KR20150142749A - 문풀 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 문풀 구조는, 문풀의 내측벽에 서로 이격되게 복수로 마련되는 가이드부; 및 상기 가이드부에 연결되며, 복수의 관통홀이 형성되는 다면체 형태의 댐핑부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 문풀 구조는, 복잡한 시스템을 사용하지 않고도 드릴십의 단순한 구조변경을 통해 유체의 운동성을 저하시켜 문풀에서 발생하는 유체 저항을 최소화할 수 있으며, 해수의 유동에 의한 문풀 내부의 파손을 감소시킬 수 있다.

Description

문풀 구조{Structure for moonpool}

본 발명은 문풀 구조에 관한 것이다.

최근 급격한 산업화로 인해 석유와 같은 자원의 사용량이 급등함에 따라, 석유의 안정적인 생산과 공급이 대단히 중요한 문제로 떠오르고 있다. 그런데 대륙 또는 연해에서의 유전은 이미 많은 시추가 이루어진바, 최근에는 수심이 깊은 심해에 위치한 유전의 개발에 관심이 집중되고 있으며, 이러한 심해 유전을 시추하기 위해서는 일반적으로 드릴십(Drillship)이 이용된다.

드릴십은 첨단 시추장비를 탑재하고 자체의 동력으로 항해를 할 수 있도록 선박과 유사한 형태로 제작된 해상 구조물로서, 해상 플랫폼의 설치가 불가능한 심해 지역에서 원유나 가스 등의 채취 작업이 가능하고, 일정 지점에서 시추를 종료하고 다른 지점으로 이동하여 다시 시추를 수행할 수 있다는 장점이 있다.

이러한 드릴십은, 상하로 관통된 형태의 문풀(Moonpool) 구조를 구비하고, 문풀 상부에 위치하며 시추장비를 구비하는 데릭(Derrick)을 포함한다. 이하에서는 드릴십이 해저에 시추를 하는 과정에 대해 설명한다.

우선 드릴십은 자체 동력을 이용하여 시추 대상 지역으로 이동하고, 위치를 유지할 수 있도록 복수의 쓰러스터(Thruster)를 이용한 동적 위치유지 시스템(Dynamic Positioning System; DPS)을 구동한다.

이후 드릴십은 드릴 파이프(drill pipe)에 드릴 비트(drill bit)를 결합하고, 데릭에 마련된 호이스팅 시스템(Hoisting System)과 핸들링 시스템(Handling System)을 이용해 복수의 드릴 파이프를 충분한 길이만큼 연결하여 문풀을 통해 해저면까지 하강시킨 뒤, 로테이팅 시스템(Rotating System)을 통해 드릴 파이프를 회전하여 시추공을 형성한다.

1차로 드릴링이 완료되면, 데릭은 드릴 파이프를 회수하고 케이싱 파이프(casing pipe)를 시추공에 설치한 뒤, 케이싱 파이프와 시추공 사이에 콘크리트를 채우는 시멘팅(Cementing) 작업을 진행하며, 다시 드릴 파이프를 이용한 드릴링 작업과 케이싱 파이프를 설치하는 케이싱 및 시멘팅 작업을 반복 수행함으로써, 일정 깊이를 갖는 시추공의 형태를 유지시킨다.

시추공이 무너지지 않도록 케이싱 파이프가 충분히 설치되면, 라이저(Riser)에 BOP(Blow Out Preventer)를 연결하여 시추공에 결합하게 되며, 이때 라이저의 내부는 드릴 파이프와 케이싱 파이프의 이동 경로가 된다.

그런데 드릴링 과정에서 드릴 비트의 윤활 및 냉각과, 시추공 내부에서 생성되는 암석 덩어리 등의 분쇄물의 처리가 필요하다. 따라서 드릴십은 드릴 파이프의 내부에 머드를 공급하여 드릴 비트의 말단부에서 머드가 배출되도록 하고, 머드가 드릴 비트의 윤활과 냉각을 수행한 뒤 분쇄물과 함께 드릴 파이프의 외부에서 라이저의 내부를 통해 상부로 회수되도록 하는, 머드 순환 시스템(Mud Circulation System)을 사용한다. 회수된 머드는 분쇄물이 걸러진 후 재사용된다.

드릴십은 이러한 머드 순환 시스템을 구동하면서 드릴 비트가 유정에 도달할 때까지 드릴링과 케이싱 및 시멘팅 작업을 반복적으로 수행하는데, 이 경우 케이싱 작업에 사용되는 케이싱 파이프의 직경이 점차 작아짐에 따라, 상대적으로 작은 크기의 드릴 비트를 교체 사용하여 드릴링을 지속적으로 구현할 수 있다.

이와 같이 드릴십은, 파이프와 라이저 등을 설치 및 사용하기 위한 시스템과, 머드를 사용하는 시스템 등을 구비하며, 이러한 시스템을 이용하여 시추 작업을 원활히 구현하기 위한 문풀 구조, 데릭 구조, 그리고 적재 구조 등을 일정한 공간 내에 배치하여야 하므로, 상당히 높은 기술력이 요구됨에 따라 지속적으로 연구 및 개발이 이루어지고 있다.

그런데, 문풀은 시추 작업시 라이저 등의 상하 이동을 위해 필수적으로 개방되어야 하나 드릴십과 같은 선체의 중심부에 개구부가 형성됨으로써, 문풀 내부 유동에 의한 저항이 발생함음 물론, 해상을 이동하는 과정에 문풀로 해수가 유입되어 문풀 내의 장비를 손상시키는 문제점이 있다.

이를 방지하기 위해, 한국 공개번호 10-1999-0079571 (1999.11.05) 선박의 문풀부 저항 저감 장치 등에는 문풀의 하부에 개폐 도어를 설치하는데, 문풀 하부에 개폐 장치를 설치하는 경우, 선박이 해상을 부유한 상태로 도어를 폐쇄하여도 이미 유입한 해수가 문풀 내에 담겨 지게 되어 담겨진 해수의 출렁거림에 의한 슬로싱 현상으로 저항이 증가 하게 되고, 부식이나 해양 생물의 부착 등에 의한 사후 관리가 용이하지 않다. 게다가, 운항 중 개폐 장치의 고장이 발생하면, 개폐 장치가 해수에 잠긴 상태에 있으므로 즉각 수리가 어려울 우려가 있다.

본 발명은 종래기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 드릴십의 문풀 내부로 유출입되는 유체의 운동량을 저하시켜 슬로싱에 의한 유체저항을 줄일 수 있는 문풀 구조를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 문풀 구조는, 문풀의 내측벽에 서로 이격되게 복수로 마련되는 가이드부; 및 상기 가이드부에 연결되며, 복수의 관통홀이 형성되는 다면체 형태의 댐핑부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 댐핑부는, 상하 방향으로 연장되는 육면체 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 가이드부는, 상기 댐핑부의 측면을 지지하는 수직판; 및 상기 댐핑부의 모서리에 맞닿도록 상기 수직판의 일단부에 마련되는 가름판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 가이드의 하단부에 마련되어 상기 댐핑부의 하측을 지지하는 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 가이드부는, 해수가 이동하도록 상기 관통홀에 대응하는 연통홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 댐핑부는, 상기 문풀 내측벽의 적어도 일면을 두르는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 문풀 구조는, 복잡한 시스템을 사용하지 않고도 드릴십의 단순한 구조변경을 통해 유체의 운동성을 저하시켜 문풀에서 발생하는 유체 저항을 최소화할 수 있으며, 해수의 유동에 의한 문풀 내부의 파손을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 문풀 구조를 개념적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 문풀 구조의 분리된 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 문풀 구조를 도시한 사시도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 문풀 구조를 개념적으로 도시한 평면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 문풀 구조의 분리된 상태를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 문풀 구조를 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 문풀 구조(100)는 문풀(110)의 내측벽(111)에 형성되는 가이드부(120), 지지부(130) 및 댐핑부(140)를 포함한다.

문풀(110)은 드릴링(Drilling)과 같은 시추 작업을 위한 장비를 운전하기 위해 예를 들어 선체(도시하지 않음)의 중앙을 관통하는 공간을 형성한다.

드릴십의 경우에는 단일 부유체를 형성하는 선체의 중심부에 선체의 어퍼데크(Upper deck, 도시하지 않음)에서 바닥면(Base line, 도시하지 않음)까지 관통되는 형상으로 문풀(110)이 마련되고, 자체 동력으로 항해를 할 수 있도록 추진 수단(도시하지 않음)이 구비될 수 있다.

이러한, 문풀(110)은 실질적으로 수직하게 뻗어, 문풀(110) 내부로 시추장비 및 로봇 등의 장비가 통과하여 지날 수 있다. 즉, 문풀(110)은 장비의 통로로 사용될 수 있다. 여기서, 시추장비로는 시추작업을 위한 라이저(riser, 도시하지 않음), 드릴 파이프(도시하지 않음) 등이 있으며, 시추장비는 문풀(110)의 주변에 인접하여 선체에 보관 및 설치될 수 있다.

게다가, 문풀(110)은 단차를 이루어 셀라덱(cellar deck, 도시하지 않음) 상에 공간이 형성되는데, 셀라덱의 공간에는 분출방지장치(blow out preventer; BOP, 도시하지 않음)가 마련될 수 있다.

이러한, 문풀(110)은 다면체 형상일 수 있으며, 일례로 직육면체 형상의 공간을 이루어 선수방향으로 오목하게 단차를 이루는 셀라덱이 마련된 형태로 이루어질 수 있다.

가이드부(120)는 문풀(110)의 내측벽(111)에 서로 이격되게 복수개로 마련된다. 여기서, 가이드부(120)는 수직판(121) 및 가름판(122)을 포함할 수 있다.

수직판(121)은 댐핑부(140)의 측면을 지지할 수 있다. 수직판(121)은 댐핑부(140)의 측면과 제조 및 설계상의 오차를 포함하는 실질적인 동일의 면적으로 이루어져 댐핑부(140)의 측면 전체와 맞닿도록 면적이 이루어지고, 문풀(110)의 내측벽(111) 둘레 중 적어도 일면(본 실시예에서는 둘레면 모두)에 형성될 수 있다. 수직판(121)은 댐핑부(140)가 문풀(110)의 내측벽(111)에 슬라이딩되도록 가이드할 수 있게, 문풀(110)의 내측벽(111)에 상하 수직방향으로 이루어지도록 직각으로 복수개가 설치될 수 있다.

이러한, 복수의 수직판(121)의 이격된 거리는 댐핑부(140)의 양측에서 수직판(121)이 지지하도록 댐핑부(140)의 폭에 대응하여 이루어질 수 있다. 여기서, 수직판(121)은 평편한 판으로 이루어지는 것을 예로 들었으나, 댐핑부(140)를 통해 유입되는 해수가 수직판(121)을 통해 이웃한 댐핑부(140)로 유동하도록 댐핑부(140)의 관통홀(141)에 대응하는 연통홀(도시하지 않음)이 형성될 수도 있다.

가름판(122)은 댐핑부(140)의 모서리에 맞닿도록 수직판(121)의 일단부에 마련될 수 있다. 수직판(121)이 댐핑부(140)의 양측면을 지지하는 반면, 가름판(122)은 문풀(110)의 내측벽(111)에 설치되어 노출되는 댐핑부(140)의 정면(문풀의 내부에서 보이는 면)의 일부를 가로질러 댐핑부(140)가 앞으로 쏠리는 것을 방지함으로써 가이드부(120)로부터 이탈되는 것을 방지한다.

가름판(122)은 도 2에 도시한 바와 같이, 문풀(110)의 내측벽(111)에 고정된 수직판(121)의 반대편에 직각으로 마련되는 판의 형태인 수평단면이 "

" 등으로 이루어질 수 있다. 여기서, 가름판(122)은 수직판(121)의 양측면에 돌출되는 형태를 이루거나, 문풀(110)의 모서리에 인접한 가름판(122)은 이웃한 수직판(121)에 간섭되지 않도록 일측으로 돌출된 형태를 이룬다(예를 드러 수평단면이 "

"이나 "

" 등으로 이루어짐).

지지부(130)는 댐핑부(140)의 낙하를 방지하는 구성으로서, 가이드부(120)의 하단부에 마련되어 댐핑부(140)의 하측을 지지할 수 있다. 예를 들어, 지지부(130)는 판의 형태로 이루어질 수 있고, 도면에서와 같이, 댐핑부(140)의 하측 일부를 가로지르도록 마련될 수 있으며, 이때 관통홀(141)을 간섭하지 않도록 댐핑부(140)의 관통홀(141)을 비켜서 마련되게, 지지부(130)는 문풀(110)의 내측벽에 맞닿도록 수직판(121)에 연결될 수 있다.

이와 달리, 지지부(130)는 문풀(110)의 내측벽(111)과 이격되어 수직판(121)에 연결되어 관통홀(141)을 비켜서 마련될 수도 있다. 한편, 지지부(130)는 댐핑부(140)의 하측 전면을 가로지르도록 마련될 수도 있으며, 댐핑부(140)의 하측에 관통홀(141)이 형성되는 경우 관통홀(141)에 대응하는 홀이 지지부(130)에 형성되어 댐핑부(140)로 유입되는 해수가 유동할 수도 있다.

댐핑부(140)는 해수가 유출입되어 해수의 유동 속도를 감속시키는 구성으로서, 가이드부(120)에 연결되며, 가이드부(120)의 길이를 따라 슬라이딩되어 가이드부(120)와 지지부(130)에 지지되어 문풀(110)의 내측벽(111)에 수직하게 일렬로 마련될 수 있다. 이러한, 댐핑부(140)는 드릴십의 데릭(derrick, 도시하지 않음)에 마련되는 크레인에 의해 운반가능하여, 크레인에 인양되어 설치 및 해체될 수 있다.

본 실시예의 댐핑부(140)는 복수의 관통홀(141)이 형성되는 다면체 형태를 이룬다. 예를 들어, 댐핑부(140)는 상하 방향으로 연장되는 육면체(직육면체, 정육면체) 형상을 이룰 수 있으며, 관통홀(141)은 문풀(110)의 내측벽(111)으로부터 노출되는 댐핑부(140)의 정면 및 상면에 형성될 수 있다.

이와 달리, 관통홀(141)은 댐핑부(140)의 사방에 형성되어 설치 및 조립시 댐핑부(140)의 상하 및 좌우 위치를 고려할 필요없이 조립이 이루어질 수 있다. 또한, 관통홀(141)이 댐핑부(140)의 전체면에 사방으로 형성되는 경우, 관통홀(141)에 대응하여 연통홀(도시하지 않음)이 형성될 수 있어 해수가 관통홀(141) 및 연통홀을 통해 이동가능할 수도 있다.

또한, 댐핑부(140)는 문풀(110)의 내측벽(111)의 적어도 일면을 두를 수 있으며, 본 실시예에서는 문풀(110)의 내측벽(111) 사방을 두르는 것을 도시하였다. 이와 달리, 선체의 운항시 선미와 선수방향으로 앞뒤 유동하는 해수에 대응하여 문풀(110)의 선미측 내측벽(111)과 선수측 내측벽(111)에 댐핑부(140)가 설치될 수도 있다.

이와 같이 본 실시예는, 도어 및 도어의 개폐구조와 같이 복잡한 시스템을 사용하지 않고도, 다면체 형상의 댐핑부(140) 및 가이드부(120)와 같은 단순한 구조변경을 통해, 유체의 운동성을 저하시켜 문풀(110)에서 발생하는 유체 저항을 최소화할 수 있으며, 해수의 유동에 의한 문풀(110) 내부의 파손을 감소시킬 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

100: 문풀 구조 110: 문풀
111: 내측벽 120: 가이드부
121: 수직판 122: 가름판
130: 지지부 140: 댐핑부
141: 관통홀

Claims (6)

1. 문풀의 내측벽에 서로 이격되게 복수로 마련되는 가이드부; 및
   상기 가이드부에 연결되며, 복수의 관통홀이 형성되는 다면체 형태의 댐핑부를 포함하는 것을 특징으로 하는 문풀 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 댐핑부는,
   상하 방향으로 연장되는 육면체 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 문풀 구조.
3. 제1항에 있어서, 상기 가이드부는,
   상기 댐핑부의 측면을 지지하는 수직판; 및
   상기 댐핑부의 모서리에 맞닿도록 상기 수직판의 일단부에 마련되는 가름판을 포함하는 것을 특징으로 하는 문풀 구조.
4. 제3항에 있어서,
   상기 가이드의 하단부에 마련되어 상기 댐핑부의 하측을 지지하는 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 문풀 구조.
5. 제1항에 있어서, 상기 가이드부는,
   해수가 이동하도록 상기 관통홀에 대응하는 연통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 문풀 구조.
6. 제1항에 있어서, 상기 댐핑부는,
   상기 문풀 내측벽의 적어도 일면을 두르는 것을 특징으로 하는 문풀 구조.

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