KR20150011083A - Bop 테스트 장치 및 방법 - Google Patents

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조아라
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Abstract

본 발명은 BOP 테스트 장치 및 방법에 관한 것으로, BOP 장비에 머드액을 공급하고, 공급된 머드액을 초크라인 및 킬라인을 통해 회수하여 다시 BOP 장비에 순환 공급하도록 구성함으로써, BOP 장비에 대한 머드액 순환 테스트를 수행할 수 있으며, 머드액 순환 테스트 과정에서 머드액의 누수 발생이나 또는 원활한 흐름 여부 등을 사전에 발견할 수 있도록 하고, 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 테스트 장치 및 방법을 제공한다.

Description

BOP 테스트 장치 및 방법{BOP Test Apparatus and Method}
본 발명은 BOP 테스트 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 BOP 장비에 머드액을 공급하고, 공급된 머드액을 초크라인 및 킬라인을 통해 회수하여 다시 BOP 장비에 순환 공급하도록 구성함으로써, BOP 장비에 대한 머드액 순환 테스트를 수행할 수 있으며, 머드액 순환 테스트 과정에서 머드액의 누수 발생이나 또는 원활한 흐름 여부 등을 사전에 발견할 수 있도록 하고, 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 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.
선행기술로는 국내등록특허 제10-1185286호가 있다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 BOP 장비에 머드액을 공급하고, 공급된 머드액을 초크라인 및 킬라인을 통해 회수하여 다시 BOP 장비에 순환 공급하도록 구성함으로써, BOP 장비에 대한 머드액 순환 테스트를 수행할 수 있으며, 머드액 순환 테스트 과정에서 머드액의 누수 발생이나 또는 원활한 흐름 여부 등을 사전에 발견할 수 있도록 하는 BOP 테스트 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 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 테스트 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, BOP 장비가 래칭 결합되는 테스트 웰헤드; 상기 BOP 장비에 결합된 초크라인 및 킬라인에 연결되는 유체 저장 탱크; 및 상기 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 유체가 공급되도록 상기 유체 저장 탱크로부터 상기 테스트 웰헤드에 유체를 공급하는 유체 공급 펌프를 포함하고, 상기 유체 공급 펌프에 의해 상기 BOP 장비에 공급되는 유체가 상기 초크라인 및 킬라인을 통해 상기 유체 저장 탱크로 유입되어 다시 순환 공급되는 방식으로 유체 순환 테스트가 수행되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치를 제공한다.
이때, 상기 유체 저장 탱크에 저장된 유체 및 상기 유체 공급 펌프에 의해 공급되는 유체는 머드액으로 적용될 수 있다.
또한, 상기 초크라인 및 킬라인은 별도의 매니폴드에 연결되고, 상기 초크라인 및 킬라인을 통해 상기 BOP 장비로부터 배출되는 유체는 상기 매니폴드를 통과하여 상기 유체 저장 탱크로 유입될 수 있다.
또한, 상기 유체 저장 탱크로부터 상기 유체 공급 펌프로 전달되는 유체를 가열할 수 있도록 상기 유체 저장 탱크와 상기 유체 공급 펌프 사이에는 별도의 가열 장치가 구비될 수 있다.
또한, 상기 테스트 웰헤드 및 BOP 장비는 별도의 압력 용기 내부에 장착되고, 상기 압력 용기 내부에는 상기 테스트 웰헤드 및 BOP 장비가 잠기도록 액체가 저장될 수 있다.
또한, 상기 압력 용기 내부에 저장된 액체의 압력이 심해 압력에 도달하도록 액체의 압력을 상승시킬 수 있는 외압 공급 유닛이 더 구비되고, 상기 외압 공급 유닛에 의해 상기 BOP 장비에 대한 외압 테스트가 수행될 수 있다.
또한, 상기 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 내압이 전달되도록 상기 테스트 웰헤드에 고압의 유체를 공급할 수 있는 내압 공급 유닛이 더 구비되고, 상기 내압 공급 유닛에 의해 상기 BOP 장비에 대한 내압 테스트가 수행될 수 있다.
또한, 상기 BOP 장비, 외압 공급 유닛, 내압 공급 유닛 및 유체 공급 펌프의 동작을 제어할 수 있도록 별도의 제어실이 구비되고, 상기 제어실의 동작 제어에 의해 상기 BOP 장비에 대한 유체 순환 테스트, 외압 테스트 및 내압 테스트가 수행될 수 있다.
또한, 상기 제어실은 상기 유체 순환 테스트 및 상기 내압 테스트 중 어느 하나가 선택적으로 수행될 수 있도록 상기 BOP 장비에 대한 동작을 제어할 수 있다.
한편, 본 발명은, 테스트 웰헤드에 BOP 장비를 래칭 결합시키는 단계; 및 상기 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 유체가 공급되도록 상기 테스트 웰헤드에 유체를 공급하는 단계를 포함하고, 상기 BOP 장비에 공급된 유체를 상기 BOP 장비에 결합된 초크라인 및 킬라인을 통해 회수하여 다시 상기 BOP 장비에 순환 공급하는 방식으로 상기 BOP 장비에 대한 유체 순환 테스트를 수행하는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 방법을 제공한다.
이때, 상기 BOP 장비에 공급되는 유체는 머드액으로 적용될 수 있다.
본 발명에 의하면, BOP 장비에 머드액을 공급하고, 공급된 머드액을 초크라인 및 킬라인을 통해 회수하여 다시 BOP 장비에 순환 공급하도록 구성함으로써, BOP 장비에 대한 머드액 순환 테스트를 수행할 수 있으며, 머드액 순환 과정에서 누수 발생이나 또는 원활한 흐름 여부 등을 사전에 발견할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치의 또 다른 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.
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 또 다른 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치는 BOP 장비(200)에 대한 유체 순환 테스트, 좀더 구체적으로는 머드 순환 테스트를 수행할 수 있는 장치로서, BOP 장비(200)가 래칭 결합되는 테스트 웰헤드(300)와, 테스트 웰헤드(300)를 통해 BOP 장비(200)에 유체를 공급하는 유체 공급 펌프(810)와, 유체를 저장하는 유체 저장 탱크(820)를 포함하여 구성된다.
먼저, BOP 장비(200)는 내부에 웰보어홀(202)이 형성되며, 웰보어홀(202)의 외측에는 웰보어홀(202)을 폐쇄할 수 있도록 다수개의 램 장치(201) 또는 애뉼라 장치가 장착된다. 이러한 BOP 장비(200)에는 램 장치(201) 및 애뉼라 장치를 작동시킬 수 있도록 유압을 공급하는 유압 라인(미도시)이 장착되어 있다. 또한, BOP 장비(200)에는 머드액 순환을 위해 초크라인(choke line)(221)과 킬라인(kill line)(222) 등이 장착된다.
초크라인(221)은 BOP 장비가 작동하여 가스 분출을 억제하게 되면 유정 내의 압력을 낮추는 역할을 하는 것으로, 고온 고압을 견딜 수 있도록 설계된다. 킬라인(222)은 유정의 분출을 억제하기 위해 고밀도의 굴착 유체를 유정에 주입하기 위한 것으로, 고온 고압을 견딜 수 있도록 설계된다.
이러한 초크라인(221)과 킬라인(222)은 BOP 장비(200)의 램 장치(201)를 작동시킨 상태에서 BOP 장비(200)의 웰보어홀(202)에 고압의 유체를 공급하는 방식의 내압 테스트를 수행하기 위한 용도로 사용되기도 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치는 이러한 초크라인(221)과 킬라인(222)을 통해 유체 또는 머드액이 순환하여 BOP 장비(200)에 다시 공급되도록 하는 방식으로 BOP 장비(200)에 대한 유체 순환 테스트를 진행할 수 있으며, 이를 위해 전술한 바와 같이 테스트 웰헤드(300), 유체 공급 펌프(810) 및 유체 저장 탱크(820)를 포함하여 구성된다.
테스트 웰헤드(300)는 BOP 장비(200)가 안착되어 래칭 결합되도록 형성되며, 테스트 대상인 BOP 장비(200)를 안착 고정시킬 수 있도록 형성된다. 이러한 테스트 웰헤드(300)는 육상 또는 해저에 배치될 수 있는데, 도 2에 도시된 바와 같이 별도의 압력 용기(100) 내부에 장착될 수 있다.
유체 저장 탱크(820)는 BOP 장비(200)에 결합된 초크라인(221) 및 킬라인(222)에 연결되며, 초크라인(221) 및 킬라인(222)을 통해 BOP 장비(200)로부터 배출되는 유체를 저장한다.
유체 공급 펌프(810)는 테스트 웰헤드(300)를 통해 BOP 장비(200)에 유체가 공급되도록 유체 저장 탱크(820)로부터 테스트 웰헤드(300)에 유체를 공급하며, 유체 유동관(811)을 통해 테스트 웰헤드(300)와 연결된다.
이러한 구조에 따라 유체 공급 펌프(810)를 작동시켜 테스트 웰헤드(300)를 통해 BOP 장비(200)에 유체를 공급하게 되면, BOP 장비(200)로 공급된 유체는 초크라인(221) 및 킬라인(222)을 통해 BOP 장비(200)로부터 배출되고, BOP 장비(200)로부터 배출된 유체는 유체 저장 탱크(820)로 유입된다. 유체 저장 탱크(820)로 유입된 유체는 다시 유체 공급 펌프(810)에 의해 BOP 장비(200)로 순환 공급된다. 이때, BOP 장비(200)에 순환 공급되는 유체는 머드액으로 적용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치는 BOP 장비(200)에 대해 초크라인(221) 및 킬라인(222)을 통해 유체 또는 머드액을 순환시킬 수 있고, 이러한 유체 순환 과정을 통해 유체 순환시 발생할 수 있는 BOP 장비(200)의 문제를 사전에 발견할 수 있다. 예를 들면, 유체의 누수 여부 또는 원활한 순환 흐름 여부 등을 체크할 수 있다.
이때, 초크라인(221) 및 킬라인(222)은 도 1에 도시된 바와 같이 별도의 매니폴드(830)에 연결되고, 초크라인(221) 및 킬라인(222)을 통해 BOP 장비(200)로부터 배출되는 유체는 매니폴드(830)를 통과하여 유체 저장 탱크(820)로 유입되도록 구성될 수 있다.
또한, 실제 해저 시추 작업시에 머드액은 대략 300 ~ 400 ℉의 고온 상태로 순환되기 때문에, 본 발명의 일 실시예에 따라 순환되는 유체 또는 머드액 또한 실제 환경과 유사하게 고온 상태로 가열되는 것이 바람직하다. 이를 위해 유체 저장 탱크(820)로부터 유체 공급 펌프(810)로 전달되는 유체를 가열할 수 있도록 유체 저장 탱크(820)와 유체 공급 펌프(810) 사이에는 별도의 가열 장치(840)가 구비될 수 있다. 이에 따라 유체 공급 펌프(810)를 통해 BOP 장비(200)로 공급되는 유체는 가열 장치(840)에 의해 가열된 상태로 공급될 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치는 도 2에 도시된 바와 같이 테스트 웰헤드(300) 및 BOP 장비(200)가 별도의 압력 용기(100) 내부에 배치되도록 구성된다. 이때, 압력 용기(100) 내부에는 BOP 장비(200)가 잠기도록 액체가 저장되며, 또한, 압력 용기(100) 내부에 저장된 액체의 압력을 상승시키도록 외압 공급 유닛(400)이 장착될 수 있고, 아울러, 테스트 웰헤드(300)를 통해 BOP 장비(200) 내부로 내압을 공급할 수 있도록 내압 공급 유닛500)이 장착될 수 있다.
압력 용기(100)는 내부에 BOP 장비가 투입될 수 있도록 내부 공간에 테스트 챔버(C)가 형성되고, 테스트 챔버(C)에는 BOP 장비가 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 도 2에 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 있다. 이러한 구조를 통해 용기 커버(120)를 개방한 상태로 용기 본체(110)의 테스트 챔버(C)에 액체(L)를 투입하여 저장할 수 있고, 용기 커버(120)를 개방한 상태에서 BOP 장비(200)를 액체(L)에 잠기도록 테스트 챔버(C)에 투입할 수 있다. 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. 또한, 용기 본체(110)와 용기 커버(120)는 내부 테스트 챔버(C)에 저장된 액체(L)가 외압 공급 유닛(400)에 의한 압력 공급을 통해 고압 상태로 유지될 수 있도록 상호 밀봉되게 결합되는 것이 바람직하다.
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, 도시되지는 않았으나 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.
이때, 압력 용기(100)는 본 발명의 일 실시예에 따라 육상에 배치될 수 있으며, 육상에 일부 또는 전부 매립되어 고정되거나 또는 별도의 육상 구조물에 장착되어 고정되는 방식으로 구성될 수 있다.
압력 용기(100)가 육상에 고정 설치되면, 해상과 비교하여 그 설치 작업이 용이할 뿐만 아니라 BOP 장비(200)에 대한 테스트 작업 또한 육상에서 실시할 수 있기 때문에 테스트 작업 또한 용이하고 신속하게 수행할 수 있다. 특히, BOP 장비(200)를 압력 용기(100) 내부로 투입하는 과정에서 육상 크레인을 이용하여 BOP 장비(200)를 운반할 수 있으므로, BOP 장비(200)의 투입 과정을 더욱 신속하고 단순화할 수 있다.
여기서, 압력 용기(100)는 육상에 설치되는 것으로 설명하였으나, 압력 용기(100)는 별도의 해양 구조물(미도시) 등을 통해 해상 또는 해저에 배치될 수도 있을 것이다.
한편, 압력 용기(100)의 내부 공간 하부에는 BOP 장비(200)가 테스트 챔버(C)에 투입된 상태에서 BOP 장비(200)의 하단이 안착 결합되도록 전술한 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.
이 경우, 테스트 웰헤드(300)를 통해 BOP 장비(200)에 내압이 전달되도록 테스트 웰헤드(300)에 고압의 유체를 공급하는 내압 공급 유닛(500)이 더 구비되는 것이 바람직하다. 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. 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, 도시되지는 않았으나 내압 연결 라인(520)에 별도의 릴리프 밸브(미도시)가 장착되는 형태로 구성될 수 있다.
도 2에서는 압력 용기(100)의 용기 본체(110)에 내압 공급 포트(112)가 형성되고, 테스트 웰헤드(300)가 내압 공급 포트(112)에 연통 결합되는 형태가 도시되는바, 이 경우, 내압 연결 라인(520)은 내압 공급 포트(112)와 연결될 수 있다. 또한, 내압 연결 라인(520)은 유체 유동관(811)과 함께 연결되어 내압 공급 포트(112)와 연결되도록 구성될 수 있다.
또한, 외압 공급 펌프(410)와 내압 공급 펌프(510)는 해상과 인접하게 설치되는 육상 구조물 등에 장착되어 각각 해수를 펌핑하여 외압 공급 포트(111) 및 내압 공급 포트(112)로 각각 공급하는 형태로 구성될 수 있다.
이와 같은 구성에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치(10)는 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.
BOP 장비(200)에 대한 테스트 과정을 좀더 자세히 살펴보면, 먼저, 압력 용기(100)의 용기 본체(110)를 육상에 설치한 후, 테스트 챔버(C)에 액체(L)를 저장한다. 테스트 챔버(C)에 액체(L)를 저장하는 과정은 외압 공급 유닛(400)을 통해 해수를 공급하는 방식으로 수행될 수도 있으나, 별도의 펌프를 이용할 수도 있을 것이다. 이와 같이 테스트 챔버(C)에 액체(L)가 저장된 상태에서 크레인(미도시)을 이용하여 BOP 장비(200)를 액체에 잠기도록 테스트 챔버(C)에 투입한 후, 용기 커버(120)를 밀봉 결합한다.
이때, BOP 장비(200)는 용기 커버(120)의 하단에 결합된 상태로 장착되어 용기 커버(120)의 밀봉 과정에서 이와 동시에 테스트 챔버(C)에 투입되도록 구성될 수 있다. 즉, 용기 커버(120)와 BOP 장비(200)가 일체로 운반되도록 상호 결합되고, 크레인에 의해 용기 커버(120)를 용기 본체(110)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 용기 본체(110)의 내부 공간 하부에 위치한 테스트 웰헤드(300)에 안착결합되도록 구성된다. 따라서, 용기 커버(120)를 용기 본체(110)에 밀봉 결합시키는 작업을 통해 BOP 장비(200)의 투입 작업 및 테스트 웰헤드(300)와의 결합 작업이 이루어질 수 있다. 이를 통해 작업이 단순화되어 편리하고 신속하게 수행될 수 있다.
한편, 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 별도의 제어실(미도시)이 구비될 수 있으며, 제어실은 압력 용기(100)와 인접한 위치의 육상에 설치될 수 있다.
제어실에서 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 구성된다. 즉, 먹스 케이블을 통해 전력 및 밸브 조작 신호가 전달되며, BOP 장비의 램 및 에뉼라는 공급된 유압을 사용하여 닫히고 열리는 동작이 수행된다. 다시 말하면, 제어실은 제어 명령을 전달하기 위한 먹스 케이블과 유압을 공급하기 위한 유압 라인으로 BOP 장비와 연결되어 BOP 장비를 동작 제어할 수 있다.
이때, BOP 장비의 램 장치 및 애뉼라 장치를 제어실을 통해 선택적으로 개폐 제어함으로써, BOP 장비로 공급되는 유체의 순환 경로를 조절할 수 있고, 이에 따라 유체 순환 테스트 또는 내압 테스트가 가능하도록 할 수 있다. 즉, 유체 공급 펌프(810)에 의해 머드액이 BOP 장비(200)에 공급되면, 이에 대응하여 어느 하나의 램 장치(201)를 작동시킴으로써, 머드액이 초크라인(221) 및 킬라인(222)을 통해 배출되어 순환되도록 할 수 있고, 내압 공급 유닛(500)에 의해 고압의 유체가 BOP 장비(200)에 공급되면, 이에 대응하여 또 다른 램 장치(201)를 작동시킴으로써, 고압의 유체가 BOP 장비(200) 내부에서 고압 상태로 저장되어 BOP 장비(200)에 내압을 제공하도록 할 수 있다.
또한, 이러한 제어실이 구비됨으로써, BOP 장비(200)에 대한 외압 및 내압 테스트, 머드액 순환 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, 시추 설비 내의 BOP 제어 시스템과 동일한 기능을 수행하며 BOP 장비(200)를 동작 제어할 수 있도록 제어실을 구성함으로써, 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 제어실과 연결되어 제어실을 통해 BOP 장비(200)에 대한 작동 상태를 모니터링하도록 할 수 있다.
예를 들면, 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.
한편, 압력 용기(100) 내부에는 도 2에 도시된 바와 같이 제어실과 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 제어실을 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 2에 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.
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: 외압 공급 포트 112: 내압 공급 포트
120: 용기 커버 200: BOP 장비
221: 초크라인 222: 킬라인
300: 테스트 웰헤드 400: 외압 공급 유닛
500: 내압 공급 유닛 700: 로봇암
710: 가이드 레일 810: 유체 공급 펌프
820: 유체 저장 펌프 830: 매니폴드
840: 가열 장치

Claims (11)

  1. BOP 장비가 래칭 결합되는 테스트 웰헤드;
    상기 BOP 장비에 결합된 초크라인 및 킬라인에 연결되는 유체 저장 탱크; 및
    상기 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 유체가 공급되도록 상기 유체 저장 탱크로부터 상기 테스트 웰헤드에 유체를 공급하는 유체 공급 펌프
    를 포함하고, 상기 유체 공급 펌프에 의해 상기 BOP 장비에 공급되는 유체가 상기 초크라인 및 킬라인 중 적어도 어느 하나를 통해 상기 유체 저장 탱크로 유입되어 다시 순환 공급되는 방식으로 유체 순환 테스트가 수행되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 저장 탱크에 저장된 유체 및 상기 유체 공급 펌프에 의해 공급되는 유체는 머드액으로 적용되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 초크라인 및 킬라인은 별도의 매니폴드에 연결되고,
    상기 초크라인 및 킬라인을 통해 상기 BOP 장비로부터 배출되는 유체는 상기 매니폴드를 통과하여 상기 유체 저장 탱크로 유입되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 유체 저장 탱크로부터 상기 유체 공급 펌프로 전달되는 유체를 가열할 수 있도록 상기 유체 저장 탱크와 상기 유체 공급 펌프 사이에는 별도의 가열 장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 테스트 웰헤드 및 BOP 장비는 별도의 압력 용기 내부에 장착되고, 상기 압력 용기 내부에는 상기 테스트 웰헤드 및 BOP 장비가 잠기도록 액체가 저장되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 압력 용기 내부에 저장된 액체의 압력이 심해 압력에 도달하도록 액체의 압력을 상승시킬 수 있는 외압 공급 유닛이 더 구비되고, 상기 외압 공급 유닛에 의해 상기 BOP 장비에 대한 외압 테스트가 수행되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 내압이 전달되도록 상기 테스트 웰헤드에 고압의 유체를 공급할 수 있는 내압 공급 유닛이 더 구비되고, 상기 내압 공급 유닛에 의해 상기 BOP 장비에 대한 내압 테스트가 수행되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 BOP 장비, 외압 공급 유닛, 내압 공급 유닛 및 유체 공급 펌프 중 적어도 어느 하나의 동작을 제어할 수 있도록 별도의 제어실이 구비되고,
    상기 제어실의 동작 제어에 의해 상기 BOP 장비에 대한 유체 순환 테스트, 외압 테스트 및 내압 테스트 중 적어도 어느 하나가 수행되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어실은 상기 유체 순환 테스트 및 상기 내압 테스트 중 어느 하나가 선택적으로 수행될 수 있도록 상기 BOP 장비에 대한 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
  10. 테스트 웰헤드에 BOP 장비를 래칭 결합시키는 단계; 및
    상기 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 유체가 공급되도록 상기 테스트 웰헤드에 유체를 공급하는 단계
    를 포함하고, 상기 BOP 장비에 공급된 유체를 상기 BOP 장비에 결합된 초크라인 및 킬라인을 통해 회수하여 다시 상기 BOP 장비에 순환 공급하는 방식으로 상기 BOP 장비에 대한 유체 순환 테스트를 수행하는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 BOP 장비에 공급되는 유체는 머드액으로 적용되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 방법.
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