KR20160150211A - 머드 생성 장치 - Google Patents

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KR20160150211A
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윤자문
박경석
서진호
이창헌
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 머드 생성 장치에 관한 것으로, 본 실시 예에 따른 머드 생성 장치는 머드 분말을 저장하는 벌크 탱크; 벌크 탱크로부터 공급된 머드 분말에 압축 공기를 가하는 압력 용기; 압력 용기로부터 상기 머드 분말을 공급받는 서지 탱크; 및 서지 탱크로부터 머드 분말을 공급받고, 머드 분말에 드릴수를 혼합하여 머드를 생성하는 믹싱 호퍼를 포함한다. 본 발명의 실시 예에 의하면, 벌크 탱크로부터 서지 탱크로 머드 분말을 효율적으로 이송할 수 있고, 벌크 탱크의 공간 활용도를 높일 수 있으며, 벌크 탱크의 설치 비용과 머드 분말의 이송 비용을 절감할 수 있다.

Description

머드 생성 장치{APPARATUS FOR MANUFACTURING MUD}
본 발명은 머드 생성 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 머드의 생성을 위한 머드 분말을 벌크 탱크(bulk tank)로부터 서지 탱크(surge tank)로 효율적으로 이송할 수 있고, 벌크 탱크의 공간 활용도를 높일 수 있는 머드 생성 장치에 관한 것이다.
드릴십(drill ship)에서 드릴링 작업을 위해서는 머드(mud)의 사용이 필수적이다. 머드는 주로 드릴비트의 열을 낮추거나 머드의 점성을 이용해서 드릴비트에 의해 깎인 돌들을 드릴십으로 이송시키는데 사용된다. 도 1은 종래의 머드 생성 장치(10)를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 드릴십에서는 벤토나이트(bentonite), 바라이트(barite)와 같은 머드 분말을 벌크 탱크(bulk tank)(12)에 저장해두었다가, 필요시에 믹싱 호퍼(mixing hopper)(16) 내에서 머드 분말과 드릴 워터(drill water)를 섞어서 머드를 제조한다. 이때 머드 분말을 저장해 놓은 벌크 탱크(12)는 서지 탱크(surge tank)(14)로 머드 분말을 이송한다. 서지 탱크(14)에 모인 머드 분말은 서지 탱크(14)의 하부에 위치한 믹싱 호퍼(16)로 적정량만큼 보내지고, 믹싱 호퍼(16)에서 드릴 워터와 머드 분말이 섞여져 머드를 제조하게 된다.
드릴십의 무게중심을 낮추고 각종 드릴 설비의 효율적인 공간 활용을 위하여, 벌크 탱크(12)는 통상 드릴십 내에 서지 탱크(14)와 믹싱 호퍼(16)보다 하부 측에 배치되어 있다. 머드 분말을 하부 측의 벌크 탱크(12)로부터 상부 측의 서지 탱크(14)로 이송하기 위하여, 압축공기를 벌크 탱크(12) 내부에 보내어 벌크 탱크(12)와 서지 탱크(14) 사이의 압력차를 형성하고, 압축공기의 흐름에 따라 머드 분말을 서지 탱크(14)로 이송하게 된다. 따라서 벌크 탱크(12)에 가압을 해야 하므로, 벌크 탱크(120)는 원통형의 압력 용기로 구성된다.
머드 사용에 대비하여 많은 양의 머드 분말을 저장하기 위해, 원통형의 벌크 탱크(120)는 다수 개로 설치된다. 그런데 벌크 탱크(12)의 원통형 형상으로 인하여, 벌크 탱크(12)들 사이와 벌크 탱크(12) 주변에 빈 공간이 생기게 된다. 이러한 벌크 탱크(12) 주변의 빈 공간은 아무 활용가치가 없는 데드존(dead zone)으로 남게 되며, 선박 내의 공간 활용의 효율성을 떨어뜨린다. 또한 벌크 탱크(12)에서 서지 탱크(14)로 에어를 통해 머드 분말을 이송할 경우, 벌크 탱크(12) 전체를 가압해야 하므로, 많은 양과 고압의 에어를 필요로 하게 되고, 이로 인해 머드 제조를 위한 비용이 증가하는 문제가 있다.
본 발명은 벌크 탱크로부터 서지 탱크로 머드 분말을 효율적으로 이송할 수 있으며, 벌크 탱크의 공간 활용도를 높일 수 있는 머드 생성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 머드 생성 장치는 머드 분말을 저장하는 벌크 탱크; 상기 벌크 탱크로부터 공급된 머드 분말에 압축 공기를 가하는 압력 용기; 및 상기 압력 용기로부터 상기 머드 분말을 공급받는 서지 탱크를 포함한다.
상기 머드 생성 장치는 상기 서지 탱크로부터 상기 머드 분말을 공급받고, 상기 서지 탱크로부터 공급된 머드 분말에 드릴수를 혼합하여 머드를 생성하는 믹싱 호퍼를 더 포함할 수 있다.
상기 머드 생성 장치는 상기 압력 용기로부터 상기 서지 탱크로 머드 분말이 이송되도록, 상기 압력 용기 내에 압축공기를 공급하는 압축공기 공급라인을 더 포함할 수 있다.
상기 벌크 탱크는 다면체의 선체로 제공될 수 있다.
상기 벌크 탱크의 하부는 하향 축소되는 형상으로 제공될 수 있다.
상기 머드 생성 장치는 상기 벌크 탱크와 상기 압력 용기 사이에 구비되고, 상기 벌크 탱크로부터 상기 압력 용기로의 머드 분말 공급을 조절하는 공급 밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 압력 용기는 상기 벌크 탱크의 하부에 복수 개로 구비될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 벌크 탱크로부터 서지 탱크로 머드 분말을 효율적으로 이송할 수 있으며, 벌크 탱크의 공간 배치 활용도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 의하면, 머드 분말 저장을 위한 벌크 탱크의 설치 비용과, 머드 분말을 벌크 탱크로부터 서지 탱크로 이송하기 위한 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 머드 생성 장치(10)를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 머드 생성 장치(100)를 구비한 드릴십(1)을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 머드 생성 장치(100)를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 머드 생성 장치(100)를 구성하는 벌크 탱크(120)와 압력 용기(140), 서지 탱크(160)의 개략적인 형태를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 머드 생성 장치(100)의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 머드 생성 장치(100)를 개략적으로 보여주는 도면이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도면에서 일부 구성은 다소 과장되거나 축소되어 도시될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 구성요소를 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 머드 생성 장치(100)를 구비한 드릴십(1)을 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 머드 생성 장치(100)를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 머드 생성 장치(100)를 구성하는 벌크 탱크(120)와 압력 용기(140), 서지 탱크(160)의 개략적인 형태를 보여주는 도면이다. 도 2에 도시된 예에는 머드 생성 장치(100)가 드릴십(drillship)(1)에 구비되어 있으나, 본 실시 예에 따른 머드 생성 장치(100)는 드릴십(1) 뿐만 아니라, 반잠수식 시추선(semi-submersible rig)과 같은 해양 구조물 등에 제공될 수도 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 드릴십(1)에는 원유, 가스 시추를 위한 각종 작업 설비가 탑재되며, 선체 내부에 머드 생성 장치(100)가 제공된다. 머드 생성 장치(100)는 예를 들어, 드릴링(drilling) 작업을 위한 머드를 생성하기 위한 장치일 수 있다. 머드는 예를 들어, 벤토나이트(bentonite) 또는 바라이트(barite) 등의 머드 분말을 물(드릴 워터)과 섞어 제조될 수 있다. 본 실시 예에 따른 머드 생성 장치(100)는 벌크 탱크(120), 압력 용기(140), 서지 탱크(160) 및 믹싱 호퍼(180)를 포함한다.
벌크 탱크(120)는 머드 분말을 저장하기 위한 용기이다. 드릴십(1)의 무게중심을 낮추고, 각종 드릴 설비의 효율적 공간 활용을 위하여, 벌크 탱크(120)는 드릴십(1)의 선체 내부에 서지 탱크(120)와 믹싱 호퍼(180)보다 하부 측에 배치될 수 있다. 벌크 탱크(120)에 저장된 머드 분말의 적어도 일부는 중력에 의해 압력 용기(140)로 공급된다.
벌크 탱크(120)의 하부에는 다수 개의 압력 용기(140)가 설치된다. 압력 용기(140)는 벌크 탱크(120)로부터 머드 분말을 공급받고, 벌크 탱크(120)로부터 공급된 머드 분말에 압축 공기를 가하여 머드 분말을 서지 탱크(160)로 이송한다. 압력 용기(140)는 압축 공기에 의한 머드 분말의 이송 효율을 높이기 위해, 대략 원통 형상으로 제공될 수 있다.
벌크 탱크(120)로부터 압력 용기(140)로 머드 분말을 공급하는 방식은 특별히 제한되지 않는다. 일 예로, 벌크 탱크(120)와 압력 용기(140) 사이에는 공급 밸브와 같은 개폐 장치(도시생략)가 구비될 수 있다. 개폐 장치는 벌크 탱크(120)로부터 압력 용기(140)로 머드 분말이 공급되는 동안에만 개방되고, 압력 용기(140)에 압축 공기가 가해져 압력 용기(140)로부터 서지 탱크(160)로 머드 분말이 공급되는 동안에는 벌크 탱크(120)와 압력 용기(140) 사이를 차단할 수 있다. 벌크 탱크(120)로부터 압력 용기(140)로의 머드 분말의 공급 여부, 공급량은 공급 밸브의 개폐 및 개폐 정도에 따라 조절될 수 있다. 다른 예로, 컨베이어에 의해 벌크 탱크(120)로부터 압력 용기(140)로 머드 분말을 공급하는 등의 방식도 고려될 수 있다.
서지 탱크(140)는 다수의 압력 용기(140)로부터 머드 분말을 공급받는다. 압력 용기(140)와 서지 탱크(140)는 공급관(150)으로 연결되며, 공급관(150)을 통해 머드 분말이 압력 용기(140)로부터 서지 탱크(140)로 이송된다. 서지 탱크(140)는 다수개 구비될 수 있다. 다수의 서지 탱크(140)는 다수의 압력 용기(140)와 일대일 대응하도록 연결될 수도 있고, 하나의 서지 탱크(140)가 여러 개의 압력 용기(140)로부터 머드 분말을 공급받도록 연결되거나, 혹은 여러 개의 서지 탱크(140)가 하나의 압력 용기(140)로부터 머드 분말을 공급받도록 연결되는 것도 가능하다.
믹싱 호퍼(mixing hopper)(180)는 서지 탱크(160)의 하부 측에 배치되어, 서지 탱크(160)로부터 적정량의 머드 분말을 공급받고, 서지 탱크(160)로부터 공급받은 머드 분말에 드릴수(drill-water)를 혼합하여 머드를 생성한다. 믹싱 호퍼(180) 내에는 머드 분말과 드릴수를 혼합 교반하기 위한 교반기(agitator)가 제공될 수 있다. 드릴수는 해수 또는 청수로 제공될 수 있다.
본 실시 예의 경우, 종래와 달리 벌크 탱크(120)의 하부 측에 구비된 압력 용기(140)에만 압축 공기가 공급되고, 벌크 탱크(120) 내부에는 압축 공기가 유입되지 않기 때문에, 벌크 탱크(120)를 압력 용기로 형성하지 않아도 된다. 따라서 벌크 탱크(120)를 원통형의 압력 용기 대신 육면체 등의 형상으로 형성할 수 있고, 이에 따라 드릴십(1)의 선체 내부 공간 활용도를 높일 수 있다.
또한 종래에는 머드 분말을 원활하게 이송하도록 각 벌크 탱크 내에 강한 압력을 형성하기 위해 여러 개의 벌크 탱크를 두고 있으나, 본 실시 예의 경우 벌크 탱크(120)에 압축 공기를 가하지 않기 때문에 벌크 탱크를 하나의 큰 용기로 구현할 수 있다. 이에 따라 벌크 탱크들 사이에 데드존(dead zone)이 형성되어 공간 활용도가 떨어지는 종래의 문제점을 개선할 수 있다. 또한 벌크 탱크(120)를 육면체 형상 또는 다면체의 선체로 형성할 수 있어, 벌크 탱크(120)의 설치 비용을 줄일 수 있는 이점도 있다.
또한 본 실시 예에 의하면, 벌크 탱크(120)의 내부에 압축 공기를 가하는 대신, 벌크 탱크(120)보다 작은 크기의 압력 용기(140)에만 압축 공기를 가하여 머드 분말을 서지 탱크(160)로 이송할 수 있기 때문에, 압축 공기의 공급량을 줄일 수 있으며, 이에 따라 머드 분말의 이송을 보다 효율적으로 수행할 수 있고, 머드 분말의 이송 비용을 줄일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 머드 생성 장치(100)의 구성도이다. 도 5를 참조하여 본 실시 예에 따른 머드 생성 장치(100)의 동작과 기능 및 작용효과에 대해 설명한다. 도 5에서, 서지 탱크(160)는 벌크 탱크(120)와 압력 용기(140)보다 하부 측에 위치한 것으로 도시되어 있으나, 서지 탱크(160)는 벌크 탱크(120)와 압력 용기(140)보다 높은 위치에 설치될 수 있다.
벌크 탱크(120)의 상부측에는 벌크 탱크(120)로 머드 분말을 공급하기 위한 머드분말 공급라인(122)이 형성되고, 머드분말 공급라인(122)에는 벌크 탱크(120)로의 머드 분말 공급량을 조절하는 조절밸브(122a)가 형성될 수 있다. 머드 분말은 공급선(supply vessel) 등으로부터 머드분말 공급라인(122)을 통해 벌크 탱크(120) 내부로 공급될 수 있다.
벌크 탱크(120) 내부에 머드 분말이 공급되면, 벌크 탱크(120)와 압력 용기(140) 사이의 공급라인에 설치된 공급 밸브(130)가 개방되고, 중력에 의해 머드 분말이 벌크 탱크(120)로부터 압력 용기(140)로 제공된다. 압력 용기(140) 내에 머드 분말이 공급되면, 공급 밸브(130)가 닫히고, 압축공기 공급라인(142)을 통해 압력 용기(140) 내에 압축공기가 가해진다. 이 과정에서 벌크 탱크(120)에는 압축공기가 가해지지 않고, 압력 용기(140)에만 압축공기를 공급하여 가압한다. 한편, 압축공기의 공급 직전에 서지 탱크(160)의 배기 밸브(166)를 개방하여 서지 탱크(160)의 압력을 대기압으로 설정한다.
압력 용기(140)에 압축공기가 가해지면, 압력 용기(140)와 서지 탱크(160) 사이의 압력차에 따라 머드 분말이 압축공기의 흐름에 따라 공급관(150)과 유입관(162)을 통해 압력 용기(140)로부터 서지 탱크(160)로 이송된다. 머드 분말을 압력 용기(140)에서 서지 탱크(160)로 보내기 위해서 압력 용기(140)에 가압을 해야 되므로, 벌크 탱크(120)와 압력 용기(140) 사이의 공급 밸브(130)는 차단되며, 압력 용기(140)가 가압되면, 공급관(150) 상의 모든 격리밸브(isolation valve)는 개방된다. 이때, 머드 분말의 이송을 돕기 위해 압력 용기(140)에 구비된 퍼지 밸브(146)를 약간(대략 30% 정도) 개방할 수 있다.
서지 탱크(160)의 머드 분말의 레벨이 원하는 높이에 도달하면, 압력 용기(140)의 배출 밸브를 비롯하여 공급관(150) 상의 모든 격리밸브(isolation valve)가 닫히고, 압력 용기(140)로 압축 공기를 공급하는 압축공기 공급라인(142)에 설치된 공기유입 밸브 또한 차단된다. 압력 용기(140)의 퍼지 밸브(146)는 잔여 머드 분말이 남지 않도록 완전히 개방된 후, 일정 시간 경과 후에 차단된다. 또한 압력 용기(140)의 배기 밸브(144)를 개방하여 압력 용기(140) 내의 압력을 해소하고, 압력이 해소되면 배기 밸브(144)를 닫아준다. 이후 공급라인(164)을 통해 서지 탱크(160)로부터 믹싱 호퍼(180)로 머드 분말이 공급되며, 믹싱 호퍼(180)에서 머드 분말과 드릴워터의 혼합이 이루어져 머드가 제조된다.
본 실시 예에 의하면, 벌크 탱크(120) 전체를 가압할 필요 없이 압력 용기(140)에만 압축공기를 가압하여 머드 분말을 서지 탱크(160)로 이송할 수 있다. 따라서 벌크 탱크(120)를 압력 용기로 하지 않아도 되고, 벌크 탱크(120)의 공간 배치를 효율적으로 할 수 있는 효과가 제공된다. 또한 벌크 탱크(120)를 선체로 제조할 수 있어, 벌크 탱크(120)의 설치 비용을 줄이고, 벌크 탱크(120)를 박스형 등의 형태로 제조하여 데드존(dead zone)을 없애고 공간 활용도를 높일 수 있어, 더욱 많은 머드 분말을 적재할 수 있는 이점이 있다. 또한 공급선(supply boat)을 통한 머드 분말 공급 횟수를 줄여 비용을 절감할 수 있고, 압축 공기의 공급량을 줄일 수 있기 때문에 더욱 효율적인 시스템을 제공할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 머드 생성 장치(100)를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 6의 실시 예를 설명함에 있어서 앞서 설명한 실시 예와 동일하거나 상응하는 구성요소에 대하여는 중복되는 설명을 생략할 수 있다. 도 6을 참조하면, 벌크 탱크(120)는 머드 분말이 저장되는 상부 탱크(120a)와, 머드 분말의 공급을 유도하는 하부 탱크(120b)로 이루어질 수 있다. 하부 탱크(120b)는 하향 축소되는 깔때기 형상으로 제공될 수 있다. 압력 용기(140)는 하부 탱크(120b)의 하부 측에 연결되고, 공급 밸브(130)를 통해 머드 분말을 공급받을 수 있다. 도 6의 실시 예에 의하면, 머드 분말이 중력에 의하여 하부 탱크(120b)를 통해 압력 용기(140)로 원활하게 유입되도록 할 수 있다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
100: 머드 생성 장치 120: 벌크 탱크
130: 공급 밸브 140: 압력 용기
150: 공급관 160: 서지 탱크
180: 믹싱 호퍼

Claims (7)

  1. 머드 분말을 저장하는 벌크 탱크;
    상기 벌크 탱크로부터 공급된 머드 분말에 압축 공기를 가하는 압력 용기; 및
    상기 압력 용기로부터 상기 머드 분말을 공급받는 서지 탱크를 포함하는 머드 생성 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 서지 탱크로부터 상기 머드 분말을 공급받고, 상기 서지 탱크로부터 공급된 머드 분말에 드릴수를 혼합하여 머드를 생성하는 믹싱 호퍼를 더 포함하는 머드 생성 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 압력 용기로부터 상기 서지 탱크로 머드 분말이 이송되도록, 상기 압력 용기 내에 압축 공기를 공급하는 압축공기 공급라인을 더 포함하는 머드 생성 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 벌크 탱크는 다면체의 선체로 제공되는 머드 생성 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 벌크 탱크의 하부는 하향 축소되는 형상으로 제공되는 머드 생성 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 벌크 탱크와 상기 압력 용기 사이에 구비되고, 상기 벌크 탱크로부터 상기 압력 용기로의 머드 분말 공급을 조절하는 공급 밸브를 더 포함하는 머드 생성 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 압력 용기는 상기 벌크 탱크의 하부에 복수 개로 구비되는 머드 생성 장치.
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