KR20140104604A

KR20140104604A - 해저 시추 방법

Info

Publication number: KR20140104604A
Application number: KR1020130017903A
Authority: KR
Inventors: 이태환; 강효동; 조경남; 김건호; 김대중; 류민철
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2013-02-20
Filing date: 2013-02-20
Publication date: 2014-08-29
Also published as: KR102019268B1

Abstract

본 발명은 해저 시추 방법에 관한 것으로, 보조 지원선과 원격조종 잠수정을 이용하여 드릴 스트링의 상하 이동을 최소화한 상태로 시추공을 형성할 수 있도록 함으로써, 드릴 스트링 상하 이동을 위한 드릴 파이프 조립 및 분리 작업 시간을 감축하여 전체적으로 시추 작업 시간을 단축시킬 수 있고, 이에 따라 시추 비용을 절감할 수 있고 시추 작업을 더욱 활성화시킬 수 있는 해저 시추 방법을 제공한다.

Description

해저 시추 방법{Deepwater Drilling Method}

본 발명은 해저 시추 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 보조 지원선과 원격조종 잠수정을 이용하여 드릴 스트링의 상하 이동을 최소화한 상태로 시추공을 형성할 수 있도록 함으로써, 드릴 스트링 상하 이동을 위한 드릴 파이프 조립 및 분리 작업 시간을 감축하여 전체적으로 시추 작업 시간을 단축시킬 수 있고, 이에 따라 시추 비용을 절감할 수 있고 시추 작업을 더욱 활성화시킬 수 있는 해저 시추 방법에 관한 것이다.

국제적인 급격한 산업화 현상과 공업이 발전함에 따라 석유와 같은 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 심해 유전의 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 지점에 정박한 상태에서 해저 시추 작업을 하는 해저 시추 전용의 리그선(rig ship)이나 고정식 플랫폼이 주로 사용되었으나, 최근에는 해저 채굴 기술의 발달에 따라 첨단 시추장비를 탑재하고 위치 이동이 가능한 부유식 시추설비가 개발되어 해저 시추에 이용되고 있다.

이러한 시추 설비는 해저의 지하에 존재하는 석유나 가스 등을 시추할 수 있도록 데릭 시스템, 라이저, 드릴 스트링 등의 각종 시추 관련 장비들이 설치되어 있다.

도 1a 내지 도 1e는 종래 기술에 따른 일반적인 해저 시추 방법에 대한 시추 작업 순서를 개념적으로 도시한 개념도이다.

종래 기술에 따른 일반적인 해저 시추 방법을 살펴보면, 먼저 도 1a에 도시된 바와 같이 시추 설비(100)에 장착된 드릴 스트링(200)의 하단에 특정 직경을 갖는 드릴 비트 등의 드릴링 툴(210)을 결합한 상태로 드릴 스트링(200)을 해저 바닥(10)으로 하향 이동시켜 해저 지층에 시추공(20)을 형성한다.

특정 직경의 시추공(20) 형성이 완료되면, 도 1b에 도시된 바와 같이 드릴 스트링(200)이 시추공(20)으로부터 인출되도록 드릴 스트링(200)을 시추 설비(100)로 상승 이동시킨다. 드릴 스트링(200)을 시추 설비(100)로 이동시킨 후, 시추공(20)에 케이싱(300)을 삽입할 수 있도록 드릴 스트링(200)의 하단에 케이싱(300)을 연결 결합하는데, 이때, 케이싱(300)의 상단에는 케이싱(300)에 대한 시멘팅 작업 등을 위해 케이싱 툴(310)이 결합되며, 이에 따라 드릴 스트링(200)과 케이싱(300)은 케이싱 툴(310)을 통해 연결 결합된다.

이와 같이 케이싱(300)이 드릴 스트링(200)에 결합되면, 도 1c에 도시된 바와 같이 드릴 스트링(200)을 다시 하향 이동시켜 케이싱(300)을 시추공(20)에 삽입한다. 케이싱(300)이 삽입된 이후에는 케이싱(300)의 외주면과 시추공(20)의 내주면 사이 공간을 시멘트로 충진하는 시멘팅 작업이 진행된다. 이러한 시멘팅 작업을 통해 시추공(20)의 형태를 더욱 견고하게 유지시킬 수 있다.

케이싱(300)에 대한 시멘팅 작업이 완료되면, 도 1d에 도시된 바와 같이 드릴 스트링(200)을 다시 시추 설비(100)로 상향 이동시킨다. 이때, 케이싱 툴(310)은 드릴 스트링(200)의 하단에 결합된 상태로 드릴 스트링(200)과 함께 시추 설비(100)로 상향 이동한다.

이후, 드릴 스트링(200)의 하단에 별도의 드릴링 툴(210)을 결합하고, 도 1e에 도시된 바와 같이 드릴 스트링(200)을 다시 하향 이동시켜 더 작은 직경의 시추공(20)을 계속해서 연장 형성한다. 이때, 드릴링 툴(210)로 적용되는 드릴 비트는 최초 사용했던 드릴 비트보다 더 작은 직경의 시추공을 형성할 수 있는 종류로 적용된다.

이러한 과정을 통해 시추공(20)은 해저 바닥(10)으로부터 단계적으로 직경이 감소하는 형태로 다수개의 시추공(20)이 하향 연장되도록 형성된다.

이때, 드릴 스트링(200)은 짧은 길이를 갖는 다수개의 드릴 파이프가 상호 결합된 형태로 구성되며, 따라서, 드릴 스트링(200)의 상하 이동 작업은 시추 설비(100)에서 드릴 파이프를 순차적으로 연결하거나 분리하는 방식으로 수행된다. 즉, 짧은 길이의 드릴 파이프를 길이 방향을 따라 순차적으로 연결하며 하부로 밀어내는 방식으로 드릴 스트링(200)을 하향 이동시키고, 반대로, 드릴 파이프를 순차적으로 분리 해체하며 상부로 끌어오는 방식으로 드릴 스트링(200)을 상승 이동시킨다.

따라서, 시추 작업 과정에서 가장 많은 작업 시간을 차지하는 부분은 드릴 스트링(200)을 상하 이동시키기 위해 드릴 파이프를 연결 조립하거나 분리 해체하는 작업이다. 도 1a 내지 도 1e에 도시된 바와 같이 어느 하나의 직경을 갖는 시추공을 형성하기 위해 드릴 스트링(200)을 2회씩 상하 이동시켜야 하는데, 해저 바닥의 깊이가 수천 미터로 깊은 경우에는 드릴 스트링(200)의 상하 이동에 소요되는 시간이 매우 길어지게 된다.

시추선과 같은 시추 설비에 대한 일일 사용료는 약 50만불에 이를 정도로 매우 고가이므로, 시추 작업에서 작업 시간의 단축은 석유 생산 비용의 절감과 직결되는 매우 중요한 문제이다. 특히, 최근 심해 지층에 대한 개발이 중요시되고 있는 측면에서, 시추 작업의 작업 시간 단축에 대한 필요성이 매우 높아지고 있다.

선행기술로는 국내등록특허 제10-1164086호 등이 있다.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 보조 지원선과 원격조종 잠수정을 이용하여 드릴 스트링의 상하 이동을 최소화한 상태로 시추공을 형성할 수 있도록 함으로써, 드릴 스트링 상하 이동을 위한 드릴 파이프 조립 및 분리 작업 시간을 감축하여 전체적으로 시추 작업 시간을 단축시킬 수 있고, 이에 따라 시추 비용을 절감할 수 있고 시추 작업을 더욱 활성화시킬 수 있는 해저 시추 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은, (a) 하단에 드릴링 툴이 결합된 드릴 스트링을 이용하여 해저 지층에 시추공을 형성하는 단계; (b) 상기 시추공으로부터 상기 드릴 스트링을 인출한 후, 상단에 케이싱 툴이 결합된 케이싱을 별도의 보조 지원선을 이용하여 상기 시추공에 삽입하는 단계; (c) 상기 케이싱이 상기 시추공에 삽입된 상태에서 상기 케이싱 상단의 케이싱 툴에 상기 드릴 스트링의 하단을 별도의 원격조종 잠수정을 통해 연결하는 단계; (d) 상기 케이싱에 대한 시멘팅 작업을 수행하는 단계; 및 (e) 상기 시멘팅 작업이 완료된 이후, 상기 원격조종 잠수정을 통해 상기 케이싱 및 드릴 스트링으로부터 상기 케이싱 툴을 분리하고 별도의 드릴링 툴을 상기 드릴 스트링 하단에 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 해저 시추 방법을 제공한다.

이때, 상기 (b)단계는, 상기 시추공으로부터 상기 드릴 스트링을 인출하는 단계; 상기 드릴 스트링이 장착된 부유식 시추설비의 위치를 이동시키는 단계; 상기 드릴 스트링으로부터 상기 드릴링 툴을 상기 원격조정 잠수정을 통해 분리 제거하는 단계; 및 상기 보조 지원선을 이용하여 상기 케이싱을 상기 시추공에 삽입하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 드릴 스트링은 상기 부유식 시추설비의 이동시 상기 드릴 스트링의 하단이 상기 시추공에 간섭되지 않는 범위에서 해저에 위치하도록 일부 구간 상향 이동하는 방식으로 인출될 수 있다.

또한, 상기 케이싱에 대한 조립 작업은 상기 보조 지원선에서 수행될 수 있다.

또한, 상기 보조 지원선에는 상기 케이싱을 상기 시추공에 하향 삽입시킬 수 있도록 상기 케이싱의 케이싱 툴과 탈착 가능하게 결합되는 로어링 케이블이 상하 이동 가능하게 장착될 수 있다.

또한, 상기 (e)단계에서 상기 케이싱으로부터 분리된 케이싱 툴은 상기 원격조종 잠수정을 통해 상기 로어링 케이블 하단에 결합될 수 있다.

또한, 상기 원격조정 잠수정은 서로 다른 종류의 드릴링 툴을 다수개 장착할 수 있도록 형성될 수 있다.

한편, 본 발명은, 부유식 시추설비로부터 드릴 스트링을 이용하여 시추 작업을 수행하는 해저 시추 방법에 있어서, 상기 드릴 스트링의 하단에는 시추 작업을 수행할 수 있도록 별도의 시추 장비가 결합되고, 상기 시추 장비는 상기 드릴 스트링의 하단이 해저에 위치하도록 하향 이동한 상태에서 별도의 원격조종 잠수정을 이용하여 해저에서 상기 드릴 스트링의 하단에 결합되는 것을 특징으로 하는 해저 시추 방법을 제공한다.

이때, 상기 시추 장비로는 해저 지층에 시추공을 형성할 수 있는 드릴링 툴 또는 상기 시추공에 삽입되는 케이싱의 상단에 결합된 케이싱 툴이 적용될 수 있다.

또한, 상기 케이싱은 별도의 보조 지원선을 이용하여 상기 시추공에 삽입되고, 상기 드릴 스트링 하단과 상기 케이싱 툴이 상기 원격조종 잠수정에 의해 상호 연결 결합된 상태에서 상기 케이싱에 대한 시멘팅 작업이 진행될 수 있다.

또한, 상기 시멘팅 작업이 완료되면, 상기 원격조종 잠수정을 통해 상기 케이싱 및 드릴 스트링으로부터 상기 케이싱 툴을 분리한 후 별도의 드릴링 툴을 상기 드릴 스트링 하단에 결합할 수 있다.

본 발명에 의하면, 보조 지원선과 원격조종 잠수정을 이용하여 드릴 스트링의 상하 이동을 최소화한 상태로 시추공을 형성할 수 있도록 함으로써, 드릴 스트링 상하 이동을 위한 드릴 파이프 조립 및 분리 작업 시간을 감축하여 전체적으로 시추 작업 시간을 단축시킬 수 있고, 이에 따라 시추 비용을 절감할 수 있고 시추 작업을 더욱 활성화시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1a 내지 도 1e는 종래 기술에 따른 일반적인 해저 시추 방법에 대한 시추 작업 순서를 개념적으로 도시한 개념도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해저 시추 방법에 대한 작업 순서를 시간 흐름에 따라 단계적으로 도시한 작업 흐름도,
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 일 실시예에 따른 해저 시추 방법에 대한 작업 순서를 개념적으로 도시한 개념도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해저 시추 방법에 대한 각 작업을 해당 작업을 수행하는 장치를 기준으로 개략적으로 도시한 작업 흐름도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해저 시추 방법에 대한 작업 순서를 시간 흐름에 따라 단계적으로 도시한 작업 흐름도이고, 도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 일 실시예에 따른 해저 시추 방법에 대한 작업 순서를 개념적으로 도시한 개념도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 해저 시추 방법은 보조 지원선(500) 및 원격조종 잠수정(400)을 이용하여 작업 시간을 대폭 단축할 수 있도록 구성되는데, 드릴 스트링(200)을 이용하여 시추공(20)을 형성하는 단계(S1)와, 보조 지원선(500)을 이용하여 시추공(20)에 케이싱(300)을 삽입하는 단계(S2)와, 드릴 스트링(200)과 케이싱(300)을 연결하는 단계(S3)와, 시멘팅 작업 단계(S4)와, 별도의 드릴링 툴(210)을 드릴 스트링(200)에 결합하는 단계(S5,S6)를 포함하여 구성된다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 해저 시추 작업에 사용되는 시추 설비(100)는 고정형이 아닌 부유식 시추 설비로서, 시추선(Drill ship), 반잠수식 시추선(Semi-submersible drilling rig) 등 위치 이동이 가능한 다양한 시추 설비가 적용될 수 있다. 시추 설비(100)에는 해저 지층에 시추공을 형성할 수 있도록 데릭 시스템(미도시), 라이저(미도시), 드릴 스트링(200) 등이 장착될 수 있다.

또한, 이러한 시추 설비(100) 이외에도 보조 지원선(500)과 원격조종 잠수정(400)이 이용된다. 원격조종 잠수정(400)은 시추 설비(100)에 탑재되거나 별도로 운용될 수 있으며, ROV(Remotely Operated Vehicle) 또는 ROT(Remotely Operated Tool) 등이 적용될 수 있다. ROV는 페이로드(payload) 기능 및 매니퓰레이터(manipulator) 기능을 갖춘 최소 Class Ⅱ 이상의 타입이 적용될 수 있으며, ROT는 케이싱(300)과 드릴 스트링(200)의 조인트 또는 인터페이스 부분을 연결해주는 기능과 드릴 스트링(200)에 드릴 비트와 같은 드릴링 툴(210)을 연결 및 분리할 수 있는 기능을 갖춘 타입이 적용될 수 있다. 또한, 원격조종 잠수정(400)을 통해 해저에서 드릴 스트링(200)의 드릴링 툴(210,220)에 대한 교체 작업을 수행하기 때문에, 원격조종 잠수정(400)은 교체가 가능하도록 다수개의 드릴링 툴(210,220)이 장착될 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 원격조종 잠수정(400)에 대한 지원 장비가 별도로 구비될 수 있는데, 이러한 지원 장비로는 LARS(Launching And Recovery System), Control Cabin, Power Supply System 등이 적용될 수 있다. 한편, 보조 지원선(500)은 케이싱에 대한 조립 기능 및 하역 기능을 수행할 수 있는 타입이 적용될 수 있으며, 이러한 기능을 수행할 수 있는 보조 지원선의 종류는 예를 들면, J-laying vessel, drilling rig, offshore installation vessel 등이 있다.

드릴 스트링(200)을 이용하여 시추공(20)을 형성하는 단계(S1)는 도 3a에 도시된 바와 같이 시추 설비(100)에 장착된 드릴 스트링(200)의 하단에 드릴링 툴(210)을 결합한 상태로 드릴 스트링(200)을 해저 바닥(10)으로 하향 이동시켜 해저 지층에 시추공(20)을 형성하는 방식으로 진행된다. 이때, 드릴 스트링(200)은 다수개의 드릴 파이프(미도시)를 길이 방향을 따라 순차적으로 연결 결합한 형태로 구성되며, 최초 시추공(20)을 형성하는 과정에서는 시추 설비(100) 상에서 다수개의 드릴 파이프를 순차적으로 연결하며 하부로 밀어내는 방식으로 드릴 스트링(200)을 하향 이동시켜 시추공(20)을 형성한다. 드릴링 툴(210)은 특정 직경의 시추공(20)을 형성할 수 있는 드릴 비트 등으로 적용될 수 있다.

보조 지원선(500)을 이용하여 시추공(20)에 케이싱(300)을 삽입하는 단계(S2)는 도 3b에 도시된 바와 같이 시추공(20)으로부터 드릴 스트링(200)을 인출한 후, 상단에 케이싱 툴(310)이 결합된 케이싱(300)을 별도의 보조 지원선(500)을 이용하여 시추공(20)에 삽입하는 방식으로 진행된다. 이때, 케이싱(300) 또한 다수개의 단위 케이싱 블록(미도시)을 길이 방향을 따라 순차적으로 연결 결합한 형태로 형성되며, 이러한 케이싱(300) 조립 작업은 보조 지원선(500)에서 이루어진다. 또한, 케이싱(300) 상단에는 후술하는 시멘팅 작업을 위한 케이싱 툴(310)이 결합되는데, 이 또한 보조 지원선(500)에서 이루어진다. 이와 같은 케이싱(300) 조립 작업은 드릴 스트링(200)을 통해 시추공(20)을 형성하는 동안 별도의 보조 지원선(500)에서 이루어질 수 있으므로, 케이싱(300)을 시추공(20)에 삽입하는 작업 시간이 크게 단축될 수 있다.

이러한 보조 지원선(500)을 이용하여 시추공(20)에 케이싱(300)을 삽입하는 단계(S2)는 시추공(20)으로부터 드릴 스트링(200)을 인출하는 단계(S2-1), 시추 설비(100)의 위치를 이동시키는 단계(S2-2), 드릴 스트링(200)으로부터 드릴링 툴(210)을 원격조종 잠수정(400)을 통해 분리 제거하는 단계(S2-3) 및 보조 지원선(500)을 이용하여 케이싱(300)을 시추공(20)에 삽입하는 단계(S2-4)를 포함하여 구성될 수 있다.

드릴 스트링(200)을 시추공(20)으로부터 인출하는 단계(S2-1)에서, 드릴 스트링(200)은 시추 설비(100)의 이동시 드릴 스트링(200)의 하단이 시추공(20)에 간섭되지 않는 범위에서 해저에 위치하도록 일부 구간만 상향 이동하는 방식으로 인출될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서는 시추 설비(100)에서 드릴링 툴(210)을 분리 제거하지 않고 원격조종 잠수정(400)을 이용해 드릴 스트링(200) 하단의 드릴링 툴(210)을 분리 제거할 수 있으므로, 드릴 스트링(200)을 시추 설비(100)까지 전체 구간을 상향 이동시킬 필요가 없다. 따라서, 드릴 스트링(200)의 상향 이동 시간을 크게 단축시킬 수 있어 작업 시간을 현저히 단축시킬 수 있다.

이와 같이 드릴 스트링(200)을 인출한 후에는 케이싱(300) 삽입을 위한 보조 지원선(500)이 시추공(20)의 연직 상부 측으로 이동할 수 있도록 시추 설비(100)가 도 3b에 도시된 바와 같이 시추공(20) 연직 상부로부터 일측 방향으로 이동한다(S2-1). 이 상태에서 원격조종 잠수정(400)은 드릴 스트링(200)으로부터 드릴링 툴(210)을 해저에서 분리 제거한다(S2-3). 이와 동시에 보조 지원선(500)이 시추공(20)의 연직 상부 측으로 이동하여 케이싱(300)을 시추공(20)에 삽입한다(S2-4). 케이싱(300)은 전술한 바와 같이 보조 지원선(500)에서 조립 작업이 완료되며, 보조 지원선(500)에는 이와 같이 조립 완료된 케이싱(300)을 시추공(20)에 하향 삽입시킬 수 있도록 로어링 케이블(510)이 상하 이동 가능하게 장착된다. 로어링 케이블(510)에는 케이싱(300)의 상단에 결합된 케이싱 툴(310)이 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 보조 지원선(500)의 로어링 케이블(510)을 하향 이동시켜 상단에 케이싱 툴(310)이 결합된 케이싱(300)을 시추공(20)에 삽입시킬 수 있다.

드릴 스트링(200)과 케이싱(300)을 연결하는 단계(S3)는 도 3c에 도시된 바와 같이 케이싱(300)이 보조 지원선(500)을 통해 시추공(20)에 삽입된 상태에서 케이싱(300) 상단의 케이싱 툴(310)에 드릴 스트링(200)의 하단을 원격조종 잠수정(400)을 통해 연결하는 방식으로 수행된다.

시멘팅 작업 단계(S4)는 S3 단계를 통해 드릴 스트링(200)의 하단이 케이싱 툴(310)에 결합된 상태에서 이루어지는데, 케이싱(300)의 외주면과 시추공(20)의 내주면 사이 공간을 시멘트로 충진하는 방식으로 진행되며, 이러한 시멘팅 작업을 통해 시추공(20)의 형태를 더욱 견고하게 유지시킬 수 있다. 이와 같은 시멘팅 작업은 일반적으로 널리 사용되는 작업 방식과 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

별도의 드릴링 툴(220)을 드릴 스트링(200)에 결합하는 단계(S5,S6)는 S1 단계에서 사용된 드릴링 툴(210)과는 다른 종류의 드릴링 툴(210)을 드릴 스트링(200)의 하단에 결합하는 과정으로, 도 3d에 도시된 바와 같이 시멘팅 작업이 완료된 이후, 원격조종 잠수정(400)을 통해 케이싱(300) 및 드릴 스트링(200)으로부터 케이싱 툴(310)을 분리하고(S5), 다른 종류의 드릴링 툴(220)을 드릴 스트링(200) 하단에 결합하는(S6) 방식으로 진행된다. 이때, 드릴링 툴(220)은 S1 단계에서 사용한 드릴 비트보다 더 작은 직경의 시추공(20)을 형성할 수 있는 종류의 드릴 비트로 적용될 수 있다.

이러한 과정이 모두 완료된 이후에는 도 3e에 도시된 바와 같이 새로운 드릴링 툴(220)이 결합된 드릴 스트링(200)을 하향 이동시켜 더 작은 직경의 시추공(20)을 계속해서 연장 형성할 수 있다. 즉, 다시 S1 단계부터 S6 단계를 반복하며 더 작은 직경의 새로운 시추공(20)을 하향 연장할 수 있으며, 이러한 과정을 계속적으로 반복함으로써, 단계적으로 직경이 감소하는 형태의 시추공(20)을 형성할 수 있다.

한편, S5 단계에서 원격조종 잠수정(400)에 의해 분리된 케이싱 툴(310)은 도 3e에 도시된 바와 같이 원격조종 잠수정(400)을 통해 보조 지원선(500)의 로어링 케이블(510)에 결합되고(S7), 로어링 케이블(510)과 함께 보조 지원선(500)으로 이동한다.

이상에서 설명한 방식에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 해저 시추 방법은 하나의 시추공(20)을 형성하는 과정에서 드릴 스트링(200)을 해저 바닥(10)으로부터 시추 설비(100)까지 상하 이동시킬 필요가 없으므로, 시추공(20)을 형성하는 전체 과정에서 작업 시간이 현저히 단축된다. 즉, 종래 기술에서는 하나의 시추공(20)을 형성하기 위해 드릴 스트링(200)을 시추 설비(100)까지 2회 왕복 상하 이동시켜야 했으나, 본 발명의 일 실시예에서는 드릴 스트링(200)을 시추공(20)으로부터 해저 바닥(10) 높이 근처까지만 1회 이동시키는 작업만으로 시추공(20)을 형성할 수 있다. 따라서, 드릴 스트링(200)을 구성하는 드릴 파이프 조립 또는 분리 작업 시간이 크게 감소되어 전체 작업 시간이 현저히 단축되므로, 시추 작업 비용을 크게 감소시킬 수 있으며, 시추 작업을 더욱 활성화시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해저 시추 방법에 대한 각 작업을 해당 작업을 수행하는 장치를 기준으로 개략적으로 도시한 작업 흐름도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 해저 시추 방법은 보조 지원선(500), 부유식 시추 설비(100) 및 원격조종 잠수정(400)을 통해 전술한 각 단계를 수행하게 되는데, 각 단계의 수행 과정을 해당 작업을 수행하는 장치를 기준으로 살펴보면, 먼저, 보조 지원선(500)에서는 케이싱 조립 작업(S10)과, 케이싱(300)을 시추공(20)에 삽입하는 작업(S11)이 수행된다. 케이싱 조립 작업(S10)은 시추공(20)을 형성하는 다른 작업 과정 중에 계속적으로 보조 지원선(500)에서 수행될 수 있다.

부유식 시추 설비(100)에서는 드릴 스트링(200)을 이용하여 시추공(20)을 형성하는 작업(S20)과, 하나의 시추공(20)이 형성된 후 드릴 스트링(200)을 인출하는 작업(S21)과, 보조 지원선(500)을 통한 케이싱(300) 삽입 작업(S11)을 위해 시추 설비(100)를 위치 이동시키는 작업(S22)과, 케이싱(300) 삽입 작업이 완료된 후 다시 시추 설비(100)를 정위치 상태로, 즉 시추공(20)의 연직 상부측으로 재 이동시키는 작업(S23)이 수행된다.

원격조종 잠수정(400)에서는 드릴 스트링(200)이 시추공(20)으로부터 인출(S21)된 후 드릴 스트링(200)으로부터 드릴링 툴(210)을 분리하는 작업(S30)과, 케이싱(300)이 시추공(20)에 삽입(S11)된 후 드릴 스트링(200) 하단을 케이싱 툴(310)에 연결하는 작업(S31)과, 시추 설비(100)가 정위치 상태로 재이동한 상태(S23)에서 케이싱(300) 및 드릴 스트링(200)으로부터 케이싱 툴(310)을 분리하고 드릴 스트링(200) 하단에 별도의 드릴링 툴(220)을 결합하는 작업(S32)과, 케이싱 툴(310)을 보조 지원선(500)의 로어링 케이블(510)에 결합하는 작업(S33)이 수행된다.

각 장치에서 수행되는 작업은 전술한 작업 방식을 통해 모두 설명되었으므로, 여기에서 상세한 설명은 생략한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 해저 바닥 20: 시추공
100: 부유식 시추설비 200: 드릴 스트링
210, 220: 드릴링 툴 300: 케이싱
310: 케이싱 툴 400: 원격조종 잠수정
500: 보조 지원선 510: 로어링 케이블

Claims

(a) 하단에 드릴링 툴이 결합된 드릴 스트링을 이용하여 해저 지층에 시추공을 형성하는 단계;
(b) 상기 시추공으로부터 상기 드릴 스트링을 인출한 후, 상단에 케이싱 툴이 결합된 케이싱을 별도의 보조 지원선을 이용하여 상기 시추공에 삽입하는 단계;
(c) 상기 케이싱이 상기 시추공에 삽입된 상태에서 상기 케이싱 상단의 케이싱 툴에 상기 드릴 스트링의 하단을 별도의 원격조종 잠수정을 통해 연결하는 단계;
(d) 상기 케이싱에 대한 시멘팅 작업을 수행하는 단계; 및
(e) 상기 시멘팅 작업이 완료된 이후, 상기 원격조종 잠수정을 통해 상기 케이싱 및 드릴 스트링으로부터 상기 케이싱 툴을 분리하고 별도의 드릴링 툴을 상기 드릴 스트링 하단에 결합하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 해저 시추 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 (b)단계는
상기 시추공으로부터 상기 드릴 스트링을 인출하는 단계;
상기 드릴 스트링이 장착된 부유식 시추설비의 위치를 이동시키는 단계;
상기 드릴 스트링으로부터 상기 드릴링 툴을 상기 원격조정 잠수정을 통해 분리 제거하는 단계; 및
상기 보조 지원선을 이용하여 상기 케이싱을 상기 시추공에 삽입하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 해저 시추 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 드릴 스트링은 상기 부유식 시추설비의 이동시 상기 드릴 스트링의 하단이 상기 시추공에 간섭되지 않는 범위에서 해저에 위치하도록 일부 구간 상향 이동하는 방식으로 인출되는 것을 특징으로 하는 해저 시추 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 케이싱에 대한 조립 작업은 상기 보조 지원선에서 수행되는 것을 특징으로 하는 해저 시추 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 보조 지원선에는 상기 케이싱을 상기 시추공에 하향 삽입시킬 수 있도록 상기 케이싱의 케이싱 툴과 탈착 가능하게 결합되는 로어링 케이블이 상하 이동 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 해저 시추 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 (e)단계에서 상기 케이싱으로부터 분리된 케이싱 툴은 상기 원격조종 잠수정을 통해 상기 로어링 케이블 하단에 결합되는 것을 특징으로 하는 해저 시추 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원격조정 잠수정은 서로 다른 종류의 드릴링 툴을 다수개 장착할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 해저 시추 방법.
부유식 시추설비로부터 드릴 스트링을 이용하여 시추 작업을 수행하는 해저 시추 방법에 있어서,
상기 드릴 스트링의 하단에는 시추 작업을 수행할 수 있도록 별도의 시추 장비가 결합되고,
상기 시추 장비는 상기 드릴 스트링의 하단이 해저에 위치하도록 하향 이동한 상태에서 별도의 원격조종 잠수정을 이용하여 해저에서 상기 드릴 스트링의 하단에 결합되는 것을 특징으로 하는 해저 시추 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 시추 장비로는 해저 지층에 시추공을 형성할 수 있는 드릴링 툴 또는 상기 시추공에 삽입되는 케이싱의 상단에 결합된 케이싱 툴이 적용되는 것을 특징으로 하는 해저 시추 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 케이싱은 별도의 보조 지원선을 이용하여 상기 시추공에 삽입되고,
상기 드릴 스트링 하단과 상기 케이싱 툴이 상기 원격조종 잠수정에 의해 상호 연결 결합된 상태에서 상기 케이싱에 대한 시멘팅 작업이 진행되는 것을 특징으로 하는 해저 시추 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 시멘팅 작업이 완료되면, 상기 원격조종 잠수정을 통해 상기 케이싱 및 드릴 스트링으로부터 상기 케이싱 툴을 분리한 후 별도의 드릴링 툴을 상기 드릴 스트링 하단에 결합하는 것을 특징으로 하는 해저 시추 방법.