고정된 복수개의 받침대(310)를 레벨 조절부(200)를 이용하여 수평을 맞춘 후, 도 6에서와 같이 데릭 리프트(100)의 전면부에 설치된 받침대(310) 상부에 데릭 외부골격(600)을 안착시킨다.
그 후 필요한 일정한 높이까지 유압 실린더(330)을 사용하여 샤프트(350)를 밀어 올리면 받침대(310)는 가이드롤러(340)에 의해 안정적으로 수직상방으로 올라간다.
일정한 높이에 다다르면, 고정레버(410)를 사용하여 바디부(500) 상에 형성된 돌기(420)에 고정레버(410)를 고정하여 필요한 높이를 고정시킨다.
데릭을 수직하방으로 이동하기 위해서는 상기의 동작을 역으로 실행하여 수행할 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.
1: 데릭 2: 문풀
3: 라이저 4: 드릴 파이프
5: 해저 바닥 6: BOP
7: 케이싱 8: 머드
9: 드릴비트 10: 지층
11: 저유지 12: 유정
13: 상부갑판 14: 드릴 플로어
15: 탑 드라이브 16: 로터리 테이블
100: 데릭 리프트 200: 레벨 조절부
300: 리프트 바디부 400: 위치고정 스토퍼부
500: 바디부 310: 받침대
320: 높이조절 스토퍼 330: 유압 실린더
410: 고정레버 340: 가이드 롤러
350: 샤프트 420: 돌기
600: 데릭 외부골격

Claims (7)

  1. 데릭을 핸들링하는 데릭 리프트에 있어서,
    상기 데릭 리프트의 몸체를 형성하는 바디부(500);
    상기 바디부(500)의 저부에 설치되어 상기 데릭의 레벨 및 좌우 수평을 일정하게 조절하는 레벨 조절부(200);
    상기 바디부(500)의 전면부에 설치되어 상기 데릭을 수직 왕복 운동시키는 리프트 바디부(300); 및
    상기 바디부(500)의 전면부에 설치되어 상기 리프트 바디부(300)에 의해 수직 왕복 운동하는 상기 데릭을 일정한 위치에 고정시키는 위치고정 스토퍼부(400);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 데릭 리프트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 레벨 조절부(200)는 잭 또는 노브로 구성되는 것;
    을 특징으로 하는 데릭 리프트.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 리프트 바디부(300)는,
    상기 데릭을 놓을 수 있는 받침대(310);
    상기 받침대(310)가 수직 이동할 수 있도록 상기 받침대의 후방에 홀이 형성되고, 상기 홀의 내부를 관통하여 설치되는 샤프트(350);
    상기 받침대(310)를 상기 샤프트(350) 상의 일정한 높이에 고정시킬 수 있는 높이조절 스토퍼(320); 및
    상기 샤프트(350)의 하단부와 연결되어, 상기 샤프트를 수직 이동시킴으로써 상기 높이조절 스토퍼(320)에 의해 상기 샤프트(350)의 일정높이에 고정되어 있는 상기 받침대(310)를 수직 이동시키는 유압실린더(330)로 구성되는 것;
    을 특징으로 하는 데릭 리프트.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 리프트 바디부(300)에는 상기 유압 실린더(330)에 의해 상기 받침대(310)가 원활히 수직 이동을 할 수 있도록 가이드 역할을 하는 가이드 롤러(340);
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데릭 리프트.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 위치고정 스토퍼부(400)는,
    상기 바디부(500)에 일정한 간격의 돌기(420)를 형성하고, 상기 리프트 바디부(300)에 고정레버(410)를 장착하여, 상기 고정레버(410)가 상기 돌기(420)에 걸리도록 하여 상기 리프트 바디부(300)를 일정위치에서 고정시키는 것;
    을 특징으로 하는 데릭 리프트.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 돌기(420)는 상기 바디부(500)의 전면부에 설치된 H-빔 상에 상기 고정레버(410)가 걸릴 수 있도록 일정한 간격으로 형성되는 것;
    을 특징으로 하는 데릭 리프트.
  7. 데릭을 핸들링하는 데릭 리프트에 있어서,
    상기 데릭 리프트의 몸체를 형성하는 바디부(500)에 설치된 레벨 조절부(200)에 의해 상기 데릭의 레벨 및 좌우 수평이 일정하게 조절되고, 리프트 바디부는 위치고정 스토퍼부(400)에 의해 일정한 위치에 고정된 상기 데릭을 수직왕복 운동시키는 것;
    을 특징으로 하는 데릭 리프트.

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