KR20150084189A

KR20150084189A - 머드 순환 시스템

Info

Publication number: KR20150084189A
Application number: KR1020140003940A
Authority: KR
Inventors: 김민우
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2014-01-13
Filing date: 2014-01-13
Publication date: 2015-07-22

Abstract

본 발명은 머드 순환 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스 제거기에서 이상 고압의 발생시 가스 제거기에서 분리된 가스가 머드 공급기(flow divider)로 유입되는 것을 방지할 수 있는 머드 순환 시스템(Mud Circulation System)을 제공하는 것이다.
본 발명의 머드 순환 시스템에 의하면, 가스 제거기에서 이상 고압의 발생시라도 가스 제거기에서 분리된 가스가 머드 공급기(flow divider)로 유입되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

머드 순환 시스템 {MUD CIRCULATION SYSTEM}

본 발명은 머드 순환 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스 제거기에서 이상 고압의 발생시 가스 제거기에서 분리된 가스가 머드 공급기(flow divider)로 유입되는 것을 방지할 수 있는 머드 순환 시스템(Mud Circulation System)을 제공하는 것이다.

일반적으로 말하고 있는 시추용 유체 혹은 머드(Mud)는 시추 운전(Drilling Operation)을 하는데 있어 혈액과도 같은 역할을 한다. 이것은 시추용 비트(Drill Bit)에서는 윤활 작용을 하고 있으며 시추할 때 발생되는 파편(Debris)을 제거하고 시추공(Hole)을 안정시키며 탄화수소가 웰 구경 속으로 유입되는 것에 대한 주요 안전 장벽(Safety Barrier)의 역할을 하게 된다.

실지로 시추용 머드는 본래 물 또는 연료(Fuel Oil)속에 용해된 벤토나이트(Bento-nite) 및 콜로이드 성(Collide) 형태의 점토로 이루어져 있는 아주 정교한 유체이다. 중정석(Baryte 혹은 황화바륨)은 시추용 머드의 비중(Specific Gravity)은 높이거나 이와 유사하게 비중을 변화시켜 중량을 높이기 위한 매개체로서 첨가되어 지며 최종 생성물은 머드와 동일한 농도를 굉장히 많은 양을 생산하게 된다.

머드는 특수한 화학 약품 및 무거운 돌가루 등을 섞어 점도(Viscosity) 및 밀도(Density)등을 포함하여 지층을 시추하기 위해 필요한 조건을 맞추고 있는데 때로는 공기, 가스 및 오일등이 사용되기도 한다.

도 1 은 머드 재생 과정의 흐름도(도 1(a)) 및 블록도(도 1(b))로 나타낸 도면이다.

머드의 회수과정은 도 1(a)의 흐름도를 따라 순환된다. 도 1(b)는 도 1(a)와 대응되는 각 구성 부품들을 블록도로 도시한 도면이다.

시추 작업을 할 수 있도록 적절히 혼합된 액체용 머드는 머드 펌프에 의해 고압 머드(5,000Psi)를 생성하여 시추공(Hole)으로 유입하게 된다. 시추공으로 유입된 머드는 시추용 비트의 회전 운동에 의해 발생된 절단물(Cuttings, 모래, 미세모래, 가스 등)과 함께 동반되어 되돌아오게 된다.

각종 절단물이 포함된 머드는 재사용 할 수 있도록 모래, 미세모래, 가스 등을 제거하여 머드를 재생하는 시스템으로 유입하게 된다. 이 때 되돌아 온 머드(Mud)는 머드 재생 탱크(Mud Reconditioning Tank)로 유입되기 전에 검보 트랩(Gumbo Trap)을 거치면서 자갈이나 굵은 돌을 제거하게 되며, 다시 이수 분리기(Shale Shaker)의 철망(Screen)에 의해 큰 입자들이 제거되어 모래 트랩(Sand Trap)으로 유입된다.

모래 트랩(Sand Trap)에 유입된 머드(Mud)는 모래 제거기(Desander), 가스 제거기(Degasser), 미세 모래 제거기(Desilter)등을 거치면서 모래, 가스, 미세모래등이 제거된다. 한편 머드 재생 장비(Mud Re-conditioning Equipment)를 거친 재생용 머드는 머드 회수 라인(Mud Return Line)을 거쳐 중력(Gravity)에 의해 주 머드 피트(Main Mud Pits)로 들어가게 된다.

도 2 는 시추공 주입 펌프 및 트립 탱크의 관계를 도시한 도면이다.

보통 시추작업을 수행할 때 고압 머드 펌프(high pressure mud pump)(도 1 (b))를 통하여 머드를 공급하게 되지만 시추가 멈춘 상태(예를 들면, 시추공(Hole)에서 시추관(Drill Pipe)을 꺼내거나 시추관을 연결 및 시추공에서 시험을 할 경우 등)에서는 고압 머드 펌프는 가동을 멈추고 시추공 주입 펌프(Hole fill pump)를 이용하여 머드를 공급하게 된다.

또한 트립 탱크는 머드 피트와 같은 용도로 사용되고 있지만, 시추공 주입 펌프를 사용할 경우, 머드의 흡입은 트립 탱크에서 이루어지며 다시 이곳으로 머드가 되돌아오게 된다. 이 머드 순환은 다만 트립 탱크상의 머드로 이루어져 있기 때문에 시추공 내부에서 머드의 변화를 한눈으로 볼 수 있으며 이에 따라 상태를 판단할 수 있게 된다.

도 3 은 가스 제거기와 머드 회수 탱크 사이의 U-seal를 보여주는 도면이다.

시추용 머드(drilling mud)는 두개의 경로를 통하여 가스 제거기(360)에 유입되며, 가스 제거기(360)에서 가스를 제거한 후에 재생 머드를 머드 공급기(flow divider)(390)에 공급하게 된다.

시추용 머드의 회로 경로 중 하나는 C&K 매니폴드(manifold)(350)를 통하여 가스 제거기(360)로 유입되는 경로이며, 다른 하나는 디버터(340)를 통하여 가스 제거기(360)로 유입되는 경로이다.

U-seal(370)(liquid seal)은 가스 제거기(360)에서 분리된 가스가 머드 공급기(390)에 공급되어 주 머드 회수 라인(main mud return line)을 통하여 전달되는 것을 방지하기 위해 포함된 것이나, U-seal(370)은 가스 제거기(360)에서 이상 고압의 발생시 분리된 가스가 머드 공급기(flow divider)(390)에 공급되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 가스 제거기와 주 머드 회수 탱크사이의 U-seal의 문제점을 해결할 수 있는 가스 제거기에서 이상 고압의 발생시 가스 제거기에서 분리된 가스가 머드 공급기(flow divider)로 유입되는 것을 방지할 수 있는 머드 순환 시스템(Mud Circulation System)을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따라, 머드 순환 시스템(mud circulation system)은

유입된 시추용 머드(drilling mud)에서 가스를 제거하는 가스 제거기(degasser); 및

상기 가스가 제거된 재생 머드(mud)를 저장하는 머드 회수 탱크(mud return tank);를 포함하되,

상기 머드 회수 탱크를 드릴 플로어(drill floor) 아래에 배치하고, 상기 가스 제거기와 상기 머드 회수 탱크를 수직의 파이프 라인(piping line)을 통하여 직접 연결하되 상기 재생 머드를 유출하는 상기 수직 파이프 라인 끝단이 상기 재생 머드를 순환시키는 머드 공급기(flow divider)의 공급 라인보다 낮게 위치되도록 구성되는 것을 특징한다.

바람직하게는,

상기 시추용 머드는 시추 작업시 고압 머드 펌프(High Pressure Mud Pump)에 의해 공급되거나 상기 시추 작업이 멈춘 상태에서 시추공 주입 펌프(Hole Fill Pump)에 의해 공급되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는,

상기 가스 제거기에 유입되는 상기 시추용 머드는 디버터(diverter)를 통하여 유입되거나 상기 시추용 머드의 압력을 조절하는 초크 매니폴드(Choke Manifold)를 통하여 유입되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는,

상기 머드 회수 탱크는 머드 피트(Mud pit) 또는 트립 탱크(trip tank)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는,

상기 시추 작업이 멈춘 상태는 시추공(hole)에서 시추관(drill pipe)을 꺼내거나 여러개의 시추관을 서로 연결하거나 상기 시추공에서 시험을 하는 경우 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는,

상기 디버터는 상기 시추용 머드에서 절단물(cutting)을 제거할 수 있는 공간으로 상기 시추용 머드를 전달해 주는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는,

상기 초크 매니폴드는 상기 시추용 머드의 압력을 낮추는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는,

상기 절단물은 시추 작업시 생성된 자갈, 돌, 모래, 미세 모래 및 가스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 측면에 따라, 머드 순환 시스템은

머드 순환 시스템에 있어서,

시추용 머드(drilling mud)로부터 가스를 제거하여 생성된 재생 머드를 저장하는 머드 회수 탱크(mud return tank)는 드릴 플로어(drill floor) 아래에 배치되고, 상기 시추용 머드에서 가스를 제거하는 가스 제거기로부터 하방 파이프 라인(piping line)을 통하여 연결되되 상기 재생 머드를 유출하는 상기 하방 파이프 라인의 끝단이 상기 재생 머드를 순환시키는 머드 공급기(flow divider)의 공급 라인보다 낮게 위치되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는,

본 발명의 머드 순환 시스템에 의하면, 가스 제거기에서 이상 고압의 발생시라도 가스 제거기에서 분리된 가스가 머드 공급기(flow divider)로 유입되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 머드 재생 과정의 흐름도(도 1(a)) 및 블록도(도 1(b))로 나타낸 도면이다.
도 2 는 시추공 주입 펌프 및 트립 탱크의 관계를 도시한 도면이다.
도 3 은 가스 제거기와 머드 회수 탱크 사이의 U-seal를 보여주는 도면이다.
도 4 는 본 발명에 따른 머드 순환 시스템의 블록도를 보여주는 도면이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

이하에서 본 발명을 설명함에 있어서, 당업계에 공지 및 주지된 기능이나 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 후술되는 기술 용어들은 본 발명에서의 기능 등을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 당업자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 그 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸쳐 기재된 내용을 기초로 판단되어야 할 것이다.

도 4 는 본 발명에 따른 머드 순환 시스템의 블록도를 보여주는 도면이다.

본원 발명은 도 3 에 도시된 U-seal를 갖는 종래의 머드 순환 시스템의 문제점을 해결하기 위한 것으로 시추용 머드(drilling mud)로부터 가스를 제거하여 생성된 재생 머드를 저장하는 머드 회수 탱크(mud return tank)는 드릴 플로어(drill floor) 아래에 배치하고, 시추용 머드에서 가스를 제거하는 가스 제거기로부터 수직의 또는 하방의 파이프 라인(piping line)을 통하여 연결되되 재생 머드를 유출하는 수직 또는 하방 파이프 라인의 끝단이 재생 머드를 순환시키는 머드 공급기(flow divider)의 공급 라인보다 낮게 위치되도록 구성되는 것이 특징이다.

본원 발명에서의 시추용 머드는 시추 작업시 시추용 비트(drilling bit)에 윤활 작용을 할 수 있도록 고압 머드 펌프(High Pressure Mud Pump)(도 1 (b))에 의해 공급되는 경우 뿐만 아니라 도 2 에 도시된 바와 같이 시추 작업이 멈춘 상태에서 시추공 주입 펌프(Hole Fill Pump)(230)에 의해 공급되는 머드를 모두 포함한다.

본원 발명에서 시추 작업이 멈춘 상태라 함은 시추공(hole)에서 시추관(drill pipe)을 꺼내거나 여러개의 시추관을 서로 연결하거나 시추공에서 시험을 하는 경우를 포함할 수 있다.

본원 발명에서의 머드 회수 탱크(480)는 머드 피트(Mud pit)(도1 (b))의 또는 트립 탱크(trip tank)(도 2의 (210))를 모두 포함하는 개념이다.

상기에서 언급된 바와 같이 본원 발명의 머드 순환 시스템은 종래의 U-seal를 제거하고 유입된 시추용 머드(drilling mud)에서 가스를 제거하는 가스 제거기(degasser)(460)와 가스가 제거된 재생 머드(mud)를 저장하는 머드 회수 탱크(mud return tank)(480) 사이에 수직 파이프 라인을 통하여 직접 연결된다.

이 구성 실현을 위하여 머드 회수 탱크(480)를 드릴 플로어(drill floor) 아래에 배치하고, 재생 머드를 유출하는 수직 파이프 라인(485) 끝단이 재생 머드(reconditioning mud)를 순환시키는 머드 공급기(flow divider)(490)의 공급 라인(495)보다 낮게 위치되도록 구성된다.

수직 파이프 라인(485) 끝단이 재생 머드를 순환시키는 머드 공급기(flow divider)(490)의 공급 라인(495)보다 낮게 위치되는 구성을 가짐으로써 머드 회수 탱크(480)안에 차 있는 재생 머드가 가스 제거기(460)에서 분리된 가스가 유입되는 것을 막는 역할을 한다.

머드 회수 탱크(480)는 항상 재생 머드로 차 있을 것이기 때문에 그 내부는 고압이 유지될 것이며, 이로 인해 가스 제거기(460)에서 분리된 가스가 유입되는 것을 불가능하다.

드릴 플로어(drill floor)는 시추용 파이프를 이용하여 아래로 내리는 작업을 하는 공간이며, Moon Pool Area의 상부이며 Derrick이 설치된다.

가스 제거기에 유입되는 시추용 머드는 디버터(diverter)(440)를 통하여 유입되거나 시추용 머드의 압력을 조절하는 초크 매니폴드(Choke Manifold))450)를 통하여 유입될 수 있다.

도 4 에서의 디버터(440)는 시추용 머드에서 절단물(cutting)을 제거할 수 있는 공간으로 시추용 머드를 전달해 주는 역할을 하는 것으로, 절단물이라 함은 시추 작업시 생성된 자갈, 돌, 모래, 미세 모래 및 가스를 포함한다.

도 4 에서의 초크 매니폴드(C&K manifold)(450)는 시추용 머드의 압력을 고압에서 저압으로 낮추는 역할을 수행한다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

460 : 가스 제거기
480 : 머드 회수 탱크
490 : 머드 공급기(flow divider)

Claims

유입된 시추용 머드(drilling mud)에서 가스를 제거하는 가스 제거기(degasser); 및
상기 가스가 제거된 재생 머드(mud)를 저장하는 머드 회수 탱크(mud return tank);를 포함하되,
상기 머드 회수 탱크를 드릴 플로어(drill floor) 아래에 배치하고, 상기 가스 제거기와 상기 머드 회수 탱크를 수직의 파이프 라인(piping line)을 통하여 직접 연결하되 상기 재생 머드를 유출하는 상기 수직 파이프 라인 끝단이 상기 재생 머드를 순환시키는 머드 공급기(flow divider)의 공급 라인보다 낮게 위치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 머드 순환 시스템.
청구항 1 에 있어서,
상기 시추용 머드는 시추 작업시 고압 머드 펌프(High Pressure Mud Pump)에 의해 공급되거나 상기 시추 작업이 멈춘 상태에서 시추공 주입 펌프(Hole Fill Pump)에 의해 공급되는 것을 특징으로 하는, 머드 순환 시스템.
청구항 1 에 있어서,
상기 가스 제거기에 유입되는 상기 시추용 머드는 디버터(diverter)를 통하여 유입되거나 상기 시추용 머드의 압력을 조절하는 초크 매니폴드(Choke Manifold)를 통하여 유입되는 것을 특징으로 하는, 머드 순환 시스템.
청구항 1 에 있어서,
상기 머드 회수 탱크는 머드 피트(Mud pit) 또는 트립 탱크(trip tank)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 머드 순환 시스템.
청구항 2 에 있어서,
상기 시추 작업이 멈춘 상태는 시추공(hole)에서 시추관(drill pipe)을 꺼내거나 여러개의 시추관을 서로 연결하거나 상기 시추공에서 시험을 하는 경우 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 머드 순환 시스템.
청구항 3 에 있어서,
상기 디버터는 상기 시추용 머드에서 절단물(cutting)을 제거할 수 있는 공간으로 상기 시추용 머드를 전달해 주는 것을 특징으로 하는, 머드 순환 시스템.
청구항 3 에 있어서,
상기 초크 매니폴드는 상기 시추용 머드의 압력을 낮추는 것을 특징으로 하는, 머드 순환 시스템.
청구항 6 에 있어서,
상기 절단물은 시추 작업시 생성된 자갈, 돌, 모래, 미세 모래 및 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는, 머드 순환 시스템.
머드 순환 시스템에 있어서,
시추용 머드(drilling mud)로부터 가스를 제거하여 생성된 재생 머드를 저장하는 머드 회수 탱크(mud return tank)는 드릴 플로어(drill floor) 아래에 배치하고, 상기 시추용 머드에서 가스를 제거하는 가스 제거기로부터 하방 파이프 라인(piping line)을 통하여 연결되되 상기 재생 머드를 유출하는 상기 하방 파이프 라인의 끝단이 상기 재생 머드를 순환시키는 머드 공급기(flow divider)의 공급 라인보다 낮게 위치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 머드 순환 시스템.
청구항 9 에 있어서,
상기 시추용 머드는 시추 작업시 고압 머드 펌프(High Pressure Mud Pump)에 의해 공급되거나 상기 시추 작업이 멈춘 상태에서 시추공 주입 펌프(Hole Fill Pump)에 의해 공급되는 것을 특징으로 하는, 머드 순환 시스템.
청구항 9 에 있어서,
상기 머드 회수 탱크는 머드 피트(Mud pit) 또는 트립 탱크(trip tank)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 머드 순환 시스템.