KR20150145304A - 머드 재생용 가스 제거장치 - Google Patents

머드 재생용 가스 제거장치 Download PDF

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Abstract

머드 재생용 가스 제거장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 머드 재생용 가스 제거장치는 머드를 수용하는 탱크부; 상기 탱크부에 수용된 상기 머드를 상기 탱크부의 상부로 분출 가능한 분출부; 및 상기 분출부에서 분출된 상기 머드의 낙하 경로 상에 설치되어 상기 머드가 충돌 가능한 플레이트부;를 포함한다.

Description

머드 재생용 가스 제거장치{DEGASSER FOR MUD TREATMENT}
본 발명은 머드 재생용 가스 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 제10-2011-0112636호 (2011. 10. 13)
본 발명은 드릴링 머드의 재생 공정 시 머드 중의 가스 분리 효율을 향상시킬 수 있는 머드 재생용 가스 제거장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 머드를 수용하는 탱크부; 상기 탱크부에 수용된 상기 머드를 상기 탱크부의 상부로 분출 가능한 분출부; 및 상기 분출부에서 분출된 상기 머드의 낙하 경로 상에 설치되어 상기 머드가 충돌 가능한 플레이트부;를 포함하는 머드 재생용 가스 제거장치가 제공된다.
여기서, 상기 플레이트부는 각각 복수의 구멍이 형성된 다단의 플레이트를 포함할 수 있다.
플레이트는 하부단으로 갈수록 형성된 구멍의 크기가 작아질 수 있다.
머드 재생용 가스 제거장치는 상기 탱크부 내의 상기 가스의 농도를 감지하도록 상기 탱크부에 설치되는 센서부; 및 상기 센서부에 의해 감지되는 상기 가스의 농도가 기설정값 이상인 경우 상기 분출부의 작동이 중지되도록 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
그리고, 머드 재생용 가스 제거장치는 상기 탱크부에서 상기 머드를 배출 가능한 머드 이송관;을 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 분출부의 작동이 중지되었을 때 상기 머드 이송관이 상기 머드를 배출하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 탱크부에 수용된 머드를 분출부를 통해 상승시켜 분출하는 방법으로 순환시킴에 따라, 반복적으로 머드를 플레이트부에 충돌시켜 머드의 입자를 분산시킬 수 있으므로, 드릴링 머드의 재생 공정 시 머드 중의 가스 분리 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 시추설비를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치를 나타내는 도면.
본 발명에 따른 머드 재생용 가스 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, 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 암석 제거기(shale shaker)(14), 모래 제거기(desander)(15), 가스 제거기(degasser)(16) 및 미세모래 제거기(desilter)(17)를 포함할 수 있다.
가스 제거기(degasser)(16)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치가 설치됨으로써 라이저(13)를 통해 회수된 드릴링 머드에 섞인 가스를 제거할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치는 가스 제거기(16) 자체일 수도 있고, 후술하는 머드 공급관 및 머드 이송관을 통해 가스 제거기(16)에 연결됨으로써 드릴링 머드는 가스 제거기(16)로부터 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치로 순환할 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 가스 제거장치를 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치(1000)는 탱크부(100), 분출부(200) 및 플레이트부(300)를 포함하고, 센서부(300), 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
탱크부(100)는 머드(A)를 수용하여 머드(A) 중의 가스(B)를 분리 가능한 부분으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 머드 공급관(110), 머드 이송관(120) 및 가스 이송관(130)이 결합될 수 있다.
가스(B)가 포함된 머드(A)는 머드 공급관(110)을 통해 탱크부(100)로 공급되고, 탱크부(100)에서 머드(A) 중의 가스(B)가 분리될 수 있다. 이 경우, 머드 공급관(110)은 별도의 펌프, 밸브 등을 포함하여 탱크부(100)로의 머드(A) 공급 여부 및 공급 속도를 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.
한편, 도 2에서는 머드 공급관(110)이 탱크부(100)의 상부에 결합되어, 탱크부(100)로 공급되는 머드(A)가 후술할 플레이트부(300)에 충돌 가능한 구성을 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 머드 공급관(110)은 탱크부(100)의 측면에 결합되어 단순히 머드(A)를 탱크부(100)로 공급하는 기능만 수행하도록 구성될 수도 있는 등, 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
탱크부(100)는 머드(A)와 가스(B) 사이의 비중 차이를 이용하여 머드(A) 중의 가스(B)를 분리할 수 있다. 즉, 가스(B)에 비해 상대적으로 무거운 머드(A)는 탱크부(100)의 하부에 연결된 머드 이송관(120)을 통해 외부로 배출되고, 머드(A)에 비해 상대적으로 가벼운 가스(B)는 탱크부(100)의 상부에 연결된 가스 이송관(130)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
본 실시예에서, 탱크부(100)는 머드(A)와 가스(B) 사이의 비중 차이를 이용하여 머드(A) 중의 가스(B)를 분리하였지만, 머드(A)와 가스(B)를 분리하는 원리는 이에 한정되지 않고 다양한 가스 분리기술이 사용될 수 있다.
분출부(200)는 탱크부(100)에 수용된 머드(A)를 탱크부(100)의 상부로 상승시켜 분출 가능한 부분으로, 머드(A)를 탱크부(100)내에서 순환시킬 수 있다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 탱크부(100)의 하부에 수용된 머드(A)는 분출부(200)를 통해 탱크부(100)의 상부로 상승되어 분출됨으로써, 탱크부(100) 내에서 지속적으로 순환될 수 있다.
이 경우, 분출부(200)는 분출관 및 분출펌프 등을 포함하여 머드(A)를 상부로 압송한 후 분출하도록 구성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 머드(A)를 상하 방향으로 순환시킬 수 있는 다양한 구성을 포함할 수 있다.
플레이트부(300)는 분출부(200)에서 분출된 머드(A)의 낙하 경로 상에 설치되어 머드(A)가 충돌 가능한 부분으로, 낙하하는 머드(A)는 플레이트부(300)에 충돌하며 입자가 비산될 수 있다.
이 과정에서, 머드(A)의 각 입자는 서로 분산될 수 있고, 이를 통해 외기와 접하는 머드(A) 각 입자의 표면적이 커지게 되어, 머드(A) 중에 포함되어 있는 가스(B)가 더욱 활발히 머드(A)로부터 분리될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치(1000)는 탱크부(100)에 수용된 머드(A)를 분출부(200)를 통해 상승시켜 분출하는 방법으로 순환시킴에 따라, 반복적으로 머드(A)를 플레이트부(300)에 충돌시켜 머드(A)의 입자를 분산시킬 수 있으므로, 드릴링 머드의 재생 공정 시 머드(A) 중의 가스(B) 분리 효율을 향상시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치(1000)에서, 플레이트부(300)는 각각 복수의 구멍이 형성된 다단의 플레이트(310, 320)를 포함할 수 있다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 분출부(200)에서 분출된 머드(A)는 낙하 과정에서 다단의 플레이트(310, 320)에 복수회 충돌할 수 있다. 또한, 각 플레이트(310, 320)에는 복수의 구멍이 형성되어, 머드(A)의 일부 입자는 이러한 구멍을 통과하는 과정에서 서로 분산될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치(1000)는, 각각 복수의 구멍이 형성된 다단의 플레이트(310, 320)를 통해 머드(A) 입자의 분산을 더욱 활발하게 할 수 있으므로, 머드(A) 중의 가스(B) 분리 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
여기서, 플레이트(310, 320)는 하부단으로 갈수록 형성된 구멍의 크기가 작아질 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 상부에 위치한 플레이트(310)보다 하부에 위치한 플레이트(320)에 형성된 구멍의 크기가 더 작을 수 있다.
분출부(200)에서 분출된 머드(A)는 낙하 과정에서 최상단의 플레이트(310)에 충돌하고, 머드(A)의 일부 입자가 플레이트(310)의 구멍을 통과할 때 분산될 수 있다. 따라서, 최상단의 플레이트(310)에 충돌한 후의 머드(A)는 최상단의 플레이트(310)에 충돌하기 전보다 입자가 상대적으로 더 분산된 상태일 수 있다.
이에 따라, 다음단의 플레이트(320)는 더 작은 구멍을 형성하여 최상단의 플레이트(310)에 충돌한 후의 머드(A) 입자가 더 세부적으로 분산되도록 할 수 있다.
이로 인해, 머드(A)는 각 플레이트(310, 320)를 통과할수록 입자가 더욱 세부적으로 분산될 수 있으므로, 머드(A) 중의 가스(B) 분리 효율을 극대화할 수 있다.
센서부(400)는 탱크부(100) 내의 가스(B)의 농도를 감지하도록 탱크부(100)에 설치되는 부분으로, 탱크부(100) 내에서 머드(A)로부터 분리된 가스(B)의 양을 측정할 수 있다.
제어부(미도시)는 센서부(400)에 의해 감지되는 가스(B)의 농도가 기설정값 이상인 경우 분출부(200)의 작동이 중지되도록 제어하는 부분으로, 탱크부(100) 내의 가스(B)의 농도가 기설정값에 도달할 때까지 자동적으로 분출부(200)가 작동되도록 할 수 있다.
이 경우, 기설정값이란 사전에 실험 또는 통계자료 등을 통해 머드(A) 중의 가스(B)가 충분히 분리된 것으로 추정되는 가스(B)의 농도를 일컫는 것으로서, 품질 관리 내지 안전 관리 기준 등에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
만약, 센서부(400)에 의해 감지되는 가스(B)의 농도가 낮다면, 아직 충분히 머드(A) 중의 가스(B)가 충분히 분리되지 않은 상태일 수 있으므로, 분출부(200)가 계속 작동하여 머드(A)를 반복적으로 순환시킬 수 있다.
반면, 센서부(400)에 의해 감지되는 가스(B)의 농도가 기설정값에 도달한다면, 머드(A) 중의 가스(B)가 충분히 분리된 상태일 수 있으므로, 분출부(200)를 통한 더 이상의 머드(A) 순환은 무의미할 수 있다.
본 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치(1000)는 센서부(600) 및 제어부(미도시)를 더 포함하여, 머드(A) 중의 가스(B)가 충분히 분리될 때까지 분출부(200)가 작동한 후, 머드(A) 중의 가스(B)가 충분히 분리되었을 때 자동적으로 분출부(200)의 작동이 중지되도록 관리할 수 있다.
본 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치(1000)는, 탱크부(100)에서 머드(A)를 배출 가능한 머드 이송관(120)을 더 포함하고, 제어부(미도시)는 분출부(200)의 작동이 중지되었을 때 머드 이송관(120)이 머드(A)를 배출하도록 제어할 수 있다.
이 경우, 머드 이송관(120)은 별도의 펌프, 밸브 등을 포함하여 탱크부(100)로부터의 머드(A) 배출 여부 및 배출 속도를 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.
만약, 머드(A) 중의 가스(B)가 충분히 분리되지 않은 상태일 때, 머드(A)가 머드 이송관(120)을 통해 배출된다면, 분출부(200)를 통한 머드(A)의 순환이 원활하지 못할 수 있다.
따라서, 제어부(미도시)는 상술한 바와 같이 머드(A) 중의 가스(B)가 충분히 분리되어 자동적으로 분출부(200)의 작동이 중지되었을 때에만, 머드 이송관(120)이 머드(A)를 배출하도록 제어할 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
14: 암석 제거기 15: 모래 제거기
16: 가스 제거기 17: 미세모래 제거기
18: 머드 탱크 100: 탱크부
110: 머드 공급관 120: 머드 이송관
130: 가스 이송관 200: 분출부
300: 플레이트부 310, 320: 플레이트
400: 센서부 1000: 머드 재생용 가스 제거장치

Claims (5)

  1. 머드를 수용하는 탱크부;
    상기 탱크부에 수용된 상기 머드를 상기 탱크부의 상부로 분출 가능한 분출부; 및
    상기 분출부에서 분출된 상기 머드의 낙하 경로 상에 설치되어 상기 머드가 충돌 가능한 플레이트부;를 포함하는 머드 재생용 가스 제거장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트부는 각각 복수의 구멍이 형성된 다단의 플레이트를 포함하는 머드 재생용 가스 제거장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 플레이트는 하부단으로 갈수록 형성된 구멍의 크기가 작아지는 머드 재생용 가스 제거장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탱크부 내의 상기 가스의 농도를 감지하도록 상기 탱크부에 설치되는 센서부; 및
    상기 센서부에 의해 감지되는 상기 가스의 농도가 기설정값 이상인 경우 상기 분출부의 작동이 중지되도록 제어하는 제어부;를 더 포함하는 머드 재생용 가스 제거장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 탱크부에서 상기 머드를 배출 가능한 머드 이송관;을 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 분출부의 작동이 중지되었을 때 상기 머드 이송관이 상기 머드를 배출하도록 제어하는 머드 재생용 가스 제거장치.
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