KR20150144388A - 로프 풀리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로프 풀리 시스템에 관한 것으로서, 해상 부유식 구조물에 구비되는 로프 풀리 시스템에 있어서, 릴(Reel)에 감겨 있는 케이블의 이동을 가이드하는 로프 풀리; 및 상기 로프 풀리와 연결되어 상기 로프 풀리를 이송하는 트롤리를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 로프 풀리 시스템은, 로프 풀리 시스템에 이동가능하도록 트롤리 시스템을 구비하여 BOP 또는 X-mas Tree에 연결된 다수의 유틸리티 라인의 간섭 현상을 방지할 수 있어 BOP 또는 X-mas Tree의 이동작업 또는 유틸리티 라인의 조정 작업을 원활하게 수행할 수 있는 효과가 있으며, 이를 통해 드릴십의 시추작업 또한 신속히 이루어질 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 로프 풀리 시스템은 유지보수가 매우 편리하고 신속히 이루어질 수 있다는 효과가 있다.

Description

로프 풀리 시스템{Sheave System}

본 발명은 로프 풀리 시스템에 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 Position 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, BOP(원유분출장치) 또는 X-mas Tree(유량제어장치)를 해저에 설치하는 경우, BOP 또는 X-mas Tree의 준비 작업 및 하강 작업과 함께 BOP 또는 X-mas Tree로 연결된 유틸리티(Data 송수신용 와이어, 유압 라인, 전기 케이블 등)의 조절작업 등이 문풀 구조 주변에서 수행된다.

이러한 많은 종류의 유틸리티 라인은 문풀 주변 데크 상에 드럼과 함께 구비되는 릴(Reel) 형태의 장비에 감겨서 보관되고, 문풀 상부에는 로프 풀리(Sheave)를 설치하여 리깅(Rigging) 방향 및 위치를 전환시키는 배치가 이루어진다.

다만, 유틸리티들은 그 종류가 방대하고 수량 또한 다수개 구비되어 타 장비 및 주변 구조물들과의 간섭 현상이 많이 일어난다. 따라서, 이를 해결하기 위해 많은 연구 및 실험이 이루어지고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 드릴십 문풀구조 주변에 설치되는 로프 풀리 시스템을 이동가능하도록 구비하여 와이어(Wire) 또는 호스(Hose) 등의 조절시 서로간 또는 주변 구조물 및 장치들과의 간섭 현상을 방지하고 유지보수가 용이하도록 하는 로프 풀리 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로프 풀리 시스템은, 해상 부유식 구조물에 구비되는 로프 풀리 시스템에 있어서, 릴(Reel)에 감겨 있는 케이블의 이동을 가이드하는 로프 풀리; 및 상기 로프 풀리와 연결되어 상기 로프 풀리를 이송하는 트롤리를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 해상 부유식 구조물의 내부에 구비되어 상하로 관통된 구조를 가지는 문풀을 더 포함하고, 상기 트롤리는, 상기 문풀에 구비될 수 있다.

구체적으로, 상기 트롤리는, 상기 문풀에 고정되는 고정부; 상기 로프 풀리가 이동하는 레일을 구비하는 레일부; 및 상기 고정부와 상기 레일부를 연결하는 지지대를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 트롤리는, 적어도 하나 구비되어 상기 문풀의 중앙부를 향해 방사형으로 구비될 수 있다.

구체적으로, 상기 트롤리는, 상하로 이동가능하게 하는 상하 이동부를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 레일부는, 상기 지지대의 양 측면에 각각 구비될 수 있다.

구체적으로, 상기 레일부는, 상기 지지대의 하측에 구비될 수 있다.

구체적으로, 상기 해상 부유식 구조물은, 드릴십일 수 있다.

구체적으로, 상기 로프 풀리는, 바나나 형태 또는 원통 형태일 수 있다.

본 발명에 따른 로프 풀리 시스템은, 로프 풀리 시스템에 이동가능하도록 트롤리 시스템을 구비하여 BOP 또는 X-mas Tree에 연결된 다수의 유틸리티 라인의 간섭 현상을 방지할 수 있어 BOP 또는 X-mas Tree의 이동작업 또는 유틸리티 라인의 조정 작업을 원활하게 수행할 수 있는 효과가 있으며, 이를 통해 드릴십의 시추작업 또한 신속히 이루어질 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 로프 풀리 시스템은 유지보수가 매우 편리하고 신속히 이루어질 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로프 풀리 시스템을 장착한 드릴십의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로프 풀리 시스템을 장착한 문풀의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로프 풀리 시스템의 일부의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로프 풀리 시스템의 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 일 실시예에 따른 로프 풀리 시스템을 장착한 드릴십의 측면도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로프 풀리 시스템을 장착한 문풀의 측면도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로프 풀리 시스템의 일부의 정면도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로프 풀리 시스템의 사시도이다.

도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 로프 풀리 시스템(20)은, 로프 풀리 장치(21) 및 트롤리 장치(22)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서는, 해상 부유식 구조물(1)을 더 포함할 수 있으며, 바람직하게는 드릴십일 수 있다. 물론 해상 부유식 구조물(1)이 드릴십에만 한정되지 않으나, 본 발명의 명확한 설명을 위해 이하에서는 해상 부유식 구조물(1)을 드릴십(1)을 통해 설명하도록 한다.

드릴십(1)은, 선체(3)의 상부(구체적으로는, 문풀(Moonpool;10) 상부)에 위치하며 시추장비를 구비하는 데릭(Derrick), 선체(3)를 상하로 관통한 형태의 문풀(10), 및 시추 대상 지역의 위치를 유지할 수 있도록 동적 위치유지 시스템(Dynamic Position System; DPS)을 통해 구동되는 복수의 쓰러스터(Thruster; 4)를 구비한다.

드릴십(1)은 선체(3)의 내부에 문풀(10) 구조를 구비한다. 문풀(10)은, 선체(3)의 내벽(11), 드릴 플로어(12), 선저면(13)으로 둘러싸여 있으며, 드릴 플로어(12) 및 선저면(13)의 적어도 일부는 개방되어 상하로 관통된 구조를 가지고 있다.

이하에서 설명할 로프 풀리 시스템(20)은, 드릴십(1)의 문풀(10)에 구비되어 BOP(도시하지 않음) 또는 X-mas Tree(도시하지 않음)에 연결될 케이블(41) 또는 와이어(42)를 제어할 수 있다.

로프 풀리 장치(21)는 릴(Reel)에 감겨 있는 케이블(41) 또는 와이어(42)의 이동에 도움을 준다. 구체적으로 로프 풀리 장치(21)는, 로프 풀리(Sheave; 211), 연결부(212), 이동부(213)를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 릴을 구비하는 릴 드럼(30)을 더 포함할 수 있다. 여기서 릴 드럼(30)은 내벽(11)에서 돌출되어 구비되는 지지면(14) 상에 구비될 수 있으며 릴 드럼(30)의 구비 위치는 케이블(41) 또는 와이어(42)의 이동 및 BOP(도시하지 않음) 또는 X-mas Tree(도시하지 않음)의 이동 조건에 따라 조절하기 쉽도록 변경될 수 있다.

로프 풀리(211)는 바나나 형태 또는 원통 형태 일 수 있다. 다만, 로프 풀리(211)는 케이블(41) 또는 와이어(42)가 실질적으로 접촉하는 부분인 원통 형태의 상부는 살리고 원통 형태의 하부가 제거된 바나나형태로 구비되어 후술할 트롤리 장치(22)가 버텨야하는 하중을 줄일 수 있다.

로프 풀리(211)는 케이블(41) 또는 와이어(42)가 접촉하는 부분에 저항 감소 패드(도시하지 않음)를 구비할 수 있으며, 저항 감소 패드에 의해 케이블(41) 또는 와이어(42)의 움직임이 부드러워질 수 있다.

연결부(212)는, 로프 풀리(211)와 후술할 트롤리 장치(22)를 연결할 수 있다. 연결부(212)는, 트롤리 장치(22)의 레일부(221)에 고정되어 레일부(221)의 이동에 따라 로프 풀리(211)를 병진운동하도록 할 수 있다. 이때 로프 풀리(211)는 고정부(223)가 형성된 방향에 따라 이동할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 제1 보조풀리(23) 및 제2 보조 풀리(24)가 구비될 수 있으며, 제1 보조 풀리(23)는 후술할 지지대(222) 상에 구비될 수 있고 제2 보조 풀리(24)는 문풀(10) 상부의 드릴 플로어(12)에 구비될 수 있다.

연결부(212)는 릴 드럼(30)에 구비된 와이어(42)가 제2 보조 풀리(24), 제1 보조 풀리(23) 순을 거쳐 연결될 수 있으며 와이어(42)의 길이 조절에 따라 병진운동이 가능해질 수 있다. 이때 릴 드럼(30)에 구비되는 와이어(42)는 유틸리티 라인(예를 들어 케이블; 41)과 다른 릴 드럼에 연결될 수 있으며 유틸리티 라인(41)들과 함께 구비될 수도 있다.

이동부(213)는 로프 풀리(211)와 연결부(212)를 연결하며 로프 풀리(211)를 병진운동하도록 할 수 있다. 이동부(213)는 실린더의 형태로 구성되어 유압에 의한 피스톤 운동으로 로프 풀리(211)가 상측에서 하측 또는 하측에서 상측으로 병진운동하도록 할 수 있다.

트롤리 장치(22)는 로프 풀리 장치(21)와 연결되어 로프 풀리 장치(21)를 이송한다. 트롤리 장치(22)는, 레일부(221), 지지대(222) 및 고정부(223)를 포함할 수 있다.

레일부(221)는, 로프 풀리 장치(21)가 이동하는 레일(도시하지 않음)을 구비할 수 있으며 레일을 통해 로프 풀리 장치(21)는 병진운동할 수 있다. 구체적으로, 레일부(221)는 지지대(222)의 양 측면 또는 하부에 구비되어 로프 풀리 장치(21)의 연결부(212)와 결합하여 지지대(222)가 형성되는 구간을 병진운동 할 수 있다.

지지대(222)는, 고정부(223)와 레일부(221)를 연결할 수 있다. 지지대(222)는 레일부(221)와 함께 일체형으로 형성될 수 있으며, 레일부(221)에 구비되는 연결부(212)가 이동가능하도록 와이어(42) 또는 윤활장치(도시하지 않음)를 구비할 수 있다.

또한 지지대(222)는 제1 보조 풀리(23)를 구비하여 와이어(42)를 통한 연결부(212)의 병진운동 조작을 용이하게 할 수 있다.

고정부(223)는, 문풀(10) 상세하게는 문풀(10)의 상부에 구비되는 드릴 플로어(12)와 트롤리 장치(22)를 연결하거나 데릭(2) 상에 트롤리 장치(22)를 연결하여 트롤리 장치(22)가 고정되도록 한다. 고정부(223)는, 트롤리 장치(22)를 지지하고 고정되도록 하기 위해 적어도 하나 구비될 수 있으며 그 갯수는 로프 풀리 시스템(20)의 총 하중을 견디도록 하는 설계에 따라 정해질 수 있다.

BOP(원유분출장치) 또는 X-mas Tree(유량제어장치)를 해저에 설치하는 경우, BOP 또는 X-mas Tree의 준비 작업 및 하강 작업과 함께 BOP 또는 X-mas Tree로 연결된 유틸리티 라인(유압 및 전기 케이블, Data 송수신용 와이어 등; 41)의 조절작업 등이 문풀(10) 주변에서 수행된다.

이러한 많은 종류의 유틸리티 라인(41)은 문풀(10) 주변에 릴 드럼(30)과 함께 구비되는 릴(Reel) 형태의 장비에 감겨서 보관되고, 문풀(10) 상부의 드릴 플로어(12)에는 로프 풀리(Sheave;211)를 설치하여 리깅(Rigging) 방향 및 위치를 전환시키는 배치가 이루어진다.

다만, 유틸리티(도시하지 않음)들은 그 종류가 방대하고 수량 또한 다수개 구비되어 타 장비 및 주변 구조물들과의 간섭 현상이 많이 일어나 BOP 또는 X-mas Tree의 하강작업이 지연되는 문제점이 있다.

선박(100)은 시추 기간동안 대양의 한 가운데에 머물러야 하므로 기상변화 또는 천재지변에 의한 위험성이 항시 도사리고 있다. 또한, 육지가 아닌 해상에 있으므로 시추 기간의 연장이 곧 비용의 증가를 일으키고 또한, 기상변화 또는 천재지변으로 인해 발생하는 위험성이 증대되는 것을 나타낸다.

따라서, 위와 같이 유틸리티 라인(41)에 의해 타 장비 및 주변 구조물들과의 간섭 현상이 많이 일어나 BOP 또는 X-mas Tree의 하강작업이 지연되는 경우 시추 작업의 기간이 증대되는 문제가 있다.

이에 본 발명의 실시예에서는 로프 풀리(21)가 이동가능하도록 하는 트롤리 장치(22)를 구비하여 BOP 또는 X-mas Tree에 연결된 다수의 유틸리티 라인(41)의 간섭 현상을 방지할 수 있으며, 이를 통해 BOP 또는 X-mas Tree의 이동작업 또는 유틸리티 라인(41)의 조정 작업을 원활하게 수행할 수 있는 효과가 있고, 나아가 드릴십(1)의 시추작업 또한 신속히 이루어질 수 있는 효과가 있다.

또한, 로프 풀리 시스템(20)의 유지보수가 매우 편리하고 신속하게 이루어질 수 있으며, 유지 보수 기간동안에 예비로 구비한 로프 풀리(21)를 설치하여 시추 작업이 정지되지 않고 계속해서 이루어지도록 할 수 있다.

이와 같은 효과로 인해 시추 작업의 전반적인 신뢰성이 증대되고 시추비용 또한 그게 절감할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시예에서 로프 풀리 시스템(20)은 적어도 하나 이상 구비되어 문풀(10)의 중앙부(15)를 향해 방사형으로 구비될 수 있다. 로프 풀리 시스템(20)이 방사형으로 문풀(10)의 중앙부를 향해 형성됨으로써, BOP 또는 X-mas Tree의 이동작업 또는 유틸리티 라인(41)의 조정 작업을 원활하게 진행할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 로프 풀리 시스템(20)은, 로프 풀리 장치(21)가 이동가능하도록 트롤리 장치(22)를 구비하여 BOP 또는 X-mas Tree에 연결된 다수의 유틸리티 라인(41)의 간섭 현상을 방지할 수 있어 BOP 또는 X-mas Tree의 이동작업 또는 유틸리티 라인(41)의 조정 작업을 원활하게 수행할 수 있는 효과가 있으며, 이를 통해 드릴십(1)의 시추작업 또한 신속히 이루어질 수 있는 효과가 있다.

또한, 로프 풀리 장치(21)의 유지보수가 매우 편리하고 신속히 이루어질 수 있는 효과가 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.

1: 해상 부유식 구조물 2: 데릭
3: 선체 4: 쓰러스터
10: 문풀 11: 내벽
12: 드릴 플로어 13: 선저면
14: 지지면 15: 문풀 중앙부
20: 로프 풀리 시스템 21: 로프 풀리 장치
211: 로프 풀리(Sheave) 212: 연결부
213: 이동부 22: 트롤리 장치
221: 레일부 222: 지지대
223: 고정부 23: 제1 보조 풀리
24: 제2 보조 풀리 30: 릴(Reel) 드럼
41: 케이블 42: 와이어

Claims (9)

1. 해상 부유식 구조물에 구비되는 로프 풀리 시스템에 있어서,
   릴(Reel)에 감겨 있는 케이블의 이동에 도움을 가이드하는 로프 풀리; 및
   상기 로프 풀리와 연결되어 상기 로프 풀리를 이송하는 트롤리를 포함하는 것을 특징으로 하는 로프 풀리 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   해상 부유식 구조물의 내부에 구비되어 상하로 관통된 구조를 가지는 문풀을 더 포함하고,
   상기 트롤리는,
   상기 문풀에 구비되는 것을 특징으로 하는 로프 풀리 시스템.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 트롤리는,
   상기 문풀에 고정되는 고정부;
   상기 로프 풀리가 이동하는 레일을 구비하는 레일부; 및
   상기 고정부와 상기 레일부를 연결하는 지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 로프 풀리 시스템.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 트롤리는,
   적어도 하나 구비되어 상기 문풀의 중앙부를 향해 방사형으로 구비되는 것을 특징으로 하는 로프 풀리 시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 로프 풀리는,
   상하로 이동가능하게 하는 상하 이동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로프 풀리 시스템.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 레일부는,
   상기 지지대의 양 측면에 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 로프 풀리 시스템.
7. 제 3 항에 있어서, 상기 레일부는,
   상기 지지대의 하측에 구비되는 것을 특징으로 하는 로프 풀리 시스템.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 해상 부유식 구조물은,
   드릴십인 것을 특징으로 하는 로프 풀리 시스템.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 로프 풀리는,
   바나나 형태 또는 원통 형태인 것을 특징으로 하는 로프 풀리 시스템.
   

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