KR20120034176A - 데릭 구조물의 승강방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 데릭 구조물을 상하로 승강시키는 데릭 구조물의 승강방법에 관한 것이다.

Description

데릭 구조물의 승강방법{Derrick lifting method}

본 발명은 데릭 구조물을 상하로 승강시키는 데릭 구조물의 승강방법에 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 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, 드릴십(drillship)이 개발되어 해저 시추에 사용되고 있다.

해저의 지하에 존재하는 석유나 가스 등을 시추할 수 있도록 각종 시추장비를 갖춘 리그선 또는 드릴십(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 데릭(2)의 상부에 있는 승강 장치를 통해 라이저(4) 및 드릴 파이프(5)를 시추선(1)의 중앙에 형성된 문풀(3)을 통해 하향 전진시킴으로써 해저 바닥(sea bed)(6) 아래의 저유지(reservoir)(10)에 위치하는 유정(well)(11)에 저장되어 있는 해저자원을 시추한다.

라이저(4)를 해저 바닥(6)까지 하향 전진시키거나, 드릴 파이프(5)를 유정(11)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 지층(9)에서는 시멘트에 의해 케이싱(7)을 고정한 후, 케이싱 내부로는 드릴비트(8)가 장착된 드릴 파이프(5)를 삽입하여 해저자원을 시추한다. 시추 작업이 종료되면, 드릴 파이프(5)는 문풀(3)을 통해 드릴플로어(drill floor)로 운반되어 분리된 후 적재장소로 운반된다.

도 2는 종래의 데릭 구조물을 도시하는 도면이다.

종래의 시추선은 상부갑판(21)과, 상부갑판(21)의 상부에 위치하는 드릴플로어(22)를 포함하고 있고, 드릴플로어(22)에는 데릭(20)이 설치된다. 파이프 적재공간에 적재된 드릴 파이프(5)는 세워져서 탑드라이브(23) 및 로터리 테이블(24)에 의해 파지된다. 2개 이상의 드릴 파이프(5)가 서로 결합된 후, 결합된 드릴 파이프는 셋백 에어리어에 세로로 임시 적재된 후 시추 작업시 문풀을 통해 하향 전진된다.

일반적으로, 데릭(20)은 스틸로 만들어진 격자형(lattice)의 타워이며, 높이는 디자인에 따라 차이가 있지만 50m 이상이 된다.

스틸로 된 데릭 자체의 중량이 1200~1600 톤 정도이고, 데릭에 설치되는 시추장비의 중량이 300~400 톤 정도이다. 데릭(20)은 자체의 길이가 길고, 또한 드릴플로어(22)의 상부에 설치되므로, 데릭(20)으로 인해 선체의 무게 중심(Center of Gravity; COG)이 상승하여 선박의 부유안정성이 악화되는 문제가 있다. 또한, 드릴플로어에는 시추작업을 위한 드릴파이프가 통상 4개씩 연결되어 셋백 에어리어에 적재되는데, 이러한 연결된 1조의 드릴파이프(One Stand)는 길이가 36m이고, 무게가 0.6 톤(ton)으로, 총 150 조의 드릴파이프가 드릴플로어에 적재될 경우, 약 100 톤의 무게가 드릴플로어에서 18 m 상부에 무게중심을 형성하게 된다.

태풍과 같은 기상 악화시 또는 시추선의 항해 시에는 선체의 무게 중심이 더욱 불안정해지므로, 선체의 무게 중심을 최대한 낮추는 것이 중요하다. 선박의 부유안정성이 위협받는 경우에는, 상부의 중량물들, 예를 들어 드릴플로어 상부의 셋백 에어리어에 적재된 드릴 파이프는 하부로 이동하게 된다. 그러나, 드릴 파이프 등을 하부로 이동하는 작업은 시간이 많이 걸리므로, 급격한 기상 변화시에는 별로 도움이 되지 않을 수 있다.

이와 같이, 데릭(20)이 설치된 시추선의 경우 선체의 무게중심을 낮추는 것이 매우 중요한 과제가 되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 데릭 구조물을 승강 가능하도록 하여 태풍과 같은 긴급한 상황 또는 시추선의 항해시에 신속하게 선체의 무게중심을 낮춰 부유안정성을 보장할 수 있는 데릭 구조물의 승강방법을 제공하고자 함에 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 시추선의 상부에 설치되는 데릭 구조물의 승강방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 데릭 승강 구조에 의해 시추선의 데릭 구조물을 승강 가능하게 구성함으로써, 태풍과 같은 긴급한 상황 또는 시추선의 항해시에 데릭 구조물을 하강하여 선체의 무게중심을 낮춰 부유안정성을 보장할 수 있다.

도 1은 해수면에서 시추작업을 수행하고 있는 종래의 시추선을 도시한 측면도.
도 2는 종래의 데릭 구조물을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 데릭 승강 구조를 개략적으로 도시하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 데릭 승강 구조에 의해 데릭 구조물을 하강시키는 과정을 순차적으로 나타내는 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 본 발명에 따른 데릭 승강 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 4는 본 발명에 따른 데릭 승강 구조에 의해 데릭 구조물을 하강하는 과정을 순차적으로 나타내는 도면이다.

일반적으로, 시추선에는 드릴 파이프 등의 승강 작업을 진행하는 데릭 구조물이 설치된다. 데릭 구조물은 자체의 높이가 50m 이상에 이르고, 시추선에서 상부갑판 위의 드릴플로어 위에 설치되므로 시추선의 무게중심을 높여 부유안정성을 해치는 원인이 된다. 따라서, 본 발명에서는 데릭 구조물(120)을 승강시키기 위한 데릭 승강 구조를 시추선에 설치함으로써, 태풍과 같은 긴급한 상황 또는 시추선의 항해시에 신속하게 데릭 구조물(120)의 무게중심을 낮춰 시추선(110)의 부유안정성을 보장할 수 있도록 한다.

본 발명의 데릭 승강 구조는 데릭 구조물(120)에 인접하게 설치되어 데릭 구조물(120)을 상하로 승강시키는 승강 장치(130)와, 승강된 데릭 구조물을 지지하여 유지시키는 승강 유지부(140)를 포함한다.

데릭 구조물(120)을 승강시키기 위한 승강 장치(130)는 다른 기계적인 장치도 가능하지만, 큰 하중을 안정적으로 지지하면서 승강시킬 수 있는 유압실린더가 바람직하다. 승강 장치(130)(또는 유압실린더)는 데릭 구조물(120)의 하부 또는 측부에 2개소 이상 설치되어 데릭 구조물(120)을 전체적으로 승강시킨다.

승강 장치(130)는 데릭 구조물(120)의 하부 또는 측부에서 데릭 구조물(120)의 하중을 지지하면서 승강되는 승강부(131)를 포함한다. 승강부(131)는 데릭 구조물(120)의 하부 또는 측부에 데릭 구조물과 일체로 연결될 수 있다.

본 실시예에서, 승강부(131)는 2단으로 나누어지고, 일단(131a)은 유압실린더(130)의 피스톤으로부터 직접 유압을 전달받고, 타단(131b)은 승강작동이 완료된 후 승강 유지부(140)와 결합 가능하도록 로킹 홈부(131c)를 구비하여 형성된다.

승강 유지부(140)는 시추선에 고정지지되는 긴 형상의 부재이다. 승강 유지부(140)에는 복수의 로킹 핀(141)이 승강부(131)의 로킹 홈부(131c)와 결합 가능하도록 형성된다. 로킹 핀(141)은 종방향으로 예를 들어, 10m 정도 이격되어 복수개, 바람직하게는 3개로 형성되고, 구동수단에 의해 횡방향으로 이동하여 로킹 홈부(131c)에 삽입된다. 로킹 핀(141)을 구동하는 구동수단은 전동기어식, 전자기식, 유압식 등 기술분야에 알려진 여러 가지 수단으로 가능하다.

이하에서는, 도 4를 참조하여 데릭 승강 구조에 의해 데릭 구조물을 하강하는 과정을 설명하기로 한다.

도 4의 (a)를 참조하면, 데릭 구조물(120)은 승강된 상태에 있고, 승강 유지부(140)의 로킹 핀(141)은 로킹 홈부(131c)에 삽입되어 데릭 구조물(120)의 하중을 지지하여 유지시킨다. 로킹 핀(141)의 수는 로킹 홈부(131c)의 수보다 1개 이상 많도록 형성된다.

도 4의 (b)를 참조하면, 태풍과 같은 긴급한 상황에서 데릭 구조물(120)을 하강시키기 위해 로킹 핀(141)은 횡방향으로 이동하여 로킹 홈부(131c)로부터 이탈된다. 다음에, 유압실린더(130)의 작동으로 데릭 구조물(120)은 10m 정도 하강하여, 로킹 홈부(131c)가 다음의 로킹 핀(141)의 위치에 대응될 수 있도록 한다. 데릭 구조물(120)을 10m 정도 하강시키게 되면, 드릴플로어에서 수백 톤의 무게를 내려놓는 것과 같은 결과가 된다. 데릭 구조물(120)이 하강하는 높이는 당업자가 필요에 따라 적절히 설계할 수 있다.

도 4의 (c)를 참조하면, 데릭 구조물(120)의 하강작동이 완료된 후, 로킹 핀(141)은 로킹 홈부(131c)에 다시 삽입되고, 데릭 구조물(120)은 하강된 위치에서 유지된다.

데릭 구조물(120)을 상승시키는 작동은 도 4의 (a) 내지 (c)에 도시된 것과 반대로 이루어진다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 데릭 승강 구조는 태풍과 같은 긴급한 상황에서 데릭 구조물(120)을 신속하게 하강시켜 데릭 구조물(120)의 무게중심을 낮춤으로써, 시추선의 부유안정성을 개선시킨다. 따라서, 예상치 못한 상황으로 인해 그리고 데릭 구조물(120)의 무게중심을 낮추는 시간의 지연으로 인해 시추선이 전도되는 상황을 미연에 방지할 수 있다.

또한, 시추선이 항해 중에도 데릭 승강 구조에 의해 데릭 구조물(120)을 하강한 상태에서 운항할 수 있어 시추선의 항해안정성을 개선할 수 있다. 종래에는 드릴플로어 상부의 중량물들을 상부 갑판으로 내리는 등의 작업이 필요하였지만, 본 발명에서는 데릭 승강 구조에 의해 간단한 방법으로 데릭 구조물(120)을 하강시켜 시추선의 무게중심을 낮출 수 있게 된다.

본 발명의 데릭 승강 구조는 시추작업을 위한 시추선에 설치된다. 이러한 시추선은 시추작업이 가능한 설비를 탑재하고, 자체 추진 동력을 가져 항해가 가능한 선박을 포함하는 개념이다.

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.

110 : 시추선
120 : 데릭 구조물
130 : 승강 장치
131 : 승강부
131c : 로킹 홈부
140 : 승강 유지부
141 : 로킹 핀

Claims (1)

1. 시추선의 상부에 설치되는 데릭 구조물의 승강방법.

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