KR20160037648A - 머드 재생용 가스 제거장치 - Google Patents

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Abstract

머드 재생용 가스 제거장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 리퀴드 머드(liquid mud)를 이송하는 머드 이송관; 상기 머드 이송관에 연결되는 토출구, 가스가 배출되는 가스 배출구 및 머드가 배출되는 머드 배출구가 형성되는 기액 분리탱크; 및 상기 기액 분리탱크의 내부에 설치되어 상기 토출구를 통해 상기 기액 분리탱크의 내부로 토출되는 리퀴드 머드가 충돌하는 충돌 면을 구비하는 곡면형 충돌부재를 포함하며, 상기 충돌 면과 상기 기액 분리탱크의 내면 사이의 공간이 상기 가스 배출구 및 상기 머드 배출구로 연통되는, 머드 재생용 가스 제거장치가 제공될 수 있다.

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.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0112636호(2011. 10. 13, 머드 재생용 가스 제거장치)에 개시되어 있다.
본 발명의 실시예들은 리퀴드 머드(liquid mud)의 재생 공정에서 기액 분리율을 향상시킬 수 있는 머드 재생용 가스 제거장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 리퀴드 머드(liquid mud)를 이송하는 머드 이송관; 상기 머드 이송관에 연결되는 토출구, 가스가 배출되는 가스 배출구 및 머드가 배출되는 머드 배출구가 형성되는 기액 분리탱크; 및 상기 기액 분리탱크의 내부에 설치되어 상기 토출구를 통해 상기 기액 분리탱크의 내부로 토출되는 리퀴드 머드가 충돌하는 충돌 면을 구비하는 곡면형 충돌부재를 포함하며, 상기 충돌 면과 상기 기액 분리탱크의 내면 사이의 공간이 상기 가스 배출구 및 상기 머드 배출구로 연통되는, 머드 재생용 가스 제거장치가 제공될 수 있다.
상기 충돌 면의 수평 단면은 곡선 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 토출구는 짝수로 형성되고, 상기 짝수의 토출구는 상호간에 마주보게 배치될 수 있다.
상기 곡면형 충돌부재의 내면에 설치되는 가열부를 더 포함할 수 있다.
상기 가스 배출구에 설치되어, 상기 가스 배출구를 통해 배출되는 가스에 분산된 형태로 섞여 있는 리퀴드 머드를 걸러내는 필터부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 기액 분리탱크의 토출구 전방에 리퀴드 머드가 충돌할 수 있는 곡면형 충돌부재를 설치함으로써, 리퀴드 머드에 섞여 있는 가스를 충돌에 의해 1차 분리하고 비중 차이에 의해 2차 분리하여 기액 분리율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 시추설비를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 I - I´에서 절단하여 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 머드 재생용 가스 제거장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 시추설비를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 시추설비(10)는 단부에 드릴 비트(drill bit)(11)를 구비한 드릴 파이프(drill pipe)(12)를 포함한다.
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 리퀴드 머드(liquid mud)가 사용된다. 리퀴드 머드는 바라이트(barite), 벤토나이트(bentonite) 등을 포함할 수 있다.
리퀴드 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 제거장치(shale shaker)(14), 모래 제거장치(desander)(15), 가스 제거장치(degasser)(16) 및 미세모래 제거장치(desilter)(17)를 포함할 수 있다.
시추설비(10)는 예를 들어 드릴쉽(Drillship), 반잠수식 시추선(Semi-submersible drilling Rig) 또는 잭 업 리그(Jack-up Rig)일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치를 나타낸 도면, 도 3은 도 2의 I - I´에서 절단하여 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 머드 재생용 가스 제거장치(16)는 머드 이송관(100), 기액 분리탱크(110), 곡면형 충돌부재(120), 가열부(130) 및 필터부(140)를 포함할 수 있다.
머드 이송관(100)은 리퀴드 머드의 이동 통로를 제공할 수 있다.
모래 제거장치(15)에서 배출되는 리퀴드 머드는 머드 이송관(100)을 거쳐 기액 분리탱크(110)로 이송될 수 있다. 이를 위해, 머드 이송관(100)에는 머드 펌프가 설치될 수 있다.
기액 분리탱크(110)는 리퀴드 머드로부터 가스가 분리되는 내부 공간을 제공할 수 있다.
기액 분리탱크(110)의 측부에는 토출구(111)가 형성될 수 있다.
토출구(111)에는 머드 이송관(100)이 연결될 수 있다. 머드 이송관(100)을 통해 이송된 리퀴드 머드는 토출구(111)를 통해 기액 분리탱크(110)의 내부 공간으로 유입될 수 있다.
기액 분리탱크(110)의 상부에는 가스 배출구(113)가 형성될 수 있다.
기액 분리탱크(110)의 내부 공간에서 리퀴드 머드로부터 분리되는 가스는 가스 배출구(113)를 통해 기액 분리탱크(110)의 외부로 배출될 수 있다.
기액 분리탱크(110)의 하부에는 머드 배출구(115)가 형성될 수 있다.
기액 분리탱크(110)의 내부 공간에서 가스가 분리되고 남은 리퀴드 머드는 머드 배출구(115)를 통해 기액 분리탱크(110)의 외부로 배출될 수 있다. 머드 배출구(115)를 통해 기액 분리탱크(110)의 외부로 배출되는 리퀴드 머드는 미세모래 제거장치(17)로 이송될 수 있다. 이를 위해, 기액 분리탱크(110)와 미세모래 제거장치(17)를 연결하는 배관에는 머드 펌프가 설치될 수 있다.
기액 분리탱크(110)는 중공의 원통 형상으로 이루어질 수 있다.
곡면형 충돌부재(120)는 토출구(111)의 전방에 배치되도록 기액 분리탱크(110)의 내부 공간에 설치될 수 있다.
즉, 토출구(111)를 통해 기액 분리탱크(110)의 내부로 유입되는 리퀴드 머드가 곡면형 충돌부재(120)에 충돌할 수 있도록, 곡면형 충돌부재(120)는 토출구(111)를 통해 기액 분리탱크(110)의 내부로 유입되는 리퀴드 머드의 낙하 경로상에 배치될 수 있다.
리퀴드 머드는 곡면형 충돌부재(120)에 충돌함으로써, 리퀴드 머드에 섞여 있던 가스가 리퀴드 머드로부터 1차 분리될 수 있다.
리퀴드 머드로부터 1차 분리된 가스는 곡면형 충돌부재(120)의 외면을 따라 기액 분리탱크(110)의 상부로 이동하고, 나머지 리퀴드 머드는 곡면형 충돌부재(120)의 외면을 따라 중력에 의해 기액 분리탱크(110)의 하부로 이동할 수 있다.
곡면형 충돌부재(120)는 기액 분리탱크(110)의 내면에 설치되는 브래킷(117)에 의해 지지될 수 있다.
곡면형 충돌부재(120)에서 리퀴드 머드가 충돌하는 충돌 면(121)은, 도 3에 도시된 것처럼, 볼록한 곡면 형상의 수평 단면, 예를 들어 원형의 수평 단면을 가질 수 있다.
충돌 면(121)의 수평 단면이 볼록한 곡면 형상으로 이루어짐으로써, 충돌 면(121)에 충돌한 리퀴드 머드가 토출구(111) 측으로 반동되는 비율이 줄어들 수 있다. 즉, 충돌 면(121)의 곡률 반경이 줄어들수록 리퀴드 머드가 토출구(111) 측으로 반동되는 비율은 더욱 줄어들 수 있다.
충돌 면(121)과 기액 분리탱크(110)의 내면 사이의 공간은, 도 2에 도시된 것처럼, 상하로 개방됨으로써, 충돌 면(121)에 충돌하여 리퀴드 머드로부터 분리되는 가스는 기액 분리탱크(110)의 상부로 이동하여 가스 배출구(113)를 통해 기액 분리탱크(110)의 외부로 배출될 수 있고, 충돌 면(121)에 충돌하여 가스가 분리되고 남은 리퀴드 머드는 기액 분리탱크(110)의 하부로 이동하여 비중 차이에 의해 나머지 가스가 2차 분리된 후 머드 배출구(115)를 통해 기액 분리탱크(110)의 외부로 배출될 수 있다. 예를 들어, 곡면형 충돌부재(120)는 상하 개방된 중공의 원통 형상으로 이루어질 수 있다.
곡면형 충돌부재(120)가 상하 개방된 중공의 원통 형상으로 이루어진 경우, 토출구(111)는, 도 3에 도시된 것처럼, 짝수, 예를 들어 4개로 형성될 수 있다. 짝수의 토출구(111)는 기액 분리탱크(110)의 중심축을 기준으로 2개씩 상호간에 마주보도록 배치될 수 있다. 그 결과, 상호간에 마주보는 2개의 토출구(111)에서 유입되는 리퀴드 머드가 곡면형 충돌부재(120)에 대칭적으로 충돌함으로써, 리퀴드 머드에 의해 곡면형 충돌부재(120)에 가해지는 힘이 평형을 이룰 수 있고, 그로 인해 곡면형 충돌부재(120)에 구조적 안정성을 제공할 수 있다. 한편, 토출구(111)가 복수 개로 형성되는 경우, 머드 이송관(100)과 복수 개의 토출구(111) 사이에는 매니폴드(manifold)가 설치됨으로써, 하나의 머드 이송관(100)을 통해 이송된 리퀴드 머드가 복수 개의 토출구(111)로 분산될 수 있다.
곡면형 충돌부재(120)는 리퀴드 머드의 충돌로 인한 마모 및 부식을 방지하기 위하여 리퀴드 머드에 대한 반응성이 낮은 알루미나(alumina) 재질로 이루어지거나 알루미나(alumina) 코팅 처리될 수 있다.
곡면형 충돌부재(120)에 충돌한 후 가스가 1차 분리되고 남은 리퀴드 머드는 기액 분리탱크(110)의 하부로 이동하고, 기액 분리탱크(110)의 하부에서 리퀴드 머드와 가스 사이의 비중 차이에 의해 리퀴드 머드로부터 나머지 가스가 2차 분리될 수 있다. 리퀴드 머드로부터 2차 분리된 나머지 가스는 곡면형 충돌부재(120)의 원통형 공간, 즉 곡면형 충돌부재(120)의 내면을 따라 기액 분리탱크(110)의 상부로 이동할 수 있다.
가열부(130)는 곡면형 충돌부재(120)의 내면에 설치될 수 있다.
가열부(130)는 리퀴드 머드의 온도를 상승시킴으로써 리퀴드 머드에 남아있는 나머지 가스의 2차 분리 효율을 향상시킬 수 있다.
특히, 가열부(130)는 리퀴드 머드로부터 2차 분리된 나머지 가스가 이동하는 곡면형 충돌부재(120)의 내면에 설치됨으로써, 가스의 분리 또는 상승 속도를 향상시킬 수 있다.
필터부(140)는 가스 배출구(113)에 설치될 수 있다.
필터부(140)는 가스 배출구(113)를 통해 배출되는 가스로부터 리퀴드 머드를 걸러낼 수 있다. 즉, 리퀴드 머드로부터 분리된 가스에는 소량의 리퀴드 머드가 분산된 형태로 섞여 있을 수 있기 때문에, 필터부(140)는 이러한 리퀴드 머드를 가스로부터 제거하는 기능을 수행할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 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 제거장치 15: 모래 제거장치
16: 가스 제거장치 17: 미세모래 제거장치
18: 머드 탱크 100: 머드 이송관
110: 기액 분리탱크 111: 토출구
113: 가스 배출구 115: 머드 배출구
117: 브래킷 120: 곡면형 충돌부재
121: 충돌 면 130: 가열부
140: 필터부

Claims (5)

  1. 리퀴드 머드(liquid mud)를 이송하는 머드 이송관;
    상기 머드 이송관에 연결되는 토출구, 가스가 배출되는 가스 배출구 및 머드가 배출되는 머드 배출구가 형성되는 기액 분리탱크; 및
    상기 기액 분리탱크의 내부에 설치되어 상기 토출구를 통해 상기 기액 분리탱크의 내부로 토출되는 리퀴드 머드가 충돌하는 충돌 면을 구비하는 곡면형 충돌부재를 포함하며,
    상기 충돌 면과 상기 기액 분리탱크의 내면 사이의 공간이 상기 가스 배출구 및 상기 머드 배출구로 연통되는, 머드 재생용 가스 제거장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충돌 면의 수평 단면은 곡선 형상으로 이루어지는 머드 재생용 가스 제거장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 토출구는 짝수로 형성되고,
    상기 짝수의 토출구는 상호간에 마주보게 배치되는 머드 재생용 가스 제거장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 곡면형 충돌부재의 내면에 설치되는 가열부를 더 포함하는 머드 재생용 가스 제거장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가스 배출구에 설치되어, 상기 가스 배출구를 통해 배출되는 가스에 분산된 형태로 섞여 있는 리퀴드 머드를 걸러내는 필터부를 더 포함하는 머드 재생용 가스 제거장치.
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