KR20150041872A - 지진감지 기능을 갖는 블로 아웃 방지장치 제어시스템 - Google Patents

지진감지 기능을 갖는 블로 아웃 방지장치 제어시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지진감지 기능을 갖는 블로 아웃 방지장치 제어 시스템을 개시한다.
지진감지 기능을 갖는 블로 아웃 방지장치 제어 시스템은 시추 운전중 발생하는 블로 아웃(blow out)을 방지하기 위하여 설치되는 블로 아웃 방지장치(blowout preventor, BOP): 지진파를 감지하기 위하여 시추선에 설치되는 지진 감지센서; 시추공(drilling well) 내로 블로 아웃(blow out)이 발생하는 경우와, 상기 지진 감지센서로부터 시그널을 전달받아 지진 발생을 확인하는 경우에, 상기 블로 아웃 방지장치를 작동시키도록 상기 시추선에 설치되는 블로 아웃 방지장치 제어 유닛;을 구비한다.

Description

지진감지 기능을 갖는 블로 아웃 방지장치 제어시스템{Blowout preventing apparatus controll system capable of sensing earthquake}
본 발명은 블로 아웃 방지장치 제어시스템에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 시추 운전중에 지진을 감지하고, 지진 강도가 유정(油井) 폭발을 초래할 정도로 위험할 경우 블로 아웃 방지장치(BOP)를 작동시켜서 유정을 클로징할 수 있는 블로 아웃 방지장치 제어시스템에 관한 것이다.
일반적으로 오일이나 가스 탐사 시 유정을 시추하기 위하여 시추선(drilling ship)이 활용된다.
특히, 최근 들어 지구의 부존자원이 급격히 감소함에 따라 지금까지 경제성이 없어 무시되어 왔던 심해 유전 개발의 중요성이 부각되고 있다.
이에 따라 해저 채굴 기술이 발달하고 있고 이와 더불어 심해 유전의 개발에 적합한 시추 장비를 구비한 시추선도 다양하게 개발되고 있다.
시추선에는 리그선(rig ship), 고정형 플랫폼(stationary platform), 드릴쉽(drill ship) 등의 다양한 종류가 있으며, 해당 선박의 특징에 따라 다양한 형태로 운용되고 있다.
이러한 시추선들 중 드릴쉽(drill ship)은 기존의 고정형 시추 장비와는 달리, 시추 장비가 구비된 선박으로서 자체 동력으로 항해도 가능하도록 일반 선박과 유사한 형태로 제작된다.
시추 작업이 드릴쉽 내에서 이루어지기 때문에 드릴쉽의 중앙 영역에는 문풀(moonpool area)이라는 대규모의 개구부(open area)를 포함한 공간이 마련되며, 문풀에서 시추 장비에 대한 설치, 테스트, 유지보수 등의 전반적인 시추 작업이 진행된다.
한편, 해저 시추 작업은, 시추공(drilling well) 내로 제어되지 않은 지질층 유체(formation fluid)의 유동인 블로 아웃(blow out)이 수반될 수 있다.
블로 아웃은 위험하고 비용이 많이 들며, 시추 장비의 수명 단축, 오염, 손상 및 유정(well) 생산의 손실을 유발할 수 있다. 이러한 블로 아웃을 방지하도록 블로 아웃 방지장치(blowout preventor, BOP)가 구비된다. BOP는 드릴쉽에 설치되는 BOP 제어 시스템에서 제어한다.
도 1은 일반적인 시추 시스템의 구조를 도시한 것이다.
도 1을 참조하여 시추공 형성 과정을 설명하면 다음과 같다. 우선, 데릭(10)에 설치된 탑 드라이브(20)에 하부 끝단에 드릴비트(drill bit,22)가 구비된 드릴 파이프(drill pipe,21)를 설치한다.
이때, 상기 탑 드라이브(20)는 드릴 파이프(21)를 회전시키며, 또 데릭(10)의 상단부에 설치된 크라운 블록(crown block,30)에 의해 지지되어 상하로 이동하는 트라벨링 블록(travelling block,40)에 결합되어 상하로 이동하게 된다.
따라서, 상기 탑 드라이브(20)와 크라운 블록(30)에 의해 드릴 파이프(21)가 회전함과 더불어 하강함으로써, 해저 면에 시추공을 형성하게 되며, 시추공의 깊이가 증가함에 따라 드릴 파이프(21)의 단위유닛을 추가로 조립하는 방식으로 시추공의 깊이에 따라 드릴 파이프(21)의 길이를 연장한다.
시추공이 일정 깊이로 형성되면, 시추공의 붕괴를 방지하기 위한 케이싱 파이프(50)를 시추공에 삽입한 후, 시멘팅(cementing)하여 시추공에 삽입된 케이싱 파이프(50)를 고정한다.
이후 보다 작은 직경의 드릴비트(22)를 이용하여 시추공을 소정 깊이 더 형성하고, 앞서 시추공에 삽입된 케이싱 파이프(50)에 비해 좀더 작은 직경을 갖는 또 다른 케이싱 파이프를 시추공에 삽입한 뒤, 시멘팅하여 고정한다.
위와 같은 시추공의 형성과 케이싱 파이프(21) 설치 과정을 반복함으로써, 목적으로 하는 깊이의 시추공을 형성하게 되며, 시추공 형성과정에서 해저에 있는 고압의 가스, 물 또는 오일 등이 시추공을 통해 갑자기 분출하는 것을 방지하기 위한 BOP(Blow Out Preventer,60)를 시추공(케이싱 파이프)의 상단부에 설치하며, BOP(60)는 라이저(61)에 의해 플랫폼(70)과 연결된다.
한편, 일반적으로 지진이란 지구 내부 어딘가에서 급격한 지각변동이 생겨 그 충격으로 생긴 파동, 즉 지진파가 지표면까지 전해져 지반을 흔드는 것을 말하며, 학술적으로는 "탄성 에너지원으로부터 지진파가 전파됨으로써 발생하는 지구의 진동"이라고 정의할 수 있다. 지진은 넓은 지역에서 거의 동시에 감지된다. 이때 각 지역의 흔들림의 정도, 즉 진도를 조사해보면 어느 좁은 범위 내에서 가장 세고 그곳으로부터 멀어지면 흔들림이 약하게 된 먼 곳에서는 흔들림을 느끼지 못하게 된다. 통상, 드릴 쉽은 지진 감지장치를 구비하지 않으므로, 시추 작업중에 지진이 발생할 경우, 오일 등이 해상으로 누출되어 해상오염을 초래할 수 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 시추 운전중 지진 감지센서가 지진 발생을 감지하고 지진 강도가 유정 폭발을 초래할 정도로 위험할 경우, 블로 아웃 방지장치 제어시스템에서 블로 아웃 방지장치를 작동시켜서 유정을 클로징함으로써, 오일 유출로 인한 해상오염을 사전에 방지할 수 있는 블로 아웃 방지장치 제어시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 블로 아웃 방지장치 제어시스템은 시추 운전중 발생하는 블로 아웃(blow out)을 방지하기 위하여 설치되는 블로 아웃 방지장치(blowout preventor, BOP): 지진파를 감지하기 위하여 시추선에 설치되는 지진 감지센서; 시추공(drilling well) 내로 블로 아웃(blow out)이 발생하는 경우와, 상기 지진 감지센서로부터 시그널을 전달받아 지진 발생을 확인하는 경우에, 상기 블로 아웃 방지장치를 작동시키도록 상기 시추선에 설치되는 블로 아웃 방지장치 제어 유닛;을 포함한다.
지진 발생시 상기 지진 감지센서가 지진을 감지하면, 상기 블로 아웃 방지장치 제어 유닛이 지진 강도가 시추 운전을 중단해야 하는 정도인지를 판단한 후, 필요시에 상기 블로 아웃 방지장치의 램 작동을 하며 유정을 클로징 하여 해상의 오일 누출을 방지한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 시추 운전중에 지진감지 센서에 의해서 지진을 감지하고, 지진 강도가 유정 폭발을 초래할 정도로 위험한 경우, 블로 아웃 방지장치 제어 유닛이 블로 아웃 방지장치를 작동하여, 유정을 클로징함으로써, 해상 오일 누출로 인한 해상 오염을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 종래 시추시스템의 구조를 도시한 도면
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지진감지 기능을 갖는 블로 아웃 방지장치 제어시스템을 보인 구성도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지진감지 기능을 갖는 블로 아웃 방지장치 제어시스템을 보인 개념도
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지진감지 기능을 갖는 블로 아웃 방지장치 제어시스템에 대하여 상세하게 설명한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지진감지 기능을 갖는 블로 아웃 방지장치 제어시스템을 보인 구성도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지진감지 기능을 갖는 블로 아웃 방지장치 제어시스템을 보인 개념도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 시추공 형성을 위해서 데릭(10)에 설치된 탑 드라이브(20)에 하부 끝단에 드릴비트(drill bit,22)가 구비된 드릴 파이프(drill pipe,21)를 설치한다.
이때, 상기 탑 드라이브(20)는 드릴 파이프(21)를 회전시키며, 또 데릭(10)의 상단부에 설치된 크라운 블록(crown block,30)에 의해 지지되어 상하로 이동하는 트라벨링 블록(travelling block,40)에 결합되어 상하로 이동하게 된다.
따라서, 상기 탑 드라이브(20)와 크라운 블록(30)에 의해 드릴 파이프(21)가 회전함과 더불어 하강함으로써, 해저 면에 시추공을 형성하게 되며, 시추공의 깊이가 증가함에 따라 드릴 파이프(21)의 단위유닛을 추가로 조립하는 방식으로 시추공의 깊이에 따라 드릴 파이프(21)의 길이를 연장한다.
시추공이 일정 깊이로 형성되면, 시추공의 붕괴를 방지하기 위한 케이싱 파이프(50)를 시추공에 삽입한 후, 시멘팅(cementing)하여 시추공에 삽입된 케이싱 파이프(50)를 고정한다.
이후 보다 작은 직경의 드릴비트(22)를 이용하여 시추공을 소정 깊이 더 형성하고, 앞서 시추공에 삽입된 케이싱 파이프(50)에 비해 좀더 작은 직경을 갖는 또 다른 케이싱 파이프를 시추공에 삽입한 뒤, 시멘팅하여 고정한다.
위와 같은 시추공의 형성과 케이싱 파이프(21) 설치 과정을 반복함으로써, 목적으로 하는 깊이의 시추공을 형성하게 되며, 시추공 형성과정에서 해저에 있는 고압의 가스, 물 또는 오일 등이 시추공을 통해 갑자기 분출하는 것을 방지하기 위한 BOP(Blow Out Preventer,60)를 시추공(케이싱 파이프)의 상단부에 설치하며, BOP(60)는 라이저(61)에 의해 플랫폼(70)과 연결된다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지진감지 기능을 갖는 블로 아웃 방지장치 제어시스템은 시추 운전중 발생하는 블로 아웃(blow out)을 방지하기 위하여 설치되는 블로 아웃 방지장치(blowout preventor, BOP)(60)를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지진감지 기능을 갖는 블로 아웃 방지장치 제어시스템은 지진파를 감지하기 위하여 시추선(1)에 설치되는 지진 감지 센서(110)를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지진감지 기능을 갖는 블로 아웃 방지장치 제어시스템은 시추공(drilling well) 내로 블로 아웃(blow out)이 발생하는 경우와, 상기 지진 감지센서(110)로부터 시그널을 전달받아 지진 발생을 확인하는 경우에, 상기 블로 아웃 방지장치(60)를 작동시키도록 상기 시추선(1)에 설치되는 블로 아웃 방지장치 제어 유닛(120)을 구비한다.
상기 블로 아웃 방지장치 제어 유닛(120)은 지진 발생시 상기 지진 감지센서(110)가 지진을 감지하면, 상기 블로 아웃 방지장치 제어 유닛(120)이 지진 강도가 시추 운전을 중단해야 하는 정도인지를 판단한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지진감지 기능을 갖는 블로 아웃 방지장치 제어시스템에서는, 지진 발생시 지진 감지센서(110)가 지진을 감지하면, 상기 블로 아웃 방지장치 제어 유닛(120)이 지진 강도가 시추 운전을 중단해야 하는 정도인지를 판단한 후, 필요시에 상기 블로 아웃 방지장치(60)의 램 작동을 하며 유정(油井)을 클로징 하여 해상의 오일 누출로 인한 해상 오염을 사전에 방지한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 시추 운전중에 지진감지 센서에 의해서 지진이 감지되고, 지진 강도가 유정의 폭발 위험을 초래할 경우, 블로 아웃 방지장치 제어 유닛이 블로 아웃 방지장치를 작동하여, 유정(油井)을 클로징함으로써 해상 오일 누출로 인한 해상 오염을 효과적으로 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명은 한정된 실시 예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
60: 블로 아웃 방지장치(blowout preventor, BOP)
110: 지진 감지센서
120: 블로 아웃 방지장치 제어 유닛

Claims (3)

  1. 시추 운전중 발생하는 블로 아웃(blow out)을 방지하기 위하여 설치되는 블로 아웃 방지장치(blowout preventor, BOP):
    지진파를 감지하기 위하여 시추선에 설치되는 지진 감지 센서;
    시추공(drilling well) 내로 블로 아웃(blow out)이 발생하는 경우와, 상기 지진 감지센서로부터 시그널을 전달받아 지진 발생을 확인하는 경우에, 상기 블로 아웃 방지장치를 작동시키도록 상기 시추선에 설치되는 블로 아웃 방지장치 제어 유닛;을 포함하는, 지진감지 기능을 갖는 블로 아웃 방지장치 제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    지진 발생시 상기 지진 감지센서가 지진을 감지하면, 상기 블로 아웃 방지장치 제어 유닛이 지진 강도가 시추 운전을 중단해야 하는 정도인지를 판단한 후, 필요시에 상기 블로 아웃 방지장치의 램 작동을 하며 유정을 클로징 하여 해상의 오일 누출을 방지하는 것을 특징으로 하는, 지진감지 기능을 갖는 블로 아웃 방지장치 제어 시스템.
  3. 시추 운전중에 지진 감지 센서에 의해서 지진이 감지되면, 블로 아웃 방지장치 제어 유닛이 블로 아웃 방지장치를 작동하여, 해상의 오일 누출을 방지하는 것을 특징으로 하는, 지진감지 기능을 갖는 블로 아웃 방지장치 제어 시스템.
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