KR20130120464A

KR20130120464A - 파일링된 원뿔형 모노포드를 구비한 얼음에 적합한 잭-업 굴착선

Info

Publication number: KR20130120464A
Application number: KR1020137010005A
Authority: KR
Inventors: 란달 에스. 쉐이퍼; 피터 지. 노블; 라비 피. 오로라; 토마스 이. 램지; 테드 에이치. 웨스터맨; 도미니크 피. 베르타
Original assignee: 코노코 필립스 컴퍼니
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2013-11-04
Also published as: EP2630304A1; CA2812597C; CN103168136A; SG189117A1; RU2013123040A; CA2812597A1; WO2012054875A1; RU2573301C2; CN103168136B

Abstract

본 발명은 얼음이 생기기 쉬운 위치에서 굴착정을 굴착하여 탄화수소를 생산하기 위해 파일링된 원뿔형 모노포드와 함께 작용하는 얼음에 적합한 잭 업 리그에 관한 것이다. 본 발명에 따른 리그는 개빙에서 선체가 물 밖으로 잭 업되어 있을 때는 통상의 잭 업 리그와 같이 작동할 것이다. 그러나, 얼음이 있는 상태에서는, 리그의 측방향 운동에 저항하기 위해 해저에 박힌 캔에 의해 레그가 제 위치에 유지되며, 선체가 물속으로 하강하여 얼음 방어 구조가 된다. 선체 및 파일링된 원뿔형 모노포드 양자 모두는 접촉하게 되는 얼음을 휘게 하여 분쇄하기 위한 얼음 굽힘면을 구비하도록 성형되어 있다.

Description

파일링된 원뿔형 모노포드를 구비한 얼음에 적합한 잭-업 굴착선{ICE WORTHY JACK-UP DRILLING UNIT WITH CONICAL PILED MONOPOD}

본 발명은, 예컨대, 탄화수소를 굴착하기 위한, 일반적으로 400피트 미만의 얕은 물에서 사용되는, "잭-업(jack-up)" 굴착선 또는 리그(rig)라 불리우는 이동식 해양 굴착선에 관한 것이다.

탄화수소에 대한 끊임없는 탐사에서, 지난 백오십 년 동안 많은 오일과 가스 레저부아(reservoir)가 발견되었다. 새로운 레저부아와 자원을 찾기 위해 많은 기술들이 개발되었으며, 새로운 발견물을 찾기 위해 세계의 대부분의 지역들이 샅샅이 뒤져지고 있다. 아직 발견되지 않은 대량의 자원이 접근이 용이한 장소와 거주 지역 부근에 남아있어서 앞으로 발견될 것으로는 거의 기대되지 않는다. 그 대신, 도달하기 어렵고 힘든 지역에서 새로운 대량의 비축물들이 발견되고 있다.

하나의 유망한 지역은 극지 해양이다. 그러나, 극지는 멀리 떨어져 있으며 춥고, 이곳에서는 물 위의 얼음이 탄화수소를 시굴하고 생산하는데 있어서 상당한 어려움을 초래한다. 수년간, 일반적으로, 수익성 있는 1개의 굴착정(well)을 찾기 위해서는 6개의 수익성 없는 굴착정을 굴착하여야만 하는 것으로 간주되었다. 이것이 실제로 사실이라면, 우리는 수익성 없는 굴착정을 굴착하는 비용이 고가이지 않기를 희망해야만 한다. 그러나, 극지에서는, 있다 하여도, 저렴한 것은 거의 없다.

현재, 극지와 같은 냉대 지역의 얕은 물에서, 짧은 개빙(開氷) 상태의 여름 시즌에 약 45 내지 90일 동안 잭-업 또는 이동식 해양 굴착선(MODU)이 사용될 수 있다. 굴착 시즌이 개시되고 종료되는 시기를 예측하는 것은 운에 좌우되는 게임이고, 잭-업을 굴착 위치로 안전하게 견인할 수 있고 굴착을 개시할 수 있는 시기를 결정하는 것은 많은 노력이 수반된다. 일단 굴착이 개시되면, 굴착정을 완성하기 전에 얼음이 갑자기 출현하는 경우 분리하고 철수해야 하는 것을 피하기 위해 굴착정을 완성하고자 하는 긴급성이 상당하다. 심지어 개빙된 수 주일 동안에도, 부빙들은, 굴착 리그가 현장에 위치되는 경우에 잭-업 굴착 리그들에 심각한 위험을 제공하고 잭-업 굴착 리그의 레그(leg)가 노출되어 손상받기 매우 쉽다.

잭-업 리그들은 해저면까지 하강한 다음 선체를 물 밖으로 들어올리도록 구성된 레그가 장착된 이동식의 자가-승강식 해양 굴착 및 개수(改修) 플랫폼이다. 통상적으로, 잭-업 리그들은 굴착 및/또는 개수 설비, 레그-잭킹 시스템, 승무원 거주구역, 하역 시설, 대량의 자재와 액체 물질을 위한 저장 구역, 헬리콥터 계류장 및 다른 관련 시설과 설비를 포함한다.

잭-업 리그들은 굴착 지점까지 견인되어 물 밖으로 잭-업되도록 설계되며, 이에 따라, 해파의 작용이 상당히 작은 단면적을 가진 레그들에만 영향을 미침으로써, 해파가 잭-업 리그에 대해 큰 움직임을 부여하지 않고 지나갈 수 있도록 한다. 그러나, 잭-업 리그의 레그들은 부빙의 충돌에 대해 거의 방어하지 못하며, 상당한 크기의 부빙은 하나 이상의 레그에 대해 구조적인 손상을 유발하거나, 및/또는 리그를 제 위치에서 밀어낼 수 있다. 굴착 작업이 중단되어 적절한 안정 및 포기가 완료되기 전에 이러한 유형의 사건이 발생하면, 탄화수소의 누설이 발생할 가능성이 있다. 규제 기관과 대중에게는 그러한 약간의 누설 위험도 오일 및 가스 산업에서 결코 허용될 수 없다.

따라서, 잠재적으로 수익성 있는 굴착정을 이 짧은 시즌 동안 굴착하기로 결정하였다면, 매우 대형인 중력 기반 생산 시스템 또는 그와 유사한 구조물을 운반하여, 탄화수소를 굴착하여 생산하기 위한 긴 공정을 위해, 해저면에 설치할 수 있다. 이 중력 기반 구조물은 매우 대형이며 매우 고가이지만, 빙력을 연중 견디도록 건축된다. 극지에서 개발 비용을 안전하게 줄일 수 있는 기회가 있다면, 매우 많은 돈을 절감할 수 있다.

특히, 본 발명은, 상부에 비교적 평탄한 데크를 가진 부유식 선체를 포함하며, 해양 지역에 잠재적으로 얼음이 있는 환경에서 탄화수소를 굴착하기 위한 얼음에 적합한 잭-업 리그를 포함하는 시스템에 관한 것이다. 상기 부유식 선체는, 그 하부를 따라 형성되고 선체의 주연부 주위로 하방 내측으로 연장하며 상기 데크 높이 부근의 선체 영역으로부터 연장하고 선체 바닥 부근에 하방으로 연장하는 얼음 굽힘 형상(ice bending shape)을 포함한다. 상기 선체 바닥의 주연부 주위로 연장하며 얼음을 선체 아래가 아닌 선체 주위로 유도하도록 얼음 전향부(deflecting portion)가 배열되어 있다. 적어도 3개의 레그가 부유식 선체 바닥의 주연부 내에 배치되며, 상기 레그는 상기 리그가 얕은 물에서 견인될 수 있기 위해 해저로부터 들어 올려지도록, 그리고 또한 해저로 연장되며 선체를 물 밖으로 부분적으로 또는 완전히 들어올리기 위해 더 연장되도록 배열된다. 잭 업 디바이스는, 상기 얼음에 적합한 잭-업 리그가 선체의 부력에 의해 부유할 수 있도록 상기 레그를 해저로부터 들어올리기 위해, 그리고 레그를 해저로 밀어 넣어 부빙이 리그를 위협할 때는 선체를 물 밖으로 부분적으로 밀어 올리며 얼음이 없을 때는 물 밖으로 완전히 밀어 올리기 위해, 각각의 레그와 연관된다. 상기 시스템은 바닥에 베이스를 구비하고 상단에 상부 데크를 구비한 본체를 가진 파일링된 원뿔형 모노포드를 더 포함하며, 상기 베이스는 파일링된 원뿔형 모노포드 구조물이 사용을 위해 설치될 때 해저 속에 박힌 파일(piling)에 부착된다. 파일링된 원뿔형 모노포드의 본체는 본체 주위에서 해수면 아래에 놓인 넓은 하부 영역으로부터 해수면 위에 놓인 좁은 상부 영역으로 연장하는 경사진 얼음 접촉면(ice engaging surface)을 포함한다. 상기 리그는, 선체를 물 밖으로 들어올리고, 파일링된 원뿔형 모노포드를 통해 굴착하기 위해 파일링된 원뿔형 모노포드 위로 연장하며, 얼음 방어 위치에 놓이도록 리그 자체가 물속으로 하강하여 얇은 얼음이 있을 때는 리그의 얼음 굽힘 형상에 얼음이 접촉하게 되고 두꺼운 얼음이 있을 때는 멀어지도록 함으로써, 상기 파일링된 원뿔형 모노포드와 함께 작용하도록 배열된다.

또한, 본 발명은 얼음이 생기기 쉬운 물에서 굴착정을 굴착하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 바닥에 베이스를 구비하고 상단에 상부 데크를 구비하며 본체 주위에서 해수면 아래에 놓인 넓은 하부 영역으로부터 해수면 위에 놓인 좁은 상부 영역으로 연장하는 경사진 얼음 접촉면을 구비한 본체를 가진 파일링된 원뿔형 모노포드를 제공하는 단계를 포함한다. 파일을 해저에 박고, 상기 파일을 파일링된 원뿔형 모노포드에 부착함으로써 파일링된 원뿔형 모노포드가 해저에 고정된다. 부유식 선체와, 그 상부에 구비된 비교적 평탄한 데크와, 그 하부를 따라 형성되고 상기 데크 높이 부근의 선체 영역으로부터 연장하고 선체 바닥 부근에 하방으로 연장하는 얼음 굽힘 형상을 가진 리그가 제공된다. 얼음을 선체 아래가 아닌 선체 주위로 유도하도록 선체 바닥의 주연부 주위로 연장하는 얼음 전향부가 제공된다. 상기 선체 바닥의 주연부 내에 적어도 3개의 레그가 배치된다. 상기 리그가 굴착 지점에서 굴착정을 굴착하고 있는 동안에 얼음이 리그를 위협하지 않는 경우에는 상기 레그의 바닥에 있는 족부(foot)가 해저에 맞닿고 선체를 물 밖으로 완전히 들어올리는 방식으로, 각각의 레그는 잭 다운된다. 상기 선체는 물 속으로 더 하강하여 얼음 방어 구조가 되며, 이에 따라, 얼음 굽힘 형상이 해수면 위아래로 연장함으로써, 리그에 부딪히는 얼음을 휘게 하여 얼음이 물 아래로 잠수하게 하고 얼음을 분쇄하는 굽힘력을 인가하여 얼음이 리그를 지나 유동하게 한다. 상기 데크의 면 위에서 파일링된 원뿔형 모노포드를 통해 하방으로 리그로부터 굴착정이 굴착된다.

첨부도면과 함께 하기된 상세한 설명을 참조하면, 본 발명과 그 장점을 보다 완벽하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 굴착 리그가 물에 떠 있으며 굴착정 굴착 지점까지 견인될 수 있는 상태를 도시한 본 발명의 입면도이다.
도 2는 굴착 리그가 물 밖으로 잭-업된 상태를 도시한 본 발명의 입면도이다.
도 3은 굴착 리그가 물/얼음 계면 속으로 부분적으로 하강하였으나 아직 그 레그에 의해 지지되어, 잠재적으로 얼음이 있는 환경에 굴착하기 위한 방어적 구조인 상태를 도시한 본 발명의 제 1 실시예의 입면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 제 1 실시예의 일 단부를 확대하여 도시한 부분 입면도로서, 얼음이 리그에 대해 움직이고 있는 상태를 도시하고 있다.
도 5는 파일링된 원뿔형 모노포드를 통해 하방으로 굴착하기 위해 파일링된 원뿔형 모노포드 측으로 이동하고 있는 굴착 리그를 도시한 입면도이다.
도 6은 파일링된 원뿔형 모노포드를 통해 하방으로 굴착하기 위해 파일링된 원뿔형 모노포드 위에 배열된 굴착 리그를 도시한 입면도이다.
도 7은 파일링된 원뿔형 모노포드에 인접하고 있는 얼음 방어 구조의 굴착 리그를 도시한 입면도이다.
도 8은 파일링된 원뿔형 모노포드를 통해 하방으로 굴착하도록 배치된 굴착 리그를 도시한 평면도이다.

본 발명의 바람직한 배열 또는 배열들에 대한 상세한 설명으로 돌아가면, 본 발명의 특징과 개념이 다른 배열들로 나타날 수 있으며, 본 발명의 범위는 개시되거나 도시된 실시예들에 한정되지 않는다는 것을 이해하게 될 것이다. 본 발명의 범위는 하기된 특허청구범위에 의해서만 한정되는 것으로 의도하고자 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 얼음에 적합한 잭-업 리그가 화살표(10)로 포괄적으로 지시되어 있다. 도 1에서, 잭-업 리그(10)는 바다에 떠 있는 선체(20)와, 레그(25)의 길이의 대부분이 선체(20)의 데크(21) 위로 연장되어 있는 상승된 배열의 레그(25)를 구비하는 것으로 도시되어 있다. 데크(21) 위에는 굴착 캔틸레버(24)에 장착된 유정탑(30)과, 굴착정의 굴착을 용이하게 하는 다른 통상의 설비와 시스템들이 있다. 도 1에 도시된 구성에서, 잭-업 리그(10)는 하나의 굴착 지점에서 다른 굴착 지점으로, 그리고 유지 보수와 다른 육상 임무를 위해 육상 기지로 그리고 육상 기지로부터 견인될 수 있다.

잭-업 리그(10)가 대체로 얕은 물의 굴착 지점까지 견인되었을 때, 레그(25)는 도 2에 도시된 바와 같이 레그(25)의 하단에 있는 족부(26)가 해저(15)에 닿을 때까지 선체(20)의 개구(27)를 통해 하강한다. 바람직한 실시예에서, 족부(26)는 스퍼드 캔(28)에 연결되어 리그(10)를 해저에 고정시킨다. 족부(26)가 해저(15)에 닿으면, 개구(27) 내부의 잭킹 리그(jacking rigs)가 레그(25)를 하방으로 밀어냄에 따라, 선체(20)가 물 밖으로 들어 올려진다. 선체(20)가 완전히 물 밖으로 잭-업되면, 선체(20)와 같은 대형 부력체에 대한 파도의 영향과 비교할 때, 어떤 파도의 작용과 격랑도 레그(25)를 지나 더 쉽게 부서진다.

해수면(12)에 얼음이 형성되기 시작할 때, 종래의 잭-업 리그에서는 부빙이 레그(25)에 접촉하여 레그를 손상시키거나 단순히 잭-업 리그(10)를 굴착 지점으로부터 밀어낼 위험이 상당한 관심사가 되며, 그러한 리그들은 통상적으로 개빙 시즌이 끝날 때까지 굴착 지점으로부터 벗어나게 된다. 본 발명의 얼음에 적합한 잭-업 굴착 리그(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 얼음을 방어하는 수중 선체(hull-in-water) 구조를 상정함으로써 부빙에 저항하도록 설계된다. 도 3에서, 얼음은 파도와 거친 바다를 완화시키는 경향이 있어, 해수면(12)이 덜 위협적으로 보이지만, 해양 환경의 위험은 단지 변했을 뿐이지 감소하지는 않았다.

얼음에 적합한 잭-업 리그(10)가 얼음을 방어하는 수중 선체 구조를 취할 때, 선체(20)가 물속으로 하강하여 물에 접촉하기는 하지만, 선체(20)가 부유를 개시할 정도까지 하강하지는 않는다. 바람직하게, 리그(10)의 중량 중 상당한 부분이 레그(25)에 남아 부빙이 전하는 압력에 저항하여 굴착 지점에 리그(10)의 위치를 유지한다. 리그(10)가 하강함으로써, 도 4에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 내측으로 경사진 얼음 굽힘면(ice-bending surface)(41)이 해수면(12) 또는 얼음/물 계면을 막아(bridge) 리그(10)로 다가올 수 있는 부빙과 접촉하게 된다.

경사진 얼음 굽힘면(41)은 데크(26)의 에지에 있는 견부(42)로부터 넥라인(neckline)(44)까지 연장한다. 넥라인(44)으로부터 하방으로 얼음 전향기(deflector)(45)가 연장한다. 따라서, 참조번호 "51"에 도시된 바와 같은 부빙이 리그(10)로 접근할 때, 얼음 굽힘면(41)은 부빙(51)의 선단 에지를 해수면(12) 아래로 잠수하게 하고, 대형 부빙을 더 소형이며 덜 손상시키며 덜 위험한 얼음 조각으로 분쇄하는 상당한 굽힘력을 인가한다. 예컨대, 수백 피트이거나 수마일일 수도 있는 부빙이 리그(10)로 다가올 수 있다고 생각할 수 있다. 최장 치수가 20피트 미만인 조각들로 부빙이 분쇄된다면, 그 조각들은 별다른 상관없이 리그(10) 주위로 지나갈 수 있다.

도 5에는 해저에 미리 설치된 파일링된 원뿔형 모노포드가 참조번호 '60'으로 포괄적으로 표시되어 있다. 파일링된 원뿔형 모노포드(60)는 종래의 중력 기반 구조물(GBS)에 비해 훨씬 저렴한 비용으로 얼음이 생기기 쉬운 해양 위치에서 사용될 수 있는 구조물이다. 파일링된 원뿔형 모노포드(60)는 본체(65), 베이스(67) 및 상부 데크(70)를 포함한다. 바람직하게, 베이스(67)는 파일링된 원뿔형 모노포드(60)의 주연부 주위에 이격된 홀들 또는 구멍들을 구비한 플랜지 형태를 갖는다. 베이스(67)는 해저(15)에 안착하도록 배열된다. 파일링된 원뿔형 모노포드(60)가 해저 상에 안착되어 있을 때, 파일링된 원뿔형 모노포드의 중량은 해저(15) 속에 깊이 박힌 다음 파일링된 원뿔형 모노포드(60)에 부착된 복수의 파일(68)에 의해 지지된다. 파일링된 원뿔형 모노포드(60)를 그 해양 위치에 영구적으로 고정하기 위해, 파일(68)을 해저에 약 35 내지 75미터 깊이로 박는 것이 통상적이다. 파일(68)은 통상적으로 강하지만, 긴 못과 같은 작용을 하는 구조물 같은 중공의 튜브 또는 파이프이며, 해양 탄화수소 굴착 및 생산 작업을 위한 영구적인 플랫폼에 대해 구조적으로 매우 효과적인 배열체를 제공한다. 파일은 1 내지 3미터의 비교적 큰 직경과 약 2 내지 10㎝의 벽체 두께를 갖는다. 본 발명의 하나의 특별한 장점은, 파일링된 원뿔형 모노포드(60)의 중량이 파일(68)에 의해 지지됨으로써, 설치 전에 해저 준비(seabed preparation)가 거의 또는 전혀 필요하지 않으며, 어느 정도 해저 준비가 필요한 경우에도, 주로, 파일(68)이 설치될 때 파일링된 원뿔형 모노포드(60)를 위에 고정하기 위한 평탄한 해저를 생성한다는 것이다. 연하고 진흙 물질로 이루어진 해저는 쉽게 구멍이 파지지 않으며 단단한 물질로 교체되지 않는다.

파일링된 원뿔형 모노포드(60)의 중량이 파일(68)에 의해 지지됨으로써, 파일링된 원뿔형 모노포드(60)를 설치하기 위한 해저 준비가 최소화되거나 이루어지지 않는다. 일단 파일(68)이 해저 속에 박혀 베이스(67)에 견고하게 부착되면, 파일(68)은, (a) 해저를 따라 구조물을 미끄러지게 하는 힘, (b) 구조물의 베이스 위로 수 미터 작용하는 힘과 같이 구조물을 전복시키는 힘, 및 (c) 상하 방향 모두로 수직 운동을 유발하는 힘에 대한 저항을 제공한다. 상하 방향 모두의 움직임 또는 운동에 대한 저항은 얼음에 의해 가해질 수 있는 토플링력(toppling forces)에 대해 저항하는데 있어서 중요하다. 파일링된 원뿔형 모노포드(60)의 전면에 있는 파일(68)은 얼음이 상류 측에 가할 수 있는 인양력(lifting force)에 대해 저항하여 쓰러짐을 방지하는 반면, 파일링된 원뿔형 모노포드(60)의 먼 쪽 또는 후면 또는 하류 측에 있는 파일(68)은 후면이 해저(15) 속으로 더 깊이 기울어지게 하는 하방 운동에 대해 저항한다. 이와 같이 긴 파일을 사용함으로써, 얼음이 생기기 쉬운 해양 얼음 환경에서 1년 내내 작업하기 위해 꽤 상당할 수 있는 얼음 부하를 견뎌야만 하는 구조적으로 효과적인 베이스를 제공한다. 파일은 플랫폼을 제 위치에 유지하는 못과 같은 작용을 하며, 구조물의 크기와 중량에 의해서만 전복에 대한 저항을 제공하는 GBS의 경우에서보다 구조적으로 더 효과적이다.

파일(68)의 길이와 개수는 예상되는 수직력과 횡력의 크기와, 파일이 박히는 토양층의 강도에 의해 정해질 것이다. 바람직하게, 파일은 구조적으로 가장 효율적으로 미끄러짐과 토플링력에 대한 저항을 제공하도록 베이스(67)의 주연부 주위에 전략적으로 배열된다. 베이스는, 파일 클러스터를 생성하며 구조적 효율을 최대화하는 간격으로 주연부 주위에 배열된 적어도 8개, 바람직하게는 적어도 16개, 최대 64개 정도로 많은 파일을 포함할 수 있으며, 클러스터 집단은 함께 작용하여 횡력에 대해 저항하고 파일링된 원뿔형 모노포드(60)를 지지한다. 통상적으로, 파일(68)은 예상되는 부하와 토양의 강도 특성에 따라 해저 속으로 35 내지 75미터 연장된다. 파일링된 원뿔형 모노포드(60)가 팔각면 구조물로서 도시되어 있으나, 라운드형 또는 원형 구조가 채택될 수도 있다. 제조의 용이함을 위해, 바람직하게는 치수가 모두 동일한, 6면, 8면 또는 심지어 12면의 다면체로 구조물이 형성됨이 바람직하며, 파일링된 원뿔형 모노포드(60)가 대칭인 것이 바람직하다.

파일링된 원뿔형 모노포드(60)의 본체(65)는 해수면(12)의 아래에서 해수면(12)의 위까지 연장하는 경사진 얼음 접촉면(72)을 포함함으로써, 바다의 얼음, 특히 부빙이 상기 경사진 얼음 접촉면(72)에 접촉하도록 한다. 얼음 접촉면(72)은 파일링된 원뿔형 모노포드(60)의 주연부 주위로 연장함으로써, 모든 방향에서 온 얼음이 얼음 접촉면(72)에서 본체(65)와 접촉하게 된다. 얼음 접촉면(72)의 경사는 얼음판이 경사를 타고 올라 파괴점까지 휘어지도록 하며, 통상적으로 수평으로부터 40°내지 60°이고, 더 바람직하게는 수평으로부터 약 55°이다. 쇄빙이라 불리우는 파괴된 얼음 덩어리들은 해류 또는 바람에 의해 본체(65) 주위를 지나게 된다. 파일링된 원뿔형 모노포드는 얼음 접촉면(72)을 계속 밀어올리는 얼음을 전향시키기 위한 형상을 얼음 접촉면(72) 위에 포함한다. 파일링된 원뿔형 모노포드(60)의 상단에는 데크(70)가 있으며, 데크에는 많은 굴착정을 굴착하기 위한 굴착 형판이 설치될 수 있다.

파일링된 원뿔형 모노포드(60)는 통상적으로 데크(70)의 가로 치수가 75미터 초과인 상당히 큰 구조물이다. 중력 기반 구조물에 비해 파일링된 원뿔형 모노포드의 하나의 장점은, 크고 강하면서도, 물 밸러스팅(water ballasting) 전에 무게나 특히 밀도가 대체로 가볍다는 것이다. 일반적으로, 파일링된 원뿔형 모노포드에는 고체 밸러스트 물질이 필요 없다. 중력 기반 구조물(GBS)은 통상적으로 0.21 톤/㎥ 내지 0.25 톤/㎥의 밀도를 갖지만, 파일링된 원뿔형 모노포드는 0.20 톤/㎥ 이하로, 약 0.18 톤/㎥까지 제조될 수 있다. 때때로, GBS는 미끄러짐과 전복에 저항하기 위해 그 중량을 높이는 고체 밸러스트가 필요할 수 있다. 파일이나 파일(68)의 클러스터를 사용함으로써, 파일링된 원뿔형 모노포드(60)는 더 가벼운 중량으로 설계될 수 있다. 파일링된 원뿔형 모노포드의 가벼운 밀도는, 대형 GBS 시스템과 GBS에 흔히 추가되는 고밀도 밸러스트 물질을 위해 해저를 준비하는 현장 준비 비용의 회피로 인한 더 낮은 설치 비용을 포함하지 않고, 제조와 운반 비용을 더 낮출 수도 있음을 의미한다.

파일링된 원뿔형 모노포드(60)에 굴착정을 굴착하기 위한 유정탑과 시스템들이 설치될 수 있으나, 잭-업 리그로 굴착정을 굴착할 수 있으면, 모든 굴착 관련 설비와 시스템들에 대한 비용 절감은 물론이고, 파일링된 원뿔형 모노포드를 크기를 다소 소형화할 수 있고 당연히 크기만으로 비용을 절감할 수 있으므로, 비용이 절감된다. 리그(10)와 같이 얼음에 적합한 굴착 리그로 파일링된 원뿔형 모노포드를 통해 굴착정을 굴착하면, 얼음의 징후가 처음 나타났을 때 반드시 리그를 멀리 견인할 필요가 없다는 점에서 추가적인 비용 절감이 제공된다. 다른 굴착 리그들이 오래전에 떠난 가을까지 스테이션에 더 오래 머물 수 있는 얼음에 적합한 리그(10)로 1년에 더 많은 굴착정을 굴착할 수 있다.

파일링된 원뿔형 모노포드(60)가 해저(15)에 고정되어 있는 상태에서, 굴착 리그(10)가 도 5에 도시된 바와 같이 움직이고, 도 6에 도시된 바와 같이 파일링된 원뿔형 모노포드(60)를 통해 굴착하기 위해 설치된다. 얼음에 적합한 굴착 리그(10)의 레그(25)는 종래의 레그 보다 더 강하게 구성되며 제한된 얼음의 위협을 견딘다. 그러나, 더 큰 얼음의 위협이 레그에 가해지는 경우, 얼음에 적합한 굴착 리그(10)는 현 위치에 머물러 굴착 작업을 연기하며 도 7에 도시된 바와 같은 얼음 방어 구조를 취하는 옵션을 갖고 있다. 얼음이 약해지면 굴착이 재개될 수 있으며, 얼음이 너무 두꺼워지면 리그(10)는 다음 굴착 시즌 때까지 현 위치로부터 완전히 철수할 수 있다. 얼음이 쉽게 생기는 위치에서 상당히 저렴한 비용으로 굴착할 수 있도록 시간창을 연장하고 얼음 굽힘 능력과 분쇄 능력을 제공하는 것은 선체(20)의 형상(과 아울러 그 강도)이다. 리그(10)가 도 8에 도시된 바와 같이 파일링된 원뿔형 모노포드(60)의 면들 중 하나에 인접하여 설치되는 것이 바람직하지만, '20A'로 표시한 바와 같이 임의의 방향으로부터 접근할 수도 있다.

바람직하게, 선체(20)는 원형 또는 타원형 형상의 장점을 제공하는 다면 또는 다중면 형상을 가지며, 제조하는데 덜 비쌀 수 있다. 선체를 구성하는 플레이트들은 평판으로 형성될 수 있으며, 따라서, 전체 구조가 복잡함을 덜 요하는 스틸과 같은 평탄한 소재의 세그먼트들을 포함한다. 조류와 폭풍과 다른 영향에 의해 수위가 상하로 변하는 것을 고려하여, 얼음-분쇄면은 수위 위로 적어도 약 5m 연장되는 것이 바람직하다. 수위 위의 높이는 상당히 두껍거나 해수면(12) 위로 상당히 뻗어있는 융기부를 가진 부빙들을 수용하지만, 견부(42)의 높이가 충분히 해수면(12) 위에 있으므로, 키가 큰 부빙들은 리그(10)에 접촉할 때 하방으로 눌리게 될 것이다. 동시에, 선체(20)의 상단에 있는 데크(21)는 파도가 데크를 휩쓸고 지나갈 수 없도록 흘수선 위에서 충분히 멀어야 한다. 따라서, 데크(25)는 해수면(12) 위로 적어도 7 내지 8m에 있는 것이 바람직하다. 반대로, 넥라인(42)은 부빙을 적절하게 휘어서 더 무해한 조각들로 분쇄하기 위해 해수면(12) 아래로 적어도 4 내지 8m에 있는 것이 바람직하다. 따라서, 선체(20)는 평탄한 바닥으로부터 데크(20)까지 5 내지 16m 범위에 있는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는, 8 내지 16m 또는 11 내지 16m이다.

레그(25)와 이 레그가 통과하여 선체(20)에 연결되는 개구(27)가 얼음 전향기(45)의 주연부 내에 위치됨으로써, 리그(10)가 도 3에 도시되어 있으면서 때때로 수중 선체 구조라고도 불리우는 얼음 방어 상태의 구조에 있을 때, 부빙이 레그에 접촉할 수 없음을 또한 유의하여야 한다. 또한, 리그(10)는 모든 부빙의 위험을 다루지 않아도 되기 때문에 오일과 가스 회사들에게는 상당한 가치가 있다. 리그(10)가 한 달 정도만이라도 굴착 시즌을 연장할 수 있다면, 이는 일부 얼음 빈발 영역에서 50%의 향상이 될 수 있으므로, 산업에 매우 실질적인 비용 절감 효과를 제공한다.

마지막으로, 임의의 참고 문헌에 대한 설명은, 해당 참고 문헌, 특히, 공개일이 본 출원의 우선일 이후일 수 있는 참고 문헌이 본 발명에 대한 종래 기술임을 인정하는 것이 아님을 유의하여야 한다. 동시에, 각각의 청구항 및 모든 청구항은 본 발명의 부가적인 실시예로서 이 상세한 설명 또는 명세서에 통합되었다.

본 명세서에 개시된 시스템과 프로세스에 대해 상세하게 설명하였으나, 하기된 특허청구범위에 의해 한정되는 바와 같은 본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않고 다양한 변형, 치환 및 변경이 이루어질 수 있음을 이해하여야 한다. 당업자는 바람직한 실시예를 학습할 수 있으며, 본 발명을 실시하기 위해 본 명세서에 개시된 것과 정확하게 일치하지는 않는 다른 방식을 찾을 수 있을 것이다. 본 발명자들의 의도는 본 발명에 대한 변형과 등가물이 특허청구범위 내에 속하는 반면, 상세한 설명, 요약서 및 도면은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이용되지 않아야 한다는 것이다. 특히, 본 발명은 하기된 특허청구범위와 그들의 등가물과 같이 넓게 해석되어야 한다.

Claims

해양 지역에 잠재적으로 얼음이 있는 환경에서 탄화수소를 굴착하여 생산하기 위한 시스템이며,
리그로서,
상부에 구비된 비교적 평탄한 데크와, 하부를 따라 형성되고 선체의 주연부 주위로 하향 내측으로 연장하는 얼음 굽힘 형상을 가진 부유식 선체로서, 얼음 굽힘 형상은 데크 높이 부근의 선체 영역으로부터 연장하고 선체 바닥 부근에 하방으로 연장하는, 부유식 선체;
얼음을 선체 아래가 아닌 선체 주위로 유도하도록 선체 바닥의 주연부 주위로 연장하는 얼음 전향부;
부유식 선체 바닥의 주연부 내에 배치된 적어도 3개의 레그로서, 레그는 리그가 얕은 물에서 견인될 수 있기 위해 해저로부터 들어 올려지도록, 그리고 또한 해저로 연장되며 선체를 물 밖으로 부분적으로 또는 완전히 들어올리기 위해 더 연장되도록 배열되는, 레그; 및
얼음에 적합한 잭-업 리그가 선체의 부력에 의해 부유할 수 있도록 레그를 해저로부터 들어올리기 위해, 그리고 레그를 해저로 밀어 넣어 부빙이 리그를 위협할 때는 선체를 물 밖으로 부분적으로 밀어 올리며 얼음이 없을 때는 물 밖으로 완전히 밀어 올리기 위해, 각각의 레그와 연관되는 잭-업 디바이스를 가진, 리그와,
본체를 가진 파일링된 원뿔형 모노포드로서, 바닥에 베이스를 구비하고 상단에 상부 데크를 구비하고 본체 주위의 경사진 얼음 접촉면이 해수면 아래에 놓인 넓은 하부 영역으로부터 해수면 위에 놓인 좁은 상부 영역으로 연장하고, 베이스는 파일링된 원뿔형 모노포드 구조물이 사용을 위해 설치될 때 해저 속에 박힌 파일에 부착되는, 파일링된 원뿔형 모노포드를 포함하며,
리그는 선체를 물 밖으로 들어올리고 파일링된 원뿔형 모노포드를 통해 굴착하며, 얇은 얼음이 있을 때는 리그의 얼음 굽힘 형상에 얼음이 접촉하게 되고 두꺼운 얼음이 있을 때는 멀어지도록, 리그 자체가 물속으로 하강하여 얼음 방어 위치에 놓이도록 배열된,
시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
부빙이 리그에 가할 수 있는 힘에 대해 추가적으로 저항하기 위해 각각의 레그의 족부와 연관된 고정 기구를 더 포함하는,
시스템.
제 1 항에 있어서,
리그의 얼음 굽힘면은 작은 치수의 넥라인으로부터 큰 치수의 견부까지 상향 외측으로 경사진,
시스템.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
리그의 얼음 굽힘면은 적어도 8 내지 10미터 또는 그 이상 수직으로 연장하는,
시스템.
제 4 항에 있어서,
리그의 얼음 굽힘면의 각도는 수직으로부터 30 내지 60°범위인,
시스템.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
파일링된 원뿔형 모노포드의 본체는 가로가 적어도 60미터이고, 모노포드 구조물은 약 0.20 톤/㎥ 미만의 밀도를 가진,
시스템.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
파일은 베이스 아래에서 35미터 이상인,
시스템.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
파일은 베이스 아래에서 50미터 이상인,
시스템.
얼음이 생기기 쉬운 물에서 굴착정을 굴착하기 위한 방법이며,
본체를 가진 파일링된 원뿔형 모노포드를 제공하는 단계로서, 바닥에 베이스를 구비하고 상단에 상부 데크를 구비하고, 본체 주위의 경사진 얼음 접촉면이 해수면 아래에 놓인 넓은 하부 영역으로부터 해수면 위에 놓인 좁은 상부 영역으로 연장하는, 파일링된 원뿔형 모노포드를 제공하는 단계;
파일을 해저에 박고 파일을 파일링된 원뿔형 모노포드에 부착하여 파일링된 원뿔형 모노포드를 해저에 고정하는 단계;
부유식 선체를 가진 리그를 제공하는 단계로서, 부유식 선체는 그 상부에 구비된 비교적 평탄한 데크와, 그 하부를 따라 형성되고 데크 높이 부근의 선체 영역으로부터 연장하고 선체 바닥 부근에 하방으로 연장하는 얼음 굽힘 형상과, 얼음을 선체 아래가 아닌 선체 주위로 유도하도록 선체 바닥의 주연부 주위로 연장하는 얼음 전향부를 가진, 리그를 제공하는 단계;
선체 바닥의 주연부 내에 배치된 적어도 3개의 레그를 제공하는 단계;
리그가 굴착 지점에서 굴착정을 굴착하고 있는 동안에 얼음이 리그를 위협하지 않는 경우에는 레그의 바닥에 있는 족부가 해저에 맞닿고 선체를 물 밖으로 완전히 들어올리는 방식으로, 각각의 레그를 잭 다운하는 단계;
얼음 굽힘 형상이 해수면 위아래로 연장함으로써, 리그에 부딪히는 얼음을 휘게 하여 얼음이 물 아래로 잠수하게 하고 얼음을 분쇄하는 굽힘력을 인가하여 얼음이 리그를 지나 유동하게 하도록, 얼음 방어 구조로 선체를 물속으로 하강시키는 단계; 및
데크의 면 위에서 파일링된 원뿔형 모노포드를 통해 하방으로 굴착정을 굴착하는 단계를 포함하는,
얼음이 생기기 쉬운 물에서 굴착정을 굴착하기 위한 방법.
제 9 항에 있어서,
파일을 박는 단계는 직경이 적어도 1미터인 파일을 해저 속에 적어도 35미터 박는 단계를 더 포함하는,
얼음이 생기기 쉬운 물에서 굴착정을 굴착하기 위한 방법.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
얼음 굽힘면은 견부로부터 넥라인까지 연장하며, 선체를 물속으로 하강시키는 단계는 넥라인이 해수면 아래에 적어도 4미터에 있고 견부가 해수면 위에 적어도 7미터에 있도록 선체를 물속으로 하강시키는 단계를 더 특히 포함하는,
얼음이 생기기 쉬운 물에서 굴착정을 굴착하기 위한 방법.
제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
부빙의 위험이 감소되었을 때, 선체를 물 밖으로 상승시키는 단계를 더 포함하는,
얼음이 생기기 쉬운 물에서 굴착정을 굴착하기 위한 방법.
제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
파일을 박는 단계는 직경이 적어도 1.5미터인 파일을 해저 속에 적어도 50미터 박는 단계를 더 포함하는,
얼음이 생기기 쉬운 물에서 굴착정을 굴착하기 위한 방법.
제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
파일을 박는 단계는 직경이 적어도 2미터인 파일을 해저 속에 적어도 60미터 박는 단계를 더 포함하는,
얼음이 생기기 쉬운 물에서 굴착정을 굴착하기 위한 방법.
얼음이 생기기 쉬운 물에서 굴착하기 위한 방법이며,
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 리그와 파일링된 원뿔형 모노포드의 이용을 포함하는
얼음이 생기기 쉬운 물에서 굴착하기 위한 방법.