KR20150110913A - 머드 재생용 고형물 제거장치 - Google Patents

Abstract

머드 재생용 고형물 제거장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 머드 재생용 고형물 제거장치는 하부로 갈수록 단면적이 줄어드는 호퍼 형상으로 형성되어 머드 중의 고형물을 선별 가능한 스크린부; 상기 머드가 상기 스크린부의 내주면을 따라 선회하며 하강하도록 상기 스크린부의 상부에 상기 머드를 공급하는 공급부; 및 상기 스크린부의 외주면을 커버하는 커버부;를 포함한다.

Description

머드 재생용 고형물 제거장치{SHALE SHAKERS FOR MUD TREATMENT}

본 발명은 머드 재생용 고형물 제거장치에 관한 것이다.

육상 지하자원이 고갈되고 해저 자원에 대한 관심이 고조됨에 따라, 해저 자원을 개발하기 위해 다양한 해양 플랜트에 대한 연구가 진행되고 있다. 해양 플랜트 중에서도 시추설비의 대표적인 예로 드릴쉽(Drillship), 반잠수식 시추선(Semi-submersible drilling Rig), 잭업리그(Jack-up Rig) 등이 있다.

시추설비에는 단부에 드릴 비트(drill bit)가 형성된 드릴 파이프(drill pipe)가 구비된다. 드릴 비트의 드릴링 유체로 머드(mud)가 이용된다. 머드는 바라이트(barite), 벤토나이트(bentonite) 등을 포함하고, 시추설비에 탑재된 머드 탱크(mud tank)에 저장되었다가 머드 펌프(mud pump)에 의해 드릴 비트로 공급된다.

드릴 비트를 통해 배출된 머드는 라이저(riser)를 통해 회수되어 머드 재생 시스템을 거쳐 다시 머드 탱크로 순환된다. 머드 재생 시스템은 암석 제거기(shale shaker), 모래 제거기(desander), 가스 제거기(degasser) 및 미세모래 제거기(desilter)를 포함할 수 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0031830호 (2013. 03. 29)

본 발명은 드릴링 머드의 재생 공정 시 별도의 진동력 없이도 머드 중의 고형물을 선별할 수 있는 머드 재생용 고형물 제거장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 하부로 갈수록 단면적이 줄어드는 호퍼 형상으로 형성되어 머드 중의 고형물을 선별 가능한 스크린부; 상기 머드가 상기 스크린부의 내주면을 따라 선회하며 하강하도록 상기 스크린부의 상부에 상기 머드를 공급하는 공급부; 및 상기 스크린부의 외주면을 커버하는 커버부;를 포함하는 머드 재생용 고형물 제거장치가 제공된다.

여기서, 상기 스크린부는 상기 머드의 선회 방향과 반대 방향으로 회전 가능할 수 있다.

머드 재생용 고형물 제거장치는 상기 스크린부에 의해 선별된 상기 고형물의 입도를 감지하도록 상기 스크린부의 하부에 설치되는 센서부; 및 상기 센서부에 의해 감지되는 상기 고형물의 입도에 따라 상기 공급부의 공급 속도 및 상기 스크린부의 회전 속도 중 적어도 하나를 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 스크린부는 선별된 상기 고형물을 배출하도록 상기 스크린부의 하부에 결합되는 제1 배출관을 포함하고, 상기 커버부는 하부로 갈수록 단면적이 줄어드는 호퍼 형상으로 형성되고, 상기 스크린부를 통과한 상기 머드를 배출하도록 상기 커버부의 하부에 결합되는 제2 배출관을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 머드가 스크린부의 내주면을 따라 선회하며 하강할 때 원심력에 의해 고형물이 선별되므로, 드릴링 머드의 재생 공정 시 별도의 진동력 없이도 머드 중의 고형물을 선별할 수 있다.

도 1은 시추설비를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 고형물 제거장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 고형물 제거장치를 사용하여 머드 중의 고형물을 선별하는 상태의 일례를 나타내는 도면.

본 발명에 따른 머드 재생용 고형물 제거장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.

또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.

도 1은 시추설비를 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 시추설비(10)는 단부에 드릴 비트(drill bit)(11)를 구비한 드릴 파이프(drill pipe)(12)를 포함할 수 있다.

드릴 파이프(12)는 해상에서 해저 면까지 연장될 수 있고, 드릴 비트(11)는 회전력을 이용하여 해저 면을 굴착할 수 있다. 드릴 비트(11)의 드릴링 유체로는 드릴링 머드(drilling mud)가 사용될 수 있다. 드릴링 머드는 바라이트(barite), 벤토나이트(bentonite) 등을 포함할 수 있다.

드릴링 머드는 드릴 파이프(12)를 통해 머드 탱크(18)로부터 드릴 비트(11)까지 공급되고, 라이저(13)를 통해 회수되어 머드 재생 시스템을 거쳐 다시 머드 탱크(18)로 순환된다. 머드 재생 시스템은 고형물 제거장치(shale shaker)(1000), 모래 제거기(desander)(15), 가스 제거기(degasser)(16) 및 미세모래 제거기(desilter)(17)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 고형물 제거장치(1000)는 라이저(13)를 통해 회수된 드릴링 머드로부터 입경이 큰 고형물, 예를 들어 해저 면을 굴착하는 과정에서 드릴링 머드로 유입된 암석 파편(cutting) 등을 제거하는데 사용될 수 있다.

시추설비(10)는 예를 들어 드릴쉽(Drillship), 반잠수식 시추선(Semi-submersible drilling Rig) 또는 잭업리그(Jack-up Rig)일 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 고형물 제거장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 고형물 제거장치를 사용하여 머드 중의 고형물을 선별하는 상태의 일례를 나타내는 도면이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 고형물 제거장치(1000)는 스크린부(100), 공급부(200) 및 커버부(300)를 포함하고, 센서부(400) 및 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

스크린부(100)는 하부로 갈수록 단면적이 줄어드는 호퍼(hopper) 형상으로 형성되어 머드(A) 중의 고형물(B)을 선별 가능한 부분으로, 일정 규격의 홀이 다수 형성된 체망 구조로 구성되어, 일정 크기 이상의 고형물을 선별할 수 있다.

이 경우, 스크린부(100)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 하부로 갈수록 단면적이 줄어드는 호퍼 형상으로 형성됨으로써, 스크린부(100)의 내주면에 공급되는 머드(A) 및 고형물(B)이 스크린부(100)의 내주면을 따라 선회하며 하강할 수 있다.

공급부(200)는 머드(A)가 스크린부(100)의 내주면을 따라 선회하며 하강하도록 스크린부(100)의 상부에 머드(A)를 공급하는 부분으로, 도 2에 도시된 바와 같이 일정 압력으로 머드(A)를 스크린부(100)의 일측 내주면에 분사할 수 있다.

이 경우, 공급부(200)는 별도의 펌프, 밸브 등을 포함하여 머드(A)의 공급 여부 및 공급 속도를 조절할 수 있다.

이와 같이, 일정 압력으로 스크린부(100)의 일측 내주면에 분사된 머드(A)는 분사압력에 의해 스크린부(100)을 내주면을 따라 회전하는 원심력이 발생하고, 이와 동시에 중력에 의해 하강할 수 있다.

이로 인해, 머드(A)는 스크린부(100)의 내주면을 따라 선회하며 하강하면서, 일정 크기 이상의 고형물(B)은 선별하고, 나머지 머드(A)는 스크린부(100)를 통과하여 스크린부(100)의 외부로 비산될 수 있다.

커버부(300)는 스크린부(100)의 외주면을 커버하는 부분으로, 본 실시예에 따른 머드 재생용 고형물 제거장치(1000)의 주요 외관을 형성할 수 있다. 이러한 커버부(300)는 도 3에 도시된 바와 같이, 스크린부(100)를 통과하여 스크린부(100)의 외부로 비산되는 머드(A)를 차단하여 머드(A)가 포집되도록 할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 머드 재생용 고형물 제거장치(1000)는 머드(A)가 스크린부(100)의 내주면을 따라 선회하며 하강할 때 원심력에 의해 고형물(B)이 선별되므로, 드릴링 머드의 재생 공정 시 모터 등을 사용한 별도의 진동력 없이도 머드(A) 중의 고형물을 선별할 수 있다.

또한, 드릴링 머드의 재생 공정 시 머드(A)가 스크린부(100)의 내주면을 따라 지속적으로 선회하거나 하강하므로, 머드(A) 중의 고형물(B)이 스크린부(100)의 홀에 끼는 것을 최소화할 수 있다.

본 실시예에 따른 머드 재생용 고형물 제거장치(1000)에서, 스크린부(100)는 머드(A)의 선회 방향과 반대 방향으로 회전 가능할 수 있다. 머드(A)가 스크린부(100)의 내주면을 따라 선회할 때 머드(A)에 원심력이 발생하나, 이러한 원심력이 부족할 경우, 머드(A)가 충분히 스크린부(100)를 통과하지 못하고 하강할 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따른 머드 재생용 고형물 제거장치(1000)는 스크린부(100)가 머드(A)의 선회 방향과 반대 방향으로 회전함으로써, 부족한 원심력을 보완하여 고형물(B)이 선별된 머드(A)가 충분히 스크린부(100)를 통과하도록 할 수 있다.

이 경우, 스크린부(100)는 별도의 회전 모터 및 회전력 전달 구조에 결합되어 회전 여부 및 회전 속도가 조절될 수 있다.

센서부(400)는 스크린부(100)에 의해 선별된 고형물(B)의 입도를 감지하도록 스크린부(100)의 하부에 설치되는 부분으로, 드릴링 머드의 재생 공정 시 스크린부(100)에 의한 고형물(B) 선별 상태를 감지할 수 있다.

즉, 센서부(400)에서 고형물(B)의 입도를 감지하는 것을 통해 고형물(B)이 선별된 머드(A)가 충분히 스크린부(100)를 통과하는지 여부를 판단할 수 있다.

제어부(미도시)는 센서부(400)에 의해 감지되는 고형물(B)의 입도에 따라 공급부(200)의 공급 속도 및 스크린부(100)의 회전 속도 중 적어도 하나를 제어하는 부분으로, 머드(A)가 충분히 스크린부(100)를 통과하지 못하는 것으로 판단되는 경우에 자동적으로 공급부(200)의 공급 속도 및 스크린부(100)의 회전 속도 중 적어도 하나를 증가시키도록 할 수 있다.

만약, 제어부(미도시)에서 공급부(200)의 공급 속도 및 스크린부(100)의 회전 속도 중 적어도 하나를 증가시킨다면, 머드(A)에 가해지는 원심력이 증가하여 머드(A)가 보다 충분히 스크린부(100)를 통과할 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따른 머드 재생용 고형물 제거장치(1000)는 센서부(400) 및 제어부(미도시)를 더 포함하여, 필요 시 자동적으로 머드(A)에 가해지는 원심력의 크기가 제어되도록 할 수 있다.

본 실시예에 따른 머드 재생용 고형물 제거장치(1000)에서, 스크린부(100)는 선별된 고형물(B)을 배출하도록 스크린부(100)의 하부에 결합되는 제1 배출관(100)을 포함할 수 있다.

이 경우, 커버부(300)는 하부록 갈수록 단면적이 줄어드는 호퍼 형상으로 형성되고, 스크린부(100)를 통과한 머드(A)를 배출하도록 커버부(300)의 하부에 결합되는 제2 배출관(310)을 포함할 수 있다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 선별된 고형물(B)은 제1 배출관(110)을 통해 별도의 처리 장소로 배출될 수 있다.

그리고, 스크린부(100)를 통과한 머드(A)는 호퍼 형상으로 형성된 커버부(300)의 경사면을 따라 흘러내리면서 포집될 수 있고, 이와 같이 포집된 머드(A)는 제2 배출관(320)을 통해 도 1에 도시된 모래 제거기(15) 등과 같은 후속 공정 장치로 이송될 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 머드 재생용 고형물 제거장치(1000)는 제1 배출관(100) 및 제2 배출관(310)과 호퍼 형상의 커버부(300)를 통해 보다 용이하게 머드(A)와 고형물(B)을 분리 배출할 수 있는 등, 후속 공정으로의 머드(A) 이송이 용이할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

10: 시추설비 11: 드릴 비트
12: 드릴 파이프 13: 라이저
15: 모래 제거기 16: 가스 제거기
17: 미세모래 제거기 18: 머드 탱크
100: 스크린부 110: 제1 배출관
200: 공급부 300: 커버부
310: 제2 배출관 400: 센서부
1000: 머드 재생용 고형물 제거장치

Claims (4)

1. 하부로 갈수록 단면적이 줄어드는 호퍼 형상으로 형성되어 머드 중의 고형물을 선별 가능한 스크린부;
   상기 머드가 상기 스크린부의 내주면을 따라 선회하며 하강하도록 상기 스크린부의 상부에 상기 머드를 공급하는 공급부; 및
   상기 스크린부의 외주면을 커버하는 커버부;를 포함하는 머드 재생용 고형물 제거장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스크린부는 상기 머드의 선회 방향과 반대 방향으로 회전 가능한 머드 재생용 고형물 제거장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 스크린부에 의해 선별된 상기 고형물의 입도를 감지하도록 상기 스크린부의 하부에 설치되는 센서부; 및
   상기 센서부에 의해 감지되는 상기 고형물의 입도에 따라 상기 공급부의 공급 속도 및 상기 스크린부의 회전 속도 중 적어도 하나를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 머드 재생용 고형물 제거장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 스크린부는 선별된 상기 고형물을 배출하도록 상기 스크린부의 하부에 결합되는 제1 배출관을 포함하고,
   상기 커버부는 하부로 갈수록 단면적이 줄어드는 호퍼 형상으로 형성되고, 상기 스크린부를 통과한 상기 머드를 배출하도록 상기 커버부의 하부에 결합되는 제2 배출관을 포함하는 머드 재생용 고형물 제거장치.

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