KR20160035472A - 부유식 구조물 - Google Patents

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KR20160035472A
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derrick
cantilever
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KR1020140127117A
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박주신
장기복
조태민
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 부유식 구조물에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 물에 부유할 수 있는 본체; 상기 본체 외부로 돌출 가능하게 설치되는 캔틸레버; 상기 캔틸레버 상부에 제공되고, 드릴 파이프가 고정되는 데릭; 및 상기 데릭의 하부에 제공되고, 상기 드릴 파이프가 상기 본체의 수직선에 대해 기울어지도록 상기 데릭을 회동시키는 회동장치를 포함하는 부유식 구조물이 제공될 수 있다.

Description

부유식 구조물{FLOATING STRUCTURE}
본 발명은 부유식 구조물에 관한 것이다.
일반적으로, 부유식 구조물, 예를 들어 시추 기능을 갖는 잭업 플랫폼(Jack-up Platform)은 항해 모드(Transit Mode)와 잭업 모드(Jackup Mode)로 운용될 수 있다.
구체적으로, 잭업 플랫폼은 시추를 위한 데릭을 포함하며, 항해 모드로 시추 위치까지 이동한 후, 잭업 모드로 전환될 수 있다. 잭업 모드 시에는 레그를 해수면 아래로 하강하여 해저에 박은 후, 본체를 해수면으로부터 상승시킬 수 있다. 잭업 플랫폼은 본체가 해수면에서 이격된 상태에서 시추 작업을 수행하며, 시추 작업이 완료되면 위 순서의 역순으로 항해 모드로 전환되며, 다음 시추 위치까지 이동할 수 있다.
또한, 잭업 플랫폼은 시추 작업의 효율성을 증대하기 위하여 상부에 데릭이 설치되는 캔틸레버를 포함할 수 있다. 구체적으로, 캔틸레버는 잭업 플랫폼의 외부로 이동 가능한데, 이를 통해 잭업 플랫폼 전체의 위치를 바꾸지 않고도 드릴링 위치(well center)의 조정이 가능하다. 캔틸레버의 일측에는 시추 데릭이 제공될 수 있으며, 캔틸레버의 이동에 의해 시추 데릭의 위치가 조정될 수 있다.
그러나, 시추 데릭의 드릴링 위치는 시추 데릭의 중심선 상에 형성되므로, 상기와 같이 데릭이 설치된 캔틸레버가 이동 가능하다고 하더라도 드릴링 가능한 위치는 제한되어 있다. 이에 따라, 잭업 플랫폼을 유정(well) 근처에 상당히 가까이 고정해야만 시추가 가능하다. 장애물 또는 해저 지반 조건 등의 이유로 시추 대상 근처에 잭업 플랫폼을 고정시키지 못하는 경우, 시추가 불가능하다.
미국공개특허 US2010/0067989 (2010.05.18. 공개)
본 발명의 실시예들은 데릭이 드릴링 가능한 위치를 확장시킬 수 있는 부유식 구조물을 제공하고자 한다.
또한, 특정 위치의 유정을 시추하기 위해 고정되어야 할 영역을 확장시킬 수 있는 부유식 구조물을 제공하고자 한다.
또한, 장애물이 있거나 해저 지반의 조건이 좋지 않은 환경에서도 효율적으로 시추 가능한 부유식 구조물을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 물에 부유할 수 있는 본체; 상기 본체 외부로 돌출 가능하게 설치되는 캔틸레버; 상기 캔틸레버 상부에 제공되고, 드릴 파이프가 고정되는 데릭; 및 상기 데릭의 하부에 제공되고, 상기 드릴 파이프가 상기 본체의 수직선에 대해 기울어지도록 상기 데릭을 회동시키는 회동장치를 포함하는 부유식 구조물이 제공될 수 있다.
또한, 상기 데릭은 복수의 기둥부, 및 상기 복수의 기둥부를 서로 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 회동장치는 상기 복수의 기둥부 중 적어도 하나의 길이를 조절하여 상기 데릭을 회동시킬 수 있다.
또한, 상기 회동장치는, 상기 복수의 기둥부 중 적어도 하나의 일부를 형성하고, 해당 기둥부의 길이를 변경하는 길이 조절 유닛; 상기 캔틸레버의 상부에 제공되고, 일방향을 따라 연장되는 가이드 레일; 상기 길이 조절 유닛의 하단과 연결되고, 상기 길이 조절 유닛이 상기 기둥부의 길이를 변경하는 것에 상응하게 상기 가이드 레일을 따라 슬라이딩 이동할 수 있는 슬라이더; 및 상기 복수의 기둥부 각각의 하단에 형성되고, 각 기둥부를 상기 캔틸레버 또는 상기 슬라이더에 회전 가능하게 고정하는 힌지부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 길이 조절 유닛은, 일측이 상기 기둥부의 나머지 부분과 연결되는 로드; 상기 로드가 인출입 가능한 실린더; 및 상기 기둥부의 타측과 연결되고, 상기 실린더 내부의 유체의 압력에 의해 상기 실린더 내부에서 이동하는 피스톤을 포함할 수 있다.
또한, 상기 데릭은 복수의 기둥부, 및 상기 복수의 기둥부를 서로 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 회동장치는 상기 복수의 기둥부 중 적어도 하나의 하단을 상기 캔틸레버 내부로 삽입시켜 상기 데릭을 회동시킬 수 있다.
또한, 상기 데릭은 복수의 기둥부, 및 상기 복수의 기둥부를 서로 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 회동장치는 상기 연결부 중 적어도 하나의 길이를 조절하여 상기 데릭을 회동시킬 수 있다.
또한, 상기 캔틸레버는, 상기 캔틸레버 상부에 제공되어 상기 회동장치와 연결되고, 상기 데릭을 상기 캔틸레버의 돌출 방향에 수직한 방향으로 이동시키는 이동장치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 캔틸레버는, 상기 본체로부터 바깥으로 돌출된 몸체부와, 상기 몸체부의 끝단에서 양측으로 수직하게 돌출되는 머리부를 포함하여 "T"자형 평면을 갖도록 형성되고, 상기 이동장치는 상기 데릭을 상기 머리부 상에서 그 길이방향을 따라 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 이동장치는, 상부에 상기 데릭 및 상기 회동장치가 설치되는 지지대; 상기 지지대의 이동 경로를 제공하는 이동 보조 레일; 상기 지지대를 지지하고, 상기 이동 보조 레일을 따라 이동하는 스키드 유닛; 및 상기 스키드 유닛에 설치되고, 상기 이동 보조 레일을 따라 기 설정된 변위로 움직이면서 상기 스키드 유닛에 외력을 제공하는 이동 제어 유닛을 포함할 수 잇다.
또한, 상기 이동 보조 레일에는, 상기 이동 제어 유닛이 일정 변위로 움직이도록 길이방향을 따라 일정 간격으로 이격된 복수의 포지션홀이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 데릭이 드릴링 가능한 위치를 확장시킬 수 있어, 특정 위치에 고정되었을 때 시추 가능한 영역을 확장시킬 수 있다.
또한, 특정 위치의 유정을 시추하기 위해 고정되어야 할 영역을 확장시킬 수 있어, 작업 반경이 종래보다 넓어질 수 있다.
또한, 유정 근처에 장애물이 있거나 그 근처의 해저 지반의 조건이 좋지 않은 경우, 해당 유정으로부터 다소 떨어져 고정되더라도 데릭의 각도와 위치를 조절하여 드릴링 위치를 해당 유정으로 변경 가능하므로, 여러 가지 환경에서도 효율적으로 시추가 가능해질 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부유식 구조물을 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 2는 도 1의 데릭이 회전된 모습을 보여주는 측면도이다.
도 3은 도 1의 데릭이 캔틸레버 상에서 이동된 모습을 보여주는 평면도이다.
도 4는 도 2의 회동장치의 구조를 보여주는 확대도이다.
도 5는 도 3의 이동장치의 구조를 보여주는 확대 사시도이다.
도 6은 도 5의 A-A선을 따라 절단한 모습을 보여주는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.
또한, 본체는 부유식 구조물의 선체 등을 의미하는 것으로서, 이하에서는 본체로 약칭될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부유식 구조물을 개략적으로 나타낸 측면도이고, 도 2는 도 1의 데릭이 회전된 모습을 보여주는 측면도이다. 또한, 도 3은 도 1의 데릭이 캔틸레버 상에서 이동된 모습을 보여주는 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 부유식 구조물(1)은 본체(10), 데릭(30), 캔틸레버(60), 데릭(30)을 회전시키는 회동장치(40)를 포함할 수 있다. 여기서, 캔틸레버(60)는 그 상부에서 데릭(30)을 이동시키기 위한 이동장치(50)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예가 위에서 나열된 구성들을 포함한다는 의미는 이들 구성으로만 이루어진다는 뜻이 아니라 이들 구성을 기본적으로 포함한다는 뜻으로, 이외에도 다른 구성(예컨대, 캔틸레버(60)를 갖는 부유식 구조물(1)에서 널리 알려진 공지기술)을 포함할 수 있다는 의미이지만, 공지기술에 대해서는 본 발명의 요지를 흐릴 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
본체(10)는 부유식 구조물(1)의 기본 구조를 이루며 타 구성들이 설치될 수 있는 곳으로 해상에 부유할 수 있도록 설계될 수 있다. 본체(10)에는 레그(20)가 장착될 수 있다. 레그(20)는 본체(10)를 관통하여 설치되며, 본체(10)에 대하여 수직방향으로 상대 운동하여 승하강될 수 있다.
부유식 구조물(1)은 레그(20)의 승하강에 따라 항해모드와 잭업모드로 운용될 수 있다. 여기서, 부유식 구조물(1)은 잭업 플랫폼을 포함하는 개념으로서 잭업 플랫폼에 한정되는 것은 아니며 데릭(30) 및 캔틸레버(60)가 사용되는 것이라면 본 발명의 부유식 구조물(1)에 포함될 수 있다.
데릭(Derrick, 30)은 격자 모양의 첨탑과 같은 형태의 철골 구조물로서, 시추 장비와 인력을 운용할 수 있는 공간 및 드릴 파이프(11)를 세워놓을 수 있는 공간 등을 제공할 수 있다. 여기서, 드릴 파이프(11)는 데릭(30)의 중심선을 따라 연장되도록 설치될 수 있으며, 데릭(30)에 고정되어 데릭(30)이 이동하거나 회전될 때 데릭(30)의 중심선을 따라서 그 위치가 이동되거나 기울어질 수 있다.
구체적으로, 데릭(30)은 복수의 기둥부(31), 기둥부(31)를 서로 연결하는 연결부(32)를 포함할 수 있다. 본 실시예와 도면에서는 데릭(30)이 4개의 기둥부(31)를 포함하여 전체적으로 사각형 단면을 형성하는 것을 예로 들어 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 데릭(30)이 4개의 기둥부(31)를 포함하는 경우, 2개의 기둥부(31)는 본체(10)에 더 가깝게 위치하고, 2개의 기둥부(31)는 바깥쪽에 위치할 수 있다.
데릭(30)은 캔틸레버(60) 상에 설치될 수 있다. 캔틸레버(60)는 본체(10) 외부로 돌출 가능하게 설치되는 구성으로서, 시추 작업이 필요한 경우 본체(10) 외곽보다 돌출되게 이동될 수 있다. 본체(10)는 움직이지 않고 고정된 상태에서, 캔틸레버(60)는 필요에 따라 전, 후, 좌, 우로 움직이면서 시추 위치를 조정할 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 데릭(30)은 기울어질 수 있도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 데릭(30)의 하부에는 회동장치(40)가 제공될 수 있으며, 회동장치(40)의 작동에 의해 데릭(30)이 기울어질 수 있다. 이 때, 데릭(30)은 그 하부가 본체(10)에 가까워지거나 본체(10)로부터 멀어지는 방향으로 기울어질 수 있다. 즉, 데릭(30)은 그에 고정된 드릴 파이프(11)가 본체(10)에 가까워지거나 본체(10)로부터 멀어지도록 기울어질 수 있다.
데릭(30)을 기울이기 위해, 데릭(30)의 하부에는 회동장치(40)가 제공될 수 있으며, 데릭(30)은 회동장치(40)를 통해 캔틸레버(60)와 연결될 수 있다. 일 예로, 회동장치(40)는 데릭의 기둥부(31) 중 적어도 하나의 길이를 조절하여 데릭(30)을 회전시킬 수 있다. 예컨대, 회동장치(40)는 데릭의 기둥부(31) 중에서 본체(10)에 가깝게 위치한 기둥부(31)의 길이를 조절하거나, 데릭의 기둥부(31) 중 바깥에 위치한 기둥부(31)의 길이를 조절할 수 있다. 또는, 회동장치(40)는 본체(10)에 가깝게 위치한 기둥부(31)와 바깥에 위치한 기둥부(31)의 길이를 모두 조절하여 데릭(30)을 회전시킬 수도 있다. 도 1, 도 2 및 도 4에서는 회동장치(40)가 데릭의 기둥부(31)의 길이를 조절함으로써 데릭(30)을 기울이는 경우의 예가 도시되었고, 그 중에서도 본체(10)에 가깝게 위치한 기둥부(31)의 길이를 조절하는 경우의 예가 도시되었다.
도 2를 참조하면, 데릭의 기둥부(31) 중 본체(10)에 가깝게 위치한 기둥부(31)의 길이가 짧아짐에 따라, 데릭(30)이 기울어지지 않은 원상태(도 1)와 비교하여 각도 θ만큼 본체(10) 측으로 기울어질 수 있다. 이는 데릭(30)의 하부가 본체(10)로부터 멀어지는 방향으로 기울어진 것이다. 데릭(30)이 기울어짐에 따라, 데릭(30)에 고정된 드릴 파이프(11) 또한 본체(10)로부터 멀어지도록 기울어질 수 있다.
한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 회동장치는 데릭의 기둥부 하단의 위치를 변경하여 데릭을 회전시키도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 회동장치는 일부 기둥부의 하단의 높이를 낮춰 데릭을 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 회동장치는 일부 기둥부의 하단을 캔틸레버내부로 삽입시킬 수 있다. 이를 위해, 캔틸레버의 상면에는 기둥부가 삽입될 수 있는 홈이 형성될 수 있다.
또한, 도면에 도시되지는 않았으나, 회동장치는 데릭(30)의 연결부(32) 중 적어도 하나의 길이를 조절함으로써 데릭(30)을 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 회동장치는 네 개의 기둥부(31)를 서로 연결하는 연결부(32) 중에서, 서로 마주보는 방향에 배치된 연결부(32)들의 길이를 동시에 조절하여 데릭(30)을 기울일 수 있다. 이 경우, 데릭(30)의 기둥부(31)들은 서로 연결되어 있지 않을 수 있으며, 그 단부가 다른 구조물(캔틸레버 등)에 고정되어 있지 않을 수 있다.
상기와 같이 데릭(30)이 기울어짐에 따라, 데릭(30)에 고정된 드릴 파이프(11) 또한 기울어질 수 있다. 드릴 파이프(11)가 기울어짐에 따라, 데릭(30)이 캔틸레버(60)에 대해 수직하게 유지될 때보다 드릴 파이프(11)가 닿을 수 있는 드릴링 위치가 확장될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 데릭(30)이 각도 θ만큼 기울어진 경우, 드릴링 위치는 거리 D만큼 확장될 수 있다. 드릴링 위치가 확장되는 거리 D는 데릭(30)이 기울어지는 각도 θ에 비례할 수 있으며, 데릭(30)이 기울어지는 각도를 조절함으로써 드릴링 위치를 조절할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 데릭(30)은 캔틸레버(60) 상에서 캔틸레버(60)가 돌출된 방향과 수직한 방향(이하, 좌우 방향)으로 이동될 수 있다. 이를 위해, 캔틸레버(60)의 상부에는 이동장치(50)가 제공될 수 있고, 데릭(30)은 상기 이동장치(50) 위에 설치되어 캔틸레버(60) 상에서 이동할 수 있다. 구체적으로, 이동장치(50)는 상부에 데릭(30)이 설치되는 지지대(51)와, 상기 지지대(51)의 이동 경로를 제공하기 위해 캔틸레버(60)의 상부에 좌위방향으로 연장되게 설치되는 이동 보조 레일(52)을 포함할 수 있다. 이동 보조 레일(52)은 한 쌍으로 구성될 수 있으며, 캔틸레버(60)의 좌우방향으로 나란히 배치될 수 있다. 이 경우, 캔틸레버(60)의 평면 모양은 사각형, "T"자형 등 필요에 따라 여러 가지로 형성될 수 있다.
이동장치(50)에서, 지지대(51)가 이동 보조 레일(52)을 따라 이동함으로써 데릭(30)을 캔틸레버(60) 상에서 직선 왕복운동 시킬 수 있다. 이를 통해, 데릭(30)은 캔틸레버(60)가 돌출된 방향과 수직한 방향(좌우 방향)으로 움직일 수 있다. 이동장치(50)의 더 구체적인 구성 및 동작 원리는 후술하도록 하겠다.
본 실시예와 같이 데릭(30)이 캔틸레버(60) 상에서 좌우 방향으로 이동하도록 구성됨에 따라, 드릴 파이프(11)가 닿을 수 있는 드릴링 위치가 더 확장될 수 있다. 예컨대, 도 3에서는, 데릭(30)이 이동장치(50)를 통해 캔틸레버(60) 머리부의 양 끝으로 이동함에 따라, 드릴링 위치가 좌우 방향 양쪽으로 거리 W만큼 확장될 수 있다. 상술한 바와 같이 회동장치(40)에 의해 드릴링 위치가 전후 방향으로 거리 D만큼 확장될 수 있으므로, 캔틸레버(60)가 고정된 상태에서 부유식 구조물(1)이 시추 가능한 영역(A)은 종래보다 2WxD만큼 더 넓어질 수 있다.
상기와 같이 캔틸레버(60) 상부에 데릭(30)의 좌우방향 이동을 위한 이동장치(50)가 제공될 때, 일 실시예에 따르면, 캔틸레버(60)는 도 3에 도시된 바와 같이 "T"자형 평면을 갖도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 캔틸레버(60)는 본체(10)의 바깥으로 돌출되는 방향(이하, 전후 방향)으로 연장된 부분(이하, 몸체부)과 몸체부의 끝단에서 좌우 방향으로 돌출된 부분(이하, 머리부)로 이루어질 수 있다. 이 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 상술된 이동장치(50)는 "T"자형 캔틸레버(60)의 머리부에 설치될 수 있고, 이동 보조 레일(52)은 "T"자형 캔틸레버(60)의 머리부를 따라 길게 연장될 수 있다.
본 실시예와 같이 캔틸레버(60)가 "T"자형 평면을 갖도록 형성되는 경우, 캔틸레버(60)가 레그(20)와 간섭하지 않으면서도 데릭(30)의 좌우방향 이동 범위를 크게할 수 있다. 즉, 데릭(30)의 좌우방향 이동 범위를 크게 하기 위해서는 캔틸레버(60)의 좌우방향 너비를 크게 해야 하는데, 캔틸레버(60)가 두 개의 레그(20) 사이에 설치되는 경우 레그(20)때문에 캔틸레버(60)의 좌우방향 너비를 크게 하는데 한계가 있다. 그러나, 캔틸레버(60)의 평면을 "T"자형으로 구성하는 경우, 두 개의 레그(20) 사이에 설치되는 부분인 몸체부의 너비는 일정하게 유지한 채 머리부의 길이만 크게 함으로써 데릭(30)의 좌우방향 이동 범위를 크게 할 수 있다.
본 명세서 및 도면에서는 하나의 부유식 구조물에 회동장치(40)와 이동장치(50)가 함께 마련된 예가 제공되었으나, 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 의하면, 부유식 구조물은 이동장치(50) 없이 회동장치(40)만을 포함할 수도 있고, 또는 회동장치(40) 없이 이동장치(50)만을 포함할 수도 있다. 즉, 회동장치(40)와 이동장치(50)는 별도의 실시예를 구성할 수 있다.
이하에서는, 도 4 내지 도 6을 참조하여 상술된 회동장치(40) 및 이동장치(50)의 구체적인 실시예를 살펴보도록 한다. 다만, 이는 일 실시예에 불과하며, 회동장치(40) 및 이동장치(50)의 구성을 한정하는 것은 아니다.
도 4는 도 2의 회동장치(40)의 구조를 보여주는 확대도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예의 회동장치(40)는 기둥부(31)의 길이를 조절함으로써 데릭(30)을 회전시킬 수 있으며, 구체적으로 힌지부(41), 길이 조절 유닛(42), 슬라이더(43) 및 가이드 레일(44)을 포함할 수 있다.
힌지부(41)는 데릭(30)의 복수의 기둥부(31)의 하단에 형성될 수 있으며, 기둥부(31)를 캔틸레버(60)에 회전 가능하게 가능하게 고정할 수 있다. 예를 들어, 힌지부(41)는 기둥부(31)의 하단과 캔틸레버(60)의 사이의 힌지 결합으로 이루어질 수 있다. 힌지부(41)를 통해 기둥부(31)가 그 하단부를 회전 중심으로 하여 회전 자유롭게 유지될 수 있다. 힌지부(41)는 복수의 기둥부(31) 각각의 하단에 형성될 수 있다.
데릭(30)의 각 기둥부(31)의 하단이 힌지부(41)를 통해 캔틸레버(60)에 연결되므로, 길이 조절 유닛(42)이 동작할 때 데릭(30)이 기울어지는 것이 가능해질 수 있다.
길이 조절 유닛(42)은 데릭(30)의 복수의 기둥부(31) 중 적어도 하나에 형성되어 해당 기둥부(31)의 길이를 변경할 수 있다. 길이 조절 유닛(42)은 그것이 형성된 기둥부(31)의 일부를 이룰 수 있으며, 도 4에서는 길이 조절 유닛(42)이 기둥의 하부를 형성한 예가 도시되었다. 길이 조절 유닛(42)이 기둥부(31)의 하부를 형성하는 경우, 길이 조절 유닛(42)의 하단에 힌지부(41)가 형성될 수 있다.
길이 조절 유닛(42)은 복수의 기둥부(31) 중에서 일부의 기둥부(31)에만 형성될 수도 있고, 또는 모든 기둥부(31)에 형성될 수도 있다. 복수의 기둥부(31)에 각각 형성된 길이 조절 유닛(42)들은 각각 독립적으로 동작할 수 있으며, 그 결과, 각 기둥부(31)의 길이가 독립적으로 조절될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 길이 조절 유닛(42)은 유압 실린더(421) 방식으로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 길이 조절 유닛(42)은 기둥부(31)의 나머지 부분과 연결되는 로드(422)와, 상기 로드(422)가 인입출될 수 있는 실린더(421)와, 로드(422)와 연결되고, 유체의 압력에 의해 실린더(421) 내부에서 이동하는 피스톤(미도시)을 포함할 수 있다. 여기서, 실린더(421)의 하단에는 힌지부(41)가 형성될 수 있으며, 이를 통해 실린더(421)의 하단은 자유롭게 형성될 수 있다. 실린더(421)의 하단은 힌지부(41)를 통해 슬라이더(43)에 결합될 수 있다.
상기의 길이 조절 유닛(42)에서는, 피스톤이 이동함에 따라 그와 연결된 로드(422)가 실린더(421)의 길이방향으로 이동할 수 있다. 로드(422)가 이동함에 따라, 각 기둥부(31)의 길이가 길어지거나 짧아질 수 있다. 그리고, 기둥부(31)와 연결부(32)는 하나의 강체로서의 데릭(30)을 형성하는바, 적어도 하나의 기둥부(31)의 길이가 길어지거나 짧아짐에 따라 데릭(30)이 기울어질 수 있다.
가이드 레일(43)은 캔틸레버(60)의 상면에 일방향을 따라 연장되게 설치될 수 있으며, 슬라이더(43)는 가이드 레일(43) 상에 설치되어 가이드 레일(43)을 따라 슬라이딩 이동할 수 있다. 이를 위해, 슬라이더(43)와 가이드 레일(43) 사이에는 볼 롤러 등이 제공될 수 있다. 일 예로, 가이드 레일(43)은 본체(10)로부터 바깥으로 돌출되는 방향으로 연장될 수 있다.
슬라이더(43)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 길이 조절 유닛(42)이 데릭의 기둥부(31) 길이를 조절할 때, 기둥부(31)의 길이와 기울기에 상응하도록 가이드 레일(43) 상에서 이동할 수 있다. 즉, 슬라이더(43)는 길이 조절 유닛(42)의 하단과 고정되어 기둥부(31)의 하단을 자유단으로 만들고, 그에 따라, 슬라이더(43)는 기둥부(31)의 길이를 변화에 수반되는 기둥부(31) 하단의 움직임을 허용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 슬라이더(43)에는 길이 조절 유닛(42)의 하단이 회전 가능하게 고정될 수 있다. 슬라이더(43)와 길이 조절 유닛(42) 사이의 힌지부(41)에 의해, 기둥부(31)의 길이가 변화함에 따라 캔틸레버(60) 상면에 대해 기둥부(31)의 기울기가 변경되는 것이 허용될 수 있다. 이에 따라, 길이 조절 유닛(42)의 신축 동작에 의해 해당 길이 조절 유닛(42)이 형성된 기둥부(31)가 기울어지는 것이 가능해질 수 있다.
본 실시예에서, 데릭(30)의 하부를 본체(10)로부터 멀어지는 방향으로 데릭(30)을 회전시키고자 할 때, 본체(10)에 가깝게 위치한 기둥부(31a)에 형성된 길이 조절 유닛(42)이 기둥부(31)의 길이를 짧게 하도록 회동장치(40)가 동작할 수 있다. 예를 들어, 길이 조절 유닛(42)의 로드(422)가 실린더(421) 내부로 인입되어 본체(10) 측 기둥부(31a)의 길이가 짧아질 수 있다. 본체(10) 측 기둥부(31a)의 길이가 짧아짐에 따라, 본체(10) 측 기둥부(31a)가 기울어지고, 연결부(32)를 통해 본체(10) 측 기둥부(31a)와 하나로 연결된 바깥쪽 기둥부(31b)도 함께 기울어질 수 있다. 본체(10) 측 기둥부(31a)와 바깥쪽 기둥부(31b)는 각각 그 하단에 형성된 힌지부(41)를 중심으로 회전함으로써 기울어질 수 있다.
한편, 데릭(30)은 하나의 강체로 형성되므로, 본체(10) 측 기둥부(31a) 하단의 위치가 고정되는 경우 본체(10) 측 기둥부(31a)가 짧아지기 어렵다. 본 실시예에서는 본체(10) 측 기둥부(31a)의 하단을 가이드 레일(43)을 따라 이동 가능한 슬라이더(43)에 고정함으로써, 본체(10) 측 기둥부(31a)의 하단의 위치 변경을 자유롭게 할 수 있다. 이에 따라, 본체(10) 측 기둥부(31a)의 길이 조절 유닛(42)이 동작할 때 본체(10) 측 기둥부(31a)의 하단이 본체(10) 측으로 밀릴 수 있고, 그 결과 길이 조절 유닛(42)이 짧아지는 것이 가능해질 수 있다.
상술된 실시예에서는 슬라이더(43) 및 가이드 레일(43)이 본체(10) 측 기둥부(31a)의 하측에 설치되는 것을 예시로 설명하였으나, 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 슬라이더(43) 및 가이드 레일(43)은 바깥쪽 기둥부(31b)의 하측에도 설치될 수 있고, 길이 조절 유닛(42)이 형성된 기둥부뿐만 아니라 길이 조절 유닛(42)이 형성되지 않은 기둥부의 하측에도 설치될 수 있다.
도 5는 도 3의 이동장치(50)의 구조를 보여주는 확대 사시도이고, 도 6은 도 5의 A-A선을 따라 절단한 모습을 보여주는 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예의 이동장치(50)는 상부에 데릭(30) 및 이동장치(40)가 설치되는 지지대(51), 지지대(51)의 이동 경로를 제공하는 이동 보조 레일(52), 지지대(51)를 지지하며 이동 보조 레일(52)을 따라 이동하는 스키드 유닛(53), 스키드 유닛(53)에 설치되어 이동 보조 레일(52)을 따라 기 설정된 변위로 움직이면서 스키드 유닛(53)에 외력을 제공하는 이동 제어 유닛(54)을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 지지대(51)의 상부에는 데릭(30)이 설치될 수 있다. 구체적으로, 지지대(51)의 상면에는 힌지부(41)가 형성될 수 있고, 상기 힌지부(41)를 통해 지지대(51)는 기둥부(31) 또는 길이 조절 유닛(42)과 연결될 수 있다. 지지대(51)가 이동 보조 레일(52)을 따라 움직임으로써, 데릭(30) 전체가 캔틸레버(60)의 머리부를 따라 좌우 방향으로 이동될 수 있다.
이동 보조 레일(52)은 지지대(51)의 하부에 고정된 스키드 유닛(53)의 이동을 가이드함으로써 지지대(51)에 이동 경로를 제공할 수 있으며, "T"자형 캔틸레버(60)의 머리부의 상부에 좌우방향으로 연장되게 설치될 수 있다. 이동 보조 레일(52)은 캔틸레버(60)의 상면에 용접되거나 볼트를 통해 결합될 수 있으며, 데릭(30)의 방향 또는 위치 조정이 필요할 경우 본체(10)로부터 분리된 후 다른 위치에 재 장착될 수도 있다.
구체적으로, 이동 보조 레일(52)은 일정 길이를 갖는 막대 형태일 수 있으며, 스키드 유닛(53)을 안정적으로 이송시킬 수 있는 다양한 형태를 가질 수 있다. 예컨대, 이동 보조 레일(52)은 상판 및 하판, 그리고 상판과 하판을 연결하는 지주를 갖는 I-빔 형태일 수 있다.
또한, 이동 보조 레일(52)에는 후술되는 이동 제어 유닛(54)이 일정 변위로 움직일 수 있도록 그 길이방향을 따라 일정 간격으로 이격되는 복수의 포지션홀(521)이 형성될 수 있다.
한편, 스키드 유닛(53)은 지지대(51)의 하부에서 지지대(51)를 지지하도록 설치되며, 캔 이동 보조 레일(52)을 따라 이동되어 지지대(51)가 이송되도록 할 수 있다.
스키드 유닛(53)은 지지대(51) 및 데릭(30)을 안정적으로 지지하기 위해 적어도 2개 이상의 복수개로 마련될 수 있으며, 그 복수 개의 스키드 유닛(53)은 지지대(51)의 하부에 일정 거리 이격되게 배치될 수 있다.
구체적으로, 스키드 유닛(53)은 지지대(51)와 이동 보조 레일(52) 사이에 배치되며, 이동 보조 레일(52)을 따라 움직이면서 지지대(51) 및 데릭(30)을 원하는 위치로 이송시킬 수 있다. 스키드 유닛(53)은 1개의 이동 보조 레일(52)에 1개가 제공될 수도 있고, 1개의 이동 보조 레일(52)에 2개 이상이 제공될 수도 있다. 예컨대, 2개의 이동 보조 레일(52)이 설치된 경우 상기 스키드 유닛(53)은 적어도 2개 이상이 제공될 수 있다.
이동 제어 유닛(54)은, 스키드 유닛(53)에 대응되게 설치되는 것으로서, 이동 보조 레일(52)을 따라 일정 변위로 움직이면서 스키드 유닛(53)도 동일 변위로 이동되도록 스키드 유닛(53)에 외력을 제공할 수 있다. 예컨대, 이동 제어 유닛(54)은 이동 보조 레일(52)을 따라 일정 변위 먼저 움직인 후, 자신의 위치까지 스키드 유닛(53)을 끌어 당겨 스키드 유닛(53)을 이동시킬 수 있다.
구체적으로, 이동 제어 유닛(54)은 액츄에이터부(541), 이동체(542) 및 삽입핀(543)을 포함할 수 있다.
액츄에이터부(541)는 스키드 유닛(53)에 고정될 수 있고, 유압 작용에 의해 그 길이가 신축되는 유압실린더(421)로 구현될 수 있다. 액츄에이터부(541)에 외부로부터 유체가 공급되면 액츄에이터부(541)의 길이는 신장될 수 있고, 상기 액츄에이터부(541)의 유체가 외부로 배출되면 액츄에이터부(541)의 길이는 단축될 수 있는바, 액츄에이터부(541)는 내부의 유압 작용에 의해 그 길이가 신축되면서 외력을 제공할 수 있다.
이동체(542)는 액츄에이터부(541)에 의해 스키드 유닛(53)으로부터 거리가 멀어지거나 가까워지며 상기 이동 보조 레일(52)을 따라 이동될 수 있다. 구체적으로, 이동체(542)는 액츄에이터부(541)에서 제공되는 외력을 받아 스키드 유닛(53)으로부터 멀어지거나 가까워지는 원근 운동을 할 수 있으며, 이 원근 운동시 상기 이동 보조 레일(52)을 따라 움직일 수 있다.
도 6을 참조하면, 삽입핀(543)은 이동체(542)에 하방으로 돌출 가능하게 설치될 수 있으며, 이동체(542)가 이동 보조 레일(52)을 따라 이동하다가 포지션홀(521) 위에 위치하면 이동체(542)의 하방으로 돌출되어 포지션홀(521)에 삽입될 수 있다. 삽입핀(543)이 포지션홀(521)에 삽입됨으로써 이동체(542)가 이동 보조 레일(52)에 고정될 수 있다. 삽입핀(543)은 솔레노이드 타입으로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 액츄에이터부(541)의 길이가 늘어남에 따라 이동체(542)가 이동하여 포지션홀(521) 위에 위치하면, 이동장치(50)는 삽입핀(543)을 포지션홀(521)에 삽입시켜 이동체(542)가 움직이지 못하고 상기 이동 보조 레일(52)에 고정되도록 할 수 있다. 이어서, 이동장치(50)는 이동체(542)가 이동 보조 레일(52) 상의 일 지점에 각각 고정되면 스키드 유닛(53)에 마련된 액츄에이터부(541)를 작동시켜 스키드 유닛(53)이 이동체(542)에 가까이 끌려오도록 한다.
스키드 유닛(53)이 이동되고 나면, 이동장치(50)는 삽입핀(543)을 제어하여 이동체(542)가 이동 보조 레일(52)에서 고정 해제되도록 하고, 다시 액츄에이터부(541)를 제어하여 이동체(542)가 이동 보조 레일(52)을 따라 이동하면서 그 다음에 위치한 포지션홀(521)에 고정되도록 함으로써 스키드 유닛(53) 및 그에 고정된 지지대(51)가 이동 보조 레일(52)을 따라 단계적으로 이동되게 할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 데릭의 하부에 제공되는 회동장치를 이용하여 데릭을 기울임으로써, 데릭이 고정된 상태에서 드릴 파이프가 닿을 수 있는 범위를 확장시킬 수 있다. 동시에, 데릭이 설치되는 캔틸레버를 "T"자형으로 형성하고, 이동장치를 이용하여 캔틸레버의 머리부 상에서 데릭을 좌우 방향으로 이동 가능하게 함에 따라, 캔틸레버가 고정된 상태에서 데릭을 추가적으로 더 이동시킬 수 있다. 따라서, 데릭을 이용하여 시추 가능한 영역이 확장될 수 있고, 작업 반경이 넓어질 수 있다. 그 결과, 특정 위치의 유정을 시추하기 위해 부유식 구조물이 고정되어야 할 영역이 넓어질 수 있고, 해당 유정 가까이에 장애물이 있거나 그 주변의 해저 지반의 조건이 좋지 않더라도 시추가 가능해질 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 부유식 구조물의 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
1: 부유식 구조물 11: 드릴 파이프
10: 본체 20: 레그
30: 데릭 31, 31a, 31b: 기둥부
32: 연결부 40: 회동장치
41: 힌지부 42: 길이 조절 유닛
43: 슬라이더 44: 가이드 레일
50: 이동장치 51: 지지대
52: 이동 보조 레일 53: 스키드 유닛
54: 이동 제어 유닛

Claims (10)

  1. 물에 부유할 수 있는 본체;
    상기 본체 외부로 돌출 가능하게 설치되는 캔틸레버;
    상기 캔틸레버 상부에 제공되고, 드릴 파이프가 고정되는 데릭; 및
    상기 데릭의 하부에 제공되고, 상기 드릴 파이프가 상기 본체의 수직선에 대해 기울어지도록 상기 데릭을 회동시키는 회동장치를 포함하는 부유식 구조물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 데릭은 복수의 기둥부, 및 상기 복수의 기둥부를 서로 연결하는 연결부를 포함하고,
    상기 회동장치는 상기 복수의 기둥부 중 적어도 하나의 길이를 조절하여 상기 데릭을 회동시키는 부유식 구조물.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 회동장치는,
    상기 복수의 기둥부 중 적어도 하나의 일부를 형성하고, 해당 기둥부의 길이를 변경하는 길이 조절 유닛;
    상기 캔틸레버의 상부에 제공되고, 일방향을 따라 연장되는 가이드 레일;
    상기 길이 조절 유닛의 하단과 연결되고, 상기 길이 조절 유닛이 상기 기둥부의 길이를 변경하는 것에 상응하게 상기 가이드 레일을 따라 슬라이딩 이동할 수 있는 슬라이더; 및
    상기 복수의 기둥부 각각의 하단에 형성되고, 각 기둥부를 상기 캔틸레버 또는 상기 슬라이더에 회전 가능하게 고정하는 힌지부를 포함하는 부유식 구조물.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 길이 조절 유닛은,
    일측이 상기 기둥부의 나머지 부분과 연결되는 로드;
    상기 로드가 인출입 가능한 실린더; 및
    상기 기둥부의 타측과 연결되고, 상기 실린더 내부의 유체의 압력에 의해 상기 실린더 내부에서 이동하는 피스톤을 포함하는 부유식 구조물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 데릭은 복수의 기둥부, 및 상기 복수의 기둥부를 서로 연결하는 연결부를 포함하고,
    상기 회동장치는 상기 복수의 기둥부 중 적어도 하나의 하단을 상기 캔틸레버 내부로 삽입시켜 상기 데릭을 회동시키는 부유식 구조물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 데릭은 복수의 기둥부, 및 상기 복수의 기둥부를 서로 연결하는 연결부를 포함하고,
    상기 회동장치는 상기 연결부 중 적어도 하나의 길이를 조절하여 상기 데릭을 회동시키는 부유식 구조물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 캔틸레버는,
    상기 캔틸레버 상부에 제공되어 상기 회동장치와 연결되고, 상기 데릭을 상기 캔틸레버의 돌출 방향에 수직한 방향으로 이동시키는 이동장치를 포함하는 부유식 구조물.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 캔틸레버는 상기 본체로부터 바깥으로 돌출된 몸체부와, 상기 몸체부의 끝단에서 양측으로 수직하게 돌출되는 머리부를 포함하여 "T"자형 평면을 갖도록 형성되고,
    상기 이동장치는 상기 데릭을 상기 머리부 상에서 그 길이방향을 따라 이동시키는 부유식 구조물.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 이동장치는,
    상부에 상기 데릭 및 상기 회동장치가 설치되는 지지대;
    상기 지지대의 이동 경로를 제공하는 이동 보조 레일;
    상기 지지대를 지지하고, 상기 이동 보조 레일을 따라 이동하는 스키드 유닛; 및
    상기 스키드 유닛에 설치되고, 상기 이동 보조 레일을 따라 기 설정된 변위로 움직이면서 상기 스키드 유닛에 외력을 제공하는 이동 제어 유닛을 포함하는 부유식 구조물.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 이동 보조 레일에는,
    상기 이동 제어 유닛이 일정 변위로 움직이도록 길이방향을 따라 일정 간격으로 이격된 복수의 포지션홀이 형성되는 부유식 구조물.
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