KR20120035989A

KR20120035989A - 시추선

Info

Publication number: KR20120035989A
Application number: KR1020100097619A
Authority: KR
Inventors: 박병태; 김홍수; 김종문
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2010-10-07
Filing date: 2010-10-07
Publication date: 2012-04-17
Also published as: KR101239321B1

Abstract

본 발명에 따른 시추선은, 문풀이 형성되어 있는 시추선체와, 시추선체의 상측에 마련되는 고정 플로어와, 고정 플로어와 연결되며 상측의 데릭과 결합되는 이동 플로어와, 고정 플로어에 마련되며, 데릭 및 이동 플로어를 문풀로 하강시키거나 문풀로부터 승강시킬 수 있는 구동부를 포함한다.

Description

시추선{DRILL SHIP}

본 발명은 데릭의 승하강이 가능한 시추선에 관한 것이다.

일반적으로, 시추선은 해양에서 원유나 가스 등의 해양 지하자원을 탐사하여 시추하는 장비이다. 시추선은 해상 플랫폼의 설치가 불가능한 심해 지역이나 파도가 심한 해상에서 원유나 가스 등의 채취 작업이 가능하도록 하고, 구조에 따라 반잠수식 시추장비(semisubmersible drilling rig)와 드릴쉽(drill ship)이 있으며, 해상에서의 작업을 수행하기 위하여 고도의 제작 기술이 요구된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 시추선 중에서 드릴쉽(1)은 선박 형태의 시추설비로서, 각종 시추장비로 구성된 복잡한 형태의 대형 구조물인 데릭(derrick)(3)을 구비하고 데릭(3)은 플로어(12)에 의하여 지지된다. 또한, 데릭(3)의 하부에는 시추작업을 위하여 해수(50)와 연통되어 있는 문풀(moonpool)(40)이 형성되어 있다.

여기서, 데릭(3)은 보통 자체 높이만 100m가 넘는 대형 구조물로서, 시추선(1)의 무게중심(COG)를 높이는 원인이 되고 있다. 즉, 시추선(1)의 무게중심이 상부에 있게 되면, 시추선(1)의 운항(M) 중에 시추선의 상하좌우 요동이 커지게 되어 시추선 및 각종 장비들의 안정성이 문제될 뿐만 아니라, 승무원의 안전에도 심각한 영향을 끼치게 된다. 또한, 이러한 요동을 감쇄시키기 위한 동적 위치제어(dynamic positioning)에도 한계가 있어 한계 이상의 동요는 감수할 수 밖에 없었다.

이 뿐만 아니라, 시추선(1)이 파나마 운하를 가로지르는 센테니얼 브리지, 수에즈 운하를 가로지르는 무라바크 피스브리지, 보스포러스 해협 브리지 등과 같이 최대 높이 제한(air draft limit)을 적용받는 항로를 통행할 때, 데릭(3)의 높이로 인하여 통행이 불가능한 경우도 있다. 이 때, 시추선(1)의 통행을 위해서는 복잡한 구조의 데릭(3)을 해체하여야 하는데, 시추선(1)에 고정되어 있는 데릭(3)을 해체하기란 현실적으로 어렵다. 특히 용접으로 연결된 부위는 분리가 불가능할 뿐만 아니라 해체가 가능하다 하더라도 높이를 일정 수준 이하로 낮추는 것이 어렵고, 이로 인하여 이동에 소요되는 시간과 비용이 과다하게 소요되었다.

또한, 시추선(1)은 원유나 가스 등의 해양 지하자원의 시추를 위하여 문풀(40)이 시추선체(2)에 형성되어 있는데, 시추선(1)의 운항(M) 시에 해수의 유입(S)으로 인하여 문풀(40) 내의 해수(50)가 출렁이면서 문풀(40) 내면을 가격하는 현상이 발생하게 되는데, 이를 슬로싱(sloshing) 현상이라고 한다.

이러한 현상으로 인하여, 시추선(1)의 정상적인 운항이 방해받는 경우가 빈번하게 발생하고 있으며, 운항 안정성도 심각하게 훼손시키게 된다. 또한, 슬로싱 현상으로 문풀(40) 내의 해수(50)가 문풀(40) 내면 또는 문풀(40) 내부의 각종 장비를 가격함으로 인한 문풀(40)의 구조적 안정성 내지 문풀 내부 장비의 수명저하도 문제시 되고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 시추선의 운항 시 등에 데릭을 문풀 내부로 하강시킬 수 있도록 함으로써, 시추선의 높이 및 무게중심을 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 문풀 내부의 슬로싱 현상을 원천적으로 차단 내지 저감시킬 수 있는 시추선을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 실시형태에 따른 시추선은 문풀이 형성되어 있는 시추선체와, 시추선체의 상측에 마련되는 고정 플로어와, 고정 플로어와 연결되며 상측의 데릭과 결합되는 이동 플로어와, 고정 플로어에 마련되며, 데릭 및 이동 플로어를 문풀로 하강시키거나 문풀로부터 승강시킬 수 있는 구동부를 포함할 수 있다.

여기서, 데릭은 기둥과 기둥에 형성되는 랙 기어부를 포함하고, 구동부는 랙 기어부와 치합되는 피니언 기어부를 포함하며, 구동부는 피니언 기어부를 구동시킴으로써 데릭 및 이동 플로어를 승하강시킬 수 있다.

이 때, 구동부는 피니언 기어부를 회전시키는 모터를 포함하고, 모터의 정회전 또는 역회전에 의하여 데릭 및 이동플로어를 승강 또는 하강시킬 수 있다.

또한, 기둥은 시추선체의 상측 수직방향으로 형성되는 수직 기둥부와, 수직 기둥부의 상단으로부터 시추선체의 상측 수직방향으로부터 예각을 이루며 연장되는 경사 기둥부를 포함하고, 랙 기어부는 수직 기둥부에 형성될 수 있다.

또한, 이동 플로어는, 문풀로 하강되는 경우 시추선체 주위의 해수면 이하로 하강될 수 있으며, 시추선체의 저면 위치까지 하강될 수도 있다.

또한, 데릭 및 이동 플로어는 시추선의 운항하게 되는 경우 또는 운항 경로상에 장애물이 존재하는 경우에 하강될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 시추선은 운항 시 등에 시추선의 무게중심을 낮춤으로써 시추선의 요동을 저감시켜 시추선 및 시추선의 각종 장비의 안정성을 향상시킬 뿐만 아니라, 승무원의 안전 및 안락을 담보하는 효과가 있다. 또한, 시추선의 높이를 낮출 수 있어 운항 경로상에 높이 제한이 있는 경우에도 용이하게 통행이 가능하도록 하는 효과가 있다. 이 뿐만 아니라, 시추선의 운항 시에 문풀 내부에서 발생하는 슬로싱 현상을 제거 내지 저감시켜 운항의 안정성을 향상시키고, 문풀의 구조적 안정성 내지 내부 장비의 수명을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 시추선을 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시추선에서 데릭 및 이동 플로어의 하강 전 상태를 도시한 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시추선에서 데릭 및 이동 플로어의 하강 후 상태를 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시추선에서 이동 및 고정 플로어와 구동부를 도시한 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시추선에서 구동부의 내부 기어체를 도시한 개념도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시추선에서 데릭 및 이동 플로어의 하강 전 상태로, 해양 지하자원의 시추를 위하여 시추선이 소정 위치에 정박 내지 가정박되어 있는 상태를 도시한 도면이다. 도 2에서는 시추선의 일 예로서 드릴쉽을 도시하였으나 이에 제한되는 것은 아니며 반잠수식 시추장비를 포함하여 이동 가능한 시추선에서는 모두 적용이 가능하다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 시추선(101)은 문풀(40)이 형성되어 있는 시추선체(102), 시추선체(102)의 상측의 고정 플로어(112)와, 데릭(103)과 결합되어 있는 이동플로어(114), 및 데릭(103)과 이동 플로어(114)를 승하강시킬 수 있는 구동부(120)를 포함한다.

시추선체(102)에 형성되어 있는 문풀(40)은 원유나 가스 등의 해양 지하자원을 발굴 및 시추할 수 있도록 해수(50)와 연통되어 있다.

시추선체(102)의 상측에는 시추선체에 고정되어 있는 고정 플로어(112)가 마련되어 있고, 고정 플로어(112)가 시추선체(102)에 고정되는 방식은 당업계에서 공지된 일반적인 고정방식을 사용하여도 무방하다. 또한, 고정 플로어(112)는 도 2에 도시된 바와 같이“ㄷ”자 형상으로 형성되어 그 끝단이 시추선체(102)에 결합되어 있을 수도 있으며 판 형상으로 형성되어 판의 일부가 시추선체(102)에 결합되어 있을 수도 있음은 물론이다.

또한, 고정 플로어(112)는 이동 플로어(114)와 연결되어 있는데, 여기서 “연결”이란 이동 플로어(114)가 고정 플로어(112)와 직접 결합되어 있지 않고 고정 플로어(112)로부터 이탈될 수도 있는 상태를 표현하는 포괄적인 개념으로 사용된다. 여기서, 이동 플로어(114)는 상측에 데릭(103)이 결합되어 있으며, 구체적으로 데릭(103)의 하단과 결합되어 데릭(103)을 지지하는 역할을 할 수 있다. 여기서, 데릭(103)은 시추선(101)에 마련되는 일반적인 데릭의 형상을 가질 수 있다.

다음으로, 구동부(120)는 고정 플로어(112)에 마련되며, 구체적으로 고정 플로어(112)에 결합되어 형성될 수 있다. 구동부(120)는 데릭(103) 및 이동 플로어(114)를 문풀(40)의 내부로 하강시키거나 문풀(40)로부터 원래의 위치로 승강시키는 기능을 한다. 구동부(120)는 고정 플로어(112)와 이동 플로어(114)를 연결하며, 이동 플로어(114)가 고정 플로어(112)로부터 이탈되는 경우에도 데릭(103)을 지속적으로 파지가능한 구성을 가질 수 있다.

여기서, 구동부(120)가 데릭(103) 및 이동 플로어(114)를 문풀(40) 내부로 이동시키는 방식으로는 다양한 방법이 사용될 수 있다.

그 중 일 예로, 도 4 또는 도 5에 도시된 바와 같이, 구동부(120)가 데릭(103)의 기둥(105)에 형성되어 있는 랙 기어부(130)와 치합되는 피니언 기어부(124) 및 피니언 기어부(124) 축(126)을 회전구동시키는 모터(128)을 포함하여, 모터(128)의 정회전 또는 역회전에 의하여 피니언 기어부(124)가 회전되고 이에 치합되어 있는 랙 기어부(130)가 상측 또는 하측으로 이동됨으로써 데릭(103) 및 이동 플로어(114)가 승하강될 수 있다.

또한, 피니언 기어부(124)를 회전구동시키는 구동력을 제공하는 수단으로서 모터(128)를 예로 들었으나, 피니언 기어부(124)에 회전 구동력을 제공하는 수단이면 모두 사용될 수 있음은 물론이다.

여기서, 데릭(103)의 기둥(105)에 형성되는 랙 기어부(130)는 데릭(103)의 제작과정에 있어서, 데릭(103)의 기둥(105)과 일체가 되도록 제작되어도 되며, 또는 제조된 데릭(103)에 용접 등의 방법으로 부착 결합되어도 된다. 또한, 데릭(103)의 기둥(105)에 랙 기어부(130)가 형성되는 부분은 기둥(105)의 수직 기둥부(105a)일 수 있다. 구체적으로, 데릭(103)의 기둥(105)는 시추선체(102)의 상측 수직방향으로 형성되는 수직 기둥부(105a)와 수직 기둥부(105a)로부터 연장되는 경사 기둥부(105a)를 포함할 수 있으며, 경사 기둥부(105a)는 수직 기둥부(105a)의 상측 끝단으로부터 시추선체(102)의 상측 수직방향으로부터 예각을 이루며 연장된다. 여기서, “예각을 이루며 연장”이란 시추선체(102)의 상측으로 갈수록 경사 기둥부(105a) 사이의 거리가 좁아지도록 형성되는 것을 의미한다.

상기와 같이 형성된 구동부(120)의 작용으로 인하여 데릭(103) 및 이동 플로어(114)는 문풀(40) 내부로 하강할 수 있으며, 다시 원래의 위치로 승강할 수도 있다.

여기서, 데릭(103)과 결합되어 있는 이동 플로어(114)의 하강은 시추선체(102) 주위의 해수면(200) 이하로 하강할 수 있다. 물론, 도 3에 도시된 바와 같이, 이동 플로어(114)가 시추선체(102)의 저면까지 하강할 수도 있음은 물론이다.

이동 플로어(114)가 시추선체(102) 주위의 해수면(200) 이하로 하강하게 되면 문풀(40)의 내부에서 이동플로어(114)의 하부에는 해수가 가득차게 되며, 이로써 이동 플로어(114)가 해수(50)의 출렁임을 차단하여 슬로싱 현상이 저감될 수 있다. 구체적으로, 슬로싱 현상이란 해수의 상부가 개방되어 있어 해수의 출렁임이 가능한 상태에서 발생하는 현상인 바, 이동 플로어(114)의 하부에 해수가 가득차게 되어 해수가 출렁일 공간이 존재하지 않게 되면, 슬로싱 현상은 발생하지 않게 되기 때문이다. 물론, 이동 플로어(114)의 하강으로 인하여 시추선(101)의 높이가 낮아지고 시추선(101)의 무게중심도 내려가게 되며, 이로써 운항 안정성이 향상되는 것은 당연하다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 이동 플로어(114)가 시추선체(102)의 저면까지 하강하는 경우에는, 시추선체(102)의 운항에 따른 시추선체(102) 저면 하부의 유체가 문풀(40)의 영향을 받지 않고 부드럽게 이동(S)될 수 있게 되어 시추선(101) 문풀(40)로 인한 유체 저항을 최소화시킬 수 있는 효과도 더불어 달성할 수 있다. 이 경우에도 이동 플로어(114)의 하강으로 인하여 시추선(101)의 높이가 낮아지고 시추선(101)의 무게중심도 내려가게 되는 것은 물론이며, 오히려 그 효과가 배가된다.

여기서, 이동 플로어(114)는 문풀(40)의 내부로 하강하였을 때, 문풀(40) 내부로 해수가 유입되지 않도록 문풀(40)을 밀폐할 수 있도록 형성될 수도 있고, 문풀(40)의 내면과 소정거리 이격되어 문풀(40)을 밀폐하지 않도록 형성될 수도 있다. 이동 플로어(114)가 문풀(40)을 밀폐할 수 있도록 형성되는 경우에는 문풀(40) 내부로 해수가 유입되지 않아 슬로싱 현상을 원천적으로 차단시킬 수 있으며, 문풀(40) 내면과 이동 플로어(114)의 사이에서 해수가 유입될 수 있다고 하더라도 해수가 출렁일 수 있는 면적 또는 부피가 감소하게 되는 바 슬로싱 현상을 저감시킬 수 있다.

이상에서 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 시추선의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 시추선(101)은 원유나 가스 등의 해양 지하자원의 발굴 내지 시추시에는 데릭(103)이 종래의 시추선(도 1의 참조번호 1)과 마찬가지의 위치(도 2 참조)에 있다가, 시추선(101)이 운항하게 되는 경우나, 운항 경로상에 장애물이 존재하는 경우에 데릭(103) 및 데릭(103)의 하부에 결합되어 있는 이동 플로어(114)가 문풀(40)의 내부로 하강(도 3 참조)하게 된다.

구체적으로, 시추선(101)이 운항을 개시하기 전 또는 운항 경로 상에 장애물이 존재하는 경우에 구동부(120)의 구동에 의하여 데릭(103) 및 이동 플로어(114)가 설정된 소정 위치까지 하강을 개시하게 된다. 여기서, 설정된 소정 위치란 시추선체(102) 주위의 해수면(200) 이하이며, 시추선체(102)의 저면 위치일 수 있다.

데릭(102) 및 이동 플로어(114)의 하강이 완료되면, 시추선(101)의 높이는 낮아지고 무게중심은 하측으로 이동하게 되어 안정적인 운항이 가능한 상태가 된다.

이 후에, 시추선(101)은 운항을 개시하거나 장애물의 하측을 통과하게 된다. 시추선(101)이 운항을 개시하는 경우에는 무게중심이 하측으로 이동되었으므로 요동이 저감되는 안정적인 운항이 가능하게 되며, 문풀(40) 내부의 해수 출렁임으로 인한 슬로싱 현상이 제거 내지 저감된 상태로 운항이 가능하게 된다. 또한, 장애물의 하측을 통과하는 경우에는 충분히 시추선(101)의 높이를 낮춘 상태에서 제한없이 장애물 하측을 통과할 수 있게 된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 기시된 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안되며, 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.

1, 101: 시추선
2, 102: 시추선체
3, 103: 데릭
105: 기둥
112: 고정 플로어
114: 이동 플로어
120: 구동부
124: 피니언 기어부
126: 축
130: 랙 기어부
200: 해수면
M: 운항방향
S: 해수이동

Claims

문풀이 형성되어 있는 시추선체와,
상기 시추선체의 상측에 마련되는 고정 플로어와,
상기 고정 플로어와 연결되며 상측의 데릭과 결합되는 이동 플로어와,
상기 고정 플로어에 마련되며, 상기 데릭 및 이동 플로어를 상기 문풀로 하강시키거나 문풀로부터 승강시킬 수 있는 구동부를 포함하는
시추선.
제 1 항에 있어서,
상기 데릭은 기둥과 상기 기둥에 형성되는 랙 기어부를 포함하고,
상기 구동부는 상기 랙 기어부와 치합되는 피니언 기어부를 포함하며,
상기 구동부는 상기 피니언 기어부를 구동시킴으로써 상기 데릭 및 이동 플로어를 승하강시키는
시추선.
제 2 항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 피니언 기어부를 회전시키는 모터를 포함하고,
상기 모터의 정회전 또는 역회전에 의하여 상기 데릭 및 이동플로어를 승강 또는 하강시키는
시추선.
제 2 항에 있어서,
상기 기둥은 상기 시추선체의 상측 수직방향으로 형성되는 수직 기둥부와,
상기 수직 기둥부의 상단으로부터 상기 시추선체의 상측 수직방향으로부터 예각을 이루며 연장되는 경사 기둥부를 포함하고,
상기 랙 기어부는 상기 수직 기둥부에 형성되는
시추선.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이동 플로어는,
상기 문풀로 하강되는 경우 상기 시추선체 주위의 해수면 이하로 하강되는
시추선.
제 5 항에 있어서,
상기 이동 플로어는,
상기 시추선체의 저면 위치까지 하강되는
시추선.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 데릭 및 이동 플로어는 상기 시추선의 운항하게 되는 경우 또는 운항 경로상에 장애물이 존재하는 경우에 하강되는
시추선.