KR20160004634A - 해양 시추 구조물의 벌크 핸들링 시스템 및 방법 - Google Patents

해양 시추 구조물의 벌크 핸들링 시스템 및 방법

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Abstract

본 발명은 해양 시추 구조물의 벌크 핸들링 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 벌크가 저장되고, 하부에 배출구가 마련되는 저장탱크; 및 상기 배출구를 통해 공급되는 벌크를 벨트 컨베이어 장치에 의해 외측으로 이송시키는 벌크이송부;를 포함하는 해양 시추 구조물의 벌크 핸들링 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 벌크의 저장탱크를 압력용기가 아닌 일반 탱크로의 전환이 가능하도록 함으로써 제작 단가를 줄일 수 있도록 할 뿐만 아니라, 저장탱크를 사각 기둥 형상 등으로 구현할 수 있어 공간 활용성이 우수하고, 해양 시추 구조물의 크기를 줄일 수 있으며, 비산 먼지가 없도록 하여 분집 수집기를 필요로 하지 않고, 벌크의 이송시스템을 단순화할 수 있으며, 설치 작업에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.

Description

해양 시추 구조물의 벌크 핸들링 시스템 및 방법{Bulk Handling System for offshore drilling structure}
본 발명은 해양 시추 구조물의 벌크 핸들링 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 해양 시추 구조물에서 시추 작업에 사용되는 벌크를 저장탱크로부터 서지탱크 등과 같은 정해진 장소로 이송시키도록 하는 해양 시추 구조물의 벌크 핸들링 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 시추작업을 위해서는 시추공의 내측을 채워주기 위한 드릴링 머드가 필요하다. 이러한 드릴링 머드는 시추작업 시 드릴 비트(drill bit)에 대한 윤활 작용을 하고, 시추작업 동안 발생하는 암석 부스러기(cutting)를 제거하며, 시추공의 압력을 안정시켜서, 하이드로카본(hydrocarbon)이 시추공 내로 침입하는 것을 막아주는 세이프티 베리어(safety barrier) 역할을 하게 된다.
이러한 드릴링 머드는 분말 상태의 바라이트/벤토나이트(barite/bentonite) 및 각종 화학물을 이용하여 제조되는데, 이러한 물질을 벌크(bulk)라고 한다. 시추에 주로 사용되는 벌크에는 바라이트/벤토나이트(barite/bentonite), 시멘트(cement) 등의 물질이 있는데, 이러한 물질들은 비중이 크기 때문에 다량으로 처리하기 위해서는 복잡한 시스템을 필요로 한다.
시추선은 OSV(Offshore Supply Vessel)를 이용하여 벌크를 보급받아 저장탱크에 저장한다. 벌크를 포함한 저장탱크는 그 무게가 매우 무겁기 때문에 시추선의 바닥으로 내려서 설치하게 된다. 이러한 저장탱크에 저장된 벌크는 필요에 따라 서지탱크(surge tank)로 보내지고, 물과 혼합하여 드릴링 머드로 제조된다.
OSV에서 저장탱크로부터 서지탱크로의 이송을 위해서는, 고압의 벌크에어(bulk air)를 사용하므로 저장시설 및 배관라인은 모두 4 ~ 5 bar 이상의 압력을 견딜 수 있도록 제작되어야 하는데, 이를 위해 다수의 바라이트/벤토나이트용 벌크 저장탱크와, 다수의 시멘트용 벌크 저장탱크와, 각 저장탱크의 빈 공간에 고압의 벌크 에어를 분사하는 장치와, 벌크의 이송을 콘트롤하는 장치 등을 필요로 한다. 여기서 벌크의 저장탱크 각각은 고압에 견디기 위한 압력용기로 이루어지는데, 종래의 벌크의 저장탱크에 대한 기술로는 한국공개실용신안 제20-2012-0004836호의 시추 구조물의 벌크 유동화 장치와 유동화용 노즐에 개시되어 있다.
이와 같이 종래 기술에서 벌크의 저장탱크는 고압에 견디기 위하여 압력용기로 제작됨으로써 제작 단가가 높아질 뿐만 아니라, 고압에 견디기 위하여 원형 단면을 가지도록 제작됨으로써 배치 공간의 제약으로 인해, 한정된 공간을 가지는 해양 시추 구조물에 대한 공간 활용의 효율을 저하시키는 문제점을 가지고 있었다. 또한 벌크는 고압의 벌크에어를 이용하여 배관을 따라 이송되는데, 이송 중에 발생하는 분진(dust)은 분진 수집기(dust collector)를 이용하여, 제거 내지 회수됨으로써 깨끗한 공기를 배출하도록 하는데, 이를 반영하기 위한 복잡한 벌크 이송시스템을 필요로 하는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 벌크의 저장탱크 제작에 소요되는 비용을 줄이고, 저장탱크의 배치에 대한 공간 활용도가 뛰어나도록 하며, 해양 시추 구조물의 크기를 줄일 수 있고, 분집 수집기를 필요로 하지 않으며, 벌크의 이송시스템을 단순화하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 벌크가 저장되고, 하부에 배출구가 마련되는 저장탱크; 및 상기 배출구를 통해 공급되는 벌크를 벨트 컨베이어 장치에 의해 외측으로 이송시키는 벌크이송부;를 포함하는 해양 시추 구조물의 벌크 핸들링 시스템이 제공된다.
상기 저장탱크는, 내측에 벌크를 상기 배출구 측으로 이동시키는 이동수단이 설치될 수 있다.
상기 이동수단은 이송스크루, 빈 액티베이터(bin activator), 에어패드(air pad), 에어노커(air knocker), 바이브레이터(vibrator) 및 셀 피더(cell feeder)로 구성된 군에서 선택되는 것일 수 있다.
상기 저장탱크는, 상압에서 사용이 가능한 탱크로 이루어질 수 있다.
상기 저장탱크는, 내측 벽면이 코러게이트 월(corrugated wall)로 이루어질 수 있다.
상기 저장탱크는, 상부에 벌크가 공급되는 공급구 및 에어를 배기시키는 배기구가 마련될 수 있다.
상기 저장탱크는 측면이 평면인 기둥 형상일 수 있다.
상기 저장탱크는, 두 개 이상의 저장탱크가 측면끼리 마주보며 나란히 배치될 수 있다.
상기 벨트 컨베이어 장치는, 상기 배출구의 측면에 설치되며, 상기 배출구로부터 벌크가 공급되는 배출배관; 상기 배출배관에 설치되는 밸브; 및 상기 배출배관으로부터 공급된 벌크를 외측으로 이송시키는 이송벨트를 포함할 수 있다.
상기 벨트 컨베이어 장치는 벌크 이송 중 비산 방지를 위한 커버를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상압에서 사용이 가능한 저장탱크로부터 공급되는 벌크를 외측으로 이송시키되, 벨트 컨베이어 장치에 의해 벌크를 외측으로 이송시키는 해양 시추 구조물의 벌크 핸들링 시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상압에서 사용이 가능한 저장탱크로부터 공급되는 벌크를 외측으로 이송시키되, 벨트 컨베이어 장치에 의해 벌크를 외측으로 이송시키는 해양 시추 구조물의 벌크 핸들링 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 벌크의 저장탱크를 압력용기가 아닌 일반 탱크로의 전환이 가능하도록 함으로써 제작 단가를 줄일 수 있도록 할 뿐만 아니라, 저장탱크를 사각 기둥 등으로 구현할 수 있어 공간 활용성이 우수하고, 시추 구조물의 크기를 줄일 수 있으며, 비산 먼지가 없도록 하여 분진 수집기를 필요로 하지 않고, 벌크의 이송시스템을 단순화할 수 있으며, 설치 작업에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 구조물의 벌크 핸들링 시스템을 도시한 구성도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 시추 구조물의 벌크 핸들링 시스템을 도시한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 시추 구조물의 벌크 핸들링 시스템은 벌크가 저장되고, 하부에 배출구(111)가 마련되는 저장탱크(110); 및 상기 배출구(111)를 통해 공급되는 벌크를 벨트 컨베이어 장치(121)에 의해 외측으로 이송시키는 벌크이송부(120);를 포함할 수 있다.
또한, 상기 저장탱크(110)는, 내측에 벌크를 상기 배출구 측으로 이동시키는 이동수단이 설치되어 있을 수 있으며, 상기 이동수단은 이송스크루, 빈 액티베이터(bin activator), 에어패드(air pad), 에어노커(air knocker), 바이브레이터(vibrator) 및 셀 피더(cell feeder)로 구성된 군에서 선택되는 것일 수 있다. 또한, 이들 이동수단은 이송모터에 의해 구동될 수도 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 해양 시추 구조물의 벌크 핸들링 시스템은 해양 시추 구조물에 설치될 수 있는데, 이러한 해양 시추 구조물로는 해저 시추 전용의 리그선(rig ship)이나, 고정식 플랫홈, 또는 드릴쉽(drillship) 등이 포함될 수 있으며, 이 밖에도 시추 작업을 수행하기 위한 다양한 구조물이 포함될 수 있다. 또한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 해양 시추 구조물의 벌크 핸들링 시스템은 벌크이송부(120)에 의해 외측으로 이송되기 위한 벌크를 저장하는 저장탱크(110)를 더 포함할 수 있다.
저장탱크(110)는 내측에 벌크가 저장되고, 하부에 배출구(111)가 마련되는데, 본 실시예에서처럼 내측에 벌크를 배출구(111) 측으로 이동시키는 이송스크루(112)가 이송모터(113)에 의해 회전하도록 설치될 수 있다. 여기서 벌크는 예컨대 시추에 사용되는 바라이트/벤토나이트(barite/bentonite), 시멘트(cement) 등의 물질이 해당될 수 있다. 저장탱크(110)는 벌크 종류 또는 처리 용량 등으로 인해 다수로 이루어질 수 있다.
저장탱크(110)는 상부에 벌크가 공급되는 공급구(114)와 에어를 배기시키는 배기구(115)가 각각 마련될 수 있고, 배기구(115)에 빈 벤트 필터(bin vent filter; 116)가 설치될 수 있다. 또한 저장탱크(110))는 벌크이송부(120)에 의해 벌크에어가 내측으로 유입되는 것이 차단됨으로써 고압 탱크일 필요가 없으며, 이로 인해 상압에서 사용이 가능한 탱크로 이루어질 수 있으며, 이때, 상압은 대기압을 의미하는 것일 수 있으며, 1bar일 수 있다. 또한, 상기 저장탱크(110)는 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
또한, 저장탱크(110)는 일반적인 가압식 탱크의 형상인 횡단면이 원형인 원형 기둥 형상일 수도 있으나, 상압에서 사용이 가능한 탱크를 사용할 수 있으므로, 그 측면이 평면인 형상일 수도 있다. 예를 들어, 측면이 평면이 형상의 저장탱크(110)는 그 횡단면이 사각형인 사각 기둥 형상일 수 있다. 따라서, 사각 기둥 형상의 저장탱크(110)를 사용할 경우, 둘 이상의 저장탱크의 측면끼리 서로 마주보며 나란히 배치할 수 있어, 배치 공간의 활용도를 높일 수 있다.
또한, 상기 저장탱크(100)는, 내측 벽면이 코러게이트 월(corrugated wall)로 이루어질 수 있다. 상기 저장탱크(100)의 내측 벽면이 평면으로 되어 있을 경우 저장탱크(100) 상부의 공급부(114)를 통해 공급되는 벌크가 저장탱크(100)의 하부로 이동하면서 벽면에 붙어 하부로의 이동이 정지할 수도 있다. 그러나, 상기 저장탱크(100)의 내측 벽면이 코러게이트 월일 경우 벌크가 저장탱크(100)의 코러게이트 월에 붙어 하부로의 이동이 정지하는 현상을 방지할 수 있다.
벌크이송부(120)는 저장탱크(110)의 배출구(111)를 통해 공급되는 벌크를 벨트 컨베이어 장치에 의해 외측으로 이송시킬 수 있다.
상기 벨트 컨베이어 장치(121)는 상기 배출구(111)를 통해 벌크가 공급되는 배출배관(122); 상기 배출배관(122)에 설치되는 밸브(123); 및 상기 배출배관(122)으로부터 공급된 벌크를 외측으로 이송시키는 이송벨트(124)를 포함할 수 있다.
상기 배출배관은 상기 저장탱크의 배출구의 측면에 경사지게 설치되어, 배출구를 통해 공급되는 벌크를 이송벨트로 공급할 수 있다.
상기 밸브는 배출배관의 측면에 설치되어 개폐됨으로써, 벨트 컨벨이어 장치의 이송벨트로 공급하는 벌크의 양을 조절할 수 있다.
상기 이송벨트는 상기 배출배관을 통해 공급된 벌크를 외측으로 이송시킬 수 있다.
상기 벨트 컨베이어 장치는 벌크를 외측으로 이송하는 도중에 발생할 수 있는 비산을 방지하기 위하여, 그 상부에 커버가 설치될 수 있다.
한편, 상기 벨트 컨베이어 장치에 있어서, 상기 이송벨트는 그 하부에 상기 이송벨트를 받쳐주는 받침롤러 및 상기 받침롤러를 지지하는 트러스골조가 장착될 수 있다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 시추 구조물의 벌크 핸들링 시스템(100)의 동작은 다음과 같다.
저장탱크(110) 내의 벌크는 저장탱크(110) 하부에 마련된 배출구를 통해 상기 배출구의 측면에 설치된 배출배관에 의해 이송벨트로 공급될 수 있으며, 이로 인해 저장탱크(110)는 일반적으로 원통형의 압력용기가 아닌 사각기둥 형태의 탱크를 사용할 수도 있다.
도 1을 참조하여, 예컨대 왼쪽에 위치하는 저장탱크(110)를 기준으로 시추 구조물의 벌크 핸들링 시스템(100)의 동작을 설명하면, 저장탱크(110)에 저장된 벌크는 이송스크루(112)의 회전 동작에 의해 하부의 배출구(111) 측으로 이동하는데, 이러한 벌크가 벌크 컨베이어 장치의 배출배관의 측면에 설치된 밸브의 동작에 의해 이송벨트로 공급되고, 상기 이송벨트의 동작에 의해 벌크가 서지 탱크 측으로 이송된다.
이와 같이, 저장탱크에서 서지 탱크로 벌크를 이송함에 있어서, 고압의 벌크 에어가 아닌 벨트 컨베이어 장치를 사용함으로써, 저장탱크(110)를 상압 상태에서 운용할 수 있도록 한다.
본 발명에 따르면, 벌크의 저장탱크를 압력용기가 아닌 일반 탱크로의 전환이 가능하도록 함으로써 제작 단가를 줄일 수 있도록 할 뿐만 아니라, 저장탱크를 사각 박스 등으로 구현할 수 있어 공간 활용성이 우수하고, 시추 구조물의 크기를 줄일 수 있으며, 비산 먼지가 없도록 하여 분집 수집기를 필요로 하지 않고, 벌크의 이송시스템을 단순화할 수 있으며, 설치 작업에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
예를 들어, 종래 저장탱크가 원통형일 경우는 저장탱크의 관리를 위해서 원통형 저장탱크 상부에 별도의 평면형 플랫폼이 필요하였으나, 단면이 사각형인 저장탱크를 사용할 경우 관리를 위한 별도의 플랫폼이 필요하지 않아 공간 효율성을 향상시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 벌트 벌크 핸들링 시스템이 적용된 시추 구조물의 경우 공간 활용성이 우수하고 시추 구조물 자체의 크기도 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 벨크 컨베이어 장치를 이용하여 벌크를 수송함으로써 벌크 수송라인을 단순화할 수 있고 벌크 수송율 조절을 용이하게 할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
110 : 저장탱크 111 : 배출구
112 : 이송스크루 113 : 이송모터
114 : 공급구 115 : 배기구
116 : 빈 벤트 필터
120 : 벌크이송부 121 : 벨트 컨베이어 장치
122 : 배출배관 123 : 밸브
124 : 이송벨트 125 : 받침롤러
126 : 트러스골조 127 : 커버

Claims (12)

  1. 벌크가 저장되고, 하부에 배출구가 마련되는 저장탱크; 및
    상기 배출구를 통해 공급되는 벌크를 벨트 컨베이어 장치에 의해 외측으로 이송시키는 벌크이송부;
    를 포함하는 해양 시추 구조물의 벌크 핸들링 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 저장탱크는,
    내측에 벌크를 상기 배출구 측으로 이동시키는 이동수단이 설치되는 해양 시추 구조물의 벌크 핸들링 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 이동수단은 이송스크루, 빈 액티베이터(bin activator), 에어패드(air pad), 에어노커(air knocker), 바이브레이터(vibrator) 및 셀 피더(cell feeder)로 구성된 군에서 선택되는 것인 해양 시추 구조물의 벌크 핸들링 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 저장탱크는,
    상압에서 사용이 가능한 탱크로 이루어지는 해양 시추 구조물의 벌크 핸들링 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 저장탱크는,
    내측 벽면이 코러게이트 월(corrugated wall)로 이루어지는 시추 구조물의 벌크 핸들링 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 저장탱크는,
    상부에 벌크가 공급되는 공급구 및 에어를 배기시키는 배기구가 마련된 해양 시추 구조물의 벌크 핸드링 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 저장탱크는, 측면이 평면인 기둥 형상인 해양 시추 구조물의 벌크 핸들링 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    두 개 이상의 저장탱크가 측면끼리 마주보며 나란히 배치된 해양 시추 구조물의 벌크 핸들링 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 벨트 컨베이어 장치는
    상기 배출구의 측면에 설치되며, 상기 배출구로부터 벌크가 공급되는 배출배관;
    상기 배출배관에 설치되는 밸브; 및
    상기 배출배관으로부터 공급된 벌크를 외측으로 이송시키는 이송벨트를 포함하는 해양 시추 구조물의 벌크 핸들링 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 벨트 컨베이어 장치는 벌크 이송 중 비산 방지를 위한 커버를 포함하는 해양 시추 구조물의 벌크 핸들링 시스템.
  11. 상압에서 사용이 가능한 저장탱크로부터 공급되는 벌크를 외측으로 이송시키되, 벨트 컨베이어 장치에 의해 벌크를 외측으로 이송시키는 해양 시추 구조물의 벌크 핸들링 시스템.
  12. 상압에서 사용이 가능한 저장탱크로부터 공급되는 벌크를 외측으로 이송시키되, 벨트 컨베이어 장치에 의해 벌크를 외측으로 이송시키는 해양 시추 구조물의 벌크 핸들링 방법.
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