KR20150049957A - 테스트 웰헤드 어셈블리 및 이를 이용한 시추 장비 테스트 장치 - Google Patents

테스트 웰헤드 어셈블리 및 이를 이용한 시추 장비 테스트 장치 Download PDF

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KR20150049957A
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이예슬
류민철
김건호
이태환
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대우조선해양 주식회사
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Abstract

본 발명은 테스트 웰헤드 어셈블리와 이를 이용한 시추 장비 테스트 장치에 관한 것으로, BOP 장비와 같은 시추 장비가 실제 유정에서와 동일한 결합 방식으로 해저에서 결합될 수 있도록 하여 실제 환경과 유사하게 해저에서 수행되는 시추 장비에 대한 테스트 작업을 더욱 정확하고 편리하게 수행할 수 있도록 하는 테스트 웰헤드 어셈블리와, 이러한 테스트 웰헤드 어셈블리를 이용하여 BOP 장비와 같은 시추 장비에 대한 운용 테스트를 해저에서 수행할 수 있도록 함으로써, 시추 장비에 대한 문제를 사전에 예방 및 관리할 수 있어 심해와 같은 실제 설치 현장에서 시추 장비의 설치 및 작동 과정을 원활하고 신속하게 수행할 수 있도록 하는 시추 장비 테스트 장치를 제공한다.

Description

테스트 웰헤드 어셈블리 및 이를 이용한 시추 장비 테스트 장치{Test Wellhead Assembly and Test Apparatus for Drilling Equipment Using The Same}
본 발명은 테스트 웰헤드 어셈블리와 이를 이용한 시추 장비 테스트 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 BOP 장비와 같은 시추 장비가 실제 유정에서와 동일한 결합 방식으로 해저에서 결합될 수 있도록 하여 실제 환경과 유사하게 해저에서 수행되는 시추 장비에 대한 테스트 작업을 더욱 정확하고 편리하게 수행할 수 있도록 하는 테스트 웰헤드 어셈블리와, 이러한 테스트 웰헤드 어셈블리를 이용하여 BOP 장비와 같은 시추 장비에 대한 운용 테스트를 해저에서 수행할 수 있도록 함으로써, 시추 장비에 대한 문제를 사전에 예방 및 관리할 수 있어 심해와 같은 실제 설치 현장에서 시추 장비의 설치 및 작동 과정을 원활하고 신속하게 수행할 수 있도록 하는 시추 장비 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 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.
국내등록특허 제10-1185286호
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 BOP 장비와 같은 심해 환경에서 사용되는 시추 장비들을 심해 환경과 유사한 조건에 노출시켜 각종 테스트를 수행할 수 있도록 함으로써, 시추 장비에 대한 문제를 사전에 예방 및 관리할 수 있어 심해와 같은 실제 설치 현장에서 시추 장비의 설치 및 작동 과정을 원활하고 신속하게 수행할 수 있도록 하는 시추 장비 테스트 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 BOP 장비와 같은 시추 장비가 실제 유정에서와 동일한 결합 방식으로 해저에서 결합될 수 있도록 하여 실제 환경과 유사하게 해저에서 수행되는 시추 장비에 대한 테스트 작업을 더욱 정확하고 편리하게 수행할 수 있도록 하는 테스트 웰헤드 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명은, 심해 환경에서 사용되는 시추 장비를 테스트하기 위해 시추 장비를 안착 결합시킬 수 있도록 형성되는 테스트 웰헤드 어셈블리로서, 테스트 대상 장비가 안착 결합될 수 있도록 형성되는 테스트 웰헤드; 및 상기 테스트 웰헤드와 결합되며 상기 테스트 웰헤드를 고정 지지하는 웰헤드 장착 모듈을 포함하고, 상기 테스트 웰헤드는 상기 웰헤드 장착 모듈과 함께 해저 바닥에 고정 배치되는 것을 특징으로 하는 테스트 웰헤드 어셈블리를 제공한다.
이때, 상기 웰헤드 장착 모듈은 상단부에 상기 테스트 웰헤드가 결합되는 웰케이싱 다발; 및 상기 웰케이싱 다발이 지지 고정되도록 상기 웰케이싱 다발의 외주면을 감싸도록 형성되는 테스트 베드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 테스트 베드는 상기 웰케이싱 다발의 외주면을 감싸는 형태로 시멘트를 충전 양생하여 제작될 수 있다.
또한, 상기 웰케이싱 다발은 서로 다른 직경을 갖는 적어도 하나 이상의 더미 웰케이싱을 포함할 수 있다.
또한, 상기 더미 웰케이싱은 직경이 작은 더미 웰케이싱이 직경이 큰 더미 웰케이싱의 내부에 삽입되는 형태로 동일한 중심축을 갖도록 배치되며, 서로 인접한 더미 웰케이싱 사이 공간에는 시멘트가 충전될 수 있다.
또한, 상기 테스트 베드 내부에는 상기 웰케이싱 다발이 안착 지지되도록 별도의 베이스 블록이 배치될 수 있다.
또한, 상기 테스트 웰헤드의 하단에는 별도의 웰헤드 하우징이 결합되고, 상기 테스트 웰헤드는 상기 웰헤드 하우징을 매개로 하여 상기 웰케이싱 다발에 결합될 수 있다.
본 발명은, 상기 테스트 웰헤드 어셈블리에 테스트 대상 장비를 안착 결합시켜 상기 테스트 대상 장비에 대한 운용 테스트를 수중에서 수행하는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치를 제공한다.
이때, 상기 테스트 대상 장비는 BOP 장비로 적용될 수 있다.
또한, 상기 BOP 장비는 해상에 배치되는 별도의 시추선으로부터 해저로 연장되는 라이저의 하단에 연결되고, 상기 라이저와 함께 하향 이동하여 상기 테스트 웰헤드에 래칭 결합될 수 있다.
또한, 상기 운용 테스트는 상기 BOP 장비의 상기 테스트 웰헤드에 대한 랜딩 테스트, 비상 분리 테스트, 작동 테스트, 내압 테스트, 누수 테스트 및 머드 순환 테스트 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 BOP 장비에 내압이 전달되도록 고압의 유체를 공급하는 내압 공급 유닛을 더 포함하고, 상기 내압 테스트는 상기 내압 공급 유닛을 통해 수행될 수 있다.
또한, 상기 내압 공급 유닛은 상기 웰헤드 장착 모듈 및 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 고압의 유체를 공급하거나 또는 상기 BOP 장비와 연결되어 상기 BOP 장비에 직접 고압의 유체를 공급하도록 장착될 수 있다.
본 발명에 의하면, BOP 장비와 같은 심해 환경에서 사용되는 시추 장비들을 심해 환경과 유사한 조건에 노출시켜 각종 테스트를 수행할 수 있도록 함으로써, 시추 장비에 대한 문제를 사전에 예방 및 관리할 수 있어 심해와 같은 실제 설치 현장에서 시추 장비의 설치 및 작동 과정을 원활하고 신속하게 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, BOP 장비와 같은 시추 장비가 실제 유정에서와 동일한 결합 방식으로 해저에서 결합될 수 있도록 테스트 웰헤드 어셈블리를 제공함으로써, 해저에서 수행되는 시추 장비에 대한 테스트 작업을 더욱 정확하고 편리하게 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 웰헤드 어셈블리를 이용한 시추 장비 테스트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 웰헤드 어셈블리의 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 테스트 웰헤드 어셈블리를 이용한 시추 장비 테스트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 웰헤드 어셈블리의 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.
본 발명은 심해 환경에서 사용되는 시추 장비를 심해 환경과 유사한 환경 조건에 노출시켜 다양한 방식의 테스트를 수행하기 위한 것으로, 테스트를 위한 테스트 웰헤드 어셈블리와, 이를 이용한 시추 장비 테스트 장치를 제공한다.
테스트 웰헤드 어셈블리(10)는 시추 장비인 테스트 대상 장비가 안착 결합될 수 있도록 형성되며 해저 바닥에 고정 설치된다. 이러한 테스트 웰헤드 어셈블리(10)를 해저 바닥에 고정 설치한 상태에서, 테스트 대상 장비를 해저로 투입하여 테스트 웰헤드 어셈블리(10)에 안착 결합시키고, 이 상태에서 테스트 대상 장비에 대한 다양한 운용 테스트를 수중에서 수행하도록 구성된다.
이때, 테스트 대상 장비는 심해 환경에서 사용되는 장비로서, 예를 들면, 해저 유정의 내부 가스 폭발을 방지하기 위해 해저 유정의 상단 웰헤드에 래칭(Latching) 결합되는 BOP 장비(200)가 적용될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 테스트 대상 장비로서 BOP 장비(200)가 적용된 경우를 예로 들어 설명한다.
먼저, 테스트 웰헤드 어셈블리(10)의 구성을 살펴보면, 테스트 웰헤드 어셈블리(10)는 테스트 웰헤드(300)와 웰헤드 장착 모듈(700)을 포함하여 구성된다.
테스트 웰헤드(300)는 해저 유정의 상단에 결합되는 웰헤드와 동일한 형태로, 테스트 대상 장비, 즉, BOP 장비(200) 등이 래칭 결합될 수 있도록 형성된다.
웰헤드 장착 모듈(700)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상단부에 테스트 웰헤드(300)가 결합되는 웰케이싱 다발(710)과, 웰케이싱 다발(710)이 지지 고정되도록 웰케이싱 다발(710)의 외주면을 감싸도록 형성되는 테스트 베드(720)를 포함하여 구성된다. 테스트 베드(720)는 웰케이싱 다발(710)의 외주면을 감싸는 형태로 시멘트를 충전 양생하는 방식으로 제작될 수 있다.
웰케이싱 다발(710)은 서로 다른 직경을 갖는 적어도 하나 이상의 더미 웰케이싱(711,712)을 포함하고, 직경이 작은 더미 웰케이싱(712)이 직경이 큰 더미 웰케이싱(711)의 내부에 삽입되는 형태로 동일한 중심축을 갖도록 배치되며, 서로 인접한 더미 웰케이싱(711,712)의 사이 공간에는 시멘트(713)가 충전되도록 구성된다. 또한, 이러한 시멘트(713)는 별도의 마감재(714)를 통해 외부 노출 차단되도록 마감된다.
이와 같은 웰케이싱 다발(710)을 이루는 더미 웰케이싱(711,712)은 실제 해저 유정의 드릴링 단계에서 사용되는 웰케이싱과 동일한 형태로 형성되며, 마찬가지로 서로 다른 직경의 더미 웰케이싱(711,712)이 순차적으로 삽입되는 형태로 형성되는 웰케이싱 다발(710)은 실제 해저 유정의 측벽을 이루는 웰케이싱 구조와 동일한 형태를 이루게 된다. 또한, 이러한 웰케이싱 다발(710)이 지지 고정될 수 있도록 실제 유정과 유사하게 웰케이싱 다발(710)의 외주면을 감싸는 형태로 테스트 베드(720)가 형성되기 때문에, 웰케이싱 다발(710)은 실제 해저 유정의 구조와 매우 유사한 형태로 형성된다.
이러한 웰케이싱 다발(710)의 상단에 테스트 웰헤드(300)가 안착 결합되므로, 테스트 웰헤드(300)의 안착 결합 구조는 실제 해저 유정에 설치되는 웰헤드와 그 결합 구조 및 환경이 매우 유사하게 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 웰헤드 어셈블리(10)는 이러한 결합 구조에 따라 BOP 장비(200)에 대한 테스트 작업을 더욱 정확하게 수행할 수 있다.
한편, 테스트 베드(720)의 내부에는 웰케이싱 다발(710)이 안착 지지되도록 별도의 베이스 블록(730)이 구비될 수 있다. 이러한 베이스 블록(730)에 의해 웰케이싱 다발(710)이 지지될 뿐만 아니라 웰케이싱 다발(710)의 하단이 폐쇄되며, 이를 통해 BOP 장비(200)의 내압 테스트를 더욱 용이하게 수행할 수 있다.
즉, BOP 장비(200)가 테스트 웰헤드(300)에 안착된 상태에서 후술하는 내압 공급 유닛(500)을 통해 BOP 장비(200)에 내압을 공급하는 경우, BOP 장비(200)는 별도의 테스트 램 장치를 통해 내부 공간을 폐쇄하는데, 테스트 웰헤드(300)가 웰케이싱 다발(710)에 안착된 상태에서 웰케이싱 다발(710)이 베이스 블록(730)에 의해 지지됨과 동시에 하단이 폐쇄되므로, 별도의 테스트 램 장치를 통해 BOP 장비(200) 하단을 폐쇄하지 않아도 되므로, 더욱 용이하게 BOP 장비(200)에 대한 내압 테스트를 수행할 수 있다.
이때, 내압 공급 유닛(500)은 웰헤드 장착 모듈(700) 및 테스트 웰헤드(300)를 통해 BOP 장비(200)에 고압의 유체를 공급하도록 구성되거나 또는 BOP 장비(200)와 연결되어 BOP 장비(200)에 직접 고압의 유체를 공급하도록 구성될 수 있다. 또한, 내압 공급 유닛(500)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 테스트 베드(720)의 상단에 안착 결합되도록 구성될 수 있다.
한편, 테스트 웰헤드(300)의 하단에는 별도의 웰헤드 하우징(310)이 결합되고, 테스트 웰헤드(300)는 웰헤드 하우징(310)을 매개로 하여 웰케이싱 다발(710)의 상단에 결합된다. 또한, 테스트 웰헤드(300)의 상단에는 BOP 장비(200)와 결합될 수 있도록 별도의 웰헤드 커넥터(320)가 장착될 수 있다. 이때, 웰헤드 커넥터(320)는 다양한 종류의 BOP 장비(200)와 래칭 결합될 수 있도록 BOP 장비(200)의 종류에 따라 다양한 형태로 적용될 수 있다.
이와 같이 테스트 웰헤드(300)가 상하단에 웰헤드 하우징(310) 및 웰헤드 커넥터(320)가 결합된 상태로 웰헤드 장착 모듈(700)에 결합될 수 있는데, 이는 실제 해저 유정에 사용되는 웰헤드와 동일한 것으로, 이와 같이 하나의 모듈로 결합된 상태의 웰헤드를 테스트 웰헤드(300)로 사용할 수 있다. 즉, 별도의 테스트 웰헤드(300)를 새롭게 제작할 필요없이 종래 제작된 또는 기 사용된 중고 웰헤드를 이용하여 테스트 작업에 이용할 수 있다.
이와 같이 구성된 테스트 웰헤드 어셈블리(10)를 해저 바닥에 고정 설치함으로써, 전술한 바와 같이 BOP 장비(200)를 해저로 투입하여 테스트 웰헤드(300)에 안착 결합시키고, 이후, BOP 장비(200)에 대한 랜딩 테스트 및 내압 테스트와 같은 다양한 방식의 운용 테스트를 실제 환경과 유사한 환경에서 수행할 수 있다.
다음으로, 이상에서 설명한 테스트 웰헤드 어셈블리(10)를 이용한 시추 장비 테스트 장치에 대해 살펴본다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치는 전술한 테스트 웰헤드 어셈블리(10)를 해저 바닥에 고정 설치한 상태에서, 테스트 대상 장비, 즉, BOP 장비(200)를 해저로 투입하여 테스트 웰헤드 어셈블리(10)에 안착 결합시키고, 이 상태에서 BOP 장비(200)에 대한 다양한 운용 테스트를 수행하도록 구성된다.
테스트 웰헤드 어셈블리(10)는 BOP 장비(200)에 대한 테스트 작업이 용이하도록 천해 영역, 예를 들면 수심이 20 m 내지 40 m 정도의 해저 영역에 설치될 수 있다. 이 경우, 테스트 웰헤드 어셈블리(10)의 하단면에는 테스트 웰헤드 어셈블리(10)가 해저 바닥에 고정 설치될 수 있도록 석션 재킷(미도시)등이 다수개 장착될 수 있다. 이러한 테스트 웰헤드 어셈블리(10)는 별도의 크레인 등을 이용하여 해저로 투입될 수 있다.
이때, BOP 장비(200)에 대한 운용 테스트는 매우 다양한 테스트를 포함할 수 있는데, 예를 들면, BOP 장비(200)의 테스트 웰헤드(300)에 대한 랜딩 테스트, 비상 분리 테스트, 작동 테스트, 내압 테스트, 누수 테스트 및 머드 순환 테스트 등을 적어도 어느 하나 이상 포함할 수 있다.
랜딩 테스트는 BOP 장비(200)가 테스트 웰헤드(300)에 래칭 결합하는 과정에서 BOP 장비(200)가 정상적으로 테스트 웰헤드(300)에 래칭 결합되는지 여부를 테스트하는 것이다. 비상 분리 테스트는 가스 폭발과 같은 비상 상황시 BOP 장비(200)가 로어 스택과 상부 LMRP(Lower Marine Riser Package)로 정상적으로 분리되는지 여부를 테스트하는 것이다. 작동 테스트는 BOP 장비(200)에 구비되는 다수개의 램 장치 및 애뉼라 장치가 정상적으로 작동하는지 여부 또는 각종 부가 장치들의 정상적인 작동 여부를 테스트하는 것이다. 내압 테스트는 BOP 장비(200)의 내부 보어홀에 고압 유체를 공급하여 BOP 장비(200)의 정상적인 작동 여부를 테스트하는 것이다. 누수 테스트는 BOP 장비(200)에 연결되는 각종 배관 및 밸브 등에 대한 누수 여부를 테스트하는 것이다. 머드 순환 테스트는 시추선으로부터 공급되는 머드액이 테스트 웰헤드(300) 및 BOP 장비(200)를 거쳐 다시 시추선으로 순환 회수되는지 여부를 테스트하는 것이다.
이와 같은 운용 테스트는 각각의 테스트를 독립적으로 수행할 수도 있으나, 서로 관련된 다수개의 테스트를 동시에 수행할 수도 있으며, 이외에도 실제 BOP 장비(200)의 설치 및 작동 과정을 전체적으로 테스트하거나 기타 장비와의 연계 작동 상태 등을 테스트할 수 있는 통합 운용 테스트 형태로 수행될 수도 있는 등 다양한 방식으로 테스트가 수행될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치는 시추 장비에 대한 운용 테스트를 종래 기술과 달리 지상에서 수행하는 것이 아니라 해저 바닥에 설치되는 테스트 웰헤드(300)에 결합시킨 상태로 실제 설치 환경과 유사한 해저 환경에서 수행할 수 있기 때문에, 시추 장비의 운용 테스트 결과에 대한 정확도 및 신뢰도를 더욱 향상시킬 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치는 테스트 웰헤드(300)를 통해 BOP 장비(200)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 구성될 수 있다.
이러한 내압 공급 유닛(500)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 테스트 웰헤드 어셈블리(10)의 테스트 베드(720)에 설치되어 테스트 웰헤드(300)에 해수를 고압으로 공급하는 수중 펌프(510)와, 수중 펌프(510)와 테스트 웰헤드(300)를 연결하는 내압 연결 라인(520)을 포함하여 구성될 수 있다. 수중 펌프(510)에는 수중 펌프(510)의 작동을 위해 별도의 전선 케이블(211)과 파워 서플라이 케이블(212)이 시추선(210)으로부터 연결될 수 있다.
이와 같이 내압 공급 유닛(500)이 테스트 웰헤드 어셈블리(10)에 설치되면, 테스트 웰헤드 어셈블리(10) 및 내압 공급 유닛(500)이 하나의 모듈을 이루며, 이동 및 운반 가능하므로, 더욱 편리하게 BOP 장비(200)에 대한 다양한 테스트 작업을 수행할 수 있다.
이때, 내압 테스트는 내압 공급 유닛(500)을 통해 BOP 장비(200)에 내압을 제공한 상태에서 BOP 장비(200)를 구성하는 램(Ram), 애뉼라(Annular) 및 각종 밸브 등에 대한 작동 및 내부 압력 테스트를 수행하는 방식으로 진행될 수 있다.
내압 공급 유닛(500)은 BOP 장비(200)의 내부 BOP 보어홀과 연통되는 테스트 웰헤드(300)에 고압의 유체를 공급하는 방식으로 BOP 장비에 내압을 공급하는 방식으로 설명하였는데, 이 경우, 도시되지는 않았으나, 테스트 웰헤드(300) 및 베이스 블록(730) 등에는 내압 공급 유닛(500)에 의한 고압의 유체가 통과할 수 있도록 내부 유로가 형성되어야 할 것이다. 한편, 내압 테스트를 위해 내압 공급 유닛(500)이 테스트 웰헤드(300)에 고압의 유체를 공급하는 방식 이외에도 BOP 장비(200)에 장착된 킬라인 및 초크라인에 고압의 유체를 공급하여 BOP 장비(200)의 내부 BOP 보어홀에 내압을 제공하는 방식으로 구성될 수도 있다.
또한, 내압 공급 유닛(500)은 전술한 바와 같이 테스트 베드(720)에 장착되는 수중 펌프(510)를 이용하여 BOP 장비(200)에 해수를 고압으로 공급하는 방식으로 구성될 수도 있는데, 이와 달리 테스트 베드(720)에 장착되는 별도의 수중 컴프레셔(미도시)를 구비하여 BOP 장비(200)에 가스를 고압으로 공급하는 방식으로 구성될 수도 있다. 또한, 별도의 수중 펌프 또는 수중 컴프레셔를 추가로 설치하지 않고, 시추선(210)에 기 설치된 테스트 펌프(미도시)를 이용하거나 또는 시추선(210)에 기 설치된 테스트 컴프레셔(미도시)를 이용할 수도 있을 것이다.
한편, 테스트 웰헤드(300)가 웰헤드 장착 모듈(700)에 장착되어 해저 바닥에 위치하는 경우, BOP 장비(200)는 실제 시추 현장에서 설치하는 것과 마찬가지 방식으로 테스트 웰헤드(300)에 안착 결합될 수 있다. 즉, BOP 장비(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 리그선과 같은 별도의 시추선(210)으로부터 해저로 연장되는 라이저(220)의 하단에 연결되고, 라이저(220)와 함께 하향 이동하여 해저 바닥의 테스트 웰헤드(300)에 결합되는 방식으로 설치될 수 있다. 물론, 별도의 크레인 등을 이용하여 BOP 장비(200)를 해저 바닥으로 하향 이동시킬 수도 있으나, BOP 장비(200)에 대한 설치 작업을 실제 환경과 유사하게 수행하기 위해서는 라이저(220)에 연결하여 라이저(220)와 함께 하향 이동시키는 방식으로 수행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 BOP 장비(200)를 라이저(220)에 연결하여 테스트 웰헤드(300)에 결합시키는 경우, BOP 장비(200)에 대한 운용 테스트가 진행되는 동안 BOP 장비(200)는 라이저(220)에 연결된 상태로 유지되는데, 이때, 라이저(220)는 별도의 라이저 텐셔너(700)에 연결되어 라이저(220)의 장력이 지지됨과 동시에 라이저(220)의 상하 진동이 보상된다. 즉, 시추선(210) 및 라이저(220)는 바람이나 파도와 같은 해상 환경의 영향으로 인해 상하 방향으로 계속해서 진동하게 되는데, 라이저(220)가 상하 진동하게 되면, 라이저(220)에 연결된 BOP 장비(200)의 테스트 작업이 불가능하거나 매우 어려울 수 있으므로, 라이저(220)의 상하 진동을 보상하고 라이저(220)의 장력을 지지할 수 있도록 별도의 라이저 텐셔너(700)가 구비된다. 이러한 라이저 텐셔너(700)는 시추선(210)에 장착되어 라이저(220)와 결합된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치는 BOP 장비(200)에 대한 통합 운용 테스트의 일환으로 라이저 텐셔너(700)에 대한 작동 상태를 테스트하는 라이저 텐셔너 테스트를 더 수행하도록 구성될 수 있다. 이러한 라이저 텐셔너 테스트는 라이저(220)를 상하 방향으로 이동시키는 방식으로 라이저(220)에 진동을 유발시켜 라이저 텐셔너(700)가 정상적으로 작동하는지 여부를 테스트하는 방식으로 수행될 수 있는 등 다양한 방식으로 수행될 수 있다.
한편, 머드 순환 테스트 또한 라이저(220)를 이용하여 수행할 수 있는데, 이때, 테스트 웰헤드(300)는 시추선(210)으로부터 테스트 웰헤드(300)에 공급되는 머드액이 테스트 웰헤드(300) 내에서 순환하여 BOP 장비(200) 및 라이저(220)를 통해 다시 시추선(210)으로 되돌아올 수 있도록 형성된다. 따라서, 머드 순환 테스트는 시추선(210)으로부터 테스트 웰헤드(300)까지 연장되도록 라이저(220)의 내부 공간에 별도의 테스트 파이프(미도시)를 삽입하고, 테스트 파이프의 내부 공간을 통해 테스트 웰헤드(300)에 머드액을 공급하는 방식으로 수행될 수 있다.
즉, 테스트 파이프의 내부 공간을 통해 테스트 웰헤드(300)에 머드액을 공급하면, 머드액은 테스트 웰헤드(300) 내에서 순환하여 BOP 장비(200)의 내부 보어홀 공간으로 유입되는데, 이때, 머드액은 테스트 파이프의 외주면과 BOP 장비(200)의 보어홀 내주면 사이 공간으로 유입되고, 계속해서 테스트 파이프외 외주면과 라이저(220)의 내주면 사이 공간을 따라 상승 이동하며 시추선(210)으로 순환하게 된다.
이와 같은 방식으로 머드액을 순환시켜 머드액 순환 테스트를 수행하게 되는데, 이러한 머드액 순환 과정에서 머드액이 원화하게 순환하는지 여부 등을 체크하는 방식으로 머드액 순환 테스트가 진행된다.
한편, 시추선(210)에는 BOP 장비(200) 및 내압 공급 유닛(500)을 비롯하여 각종 테스트를 위한 장치들의 동작을 제어할 수 있는 제어실(600)이 구비될 수 있으며, 이러한 제어실(600)은 각종 장치들의 동작 제어 뿐만 아니라 BOP 장비(200)의 작동 상태를 모니터링할 수 있도록 형성될 수 있다. 이러한 제어실(600)은 라이저(220)를 통해 BOP 장비(200)와 연결될 수 있으며, 별도의 케이블 라인을 통해 내압 공급 유닛(500)과 연결될 수 있다. 이때, 제어실(600)은 시추선(210)에 배치될 수도 있으나, 별도의 해상 구조물 또는 해상에 인접한 육상 등 다양한 곳에 배치될 수 있다.
이상에서는 테스트 대상 장비로서 BOP 장비(200)만을 대상으로 설명하였으나, BOP 장비(200) 이외에도 크리스마스 트리 등 심해 환경에서 사용되는 다양한 시추 장비가 적용될 수 있으며, 다양한 시추 장비들을 적용하는 방식으로 확장하여 크리스마스 트리 장비 시험 등을 포함한 통합 운용 테스트 또한 수행할 수 있을 것이다. 여기서, 통합 운용 테스트는 출항부터 미션 수행후 복귀까지의 모든 시스템 운용을 포함하는 형태로 구성될 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.
10: 테스트 웰헤드 어셈블리
200: BOP 장비 210: 시추선
220: 라이저 300: 테스트 웰헤드
500: 내압 공급 유닛 600: 제어실
700: 웰헤드 장착 모듈 710: 웰케이싱 다발
720: 테스트 베드 730: 베이스 블록

Claims (14)

  1. 심해 환경에서 사용되는 시추 장비를 테스트하기 위해 시추 장비를 안착 결합시킬 수 있도록 형성되는 테스트 웰헤드 어셈블리로서,
    테스트 대상 장비가 안착 결합될 수 있도록 형성되는 테스트 웰헤드; 및
    상기 테스트 웰헤드와 결합되며 상기 테스트 웰헤드를 고정 지지하는 웰헤드 장착 모듈
    을 포함하고, 상기 테스트 웰헤드는 상기 웰헤드 장착 모듈과 함께 해저 바닥에 고정 배치되는 것을 특징으로 하는 테스트 웰헤드 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 웰헤드 장착 모듈은
    상단부에 상기 테스트 웰헤드가 결합되는 웰케이싱 다발; 및
    상기 웰케이싱 다발이 지지 고정되도록 상기 웰케이싱 다발의 외주면을 감싸도록 형성되는 테스트 베드
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 웰헤드 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 테스트 베드는 상기 웰케이싱 다발의 외주면을 감싸는 형태로 시멘트를 충전 양생하여 제작되는 것을 특징으로 하는 테스트 웰헤드 어셈블리.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 웰케이싱 다발은
    서로 다른 직경을 갖는 적어도 하나 이상의 더미 웰케이싱을 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 웰헤드 어셈블리.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 더미 웰케이싱은 직경이 작은 더미 웰케이싱이 직경이 큰 더미 웰케이싱의 내부에 삽입되는 형태로 동일한 중심축을 갖도록 배치되며, 서로 인접한 더미 웰케이싱 사이 공간에는 시멘트가 충전되는 것을 특징으로 하는 테스트 웰헤드 어셈블리.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 테스트 베드 내부에는 상기 웰케이싱 다발이 안착 지지되도록 별도의 베이스 블록이 배치되는 것을 특징으로 하는 테스트 웰헤드 어셈블리.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 테스트 웰헤드의 하단에는 별도의 웰헤드 하우징이 결합되고, 상기 테스트 웰헤드는 상기 웰헤드 하우징을 매개로 하여 상기 웰케이싱 다발에 결합되는 것을 특징으로 하는 테스트 웰헤드 어셈블리.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 테스트 웰헤드의 상단에는 다양한 종류의 테스트 대상 장비가 래칭 결합될 수 있도록 상기 테스트 대상 장비의 종류에 대응되는 형태의 웰헤드 커넥터가 장착되는 것을 특징으로 하는 테스트 웰헤드 어셈블리.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 테스트 웰헤드 어셈블리에 테스트 대상 장비를 안착 결합시켜 상기 테스트 대상 장비에 대한 운용 테스트를 수중에서 수행하는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 테스트 대상 장비는 BOP 장비로 적용되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 BOP 장비는 해상에 배치되는 별도의 시추선으로부터 해저로 연장되는 라이저의 하단에 연결되고, 상기 라이저와 함께 하향 이동하여 상기 테스트 웰헤드에 래칭 결합되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 운용 테스트는 상기 BOP 장비의 상기 테스트 웰헤드에 대한 랜딩 테스트, 비상 분리 테스트, 작동 테스트, 내압 테스트, 누수 테스트 및 머드 순환 테스트 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 BOP 장비에 내압이 전달되도록 고압의 유체를 공급하는 내압 공급 유닛을 더 포함하고, 상기 내압 테스트는 상기 내압 공급 유닛을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 내압 공급 유닛은 상기 웰헤드 장착 모듈 및 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 고압의 유체를 공급하거나 또는 상기 BOP 장비와 연결되어 상기 BOP 장비에 직접 고압의 유체를 공급하도록 장착되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110220732A (zh) * 2019-07-08 2019-09-10 中国船舶科学研究中心（中国船舶重工集团公司第七0二研究所） 一种深海料仓溢料试验装置

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