KR20150009093A

KR20150009093A - Bop 테스트 장치용 압력 용기와 이를 이용한 bop 장비 테스트 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20150009093A
Application number: KR20130082769A
Authority: KR
Inventors: 주영석; 이태환; 이광민; 류민철
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2013-07-15
Filing date: 2013-07-15
Publication date: 2015-01-26

Abstract

본 발명은 BOP 테스트 장치용 압력 용기와 이를 이용한 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 하고, 또한 BOP 장비의 테스트 과정에서 BOP 장비를 테스트 챔버에 용이하게 투입할 수 있고, 테스트 챔버의 밀봉 상태를 안정적으로 유지시킬 수 있어 BOP 장비에 대한 심해 환경에서의 테스트를 더욱 편리하게 수행할 수 있도록 하는 BOP 테스트 장치용 압력 용기와 이를 이용한 BOP 장비 테스트 장치 및 방법을 제공한다.

Description

BOP 테스트 장치용 압력 용기와 이를 이용한 BOP 장비 테스트 장치 및 방법{Pressure Vessel for Testing BOP and BOP Test Apparatus and Method Using The Same}

본 발명은 BOP 테스트 장치용 압력 용기와 이를 이용한 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 하고, 또한 BOP 장비의 테스트 과정에서 BOP 장비를 테스트 챔버에 용이하게 투입할 수 있고, 테스트 챔버의 밀봉 상태를 안정적으로 유지시킬 수 있어 BOP 장비에 대한 심해 환경에서의 테스트를 더욱 편리하게 수행할 수 있도록 하는 BOP 테스트 장치용 압력 용기와 이를 이용한 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.

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 장비의 테스트 과정에서 BOP 장비를 테스트 챔버에 용이하게 투입할 수 있고, 테스트 챔버의 밀봉 상태를 안정적으로 유지시킬 수 있어 BOP 장비에 대한 심해 환경에서의 테스트를 더욱 편리하게 수행할 수 있도록 하는 BOP 테스트 장치용 압력 용기와 이를 이용한 BOP 장비 테스트 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은, 내부에 BOP 장비가 투입될 수 있도록 테스트 챔버가 형성되고, 상기 테스트 챔버에는 상기 BOP 장비가 잠기도록 액체가 저장될 수 있는 압력 용기; 및 상기 테스트 챔버에 저장된 액체의 압력이 심해 압력에 도달하도록 액체의 압력을 상승시키는 외압 공급 유닛을 포함하고, 상기 압력 용기는 내부에 상기 테스트 챔버가 형성되고 상면이 개방된 형태로 형성되는 용기 본체; 상기 용기 본체의 개방된 상면에 밀봉 결합되는 용기 커버; 및 상기 용기 커버에 상하 관통 결합되며, 상단 및 하단에는 각각 라이저 및 상기 BOP 장비가 탈착 가능하게 결합되는 연결 어댑터를 포함하고, 상기 라이저 및 BOP 장비는 상기 연결 어댑터를 통해 상호 연통되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치를 제공한다.

이때, 상기 압력 용기는 상기 BOP 장비가 상기 테스트 챔버에 투입된 상태에서 안착 결합될 수 있도록 상기 용기 본체의 하단부에 관통 결합되는 테스트 웰헤드를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 BOP 테스트 장치는, 상기 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 내압이 전달되도록 상기 테스트 웰헤드에 고압의 유체를 공급하는 내압 공급 유닛을 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 연결 어댑터의 상단에는 상기 라이저가 결합되도록 라이저 커넥터가 형성되고, 상기 연결 어댑터의 하단에는 상기 BOP 장비가 결합되도록 BOP 커넥터가 형성될 수 있다.

또한, 상기 연결 어댑터에는 상기 라이저와 상기 BOP 장비가 상호 연통될 수 있도록 상기 라이저 커넥터와 BOP 커넥터 사이에 연결홀이 관통 형성될 수 있다.

또한, 상기 연결 어댑터에는 별도의 핫라인 및 먹스라인이 상기 BOP 장비와 연결될 수 있도록 상기 핫라인 및 먹스라인이 각각 결합될 수 있는 핫라인 커넥터 및 먹스라인 커넥터가 형성될 수 있다.

또한, 상기 압력 용기의 내부에는 상기 BOP 장비의 작동 상태 및 상기 압력 용기 내부의 테스트 환경을 모니터링할 수 있는 모니터링 유닛이 구비되고, 상기 용기 커버에는 상기 모니터링 유닛에 연결되는 케이블이 결합될 수 있도록 모니터링 커넥터가 형성될 수 있다.

또한, 상기 용기 본체의 내주면 상단부에는 상기 용기 커버의 가장자리 둘레 부위가 안착 결합될 수 있도록 단턱부가 형성되며, 상기 용기 커버와 상기 단턱부 사이에는 실링 부재가 삽입 개재될 수 있다.

또한, 상기 용기 커버가 상기 용기 본체의 단턱부에 안착 결합된 상태에서 상기 용기 커버를 상기 단턱부에 밀착 가압할 수 있도록 별도의 가압 수단이 구비될 수 있다.

또한, 상기 가압 수단은 상기 단턱부의 수직 내주면에 나사 결합하도록 링 형태로 형성되는 고정링을 포함하고, 상기 단턱부의 수직 내주면과 상기 고정링의 외주면에는 각각 서로 암수 대응되는 나사산이 형성되며, 상기 고정링은 수직축을 중심으로 회전하며 나사산을 따라 상하 이동하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 용기 커버에는 상기 테스트 챔버로부터 액체가 배출될 수 있도록 액체 배출 라인이 관통 장착되고, 상기 액체 배출 라인에는 개폐 밸브가 장착될 수 있다.

한편, 본 발명은, 상기한 BOP 테스트 장치를 이용하여 상기 BOP 장비를 테스트하는 BOP 테스트 방법으로서, 상기 BOP 장비가 상기 테스트 웰헤드에 안착 결합되도록 상기 테스트 챔버에 상기 BOP 장비를 투입하는 BOP 투입 단계; 및 상기 외압 공급 유닛을 통해 상기 테스트 챔버에 액체를 공급하고 액체의 압력을 상승시키는 외압 공급 단계를 포함하고, 상기 BOP 투입 단계는 상기 연결 어댑터, BOP 장비, 라이저 및 용기 커버가 상호 결합된 상태에서 상기 용기 커버를 상기 용기 본체에 결합하는 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 방법을 제공한다.

이때, 상기 BOP 투입 단계는 상기 연결 어댑터에 상기 BOP 장비를 결합하는 단계; 상기 BOP 장비가 결합된 연결 어댑터를 상기 용기 커버에 결합하는 단계; 상기 용기 커버에 결합된 연결 어댑터에 상기 라이저를 결합하는 단계; 및 상기 용기 커버를 상기 용기 본체에 결합하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 용기 커버를 상기 용기 본체에 결합하는 단계는, 상기 용기 커버의 가장자리 둘레 부위가 상기 용기 본체의 내주면 상단부에 형성된 단턱부에 안착 결합되도록 상기 용기 커버를 상기 용기 본체에 결합하고, 별도의 가압 수단을 통해 상기 용기 커버를 상기 단턱부에 밀착 가압시키는 방식으로 수행될 수 있다.

또한, 상기 외압 공급 단계는 상기 외압 공급 유닛을 통해 상기 테스트 챔버에 액체를 공급하는 단계; 상기 용기 커버에 연결된 액체 배출 라인을 통해 상기 테스트 챔버로부터 액체가 배출되면, 상기 액체 배출 라인에 장착된 개폐 밸브를 차단하는 단계; 및 상기 외압 공급 유닛을 통해 상기 테스트 챔버에 저장되는 액체의 압력을 심해 압력까지 상승시키는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 상기 BOP 테스트 방법은, 상기 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 내압이 전달되도록 상기 테스트 웰헤드에 고압의 유체를 공급하는 내압 공급 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 본 발명은, 내부에 BOP 장비가 투입될 수 있도록 테스트 챔버가 형성되고, 상면이 개방된 형태로 형성되는 용기 본체; 상기 용기 본체의 개방된 상면에 밀봉 결합되는 용기 커버; 및 상기 용기 커버에 상하 관통 결합되며, 상단 및 하단에는 각각 라이저 및 상기 BOP 장비가 탈착 가능하게 결합되는 연결 어댑터를 포함하고, 상기 라이저 및 BOP 장비는 상기 연결 어댑터를 통해 상호 연통되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치용 압력 용기를 제공한다.

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 장비의 테스트를 위해 BOP 장비를 테스트 챔버에 용이하게 투입할 수 있고, 테스트 챔버의 밀봉 상태를 안정적으로 유지시켜 BOP 장비에 대한 심해 환경에서의 테스트를 더욱 편리하게 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치의 압력 용기에 대한 구성을 일부 분해하여 개략적으로 도시한 분해 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치의 압력 용기에 대한 구성을 조립된 상태로 개략적으로 도시한 조립 단면도,
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치의 압력 용기를 조립하는 과정을 개략적으로 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 테스트 장치의 압력 용기에 대한 구성을 일부 분해하여 개략적으로 도시한 분해 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치의 압력 용기에 대한 구성을 조립된 상태로 개략적으로 도시한 조립 단면도이다.

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, 압력 용기(100)와, 외압 공급 유닛(400)을 포함하여 구성되며, 내압 공급 유닛(500)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

압력 용기(100)는 내부에 BOP 장비(200)가 투입될 수 있도록 내부 공간에 테스트 챔버(C)가 형성되고, 테스트 챔버(C)에는 BOP 장비(200)가 잠기도록 액체(L)가 저장된다.

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. 또한, 압력 용기(100)는 부식 방지를 위해 음극 전원에 연결되는 방식으로 구성될 수 있다.

또한, 압력 용기(100)는, 내부에 테스트 챔버(C)가 형성되고 상면이 개방된 형태로 형성되는 용기 본체(110)와, 용기 본체(110)의 개방된 상면에 밀봉 결합되는 용기 커버(120)와, 용기 커버(120)에 상하 관통 결합되며 상단 및 하단에는 각각 라이저(220) 및 BOP 장비(200)가 탈착 가능하게 결합될 수 있는 연결 어댑터(130)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 연결 어댑터(130)는 라이저(220) 및 BOP 장비(200)가 결합된 상태에서 상호 연통되도록 형성된다.

즉, 압력 용기(100)는 용기 본체(110)와 용기 커버(120)로 분리 형성되어 테스트 챔버(C)를 개방할 수 있도록 형성되며, 용기 커버(120)에는 라이저(220)와 BOP 장비(200)가 상하단에 각각 연결되도록 연결 어댑터(130)가 결합된다. 이때, 용기 본체(110)와 용기 커버(120) 사이의 결합 부위에는 밀봉 결합을 위해 실링 부재(R)가 삽입 개재되며, 용기 커버(120)와 연결 어댑터(130) 사이의 결합 부위에도 밀봉 결합을 위한 실링 부재(R)가 삽입 개재될 수 있다.

이와 같은 구조에 따라 용기 커버(120)의 연결 어댑터(130)에 BOP 장비(200)와 라이저(220)를 연결한 상태로, 용기 커버(120)를 용기 본체(110)에 결합시킴으로써, 별도의 라이저 연결 작업이나 BOP 장비(200) 투입 작업 없이 BOP 장비(200)를 용이하게 테스트 챔버(C)에 투입시킬 수 있다.

이때, 용기 본체(110)의 하단부에는 BOP 장비(200)가 테스트 챔버(C)에 투입된 상태에서 안착 결합될 수 있도록 별도의 테스트 웰헤드(300)가 장착되는데, 테스트 웰헤드(300)는 용기 본체(110)의 하단부에 상하 관통 결합되는 방식으로 장착된다.

따라서, 용기 커버(120)의 연결 어댑터(130)에 BOP 장비(200)를 연결한 후 용기 커버(120)를 용기 본체(110)에 결합시키면, BOP 장비(200)가 테스트 챔버(C)에 투입됨과 동시에 BOP 장비(200)는 하단의 테스트 웰헤드(300)에 안착 결합된다.

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. 도시되지는 않았으나, 압력 용기(100)에는 외압 연결 라인(420)과 연결되도록 별도의 외압 공급 포트(미도시)가 형성될 수 있다.

이러한 외압 공급 유닛(400)을 통해 BOP 장비(200)에 대한 외압을 공급하는 과정을 살펴보면, 먼저, 용기 본체(110)와 용기 커버(120)를 밀봉 결합하여 BOP 장비(200)가 테스트 챔버(C) 내부에 위치하도록 하고, 이 상태에서 외압 공급 유닛(400)을 통해 테스트 챔버(C)에 액체(L)를 공급한다. 테스트 챔버(C)에 액체가 가득찬 이후, 계속해서 외압 공급 유닛(400)을 통해 액체를 공급하면, 테스트 챔버(C) 내부에 저장된 액체가 가압되는데, 이러한 방식으로 액체의 압력이 심해 조건에서의 압력 상태가 될 때까지 계속해서 가압함으로써, BOP 장비(200)에 대한 외압을 제공할 수 있다.

이때, 용기 커버(120)에는 테스트 챔버(C)로부터 액체(L)가 배출될 수 있도록 액체 배출 라인(170)이 관통 장착되고, 액체 배출 라인(170)에는 별도의 개폐 밸브(171)가 장착된다. 따라서, 외압 공급 유닛(400)을 통해 테스트 챔버(C)에 액체를 공급하는 경우, 테스트 챔버(C)에 액체가 완전히 가득차게 되면, 액체 배출 라인(170)을 통해 액체가 외부로 배출되게 된다. 이와 같이 액체 배출 라인(170)을 통해 액체가 배출되면, 액체 배출 라인(170)에 장착된 개폐 밸브(171)를 차단 작동시킨다. 이 상태에서 외압 공급 유닛(400)을 통해 테스트 챔버(C)에 저장된 액체를 가압하여 액체의 압력을 심해 압력, 예를 들어 4,300 psi 이상의 압력까지 상승시킬 수 있으며, 이러한 방식으로 테스트 챔버에 외압을 공급할 수 있다.

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

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. 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.

이와 같은 구조에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치는 별도의 압력 용기(100) 내부 액체(L)의 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.

다음으로, 용기 커버(120) 및 연결 어댑터(130)의 구성을 좀더 자세히 살펴보면, 용기 커버(120)에 결합된 연결 어댑터(130)의 상하단에는 각각 라이저(220) 및 BOP 장비(200)가 탈착 가능하게 결합되는데, 이를 위해 연결 어댑터(130)의 상단에는 라이저 커넥터(131)가 형성되고, 연결 어댑터(130)의 하단에는 BOP 커넥터(133)가 형성된다. 라이저(220) 및 BOP 장비(200)에는 상호 연결을 위해 일반적으로 라이저 연결부(221)와 BOP 연결부(201)가 각각 형성되는데, 연결 어댑터(130)의 라이저 커넥터(131)와 BOP 커넥터(133)는 이러한 라이저 연결부(221)와 BOP 연결부(201)가 각각 연결될 수 있도록 형성된다.

또한, 연결 어댑터(130)의 내부 공간에는 라이저(220)와 BOP 장비(200)의 내부 공간이 상호 연통될 수 있도록 라이저 커넥터(131)와 BOP 커넥터(133) 사이를 잇는 연결홀(131)이 관통 형성되며, 이를 통해 라이저(220)와 BOP 장비(200)가 라이저 커넥터(131)와 BOP 커넥터(133)에 연결된 상태에서 상호 연통된다.

한편, 라이저(220)는 일반적으로 드릴 스트링이 통과하는 메인관과, BOP 장비의 작동 및 머드 순환을 위해 메인관의 외곽 둘레를 따라 서브관이 배치되는 형태로 구성된다. 이러한 라이저(220)의 외곽에는 별도의 핫라인(hot line)(222) 및 먹스라인(mux line)(223)이 배치되는데, 연결 어댑터(130)에는 이러한 핫라인(222) 및 먹스라인(223)이 각각 결합될 수 있도록 핫라인 커넥터(134) 및 먹스라인 커넥터(135)가 형성될 수 있다.

또 한편, 압력 용기(100)의 내부에는 BOP 장비(200)의 작동 상태 및 압력 용기 내부의 테스트 환경을 모니터링할 수 있는 별도의 모니터링 유닛(140,150)이 구비될 수 있는데, 용기 커버(120)에는 이러한 모니터링 유닛에 연결되는 케이블(180)이 결합될 수 있도록 모니터링 커넥터(181)가 형성될 수 있다.

이때, 모니터링 유닛은 다양한 센서 및 영상 장비들을 포함할 수 있는데, 예를 들면, 도 1 및 도 2에 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.

다음으로, 용기 커버(120)와 용기 본체(110)의 밀봉 결합 구조를 좀 더 자세히 살펴보면, 먼저, 용기 본체(110)의 내주면 상단부에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 단턱부(111)가 형성되고, 용기 커버(120)는 가장자리 둘레 부위가 이러한 단턱부(111)에 안착 결합되는 형태로 용기 본체(110)에 결합된다. 이때, 용기 커버(120)와 단턱부(111) 사이에는 밀봉 결합을 위한 실링 부재(R)가 삽입 개재될 수 있다.

이와 같이 용기 커버(120)가 용기 본체(110)의 단턱부(111)에 안착 결합된 상태에서, 용기 커버(120)와 용기 본체(110)의 밀봉 결합을 위해 용기 커버(120)를 단턱부(111)에 밀착 가압하는 별도의 가압 수단이 구비될 수 있는데, 이러한 가압 수단은 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 유압식 클램프 형태로 형성될 수 있다.

또한, 가압 수단은 본 발명의 일 실시예에 따라 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 단턱부(111)의 수직 내주면에 나사 결합하도록 링 형태로 형성되는 고정링(160)을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 단턱부(111)의 수직 내주면에는 암나사산(S1)이 형성되고, 이에 대응되도록 고정링(160)의 외주면에는 수나사산(S2)이 형성되며, 이와 같이 서로 대응되는 나사산(S1,S2)을 통해 고정링(160)이 단턱부(111)에 나사 결합될 수 있다. 따라서, 고정링(160)을 수직축(CL)(도 6 참조)을 중심으로 회전시키게 되면, 고정링(160)이 나사산을 따라 상하 이동하게 되며, 이를 통해 용기 커버(120)를 하향 가압하여 단턱부(111)에 밀착시킬 수 있다.

다음으로, 도 3 내지 도 6을 중심으로 BOP 장비(200)를 테스트 웰헤드(300)에 안착 결합되도록 테스트 챔버(C)에 투입하는 과정을 살펴본다.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치의 압력 용기를 조립하는 과정을 개략적으로 도시한 동작 흐름도이다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이 연결 어댑터(130)의 하단 BOP 커넥터(133)에 BOP 장비(200)를 연결 결합한다. 이후, 도 4에 도시된 바와 같이 BOP 장비(200)가 결합된 연결 어댑터(130)를 용기 커버(120)에 결합한다. 이 상태에서 도 5에 도시된 바와 같이 연결 어댑터(130)의 상단 라이저 커넥터(132)에 라이저(220)를 연결 결합한다. 이와 같이 라이저(220), BOP 장비(200), 연결 어댑터(130) 및 용기 커버(120)가 서로 결합된 상태에서, 도 6에 도시된 바와 같이 용기 커버(120)를 용기 본체(110)에 결합함으로써, BOP 장비(200)가 테스트 챔버(C)에 투입되며, 이와 동시에 BOP 장비(200)가 테스트 웰헤드(300)에 안착 결합된다.

이때, 용기 커버(120)를 용기 본체(110)에 결합하는 과정은 전술한 바와 같이 용기 커버(120)의 가장자리 둘레 부위가 용기 본체(110)의 내주면 상단부에 형성된 단턱부(111)에 안착 결합되도록 용기 커버(120)를 용기 본체(110)에 결합하고, 이 상태에서 별도의 가압 수단을 통해 용기 커버(120)를 단턱부(111)에 밀착 가압시키는 방식으로 수행된다. 예를 들면, 가압 수단으로 고정링(160)이 사용될 수 있으며, 고정링(160)을 단턱부(111)의 수직 내주면에 나사 결합하여 용기 커버(120)를 밀착 가압하도록 할 수 있다.

이상의 과정을 통해 BOP 장비(200)를 테스트 챔버(C)에 투입하게 되면, 이후 외압 공급 유닛(400)을 통해 테스트 챔버(C)에 액체를 공급하고 액체의 압력을 상승시키는 방식으로 외압을 공급하여 BOP 장비에 대한 외압 테스트를 수행할 수 있다. 물론, 테스트 웰헤드(300)를 통해 BOP 장비(200)에 내압이 전달되도록 내압 공급 유닛(500)을 통해 테스트 웰헤드(300)에 고압의 유체를 공급하는 방식으로 내압을 공급하여 BOP 장비에 대한 내압 테스트를 수행할 수도 있으며, 이러한 내압 테스트는 외압 테스트 이전 또는 이후에 수행할 수 있다.

한편, 외압을 공급하는 과정은 전술한 바와 같이 외압 공급 유닛(400)을 통해 테스트 챔버(C)에 액체를 공급하고, 테스트 챔버(C)에 액체가 가득차서 용기 커버(120)의 액체 배출 라인(170)을 통해 액체가 배출되면, 액체 배출 라인(170)에 장착된 개폐 밸브(171)를 차단하고, 이 상태에서 외압 공급 유닛(400)을 통해 테스트 챔버(C)에 계속해서 액체를 공급하여 액체의 압력을 상승시키는 방식으로 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 110: 용기 본체
111: 단턱부 120: 용기 커버
130: 연결 어댑터 200: BOP 장비
220: 라이저 300: 테스트 웰헤드
400: 외압 공급 유닛 500: 내압 공급 유닛

Claims

내부에 BOP 장비가 투입될 수 있도록 테스트 챔버가 형성되고, 상기 테스트 챔버에는 상기 BOP 장비가 잠기도록 액체가 저장될 수 있는 압력 용기; 및
상기 테스트 챔버에 저장된 액체의 압력이 심해 압력에 도달하도록 액체의 압력을 상승시키는 외압 공급 유닛
을 포함하고, 상기 압력 용기는
내부에 상기 테스트 챔버가 형성되고 상면이 개방된 형태로 형성되는 용기 본체;
상기 용기 본체의 개방된 상면에 밀봉 결합되는 용기 커버; 및
상기 용기 커버에 상하 관통 결합되며, 상단 및 하단에는 각각 라이저 및 상기 BOP 장비가 탈착 가능하게 결합되는 연결 어댑터
를 포함하고, 상기 라이저 및 BOP 장비는 상기 연결 어댑터를 통해 상호 연통되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 압력 용기는
상기 BOP 장비가 상기 테스트 챔버에 투입된 상태에서 안착 결합될 수 있도록 상기 용기 본체의 하단부에 관통 결합되는 테스트 웰헤드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
제 2 항에 있어서,
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.
제 1 항에 있어서,
상기 연결 어댑터의 상단에는 상기 라이저가 결합되도록 라이저 커넥터가 형성되고, 상기 연결 어댑터의 하단에는 상기 BOP 장비가 결합되도록 BOP 커넥터가 형성되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 연결 어댑터에는 상기 라이저와 상기 BOP 장비가 상호 연통될 수 있도록 상기 라이저 커넥터와 BOP 커넥터 사이에 연결홀이 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 연결 어댑터에는 별도의 핫라인 및 먹스라인이 상기 BOP 장비와 연결될 수 있도록 상기 핫라인 및 먹스라인이 각각 결합될 수 있는 핫라인 커넥터 및 먹스라인 커넥터가 형성되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 압력 용기의 내부에는 상기 BOP 장비의 작동 상태 및 상기 압력 용기 내부의 테스트 환경을 모니터링할 수 있는 모니터링 유닛이 구비되고,
상기 용기 커버에는 상기 모니터링 유닛에 연결되는 케이블이 결합될 수 있도록 모니터링 커넥터가 형성되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용기 본체의 내주면 상단부에는 상기 용기 커버의 가장자리 둘레 부위가 안착 결합될 수 있도록 단턱부가 형성되며, 상기 용기 커버와 상기 단턱부 사이에는 실링 부재가 삽입 개재되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 용기 커버가 상기 용기 본체의 단턱부에 안착 결합된 상태에서 상기 용기 커버를 상기 단턱부에 밀착 가압할 수 있도록 별도의 가압 수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 가압 수단은
상기 단턱부의 수직 내주면에 나사 결합하도록 링 형태로 형성되는 고정링을 포함하고, 상기 단턱부의 수직 내주면과 상기 고정링의 외주면에는 각각 서로 암수 대응되는 나사산이 형성되며, 상기 고정링은 수직축을 중심으로 회전하며 나사산을 따라 상하 이동하는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 용기 커버에는 상기 테스트 챔버로부터 액체가 배출될 수 있도록 액체 배출 라인이 관통 장착되고, 상기 액체 배출 라인에는 개폐 밸브가 장착되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
제 3 항에 기재된 BOP 테스트 장치를 이용하여 상기 BOP 장비를 테스트하는 BOP 테스트 방법으로서,
상기 BOP 장비가 상기 테스트 웰헤드에 안착 결합되도록 상기 테스트 챔버에 상기 BOP 장비를 투입하는 BOP 투입 단계; 및
상기 외압 공급 유닛을 통해 상기 테스트 챔버에 액체를 공급하고 액체의 압력을 상승시키는 외압 공급 단계
를 포함하고, 상기 BOP 투입 단계는 상기 연결 어댑터, BOP 장비, 라이저 및 용기 커버가 상호 결합된 상태에서 상기 용기 커버를 상기 용기 본체에 결합하는 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 BOP 투입 단계는
상기 연결 어댑터에 상기 BOP 장비를 결합하는 단계;
상기 BOP 장비가 결합된 연결 어댑터를 상기 용기 커버에 결합하는 단계;
상기 용기 커버에 결합된 연결 어댑터에 상기 라이저를 결합하는 단계; 및
상기 용기 커버를 상기 용기 본체에 결합하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 용기 커버를 상기 용기 본체에 결합하는 단계는
상기 용기 커버의 가장자리 둘레 부위가 상기 용기 본체의 내주면 상단부에 형성된 단턱부에 안착 결합되도록 상기 용기 커버를 상기 용기 본체에 결합하고, 별도의 가압 수단을 통해 상기 용기 커버를 상기 단턱부에 밀착 가압시키는 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 외압 공급 단계는
상기 외압 공급 유닛을 통해 상기 테스트 챔버에 액체를 공급하는 단계;
상기 용기 커버에 연결된 액체 배출 라인을 통해 상기 테스트 챔버로부터 액체가 배출되면, 상기 액체 배출 라인에 장착된 개폐 밸브를 차단하는 단계; 및
상기 외압 공급 유닛을 통해 상기 테스트 챔버에 저장되는 액체의 압력을 심해 압력까지 상승시키는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 내압이 전달되도록 상기 테스트 웰헤드에 고압의 유체를 공급하는 내압 공급 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 방법.
내부에 BOP 장비가 투입될 수 있도록 테스트 챔버가 형성되고, 상면이 개방된 형태로 형성되는 용기 본체;
상기 용기 본체의 개방된 상면에 밀봉 결합되는 용기 커버; 및
상기 용기 커버에 상하 관통 결합되며, 상단 및 하단에는 각각 라이저 및 상기 BOP 장비가 탈착 가능하게 결합되는 연결 어댑터
를 포함하고, 상기 라이저 및 BOP 장비는 상기 연결 어댑터를 통해 상호 연통되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치용 압력 용기.