KR20150048975A - Bop 테스트 장치 - Google Patents

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이현진
조아라
조유경
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Abstract

본 발명은 BOP 테스트 장치에 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 장비의 상부 스택 및 하부 스택을 각각 별도로 투입할 수 있도록 압력 용기를 상부 스택 용기와 하부 스택 용기로 분리 제작하고, 상부 스택 용기와 하부 스택 용기에 각각 상부 스택 및 하부 스택을 투입하여 각각 별도로 테스트하도록 함으로써, 압력 용기의 제작 크기를 소형화할 수 있어 제작이 용이하며 테스트 과정을 더욱 편리하게 수행할 수 있는 BOP 테스트 장치를 제공한다.

Description

BOP 테스트 장치{BOP Test Apparatus}
본 발명은 BOP 테스트 장치에 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 장비의 상부 스택 및 하부 스택을 각각 별도로 투입할 수 있도록 압력 용기를 상부 스택 용기와 하부 스택 용기로 분리 제작하고, 상부 스택 용기와 하부 스택 용기에 각각 상부 스택 및 하부 스택을 투입하여 각각 별도로 테스트하도록 함으로써, 압력 용기의 제작 크기를 소형화할 수 있어 제작이 용이하며 테스트 과정을 더욱 편리하게 수행할 수 있는 BOP 테스트 장치에 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 장비는 도 1에 도시된 바와 같이 상부 스택(201)과 하부 스택(202)이 상호 결합된 형태로 형성되며, 상부 스택(201)이 라이저(220)의 하단에 연결되어 하향 이동하며 하부 스택(202)이 해저 유정의 웰헤드에 안착 결합된다. 하부 스택(202)에는 폭발 사고시 유정 내부로부터 오일 또는 가스가 분출되는 것을 방지할 수 있도록 다수개의 램 장치 및 애뉼라가 장착되어 있으며, 상부 스택(201)에는 이러한 하부 스택(202)에 대한 전기 및 유압 제어 시스템인 LMRP(Lower Marine Riser Package)가 장착된다.
이러한 BOP 장비는 일반적으로 실제 해저면에 설치되기 전에 다양한 성능 시험이 수행되는데, 일반적으로 시운전 단계에서 하는 BOP 장비에 대한 테스트는 하부 스택(202)과 LMRP(Lower Marine Riser Package)의 통합성(integrity) 및 기능성(functionality)을 검증하는 정도로 이루어지고 있으며, 각 부품에 대한 압력을 가하는 방식으로 부분 테스트가 이루어지고 있는 실정이다.
따라서, 종래 기술에서는 BOP 장비에 대한 테스트가 실제 환경과 같은 조건에서 수행되지 않고 있으며, 이에 따라 실제 시추 현장에서 BOP 장비를 설치 및 운용하는 과정에서 많은 문제가 발생하고 있는 실정이다. 따라서, 실제 환경과 같은 조건에서 다양한 방식의 테스트를 수행할 수 있는 장치가 절실히 요구되고 있다.
국내등록특허 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 테스트 장치을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 BOP 장비의 상부 스택 및 하부 스택을 각각 별도로 투입할 수 있도록 압력 용기를 상부 스택 용기와 하부 스택 용기로 분리 제작하고, 상부 스택 용기와 하부 스택 용기에 각각 상부 스택 및 하부 스택을 투입하여 각각 별도로 테스트하도록 함으로써, 압력 용기의 제작 크기를 소형화할 수 있어 제작이 용이하며 테스트 과정을 더욱 편리하게 수행할 수 있는 BOP 테스트 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 상부 스택과 하부 스택이 상호 결합된 형태의 BOP 장비를 테스트하는 BOP 테스트 장치에 있어서, 내부에 BOP 장비가 투입될 수 있도록 테스트 챔버가 형성되고, 상기 테스트 챔버에는 상기 BOP 장비가 잠기도록 액체가 저장되는 압력 용기; 및 상기 테스트 챔버에 저장된 액체의 압력이 심해 압력에 도달하도록 액체의 압력을 상승시키는 외압 공급 유닛을 포함하고, 상기 압력 용기는 상기 상부 스택이 투입되는 상부 스택 용기와, 상기 하부 스택이 투입되는 하부 스택 용기로 분리 형성되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치를 제공한다.
이때, 상기 상부 스택 용기와 하부 스택 용기는 각각의 내부에 투입된 상기 상부 스택과 하부 스택이 상호 전기 신호 및 유압 신호를 송수신할 수 있도록 별도의 연결 라인을 통해 연결될 수 있다.
또한, 상기 상부 스택 용기와 하부 스택 용기 각각의 테스트 챔버에 저장된 액체의 압력을 상승시킬 수 있도록 상기 상부 스택 용기와 하부 스택 용기에 각각 연결될 수 있다.
또한, 상기 외압 공급 유닛은 유체를 고압으로 공급하도록 작동하는 외압 공급 펌프; 및 상기 외압 공급 펌프로부터 상기 상부 스택 용기 및 하부 스택 용기에 각각 연결되는 상부 스택 외압 연결 라인 및 하부 스택 외압 연결 라인을 포함할 수 있다.
또한, 상기 상부 스택 외압 연결 라인 및 하부 스택 외압 연결 라인에는 각각 개폐 밸브가 장착될 수 있다.
또한, 상기 하부 스택 용기의 내부 공간 하부에는 상기 하부 스택이 안착 결합될 수 있도록 테스트 웰헤드가 고정 장착될 수 있다.
또한, 상기 테스트 웰헤드를 통해 상기 하부 스택에 내압이 전달되도록 상기 테스트 웰헤드에 고압의 유체를 공급하는 내압 공급 유닛이 더 구비될 수 있다.
또한, 상기 BOP 장비의 상부 스택 및 하부 스택의 동작을 제어하고 테스트 상태를 모니터링할 수 있는 별도의 제어실이 더 구비될 수 있다.
또한, 상기 제어실은 별도의 제어 라인을 통해 상기 상부 스택 용기 및 하부 스택 용기와 각각 연결될 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 장비의 상부 스택 및 하부 스택을 각각 별도로 투입할 수 있도록 압력 용기를 상부 스택 용기와 하부 스택 용기로 분리 제작하고, 상부 스택 용기와 하부 스택 용기에 각각 상부 스택 및 하부 스택을 투입하여 각각 별도로 테스트하도록 함으로써, 압력 용기의 제작 크기를 소형화할 수 있어 제작이 용이하며 테스트 과정을 더욱 편리하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 BOP 장비의 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치의 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 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치는 BOP 장비(200)의 상부 스택(201)과 하부 스택(202)을 각각 독립적으로 테스트할 수 있는 장치로서, 이러한 상부 스택(201)과 하부 스택(202)에 대해 실제 해저 환경과 유사한 환경 조건에서 다양한 테스트를 수행할 수 있도록 구성된다.
먼저, BOP 장비(200)의 구성에 대해 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이 상부 스택(201)과 하부 스택(202)이 상호 결합된 형태로 형성되며, 상부 스택(201)이 라이저(220)의 하단에 연결되어 하향 이동하며 하부 스택(202)이 해저 유정의 웰헤드에 안착 결합된다. 하부 스택(202)에는 폭발 사고시 유정 내부로부터 오일 또는 가스가 분출되는 것을 방지할 수 있도록 다수개의 램 장치 및 애뉼라가 장착되어 있으며, 상부 스택(201)에는 이러한 하부 스택(202)에 대한 전기 및 유압 제어 시스템인 LMRP(Lower Marine Riser Package)가 장착된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치는 내부 공간에 BOP 장비(200)를 투입할 수 있도록 형성되는 압력 용기(100)와, 압력 용기(100)의 내부 공간에 압력을 공급하는 외압 공급 유닛(400)을 포함하여 구성된다. 이때, 압력 용기(100)는 BOP 장비(200)의 상부 스택(201)과 하부 스택(202)이 각각 별도로 투입될 수 있도록 상부 스택 용기(101)와 하부 스택 용기(102)로 분리 형성된다.
압력 용기(100)는 내부에 BOP 장비(200)가 투입될 수 있도록 테스트 챔버(C)가 형성되고, 테스트 챔버(C)에는 BOP 장비(200)가 잠기도록 액체가 저장된다. 이러한 압력 용기(100)는 BOP 장비(200)의 상부 스택(201)이 투입되는 상부 스택 용기(101)와, 하부 스택(202)이 투입되는 하부 스택 용기(102)로 분리 형성된다.
즉, 상부 스택 용기(101) 및 하부 스택 용기(102)는 각각 상부 스택(201) 및 하부 스택(202)이 투입될 수 있도록 내부에 테스트 챔버(C)가 형성되고, 각각의 테스트 챔버(C)에는 상부 스택(201) 및 하부 스택(202)이 잠기도록 액체가 저장된다.
이러한 상부 스택 용기(101) 및 하부 스택 용기(102)는 내부에 테스트 챔버(C)가 형성된 다양한 형상의 용기 형태로 형성될 수 있는데, 내부 압력에 대한 지지 강도를 고려할 때 원통 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상부 스택 용기(101) 및 하부 스택 용기(102)는 부식 방지를 위해 음극 전원에 연결되는 방식으로 구성될 수 있다.
상부 스택 용기(101)는 도 2에 도시된 바와 같이 내부 공간에 테스트 챔버(C)가 형성되도록 상단면 일부가 개방된 상부 스택 용기 본체(101-1)와, 상부 스택 용기 본체(101-1)의 개방된 부분에 밀봉 결합되는 상부 스택 용기 커버(101-2)로 분리 형성될 수 있다. 이러한 구조를 통해 상부 스택 용기 커버(101-2)를 개방한 상태로 상부 스택 용기 본체(101-1)의 테스트 챔버(C)에 액체를 투입하여 저장할 수 있고, 상부 스택 용기 커버(101-2)를 개방한 상태에서 상부 스택(201)을 액체에 잠기도록 테스트 챔버(C)에 투입할 수 있다.
하부 스택 용기(102) 또한 마찬가지로 내부 공간에 테스트 챔버(C)가 형성되도록 상단면 일부가 개방된 하부 스택 용기 본체(102-1)와, 하부 스택 용기 본체(102-1)의 개방된 부분에 밀봉 결합되는 하부 스택 용기 커버(102-2)로 분리 형성될 수 있다. 이러한 구조를 통해 하부 스택 용기 커버(102-2)를 개방한 상태로 하부 스택 용기 본체(102-1)의 테스트 챔버(C)에 액체를 투입하여 저장할 수 있고, 하부 스택 용기 커버(102-2)를 개방한 상태에서 하부 스택(202)을 액체에 잠기도록 테스트 챔버(C)에 투입할 수 있다.
이때, 각각의 용기 본체(101-10,102-1)와 용기 커버(101-2,102-2)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 바람직하다.
이러한 상부 스택 용기(101)와 하부 스택 용기(102)는 각각의 내부에 투입된 상부 스택(201)과 하부 스택(202)이 상호 전기 신호 및 유압 신호를 송수신할 수 있도록 별도의 연결 라인(103))을 통해 연결된다. 즉, 상부 스택(201)과 하부 스택(202)은 상호 전기 신호 및 유압 신호를 송수신하게 되는데, 이러한 신호 송수신을 위해 상부 스택 용기(101)와 하부 스택 용기(102)에는 각각 별도의 연결 포트가 마련되고, 이러한 연결 포트가 연결 라인(103)을 통해 서로 연결되도록 구성된다. 이때, 상부 스택(201)과 하부 스택(202)은 각각 상부 스택 용기(101) 및 하부 스택 용기(102)에 투입된 상태에서 각 용기에 형성된 각각의 연결 포트에 연결되도록 구성된다.
또한, 상부 스택 용기(101)와 하부 스택 용기(102)의 각각의 용기 본체(101-1,102-1)에는 각각 후술하는 외압 공급 유닛(400)으로부터 압력을 제공받을 수 있도록 외압 공급 포트(111)가 형성될 수 있으며, 하부 스택 용기(102)의 하부 스택 용기 본체(102-1)에는 후술하는 내압 공급 유닛(500)으로부터 압력을 제공받을 수 있도록 내압 공급 포트(112)가 형성될 수 있다.
외압 공급 유닛(400)은 압력 용기(100), 좀더 구체적으로는 상부 스택 용기(101) 및 하부 스택 용기(102)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 상부 스택 용기(101)에 연결되는 상부 스택 외압 연결 라인(421)과, 외압 공급 펌프(410)로부터 하부 스택 용기(102)에 연결되는 하부 스택 외압 연결 라인(422)을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 상부 스택 외압 연결 라인(421)과 하부 스택 외압 연결 라인(422)는 외압 공급 펌프(410)로부터 상부 스택 용기(101)의 외압 공급 포트(111) 및 하부 스택 용기(102)의 외압 공급 포트(111)에 각각 연결될 수 있다.
이때, 상부 스택 외압 연결 라인(421)과 하부 스택 외압 연결 라인(422)에는 각각 개폐 밸브(401)가 장착될 수 있으며, 이를 통해 상부 스택 용기(101) 및 하부 스택 용기(102)의 테스트 챔버(C)에 각각 동시에 압력을 공급하거나 또는 선택적으로 압력을 공급할 수 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 신속하게 할 수 있고 단순화할 수 있다.
물론, BOP 장비(200)를 압력 용기(100) 내부에 투입하는 과정은 상부 스택 용기(101)와 하부 스택 용기(102)에 BOP 장비(200)의 상부 스택(201) 및 하부 스택(202)을 각각 투입하는 방식으로 이루어진다.
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, 하부 스택 용기(102)의 내부 공간 하부에는 BOP 장비(200)의 하부 스택(202)이 테스트 챔버(C)에 투입된 상태에서 하부 스택(202)의 하단이 안착 결합되도록 테스트 웰헤드(300)가 고정 장착되며, 이러한 테스트 웰헤드(300)는 전술한 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), 좀더 구체적으로는 하부 스택(202)이 안착 결합되며, BOP 장비(200)에 대한 테스트를 위해 하부 스택 용기(102) 내부에 고정 장착된다. 하부 스택 용기(102)와 테스트 웰헤드(300)는 상호 래칭 결합한 상태에서 내부 공간이 서로 연통되게 결합된다.
이 경우, 테스트 웰헤드(300)를 통해 BOP 장비(200)의 하부 스택(202)에 내압이 전달되도록 테스트 웰헤드(300)에 고압의 유체를 공급하는 내압 공급 유닛(500)이 더 구비될 수 있다. 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 하부 스택 용기(102)의 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. 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 하부 스택 용기(102)의 하부 스택 용기 본체(102-1)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.
이와 같은 구성에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치(10)는 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.
이때, 압력 용기(100)는 상부 스택 용기(101) 및 하부 스택 용기(102)로 분리되고, 상부 스택 용기(101) 및 하부 스택 용기(102)에는 각각 BOP 장비(200)의 상부 스택(201) 및 하부 스택(202)이 액체에 잠기도록 투입되며, 외압 공급 유닛(400)에 의해 상부 스택 용기(101) 및 하부 스택 용기(102) 내부 액체의 압력을 심해 압력 상태로 상승시키는 방식으로 BOP 장비(200)에 대한 외압 테스트를 상부 스택(201) 및 하부 스택(202)으로 분리하여 수행할 수 있다.
이와 같이 압력 용기를 상부 스택 용기(101)와 하부 스택 용기(102)로 분리하여 BOP 장비(200)를 분리하여 투입할 수 있도록 함으로써, 압력 용기의 크기를 상대적으로 작게 제작할 수 있어 압력 용기의 제작을 용이하게 수행할 수 있다. 특히, 외압 테스트를 위해 압력 용기의 내압력이 매우 우수하게 제작되어야 하므로, 압력 용기의 두께가 두꺼워야 하는 등 그 제작이 매우 어려운데, 본 발명의 일 실시예에서는 압력 용기를 상부 스택 용기(101)와 하부 스택 용기(102)로 분리 제작하게 되므로, 그 크기를 소형화할 수 있어 제작이 더욱 용이하다.
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.
이때, BOP 장비(200)의 하부 스택(202)에 램 및 애뉼라 장치 등이 장착되어 있으며, 하부 스택(202)이 실질적으로 해저 유정에서 분출되는 오일이나 가스를 차단하는 기능을 수행하므로, 본 발명의 일 실시예에서는 이러한 하부 스택(202)을 별도의 하부 스택 용기(102) 내부에 투입하여 하부 스택(202)에 대해서만 별도의 외압 테스트 및 내압 테스트를 수행할 수 있고, 이에 따라 더욱 편리하게 테스트 작업을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치는 BOP 장비(200)의 상부 스택(201) 및 하부 스택(202)의 동작을 제어하고 테스트 상태를 모니터링할 수 있는 별도의 제어실(600)이 더 구비될 수 있다.
제어실(600)은 BOP 장비(200), 외압 공급 유닛(400) 및 내압 공급 유닛(500)의 동작을 제어함과 동시에 BOP 장비(200)의 작동 상태 및 테스트 상태를 모니터링할 수 있도록 구성될 수 있으며, 별도의 제어 라인(610)을 통해 상부 스택 용기(101) 및 하부 스택 용기(102)에 각각 연결된다.
제어 라인(610)은 전기적인 제어 신호를 전송하는 먹스 케이블과, 유체를 전송하는 유체 전송 라인을 포함하여 구성될 수 있다. 먹스 케이블은 테스트를 위해 BOP 장비(200)에 제어 신호를 전송하며, 하부 스택(202)에 장착된 램 장치 및 애뉼라 장치 등을 작동시키기 위한 신호 또는 전력 등을 전송한다. 유체 전송 라인은 BOP 장비(200)의 테스트를 위해 BOP 장비(200)를 작동시키기 위한 것으로, 램 장치 및 애뉼라 장치 등을 작동시키기 위해 유압을 공급하는 2개의 메인 유압 라인과, 별도의 보조 유압 라인(hot line)과, 머드 순환을 위한 3개의 머드 순환 라인을 포함하여 구성될 수 있다. 3개의 머드 순환 라인은 초크 라인(choke line), 킬라인(kill line) 및 부스터 라인(booster line)으로 구성될 수 있다. 초크 라인은 BOP 장비가 작동하여 가스 분출을 억제하게 되면 유정 내의 압력을 낮추는 역할을 하는 것으로, 고온 고압을 견딜 수 있도록 설계된다. 킬라인은 유정의 분출을 억제하기 위해 고밀도의 굴착 유체를 유정에 주입하기 위한 것으로, 고온 고압을 견딜 수 있도록 설계된다. 부스터 라인은 시추 작업시 머드 순환을 돕기 위해 머드를 공급하는 라인이다.
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, 하부 스택(202)이 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 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 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 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 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 101: 상부 스택 용기
102: 하부 스택 용기 111: 외압 공급 포트
112: 내압 공급 포트 140: 센서 모듈
150: 수중 카메라 160: 어쿠스틱 제어부
200: BOP 장비 201: 상부 스택
201: 하부 스택 300: 테스트 웰헤드
400: 외압 공급 유닛 500: 내압 공급 유닛
600: 제어실 610: 제어 라인
700: 로봇암 710: 가이드 레일

Claims (9)

  1. 상부 스택과 하부 스택이 상호 결합된 형태의 BOP 장비를 테스트하는 BOP 테스트 장치에 있어서,
    내부에 BOP 장비가 투입될 수 있도록 테스트 챔버가 형성되고, 상기 테스트 챔버에는 상기 BOP 장비가 잠기도록 액체가 저장되는 압력 용기; 및
    상기 테스트 챔버에 저장된 액체의 압력이 심해 압력에 도달하도록 액체의 압력을 상승시키는 외압 공급 유닛
    을 포함하고, 상기 압력 용기는
    상기 상부 스택이 투입되는 상부 스택 용기와, 상기 하부 스택이 투입되는 하부 스택 용기로 분리 형성되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 스택 용기와 하부 스택 용기는 각각의 내부에 투입된 상기 상부 스택과 하부 스택이 상호 전기 신호 및 유압 신호를 송수신할 수 있도록 별도의 연결 라인을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 외압 공급 유닛은
    상기 상부 스택 용기와 하부 스택 용기 각각의 테스트 챔버에 저장된 액체의 압력을 상승시킬 수 있도록 상기 상부 스택 용기와 하부 스택 용기에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 외압 공급 유닛은
    유체를 고압으로 공급하도록 작동하는 외압 공급 펌프; 및
    상기 외압 공급 펌프로부터 상기 상부 스택 용기 및 하부 스택 용기에 각각 연결되는 상부 스택 외압 연결 라인 및 하부 스택 외압 연결 라인
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 상부 스택 외압 연결 라인 및 하부 스택 외압 연결 라인에는 각각 개폐 밸브가 장착되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 하부 스택 용기의 내부 공간 하부에는 상기 하부 스택이 안착 결합될 수 있도록 테스트 웰헤드가 고정 장착되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 테스트 웰헤드를 통해 상기 하부 스택에 내압이 전달되도록 상기 테스트 웰헤드에 고압의 유체를 공급하는 내압 공급 유닛이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 BOP 장비의 상부 스택 및 하부 스택의 동작을 제어하고 테스트 상태를 모니터링할 수 있는 별도의 제어실이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어실은 별도의 제어 라인을 통해 상기 상부 스택 용기 및 하부 스택 용기와 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.

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