KR20150000168A - Bop 장비 테스트 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 BOP 장비 테스트 장치 및 방법에 관한 것으로, BOP 장비를 심해 환경과 유사한 조건에 노출시켜 각종 테스트를 수행할 수 있도록 함으로써, BOP 장비에 대한 문제를 사전에 예방 및 관리할 수 있어 심해와 같은 실제 설치 현장에서 BOP 장비의 설치 및 작동 과정을 원활하고 신속하게 수행할 수 있도록 하며, BOP 장비를 투입하는 압력 용기를 해상에 부유하는 부유식 플랫폼에 설치하고, 크레인을 통해 압력 용기를 해저에 투입하여 투입 위치를 조절할 수 있도록 함으로써, 사용자의 필요에 따라 테스트 지점을 다양한 지점으로 편리하게 변경할 수 있고, 압력 용기를 해저로 하강 이동시켜 BOP 장비에 대한 다양한 테스트 작업을 수행할 수 있어 해저 수중에서 실제 환경과 유사한 조건으로 테스트를 수행할 수 있어 더욱 정확하고 다양한 테스트 결과를 얻을 수 있는 BOP 장비 테스트 장치 및 방법을 제공한다.

Description

BOP 장비 테스트 장치 및 방법{BOP Test Apparatus and Method}

본 발명은 BOP 장비 테스트 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 BOP 장비를 심해 환경과 유사한 조건에 노출시켜 각종 테스트를 수행할 수 있도록 함으로써, BOP 장비에 대한 문제를 사전에 예방 및 관리할 수 있어 심해와 같은 실제 설치 현장에서 BOP 장비의 설치 및 작동 과정을 원활하고 신속하게 수행할 수 있도록 하며, BOP 장비를 투입하는 압력 용기를 해상에 부유하는 부유식 플랫폼에 설치하고, 크레인을 통해 압력 용기를 해저에 투입하여 투입 위치를 조절할 수 있도록 함으로써, 사용자의 필요에 따라 테스트 지점을 다양한 지점으로 편리하게 변경할 수 있고, 압력 용기를 해저로 하강 이동시켜 BOP 장비에 대한 다양한 테스트 작업을 수행할 수 있어 해저 수중에서 실제 환경과 유사한 조건으로 테스트를 수행할 수 있어 더욱 정확하고 다양한 테스트 결과를 얻을 수 있는 BOP 장비 테스트 장치 및 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 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.

최근에는 심해 유전의 개발이 활발하게 진행됨에 따라 각종 시추 장비들에 대한 안전성이 특히 중요하게 요구되는데, 시추 장비들 중 시추 과정에서의 안전과 가장 관련이 깊은 장비로서, BOP(Blow out Preventer, 분출 방지기)를 들 수 있다.

BOP 장비는 시추 과정에서 발생하는 고압의 가스를 안전하게 제거하여 해저 유정의 가스 폭발을 방지하기 위한 장치로서, 해상의 시추 설비로부터 라이저를 통해 연결되어 해저 유정의 상단 웰헤드에 결합되는 형태로 설치된다.

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 있으며, 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.

특허등록번호 제10-1185286호

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 BOP 장비를 심해 환경과 유사한 조건에 노출시켜 각종 테스트를 수행할 수 있도록 함으로써, BOP 장비에 대한 문제를 사전에 예방 및 관리할 수 있어 심해와 같은 실제 설치 현장에서 BOP 장비의 설치 및 작동 과정을 원활하고 신속하게 수행할 수 있도록 하는 BOP 장비 테스트 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 BOP 장비를 투입하는 압력 용기를 해상에 부유하는 부유식 플랫폼에 설치하고, 크레인을 통해 압력 용기를 해저에 투입하여 투입 위치를 조절할 수 있도록 함으로써, 사용자의 필요에 따라 해상 조건 등을 고려하여 부유식 플랫폼을 이동하는 방식으로 테스트 장소를 어느 하나의 장소에 고정시키지 않고 편리하게 변경할 수 있고, 압력 용기를 해저로 하강 이동시켜 BOP 장비에 대한 다양한 테스트 작업을 수행할 수 있으므로, BOP 장비의 테스트 작업을 육상이 아닌 해저 수중에서 실제 환경과 유사한 조건으로 수행할 수 있어 더욱 정확하고 다양한 테스트 결과를 얻을 수 있는 BOP 장비 테스트 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은, BOP 장비를 테스트하는 BOP 테스트 장치에 있어서, 해상에 부유할 수 있도록 설치되는 부유식 플랫폼; 자중에 의해 해저 바닥으로 하강 이동할 수 있도록 상기 부유식 플랫폼에 분리 가능하게 결합되며, 내부에는 상기 BOP 장비가 투입될 수 있도록 테스트 챔버가 형성되고, 상기 테스트 챔버에는 상기 BOP 장비가 잠기도록 액체가 저장되는 압력 용기; 상기 부유식 플랫폼에 장착되며 상기 압력 용기의 해저 높이를 조절할 수 있도록 상기 압력 용기를 견인하는 크레인; 및 상기 BOP 장비에 심해 조건의 테스트 환경을 제공할 수 있도록 상기 압력 용기와 연결되는 테스트 작동 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치를 제공한다.

이때, 상기 부유식 플랫폼의 중앙부에는 상하 방향으로 관통홀이 형성되고, 상기 압력 용기는 상기 크레인에 의해 견인되어 상기 관통홀에 삽입되는 형태로 상기 부유식 플랫폼에 결합될 수 있다.

또한, 상기 부유식 플랫폼에는 상기 부유식 플랫폼을 해상 이동시킬 수 있는 별도의 추진 장치가 장착될 수 있다.

또한, 상기 압력 용기는 내부 공간에 상기 테스트 챔버가 형성되도록 상면이 개방되는 용기 본체와, 상기 용기 본체의 개방된 상면에 밀봉 결합되는 용기 커버를 포함하고, 상기 용기 본체가 상기 크레인의 와이어에 연결될 수 있다.

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

또한, 상기 용기 커버는 해상에 배치되는 별도의 시추선으로부터 해저로 연장되는 라이저의 하단에 연결되고, 상기 용기 본체가 상기 크레인에 의해 하향 이동하여 해저 바닥에 고정 배치된 상태에서, 상기 용기 커버가 상기 라이저와 함께 하향 이동하여 상기 용기 본체에 결합될 수 있다.

또한, 상기 압력 용기 내부에는 상기 BOP 장비가 상기 테스트 챔버에 투입되어 결합되도록 테스트 웰헤드가 장착될 수 있다.

또한, 상기 테스트 작동 유닛은 상기 테스트 챔버에 저장된 액체의 압력이 심해 압력에 도달하도록 액체의 압력을 상승시키는 외압 공급 유닛을 포함할 수 있다.

또한, 상기 테스트 작동 유닛은 상기 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 내압이 전달되도록 상기 테스트 웰헤드에 고압의 유체를 공급하는 내압 공급 유닛을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 테스트 작동 유닛은 상기 BOP 장비, 외압 공급 유닛 및 내압 공급 유닛의 동작을 제어하고 상기 BOP 장비에 대한 테스트 상태를 모니터링할 수 있는 별도의 제어실을 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명은, 상기한 BOP 테스트 장치를 이용하여 BOP 장비를 테스트하는 BOP 테스트 방법에 있어서, 상기 부유식 플랫폼을 미리 설정된 지점으로 이동시키는 단계; 상기 압력 용기의 테스트 챔버에 상기 BOP 장비를 투입하는 단계; 상기 BOP 장비가 투입된 상기 압력 용기를 상기 크레인을 이용하여 해저 바닥에 배치시키는 단계; 별도의 시추선으로부터 라이저를 하향 이동시켜 상기 라이저와 상기 BOP 장비가 연결되도록 상기 라이저를 상기 압력 용기에 결합하는 단계; 및 상기 테스트 작동 유닛을 작동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기 BOP 테스트 장치를 이용하여 BOP 장비를 테스트하는 BOP 테스트 방법에 있어서, 상기 부유식 플랫폼을 미리 설정된 지점으로 이동시키는 단계; 상기 용기 본체를 상기 크레인을 이용하여 해저 바닥에 배치시키는 단계; 상기 용기 커버의 하단에 상기 BOP 장비를 결합하고, 상기 용기 커버의 상단에는 별도의 시추선에 구비된 라이저를 상기 BOP 장비와 연결되게 결합하는 단계; 상기 BOP 장비가 상기 용기 본체에 투입되도록 상기 시추선으로부터 상기 라이저를 하향 이동시켜 상기 용기 커버를 상기 용기 본체에 결합시키는 단계; 및 상기 테스트 작동 유닛을 작동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 방법을 제공한다.

이때, 상기 BOP 테스트 방법은, 상기 용기 본체를 해저 바닥에 배치시킨 상태에서 상기 부유식 플랫폼을 해상에서 수평 이동시키는 단계; 및 상기 부유식 플랫폼을 수평 이동시킨 이후, 상기 시추선을 상기 용기 본체의 연직 상부측으로 해상에서 수평 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 테스트 작동 유닛은 상기 테스트 챔버에 저장된 액체의 압력이 심해 압력에 도달하도록 액체의 압력을 상승시키는 외압 공급 유닛을 포함하고, 상기 테스트 작동 유닛을 작동시키는 단계는 상기 외압 공급 유닛을 작동시키는 방식으로 수행될 수 있다.

또한, 상기 테스트 작동 유닛은 상기 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 내압이 전달되도록 상기 테스트 웰헤드에 고압의 유체를 공급하는 내압 공급 유닛을 포함하고, 상기 테스트 작동 유닛을 작동시키는 단계는 상기 내압 공급 유닛을 작동시키는 방식으로 수행될 수 있다.

본 발명에 의하면, BOP 장비를 심해 환경과 유사한 조건에 노출시켜 각종 테스트를 수행할 수 있도록 함으로써, BOP 장비에 대한 문제를 사전에 예방 및 관리할 수 있어 심해와 같은 실제 설치 현장에서 BOP 장비의 설치 및 작동 과정을 원활하고 신속하게 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, BOP 장비를 투입하는 압력 용기를 해상에 부유하는 부유식 플랫폼에 설치하고, 크레인을 통해 압력 용기를 해저에 투입하여 투입 위치를 조절할 수 있도록 함으로써, 사용자의 필요에 따라 해상 조건 등을 고려하여 부유식 플랫폼을 이동하는 방식으로 테스트 장소를 어느 하나의 장소에 고정시키지 않고 편리하게 변경할 수 있고, 압력 용기를 해저로 하강 이동시켜 BOP 장비에 대한 다양한 테스트 작업을 수행할 수 있으므로, BOP 장비의 테스트 작업을 육상이 아닌 해저 수중에서 실제 환경과 유사한 조건으로 수행할 수 있어 더욱 정확하고 다양한 테스트 결과를 얻을 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치의 작동 상태를 개략적으로 도시한 개념도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치의 압력 용기에 대한 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치를 이용하여 BOP 장비에 대한 테스트 수행 과정을 개략적으로 도시한 작동 상태도이다.

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 테스트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치의 작동 상태를 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치의 압력 용기에 대한 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치는 심해 환경에서 사용되는 시추 장비를 심해 환경과 유사한 환경 조건에 노출시켜 다양한 방식의 테스트를 수행할 수 있는 장치로서, 부유식 플랫폼(101)과, 압력 용기(100)와, 크레인(800)과, 테스트 작동 유닛(P)을 포함하여 구성된다.

부유식 플랫폼(101)은 자체 부력에 의해 해상에 부유할 수 있는 형태로 형성되는데, 단순한 바지선 형태 등 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 상면에는 넓은 작업 공간이 형성되도록 평평한 형태로 형성될 수 있다. 또한, 부유식 플랫폼(101)에는 파도, 바람 등과 같은 해상 환경으로부터 자세를 고정할 수 있도록 DPS(Dynamic Positioning System)가 설치될 수 있다. 이러한 DPS는 위치 탐지 시스템을 이용하여 부유식 플랫폼(101)의 수평면 내에서의 변위를 탐지할 수 있고, 위치 제어 시스템을 통해 프로펠러, 트러스터 등의 추진 시스템을 구동하여 부유식 플랫폼(101)을 목표 지점에 유지시킬 수 있다. 이러한 부유식 플랫폼(101)은 별도의 견인선을 이용하여 해상에서 이동할 수도 있으나 이와 달리 별도의 추진 장치(미도시)가 구비되어 자체 추진력에 의해 해상에서 이동할 수 있도록 구성될 수도 있다.

압력 용기(100)는 부유식 플랫폼(101)에 설치되는데, 부유식 플랫폼(101)에 고정되는 형태가 아니라 부유식 플랫폼(101)에 분리 가능하게 결합되고, 분리된 상태에서 자중에 의해 해저 바닥으로 하강 이동할 수 있도록 구성된다.

이러한 압력 용기(100)는 내부에 테스트 대상 장비가 투입될 수 있도록 내부 공간에 테스트 챔버(C)가 형성되고, 테스트 챔버(C)에는 테스트 대상 장비가 잠기도록 액체가 저장된다. 이때, 테스트 챔버(C)에 저장되는 액체는 별도로 공급되는 액체로 적용될 수도 있으나, 압력 용기(100)가 해저로 하강함에 따라 자연적으로 유입되는 해수로 적용되는 것이 바람직하다. 이러한 압력 용기(100)는 내부에 테스트 챔버(C)가 형성된 다양한 형상의 용기 형태로 형성될 수 있는데, 압력 용기(100)의 내부 압력에 대한 지지 강도를 고려할 때 원통 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

크레인(800)은 부유식 플랫폼(101)에 장착되며 압력 용기(100)의 해저 높이를 조절할 수 있도록 압력 용기(100)를 견인하는 형태로 구성된다. 즉, 압력 용기(100)가 크레인(800)의 와이어(W)와 연결되어 상하 이동하도록 구성된다. 따라서, 압력 용기(100)는 부유식 플랫폼(101)으로부터 분리되어 자중에 의해 해저 바닥으로 하강 이동하는데, 이때, 압력 용기(100)는 크레인(800)과 연결되어 하강 속도가 조절될 수 있으며, 크레인(800)에 의해 하강 위치(높이) 또한 조절될 수 있다. 물론, 압력 용기(100)가 해저로부터 해상의 부유식 플랫폼(101)으로 다시 상승하는 경우에는 크레인(800)에 의해 견인되어 상승하게 된다.

이때, 부유식 플랫폼(101)의 중앙부에는 상하 방향으로 관통홀(102)이 형성되고, 압력 용기(100)는 크레인(800)에 의해 견인되어 관통홀(102)에 삽입되는 형태로 부유식 플랫폼(101)에 결합된다. 도시되지는 않았지만, 부유식 플랫폼(101)에는 압력 용기(100)가 관통홀(102)에 삽입되는 과정에서 압력 용기(100)가 결합될 수 있도록 별도의 래칭 장치 등이 구비될 수 있다.

테스트 작동 유닛(P)은 BOP 장비(200)에 심해 조건에서의 테스트 환경을 제공할 수 있도록 압력 용기(100)와 연결되는데, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 작업성 향상을 위해 부유식 플랫폼(101)의 상면에 배치될 수 있다. 이러한 테스트 작동 유닛(P)은 외압 공급 유닛(400), 내압 공급 유닛(500) 및 제어실(600) 등을 포함할 수 있다.

이와 같은 구성에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치는 부유식 플랫폼(101)을 이용하여 해상의 원하는 지점으로 이동한 후, 압력 용기(100)를 해당 지점에서 해저로 하강 이동시키고, 이 상태에서 압력 용기(100)에 투입된 BOP 장비(200)에 대한 다양한 테스트 작업을 수행할 수 있으므로, BOP 장비의 테스트 작업을 육상이 아닌 해저 수중에서 실제 환경과 유사한 조건으로 수행할 수 있어 더욱 정확한 테스트 결과를 얻을 수 있다.

다음으로, BOP 테스트 장치에 대한 세부 구성을 좀더 자세히 살펴보면, 먼저, 압력 용기(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 내부 공간에 테스트 챔버(C)가 형성되도록 상단면 일부가 개방된 용기 본체(110)와, 용기 본체(110)의 개방된 부분에 밀봉 결합되는 용기 커버(120)로 분리 형성될 수 있으며, 용기 본체(110)가 크레인(800)의 와이어(W)와 연결된다. 용기 본체(110)와 용기 커버(120)는 내부 테스트 챔버(C)에 저장된 액체가 외압 공급 유닛(400)에 의한 압력 공급을 통해 고압 상태로 유지될 수 있도록 상호 밀봉되게 결합되는 것이 바람직하고, 용기 본체(110)에는 후술하는 외압 공급 유닛(400)과 내압 공급 유닛(500)으로부터 압력을 제공받을 수 있도록 외압 공급 포트(111)와 내압 공급 포트(112)가 형성될 수 있다.

한편, 압력 용기(100)의 테스트 챔버(C)에 투입되는 BOP 장비(200)는 별도의 크레인 등을 이용하여 투입될 수도 있으나, 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 BOP 장비(200)는 용기 커버(120)의 하단에 결합되어 용기 커버(120)가 용기 본체(110)에 결합되는 과정에서 테스트 챔버(C)에 투입되도록 구성될 수 있다. 이때, 용기 커버(120)는 별도 시추선의 라이저(220) 하단에 결합되어 용기 본체(110)가 해저에 위치한 상태에서 라이저(220)와 함께 하향 이동하여 용기 본체(110)에 결합될 수 있고, 이 과정에서 BOP 장비(200)가 테스트 챔버(C)에 투입될 수 있는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.

압력 용기(100)의 내부 공간 하부에는 BOP 장비(200)가 테스트 챔버(C)에 투입된 상태에서 BOP 장비(200)가 결합되도록 테스트 웰헤드(300)가 고정 장착되며, 이러한 테스트 웰헤드(300)는 압력 용기(100)의 내압 공급 포트(112)와 연통되도록 장착될 수 있다. 테스트 웰헤드(300)는 해저 유정의 상단에 결합되는 웰헤드와 동일한 것으로, 본 발명의 일 실시예에서는 BOP 장비(200)에 대한 테스트를 위해 압력 용기(100) 내부에 고정 장착된다. 따라서, BOP 장비(200)와 테스트 웰헤드(300)는 상호 래칭 결합한 상태에서 내부 공간이 서로 연통되게 결합된다.

테스트 작동 유닛(P)은 외압 공급 유닛(400), 내압 공급 유닛(500) 및 제어실(600) 등을 포함할 수 있는데, 먼저, 외압 공급 유닛(400)과 내압 공급 유닛(500)에 대해서 설명하면, 외압 공급 유닛(400)은 압력 용기(100)의 테스트 챔버(C)에 저장된 액체(L)의 압력이 심해 조건에서의 압력, 예를 들면 4,300 psi 이상의 압력에 도달하도록 액체의 압력을 상승시키도록 구성된다.

이러한 외압 공급 유닛(400)은 압력 용기(100)의 테스트 챔버(C)에 유체를 고압으로 공급하도록 작동하는 외압 공급 펌프(410)와, 고압의 유체가 외압 공급 펌프(410)로부터 테스트 챔버(C)로 공급되도록 외압 공급 펌프(410)와 테스트 챔버(C)를 연결하는 외압 연결 라인(420)을 포함하여 구성될 수 있다. 외압 공급 펌프(410)는 일반적으로 액체를 공급하며, 가스를 공급하는 컴프레셔 형태로 적용될 수도 있다. 외압 연결 라인(420)은 외압 공급 펌프(410)로부터 압력 용기(100)의 외압 공급 포트(111)에 연결되도록 설치될 수 있다. 압력 용기(100)의 내부 공간 또는 외압 연결 라인(420)의 내부 유로에 너무 높은 고압이 형성되는 경우, 압력을 조절할 수 있도록 별도의 압력 안전 장치가 구비될 수 있는데, 예를 들면, 외압 연결 라인(420)에 별도의 릴리프 밸브(미도시)가 장착되는 형태로 구성될 수 있다. 물론, 릴리프 밸브는 압력 용기(100)의 일측에 장착될 수도 있다.

내압 공급 유닛(500)은 테스트 웰헤드(300)를 통해 BOP 장비(200)에 내압이 전달되도록 테스트 웰헤드(300)에 고압의 유체를 공급하도록 구성되는데, BOP 장비(200)에 대한 내압이 심해 유정에서 가스 폭발시 발생하는 압력, 예를 들면 15,000 psi 이상의 압력에 도달하도록 고압 유체를 공급하는 형태로 구성될 수 있다.

이러한 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 챔버(C)로 공급되도록 내압 공급 펌프(510)와 테스트 웰헤드(300)를 연결하는 내압 연결 라인(520)을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 내압 연결 라인(520)은 압력 용기(100)의 내압 공급 포트(112)에 연결되어 테스트 웰헤드(300)와 연결되도록 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. 이때, 테스트 웰헤드(300)의 내부 공간 또는 내압 연결 라인(520)의 내부 유로에 너무 높은 고압이 형성되는 경우, 압력을 조절할 수 있도록 압력 안전 장치가 구비되는데, 예를 들면, 내압 연결 라인(520)에 별도의 릴리프 밸브(미도시)가 장착되는 형태로 구성될 수 있다.

한편, 외압 연결 라인(420)과 내압 연결 라인(520)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 별도의 릴 장치(P1)를 이용하여 그 길이를 조절할 수 있도록 구성될 수 있으며, 이를 통해 압력 용기(100)의 위치가 변화하더라도 적정 길이 상태를 유지할 수 있을 것이다.

이와 같은 구성에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치는 별도의 압력 용기(100) 내부 액체의 압력을 외압 공급 유닛(400)에 의해 해저 3,000 m 이상의 심해 압력 상태로 상승시킴으로써, BOP 장비(200)에 대한 외압 테스트를 수행할 수 있다. 즉, BOP 장비(200)가 심해 압력에 노출된 경우 구조적으로 안정적인지 여부 또는 정상적으로 작동하는지 여부 또는 누출(Leakage)이 발생하는지 여부 등을 테스트할 수 있다.

또한, 내압 공급 유닛(500)을 통해 BOP 장비(200)에 15,000 psi 이상의 내부 압력을 제공함으로써, BOP 장비(200)에 대한 심해 환경의 내압 테스트를 수행할 수 있다. 예를 들면, BOP 장비(200)를 구성하는 램(Ram), 애뉼라(Annular) 및 각종 밸브 등에 대한 내부 압력 테스트를 수행할 수 있다.

이러한 테스트 과정에서, 특히, 압력 용기(100)를 부유식 플랫폼(101)에 결합하여 원하는 특정 지점으로 용이하게 이동시킬 수 있고, 크레인(800)을 이용하여 압력 용기(100)의 해저 위치(높이)를 자유롭게 조절할 수 있어 사용자의 필요에 따라 더욱 다양한 방식의 테스트를 수행할 수 있다.

한편, BOP 장비(200)는 실제 설치 과정에서 시추선의 라이저(220)에 연결되어 웰헤드에 설치되므로, 이와 동일한 방식으로 압력 용기(100)의 테스트 챔버(C)에 투입되도록 구성될 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이 압력 용기(100)의 용기 본체(110)를 크레인(800)을 이용하여 해저 바닥에 위치시킨 상태에서, BOP 장비(200)를 별도 시추선(210)(도 5 참조)의 라이저(220)를 이용하여 용기 본체(110)의 테스트 챔버(C)에 투입시킬 수 있다.

이때, BOP 장비(200)는 도 3에 도시된 바와 같이 용기 커버(120)의 하단에 결합된 상태로 장착되어 용기 커버(120)를 용기 본체(110)의 상면에 밀봉 결합하는 과정에서 이와 동시에 테스트 챔버(C)에 투입되도록 구성될 수 있다(도 5 및 도 6 참조). 즉, 용기 커버(120)와 BOP 장비(200)가 일체로 운반되도록 상호 결합되고, 이러한 용기 커버(120)와 BOP 장비(200)를 라이저(220)에 의해 하향 이동시킴으로써 용기 커버(120)가 용기 본체(110)에 밀봉 결합되고 이와 동시에 BOP 장비(200)가 테스트 챔버(C)에 투입되도록 구성될 수 있다. 또한, 이때 BOP 장비(200)는 테스트 챔버(C)로 투입됨과 동시에 용기 본체(110)의 내부 공간 하부에 위치한 테스트 웰헤드(300)에 안착 결합되도록 구성될 수 있다. 따라서, 용기 커버(120)를 용기 본체(110)에 밀봉 결합시키는 작업, BOP 장비(200)의 투입 작업 및 테스트 웰헤드(300)와의 결합 작업이 동시에 이루어질 수 있으며, 이를 통해 작업이 단순화되어 편리하고 신속하게 수행될 수 있다.

이와 같이 BOP 장비(200)가 용기 커버(120)의 하단에 결합되는 경우, BOP 장비(200)는 용기 커버(120)를 통해 라이저(220)와 연결되도록 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 테스트 작동 유닛(P)의 제어실(600)은 BOP 장비(200), 외압 공급 유닛(400) 및 내압 공급 유닛(500)의 동작을 제어함과 동시에 BOP 장비(200)의 작동 상태를 모니터링할 수 있도록 구성된다.

이러한 제어실(600)은 도시되지는 않았으나 별도의 케이블 라인(미도시)을 통해 BOP 장비(200), 외압 공급 유닛(400) 및 내압 공급 유닛(500)과 연결될 수 있으며, 이러한 케이블 라인 또한 길이 조절을 위해 전술한 릴 장치에 권취된 형태로 구성될 수 있다. 물론, 케이블 라인과 같은 유선 형태 이외에 무선 송수신부(미도시)를 이용한 무선 통신 방식으로 BOP 장비(200), 외압 공급 유닛(400) 및 내압 공급 유닛(500)을 제어할 수도 있을 것이다.

한편, 제어실(600)에서 BOP 장비(200)를 제어하기 위해, 전기 신호를 공급하는 먹스 케이블(Mux Cable)이 제어실로부터 BOP 장비로 2개 연결되며, HPU(Hydraulic Power Unit)와 같은 유압 공급 장치로부터 BOP 장비에 구비된 2개의 유압 라인(conduit line)을 통해 BOP 장비로 유압을 공급할 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 먹스 케이블을 통해 전력 및 밸브 조작 신호가 전달되며, BOP 장비의 램 및 에뉼라는 공급된 유압을 사용하여 닫히고 열리는 동작이 수행된다.

이와 같은 구조에 따라 BOP 장비(200)에 대한 외압 및 내압 테스트 이외에도 BOP 장비(200)의 설치 과정이 정상적으로 이루어지는지 여부 등을 테스트할 수 있다. 예를 들면, BOP 장비(200)가 테스트 웰헤드(300)에 정상적으로 래칭 결합하는지 여부를 테스트할 수 있다. 또한, BOP 장비(200)를 동작 제어할 수 있는 제어실(600)을 통해 BOP 장비(200)에 대한 각종 제어 테스트 및 실제 해저 유정에서 일어나는 모든 동작에 대한 테스트가 가능하다.

이때, 압력 용기(100) 내부에는 압력 용기(100)의 내부 상태 및 BOP 장비(200)의 작동 상태 등을 모니터링할 수 있도록 다양한 센서 및 영상 장비 등이 추가로 장착될 수 있으며, 이러한 센서 및 영상 장비들이 제어실(600)과 연결되어 제어실(600)을 통해 BOP 장비(200)에 대한 작동 상태를 모니터링하도록 할 수 있다.

예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이 압력 용기(100)의 내부 상태를 관찰할 수 있도록 수중 카메라(150) 및 조명(미도시)이 압력 용기(100) 내부에 장착될 수 있으며, 압력 용기(100)의 내부 상태를 측정할 수 있도록 센서 모듈(140)이 압력 용기(100)의 내부에 장착될 수 있다. 센서 모듈(140)은 압력 센서, 온도 센서, 스트레인 게이지, 수평계 등을 포함할 수 있다. 스트레인 게이지를 통해 BOP 장비(200)의 램 장치에 대한 변형량을 계측할 수 있고, 압력 센서 및 온도 센서를 통해 압력 용기(100)의 내부 공간에 대한 압력 및 온도 등의 환경 조건을 계측할 수 있다. 또한, 수중 카메라(150)를 통해 BOP 장비와 테스트 웰헤드의 래칭 결합 과정을 관찰할 수 있고, 장비의 파손 여부 등을 확인할 수 있다.

한편, 압력 용기(100) 내부에는 도 3에 도시된 바와 같이 제어실(600)과 정보를 송수신하는 어쿠스틱 제어부(160)가 장착될 수 있으며, 어쿠스틱 제어부(160)는 어쿠스틱 제어명령 유닛, 트랜스듀서, 트랜시버 등으로 구성된다. 어쿠스틱 제어명령 유닛을 통해 BOP 장비의 동작 제어 기능을 수행할 수 있고, 트랜스듀서 및 트랜시버를 통해 BOP 장비 제어 정보의 수신 및 모니터링 정보의 송신을 수행할 수 있다.

한편, 압력 용기(100) 내부에는 테스트 챔버(C) 내부에 고정 장착된 BOP 장비(200)에 대한 테스트 보조 작업이 가능하도록 별도의 로봇암(700)이 장착될 수 있다. 로봇암(700)은 다양한 형태로 제작될 수 있는데, 일반적인 ROV(Remotely Operated Vehicle)에 사용되는 로봇암이 적용될 수 있다. 이러한 로봇암(700)은 BOP 장비(200)와 테스트 웰헤드(300)와의 결합 과정을 보조하거나 또는 BOP 장비에 대한 작동 테스트 기능, 압력 테스트 보조 기능, 유지 보수 기능 등 다양한 작업을 수행하도록 구성될 수 있으며, 이에 대한 동작 제어는 제어실(600)을 통해 수행될 수 있다.

또한, 로봇암(700)의 위치 이동을 위해 압력 용기(100)의 내측면에는 가이드 레일(710)이 장착되고, 로봇암(700)은 가이드 레일(710)을 따라 이동 가능하도록 결합될 수 있다. 이때, 가이드 레일(710)은 도 3에 도시된 바와 같이 압력 용기(100)의 내측면에 상하 방향으로 길게 형성될 수도 있고, 이에 더하여 압력 용기(100)의 내측면에 원주 방향을 따라 길게 형성될 수도 있는 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치를 이용하여 BOP 장비에 대한 테스트 수행 과정을 개략적으로 도시한 작동 상태도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치를 이용하여 BOP 장비(200)를 테스트하는 과정을 살펴보면, 먼저, 부유식 플랫폼(101)을 미리 설정된 지점, 즉, BOP 장비(200)에 대한 테스트 지점으로 해상 이동시키고, 이 지점에서 도 4에 도시된 바와 같이 크레인(800)을 이용하여 용기 본체(110)를 해저 바닥에 배치시킨다. 이때, 테스트 작업을 수행하는 지점은 천해 영역, 예를 들면, 수심 20 m ~ 40 m 정도의 영역에 해당되는 것이 바람직하며, 이를 통해 테스트 작업을 신속하고 편리하게 수행할 수 있다. 또한, 이와 같이 용기 본체(110)를 해저 바닥에 하강 이동시킴으로써, 용기 본체(110)의 테스트 챔버(C)에는 해수가 가득차게 된다.

한편, 용기 본체(110)를 해저 바닥에 배치시키는 동안 또는 그 이전이나 이후 용기 커버(120)의 하단에 BOP 장비(200)를 결합하고, 용기 커버(120)의 상단에는 시추선(210)에 구비된 라이저(220)를 BOP 장비(200)와 연결되게 결합한다.

이후, 도 5에 도시된 바와 같이 BOP 장비(200)가 용기 본체(110)에 투입되도록 시추선(210)으로부터 라이저(220)를 하향 이동시켜 용기 커버(120)를 용기 본체(110)에 결합시킨다. 이때, 부유식 플랫폼(101)은 용기 본체(110)를 해저 바닥에 배치시킨 상태에서 도 5에 도시된 바와 같이 용기 본체(110)의 연직 상부로부터 벗어나도록 해상에서 수평 이동하고, 이후, 시추선(210)을 용기 본체(110)의 연직 상부측으로 해상에서 수평 이동시키며, 이 상태에서 라이저(220)를 하향 이동시켜 용기 커버(120)를 용기 본체(110)에 결합시킨다.

용기 커버(120)가 용기 본체(110)에 결합 완료되면, 도 6에 도시된 바와 같이 압력 용기(100)는 용기 본체(110)와 용기 커버(120)와 밀봉 결합된 상태로 테스트 챔버(C)가 형성되고, BOP 장비(200)는 테스트 챔버(C)에 투입되어 테스트 챔버(C)에 저장된 해수에 잠기게 된다. 또한, BOP 장비(200)는 테스트 챔버(C)에 투입됨과 동시에 테스트 웰헤드(300)에 래칭 결합된다.

이러한 과정에서 BOP 장비(200)의 래칭 결합 상태를 테스트할 수도 있다. 또한, 이 상태에서 외압 공급 유닛(400)을 작동시켜 BOP 장비(200)에 대한 외압 테스트를 수행할 수 있고, 내압 공급 유닛(500)을 작동시켜 BOP 장비(200)에 대한 내압 테스트를 수행할 수도 있다. 이러한 테스트 과정은 제어실(600)을 통해 동작 제어될 수 있고, 제어실(600)을 통해 모니터링될 수 있다.

이상에서는 BOP 장비(200)가 용기 커버(120)를 통해 라이저(220)와 연결되어 하강 이동하는 방식으로 해저의 용기 본체(110)에 투입되는 것으로 설명하였으나, 이와 달리 용기 본체(110)가 부유식 플랫폼(101)에 위치한 상태에서 별도의 크레인을 이용하여 용기 커버(120)와 함께 BOP 장비(200)를 용기 본체(110) 내부로 투입하고, 용기 커버(120)와 용기 본체(110)가 밀봉 결합된 상태로 압력 용기(100)를 크레인(800)을 이용하여 해저로 하강 이동시킨 후, 시추선(210)의 라이저(220)를 하향 연장하여 용기 커버(120)의 상단에 결합하는 방식으로 BOP 장비(200)와 연결되도록 하는 방식으로 테스트를 진행할 수도 있을 것이다. 라이저(220)를 결합 연결한 이후, 외압 공급 유닛(400) 및 내압 공급 유닛(500) 등을 이용한 테스트 과정은 전술한 방식과 동일하게 진행된다.

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: 부유식 플랫폼
110: 용기 본체 111: 외압 공급 포트
112: 내압 공급 포트 120: 용기 커버
140: 센서 모듈 150: 수중 카메라
160: 어쿠스틱 제어부 200: BOP 장비
210: 시추선 220: 라이저
300: 테스트 웰헤드 400: 외압 공급 유닛
410: 외압 공급 펌프 420: 외압 연결 라인
500: 내압 공급 유닛 510: 내압 공급 펌프
520: 내압 연결 라인 600: 제어실
700: 로봇암 710: 가이드 레일
800: 크레인

Claims (15)

1. BOP 장비를 테스트하는 BOP 테스트 장치에 있어서,
   해상에 부유할 수 있도록 설치되는 부유식 플랫폼;
   자중에 의해 해저 바닥으로 하강 이동할 수 있도록 상기 부유식 플랫폼에 분리 가능하게 결합되며, 내부에는 상기 BOP 장비가 투입될 수 있도록 테스트 챔버가 형성되고, 상기 테스트 챔버에는 상기 BOP 장비가 잠기도록 액체가 저장되는 압력 용기;
   상기 부유식 플랫폼에 장착되며 상기 압력 용기의 해저 높이를 조절할 수 있도록 상기 압력 용기를 견인하는 크레인; 및
   상기 BOP 장비에 심해 조건의 테스트 환경을 제공할 수 있도록 상기 압력 용기와 연결되는 테스트 작동 유닛
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 부유식 플랫폼의 중앙부에는 상하 방향으로 관통홀이 형성되고, 상기 압력 용기는 상기 크레인에 의해 견인되어 상기 관통홀에 삽입되는 형태로 상기 부유식 플랫폼에 결합되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 부유식 플랫폼에는 상기 부유식 플랫폼을 해상 이동시킬 수 있는 별도의 추진 장치가 장착되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 압력 용기는
   내부 공간에 상기 테스트 챔버가 형성되도록 상면이 개방되는 용기 본체와, 상기 용기 본체의 개방된 상면에 밀봉 결합되는 용기 커버를 포함하고, 상기 용기 본체가 상기 크레인의 와이어에 연결되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 BOP 장비는 상기 용기 커버의 하단에 결합되어 상기 용기 커버가 상기 용기 본체에 결합되는 과정에서 상기 테스트 챔버에 투입되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 용기 커버는 해상에 배치되는 별도의 시추선으로부터 해저로 연장되는 라이저의 하단에 연결되고,
   상기 용기 본체가 상기 크레인에 의해 하향 이동하여 해저 바닥에 고정 배치된 상태에서, 상기 용기 커버가 상기 라이저와 함께 하향 이동하여 상기 용기 본체에 결합되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 압력 용기 내부에는 상기 BOP 장비가 상기 테스트 챔버에 투입되어 결합되도록 테스트 웰헤드가 장착되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 테스트 작동 유닛은
   상기 테스트 챔버에 저장된 액체의 압력이 심해 압력에 도달하도록 액체의 압력을 상승시키는 외압 공급 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 테스트 작동 유닛은
   상기 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 내압이 전달되도록 상기 테스트 웰헤드에 고압의 유체를 공급하는 내압 공급 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 테스트 작동 유닛은
    상기 BOP 장비, 외압 공급 유닛 및 내압 공급 유닛의 동작을 제어하고 상기 BOP 장비에 대한 테스트 상태를 모니터링할 수 있는 별도의 제어실을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
11. 제 1 항에 기재된 BOP 테스트 장치를 이용하여 BOP 장비를 테스트하는 BOP 테스트 방법에 있어서,
    상기 부유식 플랫폼을 미리 설정된 지점으로 이동시키는 단계;
    상기 압력 용기의 테스트 챔버에 상기 BOP 장비를 투입하는 단계;
    상기 BOP 장비가 투입된 상기 압력 용기를 상기 크레인을 이용하여 해저 바닥에 배치시키는 단계;
    별도의 시추선으로부터 라이저를 하향 이동시켜 상기 라이저와 상기 BOP 장비가 연결되도록 상기 라이저를 상기 압력 용기에 결합하는 단계; 및
    상기 테스트 작동 유닛을 작동시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 방법.
12. 제 4 항에 기재된 BOP 테스트 장치를 이용하여 BOP 장비를 테스트하는 BOP 테스트 방법에 있어서,
    상기 부유식 플랫폼을 미리 설정된 지점으로 이동시키는 단계;
    상기 용기 본체를 상기 크레인을 이용하여 해저 바닥에 배치시키는 단계;
    상기 용기 커버의 하단에 상기 BOP 장비를 결합하고, 상기 용기 커버의 상단에는 별도의 시추선에 구비된 라이저를 상기 BOP 장비와 연결되게 결합하는 단계;
    상기 BOP 장비가 상기 용기 본체에 투입되도록 상기 시추선으로부터 상기 라이저를 하향 이동시켜 상기 용기 커버를 상기 용기 본체에 결합시키는 단계; 및
    상기 테스트 작동 유닛을 작동시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 방법.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 용기 본체를 해저 바닥에 배치시킨 상태에서 상기 부유식 플랫폼을 해상에서 수평 이동시키는 단계; 및
    상기 부유식 플랫폼을 수평 이동시킨 이후, 상기 시추선을 상기 용기 본체의 연직 상부측으로 해상에서 수평 이동시키는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 방법.
14. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 테스트 작동 유닛은
    상기 테스트 챔버에 저장된 액체의 압력이 심해 압력에 도달하도록 액체의 압력을 상승시키는 외압 공급 유닛을 포함하고,
    상기 테스트 작동 유닛을 작동시키는 단계는 상기 외압 공급 유닛을 작동시키는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 방법.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 테스트 작동 유닛은
    상기 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 내압이 전달되도록 상기 테스트 웰헤드에 고압의 유체를 공급하는 내압 공급 유닛을 포함하고,
    상기 테스트 작동 유닛을 작동시키는 단계는 상기 내압 공급 유닛을 작동시키는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 방법.

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