KR20120108698A - 트립 탱크용 기계식 레벨 인디케이터를 구비하는 드릴쉽 - Google Patents

트립 탱크용 기계식 레벨 인디케이터를 구비하는 드릴쉽 Download PDF

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KR20120108698A
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김기영
박성원
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전재경
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

트립 탱크용 기계식 레벨 인디케이터를 구비하는 드릴쉽이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 트립 탱크용 기계식 레벨 인디케이터를 구비하는 드릴쉽은, 선체에 마련되며, 웰 헤드(well head)의 시추공(drill hole) 영역으로 순환되는 머드(mud)가 내부에 충전되는 트립 탱크(trip tank); 및 트립 탱크와 연결되며, 트립 탱크 내의 머드 잔량(level)에 따른 기계적 이동에 기초하여 트립 탱크 내의 머드 잔량을 측정하는 머드 잔량 측정부를 포함한다.

Description

트립 탱크용 기계식 레벨 인디케이터를 구비하는 드릴쉽{Drill ship with mechanical level indicator for trip tank}
본 발명은, 드릴쉽에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 트립 탱크 내의 머드(mud) 잔량(level)을 기계적인 메커니즘으로 측정할 수 있는 구조가 적용된 트립 탱크용 기계식 레벨 인디케이터를 구비하는 드릴쉽에 관한 것이다.
오일이나 가스 탐사 시 유정을 시추하기 위하여 시추선이 활용된다. 특히, 근래에는 지구의 부존자원이 급격히 감소되어 지금까지 경제성이 없어 무시되어 왔던 심해 유전의 개발의 중요성이 부각되고 있다.
이에 따라 해저 채굴 기술의 발달과 더불어 심해 유전의 개발에 적합한 시추 장비를 구비한 시추선이 개발되고 있다.
시추선에는 리그선(rig ship), 고정형 플랫폼(stationary platform), 드릴쉽(drill ship) 등의 다양한 종류가 있으며, 해당 선박의 특징에 따라 다양한 형태로 운용되고 있다.
이러한 시추선들 중 드릴쉽은 기존의 고정형 시추 장비와는 달리, 시추 장비가 구비된 선박으로서 자체 동력으로 항해도 가능하도록 일반 선박과 유사한 형태로 제작된다.
시추 작업이 드릴쉽 내에서 이루어지기 때문에 드릴쉽의 중앙 영역에는 문풀(moonpool area)이라는 대규모의 개구부(open)를 포함한 공간이 마련되며, 문풀에서 시추 장비에 대한 설치, 테스트, 유지보수 등의 전반적인 시추 작업이 진행된다.
참고로, 시추 장비는 해저 바닥의 유정 입구인 웰 헤드(well head)에 배치되는 BOP(blow out preventer) 및 BOP와 연결되는 LMRP(low marine riser package)를 구비하는 BOP 스택(BOP stack)과, BOP 스택과 드릴쉽을 연결하는 라이저(riser) 등을 포함한다.
해저 바닥에 대한 드릴 작업 시 작업매체로서의 머드(mud)가 사용된다. 머드는 드릴쉽에 마련되는 트립 탱크(trip tank)로부터 시추공(drill hole)으로 공급되며, 드릴 작업에 사용된 머드는 다시 트립 탱크로 순환된다. 때문에 트립 탱크 내에는 늘 일정한 레벨(level)의 머드가 잔존된다.
한편, 트립 탱크 내의 머드 잔량에 기초하여 시추공 영역의 머드 변화를 미리 예측할 수 있기 때문에, 드릴쉽에서 트립 탱크 내의 머드 잔량에 대한 관리는 중요한 요소일 수 있다.
따라서 트립 탱크 내의 머드 잔량을 확인할 수 있도록 하는 기술이 연구 중에 있는데, 그 중의 하나가 트립 탱크 내에 전자적인 레벨 센서를 설치하고 레벨 센서의 신호에 기초하여 머드의 잔량을 디스플레이하는 소위 전자적인 메커니즘 기술이다.
이러한 전자적인 메커니즘 기술은 비단 드릴쉽의 트립 탱크 외에도 다양한 산업 분야에서 액체 탱크 내의 액체 레벨을 확인하는데 종종 사용되고 있는 일반적인 기술이므로 적용하는 데에는 그다지 어렵지 않다.
하지만, 이러한 기술을 드릴쉽의 트립 탱크에 적용하는 경우, 평상 시에는 문제가 되지 않지만 전기의 공급이 중단(electric shut down)되는 등의 비상 상황에서는 전자적인 레벨 센서와 디스플레이가 동작되지 않기 때문에 머드의 잔량을 확인하기 어렵다.
선주의 요구사항이기도 하지만 트립 탱크 내의 머드 잔량은 중단 없이 언제나 실시간으로 관리되어야 한다는 점을 고려할 때, 위와 같은 전자적인 메커니즘 기술을 트립 탱크에 적용하는 것에는 한계가 있으므로 새로운 대안이 요구된다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기계적인 메커니즘을 통해 트립 탱크 내의 머드 잔량을 측정함으로써 트립 탱크 내의 머드 잔량을 육안으로 또한 실시간으로 확인할 수 있는 트립 탱크용 기계식 레벨 인디케이터를 구비하는 드릴쉽을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선체에 마련되며, 선체에 마련되며, 웰 헤드(well head)의 시추공(drill hole) 영역으로 순환되는 머드(mud)가 내부에 충전되는 트립 탱크(trip tank); 및 상기 트립 탱크와 연결되며, 상기 트립 탱크 내의 머드 잔량(level)에 따른 기계적 이동에 기초하여 상기 트립 탱크 내의 머드 잔량을 측정하는 머드 잔량 측정부를 포함하는 트립 탱크용 기계식 레벨 인디케이터를 구비하는 드릴쉽이 제공될 수 있다.
상기 머드 잔량 측정부는, 상기 트립 탱크 내에서 상기 머드의 표면에 배치되어 상기 머드의 표면과 함께 상하로 이동되는 부표(buoy); 상기 트립 탱크와는 이격된 위치에서 상기 선체에 마련되어 표면에 머드의 잔량을 표시하는 표시눈금이 형성되는 컬럼과, 상기 컬럼에 결합되어 상기 컬럼의 표면을 따라 이동하면서 상기 컬럼 상의 표시눈금을 가리키는 레벨러를 구비하는 기계식 레벨 인디케이터(mechanical level indicator); 및 상기 부표와 상기 레벨러를 연결하는 와이어(wire)를 포함할 수 있다.
상기 부표 또는 상기 레벨러에는 상기 와이어에 장력을 제공하면서 상기 부표와 상기 레벨러 간의 상대 중량이 균형을 이루도록 하는 웨이트(weight)가 더 연결될 수 있다.
상기 트립 탱크의 내부에 마련되어 상기 부표를 지지하는 다수의 부표 지지용 와이어를 더 포함할 수 있으며, 상기 다수의 부표 지지용 와이어는 상기 부표에 결합된 브래킷부재에 연결되어 상기 머드 잔량에 기초한 상기 부표의 상하 운동을 안내할 수 있다.
상기 와이어가 지나는 경로 상에 마련되어 상기 와이어를 이동 가능하게 가이드하는 와이어 가이드를 더 포함할 수 있으며, 상기 와이어 가이드는, 상기 트립 탱크 측에 마련되는 제1 와이어 가이드; 상기 기계식 레벨 인디케이터 측에 마련되는 제2 와이어 가이드; 및 상기 제1 와이어 가이드와 상기 제2 와이어 가이드 사이에서 상기 와이어에 장력을 제공하면서 상기 와이어를 가이드하는 적어도 하나의 제3 와이어 가이드를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 와이어 가이드 모두는, 상기 와이어가 수용 배치되는 와이어 배치홈이 외면에 형성되는 쉬브(sheave); 및 상기 쉬브의 양측에 배치되며, 상기 쉬브와 연결되는 회전축에 의해 상기 쉬브를 회전 가능하게 지지하는 한 쌍의 측면 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 와이어 가이드 모두는, 상기 한 쌍의 측면 플레이트의 하단부에서 상기 한 쌍의 측면 플레이트와 연결되는 베이스 플레이트를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 와이어 가이드 모두는, 상기 한 쌍의 측면 플레이트의 사이에서 상기 쉬브의 둘레면 일측에 배치되어 상기 와이어가 상기 와이어 배치홈으로부터 이탈되는 것을 방지시키는 와이어 이탈 방지용 패드를 더 포함할 수 있다.
상기 와이어 이탈 방지용 패드는 플라스틱 재질의 패드일 수 있으며, 상기 제1 내지 제3 와이어 가이드 모두는, 상기 와이어 이탈 방지용 패드가 배치되는 영역에서 상기 한 쌍의 측면 플레이트를 부분적으로 감싸도록 배치되는 커버 플레이트; 및 상기 커버 플레이트, 상기 와이어 이탈 방지용 패드, 그리고 상기 한 쌍의 측면플레이트를 일체로 체결시키는 체결부재를 더 포함할 수 있다.
상기 트립 탱크는, 상기 머드가 내부에 충전되되 하단부에 경사면이 형성되는 탱크 몸체; 상기 탱크 몸체의 하부 영역에 마련되어 상기 시추공 쪽으로 향하는 머드의 출구를 형성하는 아울렛 포트(outlet port); 상기 탱크 몸체의 상단부에 마련되어 상기 시추공 쪽으로부터 상기 탱크 몸체 내로 피드백되는 머드의 입구를 형성하는 인렛 포트(inlet port); 상기 인렛 포트의 주변에 마련되어 상기 탱크 몸체의 내부로 머드가 새롭게 충전될 때 사용되는 머드 충전 포트; 상기 탱크 몸체의 측면 상부 영역에 마련되어 상기 탱크 몸체 내에서 오버플로되는 머드를 배출시키는 오버플로 포트(overflow port); 및 상기 탱크 몸체의 하단부에 마련되어 상기 머드 내의 이물질을 걸러내는 이물질 배출 포트(cutting discharge port)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 기계적인 메커니즘을 통해 트립 탱크 내의 머드 잔량을 측정함으로써 트립 탱크 내의 머드 잔량을 육안으로 또한 실시간으로 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 트립 탱크용 기계식 레벨 인디케이터를 구비하는 드릴쉽의 시추 작업을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 트립 탱크의 개략적인 구성도이다.
도 3은 트립 탱크의 내부 투영 정면 구조도이다.
도 4는 기계식 레벨 인디케이터의 정면 구조도이다.
도 5는 기계식 레벨 인디케이터의 측면 구조도이다.
도 6 및 도 7은 각각 와이어 가이드의 측면 및 정면 구조도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 트립 탱크용 기계식 레벨 인디케이터를 구비하는 드릴쉽의 시추 작업을 개략적으로 도시한 도면이다.
이 도면을 참조하면, 본 실시예의 드릴쉽(100)은, 선체(101)에 마련되며 드릴(drill) 작업 시 웰 헤드(well head)의 시추공(drill hole, 미도시) 영역으로 순환되는 머드(mud, 도 3 참조)가 내부에 충전되는 트립 탱크(120, trip tank)와, 트립 탱크(120)와 연결되며 트립 탱크(120) 내의 머드 잔량(level)에 따른 기계적 이동에 기초하여 트립 탱크(120) 내의 머드 잔량을 측정하는 머드 잔량 측정부(130)를 포함한다.
트립 탱크(120) 및 머드 잔량 측정부(130)의 설명에 앞서, 드릴쉽(100)의 간략한 구조와 그 기능에 대해 잠시 설명한다.
본 실시예의 드릴쉽(100)은 시추 작업을 위한 선박으로서, 그 중앙 영역에는 대규모의 개구부(open)를 포함한 공간인 문풀(moonpool area, 102)이 마련된다.
이러한 문풀(102)을 통해, 해저 바닥의 유정 입구인 웰 헤드(well head) 영역에 시추공을 형성하기 위한 작업이 진행될 수도 있고, 선체(101)에 실려 있던 시추 장비들이 해저 바닥의 유정 입구인 웰 헤드(well head)로 내려질 수 있다.
시추 장비는 도 1에 간략하게 도시된 바와 같이, 웰 헤드에 배치되는 BOP(blow out preventer, 111) 및 BOP(111)와 연결되는 LMRP(low marine riser package, 112)를 구비하는 BOP 스택(BOP stack, 110)과, 문풀(102)을 통해 BOP 스택(110)과 드릴쉽(100)을 연결하는 라이저(riser, 115) 등을 포함할 수 있다.
라이저(115)는 내구성이 강한 금속 재질의 파이프(pipe)의 일종이다. 라이저(115)는 트립 탱크(120)에서 웰 헤드 쪽으로 공급되거나 웰 헤드에서 트립 탱크(120) 쪽으로 피드백되는 머드의 이동 경로를 형성한다. 물론, 라이저(115)가 머드의 이동 경로만을 형성하는 것은 아니며, BOP 스택(110)에 시그널(signal)을 공급하는 별도의 케이블(cable)이 라이저(115)를 통해 제공될 수 있다.
도 2는 트립 탱크의 개략적인 구성도이고, 도 3은 트립 탱크의 내부 투영 정면 구조도이다.
트립 탱크(120)는 시추가 멈춘 상태 즉, 시추공(drill hole)에서 드릴 파이프(drill pipe)를 꺼내거나 시추 배관을 연결 또는 테스트(test)할 경우에 사용되는 머드(mud)의 순환을 위해 마련되는 탱크이다. 물론, 드릴쉽(100)에 도 2 및 도 3에 도시된 트립 탱크(120)만이 단독으로 존재하는 것은 아니다. 즉 머드는 트립 탱크(120) 외에도 드릴쉽(100) 내의 다양한 탱크들을 거치면서 순환될 수 있다. 하지만, 트립 탱크(120)와 달리 다른 탱크들은 시추 작업 시 머드를 저장 및 순환시키는 기능을 가지고 있다. 실제 드릴쉽(100)에서 가장 중요하고 위험한 과정 중 하나인 시추공에서 드릴 파이프를 꺼내거나 시추 배관을 연결 또는 테스트(test)할 경우인데, 이때 사용되는 머드는 트립 탱크(120) 내의 머드 잔량 변화로 위험성 예측이 가능하다.
트립 탱크(120) 내에는 항상 머드가 충전되어 있으며, 충전된 머드의 잔량(level) 여부에 따라 시추공 영역의 머드 변화를 미리 예측할 수 있다. 예컨대, 트립 탱크(120) 내의 머드 잔량이 급격하게 늘어나면 시추공 영역에 가스압이 증가되어 있다고 예측할 수 있기 때문에 상황에 적절한 대응조치가 가능해진다.
트립 탱크(120)의 구조에 대해 주로 도 2를 참조하여 설명한다. 트립 탱크(120)는, 탱크 몸체(121)와, 탱크 몸체(121)에 위치별로 결합되는 아울렛 포트(122, outlet port), 인렛 포트(123, inlet port), 오버플로 포트(124, overflow port), 그리고 이물질 배출 포트(125, cutting discharge port)를 포함한다.
물론, 아울렛 포트(122), 인렛 포트(123), 오버플로 포트(124), 그리고 이물질 배출 포트(125) 외의 다른 구조들이 탱크 몸체(121)에 이미 부가되어 있거나 부가될 수 있지만 본 실시예와 크게 연관성이 없는 부분들이므로 도시 및 설명은 생략하였다.
탱크 몸체(121)는 일정한 용적 이상의 부피를 갖는 통 구조물로서 그 내부에는 머드가 충전된다. 강한 압력을 받을 수 있기 때문에 트립 탱크(120)는 내구성이 높은 금속 재질로 제작될 수 있다. 탱크 몸체(121)의 하단부에는 하단부에 경사면(121a)이 형성되어 머드가 아울렛 포트(122) 쪽으로 잘 배출될 수 있도록 한다.
아울렛 포트(122)는 탱크 몸체(121)의 하부 영역에 마련되어 시추공 쪽으로 향하는 머드의 출구를 형성한다. 실제, 아울렛 포트(122)를 통해 나온 머드가 직접 웰 헤드의 시추공 쪽으로 공급되는 것은 아니며, 아울렛 포트(122)를 통해 나온 머드는 펌프 등의 동작에 의해 웰 헤드의 시추공 쪽으로 공급될 수 있다.
인렛 포트(123)는 탱크 몸체(121)의 상단부에 마련되어 시추공 쪽으로부터 탱크 몸체 내로 피드백되는 머드의 입구를 형성한다. 인렛 포트(123)의 주변에는 탱크 몸체(121)의 내부로 머드가 새롭게 충전될 때 사용되는 머드 충전 포트(128)가 마련된다.
오버플로 포트(124)는 탱크 몸체(121)의 측면 상부 영역에 마련되어 탱크 몸체(121) 내에서 오버플로되는 머드를 배출시키는 역할을 한다. 따라서 오버플로 포트(124)는 탱크 몸체(121)의 상단부에 거의 근접된 위치에 배치된다.
이물질 배출 포트(125)는 탱크 몸체(121)의 하단부에 마련되는데, 머드 내에 섞여 있는 돌이나 파편 등의 이물질을 걸러내고자 할 때 사용될 수 있는 포트이다. 즉 이물질 배출 포트(125)에 별도의 배출장치를 연결하여 돌이나 파편 등의 이물질을 걸러낼 수 있다.
이물질 배출 포트(125)의 주변에 배치된 포트는 필요에 따라 여러 가지 용도로 활용될 수 있는 스페어 포트(126)이고, 트립 탱크(120)의 상부에 배치된 파이프(127)는 가스 배기용 파이프(127)이다.
도 4 및 도 5는 각각 기계식 레벨 인디케이터의 정면 및 측면 구조도이고, 도 6 및 도 7은 각각 와이어 가이드의 측면 및 정면 구조도이다.
이들 도면을 비롯하여 전술한 도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 머드 잔량 측정부(130, 도 1 참조)는 트립 탱크(120)와 연결되며, 기계적인 메커니즘을 통해 트립 탱크(120) 내의 머드 잔량(level)을 실시간으로 측정하는 역할을 한다.
앞서도 기술한 것처럼, 머드 잔량의 측정을 위해 전자적인 레벨 센서나 디스플레이 등을 적용한 전자적인 메커니즘을 적용하는 경우, 전기의 공급이 중단(electric shut down)되는 등의 비상 상황에서 레벨 센서와 디스플레이가 동작되지 않기 때문에 머드의 잔량을 확인하기 어렵다.
따라서 본 실시예에서는 트립 탱크(120) 내의 머드 잔량을 효율적으로 측정하되 기계적인 메커니즘이 적용되는 머드 잔량 측정부(130, 도 1 참조)를 마련함으로써, 전기의 공급이 중단(electric shut down)되는 등의 비상 상황에 무관하게 트립 탱크(120) 내의 머드 잔량을 육안으로 또한 실시간으로 확인할 수 있도록 하고 있는 것이다.
이러한 머드 잔량 측정부(130, 도 1 참조)는, 부표(140, buoy)와, 컬럼(151) 및 레벨러(153)를 구비하는 기계식 레벨 인디케이터(150, mechanical level indicator)와, 부표(140)와 기계식 레벨 인디케이터(150)의 레벨러(153)를 연결하는 와이어(160, wire)를 포함한다.
부표(140)는 트립 탱크(120) 내에서 머드의 표면에 배치되어 머드의 표면과 함께 상하로 이동되는 물체이다. 부유구, 부구라고도 불릴 수 있다. 스티로폼 등의 재질로 부력을 갖도록 제작할 수도 있고, 아니면 내부에 공기층이 형성되도록 통 구조의 플라스틱 구조물로 제작할 수도 있다.
이러한 부표(140)는 트립 탱크(120) 내에서 머드의 표면에 배치되어 머드의 표면과 함께 도 3의 점선과 실선처럼 상하로 이동되면 그것으로 충분하기 때문에, 굳이 그 사이즈를 크게 형성할 필요는 없다.
트립 탱크(120)의 내부에는 부표(140)를 지지하는 다수의 부표 지지용 와이어(145)가 상하 방향을 따라 마련된다. 다수의 부표 지지용 와이어(145)로 인해 부표(140)는 기울어지거나 전복되지 않고 정자세를 바르게 유지할 수 있다. 다수의 부표 지지용 와이어(145)는 부표(140)에 결합된 브래킷부재(146)에 연결되며, 머드 잔량에 기초한 부표(140)의 상하 운동을 안내하는 역할을 겸한다.
기계식 레벨 인디케이터(150)의 컬럼(151)은 선체(101)에서 트립 탱크(120)와는 이격된 위치, 즉 드릴 플로(D/F, Drill Floor)에 그 하단부가 고정되게 설치될 수 있다. 드릴 플로(D/F)는 작업자가 드릴 작업을 하는 장소이기 때문에, 이곳에 기계식 레벨 인디케이터(150)를 설치하게 되면 수시로 또한 실시간으로 트립 탱크(120) 내의 머드 잔량(level)을 용이하게 관찰할 수 있다.
컬럼(151)의 표면에는 머드의 잔량을 눈금으로 표시하는 표시눈금(151a)이 형성된다. 표시눈금(151a)의 단위는 센티미터(cm), 인치(inch), 혹은 미터(m) 등으로 다양하게 사용될 수 있다.
기계식 레벨 인디케이터(150)의 레벨러(153)는 표시눈금(151a)이 형성된 컬럼(151)의 표면에 결합되어 컬럼(151)의 표면을 따라 이동하면서 컬럼(151) 상의 표시눈금(151a)을 가리키는 역할을 한다.
도 5처럼 컬럼(151)과 레벨러(153) 사이에 슬라이딩 레일 구조(154)를 적용하게 되면, 레벨러(153)가 경로를 이탈하지 않고 컬럼(151)의 표면을 따라 원활하게 슬라이딩 이동되면서 컬럼(151) 상의 표시눈금(151a)을 가리킬 수 있을 것이다.
와이어(160)는 부표(140)의 상하 운동을 레벨러(153)의 상하 운동으로 전달하기 위하여 부표(140)와 레벨러(153)를 연결한다.
와이어(160)가 팽팽하게 당겨지지 않고 일측에서 처지게 되면, 부표(140)의 상하 운동을 레벨러(153)의 상하 운동으로 전달하기 어렵거나 그 값에 신뢰성이 없게 되므로 와이어(160)는 항상 일정한 장력(텐션)을 갖도록 배치된다.
머드 잔량 측정부(130)의 초기 세팅 시 부표(140)와 레벨러(153) 간의 상대 중량이 균형을 이룬 상태로 설치되면서 와이어(160)가 팽팽하게 당겨진 상태로 설치되어야만 부표(140)의 상하 운동이 레벨러(153)의 상하 운동으로 정확하게 전달될 수 있다. 이때는, 부표(140) 또는 레벨러(153)에 별도의 웨이트(weight)를 더 설치하거나 빼는 형태로 부표(140)와 레벨러(153) 간의 상대 중량이 균형을 이루도록 할 수 있다.
웨이트에 대해서는 자세하게 도시하지 않았지만 웨이트는 부표(140) 또는 레벨러(153)에 무게추를 매다는 방식, 부표(140) 또는 레벨러(153)에 인접된 와이어(160)에 무게추를 매다는 방식, 그리고 부표(140) 또는 레벨러(153)를 좀 더 무겁거나 가벼운 것으로 교체하는 방식 등 다양할 수 있다.
다만, 부표(140)와 레벨러(153)가 너무 가벼운 경우에는 부표(140)와 레벨러(153) 간의 상대 중량이 균형을 이룬 상태라 하더라도 부표(140)의 상하 운동이 레벨러(153)의 상하 운동으로 전달되기 어려울 수 있다. 즉 부표(140)가 상승되었음에도 불구하고 레벨러(153)의 무게가 너무 가벼워 와이어(160)를 끌고 내려가지 못한다면 곤란하다. 따라서 부표(140)와 레벨러(153), 특히 레벨러(153)는 와이어(160)를 끌고 내려가면서 컬럼(151) 상의 표시눈금(151a)을 가리킬 수 있을 정도의 최소 무게를 가져야 할 것이며, 이는 장비의 세팅 시 최초에 설계하면 그것으로 충분하다.
한편, 전술한 바와 같이, 와이어(160)는 팽팽하게 당겨진 상태를 유지하면서 양단부가 부표(140)와 레벨러(153)에 연결되어야 한다.
하지만, 드릴쉽(100)에서 트립 탱크(120)와 기계식 레벨 인디케이터(150) 간의 위치적인 차이점을 고려할 때, 와이어(160)를 가이드하는 수단 없이 와이어(160)가 팽팽하게 당겨진 상태를 유지하도록 설치하는 것은 쉽지 않다. 이를 위해, 제1 내지 제3 와이어 가이드(171,172,173)가 마련된다.
제1 내지 제3 와이어 가이드(171,172,173) 모두는 와이어(160)가 지나는 경로 상에 마련되어 와이어(160)를 이동 가능하게 가이드하는 역할을 한다.
제1 와이어 가이드(171)는 도 3에 도시된 것처럼 트립 탱크(120) 측에 마련되어 부표(140) 쪽에서 연장되는 와이어(151)를 가이드한다.
그리고 제2 와이어 가이드(172)는 도 4 및 도 5에 도시된 것처럼 기계식 레벨 인디케이터(150) 측에 마련되어 레벨러(153) 쪽으로 연장되는 와이어(151)를 가이드한다. 제1 와이어 가이드(171)와 달리 제2 와이어 가이드(172)는 컬럼(151)과 레벨러(153) 측에 각각 마련된다. 컬럼(151)과 레벨러(153) 측에 각각 마련되는 제2 와이어 가이드(172)는 사이즈만 다를 뿐 그 구조는 모두 동일할 수 있다.
레벨러(153) 측의 제2 와이어 가이드(172)에 가이드된 와이어(151)의 단부는 컬럼(151)의 상단부 일측에 마련되는 와이어 고정부(162)에 고정된다. 와이어 고정부(162)의 주변에는 와이어(160)를 연결시키는 와이어 연결부재(164)가 더 설치될 수 있다.
제1 및 제2 와이어 가이드(171,172)와 달리 제3 와이어 가이드(173)는 도 1에 도시된 것처럼 트립 탱크(120)와 기계식 레벨 인디케이터(150) 사이의 와이어(160) 경로 상에 마련될 수 있다.
와이어(160)의 길이에 따라 달라질 수 있지만 제3 와이어 가이드(173)는 트립 탱크(120)와 기계식 레벨 인디케이터(150) 사이의 와이어(160) 경로 상에 한 곳, 혹은 두 곳 이상 배치되어 와이어(160)에 장력을 부여할 수 있다.
제1 내지 제3 와이어 가이드(171,172,173) 모두는 도 6 및 도 7과 같은 구조로 마련될 수 있다. 물론, 제1 내지 제3 와이어 가이드(171,172,173) 모두가 동일한 구조를 가질 필요는 없지만 이들 모두가 동일한 구조를 가질 경우, 사용이 편리한 이점이 있을 것이다.
도 6 및 도 7을 참조하여 제1 내지 제3 와이어 가이드(171,172,173) 모두에 적용될 수 있는 구조를 살펴보면, 제1 내지 제3 와이어 가이드(171,172,173) 모두는, 와이어(160)가 수용 배치되는 와이어 배치홈(181a)이 외면에 형성되는 쉬브(181, sheave)와, 쉬브(181)의 양측에 배치되며 쉬브(181)와 연결되는 회전축(183)에 의해 쉬브(181)를 회전 가능하게 지지하는 한 쌍의 측면 플레이트(182)와, 한 쌍의 측면 플레이트(182)의 하단부에서 한 쌍의 측면 플레이트(182)와 연결되는 베이스 플레이트(184)를 포함한다.
한 쌍의 측면 플레이트(182)는 쉬브(181)의 회전축(183) 영역을 상하로 지나는 긴 직사각형 막대형 구조를 갖는다. 회전축(183)과 쉬브(181) 사이에는 베어링(B)이 개재될 수 있다. 베이스 플레이트(184)는 설치면에 고정될 수 있는 평평한 판상 구조물일 수 있다. 제1 내지 제3 와이어 가이드(171,172,173)가 설치되는 위치에 따라 베이스 플레이트(184)는 제외될 수도 있다.
한편, 드릴쉽(100)에서 트립 탱크(120)와 기계식 레벨 인디케이터(150) 간의 수평적 위치적인 차이와 수직적 위치적인 차이를 고려할 때, 와이어(160)가 쉬브(181)의 와이어 배치홈(181a)에서 이탈될 우려가 있으므로 이를 방지해야 한다. 이는 와이어 이탈 방지용 패드(185)가 담당한다.
와이어 이탈 방지용 패드(185)는 한 쌍의 측면 플레이트(182)의 사이에서 쉬브(181)의 둘레면 일측에 배치되어 와이어(160)가 와이어 배치홈(181a)으로부터 이탈되는 것을 방지시키는 역할을 한다. 와이어 이탈 방지용 패드(185)는 와이어(160)에 손상을 입히지 않는 재질, 예컨대 플라스틱 재질의 패드일 수 있다.
이러한 기능을 담당하는 와이어 이탈 방지용 패드(185)를 해당 위치에 설치하기 위하여 제1 내지 제3 와이어 가이드(171,172,173) 모두에는 커버 플레이트(186)와 체결부재(187)가 마련된다.
커버 플레이트(186)는 와이어 이탈 방지용 패드(185)가 배치되는 영역에서 한 쌍의 측면 플레이트(182)를 부분적으로 감싸도록 배치되는 일종의 브래킷(bracket)이며, 체결부재(187)는 커버 플레이트(186), 와이어 이탈 방지용 패드(185), 그리고 한 쌍의 측면 플레이트(182)를 일체로 체결시키는 역할을 한다. 체결부재(187)는 볼트(187a)와 너트(187b)일 수 있다.
이러한 구성을 갖는 머드 잔량 측정부(130)의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 3에 도시된 바와 같이, 트립 탱크(120) 내의 머드가 점선인 H1 위치에서 실선인 H2 위치까지 차오르면, 이에 따라 부표(140) 역시 상승된다.
부표(140)가 상승되면 와이어(160)에 의해 부표(140)와 연결된 레벨러(153)가 컬럼(151)의 표면을 따라 이동하면서 컬럼(151) 상의 표시눈금(151a)을 가리키게 된다. 즉 레벨러(153)는 도 4의 실선인 H3 위치에서 점선인 H4 위치로 이동된 후에 멈춘다.
그러면 작업자는 H4 위치에 해당되는 표시눈금(151a)을 육안으로 확인하여 머드 잔량의 기초로 활용하게 된다.
본 실시예와 같이, 기계적인 메커니즘을 갖는 머드 잔량 측정부(130)를 적용하게 되면, 트립 탱크(120) 내의 머드의 잔량 정도가 반대편 기계식 레벨 인디케이터(150) 쪽에 그대로 표시되기 때문에, 트립 탱크(120) 내의 머드 잔량을 육안으로 또한 실시간으로 확인할 수 있게 되어 비상 상황에 즉시 대처할 수 있는 척도로 활용될 수 있다.
이상 도면을 참조하여 본 실시예에 대해 상세히 설명하였지만 본 실시예의 권리범위가 전술한 도면 및 설명에 국한되지는 않는다.
전술한 실시예에서는 트립 탱크(120)가 가장 볼륨이 큰 탱크라 하여 설명하였지만 다른 머드 탱크에도 본 기술적 사상이 적용될 수 있는데, 이러한 경우 해당 머드 탱크를 트립 탱크라 칭할 수 있을 것이다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 드릴쉽 101 : 선체
102 : 문풀 110 : BOP 스택
115 : 라이저 120 : 트립 탱크
121 : 탱크 몸체 122 : 아울렛 포트
123 : 인렛 포트 124 : 오버플로 포트
125 : 이물질 배출 포트 130 : 머드 잔량 측정부
140 : 부표 150 : 기계식 레벨 인디케이터
160 : 와이어 171 : 제1 와이어 가이드
172 : 제2 와이어 가이드 173 : 제3 와이어 가이드
181 : 쉬브 181a : 와이어 배치홈
182 : 측면 플레이트 183 : 회전축
184 : 베이스 플레이트 185 : 와이어 이탈 방지용 패드
186 : 커버 플레이트 187 : 체결부재

Claims (10)

  1. 선체에 마련되며, 웰 헤드(well head)의 시추공(drill hole) 영역으로 순환되는 머드(mud)가 내부에 충전되는 트립 탱크(trip tank); 및
    상기 트립 탱크와 연결되며, 상기 트립 탱크 내의 머드 잔량(level)에 따른 기계적 이동에 기초하여 상기 트립 탱크 내의 머드 잔량을 측정하는 머드 잔량 측정부를 포함하는 트립 탱크용 기계식 레벨 인디케이터를 구비하는 드릴쉽.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 머드 잔량 측정부는,
    상기 트립 탱크 내에서 상기 머드의 표면에 배치되어 상기 머드의 표면과 함께 상하로 이동되는 부표(buoy);
    상기 트립 탱크와는 이격된 위치에서 상기 선체에 마련되어 표면에 머드의 잔량을 표시하는 표시눈금이 형성되는 컬럼과, 상기 컬럼에 결합되어 상기 컬럼의 표면을 따라 이동하면서 상기 컬럼 상의 표시눈금을 가리키는 레벨러를 구비하는 기계식 레벨 인디케이터(mechanical level indicator); 및
    상기 부표와 상기 레벨러를 연결하는 와이어(wire)를 포함하는 트립 탱크용 기계식 레벨 인디케이터를 구비하는 드릴쉽.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 부표 또는 상기 레벨러에는 상기 와이어에 장력을 제공하면서 상기 부표와 상기 레벨러 간의 상대 중량이 균형을 이루도록 하는 웨이트(weight)가 더 연결되는 트립 탱크용 기계식 레벨 인디케이터를 구비하는 드릴쉽.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 트립 탱크의 내부에 마련되어 상기 부표를 지지하는 다수의 부표 지지용 와이어를 더 포함하며,
    상기 다수의 부표 지지용 와이어는 상기 부표에 결합된 브래킷부재에 연결되어 상기 머드 잔량에 기초한 상기 부표의 상하 운동을 안내하는 트립 탱크용 기계식 레벨 인디케이터를 구비하는 드릴쉽.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 와이어가 지나는 경로 상에 마련되어 상기 와이어를 이동 가능하게 가이드하는 와이어 가이드를 더 포함하며,
    상기 와이어 가이드는,
    상기 트립 탱크 측에 마련되는 제1 와이어 가이드;
    상기 기계식 레벨 인디케이터 측에 마련되는 제2 와이어 가이드; 및
    상기 제1 와이어 가이드와 상기 제2 와이어 가이드 사이에서 상기 와이어에 장력을 제공하면서 상기 와이어를 가이드하는 적어도 하나의 제3 와이어 가이드를 포함하는 트립 탱크용 기계식 레벨 인디케이터를 구비하는 드릴쉽.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 와이어 가이드 모두는,
    상기 와이어가 수용 배치되는 와이어 배치홈이 외면에 형성되는 쉬브(sheave); 및
    상기 쉬브의 양측에 배치되며, 상기 쉬브와 연결되는 회전축에 의해 상기 쉬브를 회전 가능하게 지지하는 한 쌍의 측면 플레이트를 포함하는 트립 탱크용 기계식 레벨 인디케이터를 구비하는 드릴쉽.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 와이어 가이드 모두는, 상기 한 쌍의 측면 플레이트의 하단부에서 상기 한 쌍의 측면 플레이트와 연결되는 베이스 플레이트를 더 포함하는 트립 탱크용 기계식 레벨 인디케이터를 구비하는 드릴쉽.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 와이어 가이드 모두는, 상기 한 쌍의 측면 플레이트의 사이에서 상기 쉬브의 둘레면 일측에 배치되어 상기 와이어가 상기 와이어 배치홈으로부터 이탈되는 것을 방지시키는 와이어 이탈 방지용 패드를 더 포함하는 트립 탱크용 기계식 레벨 인디케이터를 구비하는 드릴쉽.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 와이어 이탈 방지용 패드는 플라스틱 재질의 패드이며,
    상기 제1 내지 제3 와이어 가이드 모두는,
    상기 와이어 이탈 방지용 패드가 배치되는 영역에서 상기 한 쌍의 측면 플레이트를 부분적으로 감싸도록 배치되는 커버 플레이트; 및
    상기 커버 플레이트, 상기 와이어 이탈 방지용 패드, 그리고 상기 한 쌍의 측면플레이트를 일체로 체결시키는 체결부재를 더 포함하는 트립 탱크용 기계식 레벨 인디케이터를 구비하는 드릴쉽.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트립 탱크는,
    상기 머드가 내부에 충전되되 하단부에 경사면이 형성되는 탱크 몸체;
    상기 탱크 몸체의 하부 영역에 마련되어 상기 시추공 쪽으로 향하는 머드의 출구를 형성하는 아울렛 포트(outlet port);
    상기 탱크 몸체의 상단부에 마련되어 상기 시추공 쪽으로부터 상기 탱크 몸체 내로 피드백되는 머드의 입구를 형성하는 인렛 포트(inlet port);
    상기 인렛 포트의 주변에 마련되어 상기 탱크 몸체의 내부로 머드가 새롭게 충전될 때 사용되는 머드 충전 포트;
    상기 탱크 몸체의 측면 상부 영역에 마련되어 상기 탱크 몸체 내에서 오버플로되는 머드를 배출시키는 오버플로 포트(overflow port); 및
    상기 탱크 몸체의 하단부에 마련되어 상기 머드 내의 이물질을 걸러내는 이물질 배출 포트(cutting discharge port)를 포함하는 트립 탱크용 기계식 레벨 인디케이터를 구비하는 드릴쉽.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102211880B1 (ko) * 2020-01-09 2021-02-03 케이오티 (주) 트러스터 수중 설치장치

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