KR20160105903A

KR20160105903A - 폭발 방지기에서 파이프 위치를 결정하는 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20160105903A
Application number: KR1020167022188A
Authority: KR
Inventors: 엠마드 아나다라비스 아나다라비스; 다니엘 화이트 섹스톤; 크리스토퍼 에드워드 울프; 에드워드 제임스 니터스; 유리 알렉세바이치 플로토니코프; 미첼 조세프 델아노
Original assignee: 제네럴 일렉트릭 컴퍼니
Priority date: 2014-01-17
Filing date: 2015-01-15
Publication date: 2016-09-07
Also published as: KR102412443B1; WO2015109039A1; CN105917070B; US20150204182A1; NO347522B1; MX2016009310A; NO20161111A1; US9416649B2; CN105917070A

Abstract

BOP에 대한 파이프의 위치를 검출하는 시스템은 파이프의 소정 섹션의 외면 주위에 배치되도록 구성된 케이싱을 포함한다. 그 시스템은 또한 복수의 감지 장치 어레이를 형성하도록 케이싱 상에 배치되고 위치 신호를 생성하도록 구성된 감지 장치를 더 포함한다. 그 어레이들은 케이싱 주위에 둘레 방향으로 그리고 케이싱의 길이를 따라 서로 이격되게 배치된다. 그 시스템은 파이프와 각 감지 장치 각각 간의 거리를 계산하도록 구성된 처리 유닛을 포함한다. 처리 유닛은 적어도 하나의 감지 장치와 파이프 간의 거리가 기준 거리와 상이한 경우에 제1 경보를 발생시킨다. 처리 유닛은 또한 적어도 하나의 감지 장치 어레이의 각 감지 장치와 파이프 간의 거리가 기준 거리와 상이한 경우에 제2 경보를 발생시킨다.

Description

폭발 방지기에서 파이프 위치를 결정하는 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR DETERMINATION OF PIPE LOCATION IN BLOWOUT PREVENTERS}

본 발명의 실시예는 일반적으로는 폭발 방지기(blowout preventer)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 폭발 방지기에서 파이프의 위치를 모니터링하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.

석유 및 가스전의 작업은 통상 탄화수소를 탐사 및 시추하기 위해 웰(well)을 천공하고 운용하는 것을 수반한다. 리그(rig)가 비교적 깊은 물 속의 웰 사이트에 배치된다. 드릴링 툴, 배관 및 파이프 등의 툴이 수중 저장층(submerged reservoir)을 탐사하기 위해 그 웰에까지 전개된다. 웰로부터 주변 환경으로의 유체의 유출 및 누설을 방지하는 것이 중요하다.

웰 운용자들이 일반적으로 유출 및 누설을 방지하는 데에 전력을 다하고 있지만, 천공 중에 고압의 저장층 및 지층의 관통은 웰 보어(well bore) 자체 내에서의 갑작스런 압력 증가("킥(kick)")를 야기할 수 있다. 현저히 큰 압력의 킥은 웰 보어로부터 드릴 파이프, 케이싱, 드릴링 머드(drilling mud), 탄화수소의 "폭발(blowout)"을 야기할 수 있고, 이는 웰의 파손을 가져올 수 있다.

폭발의 영향으로부터 웰 사이트 및 그 장비는 물론 드릴링 작업자 및 운용 직원을 보호하도록 폭발 방지기(blowout preventer: BOP)가 유정 및 가스정을 천공 및 완성하는 데에 통상 이용되고 있다. 포괄적인 의미에서, 폭발 방지기는 웰의 압력이 예상치 못하게 증가하는 경우에 웰 보어를 폐쇄할 수 있는 원격 제어 밸브 또는 그 밸브의 세트들이다. 종래의 폭발 방지기는 통상 드릴 스트링(drill string)을 둘러싸는 "스택(stack)"으로 배치된 다수의 밸브를 포함한다. 주어진 스택 내의 밸브는 통상 작동 방식 및 정격 압력에서 서로 상이하여, 변하는 수준의 웰 제어를 제공한다. 수많은 BOP는, 스택 내의 다른 밸브들이 웰 압력을 제어할 수 없는 경우에 폭발에 대한 최후 응급 보호책으로서 기능하도록 드릴 파이프를 절단하고 크림핑하도록 작용하는 "블라인드 시어 램(blind shear ram)" 타입의 밸브를 포함한다.

종래의 심공 천공 웰에서, 특히 해상 생산에서, 종래의 폭발 방지기를 수반하는 제어 시스템은 매우 복잡해 졌다. 당업계에 알려진 바와 같이, 폭발 방지기에서의 개별 램은 유압식과 전기식 모두로 제어될 수 있다. 게다가, 몇몇 종래의 폭발 방지기는 내부 전기/유압 제어 시스템이 실행 불가 상태로 되었다면 원격 조작 장비(remote operated vehicle: ROV)에 의해 작동될 수도 있다. 통상적으로, 종래의 폭발 방지기의 제어 시스템을 위해 어느 정도 수준의 리던던시(redundancy)가 제공된다.

폭발 중에, BOP의 밸브들이 활성화되는 경우, 시어 램은 드릴 파이프를 절단하여 폭발이 드릴 장비 상류측에 영향을 미치는 것을 방지할 것으로 예상된다. 시어 램은 BOP의 밸브들이 활성화되는 경우에 하나보다 많은 측부로부터 드릴 파이프를 절단하도록 배치된다. BOP가 폭발을 방지하는 유효한 방법이긴 하지만, 램은 때로는 BOP 내에서 파이프의 측방향 이동 및 시어 램 부근에 파이프 조인트의 존재를 비롯한 다수의 이유로 드릴 파이프를 절단하지 못하는 수가 있다.

오늘날의 천공 작업에서, 특히 심해상(deep offshore) 환경에서의 BOP의 중요도를 감안하면, 웰 운용자는 전개된 BOP가 기능을 다하고 또한 작동 가능하다는 신뢰를 갖는 것이 중요하다. 게다가, 웰 운용자가 BOP와 관련하여 파이프의 위치를 알고 있는 것도 바람직할 것이다. 게다가, 운용자는 BOP에서의 파이프 이동의 성질을 결정하는 것이 유용하다는 것을 알게 될 것이다.

그 결과, 웰 운용자는 주기적으로 BOP를 기능적으로 테스트할 것이며, 그러한 테스트에는 BOP에 툴 조인트의 존재를 검출하기 위한 각 밸브의 주기적 기능 테스트, 밸브들이 특정 압력에서 밀봉되도록 보장하기 위한 각 밸브의 주기적 압력 테스트, ROV에 의한 밸브의 주기적 작동 등이 포함된다. 그러한 테스트는 또한 관리 기관에서 요구할 수도 있다. 물론, 그 테스트는 인력 및 장비 자원을 소모하며, 천공 작업의 중단을 요구할 수 있다.

이러한 주기적 테스트에 추가하여, 천공 중에 BOP의 기능성 및 건전성(health)이 BOP에 배치된 감지 시스템에 의해 생성되는 감지 신호, 및 다운홀 압력 측정으로부터 간접적으로 얻어진 신호 등에 기초하여 모니터링될 수 있다. 하지만, 종래의 폭발 방지기 제어 시스템에서, 다양한 입력 및 측정치는 시간이 경과함에 따라 많은 양의 데이터를 생성한다. 많은 양의 데이터, 폭발 방지기가 전개되는 가혹한 다운홀 환경, 폭발 방지기 부품의 유지보수 및 교체를 행하는 데에 드는 자원 및 정지 시간에 있어서의 압도적인 비용을 고려하면, 심해 엔지니어 등의 현장 외(off-site) 전문 인력에게 BOP의 기능 상태를 결정하는 책임이 주어진다. 이러한 분석은 일반적으로 시간 소모적이며 흔히 분석에 있어서의 주관적인 판단을 수반한다. 웰 사이트의 드릴링 작업자들은 흔히 폭발 방지기의 작동 상태 또는 "건전성"을 용이하게 결정하지 못할 수 있고, 하물며 적시에 명료한 방식으로 행하지도 못하고 있다.

게다가, 감지 시스템은 드릴 파이프에 이물질의 존재에 민감하고, 가긍정적 판단(false positives)을 야기하는 잘못된 결과를 생성할 수도 있다. 이물질의 일례로는 천공 및 절단으로 야기된 부스러기, 물, 가스 기포 등을 포함하며 이들에 한정되지 않는다. 또한, 환경 조건에서의 변화는 센서 드리프트(sensor drift)를 야기할 수도 있다. 센서 드리프트는 감지 시스템의 출력에서의 변화를 야기하고, 나아가서는 BOP에서의 파이프의 위치를 결정하는 데에 오류를 야기할 수 있다.

BOP의 효율적인 작동을 가능하도록 하기 위해 요구되는 교정 작업이 BOP에 대한 파이프 위치의 결정에 의존하기 때문에, 감지 시스템이 정확한 결과를 생성하는 것이 중요하다. 따라서, 파이프의 이동은 물론 BOP에서의 파이프 조인트의 존재를 고려하면서 BOP에서의 파이프 위치를 결정하는 것을 보조하는 방법 및 시스템에 대한 필요성이 존재한다.

폭발 방지기(BOP)에 대한 파이프의 위치를 검출하는 시스템이 제공된다. 이 시스템은 파이프의 소정 섹션의 외면 주위에 배치되도록 구성된 케이싱을 포함한다. 케이싱의 길이는 파이프의 섹션의 길이보다 크거나 같다. 게다가, 그 시스템은 복수의 위치 신호를 생성하도록 구성된 복수의 감지 장치를 포함한다. 복수의 감지 장치는 복수의 감지 장치 어레이를 형성하도록 배치된다. 복수의 감지 장치 어레이 각각은 케이싱 주위에 둘레 방향으로 그리고 케이싱의 길이를 따라 서로 이격되게 배치된다. 게다가, 그 시스템은 복수의 위치 신호에 기초하여 파이프와 복수의 감지 장치 각각 간의 거리를 계산하도록 구성된 처리 유닛을 포함한다. 처리 유닛은 또한 적어도 하나의 감지 장치로부터 결정된 파이프의 거리가 파이프와 감지 장치들 간의 기준 거리와 상이한 경우에 제1 경보를 발생시키도록 구성된다. 처리 유닛은 또한 적어도 하나의 감지 장치 어레이의 각 감지 장치와 파이프 간의 거리가 파이프와 감지 장치들 간의 기준 거리와 상이한 경우에 제2 경보를 발생시키도록 구성된다.

폭발 방지기(BOP)에 대한 파이프의 위치를 모니터링하는 방법이 제공된다. 이 방법은 복수의 감지 장치로부터 복수의 위치 신호를 수신하는 것을 포함한다. 감지 장치들은 케이싱의 길이를 따라 복수의 감지 장치 어레이를 형성하도록 케이싱 상에 배치된다. 한편, 케이싱은 파이프의 소정 섹션의 외면 상에 배치된다. 또한, 그 방법은 복수의 감지 장치와 파이프의 섹션 간의 기준 거리를 계산하는 것을 포함한다. 또한, 그 방법은 각 감지 장치와 파이프 간의 거리를 기준 거리와 비교하는 것을 포함한다. 그 방법은 또한, 기준 거리가 적어도 하나의 감지 장치와 파이프 간의 거리 또는 적어도 하나의 감지 장치 어레이의 감지 장치들과 파이프 간의 평균 거리 중 적어도 하나보다 큰 경우에 복수의 경보 중 적어도 하나를 발생시키는 것을 포함한다.

본 개시의 기타 특징 및 이점은 첨부 도면과 함께 고려한 이하의 바람직한 실시예의 보다 상세한 설명으로부터 명백해질 것이며, 그 첨부 도면은 본 개시의 특정 양태들의 원리를 예를 들어 도시하고 있다.
도 1은 폭발 방지기를 포함하는 통상의 석유 가스 탐사 시스템을 도시하며;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 석유 가스 탐사 시스템에서 BOP 스택에 대해 파이프의 위치를 결정하는 시스템을 도시하고;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 폭발 방지기에서 파이프의 위치를 결정하는 시스템을 도시하며;
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 폭발 방지기에서 파이프의 위치를 결정하는 시스템을 도시하고;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 폭발 방지기에서 파이프의 위치를 결정하는 방법의 흐름도를 도시한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하며, 그 일례가 첨부 도면에 도시되어 있다. 가능하다면 도면 전체에 걸쳐 사용된 동일한 도면 부호는 동일 또는 유사한 부품을 가리킨다.

본 발명의 실시예들은 폭발 방지기(BOP)에서 파이프의 위치를 결정하는 시스템 및 방법을 제공한다. 석유 가스 탐사 시스템에서, 해면을 통과해 천공하여 해저에 저장된 석유를 추출하기 위해 드릴링 리그(drilling rig)가 설치된다. 천공 프로세스는 해저면을 통과해 천공하도록 드릴 비트(drill bit)와 함께 수 킬로미터에 걸쳐 연장할 수 있는 파이프 길이를 형성하도록 복수의 파이프 섹션을 배치하는 것을 수반한다. 파이프는 천공 중에 발견된 석유 및 가스를 송출하도록 드릴링 리그에 설치된다. 또한, 파이프는 드릴 비트에 의해 절단된 폐물질을 운반하고 이를 해저에 다시 침전시키는 데에도 이용된다. BOP는 천공 중에 킥 및 폭발에 의해 야기되는 해저에 존재하는 장비의 손상을 방지하도록 파이프 둘레에 설치된다. 다수의 실시예에 따르면, BOP는 전기식 및/또는 유압식으로 작동할 수 있는 시어 램(shear ram)을 포함한다. 램은 폭발이 발생하는 경우에 드릴 파이프를 절단하도록 구성된다. 하지만, 특정 경우에, 시어 램은 나머지 파이프보다 큰 직경을 갖는 파이프 조인트와 만날 수 있고, 킥의 발생 시에 파이프 조인트를 절단하지 못할 수도 있다. 또한, 시어 램에 대해 파이프의 위치를 결정하도록 센서가 설치된 BOP는 파이프를 통해 흐르는 유체의 특성이 변하는 경우에 부정확한 응답을 생성할 수도 있다. 이하의 문단에서 시어 램에 대해 상기 방법 및 시스템을 설명할 것이지만, 본 실시예들은 블라인드 램, 파이프 램, 환형 램 등을 포함하는 BOP에도 적용될 수 있다는 점은 명백할 것이다.

이하에서 설명하는 바와 같은 본 발명의 실시예들은 유체의 존재로 인해 야기될 수 있는 부정한 응답을 제거하면서 BOP에 대한 파이프의 위치를 검출하는 방법 및 시스템을 제공한다. 게다가, 파이프의 위치를 결정하는 시스템의 실시예들은 BOP에서의 파이프 조인트의 존재도 검출한다. 따라서, 본 시스템은 파이프에 있어서의 모니터링 대상 섹션의 외면 주위에 둘레 방향으로 배치되도록 구성된 케이싱을 포함한다. 케이싱의 길이는 파이프의 대상 섹션의 길이보다 길도록 선택된다. 그 시스템은 또한 복수의 감지 장치를 포함한다. 복수의 감지 장치는 복수의 감지 장치 어레이를 형성하도록 배치된다. 복수의 감지 장치 어레이는 케이싱 주위에 둘레 방향으로 그리고 케이싱의 길이를 따라 배치된다. 이러한 배치는 복수의 감지 장치가 복수의 위치에서 파이프에 있어서의 모니터링 대상 섹션의 길이를 커버하고 또한 그 파이프 섹션의 둘레를 커버하도록 이루어진다. 감지 장치는 감지 장치 각각에 대한 파이프의 위치를 결정하는 위치 신호를 생성하도록 구성된다. 감지 장치에서 생성된 위치 신호는 처리 유닛에 송신된다. 처리 유닛은 복수의 감지 장치 각각에 대한 파이프의 섹션의 거리를 비교하도록 구성된다. 처리 유닛은 또한 복수의 감지 장치 어레이 중 임의의 어레이에서의 적어도 하나의 감지 장치와 파이프의 대상 섹션 간의 거리가 기준 거리와 상이한 경우에 제1 경보를 발생시키도록 구성된다. 처리 유닛은 또한 적어도 하나의 어레이 내의 각각의 감지 장치와 파이프의 대상 섹션 간의 거리가 기준 거리와 상이한 경우에 제2 경보를 발생시키도록 구성된다. 기준 거리는 파이프의 대상 섹션과 감지 장치 간의 예상 거리이다. 이 예상 거리는 파이프가 BOP 스택에 대해 평행하고 파이프의 대상 섹션이 파이프 조인트를 포함하지 않는 경우에, 파이프의 대상 섹션과 감지 장치 간의 거리이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 전통적인 해상 석유 가스 설비(100)는 해저면(108)의 웰헤드(wellhead)(106)에 라이저/드릴 파이프(104)를 통해 연결된 플랫폼(102)(또는 해수면에 위치한 임의의 타입의 선박)을 포함한다. 도 1에 도시한 요소들은 축척대로 도시한 것이 아니며 도 1에 도시한 상대적 사이즈 및 거리로부터 그 치수를 추측할 수 없다는 점은 유념해야 할 것이다.

단면도에 도시한 바와 같이, 드릴 파이프(104) 내부에는 드릴 스트링(110)이 존재하고 그 단부에서 드릴 비트(도시 생략)가 해저면(108) 아래의 층을 통과해 해저 웰을 연장시키도록 회전한다. 머드는 드릴 스트링(110)을 통해 드릴링 플랫폼(102) 상의 머드 탱크(도시 생략)로부터 드릴 비트로 보내지고 드릴 스트링(110)과 드릴 파이프(104)의 보호 케이싱(114) 사이의 환형 공간(112)을 통해 드릴 플랫폼(102)으로 되돌아온다. 머드는 웰로부터 나오는 유체의 압력을 상쇄시키도록 정수압을 유지하는 한편, 분쇄 또는 절단된 암석을 환형 공간(112)을 통해 해수면으로 운반하면서 드릴 비트를 냉각시킨다. 해수면에서, 웰로 돌려보내질 머드는 암석 및 부스러기를 제거하도록 여과된 후 재순환된다.

천공 중에, 고압의 가스, 석유 또는 기타 웰 유체가 천공된 지층으로부터 드릴 파이프(104) 내로 폭발할 수 있고 예상치 못한 순간에 발생할 수 있다. 손상될 수 있는 웰 및/또는 장비를 보호하기 위해, 폭발 방지기(BOP) 스택(116)이 해저면(109) 근처에 위치한다. BOP 스택은 또한 특정 해상 리그의 요건에 따라 드릴 파이프(104)를 따라 다른 위치에 위치할 수도 있다. BOP 스택은 웰헤드(106)에 부착된 하부 BOP 스택(118)과, 드릴 파이프(104)의 말단에 부착된 하부 LMRP(Lower Marine Riser Package)(120)를 포함할 수 있다. 천공 중에, 하부 BOP 스택(118) 및 LMRP(120)은 연결되어 있다.

하부 BOP 스택(118) 또는 LMRP(120)에 위치하는 복수의 폭발 방지기(BOP)(122)는 정상 작업 중에 개방 상태로 있지만, "킥"이 발생할 시에 드릴 파이프(104)를 통한 유체 흐름을 차단하도록 폐쇄될 수(즉, 폐쇄 상태로 전환될 수) 있다. 전기 케이블 및/또는 유압 라인(124)이 드릴링 플랫폼(102)으로부터, BOP 스택(116)에 위치할 수 있는 제어기(126)로 제어 신호를 전달한다. 제어기(126) 및 BOP 스택(116)은 또한 서로 멀리 떨어진 위치에 위치할 수도 있다. 게다가, 제어기(126)와 BOP 스택(116)은 이들 간의 데이터 전달을 돕도록 유선 및 무선 네트워크에 의해 결합될 수도 있다. 제어기(126)는 전기 케이블 및/또는 유압 라인(124)을 통해 플랫폼(102)으로부터 수신된 신호에 따라 BOP(122)를 개방 상태 또는 폐쇄 상태로 제어한다. 제어기(126)는 또한 BOP(122)의 현재의 상태(개방 또는 폐쇄)에 관한 정보를 취득하여 플랫폼(102)에 전송한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 석유 가스 탐사 시스템에서 BOP 스택에 대해 파이프의 위치를 결정하는 시스템(200)을 도시한다. 이 석유 가스 탐사 시스템은 시스템(200), 드릴 파이프(214), BOP 스택(212), 제어기(216), 및 플랫폼(102)을 BOP 스택(212)의 제어기(216)에 결합하는 유압/전기 라인(218)을 포함한다. 특정 실시예에 따르면, 시스템(200)은 케이싱(202), 복수의 감지 장치(204) 및 처리 유닛(206)을 더 포함한다. 케이싱(202)은 드릴 파이프(214)에 있어서의 모니터링이 필요한 소정 섹션 주위에 배치되도록 구성된다. 파이프(214)에 있어서의 모니터링 대상 섹션은 하나의 실시예에 따르면 BOP 스택(212)에 존재하는 파이프(214)의 섹션일 수 있다. 케이싱(202)은 파이프(214)가 정지 상태에 있을 때에 파이프(214)의 대상 섹션 주위에 배치될 수 있다. 또한, 케이싱(202)은 파이프(214)가 움직이고 있는 경우에 파이프(214)를 향하는 BOP 스택(212)의 벽에 배치될 수 있다. 다시 말해, 케이싱(202)은 BOP 스택(212)에 존재하는 파이프(214)의 섹션이 케이싱(202)에 의해 덮이도록 BOP 스택(212)에 배치될 수 있다. 몇몇 다른 실시예에서, 케이싱(202)은 BOP 스택(212)에 의해 덮이는 보호 케이싱(114) 등의 정지형 보호 케이싱의 영역에 배치될 수도 있다. 특정 실시예에 따르면, 케이싱(202)은 조절 가능한 길이를 가질 수 있고, 케이싱(202)의 길이는 파이프(214)에 있어서의 모니터링 대상 섹션의 길이에 기초하여 선택될 수 있다. 케이싱(202)의 길이는 파이프에 있어서의 모니터링 대상 섹션의 길이보다 크거나 같도록 선택될 수 있다. 게다가, 케이싱(202)이 BOP 스택(212)에 배치되는 경우, 케이싱(202)의 길이는 BOP 스택(212)의 길이보다 크거나 같을 수 있다. 특정 실시예에 따르면, 케이싱(202)은 가요성 재료로 이루어진 시트이다. 가요성 재료의 일례로는 엘라스토머 재료, 고무, 직물 또는 임의의 기타 적절한 가요성 재료를 포함하며, 이들에 한정되진 않는다. 접착제 재료가 시트의 두 단부에 배치되어, 시트의 두 단부를 결합하는 경우에 케이싱(202)으로서 이용될 중공 원통형 구조를 형성하도록 될 수 있다. 특정 다른 실시예에 따르면, 케이싱(202)은 강성 재료로 이루어질 수도 있다. 케이싱(202)은 파이프(214)의 외면 또는 BOP 스택(214)의 내면을 따라 배치될 수 있는 강성 재료로 이루어진 중공 실린더일 수도 있다.

감지 장치(204)는 복수의 위치 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 감지 장치(204)는 파이프(214)에 입사되는 신호를 생성하도록 구성된 트랜스듀서를 포함할 수 있다. 감지 장치(204)로부터의 입사 신호에 노출되는 파이프(214)의 섹션은 신호를 편향 및/또는 반사시킨다. 파이프(214)의 대상 섹션에 의해 야기되는 그러한 변화는 신호에 대한 대상 섹션의 응답으로서 지칭한다. 이러한 위치 신호는 입사 신호에 대한 파이프 섹션의 응답을 포함한다. 감지 장치(204)의 일례로는 초음파 감지 장치, 무선 주파수 식별 송신기 및 토큰의 쌍 등을 포함할 수 있으며 이들에 한정되진 않는다. 감지 장치(204)는 양방향성 및 일방향성일 수 있다. 양방향성 감지 장치(204)는 파이프(214)에 입사되는 신호를 생성하고 또한 파이프(214)의 대상 섹션으로부터의 응답을 수신하도록 구성된다. 또한, 감지 장치(204)는 케이싱(202) 상에, 파이프(214)의 이동 방향(플랫폼(102)에서 해저면(108)으로)에 평행한 케이싱(202)의 길이를 따라 배치된다. 복수의 감지 장치(204)는 복수의 감지 장치 어레이를 형성하도록 그룹으로 나누어진다. 감지 장치(204)의 어레이의 일례가 도 2에 도면 부호 202로 도시되어 있다. 각 감지 장치 어레이는 연속한 감시 장치(204)들의 시리즈를 형성하도록 서로 근접하게 배치된 복수의 감지 장치(204)를 포함한다. 감지 장치 어레이들은 케이싱(202)의 길이를 따라 배치된다. 하나의 실시예에 따르면, 케이싱(202)이 감지 장치(204)와 함께 파이프(214)의 섹션의 외면 상에 배치되는 경우, 감지 장치 어레이 내의 각 감지 장치는 파이프(214)의 길이를 따라 동일 부분을 모니터링하도록 구성된다. 예를 들면, 감지 장치 어레이(220) 내의 감지 장치(204)들은 BOP 스택(212)에 존재하는 파이프(214)의 세그먼트의 섹션(222)을 모니터링하도록 구성된다. 섹션(222)은 케이싱(214)의 길이에 직교한다. 복수의 감지 장치(214)에 의해 생성된 신호는 파이프(214)에 있어서의 모니터링 대상 섹션에 입사된다. 감지 장치(204)는 송신된 신호에 대한 파이프(214)의 대상 섹션의 응답(위치 신호)을 수신하도록 구성된다. 이 위치 신호는 처리 유닛(206)에 송신된다.

특정 실시예에서, 처리 유닛(206)은 마이크로프로세서와 같은 하나 이상의 중앙 처리 유닛(CPU)을 포함하거나, CPU의 기능을 달성하도록 협력하여 작동하는 임의의 적절한 개수의 주문형 집적 회로를 포함할 수도 있다. 프로세서(206)는 메모리를 포함할 수 있다. 이 메모리는 전자, 자기, 광학, 전자기 또는 적외선 시스템, 장치 또는 디바이스를 포함할 수 있다. 메모리의 일반적인 형태로는 하드디스크, 자기 테이프, RAM(Random Access Memory), PROM(Programmable Read Only Memory) 및 EEPROM이나, 예를 들면 다시 쓰기 가능한 CDROM 또는 DVD 등의 광학 저장 장치를 포함한다. 처리 유닛(206)은 BOP에서의 파이프의 위치의 결정과 관련된 프로그램 명령을 실행할 수 있고, 그러한 명령이나 파이프의 위치를 결정하는 중에 또는 그 후에 발생할 수 있는 다른 작업(activity)에 응답하여 작동할 수 있다. 그러한 프로그램 명령은 논리 함수를 실행하기 위한 실행 가능 명령의 목록을 포함할 것이다. 이 목록은 명령을 검색, 처리 및 실행할 수 있는 컴퓨터 기반 시스템에 의해 또는 그와 연결하여 사용하도록 임의의 컴퓨터 판독 가능 매체에 구현될 수 있다. 대안적으로, 처리의 일부 또는 전부가 추가적 처리 유닛(206)에 의해 원격으로 수행될 수도 있다.

처리 유닛(206)은 각 감지 장치(204)와 파이프(214)의 모니터링 대상 섹션 간의 거리를 계산하도록 구성된다. 감지 장치(204)와 파이프(214)의 대상 섹션 간의 거리는 복수의 위치 신호를 통해 계산된다. 또한, 처리 유닛(206)은 각 감지 장치(204)와 파이프(214)의 모니터링 대상 섹션 간의 거리를 비교하도록 구성된다. 감지 장치(204)와 파이프(214)의 모니터링 대상 섹션 간의 거리의 비교에 기초하여, 처리 유닛(206)은 복수의 경보를 생성하도록 구성된다. 복수의 경보는 적어도 하나의 감지 장치(204)와 파이프(214) 간에 결정된 거리가 파이프(214)와 감지 장치(204) 간의 기준 또는 예상 거리와 상이한 경우에 생성되는 제1 경보를 포함한다. 경보는 또한 적어도 하나의 감지 장치 어레이 내의 각 감지 장치(204)와 파이프(214) 간의 거리가 파이프(214)와 감지 장치(204)들 간의 기준 거리와 상이한 경우에 생성되는 제2 경보를 포함한다.

제1 경보 및 제2 경보를 발생시키는 데에 이용되는 감지 장치(204)와 파이프(214)의 대상 섹션 간의 기준 또는 예상 거리는 다양한 채널을 통해 처리 유닛(206)에 제공될 수 있다. 이들 채널로는 운용자로부터의 입력, 기준 파이프로부터 결정되는 미리 정해진 거리, 및 처리 유닛(206)에 의한 동적 결정을 포함하며, 이들에 한정되진 않는다. 처리 유닛(206)에 의한 기준 또는 예상 거리의 동적 결정은 파이프(214)와 감지 장치(204) 중 하나 간의 실제 거리를 예상 거리로서 선택하는 것을 포함할 수 있다. 실제 거리 중 하나를 예상 거리로서 선택하기 위해, 처리 유닛(206)은 복수의 센서 어레이로부터 제1 세트의 센서 어레이를 선택하도록 구성될 수 있다. 제1 세트의 센서 어레이는 센서 어레이 내의 각 감지 장치(204)와 파이프(214) 간의 거리가 동일한 센서 어레이를 포함한다. 예를 들면, 동적 결정 중에, 처리 유닛(206)은 제1 세트의 센서 어레이 중 하나이도록 센서 어레이(220)를 선택하도록 구성될 수 있다. 센서 어레이(220)는 센서 어레이(220)의 각 감지 장치(204)와 파이프(214) 간의 거리가 동일하도록 되어 있다. 또한, 처리 유닛(206)은 또한 센서 어레이(224)의 각 감지 장치(204)와 파이프(214) 간의 거리가 동일하다면 센서 어레이(224)를 제1 세트의 센서 어레이 중 하나이도록 선택할 수도 있다. 게다가, 처리 유닛(206)은 제1 세트의 어레이로부터의 각 어레이에 의해 관측된 평균 거리를 비교한다. 예를 들면, 어레이(220)에 의해 관측된 평균 거리가 제1 세트의 센서 어레이 내의 어레이(224)에 의해 관측된 평균 거리와 비교된다. 처리 유닛(206)은 또한 제1 세트의 센서 어레이로부터의 평균 거리 중 최대의 평균 거리를 기준 또는 예상 거리로서 선택하도록 구성된다. 예를 들면, 어레이(220)에 의해 관측된 평균 거리가 제1 세트의 어레이 내의 다른 센서 어레이(224)에 의해 관측된 평균 거리보다 크거나 같은 경우에, 어레이(220)의 평균 거리가 예상 거리로서 선택될 수 있다. 따라서, 처리 유닛(206)은 어레이(220)가 파이프(214)의 나머지 부분과 비교해 최소 직경을 갖는 파이프(214)의 섹션을 검출하도록 배치된 경우에, 어레이(220)와 파이프(214) 간의 거리를 예상 거리로서 선택하도록 구성된다. 예를 들면, 어레이(220)는 파이프 조인트를 포함하지 않는 파이프의 섹션에 근접하게 놓이도록 배치될 수 있다. 반면, 어레이(224)는 파이프(214)의 파이프 조인트에 근접하도록 배치될 수 있다. 이러한 시나리오에서, 예상 거리의 동적 결정 시에, 처리 유닛(206)은 어레이(220)와 파이프(214) 간의 거리를 예상 거리로서 선택하도록 구성된다.

제1 경보 및 제2 경보는 하나의 실시예에 따르면 파이프(214)와 관련된 적어도 하나의 상태를 나타낼 수 있다. 하나의 감지 장치(214)가 해당 특정 어레이의 나머지 감지 장치(204)와는 상이한 측정치를 보이는 경우에 생성되는 제1 경보는 파이프(214)가 측방향 이동을 보일 수 있음을 나타낸다. 다시 말해, 제1 경보는 파이프(214)가 보호 케이싱(114) 및/또는 케이싱(202)의 중심으로부터 보호 케이싱(114) 및/또는 케이싱(202)의 벽 쪽으로의 이동을 보일 때에 생성될 수 있다. 처리 유닛(206)은 제1 경보를 발생시키면서 각 감지 장치(204)와 파이프(214) 간의 거리를 예상 거리와 비교한다. 처리 유닛(206)이 특정 센서 어레이에 대해 그 센서 어레이의 감지 장치(204) 중 어느 하나와 파이프(214) 간의 거리가 그 센서 어레이의 나머지 감지 장치(204)와 파이프(214) 간의 거리 또는 예상 거리보다 작다고 결정한 경우에, 제1 경보를 발생시킨다. 제2 경보는 시스템(200)의 감지 장치(204)의 작동 범위 내에 파이프 조인트의 존재를 표시하는 것이다. 감지 장치 어레이(200)는 2개의 감지 장치 어레이 간의 거리가 파이프 조인트의 길이보다 크도록 배치된다. 제2 경보를 생성하기 위해, 처리 유닛(206)은 각 어레이와 파이프(214) 간의 평균 거리를 예상 거리와 비교한다. 처리 유닛(206)이 각 어레이와 파이프(214) 간의 평균 거리가 예상 거리와 동일하다고 결정한 경우, 감지 장치(205)가 어떠한 파이프 조인트 부근에도 있지 않은 것으로 결론 내린다. 또한, 처리 유닛(206)이 각 어레이에 대한 평균 거리와 예상 거리 간의 차이가 특정 범위 내에 있다고 결정한 경우, 감지 장치(204)가 어떠한 파이프 조인트 부근에도 있지 않은 것으로 결론 내린다. 게다가, 처리 유닛(206)이 각 어레이에 대한 평균 거리와 예상 거리 간의 차이가 특정 범위보다 크다고 결정한 경우, 적어도 하나의 어레이가 파이프 조인트 부근에 있는 것으로 결론 내린다. 처리 유닛(206)은 모든 어레이에 대한 평균 직경 중 최소의 평균 직경을 갖는 어레이가 파이프 조인트 부근에 있는 것으로 결론 내린다. 따라서, 처리 유닛(206)은 시스템(200)으로부터 특정 어레이가 파이프 조인트 부근에 있음을 나타내는 제2 경보를 발생시킨다. 예상 거리와 평균 거리 간의 차이에 대한 특정 범위는 파이프(214)의 보통의 섹션의 직경과 파이프 조인트의 직경 간의 차이보다 작도록 선택된다.

처리 유닛(206)은 또한 제어기(216)에 통신 가능하게 결합된다. 제어기(216)는, 처리 유닛(206)에 의해 발생된 경보에 근거하여, BOP 스택(212)에 대한 파이프의 위치에 기초한 교정 작업을 취하도록 구성될 수 있다. 게다가, 처리 유닛(206) 및/또는 제어기(216)는 유압/전기 라인(28)을 통해 경보를 플랫폼(102)에 전달할 수 있다. 교정 작업은 BOP 스택(212)에 대한 파이프(214)의 위치가 원하는 바가 아닌 경우에 플랫폼(102)으로부터 개시될 수 있다. 예를 들면, 플랫폼(102)은 제1 경보가 발생되는 경우에 플랫폼(102)에 직교하는 방향으로 파이프(214)를 이동시킬 수 있다. 또한, 플랫폼(102)은 제2 경보가 발생되는 경우에 해저면을 향한 방향으로 파이프(214)를 더욱 이동시킬 수 있다. 제어기(216)는 또한 제1 경보 또는 제2 경보가 발생되는 경우에 BOP 램의 작동을 수정하도록 구성되어, 램이 파이프 조인트 위치에서 파이프(214)를 절단하려 하는 것을 피할 수 있다.

시스템은 또한 처리 유닛(206)에 결합된 데이터 저장소(208)를 포함할 수 있다. 데이터 저장소(208)는 파이프와 감지 장치(204) 간에 계산된 이전의 파이프 거리를 저장하도록 구성된다. 게다가, 데이터 저장소(208)는 또한 파이프(214)와 감지 장치(204) 간의 예상 거리를 저장하도록 구성된다. 처리 유닛(206)은 또한 각 감지 장치(204)와 파이프(214) 간에 결정된 거리를 보상 인자를 갖고 조절하도록 구성될 수도 있다. 보상 인자는 파이프(214)와 케이싱(202) 사이의 공간에 존재하는 유체의 특성 또는 파이프(214)와 케이싱(202) 사이의 공간에 이물질의 존재에 의존할 수 있다. 보상 인자는 감지 장치(204)에 대한 파이프(214)의 거리와 예상 거리 간의 비교와는 반대로 파이프(214)에서의 유체 특성의 변화로 인해 처리 유닛(214)에 의해 생성될 수 있는 잘못된 경보를 제거 또는 감소시키는 데에 도움을 준다. 처리 유닛(206)은 각 감지 장치(214)와 파이프(202) 간의 거리를 감지 장치(214)와 파이프(202) 간의 예상 거리와 비교한다. 각 감지 장치(204)와 파이프(214) 간의 거리와 예상 거리 간의 차이는 오프셋 또는 게인 인자(gain factor)로서 간주된다. 오프셋 또는 게인 인자는 교정 유닛(210)에 전달된다. 교정 유닛(210)은 각 감지 장치(204)에 대한 적절한 보상 인자를 갖고 각 감지 장치(204)의 후속 측정치를 조절한다. 감지 장치(204)의 후속 측정치는 측정치에 있어서의 보상의 필요에 대해 예상 거리와 비교된다.

상이한 타입의 감지 장치(204)에 기초하여 BOP 스택(212)에서 파이프(214)의 위치를 결정하는 시스템의 바람직한 구성들을 도 3 및 도 4와 함께 설명한다.

도 3은 BOP 스택(212)에 대해 파이프(214)의 위치를 결정하는 시스템의 바람직한 실시예(300)를 도시한다. 시스템(300)은 케이싱(302), 복수의 감지 장치(304) 및 처리 유닛(306)을 더 포함한다. 도 2와 관련하여 설명한 바와 같이, 케이싱(302)은 가요성 재료 또는 강성 재료로 이루어질 수 있고, 파이프(214)의 모니터링 대상 섹션의 외면 주위에 배치되도록 구성될 수 있다. 특정 실시예에서, 케이싱(302)은 파이프(214)가 이동하고 있을 때에 BOP 스택(212)에 존재하는 파이프(214)의 섹션이 모니터링될 수 있도록 BOP 스택(212)의 내면 둘레에 배치된다. 도시한 실시예에서, 파이프(214)의 모니터링 대상 섹션은 BOP 스택(212)에 존재한다.

게다가, 도시한 실시예에서, 감지 장치(304)는 케이싱(302) 상에 배치된다. 감지 장치(304)들은 복수의 감지 장치 어레이(308, 310, 312)를 형성하도록 케이싱(302) 상에 배치된다. 각 감지 장치 어레이(308, 310, 312)는 파이프(214)의 길이에 직교하는 평면에 배치된 하나 이상의 감지 장치(304)를 포함한다. 하나의 실시예에서, 케이싱(302)은 파이프(214)의 대상 섹션 주위에 둘러진다. 케이싱(302)은 파이프(214) 주위에 배치되는 원통형 구조를 형성하도록 단부에서 밀봉된다. 다른 실시예에서, 케이싱(302)은 파이프(214)가 케이싱(302)의 벽에 의해 둘러싸일 수 있도록 개구를 제공한다. 케이싱(302)이 파이프(214) 주위에 둘러지는 경우, 각 감지 장치 어레이(308, 310, 312)는 둘레방향으로 파이프(214)의 일부분을 둘러싼다. 또한, 감지 장치 어레이(308, 310, 312)는 파이프(214)의 이동 방향(플랫폼(102)에서 해저면(108)으로)에 평행한 케이싱(302)의 길이를 따라 서로 이격되게 배치된다. 작동 중에, 케이싱(302)이 파이프(214) 상에 배치되는 경우, 감지 장치(304)의 어레이(308, 310, 312)는 파이프(214)의 모니터링 대상 섹션의 길이는 물론 파이프(214)의 대상 섹션의 둘레를 커버한다. 또한, 감지 장치(304)는 감지 장치(304)와 파이프(214) 간의 거리를 결정하도록 구성된다. 감지 장치(304)는 특정 실시예에 따르면, 일방향 또는 양방향 초음파 감지 장치일 수 있다.

감지 장치(304)는 여기 신호가 제공되는 경우에 파이프(214)에 입사되는 신호를 전송하도록 구성된다. 그 신호는 파이프(214)의 표면으로부터 편향되거나 및/또는 반사된다. 감지 장치(304)에 의해 전송된 신호에 대한 위치 신호로도 지칭하는 파이프(214)의 신호 응답은 감지 장치(304)에 의해 포착된다. 그 위치 신호는 파이프(214)와 각 감지 장치(304) 간의 거리를 결정하도록 구성된 처리 유닛(306)으로 전송된다.

처리 유닛(306)은 예를 들면 파이프 표면으로부터의 입력 신호의 반사를 포집하는 데에 각 감지 장치(304)에서 걸린 시간에 의해 파이프(214)와 각 감지 장치(304) 간의 거리를 결정한다. 처리 유닛(306)은 또한 파이프(214)와 각 감지 장치(304) 간의 거리의 분석에 기초하여 복수의 경고를 발생시키도록 구성된다. 작동 시에, 처리 유닛(306)은 복수의 경보를 발생시키도록 각 감지 장치(304)와 파이프(214) 간의 거리를 기준 또는 예상 거리와 비교한다. 구체적으로, 처리 유닛(306)은 적어도 하나의 감지 장치(304)와 파이프 간의 거리가 기준 거리와 상이한 경우에 제1 경보를 발생시킨다. 한편, 제2 경보는 파이프와 적어도 하나의 감지 장치 어레이(308, 310 또는 312)의 각 감지 장치(304) 간의 거리가 기준 거리와 상이한 경우에 발생된다.

하나의 실시예에서, 처리 유닛(306)은 사용자 인터페이스를 통해 운용자로부터 기준 거리를 수신한다. 또한, 기준 거리는 기준 파이프로부터 결정되어 처리 유닛(306)에 제공될 수도 있다. 게다가, 처리 유닛(306)은 감지 장치(304)와 파이프(214) 간에 결정된 현재의 거리로부터 기준 거리를 동적으로 결정하도록 구성될 수도 있다. 동적 결정 시에, 처리 유닛(306)은 감지 장치(304)와 파이프(214) 간의 실제 거리 중 하나를 선택한다. 실제 거리 중 하나를 예상 거리로서 선택하기 위해, 처리 유닛(306)은 복수의 어레이(308, 310, 312)로부터 제1 세트의 어레이를 결정한다. 제1 세트의 어레이는 특정 어레이의 각 감지 장치(304)와 파이프(214) 간의 거리가 동일한 어레이를 포함한다. 예를 들면, 제1 세트의 어레이는 어레이(308)의 각 감지 장치(304)와 파이프(214) 간의 거리가 동일하고, 어레이(310)의 감지 장치(304)와 파이프(214) 간의 거리가 동일한 경우에 센서 어레이(308, 310)를 포함할 수 있다. 또한, 처리 유닛(306)은 제1 세트의 어레이로부터의 각 어레이에 의해 관측된 평균 거리를 비교한다. 예를 들면, 어레이(308)에 의해 관측된 평균 거리가 제1 세트의 어레이 내의 다른 어레이(310)에 의해 관측된 평균 거리와 비교된다. 처리 유닛(306)은 또한 제1 세트의 어레이로부터 나머지 평균 거리보다 큰 평균 거리를 기준 또는 예상 거리로서 선택하도록 구성된다. 예를 들면, 어레이(308)에 의해 관측된 평균 거리가 제1 세트의 어레이 내의 다른 센서 어레이(310)에 의해 관측된 평균 거리보다 크거나 같은 경우에, 어레이(308)의 평균 거리가 예상 거리로서 선택될 수 있다. 따라서, 처리 유닛(306)은 어레이(308)가 파이프(214)의 나머지 부분과 비교해 최소 직경을 갖는 파이프(214)의 섹션을 검출하도록 배치된 경우에, 어레이(308)와 파이프(214) 간의 거리를 예상 거리로서 선택하도록 구성된다. 예를 들면, 어레이(308)는 파이프 조인트를 포함하지 않는 파이프의 섹션에 근접하게 놓이도록 배치될 수 있다. 반면, 어레이(310)는 파이프(214)의 파이프 조인트에 근접하도록 배치될 수 있다. 이러한 시나리오에서, 예상 거리의 동적 결정 시에, 처리 유닛(306)은 어레이(308)와 파이프(214) 간의 거리를 예상 거리로서 선택하도록 구성된다.

도 4는 BOP에서의 파이프의 위치를 결정하는 시스템의 다른 바람직한 실시예(400)를 도시한다. 이 시스템은 케이싱(402), 복수의 감지 장치(404), 처리 유닛(406) 및 식별 토큰(408)을 포함한다. 감지 장치(404)들은 감지 장치(404)의 복수의 어레이(410, 412, 414)를 형성하도록 케이싱(402) 상에 배치된다. 케이싱(402)은 파이프(214)의 모니터링 대상 섹션의 외면 상에 배치된다. 식별 토큰(408)은 파이프(214)의 모니터링 대상 섹션 상의 미리 정해진 위치에 배치된다. 식별 토큰(408)은 능동적 토큰은 물론 수동적 토큰일 수 있다.

각 감지 장치(404)는 하나의 실시예에 따르면, 파이프(214)의 모니터링 대상 섹션에 질의 신호(interrogation signal)를 전송하도록 구성된 트랜스시버(transceiver)를 포함한다. 하나의 실시예에서, 질의 신호는 모니터링 대상 파이프(214)에 입사되는 무선 주파수(RF) 신호일 수 있다. 모니터링 대상 파이프(214) 상의 미리 정해진 위치에 배치된 식별 토큰(408)은 전송된 질의 신호를 수신하여 이 전송된 신호에 대한 응답을 생성한다. 위치 신호로서 지칭되는 그 응답은 처리 유닛(406)에 전달된다. 처리 유닛(406)은 위치 신호에 기초하여 파이프와 감지 장치(404) 간의 거리를 결정하도록 구성된다. 하나의 실시예에 따르면, 처리 유닛(406)은 감지 장치(404)에 의해 수신된 위치 신호의 강도를 이용하여 각 감지 장치(404)와 파이프(214) 간의 거리를 계산하도록 구성된다. 처리 유닛(406)은 또한 감시 장치(404)로부터 수신된 위치 신호로부터 노이즈를 제거하도록 구성된 복수의 신호 처리 컴포넌트를 포함할 수도 있다. 또한, 처리 유닛(406)은 토큰(408)으로부터 각 감지 장치(404)에서 위치 신호를 수신하는 데에 걸리는 시간을 측정함으로써 감지 장치(404)와 파이프(214) 간의 거리를 계산하도록 구성될 수 있다.

식별 토큰(408)이 능동적 식별 토큰인 경우에, 그 식별 토큰(408)은 주기적으로 위치 신호를 감지 장치(404)로 전송하도록 구성된다. 처리 유닛(406)은 각 감지 장치(404)에 의해 수신된 위치 신호의 강도에 기초하여 각 감지 장치(404)와 파이프(214) 간의 거리를 결정하도록 구성된다.

작동 중에, 각 감지 장치(404)는 식별 토큰(408)을 향해 보내지는 신호를 생성하고 그 식별 토큰(408)으로부터 위치 신호를 수신한다. 처리 유닛(406)은 각 위치 신호에 기초하여 파이프(214)와 감지 장치(404) 간의 거리를 계산한다. 또한, 처리 유닛(406)은 파이프(214)를 모니터링하기 위한 기준 거리를 결정한다. 이 기준 거리는 각 감지 장치(404)와 파이프(214) 간의 거리로부터 계산된다. 처리 유닛(406)은 또한 감지 장치(404)와 파이프(214) 간의 거리와 예상 거리 간의 비교에 기초하여 경보를 발생시키도록 구성된다.

도 5는 BOP 스택(212)에서 파이프(214)의 위치를 결정하는 방법의 흐름도를 도시한다. 단계 502에서, 그 방법은 복수의 감지 장치로부터 복수의 위치 신호를 수신하는 것을 포함한다. 복수의 위치 신호는 모니터링 대상 파이프에 입사되는 복수의 감지 장치 각각에 의해 생성된 입력 신호에 대한 응답으로서 생성된다. 감지 장치는 모니터링 대상 파이프의 외면에 배치된 케이싱 상에 배치된다. 감지 장치들은 복수의 감지 장치 어레이를 형성하도록 케이싱 상에 배치된다. 감지 장치 어레이들은 각 어레이가 둘레 방향으로 파이프를 커버하고, 감지 장치 어레이들이 케이싱의 길이를 커버하도록 배치된다.

또한, 단계 504에서, 감지 장치와 파이프 간의 기준 거리가 계산된다. 감지 장치와 파이프 간의 기준 거리는 각 감지 장치와 파이프 간에 결정된 거리에 기초하여 계산된다. 결정된 거리 중 가장 큰 거리가 기준 거리로서 선택될 수 있다. 게다가, 단계 506에서, 그 방법은 파이프에 대한 각 감지 장치의 거리를 기준 거리와 비교하는 것을 포함한다. 단계 508에서, 그 방법은 기준 거리가 복수의 감지 장치 중 적어도 하나와 파이프 간의 거리보다 큰 경우, 또는 그 기준 거리가 적어도 하나의 감지 장치 어레이의 감지 장치들과 파이프 간의 평균 거리보다 큰 경우에 경보를 발생시키는 것을 포함한다.

이와 같이 전술한 다양한 실시예들은 폭발 방지기에서 파이프의 위치를 결정하는 시스템 및 방법을 제공한다. 그 결정 시스템은 BOP 내에서 파이프의 측방향 및/또는 각도 이동에 의해 야기되는 위치 변화에 대해 경보를 발생시킨다. 또한, 그 시스템은 나머지 파이프보다 큰 직경을 갖는 파이프의 부분이 BOP에 존재하는 경우에 경보를 발생시킨다. 그 시스템은 파이프로부터의 응답 신호와 간섭할 수 있는 이물질의 존재로 인해 각 감지 장치에서 야기되는 오프셋을 고려하여 기준 거리를 동적으로 결정하는 것을 포함한다. 게다가, 그 시스템은 BOP에서의 파이프의 전체 직경이 변경되는 경우에도 시스템이 파이프의 위치 결정에 효율적이면서 유용하게 하는 자가 교정 기구를 포함한다.

전술한 상세한 설명은 한정하고자 하는 것이 아니라 예시를 위한 것이라는 점을 이해할 것이다. 예를 들어, 상기한 실시예(및/또는 그 양태)는 서로 조합하여 이용될 수도 있다. 게다가, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 본 발명의 교시에 특정 상황 또는 재료를 맞추도록 수많은 수정이 이루어질 수도 있다. 본 명세서에서 설명한 치수 및 재료의 종류는 본 발명의 파라미터를 규정하고자 한 것이지만, 이들은 결코 한정하고자 하는 것이 아니라 바람직한 실시예이다. 상기한 상세한 설명을 검토할 시에 수많은 다른 실시예들이 당업자들에게 있어 자명할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위는 물론, 그러한 청구 범위에 부여되는 등가물의 전체 범위에 의해 결정될 것이다. 첨부된 청구 범위에서, "including" 및 "in which"와 같은 용어는 "comprising" 및 "wherein"과 같은 용어 각각에 대한 평이한 영어에서의 동의 어구로서 이용된다. 게다가, 이하의 청구 범위에서, "제1", "제2" 등의 용어는 단지 라벨(label)로서 이용된 것으로, 그 대상물에 순서 또는 위치적 요건을 부여하고자 하는 것은 아니다. 게다가, 후속한 청구 범위의 한정 사항들은 기능식 포맷(means-plus-function format)으로 기재된 것이 아니며, 다른 구조 없이 기능의 기재만이 따르는 "수단"이란 문구를 표현적으로 이용하기 전까지는 35 U.S.C.§112 6항에 기초하여 해석되고자 한 것은 아니다.

본 명세서에서 기술한 설명은 최상의 모드를 비롯한 발명의 다수의 실시예를 개시함과 아울러, 임의의 장치 또는 시스템을 제조 및 사용하고 임의의 포함된 방법을 수행하는 것을 비롯하여 어떠한 당업자라도 본 발명의 실시예를 실시할 수 있도록 하기 위해 일례들을 이용하고 있다. 본 발명의 특허 가능한 범위는 청구 범위에 의해서 정해지고, 당업자에게 일어나는 다른 예들을 포함할 수도 있다. 그러한 다른 예들은 그들 예가 청구항들의 문자 언어와 상이하지 않은 구조적인 요소를 갖는 경우, 또는 그들 예가 청구항들의 문자 언어와 별 차이가 없는 등가의 구조적인 요소를 포함하는 경우 청구항들의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같은 단수형태로 사용된 요소 또는 단계는 예외에 대해 명확하게 언급하지 않는다면 복수의 그러한 요소 또는 단계를 배제하지 않는 것으로 이해해야 할 것이다. 게다가, 본 발명의 "하나의 실시예"란 언급은 그에 기술한 특징들을 역시 포함하는 추가적인 실시예들의 존재를 배제하는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다. 게다가, 특별한 특성을 갖는 단수 또는 복수의 요소를 "포함하는", "구비하는" 또는 "갖는" 실시예는 그러한 특성을 갖지 않는 추가적인 그러한 요소를 포함할 수도 있다.

BOP에서 파이프의 위치를 결정하는 전술한 시스템 및 방법에서 특정 변경이 관련된 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있기 때문에, 상기한 상세한 설명에서 설명하거나 첨부 도면에 도시한 모든 주제는 단지 본 발명의 개념을 예시하는 일례로서 해석되어야 하지 발명을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다.

Claims

폭발 방지기(BOP)에 대한 파이프의 위치를 검출하는 시스템으로서:
파이프의 소정 섹션의 외면 주위에 배치되도록 구성된 케이싱으로서, 상기 케이싱의 길이는 상기 파이프의 섹션의 길이보다 크거나 같은 것인 케이싱;
복수의 위치 신호를 생성하도록 구성된 복수의 감지 장치로서, 상기 복수의 감지 장치는 복수의 감지 장치 어레이를 형성하도록 배치되며, 상기 복수의 감지 장치 어레이 각각은 상기 케이싱 주위에 둘레 방향으로 그리고 상기 케이싱의 길이를 따라 서로 이격되게 배치되는 것인 복수의 감지 장치; 및
처리 유닛
을 포함하며, 상기 처리 유닛은,
상기 복수의 위치 신호에 기초하여 상기 파이프와 상기 복수의 감지 장치 각각 간의 거리를 계산하고,
적어도 하나의 감지 장치로부터 결정된 상기 파이프의 거리가 상기 파이프와 감지 장치들 간의 기준 거리와 상이한 경우에 제1 경보를 발생시키고,
적어도 하나의 감지 장치 어레이의 각 감지 장치와 파이프 간의 거리가 상기 파이프와 감지 장치들 간의 기준 거리와 상이한 경우에 제2 경보를 발생시키도록
구성되는 것인 위치 검출 시스템.
제1항에 있어서, 상기 파이프와 감지 장치들 간의 기준 거리는 상기 파이프와 상기 복수의 감지 장치 중 적어도 하나의 감지 장치 간의 거리를 포함하는 것인 위치 검출 시스템.
제2항에 있어서, 상기 처리 유닛은 또한
제1 세트의 어레이 각각과 파이프 간의 평균 거리를 비교하도록 구성되고, 상기 제1 세트의 어레이 중 각 어레이 내의 각 감지 장치와 파이프 간의 거리는 해당 어레이의 나머지 감지 장치와 파이프 간의 거리와 동일하며,
또한, 나머지 평균 거리보다 큰 평균 거리를 기준 거리로서 선택하도록 구성되는 것인 위치 검출 시스템.
제1항에 있어서, 상기 파이프와 감지 장치들 간의 기준 거리는 기준 파이프와 감지 장치들 간의 미리 정해진 거리를 포함하는 것인 위치 검출 시스템.
제1항에 있어서, 상기 파이프와 감지 장치들 간의 기준 거리는 운용자에 의해 제공되는 거리를 포함하는 것인 위치 검출 시스템.
제1항에 있어서, 상기 복수의 감지 장치는 초음파 감지 장치를 포함하는 것인 위치 검출 시스템.
제6항에 있어서, 상기 복수의 위치 신호는 상기 복수의 감지 장치에 의해 전송된 입사 초음파 신호에 대한 파이프의 응답을 포함하며, 상기 파이프의 거리는 상기 감지 장치가 상기 입사 초음파 신호에 대한 파이프의 응답을 포집하는 데에 걸린 시간으로부터 결정되는 것인 위치 검출 시스템.
제1항에 있어서, 상기 복수의 감지 장치 각각은 무선 주파수 송신기를 포함하며, 이 무선 주파수 송신기는 질의 신호(interrogation signal)를 생성하도록 구성되는 것인 위치 검출 시스템.
제8항에 있어서, 상기 파이프 상의 미리 정해진 위치에 배치된 무선 주파수 식별 토큰을 더 포함하는 것인 위치 검출 시스템.
제9항에 있어서, 상기 복수의 위치 신호는 상기 무선 주파수 송신기에 의해 전송된 질의 신호에 대한 상기 무선 주파수 식별 토큰의 응답을 포함하며, 상기 파이프의 거리는 상기 질의 신호에 대한 상기 무선 주파수 식별 토큰의 응답의 세기로부터 결정되는 것인 위치 검출 시스템.
제1항에 있어서, 상기 감지 장치에 대한 이전의 파이프 거리를 저장하도록 구성된 데이터 저장소를 더 포함하는 것인 위치 검출 시스템.
제11항에 있어서, 상기 처리 유닛은 상기 복수의 위치 신호로부터 결정된 상기 복수의 감지 장치에 대한 파이프의 거리를 상기 이전의 파이프 거리 정보와 비교하도록 구성되는 것인 위치 검출 시스템.
제12항에 있어서, 상기 이전의 파이프 거리와 상기 복수의 위치 신호로부터 결정된 각 감지 장치에 대한 파이프 거리 간의 차가 동일한 경우에, 복수의 감지 장치를 교정하도록 구성된 교정 유닛을 더 포함하는 것인 위치 검출 시스템.
폭발 방지기(BOP)에 대한 파이프의 위치를 모니터링하는 방법으로서:
복수의 감지 장치로부터 복수의 위치 신호를 수신하되, 상기 복수의 감지 장치는 케이싱 상에 배치되어 상기 케이싱의 길이를 따라 복수의 감지 장치 어레이를 형성하며, 상기 케이싱은 파이프의 소정 섹션의 외면에 배치되는 것인, 복수의 위치 신호를 수신하는 것;
상기 복수의 감지 장치와 상기 파이프의 섹션 간의 기준 거리를 계산하는 것;
각 감지 장치와 파이프 간의 거리를 상기 기준 거리와 비교하는 것;
상기 기준 거리가 적어도 하나의 감지 장치와 파이프 간의 거리 또는 적어도 하나의 감지 장치 어레이의 감지 장치들과 파이프 간의 평균 거리 중 적어도 하나보다 큰 경우에 복수의 경보 중 적어도 하나를 발생시키는 것
을 포함하는 위치 모니터링 방법.
제14항에 있어서, 상기 복수의 위치 신호는 상기 복수의 감지 장치 각각에 의해 전송된 초음파 신호에 대한 응답을 포함하는 것인 위치 모니터링 방법.
제14항에 있어서, 상기 복수의 위치 신호는 상기 복수의 감지 장치 각각에 의해 전송된 무선 주파수 질의 신호에 대한 응답을 포함하는 것인 위치 모니터링 방법.
제15항에 있어서, 상기 복수의 위치 신호를 비교하는 것은 상기 복수의 감지 장치 각각에 의해 전송된 초음파 신호에 대한 파이프로부터의 응답을 수신하는 데에 걸리는 시간을 비교하는 것을 포함하는 것인 위치 모니터링 방법.
제16항에 있어서, 상기 복수의 위치 신호를 비교하는 것은 상기 복수의 감지 장치 각각에 의해 전송된 무선 주파수 질의 신호에 대한 응답의 세기를 비교하는 것을 포함하는 것인 위치 모니터링 방법.
제14항에 있어서, 상기 BOP에 대한 파이프의 결정된 위치가 BOP에 대한 파이프의 초기 위치와 다를 경우에 경보를 발생시키는 것을 더 포함하는 것인 위치 모니터링 방법.