KR20150136863A - 이중 구배 드릴링 시스템 - Google Patents

이중 구배 드릴링 시스템 Download PDF

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Abstract

이중 구배 드릴링 시스템이 개시된다. 본 발명의 이중 구배 드릴링 시스템은, 이중 구배 압력을 이용한 이중 구배 드릴링 시스템에 있어서, 시추 구조물에 상측부가 결합되고 하측부는 BOP(Blow Out Preventer)에 결합되며, 내부에 드릴 파이프가 배치되고 머드의 리턴 경로가 되는 내부 관 부재; 시추 구조물에 상측부가 결합되고 하측부는 BOP에 결합되며, 내부 관 부재의 외부에 배치되는 외부 관 부재; 및 내부 관 부재와 외부 관 부재의 하측 영역에 마련되어 내부 관 부재로 이동되는 머드(mud)를 차단하는 머드 이동 차단부를 포함한다.

Description

이중 구배 드릴링 시스템{DUAL GRADIENT DRILLING SYSTEM}
본 발명은, 이중 구배 드릴링 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 웰(well)에서 해저(seabed)까지는 밀도가 높은 머드를 사용하고, 해저에서는 머드의 압력을 해수의 정수압과 동일하게 맞추어 이중 압력 구배를 갖는 이중 구배 드릴링 시스템에 관한 것이다.
국제적인 급격한 산업화 현상과 공업이 발전함에 따라 석유와 같은 지구 자원의 사용량은 점차 증가하고 있으며, 이에 따라 원유의 안정적인 생산과 공급이 전 지구적인 차원에서 대단히 중요한 문제로 떠오르고 있다.
이와 같은 이유로, 최근에는 지금까지 경제성이 없어 무시되어 왔던 군소의 한계 유전(marginal field)이나 심해 유전의 개발이 경제성을 가지게 되었으며, 따라서 해저 채굴 기술의 발달과 더불어 이런 유전의 개발에 적합한 시추 설비를 구비한 시추선이 개발되어 있다.
종래의 해저 시추에는 다른 예인선에 의해서만 항해가 가능하고 계류 장치를 이용하여 해상의 일 점에 정박한 상태에서 해저 시추 작업을 하는 해저 시추 전용의 리그선(rig ship)이나 고정식 플랫폼이 주로 사용되었다.
그러나, 최근에는 첨단의 시추 장비를 탑재하고 자체의 동력으로 항해를 할 수 있도록 일반 선박과 동일한 형태로 제작된 시추선(Drill ship)과 해상공장인 FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading) 등이 개발되어 해저 시추 및 생산에 사용되고 있다.
군소 유전 개발을 위해서는 그 위치를 자주 옮겨야 하는 작업 조건에 따라, 시추선은 예인선 없이 동력으로 항해를 할 수 있도록 제작된다.
도 1은 전통적인 드릴링 방식과 이중 구배 시추 방식을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 따른 압력 구배를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 전통적인 시추 작업의 경우 순환되는 머드(mud)는 웰(well)에서 시추선의 드릴 플로어(drill floor)까지 올라와 회수가 된다. 이때 머드는 단위 깊이당 압력이 선형적으로 변한다.
반면, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 이중 구배 압력을 적용한 시추 작업의 경우 해저(seabed)에 펌프를 두고 머드가 회수되는 별도의 회수라인을 두어, 웰에서 해저까지는 머드가 일정한 밀도로 올라오고, 해저에서 해수면까지는 해수의 밀도로 대체되어 단위 깊이당 밀도가 해저를 기준으로 2중 선형적으로 변하게 된다.
따라서, 이중 구배 시추 방식의 경우 전통적인 시추 방식과 달리, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 압력이 2개의 기울기(구배)를 갖고 선형적으로 변화되어, 전통적인 시추 방식에 비해 압력이 낮아 드릴링 시 시추홀의 붕괴를 방지하는 케이싱(casing)의 개수를 줄일 수 있는 이점이 있다.
구체적으로, 전통적인(conventional) 시추 방식의 경우, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 머드의 압력이 해수의 정수압보다 높고, 선형 기울기를 가져 시추 과정이 진행될수록 많은 케이싱이 필요하다. 이는 압력이 증가되어 시추홀이 붕괴되는 것을 방지하기 위해서다.
이중 구배 시추 방식의 경우, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 해저까지는 해수의 정수압과 동일한 압력이 형성되고, 해저로부터 웰까지는 다른 압력 기울기를 가져 전통적인 방식에 비해 케이싱의 개수를 줄일 수 있다. 즉, 해저의 하부 영역에서는 기울기가 더 커 케이싱의 개수가 줄어듦을 알 수 있다.
전술한 이중 구배 시추 방식의 경우 케이싱의 개수를 줄일 수 있지만, 드릴 파이프가 해저에 그대로 노출되어 외부 환경에 취약할 수 있다. 즉, 드릴 파이프가 해수에 직접 노출되어 선체의 히브(heave) 운동과 해류로 인한 횡방향 운동에 매우 취약하다.
따라서, 이중 구배 시추 방식을 개선한 새로운 개선책이 요구된다.
한국특허등록공보 제10-1069649호(삼성중공업 주식회사) 2011.09.27.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 이중 구배 시추 방식을 채택하여 케이싱의 개수를 줄일 수 있으면서 외부 환경에 취약한 구조를 개선할 수 있는 이중 구배 드릴링 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 이중 구배 압력을 이용한 이중 구배 드릴링 시스템에 있어서, 시추 구조물에 상측부가 결합되고 하측부는 BOP(Blow Out Preventer)에 결합되며, 내부에 드릴 파이프가 배치되고 머드의 리턴 경로가 되는 내부 관 부재; 상기 시추 구조물에 상측부가 결합되고 하측부는 상기 BOP에 결합되며, 상기 내부 관 부재의 외부에 배치되는 외부 관 부재; 및 상기 내부 관 부재와 상기 외부 관 부재의 하측 영역에 마련되어 상기 내부 관 부재로 이동되는 머드(mud)를 차단하는 머드 이동 차단부를 포함하는 이중 구배 드릴링 시스템이 제공될 수 있다.
상기 머드 이동 차단부는, 상기 내부 관 부재의 내부에 배치되어 상기 머드의 이동을 차단하며 상기 드릴 파이프가 관통되는 머드 차단 부재; 및 일측부가 상기 내부 관 부재를 관통하도록 상기 외부 관 부재에 마련되어 상기 머드 차단 부재를 록킹(locking)시키는 록킹부를 포함할 수 있다.
상기 드릴 파이프는 상기 머드 차단 부재에서 회전 가능하도록 마련될 수 있다.
상기 머드 이동 차단부는, 상기 드릴 파이프와 상기 머드 차단 부재의 사이에 마련되는 베어링 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 록킹부는, 상기 외부 관 부재의 내벽에 마련되는 베이스 부재; 및 상기 베이스 부재에 마련되며, 공급되는 작동 유체에 의해 상기 머드 차단 부재 방향으로 전후로 이동되어 상기 머드 차단 부재를 록킹시키는 록킹 부재를 포함할 수 있다.
상기 록킹 부재는 "ㄷ"자 단면 형상을 가질 수 있다.
상기 외부 관 부재의 하부 영역에 마련되어 해수를 상기 내부 관 부재로 유입시키는 해수 유입부를 더 포함할 수 있다.
상기 해수 유입부는, 일측부는 개방되고 타측부는 상기 외부 관 부재를 관통하여 상기 내부 관 부재에 연통되는 해수 유입 라인; 및 상기 해수 유입 라인에 마련되어 상기 해수 유입 라인을 개폐시키는 제1 밸브를 포함할 수 있다.
상기 내부 관 부재의 하부 영역에 마련되어 상기 머드 차단 부재에 의해 차단된 머드를 상기 머드 차단 부재의 상부 영역으로 리턴시키는 머드 리턴부를 더 포함할 수 있다.
상기 머드 린터부는, 상기 내부 관 부재에 마련되어 상기 머드 차단 부재의 하부 영역과 상기 머드 차단 부재의 하부 영역을 연결시키는 머드 리턴 라인; 상기 머드 리턴 라인에 마련되는 머드 리턴 펌프; 및 상기 머드 리턴 라인에 마련되는 적어도 하나의 제2 밸브를 포함할 수 있다.
상기 외부 관 부재는 상기 머드의 리턴 배관용으로 기 사용되는 라이저(riser) 일 수 있다.
상기 시추 구조물은 드릴쉽과 반 잠수식 리그 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 드릴 파이프를 외부 관 부재의 내부에 배치하여 드릴 파이프의 운용면에서 안정성을 향상시킬 수 있고, 내부 관 부재와 머드 이동 차단부에 의해 이중 구배 시추를 실현할 수 있어 케이싱의 개수를 줄일 수 있다.
도 1은 전통적인 드릴링 방식과 이중 구배 시추 방식을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 따른 압력 구배를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 구배 드릴링 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 록킹부의 작동 상태도이다.
도 5은 도 3에 도시된 이중 구배 드릴링 시스템의 작동 상태도이다.
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.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 구배 드릴링 시스템을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 록킹부의 작동 상태도 이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 이중 구배 드릴링 시스템(1)은, 시추 구조물(DU)에 상측부가 결합되고 하측부는 BOP(Blow Out Preventer)에 결합되며 내부에 드릴 파이프(DP)가 배치되고 머드의 리턴 경로가 되는 내부 관 부재(100)와, 시추 구조물(DU)에 상측부가 결합되고 하측부는 BOP에 결합되며 내부 관 부재(100)를 일정 거리를 두고 둘러싸는 외부 관 부재(200)와, 내부 관 부재(100)와 외부 관 부재(200)의 하측 영역에 마련되어 내부 관 부재(100)로 이동되는 머드(mud)를 차단하는 머드 이동 차단부(300)와, 외부 관 부재(200)의 하부 영역에 마련되어 해수를 내부 관 부재(100)로 유입시키는 해수 유입부(400)와, 내부 관 부재(100)의 하부 영역에 마련되어 머드 차단 부재(310)에 의해 차단된 머드를 머드 차단 부재(310)의 상부 영역으로 리턴시키는 머드 리턴부(500)를 구비한다.
내부 관 부재(100)는, 드릴링 작업 중에 드릴 파이프(DP)를 통해 시추홀(drilling hole)로 공급된 머드가 리턴되는 통로로 제공되는 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상측부가 시추 구조물(DU)의 디버터(D, diverter)에 결합 되고 하측부가 BOP(Blowout Preventer)에 결합 되어 머드의 압력이 해저에서 해수의 정수압과 동일한 압력을 이루도록 한다.
따라서, 본 실시 예에서 내부 관 부재(100)의 직경은 이중 시추 구배를 고려하되 드릴 파이프(DP)의 승강(상승 또는 하강)이 자유롭도록 드릴 파이프(DP)의 외경보다 크게 제작될 수 있다.
본 실시 예에서 내부 관 부재(100)의 하단부는 ROV(Remotely operated vehicle)에 의해 BOP의 상측부에 볼트 또는 클램프로 결합 될 수 있고, BOP는 BOP 스택과 LMRP(Lower Marine Riser Package)를 모두 포함할 수 있다.
외부 관 부재(200)는, 드릴 파이프(DP)가 해저의 외부 환경과 선체의 히브(heave) 운동 등에 의해 영향을 받지 않도록 하는 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상단부는 시추 구조물(DU)의 디버터(D)에 결합 되고, 하측부는 BOP에 결합 될 수 있다.
본 실시 예에서 외부 관 부재(200)의 하단부는, 도 3에 도시된 바와 같이, 실링 부재에 의해 실링(sealing) 될 수 있다.
본 실시 예에서 실링부재(210)는 외부 관 부재(200)의 하단부를 실링 할 뿐만 아니라 내부 관 부재(100)를 밀폐하는 역할도 할 수 있다. 이러한 실링부재(210)의 기능을 실현하기 위해 BOP에 마련되는 블라인드 램(blind ram)의 메커니즘을 그대로 채용할 수 있다. 전술한 블라인드 램의 메커니즘은 공지되어 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
그리고, 본 실시 예에서 외부 관 부재(200)는 기 사용되는 라이저(riser)를 그대로 사용할 수 있다. 이 경우 라이저에 마련되는 유압 라인과 전기 라인을 그대로 이용할 수 있는 이점이 있다.
머드 이동 차단부(300)는, 전술한 내부 관 부재(100)와 함께 이중 시추 구배를 형성하는 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 내부 관 부재(100)와 외부 관 부재(200)의 하부 영역에 마련될 수 있다.
본 실시 예에서 머드 이동 차단부(300)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 내부 관 부재(100)의 내부에 배치되어 머드의 이동을 차단하며 드릴 파이프(DP)가 관통되는 머드 차단 부재(310)와, 일측부가 내부 관 부재(100)를 관통하도록 외부 관 부재(200)에 마련되어 머드 차단 부재(310)를 록킹(locking)시키는 록킹부(320)를 포함한다.
머드 차단 부재(310)는, 도 3에 도시된 바와 같이, BOP와 근접되게 내부 관 부재(100)의 내부에 마련되어 시추홀에서 리턴되는 머드가 바로 상승 되지 않고 머드 리턴부(500)를 통해 우회해서 상승 되도록 머드의 이동을 차단하는 역할을 한다.
본 실시 예에서 머드 차단 부재(310)의 중앙으로는, 도 3에 도시된 바와 같이, 드릴 파이프(DP)가 관통되므로, 드릴 파이프(DP)와 접하는 머드 차단 부재(310)의 내벽은 윤활과 내마모성을 갖는 재질로 마련할 수 있다.
또한, 머드 차단 부재(310)는 내부 관 부재(100)의 내부에서 드릴 파이프(DP) 또는 내부 관 부재(100)의 회전 시 상대 회전될 수 있다. 즉, 머드 차단 부재(310)는 내부 관 부재(100)의 내부에 움직이지 않도록 완전 고정되지 않고 주변 대상물의 회전 시 상대 회전될 수 있도록 마련될 수 있다.
본 실시 예에서 머드 차단 부재(310)는 고무 재질의 패커(packer)를 포함한다.
록킹부(320)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 외부 관 부재(200)에 마련되어 머드 차단 부재(310)가 세팅된 위치를 벗어나지 않도록 록킹(locking)하는 역할을 한다.
본 실시 예에서 록킹부(320)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 외부 관 부재(200)의 내벽에 마련되는 베이스 부재(321)와, 베이스 부재(321)에 마련되며 공급되는 작동 유체에 의해 머드 차단 부재(310) 방향으로 전후로 이동되어 머드 차단 부재(310)를 록킹시키는 록킹 부재(322)를 포함한다.
베이스 부재(321)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 내부 관 부재(100)의 내벽에 용접 결합 될 수 있고, 베이스 부재(321)의 내부에는 유압유를 포함하는 작동 유체가 수용되는 공간부(321a)가 마련된다. 이 공간부(321a)로 유입되거나 배출되는 작동 유체에 의해 록킹 부재(322)는 머드 차단 부재(310) 방향으로 전후로 이동되어 머드 차단 부재(310)를 록킹 한다.
또한, 베이스 부재(321)에는 록킹 부재(322)를 균일하게 가압하도록 록킹 부재(322)를 지지하는 복수의 지지돌기(321b)가 마련된다.
록킹 부재(322)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 베이스 부재(321)에 마련되며, 베이스 부재(321)로 공급되는 작동 유체에 의해 일부분이 내부 관 부재(100)를 관통하여 머드 차단 부재(310) 방향으로 전후로 이동되어 머드 차단 부재(310)를 록킹 시킨다.
본 실시 예에서 록킹 부재(322)는 머드 차단 부재(310)를 록킹 시킴과 동시에 머드의 누설을 방지하기 위해, 도 4에 도시된 바와 같이, "ㄷ" 자 단면 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 록킹 부재(322)가 전술한 형상을 가지면 머드 차단 부재(310)의 상하부를 이중으로 밀폐하므로 머드 차단 부재(310)를 통한 머드의 누설을 방지할 수 있다.
그리고, 본 실시 예에서 베이스 부재(321)로 공급되는 작동 유체는 BOP의 내부 구성인 파이프 램(pipe ram)이나 파이프를 절단하도록 디자인된 전단램(shear ram)을 작동하기 위해 사용되는 작동 유체를 사용할 수도 있고, 시추 구조물(DU)로부터 공급되는 유압유나 공압을 이용할 수도 있다.
이하에서 도 5를 참조하여 록킹부(320)의 작동 상태를 간략히 설명한다.
도 5의 (a)는 록킹 부재가 머드 차단 부재를 록킹 한 것을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 5의 (b)는 록킹 부재가 머드 차단 부재의 록킹을 해제한 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.
록킹 부재(322)의 머드 차단 부재(310) 록킹 상태는, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 베이스 부재(321)에 마련된 공간부(321a)의 좌측으로 공급되는 작동 유체에 의해 이루어질 수 있다.
즉, 베이스 부재(321)에 마련된 공간부(321a)의 좌측으로 작동 유체를 공급시키면 작동 유체의 압력에 의해 록킹 부재(322)는 머드 차단 부재(310) 방향으로 이동된다. 계속 해서 작동 유체를 공급시키면 록킹 부재(322)의 전방 일부분은 내부 관 부재(100)를 관통해서 머드 차단 부재(310)를 홀딩하게 된다.
반대로, 머드 차단 부재(310)의 록킹 해제 상태는, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 베이스 부재(321)에 마련된 공간부(321a)의 우측으로 공급되는 작동 유체에 의해 이루어질 수 있다.
그리고, 본 실시 예에서 머드 이동 차단부(300)는 머드 차단 부재(310)와 드릴 파이프(DP)의 사이에 마련되는 베어링 부재를 더 포함할 수 있고, 베어링 부재는 머드 차단 부재(310)의 내부에 수용되는 형태로 마련될 수 있다.
다만, 이 경우 베어링 부재의 내주면에 드릴 파이프(DP)의 외주면이 접하고, 드릴 파이프(DP)가 베어링 부재를 관통해서 승강 되므로 베어링 부재와 드릴 파이프(DP)의 마찰을 최소화시키는 간격을 갖도록 설계할 수 있다.
해수 유입부(400)는, 내부 관 부재(100)의 내부로 해수가 유입되도록 하여 드릴 비트(DB, drill bit)의 상승 시 드릴 비트(DB)와 머드 차단 부재(310)에 상승 압력을 부가하는 역할을 한다. 해수 유입부(400)의 작동 원리는 후술하는 도 5에서 상세히 설명한다.
본 실시 예에서 해수 유입부(400)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 일측부는 개방되고 타측부는 외부 관 부재(200)를 관통하여 내부 관 부재(100)에 연통 되는 해수 유입 라인(410)과, 해수 유입 라인(410)에 마련되어 해수 유입 라인(410)을 개폐시키는 제1 밸브(420)를 포함한다.
머드 리턴부(500)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 내부 관 부재(100)에 마련된 머드 차단 부재(310)에 의해 머드의 상승이 차단된 머드를 머드 차단 부재(310)를 우회하여 시추 구조물(DU)로 리턴시키는 역할을 한다.
본 실시 예에서 머드 리턴부(500)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 내부 관 부재(100)에 마련되어 머드 차단 부재(310)의 하부 영역과 머드 차단 부재(310)의 하부 영역을 연결시키는 머드 리턴 라인(510)과, 머드 리턴 라인(510)에 마련되는 머드 리턴 펌프(520)와, 머드 리턴 라인(510)에 마련되는 적어도 하나의 제2 밸브(530)를 포함한다.
본 실시 예에서 제2 밸브(530)는 머드 리턴 펌프(520)의 전방 머드 리턴 라인(510)과 후방 머드 리턴 라인(510)에 각각 마련될 수 있다.
도 5은 도 3에 도시된 이중 구배 드릴링 시스템의 작동 상태도이다. 이하에서 도 5와 도 3을 참조하여 본 실시 예의 작동 상태를 간략히 설명한다.
시추 작업 중에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 머드 차단 부재(310)가 내부 관 부재(100)의 하측부를 막아 시추홀로부터 리턴되는 머드는 머드 리턴 라인(510)과 머드 리턴 펌프(520)를 통하여 시추 구조물(DU)로 공급된다. 머드의 흐름은 화살표로 표시되었다.
이 상태에서 록킹부(320)의 록킹 부재(322)는 머드 차단 부재(310)를 록킹 시켜 머드 차단 부재(310)가 상하로 이동되지 않도록 고정한다. 시추 작업 중에는 시추홀로부터 머드가 계속 리턴되므로 머드 차단 부재(310)에는 머드의 압력이 작용 되어 머드 차단 부재(310)가 정해진 위치를 이탈할 수 있으나, 본 실시 예는 록킹부(320)에 의해 머드 차단 부재(310)를 안정적으로 록킹 할 수 있다.
그리고, 시추 작업 중에는 해수 유입부(400)가 잠겨져 있어 해수는 내부 관 부재(100)의 내부로 유입되지 않는다.
시추홀의 천공 작업이 마무리되면 단부에 드릴 비트(DB)가 마련된 드릴 파이프(DP)를 시추 구조물(DU)로 회수한다.
드릴 파이프(DP)를 회수할 때는 머드 리턴 펌프(520)의 가동을 중지시키고, 머드 리턴 라인(510)에 마련된 제2 밸브(530)를 잠근다. 이후 머드 이동 차단부(300)의 록킹 상태를, 도 3에 도시된 바와 같이, 유지한 채 드릴 비트(DB)를, 도 5에 도시된 바와 같이, 실링부재(210)의 상부 위치까지 상승시킨다.
그런 다음 실링부재(210)의 블라인드 램(미도시)을 닫아 실링부재(210)의 하부 영역으로 머드가 유출되는 것을 방지한다. 그 후에 제2 밸브(530)를 열고, 록킹부(320)의 록킹 상태를 해제하면, 내부 관 부재(100)의 내부로 해수가 유입되고, 유입되는 해수의 압력과 시추 구조물(DU)에서 끌어당기는 힘에 의해 드릴 비트(DB)와 머드 차단 부재(310)는 시추 구조물(DU)까지 상승 된다.
이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시 예는 드릴 파이프를 외부 관 부재의 내부에 배치하여 드릴 파이프의 운용면에서 안정성을 향상시킬 수 있고, 내부 관 부재와 머드 이동 차단부에 의해 이중 구배 시추를 실현할 수 있어 케이싱의 개수를 줄일 수 있는 이점이 있다.
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.
1 : 이중 구배 드릴링 시스템 100 : 내부 관 부재
200 : 외부 관 부재 210 : 실링부재
300 : 머드 이동 차단부 310 : 머드 차단 부재
320 : 록킹부 400 : 해수 유입부
410 : 해수 유입 라인 420 : 제1 밸브
500 : 머드 리턴부 510 : 머드 리턴 라인
520 : 머드 리턴 펌프 530 : 제2 밸브
D : 디버터 DP : 드릴 파이프
DU : 시추 구조물

Claims (12)

  1. 이중 구배 압력을 이용한 이중 구배 드릴링 시스템에 있어서,
    시추 구조물에 상측부가 결합되고 하측부는 BOP(Blow Out Preventer)에 결합되며, 내부에 드릴 파이프가 배치되고 머드의 리턴 경로가 되는 내부 관 부재;
    상기 시추 구조물에 상측부가 결합되고 하측부는 상기 BOP에 결합되며, 상기 내부 관 부재의 외부에 배치되는 외부 관 부재; 및
    상기 내부 관 부재와 상기 외부 관 부재의 하측 영역에 마련되어 상기 내부 관 부재로 이동되는 머드(mud)를 차단하는 머드 이동 차단부를 포함하는 이중 구배 드릴링 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 머드 이동 차단부는,
    상기 내부 관 부재의 내부에 배치되어 상기 머드의 이동을 차단하며 상기 드릴 파이프가 관통되는 머드 차단 부재; 및
    일측부가 상기 내부 관 부재를 관통하도록 상기 외부 관 부재에 마련되어 상기 머드 차단 부재를 록킹(locking)시키는 록킹부를 포함하는 이중 구배 드릴링 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 드릴 파이프는 상기 머드 차단 부재에서 회전 가능하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 이중 구배 드릴링 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 머드 이동 차단부는,
    상기 드릴 파이프와 상기 머드 차단 부재의 사이에 마련되는 베어링 부재를 더 포함하는 이중 구배 드릴링 시스템.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 록킹부는,
    상기 외부 관 부재의 내벽에 마련되는 베이스 부재; 및
    상기 베이스 부재에 마련되며, 공급되는 작동 유체에 의해 상기 머드 차단 부재 방향으로 전후로 이동되어 상기 머드 차단 부재를 록킹시키는 록킹 부재를 포함하는 이중 구배 드릴링 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 록킹 부재는 "ㄷ"자 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 이중 구배 드릴링 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부 관 부재의 하부 영역에 마련되어 해수를 상기 내부 관 부재로 유입시키는 해수 유입부를 더 포함하는 이중 구배 드릴링 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 해수 유입부는,
    일측부는 개방되고 타측부는 상기 외부 관 부재를 관통하여 상기 내부 관 부재에 연통되는 해수 유입 라인; 및
    상기 해수 유입 라인에 마련되어 상기 해수 유입 라인을 개폐시키는 제1 밸브를 포함하는 이중 구배 드릴링 시스템.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 내부 관 부재의 하부 영역에 마련되어 상기 머드 차단 부재에 의해 차단된 머드를 상기 머드 차단 부재의 상부 영역으로 리턴시키는 머드 리턴부를 더 포함하는 이중 구배 드릴링 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 머드 린터부는,
    상기 내부 관 부재에 마련되어 상기 머드 차단 부재의 하부 영역과 상기 머드 차단 부재의 하부 영역을 연결시키는 머드 리턴 라인;
    상기 머드 리턴 라인에 마련되는 머드 리턴 펌프; 및
    상기 머드 리턴 라인에 마련되는 적어도 하나의 제2 밸브를 포함하는 이중 구배 드릴링 시스템.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부 관 부재는 상기 머드의 리턴 배관용으로 기 사용되는 라이저(riser) 인 것을 특징으로 하는 이중 구배 드릴링 시스템.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 시추 구조물은 드릴쉽과 반 잠수식 리그 중 어느 하나를 포함하는 이중 구배 드릴링 시스템.
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