KR20160050834A - 잠수제어식 원유생산 플랫폼 및 이를 이용한 한계유전의 원유생산 운용방법 - Google Patents

잠수제어식 원유생산 플랫폼 및 이를 이용한 한계유전의 원유생산 운용방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 한계 유전의 특성에 최적화된 원유생산 설비를 구현하고, 해상에서 파도와 같은 환경 하중의 영향을 최소화하며, 유정의 생산과 종료에 따라 이동 및 설치를 용이하게 하여 원유생산 설비에 대한 비용을 현저히 감소시킬 수 있는 새로운 개념의 잠수제어식 원유생산 설비 및 이를 이용한 한계유전의 원유생산 운용방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 원유생산설비를 갖춘 원유생산 플랫폼 바디, 일단부는 상기 원유생산 플랫폼 바디의 일측에 연결되고, 타단부는 유정의 웰 헤드(well head)에 연결되는 라이저 수단, 상기 라이저 수단과 상기 웰 헤드를 탈착 가능하게 결속 및 결속 해제시키는 탈착 연결수단, 상기 원유생산 플랫폼 바디로부터 생산된 원유를 해상 운용 지원선으로 배송하기 위한 원유배송수단 및 상기 플랫폼 바디, 상기 탈착 연결수단 및 상기 원유배송수단의 구동을 제어하는 제어반을 포함하는 잠수제어식 원유생산 플랫폼이 제공된다.

Description

잠수제어식 원유생산 플랫폼 및 이를 이용한 한계유전의 원유생산 운용방법{SUBMERSIBLE TYPE CRUDE OIL PRODUCTION PLATFORM FOR MARGINAL FILED AND CRUDE OIL PRODUCTION OPERATING METHOD FOR MARGINAL FIELD USING THE SAME}
본 발명은 잠수제어식 이동용 원유생산 설비 및 이를 이용한 한계유전의 원유생산 운용방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 한계 유전의 특성에 최적화된 원유생산 설비를 구현하고, 해상에서 파도와 같은 환경 하중의 영향을 최소화하며, 유정의 생산과 종료에 따라 이동 및 설치를 용이하게 하여 원유생산 설비에 대한 비용을 현저히 감소시킬 수 있는 새로운 개념의 잠수제어식 원유생산 설비 및 이를 이용한 한계유전의 원유생산 운용방법에 관한 것이다.
해저 채굴 기술의 발달과 더불어 군소의 한계 유전(marginal field)이나 심해 유전의 개발에 적합한 시추설비를 구비한 시추시설이 개발되어 있다.
해저에 매장된 천연가스와 석유가스를 생산하고 운반하는 데는 해상 시추 생산시설과 액화 천연가스 운반선(liquefied natural gas carrier, LNGC), 액화천연가스-부유식 생산저장설비(LNG-Floating Production Storage and Offloading, LNG-FPSO 또는 FLNG) 및 액화 천연가스-부유식 저장 및 재기화 설비(LNG-Floating Storage and regasification unit, LNG-FSRU) 등(이하, "LNG 운용 해양구조물"이라 함)이 이용된다.
이러한 LNG 운용 해양구조물에는 그에 맞는 적절한 원유 생산 설비를 갖추고 있다.
한편, 해상유전의 개발은 점차 심해로 이동하고 있으며 유전의 규모도 이전의 천해 및 육상에 비해 커지고 있다. 이러한 심해 유전의 경우 석유 생산을 위한 생산비가 상대적으로 비싸기 때문에 유가의 영향을 많이 받게 되며 심해 환경에서의 영향을 최소화하기 위해 다양한 방법을 사용해야 한다.
또한, 생산된 원유의 처리를 위해서는 파이프 라인(pipe line)을 통한 이송이나 예를 들면 FPSO(Floating Production Storage Offloading)과 같은 대규모의 설비를 투자해야 하는 경제적 부담이 발생한다. 심해 유전은 주로 육지(onshore)로부터 수십km 떨어져 있기 때문에 파이프 라인(Pipe line)을 이용하여 심해에서 생산된 원유를 육지로 이송할 경우 막대한 파이프 라인 비용이 추가로 발생하게 되며, 또한 육지에 원유 처리 시설에 대한 투자가 이루어져야 하며 하역(off loading) 등을 위한 설비가 있어야 하므로 초기 투자 비용이 과도하게 필요하다.
FPSO는 심해에서 생산된 원유를 육지로 보내지 않고 바로 처리/저장/이송까지의 역할을 동시에 수행하기 위해 투입되는 거대 생산 설비(즉, 플랫폼(Platform))이다. FPSO를 이용한 유전개발은 하나의 플랫폼으로 원유 생산부터 이송까지를 한꺼번에 수행할 수 있다는 장점이 있지만 초기 투자 비용이 막대하게 발생하는 문제점이 있다. 또한, 이러한 심해 유전 개발 방식은 대규모의 유전에서 유효하기 때문에 최근에 대두되고 있는 한계 유전(Marginal Field)에 대해서는 적합한 개발 방식이라고 할 수 없다.
여기에서, 한계 유전(Marginal Field)은 미국 IOGCC(Interstate Oil and Gas Compact Commission)에 따르면 ‘하루에 석유 10배럴(10bbl/d), 가스60Mcf(60Mcf/d) 이하를 생산할 수 있는 유전’으로 정의하고 있다. 생산기간의 관점에서 봤을 때 생산기간이 12개월 혹은 24개월 이내의 유전을 뜻하기도 한다. 또한, 기존에 개발하고 있었으나 석유가 고갈되어 감에 따라 생산을 중단한 유전도 한계 유전으로 분류된다.
이러한 한계 유전의 특성을 고려할 때, 기존 플랫폼을 설비하는 것은 경제성이 없는 문제점이 있으며, 한계 유전 개발을 위해서는 새로운 개념의 생산 플랫폼 및 운용 방식에 대한 대책과 연구가 필요한 실정이다.
본 발명과 관련된 기술에 대해서는 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0079452호(2014.06.26.) 및 대한민국 등록특허공보 제10-1368663호(2014.02.24.)에 제안되어 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2001-0101983호(2001.11.15.) 대한민국 등록특허공보 제10-1368663호(2014.02.24.)
이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 한계 유전의 특성에 최적화된 원유생산 설비를 구현하고, 해상에서 파도와 같은 환경 하중의 영향을 최소화하며, 유정의 생산과 종료에 따라 이동 및 설치를 용이하게 하여 원유생산 설비에 대한 비용을 현저히 감소시킬 수 있는 새로운 개념의 잠수제어식 원유생산 설비 및 이를 이용한 한계유전의 원유생산 운용방법을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 유정의 웰 헤드(well head)와 결합되어 원유를 뽑아 올리기 위한 라이저 수단, 상기 라이저수단과 연결되어 원유를 생산하기 위한 원유생산설비를 갖추고, 수중에 잠수 배치 가능한 원유생산 플랫폼 바디, 상기 원유생산 플랫폼 바디로부터 생산된 원유를 해상 운용 지원선으로 배송하기 위한 원유배송수단 및 상기 플랫폼 바디 및 상기 원유배송수단의 구동을 제어하는 제어반을 포함하는 잠수제어식 원유생산 플랫폼이 제공된다.
여기서, 상기 원유생산 플랫폼 바디는, 상기 웰 헤드가 있는 해역의 수중 파도 속도값이 일정 이하가 되는 수심에 잠수 배치시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 라이저 수단과 상기 웰 헤드를 탈착 가능하게 결속 및 결속 해제시키기 위한 탈착 연결수단을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 원유생산 플랫폼 바디는, 원유 생산을 위해 내부에 시설되는 원유생산 설비 및 부력을 제어하기 위하여 구비되는 부력제어수단을 포함하며,
상기 부력제어수단은 밸러스트 수(ballast water)를 통해 잠수 깊이를 조절하는 밸러스트 탱크(ballast tank)로 이루어져, 상기 밸러스트 탱크의 밸러스트 수의 조절을 통해 상기 원유생산 플랫폼 바디의 잠수 및 부상의 제어가 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 원유생산설비를 갖춘 원유생산 플랫폼 바디, 일단부는 상기 원유생산 플랫폼 바디의 일측에 연결되고, 타단부는 웰 헤드(well head)에 연결되는 라이저 수단, 상기 라이저 수단과 상기 웰 헤드를 탈착 가능하게 결속 및 결속 해제시키는 탈착 연결수단, 상기 원유생산 플랫폼 바디로부터 생산된 원유를 해상 운용 지원선으로 배송하기 위한 원유배송수단 및 상기 원유생산 플랫폼 바디, 상기 탈착 연결수단 및 상기 원유배송수단의 구동을 제어하는 제어반을 포함하는 잠수제어식 원유생산 플랫폼을 포함하는 잠수제어식 원유생산 플랫폼이 제공된다.
상기 수중 원유생산 플랫폼 바디는 부력을 제어하기 위하여 구비되는 부력제어수단을 포함하고, 상기 부력제어 수단은 밸러스트 수(ballast water)를 통해 잠수 깊이를 조절하는 밸러스트 탱크(ballast tank)로 이루어져, 상기 밸러스트 탱크의 밸러스트 수의 조절을 통해 상기 원유생산 플랫폼 바디의 잠수 및 부상의 제어가 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 라이저 수단은 라이저 하우징, 상기 라이저 하우징 내에 구비되는 생산원유 이송 라인, 상기 라이저 하우징 내에 구비되어 부력을 제공하는 부력 부재 및 케미컬 라인(chemical line), 인젝션 라인(injection line), 케이블 라인 중 어느 하나 이상을 포함하는 유틸리티 라인(utility line)을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 부력 부재는 상기 라이저 하우징과 생산원유 이송 라인 사이에 충전되는 발포체(foam)로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 탈착 연결수단은 상기 라이저 하우징의 단부와 웰 헤드 간에 구성되어 라이저 하우징과 웰 헤드를 결속 및 결속해제하도록 구성되는 록킹 부재, 상기 제어반의 제어에 따른 전기적 신호로 상기 록킹 부재를 동작시키는 제어신호 전송라인 및 상기 라이저 하우징과 웰 헤드 간의 결속 시 기밀하게 유지시키기 위한 기밀 부재를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 수면측 원유배송 수단은 해상 운용 지원선에 결합가능하고, 수면에 부유가능하며, 원유를 해상 운용 지원선 측으로 배송하는 배송설비가 구비되는 수면 부유체, 상기 수면 부유체와 상기 플랫폼 바디를 연결하는 연성(flexible) 배송 라인 및 상기 수면 부유체에 시설되는 플래어 설비(flare system, flare equipment)를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 한계 유전 및 해상 운용 지원선과 연결되는 원유생산 플랫폼에 의해 원유 생산을 실행하고, 원유 생산이 완료된 한계 유전에서 상기 원유생산 플랫폼의 라이저를 결속해제하여 다른 새로운 한계 유전에 연결하여 원유 생산을 실행하도록 운용되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 잠수제어식 원유생산 플랫폼을 이용한 한계유전의 원유생산 운용방법이 제공된다.
상기 또 다른 관점에서의 원유생산 플랫폼은 소정 수심 깊이에 위치되는 잠수식 플랫폼을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하고, 상기 잠수식 플랫폼은 상기 한계 유전이 있는 해역의 수중 파도 속도값이 일정 이하가 되는 수심에 잠수 배치될 수 있는 것을 또한 특징으로 한다.
그리고, 상기 원유생산 플랫폼은 상술한 잠수제어식 원유생산 플랫폼과 해상 운용 지원선을 클러스터로 구성하여 운용되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 지금까지 개발에 따른 수익 창출이 어려운 것으로 판단되었던 한계 유전의 개발을 가능하게 하고, 적은 초기 투자 비용과 최적의 생산 운용을 통해 한계 유전에서의 원유생산을 도모할 수 있는 잠수제어식 원유생산 설비 및 이를 이용한 한계유전의 원유생산 운용방법을 제공할 수 있다.
구체적으로, 본 발명은 한계 유전의 특성에 최적화된 원유생산 설비를 클러스터 방식으로 구현하고, 잠수식 생산 설비를 통해 해상에서 파도와 같은 환경 하중의 영향을 최소화하며, 유정의 생산과 종료에 따라 이동 및 설치를 용이하게 하여 원유생산 설비에 대한 비용을 현저히 감소시킬 수 있는 잠수제어식 원유생산 설비 및 이를 이용한 한계유전의 원유생산 운용방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 잠수제어식 원유생산 플랫폼의 전체 구성을 개략적으로 도시한 것으로, 해상구조물(FSO)과 연결된 상태를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 잠수제어식 원유생산 플랫폼의 잠수 위치를 설명하기 위한 설명도.
도 3은 본 발명에 따른 잠수제어식 원유생산 플랫폼을 구성하는 부유제어 플랫폼 바디를 개략적으로 도시한 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 잠수제어식 원유생산 플랫폼을 구성하는 원유생산 라이저의 구성을 개략적으로 도시한 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 잠수제어식 원유생산 플랫폼의 이동 동작을 설명하기 위한 설명도.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 잠수제어식 원유생산 플랫폼을 이용한 한계유전의 원유생산 운용 방법의 운용 과정을 설명하기 위한 설명도로서, 도 6은 복수의 한계 유전에서의 운용 상태를 나타낸 도면이고, 도 7은 생산 완료된 한계 유전에서 새로운 한계 유전으로 이동하여 운용하는 상태를 나타낸 도면.
이하에서 설명되는 본 발명에 따른 잠수제어식 원유생산 플랫폼 및 이를 이용한 한계유전의 원유생산 운용방법은 원유를 시추 생산하기 위한 해양플랫폼, 특히 한계 유전용 해양플랫폼이라면 모두 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지의 명확화를 위하여 그 상세한 설명을 생략하거나 간략히 한다.
본 발명에 따른 잠수제어식 원유생산 플랫폼 및 이를 이용한 한계유전의 원유생산 운용방법은 지금까지 개발에 따른 수익 창출이 어려운 것으로 판단되었던 한계 유전의 개발을 가능하게 하고, 적은 초기 투자 비용과 최적의 생산 운용을 통해 한계 유전에서의 원유생산을 도모할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 잠수제어식 원유생산 플랫폼 및 이를 이용한 한계유전의 원유생산 운용방법을 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 잠수제어식 원유생산 플랫폼을 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 잠수제어식 원유생산 플랫폼의 전체 구성을 개략적으로 도시한 것으로, 해상구조물(FSO)과 연결된 상태를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 잠수제어식 원유생산 플랫폼의 잠수 위치를 설명하기 위한 설명도이고, 도 3은 본 발명에 따른 잠수제어식 원유생산 플랫폼을 구성하는 부유제어 플랫폼 바디를 개략적으로 도시한 구성도이다. 도 4는 본 발명에 따른 잠수제어식 원유생산 플랫폼을 구성하는 원유생산 라이저의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이며, 도 5는 본 발명에 따른 잠수제어식 원유생산 플랫폼의 이동 동작을 설명하기 위한 설명도이다.
본 발명에 따른 잠수제어식 원유생산 플랫폼은 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 원유생산설비를 갖춘 원유생산 플랫폼 바디(100), 일단부는 상기 원유생산 플랫폼 바디(100)의 일측(예를 들면, 플랫폼 바디의 하부)에 연결되고, 타단부는 유정의 웰 헤드(well head)(201)에 연결되어 생산되는 원유를 상기 원유생산 플랫폼 바디(100)로 이송하도록 구성되는 라이저 수단(200), 상기 라이저 수단(200)과 웰 헤드(201)를 탈착 가능하게 결속시키는 탈착 연결수단(미도시), 일단부는 수중 원유생산 플랫폼 바디(100)의 타측(예를 들면, 플랫폼 바디의 상부)에 연결되고, 타단부는 FSO와 같은 해상 운용 지원선에 탈착가능하게 연결되며, 수면에서 부상되게 구성되는 수면측 원유배송 수단(300) 및 상기 플랫폼 바디, 탈착 연결수단, 수면측 원유배송 수단의 구동을 제어하는 제어반(미도시)을 포함한다.
상기 원유생산 플랫폼 바디(100)는 내부에 시설되는 원유생산 설비(110) 및 원유생산 플랫폼 바디(100)의 부력을 제어하기 위하여 내부에 구비되는 부력제어 수단(120)을 포함한다.
상기 원유생산 설비(110)는 통상 원유생산 해양구조물의 탑사이드에 시설되는 원유생산 설비와 같은 설비를 채용할 수 있으며, 이러한 원유생산 설비는 공지의 것으로 설명의 간략화를 위해 원유생산 설비에 대한 설명은 생략한다. 상기 부력제어 수단(120)은 밸러스트 수(ballast water)를 통해 잠수 깊이를 조절할 수 있는 밸러스트 탱크(ballast tank)로 이루어진다. 이때, 상기 원유생산 설비(110)는 후술하는 라이저 수단(200)의 하중 피로도를 저감시키기 위하여 약간의 양성 부력을 갖도록 구성 또는 제어되도록 이루어진다.
여기에서, 상기 원유생산 플랫폼 바디(100)는 원유배송 수단(300)을 통해 해상 운용 지원선 또는 해상 원유운반선(예를 들면, FSO)을 포함하는 해상 운용 지원선으로 원유를 배송하기 전에 임시 저류할 수 있는 저장 설비(storage equipment)(130)를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 원유생산 플랫폼 바디(100)는 도시와 같이 수중에 잠수 배치시킬 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 부력 제어 수단(120)인 밸러스트 탱크 내의 밸러스트 수를 조절함으로써, 파도의 영향을 받지 않는 수심에 위치하게 되고, 수선면 아래 특정 위치에서 후술하는 라이저 수단(200)을 통해 소정 수심 깊이에서 계류된다. 원유생산 플랫폼 바디(100)는 밸러스트 탱크를 통해 잠수 및 부상이 가능한 것이다.
상기 원유생산 플랫폼 바디(100)는 파도의 영향이 일정 이하인 수심에 배치시키는 것이 바람직하다. 이는 일률적인 값이라기보다는 해당 유정이 위치한 해역과 그 시각에 따른 변수에 따라 설정되게 된다.
즉, 수면에서 해저로 갈수록 파도가 작아지는 값을 파랑 속도(波浪速度) 값에 의해 측정하여 파도의 영향이 일정 이하인 수심 높이를 설정하여 배치시키게 되는 것이다.
파랑 속도는 다음의 식에 의해 구해진다.
Figure pat00001
이는 심해를 기준으로 하는 계산식이며, 여기서 vx는 horizontal velocity 이고, vy는 vertical velocity 이며, 이는 a(amplitude, 진폭), k(wave number, 파수), z(수면에서 해당 지점까지의 길이) 값에 의해 주로 결정된다.
그리고, 라이저 수단(Ridged Riser(200))에 계류되어 있는 상태에서는 양성부력 상태를 유지하여 해저에서의 전체 플랫폼의 안정도를 확보한다.
후술하겠지만, 상기 라이저 수단(200)은 생산된 원유를 플랫폼 바디(100)로 이송하는 역할과 함께 플랫폼 바디(100)를 특정 위치에 계류하는 역할도 함께 수행한다.
상기 라이저 수단(200)은 상기 라이저 하우징(210) 내에 구비되는 생산원유 이송 라인(220) 및 상기 라이저 하우징(210) 내에 구비되어 부력을 제공하는 부력 부재(230)를 포함한다. 바람직하게는 리지드 라이저(rigid riser)로 구성될 수 있고, 라이저 하우징(rigid riser housing)(210)은 강성일 수 있다.
상기 라이저 하우징(210)과 생산원유 이송 라인(220)은 통상의 구성을 채용할 수 있으며, 상기 부력 부재(230)는 예를 들면 라이저 하우징(210)과 생산원유 이송 라인(220) 사이에 충전되는 발포체(foam)로 이루어질 수 있다.
여기에서, 상기 라이저 수단(200)은 외측에 케미컬 라인(chemical line)이나 인젝션 라인(injection line), 케이블 라인과 같은 라인을 포함하는 유틸리티 라인(utility line)을 더 포함한다.
계속해서, 상기 라이저 수단(200)과 유정의 웰 헤드(201)간을 탈착가능하게 결속 및 결속해제하는 탈착 연결수단은, 라이저 수단(200)의 단부와 웰 헤드(210) 간을 기밀하게 연결하면서 탈착가능하게 구성되는 것으로, 케이블 라인을 통한 전기적 신호를 받아 자동 분리 결합될 수 있는 구성이라면 특별히 한정되지 않으며, 공지와 같은 라이저와 웰 헤드 간의 연결 장치를 채용할 수 있다.
예를 들면, 상기 탈착 연결수단은 라이저 하우징(210)의 단부와 웰 헤드(201) 간에 구성되어 라이저 하우징(210)과 웰 헤드(201)를 결속 및 결속해제하도록 구성되는 록킹 부재, 상기 제어반의 제어에 따른 전기적 신호로 상기 록킹 부재를 동작(결속 및 결속해제 동작)시키는 제어신호 전송라인 및 상기 라이저 하우징(210)과 웰 헤드(201) 간의 결속 시 기밀하게 유지시키는 기밀 부재를 포함할 수 있다.
이와 같은 탈착 연결수단은 라이저 수단(200)과 웰 헤드(201) 간을 결속해제시킬 수 있는 구성으로 이루어져, 유정(예를 들면, 한계 유전)의 생산이 중단되면 도 5에 도시된 바와 같이 결속해제되어 밸러스트 수의 조절을 통해 플랫폼 바디(100)를 부상시킨 상태에서 해상 지원 베셀(offshore support vessel)과 같은 해상 운용 지원선을 통해 다른 유정(한계 유전)으로 이동하여 새로운 유정의 웰 헤드와 결속되어 해당 유정에서의 원유 생산이 가능하도록 플랫폼 바디와 함께 이동될 수 있다.
다음으로, 수면측 원유배송 수단(300)은 크게 FSO와 같은 해상 운용 지원선에 결합가능하고, 수면에 부유가능하며, 원유를 해상 운용 지원선 측으로 배송하는 배송설비가 구비되는 수면 부유체(310), 및 상기 수면 부유체(310)와 상기 플랫폼 바디(100)를 연결하는 연성(flexible) 배송 라인(320)을 포함한다.
상기 수면 부유체(310)는 가스(폐가스)를 처리하기 위한 플래어 설비(flare system, flare equipment)를 더 포함할 수 있다. 상기 수면 부유체(310)는 상시 수면에 부유되어 있도록 구성되며, 플랫폼 바디(100)를 통해 원유배송 시 해상 운용 지원선으로 원유를 배송하게 된다.
다음으로, 본 발명에 따른 잠수제어식 원유생산 플랫폼을 이용한 한계유전의 원유생산 운용방법에 대하여 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 잠수제어식 원유생산 플랫폼을 이용한 한계유전의 원유생산 운용 방법의 운용 과정을 설명하기 위한 설명도로서, 도 6은 복수의 한계 유전에서의 운용 상태를 나타낸 도면이고, 도 7은 생산 완료된 한계 유전에서 새로운 한계 유전으로 이동하여 운용하는 상태를 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 잠수제어식 원유생산 플랫폼을 이용한 한계유전의 원유생산 운용방법은, 앞서 설명한 원유생산 플랫폼을 복수 마련하여 다수 지점의 한계 유전과 해상 운용 지원선에 연결하여 원유 생산을 실행하고, 원유 생산이 완료된 한계 유전에서 상기 원유생산 플랫폼의 라이저 수단을 결속해제하여 다른 새로운 한계 유전에 연결하여 원유 생산을 실행하도록 운용되는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 한계 유전에서의 원유생산은 소정 수심 깊이에 위치되는 잠수식 플랫폼 바디를 통해 이루어지고, 원유 생산이 완료된 한계 유전에서 다른 새로운 한계 유전으로의 잠수식 플랫폼 바디의 이동은 잠수식 플랫폼 바디를 수면으로 부상시켜 이동되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 잠수식 플랫폼 바디의 잠수 및 부상은 내부에 마련되는 밸러스트 수를 조절하여 잠수 깊이 및 부상을 제어하도록 이루어진다.
다시 말해서, 본 발명의 잠수제어식 원유생산 플랫폼을 이용한 한계유전의 원유생산 운용 방법은, 여러 개의 잠수식 플랫폼과 FSO로 구성된 생산 클러스터(Cluster)에서 하나의 한계 유전의 생산이 종료되면, 이에 투입되었던 잠수식 ㅍ플랫폼은 새로운 한계 유전으로 이동한 후 다시 FSO에 연결하여 생산을 지속하도록 이루어진다. 이러한 방식을 통해 한계 유전을 최적화된 생산 계획을 바탕으로 한계 유전을 순차적으로 운영하여 최대의 수익을 가져올 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 잠수제어식 원유생산 플랫폼 및 이를 이용한 한계유전의 원유생산 운용방법은 원유를 시추 생산하기 위한 해양플랫폼, 특히 한계 유전용 해양플랫폼이라면 모두 적용될 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 잠수제어식 원유생산 플랫폼 및 이를 이용한 한계유전의 원유생산 운용방법은 지금까지 개발에 따른 수익 창출이 어려운 것으로 판단되었던 한계 유전의 개발을 가능하게 하고, 적은 초기 투자 비용과 최적의 생산 운용을 통해 한계 유전에서의 원유생산을 도모할 수 있는 이점이 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 잠수제어식 원유생산 플랫폼 및 이를 이용한 한계유전의 원유생산 운용방법은, 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시 예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
100: 수중 원유생산 플랫폼 바디
110: 원유생산 설비
120: 부력제어 수단
130: 원유 저장 설비
200: 라이저 수단
210: 라이저 하우징
220: 이송 라인
230: 부력 부재
201: 웰 헤드(well head)
300: 수면측 원유배송 수단
310: 수면 부유체
320: 배송 라인

Claims (16)

  1. 유정의 웰 헤드(well head)와 결합되어 원유를 뽑아 올리기 위한 라이저 수단;
    상기 라이저수단과 연결되어 원유를 생산하기 위한 원유생산설비를 갖추고, 수중에 잠수 배치 가능한 원유생산 플랫폼 바디;
    상기 원유생산 플랫폼 바디로부터 생산된 원유를 해상 운용 지원선으로 배송하기 위한 원유배송수단; 및
    상기 플랫폼 바디 및 상기 원유배송수단의 구동을 제어하는 제어반을 포함하는 잠수제어식 원유생산 플랫폼.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 원유생산 플랫폼 바디는,
    상기 유정이 있는 해역의 수중 파도 속도값이 일정 이하가 되는 수심에 잠수 배치시키는 것을 특징으로 하는 잠수제어식 원유생산 플랫폼.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 라이저 수단과 상기 웰 헤드를 탈착 가능하게 결속 및 결속 해제시키기 위한 탈착 연결수단을 더 포함하는 잠수제어식 원유생산 플랫폼.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 원유생산 플랫폼 바디는,
    원유 생산을 위해 내부에 시설되는 원유생산 설비; 및
    부력을 제어하기 위하여 구비되는 부력제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 잠수제어식 원유생산 플랫폼.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 부력제어수단은 밸러스트 수(ballast water)를 통해 잠수 깊이를 조절하는 밸러스트 탱크(ballast tank)로 이루어져, 상기 밸러스트 탱크의 밸러스트 수의 조절을 통해 상기 원유생산 플랫폼 바디의 잠수 및 부상의 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 잠수제어식 원유생산 플랫폼.
  6. 원유생산설비를 갖춘 원유생산 플랫폼 바디;
    일단부는 상기 원유생산 플랫폼 바디의 일측에 연결되고, 타단부는 유정의 웰 헤드(well head)에 연결되는 라이저 수단;
    상기 라이저 수단과 상기 웰 헤드를 탈착 가능하게 결속 및 결속 해제시키는 탈착 연결수단;
    상기 원유생산 플랫폼 바디로부터 생산된 원유를 해상 운용 지원선으로 배송하기 위한 원유배송수단; 및
    상기 원유생산 플랫폼 바디, 상기 탈착 연결수단 및 상기 원유배송수단의 구동을 제어하는 제어반을 포함하는 잠수제어식 원유생산 플랫폼.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 원유생산 플랫폼 바디는,
    상기 유정이 있는 해역의 수중 파도 속도값이 일정 이하가 되는 수심에 잠수 배치시키는 것을 특징으로 하는 잠수제어식 원유생산 플랫폼.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 원유생산 플랫폼 바디는 부력을 제어하기 위하여 구비되는 부력제어수단을 포함하고,
    상기 부력제어 수단은 밸러스트 수(ballast water)를 통해 잠수 깊이를 조절하는 밸러스트 탱크(ballast tank)로 이루어져, 상기 밸러스트 탱크의 밸러스트 수의 조절을 통해 상기 원유생산 플랫폼 바디의 잠수 및 부상의 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 잠수제어식 원유생산 플랫폼.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 라이저 수단은
    라이저 하우징;
    상기 라이저 하우징 내에 구비되는 생산원유 이송 라인;
    상기 라이저 하우징 내에 구비되어 부력을 제공하는 부력 부재; 및
    케미컬 라인(chemical line), 인젝션 라인(injection line), 케이블 라인 중 어느 하나 이상을 포함하는 유틸리티 라인(utility line)을 포함하는 잠수제어식 원유생산 플랫폼.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 부력 부재는 상기 라이저 하우징과 생산원유 이송 라인 사이에 충전되는 발포체(foam)로 이루어지는 잠수제어식 원유생산 플랫폼.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 탈착 연결수단은
    상기 라이저 하우징의 단부와 웰 헤드 간에 구성되어 라이저 하우징과 웰 헤드를 결속 및 결속해제하도록 구성되는 록킹 부재;
    상기 제어반의 제어에 따른 전기적 신호로 상기 록킹 부재를 동작시키는 제어신호 전송라인; 및
    상기 라이저 하우징과 웰 헤드 간의 결속 시 기밀하게 유지시키기 위한 기밀 부재를 포함하는 잠수제어식 원유생산 플랫폼.
  12. 청구항 6에 있어서,
    상기 원유배송 수단은,
    해상 운용 지원선에 결합가능하고, 수면에 부유가능하며, 원유를 해상 운용 지원선 측으로 배송하는 배송설비가 구비되는 수면 부유체;
    상기 수면 부유체와 상기 플랫폼 바디를 연결하는 연성(flexible) 배송 라인; 및
    상기 수면 부유체에 시설되는 플래어 설비(flare system, flare equipment)를 포함하는 잠수제어식 원유생산 플랫폼.
  13. 한계 유전 및 해상 운용 지원선과 연결되는 원유생산 플랫폼에 의해 원유 생산을 실행하고,
    원유 생산이 완료된 한계 유전에서 상기 원유생산 플랫폼의 라이저를 결속해제하여 다른 새로운 한계 유전에 연결하여 원유 생산을 실행하도록 운용되는 것을 특징으로 하는 잠수제어식 원유생산 플랫폼을 이용한 한계유전의 원유생산 운용방법
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 원유생산 플랫폼은 소정 수심 깊이에 잠수 배치되는 잠수식 플랫폼을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 잠수제어식 원유생산 플랫폼을 이용한 한계유전의 원유생산 운용방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 잠수식 플랫폼은,
    상기 한계 유전이 있는 해역의 수중 파도 속도값이 일정 이하가 되는 수심에 잠수 배치시키는 것을 특징으로 하는 잠수제어식 원유생산 플랫폼.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 원유생산 플랫폼은 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 따른 잠수제어식 원유생산 플랫폼과 해상 운용 지원선을 클러스터로 구성하여 운용되도록 하는 것을 특징으로 하는 잠수제어식 원유생산 플랫폼을 이용한 한계유전의 원유생산 운용방법.
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