KR20140131181A - Ｂｏｐ 장비 테스트용 압력 용기 및 이를 이용한 ｂｏｐ 장비 테스트 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 BOP 장비 테스트용 압력 용기 및 이를 이용한 BOP 장비 테스트 방법에 관한 것으로, BOP 장비를 테스트하기 위해 BOP 장비를 투입할 수 있도록 형성되는 BOP 장비 테스트용 압력 용기로서, 내부 용기와 외부 용기를 갖는 다중 격벽 구조를 이용하여 내부 용기 외부에 완충 챔버를 형성하고, 테스트 챔버와 완충 챔버의 압력을 서로 다르게 형성함으로써, 다중 격벽에 전달되는 압력의 크기를 테스트 챔버와 완충 챔버의 압력 차이를 이용하여 감소시킬 수 있어 고압력에도 안정적인 구조를 유지할 수 있고, 격벽 제작 두께를 감소시킬 수 있고 재료 선정의 다양성을 확보할 수 있는 BOP 장비 테스트용 압력 용기 및 이를 이용한 BOP 장비 테스트 방법을 제공한다.

Description

ＢＯＰ 장비 테스트용 압력 용기 및 이를 이용한 ＢＯＰ 장비 테스트 방법{Pressure Vessel for Testing BOP and BOP Test Method Using The Same}

본 발명은 BOP 장비 테스트용 압력 용기 및 이를 이용한 BOP 장비 테스트 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 BOP 장비를 테스트하기 위해 BOP 장비를 투입할 수 있도록 형성되는 BOP 장비 테스트용 압력 용기로서, 내부 용기와 외부 용기를 갖는 다중 격벽 구조를 이용하여 내부 용기 외부에 완충 챔버를 형성하고, 테스트 챔버와 완충 챔버의 압력을 서로 다르게 형성함으로써, 다중 격벽에 전달되는 압력의 크기를 테스트 챔버와 완충 챔버의 압력 차이를 이용하여 감소시킬 수 있어 고압력에도 안정적인 구조를 유지할 수 있고, 격벽 제작 두께를 감소시킬 수 있고 재료 선정의 다양성을 확보할 수 있는 BOP 장비 테스트용 압력 용기 및 이를 이용한 BOP 장비 테스트 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, 최근에는 해저 채굴 기술의 발달과 더불어 심해 유전의 개발이 더욱 활발하게 이루어지고 있다.

종래의 해저 시추에는 근해의 일 지점에 정박하여 시추 작업을 하는 고정식 플랫폼이 주로 사용되었으나, 최근에는 3,000m 이상의 심해에서 시추 작업이 가능한 부유식 시추 설비가 개발되어 해저 시추에 이용되고 있다.

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

심해 유전의 개발에서는 안전이 최우선 목표가 되어야 하는데, 유전의 폭발 사고를 방지할 수 있는 최후 안전수단으로 BOP(Blowout Preventer) 장비가 해저 유정의 상단에 설치된다. BOP 장비는 해상에 부유하는 시추선의 라이저에 연결되어 해저 유정의 상단 웰헤드에 안착 결합되는데, 유정 내부로부터 오일 또는 가스가 분출되는 것을 방지할 수 있도록 다수개의 램 장치 및 애뉼라가 장착되어 있다.

이러한 BOP 장비는 심해 환경에 적합한 형태로 수심 3,000 m (4,300 psi) 이상의 고압의 환경에서 내압으로는 15,000 psi 압력을 견디도록 설계된다. 그러나, 실제 심해 유정에 설치되기 전까지 실제와 같은 환경에서의 테스트 과정을 거치지 않기 때문에, 실제 설치 현장 작업시 여러가지 문제가 발생한다.

일반적으로 BOP 장비에 대한 테스트는 BOP 장비를 이루는 각 부품에 대해 각각 별도로 외압을 가하거나 내압을 가하는 방식으로 부분적인 테스트가 이루어지고 전체 조립된 상태에서는 이러한 테스트를 수행할 수 있는 장치가 전무한 상태로서, 실제 환경과 같은 조건에서 다양한 방식의 테스트를 수행할 수 있는 장치가 절실히 요구되고 있다.

특히, BOP 장비에 대한 일반적인 테스트가 실제 심해 환경에서 진행되는 것이 아니라 단순히 시추선 내에서 또는 지상에서 수행되고 있기 때문에, 테스트 결과에 대한 정확도 및 신뢰도가 크게 저하된다는 문제가 있었다.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 BOP 장비를 테스트하기 위해 BOP 장비를 투입할 수 있도록 형성되는 BOP 장비 테스트용 압력 용기로서, 내부 용기와 외부 용기를 갖는 다중 격벽 구조를 이용하여 내부 용기 외부에 완충 챔버를 형성하고, 테스트 챔버와 완충 챔버의 압력을 서로 다르게 형성함으로써, 다중 격벽에 전달되는 압력의 크기를 테스트 챔버와 완충 챔버의 압력 차이를 이용하여 감소시킬 수 있어 고압력에도 안정적인 구조를 유지할 수 있고, 격벽 제작 두께를 감소시킬 수 있고 재료 선정의 다양성을 확보할 수 있는 BOP 장비 테스트용 압력 용기 및 이를 이용한 BOP 장비 테스트 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은, BOP 장비를 테스트하기 위해 내부 공간에 상기 BOP 장비를 투입할 수 있도록 형성되는 BOP 장비 테스트용 압력 용기로서, 내부에 BOP 장비가 투입될 수 있도록 테스트 챔버가 밀봉되게 형성되는 내부 용기; 및 상기 내부 용기의 외부 공간에 완충 챔버가 밀봉되게 형성되도록 상기 내부 용기의 외부 공간을 이격되게 감싸는 외부 용기를 포함하고, 상기 테스트 챔버에는 고압의 액체가 저장되고, 상기 완충 챔버에는 고압의 액체 또는 가스가 저장되는 것을 특징으로 하는 BOP 장비 테스트용 압력 용기를 제공한다.

이때, 상기 내부 용기에는 상기 테스트 챔버에 액체를 공급할 수 있도록 일측에 내부 유입 포트가 형성되고, 상기 외부 용기에는 상기 완충 챔버에 액체 또는 가스를 공급할 수 있도록 일측에 외부 유입 포트가 형성될 수 있다.

또한, 상기 내부 유입 포트 및 외부 유입 포트가 별도의 외압 공급 유닛과 연결되고, 상기 외압 공급 유닛에 의해 상기 테스트 챔버에는 일정 압력이 공급되고, 상기 완충 챔버에는 상기 테스트 챔버의 압력보다 낮은 압력이 공급될 수 있다.

또한, 상기 외압 공급 유닛에 의해 상기 테스트 챔버에 공급되는 압력은 4,300 psi 이상의 압력으로 설정될 수 있다.

또한, 상기 내부 용기에는 상기 BOP 장비가 투입되어 안착 결합될 수 있도록 테스트 웰헤드가 고정 장착될 수 있다.

또한, 상기 내부 용기에는 상기 테스트 웰헤드와 연결되는 내압 공급 포트가 형성되고, 상기 내압 공급 포트는 상기 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 내압이 공급될 수 있도록 별도의 내압 공급 유닛과 연결 가능하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 내부 용기는 내부에 상기 테스트 챔버가 형성되고 상면이 개방된 형태로 형성되는 내부 용기 본체와, 상기 내부 용기 본체의 개방된 상면에 밀봉 결합되는 내부 용기 커버로 분리 형성되고, 상기 외부 용기는 내부 공간에 상기 내부 용기가 수용되도록 상면이 개방된 형태로 형성되는 외부 용기 본체와, 상기 외부 용기 본체의 개방된 상면에 밀봉 결합되는 외부 용기 커버로 분리 형성될 수 있다.

또한, 상기 BOP 장비는 상기 내부 용기 커버의 하단에 결합되어 상기 내부 용기 커버가 상기 내부 용기 본체에 결합되는 과정에서 상기 테스트 챔버로 투입될 수 있다.

또한, 상기 외부 용기는 상기 완충 챔버가 순차적으로 다수개 형성되도록 내부에 위치한 외부 용기의 외부 공간을 이격되게 감싸는 형태로 순차적으로 다수개 구비될 수 있다.

또한, 상기 내부 유입 포트 및 외부 유입 포트가 별도의 외압 공급 유닛과 연결되고, 상기 외압 공급 유닛에 의해 상기 테스트 챔버에는 일정 압력이 공급되고, 다수개의 상기 완충 챔버에는 상기 테스트 챔버의 압력보다 낮은 압력이 공급되며, 외부측 완충 챔버로 갈수록 순차적으로 더 낮은 압력이 공급될 수 있다.

또한, 상기 테스트 챔버 및 완충 챔버에 압력이 공급되도록 상기 내부 유입 포트 및 외부 유입 포트는 각각 외압 연결 라인을 통해 별도의 외압 공급 유닛에 연결되고, 상기 외압 연결 라인에는 상기 외압 공급 유닛에 의한 압력 공급을 차단할 수 있도록 각각 개폐 밸브가 장착될 수 있다.

한편, 본 발명은, 상기 BOP 장비 테스트용 압력 용기에 압력을 공급하는 압력 공급 방법으로서, (a) 상기 테스트 챔버와 완충 챔버에 제 1 압력을 동일하게 공급하는 단계; 및 (b) 상기 완충 챔버의 압력을 상기 제 1 압력으로 유지한 상태에서 상기 테스트 챔버에 상기 제 1 압력보다 높은 제 2 압력을 공급하는 단계를 포함하고, 상기 제 2 압력은 심해 압력으로 설정되는 것을 특징으로 하는 BOP 장비 테스트용 압력 용기에 대한 압력 공급 방법을 제공한다.

이때, 상기 외부 용기가 내부에 위치한 외부 용기의 외부 공간을 이격되게 감싸는 형태로 순차적으로 다수개 구비되어 상기 완충 챔버가 순차적으로 다수개 형성되는 경우, 상기 (b) 단계는, (b-1) 외부에 위치한 완충 챔버의 압력을 유지한 상태에서 내부에 위치한 모든 완충 챔버 및 테스트 챔버에 상대적으로 더 높은 압력을 공급하는 과정을 순차적으로 반복함으로써, 최외곽의 완충 챔버의 압력을 상기 제 1 압력으로 유지한 상태에서 최내곽의 완충 챔버로 갈수록 순차적으로 더 높은 압력을 공급하는 단계; 및 (b-2) 상기 (b-1) 단계를 수행한 후, 상기 테스트 챔버에 상기 제 2 압력을 공급하는 단계를 포함하고, 상기 최내곽의 완충 챔버에 공급되는 압력은 상기 제 2 압력보다 낮게 형성되도록 구성될 수 있다.

한편, 본 발명은, 상기 BOP 장비 테스트용 압력 용기를 이용하여 상기 BOP 장비를 테스트하는 BOP 장비 테스트 방법으로서, 상기 테스트 챔버에 액체를 공급하는 단계; 상기 외부 용기 커버 및 내부 용기 커버를 개방한 상태에서 상기 BOP 장비를 상기 테스트 챔버에 투입하는 단계; 상기 내부 용기 커버 및 외부 용기 커버를 밀봉 결합한 상태로 상기 테스트 챔버 및 완충 챔버에 제 1 압력을 공급하는 단계; 및 상기 완충 챔버의 압력을 상기 제 1 압력으로 유지한 상태에서 상기 테스트 챔버에 상기 제 1 압력보다 높은 제 2 압력을 공급하는 단계를 포함하고, 상기 BOP 장비는 상기 테스트 챔버에 저장된 액체에 잠기는 것을 특징으로 하는 BOP 장비 테스트 방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 내부 용기와 외부 용기를 갖는 다중 격벽 구조를 이용하여 내부 용기 외부에 완충 챔버를 형성하고, 테스트 챔버와 완충 챔버의 압력을 서로 다르게 형성함으로써, 다중 격벽에 전달되는 압력의 크기를 테스트 챔버와 완충 챔버의 압력 차이를 이용하여 감소시킬 수 있어 고압력에도 안정적인 구조를 유지할 수 있고, 격벽 제작 두께를 감소시킬 수 있고 재료 선정의 다양성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 장비 테스트용 압력 용기의 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 2는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 BOP 장비 테스트용 압력 용기의 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기를 이용하여 BOP 장비를 테스트하는 BOP 장비 테스트 방법에 대한 동작 흐름을 단계적으로 도시한 동작 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 장비 테스트용 압력 용기의 구성을 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 2는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 BOP 장비 테스트용 압력 용기의 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 장비 테스트용 압력 용기(100)는 BOP 장비(200)를 심해 환경과 유사한 환경에서 테스트하기 위해 내부 공간에 BOP 장비(200)를 투입할 수 있도록 형성되는데, 내부 용기(101)와, 내부 용기(101)의 외부 공간을 감싸는 외부 용기(102)를 포함하는 다중 격벽 구조로 형성된다.

내부 용기(101)는 내부에 BOP 장비(200)가 투입될 수 있도록 테스트 챔버(C)가 밀봉되게 형성되며, 테스트 챔버(C)에는 고압의 액체가 저장된다. 이러한 내부 용기(101)는 다양한 형상의 용기 형태로 형성될 수 있는데, 내부 압력에 대한 지지 강도를 고려할 때 원통 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 내부 용기(101)는 내부의 테스트 챔버(C)에 BOP 장비(200) 및 각종 부품이나 장비 등을 투입할 수 있도록 내부에 테스트 챔버(C)가 형성되고 상면이 개방된 형태로 형성되는 내부 용기 본체(101-1)와, 내부 용기 본체(101-1)의 개방된 상면에 밀봉 결합되는 내부 용기 커버(101-2)로 분리 형성될 수 있다.

외부 용기(102)는 내부 용기(101)의 외부 공간에 완충 챔버(C1)가 밀봉되게 형성되도록 내부 용기(101)의 외부 공간을 이격되게 감싸는 형태로 형성된다. 이때, 완충 챔버(C1)에는 테스트 챔버(C)와 마찬가지로 고압의 액체가 저장될 수 있으나, 이와 달리 고압의 가스가 저장될 수도 있다.

이러한 외부 용기(102)는 내부 공간에 내부 용기(101)가 수용되도록 상면이 개방된 형태로 형성되는 외부 용기 본체(102-1)와, 외부 용기 본체(102-1)의 개방된 상면에 밀봉 결합되는 외부 용기 커버(102-2)로 분리 형성될 수 있다.

따라서, 내부 용기(101)의 테스트 챔버(C)에 BOP 장비(200)를 투입하는 작업은 외부 용기 커버(102-2) 및 내부 용기 커버(101-2)를 모두 개방한 상태에서 진행되어야 할 것이다.

한편, 내부 용기(101)에는 테스트 챔버(C)에 액체(L)를 공급할 수 있도록 일측에 내부 유입 포트(101-3)가 형성되고, 외부 용기(102)에는 완충 챔버(C1)에 액체 또는 가스를 공급할 수 있도록 일측에 외부 유입 포트(102-3)가 형성된다. 내부 유입 포트(101-3)는 도 1에 도시된 바와 같이 외부 용기(102)의 외부로 노출되도록 형성될 수 있다.

내부 유입 포트(101-3) 및 외부 유입 포트(102-3)는 별도의 외압 공급 유닛(400)과 연결되며, 외압 공급 유닛(400)에 의해 테스트 챔버(C)에는 일정 압력, 예를 들면 심해 압력인 경우 4,300 psi 이상의 압력이 공급되고, 완충 챔버(C1)에는 이러한 테스트 챔버(C)의 압력보다 낮은 압력이 공급될 수 있다.

외압 공급 유닛(400)은 테스트 챔버(C) 및 완충 챔버(C1)에 유체를 고압으로 공급하도록 작동하는 외압 공급 펌프(410)와, 외압 공급 펌프(410)로부터 내부 유입 포트(101-3) 및 외부 유입 포트(102-3)를 연결하는 외압 연결 라인(420)을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 도 1에 도시된 바와 같이 하나의 외압 공급 펌프(410)를 통해 테스트 챔버(C) 및 완충 챔버(C1) 모두에 대해 유체를 공급하도록 구성될 수도 있으나, 이와 달리 내부 유입 포트(101-3) 및 외부 유입 포트(102-3)가 각각 서로 다른 외압 공급 펌프(410)에 연결되도록 하여 각각 별도로 유체를 공급하도록 구성될 수도 있다. 외압 공급 펌프(410)는 일반적으로 액체를 공급하도록 구성되는데, 외부 유입 포트(102-3)와 연결되는 외압 공급 펌프(410)는 가스를 공급하는 컴프레셔 형태로 적용될 수도 있으며, 이를 통해 완충 챔버(C1)에 가스를 공급할 수도 있다.

또한, 내부 유입 포트(101-3) 및 외부 유입 포트(102-3)는 전술한 외압 연결 라인(420)을 통해 외압 공급 유닛(400)에 연결되는데, 이때, 외압 연결 라인(420)에는 외압 공급 유닛(400)에 의한 압력 공급을 차단할 수 있도록 각각 개폐 밸브(431,432)가 장착될 수 있다. 이러한 개폐 밸브(431,432)의 개폐 작동을 통해 테스트 챔버(C) 및 완충 챔버(C1)에 형성되는 유체의 압력을 조절할 수 있다.

이와 같은 구조에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기(100)는 내부 용기(101)와 외부 용기(102)의 2중 격벽 구조로 그 사이 공간에 완충 챔버(C1)가 형성됨으로써, 자체 내압력이 향상되어 BOP 장비(200)의 테스트를 위해 테스트 챔버(C)에 심해 환경과 같은 고압이 형성되더라도 상대적으로 안정적인 구조를 유지할 수 있다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 완충 챔버(C1)에 제 1 압력(P1)이 공급된 상태에서 테스트 챔버(C)에 제 1 압력보다 더 높은 제 2 압력(P2)이 공급되는 경우, 내부 용기(101)의 격벽에는 단일 격벽 구조와는 달리 P2 압력 전체가 전달되는 것이 아니라 P2-P1의 압력이 전달되므로, 단일 격벽의 압력 용기와 비교하여 상대적으로 더 낮은 설계 압력으로 제작할 수 있고, 이에 따라 격벽의 두께 또는 재료 선정과 같은 압력 용기에 대한 설계 자유도를 증가시킬 수 있다.

다시 말하면, 다중 격벽 구조를 통해 압력 용기(100)에 완충 챔버(C1)를 형성함으로써, 테스트 챔버(C)와 완충 챔버(C1)의 압력 차이를 이용하여 내부 용기(101)의 격벽에 작용하는 압력을 상대적으로 감소시킬 수 있고, 이에 따라 테스트 챔버(C)에 심해 압력, 예를 들면 4,300 psi 이상의 압력이 공급되는 경우에도 안정적인 구조를 유지할 수 있으며, 특히, 격벽의 제작 두께를 얇게 형성할 수 있으며, 재료 선정에 있어서도 다양성을 확보할 수 있다.

이러한 압력 용기(100)의 테스트 챔버(C) 및 완충 챔버(C1)에 압력을 공급하는 방식을 살펴보면, 먼저, 개폐 밸브(431,432)를 개방 작동시킨 상태로 외압 공급 유닛(400)을 작동시켜 테스트 챔버(C) 및 완충 챔버(C1)에 액체(L)를 고압으로 공급하며, 이때, 테스트 챔버(C) 및 완충 챔버(C1)의 내부 압력이 제 1 압력(P1)에 도달하도록 압력을 공급한다. 이후, 외부 유입 포트(102-3)에 연결된 외압 연결 라인(420)의 개폐 밸브(432)를 폐쇄 작동시키고, 외압 공급 유닛(400)을 계속 작동시켜 테스트 챔버(C) 내부 압력이 제 1 압력(P1)보다 높은 제 2 압력(P2)에 도달하도록 압력을 공급한다. 이때, 제 2 압력(P2)은 심해 압력으로 설정될 수 있다.

이러한 방식을 통해 압력 용기(100)에 압력을 공급함으로써, 압력 공급 과정에서 내부 용기(101)의 격벽에는 P2 압력 전체가 전달되는 것이 아니라 P2-P1 압력이 전달되므로, 압력 용기(100)는 압력에 대해 항상 안정적인 구조를 유지할 수 있다.

한편, 이상에서는 압력 용기(100)의 구성에 대해 도 1에 도시된 바와 같이 내부 용기(101)를 감싸는 외부 용기(102)가 하나 있는 구조로 설명하였으나, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 압력 용기(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 다수개의 완충 챔버(C1,C2)가 형성되도록 다수개의 외부 용기(102,103)가 구비되는 형태로 구성될 수 있다.

즉, 외부 용기(103)는 완충 챔버(C1,C2)가 순차적으로 다수개 형성되도록 내부에 위치한 외부 용기(102)의 외부 공간을 이격되게 감싸는 형태로 순차적으로 다수개 구비될 수 있다.

예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이 내부 용기(101)의 외부 공간을 이격되게 감싸도록 제 1 외부 용기(102)가 배치되고, 그 외부에는 제 1 외부 용기(102)의 외부 공간을 이격되게 감싸도록 제 2 외부 용기(103)가 배치될 수 있다. 물론, 제 2 외부 용기(103)의 외부 공간에 더 많은 다수개의 외부 용기가 순차적으로 배치될 수 있다. 이러한 구조에 따라 내부 용기(101)와 제 1 외부 용기(102) 사이 공간에는 제 1 완충 챔버(C1)가 형성되고, 제 1 외부 용기(102)와 제 2 외부 용기(103) 사이 공간에는 제 2 완충 챔버(C2)가 형성된다.

제 2 외부 용기(103) 또한 마찬가지로 외부 용기 본체(103-1)와 외부 용기 커버(103-2)로 분리 형성된다. 또한, 제 2 외부 용기(103)에도 외부 유입 포트(103-3)가 형성되어 외압 공급 유닛(400)의 외압 연결 라인(420)에 연결되고, 해당 외압 연결 라인(420)에 개폐 밸브(103-3)가 장착된다.

이와 같이 다수개의 외부 용기(102,103)를 통해 다수개의 완충 챔버(C1,C2)가 형성되고, 다수개의 완충 챔버(C1,C2)에는 외부측 완충 챔버로 갈수록 순차적으로 더 낮은 압력이 공급되도록 구성된다. 즉, 테스트 챔버(C)에는 일정 압력, 예를 들면 심해 압력이 공급되고, 다수개의 완충 챔버(C1,C2)에는 이러한 테스트 챔버(C)의 압력보다 낮은 압력이 공급되며, 외부측 완충 챔버로 갈수록 순차적으로 더 낮은 압력이 공급된다.

이러한 압력 용기(100)의 테스트 챔버(C) 및 완충 챔버(C1,C2)에 압력을 공급하는 방식을 살펴보면, 먼저, 테스트 챔버(C)와 다수개의 완충 챔버(C1,C2)에 모두 제 1 압력(P1)을 동일하게 공급하고, 이후, 외부에 위치한 완충 챔버(C2)의 압력을 유지한 상태에서 그 내부에 위치한 모든 완충 챔버(C1) 및 테스트 챔버(C)에 상대적으로 더 높은 압력(P1-1)을 공급하는 과정을 순차적으로 반복하는 과정을 통해, 최외곽의 완충 챔버(C2)의 압력을 제 1 압력(P1)으로 유지한 상태에서 최내곽의 완충 챔버(C1)로 갈수록 순차적으로 더 높은 압력(P1-1)을 공급한다. 이후, 테스트 챔버(C)에 제 2 압력(P2)을 공급하는 방식으로 진행될 수 있다.

따라서, 최내곽에 위치한 완충 챔버(C1)의 압력(P1-1)이 다수개의 완충 챔버(C1,C2) 중 가장 높은 압력을 갖게 되는데, 이는 제 2 압력(P2)보다 낮게 형성되며, 제 2 압력은 심해 압력으로 적용될 수 있다.

이러한 구조에 따라 내부 용기(101)의 격벽에는 P2-(P1-1)의 압력이 전달되므로, 더 작은 두께의 격벽을 통해 더욱 안정적인 구조의 압력 용기(100)를 형성할 수 있다. 즉, 테스트 챔버(C)와 완충 챔버(C1)의 압력 차이를 더욱 미세하게 형성할 수 있어 압력 용기(100)의 구조를 더욱 안정적으로 유지시킬 수 있다.

한편, 내부 용기(101)에는 BOP 장비(200)가 투입되어 안착 결합될 수 있도록 별도의 테스트 웰헤드(300)가 고정 장착될 수 있으며, 내부 용기(101)에는 테스트 웰헤드(300)와 연결되는 내압 공급 포트(101-4)가 형성될 수 있다. 내압 공급 포트(101-4)는 테스트 웰헤드(300)를 통해 BOP 장비(200)에 내압이 공급될 수 있도록 별도의 내압 공급 유닛(500)과 연결 가능하게 형성된다.

내압 공급 유닛(500)은 테스트 웰헤드(300)에 고압의 유체를 공급하도록 작동하는 내압 공급 펌프(510)와, 고압의 유체가 내압 공급 펌프(510)로부터 테스트 웰헤드(300)로 공급되도록 내압 공급 펌프(510)와 테스트 웰헤드(300)를 연결하는 내압 연결 라인(520)을 포함하여 구성될 수 있다. 내압 공급 펌프(510)는 액체를 공급하는 펌프의 형태로 적용될 수도 있고, 유정 내 고압의 가스 발생 상황을 재현하기 위해 액체와 가스를 동시에 공급할 수 있는 다상 펌프(multi-phase pump) 형태로 적용될 수도 있다.

또한, BOP 장비(200)는 내부 용기 커버(101-2)의 하단에 결합되어 내부 용기 커버(101-2)가 내부 용기 본체(101-1)에 결합되는 과정에서 테스트 챔버(C)에 투입되도록 구성될 수 있다. 즉, 내부 용기 커버(101-2)와 BOP 장비(200)가 일체로 운반되도록 상호 결합되고, 크레인에 의해 내부 용기 커버(101-2)를 내부 용기 본체(101-1)의 상면에 결합시킴으로써, 이와 동시에 BOP 장비(200)가 테스트 챔버(C)로 투입되도록 구성될 수 있다. 또한, 이때 BOP 장비(200)는 테스트 챔버(C)로 투입됨과 동시에 내부 용기 본체(101-1)의 내부 공간 하부에 위치한 테스트 웰헤드(300)에 안착 결합되도록 구성된다. 따라서, 내부 용기 커버(101-2)를 내부 용기 본체(101-1)에 밀봉 결합시키는 작업을 통해 BOP 장비(200)의 투입 작업 및 테스트 웰헤드(300)와의 결합 작업이 동시에 이루어질 수 있다.

한편, BOP 장비(200)는 실제 해저 유정에 설치되는 경우, 라이저를 통해 해상의 시추 설비와 연결되므로, 테스트 챔버(C)에 투입되는 BOP 장비(200)에는 별도의 라이저(220)를 연결하고, 이는 별도의 제어실(미도시)과 연결되도록 구성될 수 있다.

이러한 구조에 따라 BOP 장비(200)를 액체(L)에 잠기도록 테스트 챔버(C)에 투입하고, 이 상태에서 외압 공급 유닛(400)을 통해 테스트 챔버(C)에 일정 압력을 제공함으로써, BOP 장비(200)에 대한 외압 테스트를 수행할 수 있다. 또한, 이 상태에서 내압 공급 유닛(500)을 통해 BOP 장비(200)에 내압을 제공함으로써, BOP 장비(200)에 대한 내압 테스트를 수행할 수 있다. 또한, 이러한 테스트 과정에서 제어실을 통해 BOP 장비(200)에 대한 동작 상태를 제어할 수 있을 뿐만 아니라 외압 공급 유닛(400) 및 내압 공급 유닛(500)의 동작 상태 또한 제어할 수 있어 환경 조건 또한 다양하게 조절할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기를 이용하여 BOP 장비를 테스트하는 BOP 장비 테스트 방법에 대한 동작 흐름을 단계적으로 도시한 동작 흐름도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 장비 테스트 방법은 전술한 압력 용기(100)를 이용하여 BOP 장비를 테스트하는 방법으로서, 도 1 및 도 2에서 상세히 설명되었으므로, 여기서는 간략히 살펴본다.

본 발명의 일 실시예에 다른 BOP 장비 테스트 방법은, 먼저, 테스트 챔버(C)에 액체(L)를 공급하고(S1), 이후 외부 용기 커버(102-2) 및 내부 용기 커버(101-2)를 개방한 상태에서 BOP 장비(200)를 테스트 챔버(C)에 투입한다(S2). 이때, BOP 장비(200)는 테스트 챔버(C)에 저장된 액체(L)에 잠기도록 투입되는데, 내부 용기 커버(101-2)가 내부 용기 본체(101-1)에 밀봉 결합되는 과정에서 테스트 챔버(C)에 투입될 수 있다. 이 상태에서, 내부 용기 커버(101-2) 및 외부 용기 커버(102-2)를 밀봉 결합한 상태로 테스트 챔버(C) 및 완충 챔버(C1)에 제 1 압력(P1)을 공급한다(S3). 이후, 완충 챔버(C1)의 압력을 제 1 압력(P1)으로 유지한 상태에서 테스트 챔버(C)에 제 1 압력(P1)보다 높은 제 2 압력(P2)을 공급한다(S4). 제 2 압력은 심해 압력, 예를 들면 4,300 psi 이상의 압력으로 설정될 수 있다.

이러한 과정을 거쳐 BOP 장비(200)에 대한 외압 테스트를 수행할 수 있고, 이후, 내압 공급 유닛(500)을 통해 BOP 장비(200)에 내압을 공급하여 BOP 장비(200)에 대한 내압 테스트를 수행할 수도 있다.

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.

100: 압력 용기 101: 내부 용기
101-1: 내부 용기 본체 101-2: 내부 용기 커버
101-3: 내부 유입 포트 102: 외부 용기
102-1: 외부 용기 본체 102-2: 외부 용기 커버
102-3: 외부 유입 포트 200: BOP 장비
220: 라이저 300: 테스트 웰헤드
400: 외압 공급 유닛 500: 내압 공급 유닛

Claims (14)

1. BOP 장비를 테스트하기 위해 내부 공간에 상기 BOP 장비를 투입할 수 있도록 형성되는 BOP 장비 테스트용 압력 용기로서,
   내부에 BOP 장비가 투입될 수 있도록 테스트 챔버가 밀봉되게 형성되는 내부 용기; 및
   상기 내부 용기의 외부 공간에 완충 챔버가 밀봉되게 형성되도록 상기 내부 용기의 외부 공간을 이격되게 감싸는 외부 용기
   를 포함하고, 상기 테스트 챔버에는 고압의 액체가 저장되고, 상기 완충 챔버에는 고압의 액체 또는 가스가 저장되는 것을 특징으로 하는 BOP 장비 테스트용 압력 용기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 내부 용기에는 상기 테스트 챔버에 액체를 공급할 수 있도록 일측에 내부 유입 포트가 형성되고, 상기 외부 용기에는 상기 완충 챔버에 액체 또는 가스를 공급할 수 있도록 일측에 외부 유입 포트가 형성되는 것을 특징으로 하는 BOP 장비 테스트용 압력 용기.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 내부 유입 포트 및 외부 유입 포트가 별도의 외압 공급 유닛과 연결되고, 상기 외압 공급 유닛에 의해 상기 테스트 챔버에는 일정 압력이 공급되고, 상기 완충 챔버에는 상기 테스트 챔버의 압력보다 낮은 압력이 공급되는 것을 특징으로 하는 BOP 장비 테스트용 압력 용기.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 외압 공급 유닛에 의해 상기 테스트 챔버에 공급되는 압력은 4,300 psi 이상의 압력인 것을 특징으로 하는 BOP 장비 테스트용 압력 용기.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 내부 용기에는 상기 BOP 장비가 투입되어 안착 결합될 수 있도록 테스트 웰헤드가 고정 장착되는 것을 특징으로 하는 BOP 장비 테스트용 압력 용기.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 내부 용기에는 상기 테스트 웰헤드와 연결되는 내압 공급 포트가 형성되고, 상기 내압 공급 포트는 상기 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 내압이 공급될 수 있도록 별도의 내압 공급 유닛과 연결 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 BOP 장비 테스트용 압력 용기.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 내부 용기는
   내부에 상기 테스트 챔버가 형성되고 상면이 개방된 형태로 형성되는 내부 용기 본체와, 상기 내부 용기 본체의 개방된 상면에 밀봉 결합되는 내부 용기 커버로 분리 형성되고,
   상기 외부 용기는
   내부 공간에 상기 내부 용기가 수용되도록 상면이 개방된 형태로 형성되는 외부 용기 본체와, 상기 외부 용기 본체의 개방된 상면에 밀봉 결합되는 외부 용기 커버로 분리 형성되는 것을 특징으로 하는 BOP 장비 테스트용 압력 용기.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 BOP 장비는 상기 내부 용기 커버의 하단에 결합되어 상기 내부 용기 커버가 상기 내부 용기 본체에 결합되는 과정에서 상기 테스트 챔버로 투입되는 것을 특징으로 하는 BOP 장비 테스트용 압력 용기.
9. 제 2 항에 있어서,
   상기 외부 용기는 상기 완충 챔버가 순차적으로 다수개 형성되도록 내부에 위치한 외부 용기의 외부 공간을 이격되게 감싸는 형태로 순차적으로 다수개 구비되는 것을 특징으로 하는 BOP 장비 테스트용 압력 용기.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 내부 유입 포트 및 외부 유입 포트가 별도의 외압 공급 유닛과 연결되고, 상기 외압 공급 유닛에 의해 상기 테스트 챔버에는 일정 압력이 공급되고, 다수개의 상기 완충 챔버에는 상기 테스트 챔버의 압력보다 낮은 압력이 공급되며, 외부측 완충 챔버로 갈수록 순차적으로 더 낮은 압력이 공급되는 것을 특징으로 하는 BOP 장비 테스트용 압력 용기.
11. 제 2 항에 있어서,
    상기 테스트 챔버 및 완충 챔버에 압력이 공급되도록 상기 내부 유입 포트 및 외부 유입 포트는 각각 외압 연결 라인을 통해 별도의 외압 공급 유닛에 연결되고,
    상기 외압 연결 라인에는 상기 외압 공급 유닛에 의한 압력 공급을 차단할 수 있도록 각각 개폐 밸브가 장착되는 것을 특징으로 하는 BOP 장비 테스트용 압력 용기.
12. 제 1 항에 기재된 BOP 장비 테스트용 압력 용기에 압력을 공급하는 압력 공급 방법으로서,
    (a) 상기 테스트 챔버와 완충 챔버에 제 1 압력을 동일하게 공급하는 단계; 및
    (b) 상기 완충 챔버의 압력을 상기 제 1 압력으로 유지한 상태에서 상기 테스트 챔버에 상기 제 1 압력보다 높은 제 2 압력을 공급하는 단계
    를 포함하고, 상기 제 2 압력은 심해 압력으로 설정되는 것을 특징으로 하는 BOP 장비 테스트용 압력 용기에 대한 압력 공급 방법.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 외부 용기가 내부에 위치한 외부 용기의 외부 공간을 이격되게 감싸는 형태로 순차적으로 다수개 구비되어 상기 완충 챔버가 순차적으로 다수개 형성되는 경우,
    상기 (b) 단계는
    (b-1) 외부에 위치한 완충 챔버의 압력을 유지한 상태에서 내부에 위치한 모든 완충 챔버 및 테스트 챔버에 상대적으로 더 높은 압력을 공급하는 과정을 순차적으로 반복함으로써, 최외곽의 완충 챔버의 압력을 상기 제 1 압력으로 유지한 상태에서 최내곽의 완충 챔버로 갈수록 순차적으로 더 높은 압력을 공급하는 단계; 및
    (b-2) 상기 (b-1) 단계를 수행한 후, 상기 테스트 챔버에 상기 제 2 압력을 공급하는 단계
    를 포함하고, 상기 최내곽의 완충 챔버에 공급되는 압력은 상기 제 2 압력보다 낮게 형성되는 것을 특징으로 하는 BOP 장비 테스트용 압력 용기에 대한 압력 공급 방법.
14. 제 1 항에 기재된 BOP 장비 테스트용 압력 용기를 이용하여 상기 BOP 장비를 테스트하는 BOP 장비 테스트 방법으로서,
    상기 테스트 챔버에 액체를 공급하는 단계;
    상기 외부 용기 커버 및 내부 용기 커버를 개방한 상태에서 상기 BOP 장비를 상기 테스트 챔버에 투입하는 단계;
    상기 내부 용기 커버 및 외부 용기 커버를 밀봉 결합한 상태로 상기 테스트 챔버 및 완충 챔버에 제 1 압력을 공급하는 단계; 및
    상기 완충 챔버의 압력을 상기 제 1 압력으로 유지한 상태에서 상기 테스트 챔버에 상기 제 1 압력보다 높은 제 2 압력을 공급하는 단계
    를 포함하고, 상기 BOP 장비는 상기 테스트 챔버에 저장된 액체에 잠기는 것을 특징으로 하는 BOP 장비 테스트 방법.

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