KR20150063752A - 압력 용기 및 이를 이용한 시추 장비 테스트 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압력 용기 및 이를 이용한 시추 장비 테스트 장치에 관한 것으로, 내부 공간에 고압의 유체를 저장할 수 있는 용기 바디의 외주면에 콘크리트 보강재를 밀착 접촉되게 형성함으로써, 용기 바디의 내압력을 보강하여 상대적으로 더 높은 압력의 유체를 안정적으로 저장할 수 있는 압력 용기와, 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 하며, BOP 장비와 같은 시추 장비를 투입할 수 있는 압력 용기에 대해 외부에 콘크리트 보강재를 형성함으로써, 압력 용기의 내압력을 향상시킬 수 있어 시추 장비에 대한 테스트 작업을 더욱 안정적으로 수행할 수 있는 시추 장비 테스트 장치를 제공한다.

Description

압력 용기 및 이를 이용한 시추 장비 테스트 장치{Pressure Vessel and Test Apparatus for Drilling Equipment Using The Same}
본 발명은 압력 용기 및 이를 이용한 시추 장비 테스트 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 내부 공간에 고압의 유체를 저장할 수 있는 용기 바디의 외주면에 콘크리트 보강재를 밀착 접촉되게 형성함으로써, 용기 바디의 내압력을 보강하여 상대적으로 더 높은 압력의 유체를 안정적으로 저장할 수 있는 압력 용기와, 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 하며, BOP 장비와 같은 시추 장비를 투입할 수 있는 압력 용기에 대해 외부에 콘크리트 보강재를 형성함으로써, 압력 용기의 내압력을 향상시킬 수 있어 시추 장비에 대한 테스트 작업을 더욱 안정적으로 수행할 수 있는 시추 장비 테스트 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 산업현장에서는 다양한 용도의 다양한 유체(액체 또는 가스)가 공급되어 사용되고 있으며, 이러한 다양한 유체를 고압 상태로 저장할 수 있는 압력 용기가 이용되고 있다. 또한, 과학기술의 발달과 더불어 액체 또는 가스의 사용량은 급속도로 증가하고 있으며, 이를 저장하는 압력 용기의 사용 범위 또한 급속도로 증가하고 있다.
이러한 압력 용기는 내부 유체의 누출을 방지할 수 있도록 안전성이 매우 중시되며, 최근에는 경제성 및 이동성의 향상을 위해 경량화에 대한 필요성도 매우 중요하게 인식되고 있다.
한편, 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, 최근에는 해저 채굴 기술의 발달과 더불어 심해 유전의 개발이 더욱 활발하게 이루어지고 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.
심해 유전의 개발에서는 안전이 최우선 목표가 되어야 하는데, 유전의 폭발 사고를 방지할 수 있는 최후 안전수단으로 BOP(Blowout Preventer) 장비가 해저 유정의 상단에 설치된다. BOP 장비는 해상에 부유하는 시추선의 라이저에 연결되어 해저 유정의 상단 웰헤드에 안착 결합되는데, 유정 내부로부터 오일 또는 가스가 분출되는 것을 방지할 수 있도록 다수개의 램 장치 및 애뉼라가 장착되어 있다.
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 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.
특히, BOP 장비에 대한 일반적인 테스트가 실제 심해 환경에서 진행되는 것이 아니라 단순히 시추선 내에서 또는 지상에서 수행되고 있기 때문에, 테스트 결과에 대한 정확도 및 신뢰도가 크게 저하된다는 문제가 있었다.
국내등록특허 제10-1185286호
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 내부 공간에 고압의 유체를 저장할 수 있는 용기 바디의 외주면에 콘크리트 보강재를 밀착 접촉되게 형성함으로써, 용기 바디의 내압력을 보강하여 상대적으로 더 높은 압력의 유체를 안정적으로 저장할 수 있는 압력 용기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 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 또 다른 목적은 BOP 장비와 같은 시추 장비를 투입할 수 있는 압력 용기에 대해 외부에 콘크리트 보강재를 형성함으로써, 압력 용기의 내압력을 향상시킬 수 있어 시추 장비에 대한 테스트 작업을 더욱 안정적으로 수행할 수 있는 시추 장비 테스트 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 내부에 고압의 유체를 저장할 수 있도록 테스트 챔버가 형성되는 용기 바디; 및 상기 용기 바디의 외주면에 밀착 접촉하며 상기 용기 바디의 외곽 둘레를 감싸도록 형성되는 콘크리트 보강재를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 용기를 제공한다.
이때, 상기 용기 바디는 내부에 상기 테스트 챔버가 형성되도록 일면이 개방된 형태로 형성되는 용기 본체; 및 상기 용기 본체의 개방된 일면에 결합되는 용기 커버를 포함할 수 있다.
또한, 상기 용기 바디에는 외부로부터 내부 공간으로 고압의 유체를 공급할 수 있도록 상기 콘크리트 보강재를 관통하여 외부로 노출되는 압력 공급 포트가 형성될 수 있다.
또한, 상기 용기 바디의 테스트 챔버에는 별도의 테스트 대상 장비가 투입되고, 상기 테스트 챔버에 저장된 고압의 유체에 의해 상기 테스트 대상 장비에 대한 외압 테스트가 진행될 수 있다.
또한, 상기 콘크리트 보강재는 복수개로 분할 형성되어 상기 용기 바디의 외주면에 밀착 접촉하도록 상호 결합될 수 있다.
또한, 상기 콘크리트 보강재는 상기 용기 본체 및 용기 커버의 외주면에 각각 밀착 접촉하는 형태로 분할 형성되어 상호 결합될 수 있다.
한편, 본 발명은, 심해 환경에서 사용되는 시추 장비를 테스트하는 시추 장비 테스트 장치에 있어서, 내부에 테스트 대상 장비가 투입될 수 있도록 테스트 챔버가 형성되고, 상기 테스트 챔버에는 상기 테스트 대상 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 내부에 고압의 유체를 저장할 수 있도록 상기 테스트 챔버가 형성되는 용기 바디와, 상기 용기 바디의 외주면에 밀착 접촉하며 상기 용기 바디의 외곽 둘레를 감싸도록 형성되는 콘크리트 보강재를 포함하는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치를 제공한다.
이때, 상기 테스트 대상 장비는 BOP 장비로 적용될 수 있다.
또한, 상기 압력 용기의 내부 공간 하부에는 상기 BOP 장비가 상기 테스트 챔버에 투입되어 결합되도록 테스트 웰헤드가 고정 장착될 수 있다.
또한, 상기 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 내압이 전달되도록 상기 테스트 웰헤드에 고압의 유체를 공급하는 내압 공급 유닛이 더 구비될 수 있다.
또한, 상기 용기 바디에는 상기 외압 공급 유닛 및 내압 공급 유닛과 각각 연결될 수 있도록 상기 콘크리트 보강재를 관통하여 외부로 노출되는 외압 공급 포트 및 내압 공급 포트가 형성될 수 있다.
또한, 상기 용기 바디는 내부에 상기 테스트 챔버가 형성되도록 일면이 개방된 형태로 형성되는 용기 본체와, 상기 용기 본체의 개방된 일면에 결합되는 용기 커버를 포함하고, 상기 콘크리트 보강재는 복수개로 분할 형성되어 상기 용기 바디의 외주면에 밀착 접촉하도록 상호 결합될 수 있다.
본 발명에 의하면, 내부 공간에 고압의 유체를 저장할 수 있는 용기 바디의 외주면에 콘크리트 보강재를 밀착 접촉되게 형성함으로써, 용기 바디의 내압력을 보강하여 상대적으로 더 높은 압력의 유체를 안정적으로 저장할 수 있는 효과가 있다.
또한, 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 장비를 투입할 수 있는 압력 용기에 대해 외부에 콘크리트 보강재를 형성함으로써, 압력 용기의 내압력을 향상시킬 수 있어 시추 장비에 대한 테스트 작업을 더욱 안정적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기의 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 2 및 도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 압력 용기의 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기를 이용한 시추 장비 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기의 구성을 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 압력 용기의 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기는 내부에 고압의 유체를 저장할 수 있는 용기로서, 내부에 고압의 유체를 저장할 수 있도록 테스트 챔버(C)가 형성되는 용기 바디(100a)와, 용기 바디(100a)의 외주면에 밀착 접촉하며 용기 바디(100a)의 외곽 둘레를 감싸도록 형성되는 콘크리트 보강재(100b)를 포함하여 구성된다.
용기 바디(100a)는 하나의 일체형으로 형성될 수도 있으나, 내부에 테스트 챔버(C)가 형성되도록 일면이 개방된 형태로 형성되는 용기 본체(110)와, 용기 본체(110)의 개방된 일면에 결합되는 용기 커버(120)로 분리 형성될 수 있다. 이와 같이 용기 본체(110)와 용기 커버(120)로 분리 형성됨에 따라 테스트 챔버(C)를 필요에 따라 외부 노출시킬 수 있다.
콘크리트 보강재(100b)는 이러한 용기 바디(100a)의 외주면을 감싸도록 형성되어 용기 바디(100a)의 내압력을 보강하는 역할을 수행한다. 이러한 콘크리트 보강재(100b)는 별도의 형틀을 이용하여 용기 바디(100a)의 외주면에 밀착 접촉하도록 충전되는 방식으로 일체형으로 형성될 수 있다.
이때, 용기 바디(100a)에는 외부로부터 내부 공간으로 고압의 유체를 공급할 수 있도록 압력 공급 포트(P)가 형성될 수 있는데, 압력 공급 포트(P)는 콘크리트 보강재(100b)를 관통하여 외부로 노출되도록 형성된다. 따라서, 용기 바디(100a)의 외주면에 콘크리트 보강재(100b)가 형성되어 용기 바디(100a)가 외부로부터 밀폐 차단된 상태에서 압력 공급 포트(P)를 통해 용기 바디(100a)의 내부 테스트 챔버(C)에 고압의 유체를 공급할 수 있다.
이와 같이 용기 바디(100a)의 외주면에 콘크리트 보강재(100b)가 형성됨에 따라 용기 바디(100a)의 내부 공간에 고압의 유체를 공급하는 과정에서 용기 바디(100a)의 내압력이 보강되므로, 더욱 안정적으로 고압의 유체를 공급할 수 있고, 고압의 유체가 저장된 상태에서 압력 용기(100)는 구조적으로 압력에 대해 안전하게 유지될 수 있다. 또한, 콘크리트 보강재(100b)가 용기 바디(100a)의 내압력을 보강하게 되므로, 용기 바디(100a)의 내압 강도를 상대적으로 약한 형태로 제작할 수 있다. 예를 들면, 용기 바디(100a)의 두께를 상대적으로 얇게 형성할 수 있어 제작 작업을 더욱 용이하게 수행할 수 있고, 제작 비용 또한 절감할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 용기 바디(100a)의 내부 공간, 즉, 테스트 챔버(C)에 별도의 테스트 대상 장비(T)를 투입하고, 테스트 챔버(C)에 저장된 고압의 유체에 의해 테스트 대상 장비(T)에 대한 외압 테스트를 수행하도록 활용될 수 있다.
즉, 용기 바디(100a)의 용기 본체(110)와 용기 커버(120)를 분리한 상태에서 테스트 대상 장비(T)를 용기 본체(110)의 테스트 챔버(C)에 투입한 후, 용기 커버(120)를 용기 본체(110)에 밀봉되게 결합하며, 이후, 용기 바디(100a)의 외주면에 콘크리트 보강재(100b)를 밀착 접촉되게 형성한다. 이 상태에서, 테스트 챔버(C)에 고압의 유체를 공급함으로써, 테스트 대상 장비(T)에 대한 외압 테스트를 수행할 수 있다.
이와 같은 테스트 작업을 수행하는 과정에서, 콘크리트 보강재(100b)를 계속해서 반복적으로 사용할 수 있도록 콘크리트 보강재(100b)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 복수개로 분할 형성되어 용기 바디(100a)의 외주면에 밀착 접촉하도록 상호 결합되는 형태로 구성될 수 있다.
예를 들면, 콘크리트 보강재(100b)는 도 2 및 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 용기 바디(100a)의 외주면에 밀착 접촉하는 형태로 2개의 콘크리트 보강재(100b-1,100b-2)로 분리 형성될 수 있으며, 2개의 콘크리트 보강재(100b-1,100b-2)에는 서로 결합되는 부위에 플랜지부가 형성되고, 이러한 플랜지부가 서로 접촉하며 결합 볼트(S1) 및 너트(S2)에 의해 밀착 결합되도록 구성될 수 있다.
이때, 콘크리트 보강재(100b-1,100b-2)는 도 2에 도시된 바와 같이 세로 방향으로 분리될 수도 있고, 도 3에 도시된 바와 같이 가로 방향으로 분리될 수도 있다. 가로 방향으로 분리된 경우, 분리된 각각의 콘트리트 보강재(100b-1,100b-2)는 용기 본체(110) 및 용기 커버(120)의 결합면에 대응되는 형태로 분리 형성되는 것이 바람직하며, 즉, 용기 본체(110) 및 용기 커버(120)의 외주면에 각각 밀착 접촉하도록 분리 형성될 수 있으며, 이를 통해 용기 커버(120)의 분리 작업시 콘크리트 보강재(100b-2) 또한 동시에 분리할 수 있다.
이러한 구조에 따라 용기 바디(100a)의 용기 본체(110) 및 용기 커버(120)는 별도의 밀봉 결합 작업 없이도 2개의 콘크리트 보강재(100b-1,100b-2)가 상호 결합되는 과정에서 당연히 상호 밀봉 결합될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기를 이용한 시추 장비 테스트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치는 도 1 내지 도 3에서 설명한 압력 용기(100)를 이용하여 시추 장비에 대한 테스트를 수행하는 장치로서, 전술한 압력 용기(100)와, 외압 공급 유닛(400)을 포함하여 구성된다. 압력 용기(100)는 도 1 내지 도 3에서 설명한 바와 동일하므로, 여기에서 압력 용기(100)에 대한 상세한 설명은 생략하고, 간략히 살펴본다.
압력 용기(100)는 전술한 바와 같이 내부에 고압의 유체를 저장할 수 있도록 테스트 챔버(C)가 형성되는 용기 바디(100a)와, 용기 바디(100a)의 외주면에 밀착 접촉하며 용기 바디(100a)의 외곽 둘레를 감싸도록 형성되는 콘크리트 보강재(100b)를 포함하여 구성된다. 이때, 용기 바디(100a)의 테스트 챔버(C)에는 테스트 대상 장비가 투입되어 잠길 수 있도록 액체가 저장된다.
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.
용기 바디(100a)는 내부에 테스트 챔버(C)가 형성되도록 일면이 개방된 형태로 형성되는 용기 본체(110)와, 용기 본체(110)의 개방된 일면에 밀봉되게 결합되는 용기 커버(120)를 포함하여 구성된다. 콘크리트 보강재(100b)는 도 2에서 설명한 바와 같이 복수개로 분할 형성되어 용기 바디(100a)의 외주면에 밀착 접촉하도록 상호 결합될 수 있다.
이때, 용기 바디(100a)의 용기 본체(110)에는 후술하는 외압 공급 유닛(400) 및 내압 공급 유닛(500)으로부터 고압의 유체가 공급될 수 있도록 외압 공급 포트(111)와 내압 공급 포트(112)가 형성될 수 있다. 이러한 외압 공급 포트(111)와 내압 공급 포트(112)는 콘크리트 보강재(100b)를 관통하여 외부로 노출되도록 형성된다.
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.
용기 바디(100a)의 내부 공간 하부에는 BOP 장비(200)가 테스트 챔버(C)에 투입되어 결합되도록 테스트 웰헤드(300)가 고정 장착될 수 있다. 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)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.
도 4에서는 용기 바디(100a)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.
이와 같은 구성에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 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.
이때, 압력 용기(100)는 용기 바디(100a)와 용기 바디(100a)의 내압력을 보강하는 콘크리트 보강재(100b)로 구성되기 때문에, 압력 용기(100)의 내압력이 상대적으로 증가하므로, BOP 장비(200)에 대한 외압 테스트를 더욱 안정적으로 수행할 수 있다. 또한, 용기 바디(100a)의 내압력이 상대적으로 작게 형성되어도 되므로, 용기 바디(100a)의 두께를 더 얇게 제작할 수 있으며, 이에 따라 시추 장비 테스트 장치의 제작이 용이하고 제작 비용 또한 경감할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치는 BOP 장비(200)의 동작을 제어하고 테스트 상태를 모니터링할 수 있는 별도의 제어실(미도시)이 더 구비될 수 있다. 제어실은 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 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치는 이와 같이 제어실이 구비됨에 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, 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 있는 제어실을 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 제어실과 연결되어 제어실을 통해 BOP 장비(200)에 대한 작동 상태를 모니터링하도록 할 수 있다.
예를 들면, 도 4에 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 4에 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 4에 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.
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 머드 이송 및 머드 순환 테스트, 크리스마스 트리 장비 시험 등을 포함한 통합 운용 테스트 또한 할 수 있을 것이다. 여기서, 통합 운용 테스트는 출항부터 미션 수행후 복귀까지의 모든 시스템 운용을 포함할 수 있다. 또한, 테스트 대상 장비는 시추 장비 뿐만 아니라 심해에서 작업하거나 설치되는 모든 종류의 장비가 적용될 수 있으며, 이들에 대한 외압 테스트 및 내압 테스트가 가능하다.
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 100a: 용기 바디
100b: 콘크리트 보강재 110: 용기 본체
111: 외압 공급 포트 112: 내압 공급 포트
120: 용기 커버 140: 센서 모듈
150: 수중 카메라 160: 어쿠스틱 제어부
200: BOP 장비 300: 테스트 웰헤드
400: 외압 공급 유닛 500: 내압 공급 유닛
700: 로봇암 710: 가이드 레일

Claims (12)

  1. 내부에 고압의 유체를 저장할 수 있도록 테스트 챔버가 형성되는 용기 바디; 및
    상기 용기 바디의 외주면에 밀착 접촉하며 상기 용기 바디의 외곽 둘레를 감싸도록 형성되는 콘크리트 보강재
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 용기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 용기 바디는
    내부에 상기 테스트 챔버가 형성되도록 일면이 개방된 형태로 형성되는 용기 본체; 및
    상기 용기 본체의 개방된 일면에 결합되는 용기 커버
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 용기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 용기 바디에는 외부로부터 내부 공간으로 고압의 유체를 공급할 수 있도록 상기 콘크리트 보강재를 관통하여 외부로 노출되는 압력 공급 포트가 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 용기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용기 바디의 테스트 챔버에는 별도의 테스트 대상 장비가 투입되고, 상기 테스트 챔버에 저장된 고압의 유체에 의해 상기 테스트 대상 장비에 대한 외압 테스트가 진행되는 것을 특징으로 하는 압력 용기.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 콘크리트 보강재는 복수개로 분할 형성되어 상기 용기 바디의 외주면에 밀착 접촉하도록 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 압력 용기.
  6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 콘크리트 보강재는 상기 용기 본체 및 용기 커버의 외주면에 각각 밀착 접촉하는 형태로 분할 형성되어 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 압력 용기.
  7. 심해 환경에서 사용되는 시추 장비를 테스트하는 시추 장비 테스트 장치에 있어서,
    내부에 테스트 대상 장비가 투입될 수 있도록 테스트 챔버가 형성되고, 상기 테스트 챔버에는 상기 테스트 대상 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
    내부에 고압의 유체를 저장할 수 있도록 상기 테스트 챔버가 형성되는 용기 바디와, 상기 용기 바디의 외주면에 밀착 접촉하며 상기 용기 바디의 외곽 둘레를 감싸도록 형성되는 콘크리트 보강재를 포함하는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 테스트 대상 장비는 BOP 장비인 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 압력 용기의 내부 공간 하부에는 상기 BOP 장비가 상기 테스트 챔버에 투입되어 결합되도록 테스트 웰헤드가 고정 장착되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 테스트 웰헤드를 통해 상기 BOP 장비에 내압이 전달되도록 상기 테스트 웰헤드에 고압의 유체를 공급하는 내압 공급 유닛이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 용기 바디에는 상기 외압 공급 유닛 및 내압 공급 유닛과 각각 연결될 수 있도록 상기 콘크리트 보강재를 관통하여 외부로 노출되는 외압 공급 포트 및 내압 공급 포트가 형성되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
  12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용기 바디는
    내부에 상기 테스트 챔버가 형성되도록 일면이 개방된 형태로 형성되는 용기 본체와, 상기 용기 본체의 개방된 일면에 결합되는 용기 커버를 포함하고,
    상기 콘크리트 보강재는 복수개로 분할 형성되어 상기 용기 바디의 외주면에 밀착 접촉하도록 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 시추 장비 테스트 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109142075A (zh) * 2018-09-28 2019-01-04 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） 一种深海耐压结构蠕变性能测试装置
CN109357929A (zh) * 2018-09-13 2019-02-19 陈祥 一种通过手摇对混凝土挡板双向充气的混凝土压力机

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