KR20170024679A - 시추 장치 - Google Patents

Abstract

시추 장치가 제공된다. 본 발명의 일 면(aspect)에 따른 시추 장치는, 파이프를 둘러싸는 복수의 롤러의 구름운동을 통해 상기 파이프를 상하 방향으로 이동시키는 이송유닛; 및 상기 이송유닛과 연결되어, 상기 이송유닛 및 상기 파이프를 회전시키는 회전유닛을 포함한다.

Description

시추 장치{Apparatus for drilling}

본 발명은 시추 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해저에 위치한 가스정 또는 유정에서 자원을 채취하기 위한 시추 장치 및 방법에 관한 것이다.

국제적인 급격한 산업화 현상과 공업이 발전함에 따라 석유와 같은 지구 자원의 사용량은 점차 증가하고 있으며, 이에 따라 원유의 안정적인 생산과 공급이 전 지구적인 차원에서 대단히 중요한 문제로 떠오르고 있다.

이러한 이유로 최근에는 지금까지 경제성이 없어 무시되어 왔던 군소의 한계 유전이나 심해유전의 개발이 경제성을 가지게 되었다. 따라서, 해저 채굴 기술의 발달과 더불어 이러한 유전의 개발에 적합한 시추설비를 구비한 부유식 시추설비가 개발되어 있다.

해저에 위치한 가스정 또는 유정으로부터 가스 또는 원유를 얻기 위해서는 가스정 또는 유정까지 연장되는 구멍을 뚫는 시추 작업이 필요하다.

부유식 원유생산저장하역 설비(floating production storage & offloading unit, or FPSO)나 드릴쉽(drill ship)과 같은 시추선은, 해저 유정이나 가스정을 굴착하기 위해 드릴 파이프나 시추 라이저(drilling riser)를 사용한다.

한국공개특허 KR 10-2011-0029965 (2011.03.23)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 효율적인 공간 활용을 위한 시추 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 면(aspect)에 따른 시추 장치는 파이프를 둘러싸는 복수의 롤러의 구름운동을 통해 상기 파이프를 상하 방향으로 이동시키는 이송유닛 및 상기 이송유닛과 연결되어, 상기 이송유닛 및 상기 파이프를 회전시키는 회전유닛을 포함할 수 있다.

또한, 상기 이송유닛은, 상기 파이프에 의해 관통되는 관통홀을 구비하는 이송플레이트와, 상기 이송플레이트 상에 설치되는 복수의 롤러를 포함할 수 있다.

또한, 상기 복수의 롤러를 상기 파이프의 내측 또는 외측 방향으로 이동시키는 제1 구동기와, 상기 복수의 롤러 각각을 회전시키는 제2 구동기를 구비하는 구동유닛을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 이송유닛과 상기 회전유닛은 기어 형상일 수 있다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 면(aspect)에 따른 시추 방법은 파이프를 이송유닛의 관통홀에 관통시키는 단계, 상기 관통된 파이프를 둘러싸는 복수의 롤러를 상기 파이프의 내측 방향으로 이동시켜 상기 복수의 롤러와 상기 파이프를 접촉시키는 단계, 상기 복수의 롤러를 회전시켜 상기 파이프를 하강시키는 단계, 상기 이송유닛에 연결된 회전 유닛을 통해 상기 이송유닛 및 상기 파이프를 회전시켜 시추 작업을 진행하는 단계, 상기 복수의 롤러를 회전시켜 상기 파이프를 상승시키는 단계, 상기 복수의 롤러를 상기 파이프의 외측 방향으로 이동키는 단계 및 상기 파이프를 상기 관통홀에서 분리시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상기와 같은 본 발명의 시추 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

본 발명에 따르면, 이송유닛의 이동 없이 파이프를 상하 방향으로 이동시킬 수 있으므로 효율적인 공간 활용이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장치의 개략도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장치의 동작도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "접속된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물의 개략도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 구조물(1)은 시추 설치가 장착되는 데릭(10)을 포함한다. 구체적으로, 해양 구조물에 적재된 파이프(P, 도 2 참조)는 크레인 등의 리프팅 수단을 통해 데릭(10)으로 운반된다. 이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장치는 상기 운반된 파이프(P)를 이용하여 시추 작업을 진행한다.

본 발명의 실시예에서, 해양 구조물은 잭업 드릴링 리그, 잭업 리그, 시추선, 바지선, 해양작업선, 해양플렌트 및 액화천연가스-부유식 생산저장설비(LNG-FPSO; Liquefied Natural Gas-Floating Production Storage Offloading) 등을 통칭하는 것으로서, 자항능력을 가지는 선박뿐만 아니라 해양에 설치되는 모든 구조물을 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장치의 개략도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장치는 이송유닛, 회전유닛(120) 및 구동유닛을 포함하나, 이외 추가적인 구성을 배제하지 않는다.

이송유닛은 관통홀(116)을 구비하는 이송플레이트(112)와 복수의 롤러(114)를 포함하나, 이외 추가적인 구성을 배제하지 않는다.

구체적으로, 운반된 파이프(P)는 이송플레이트(112)의 관통홀(116)을 관통한다. 이 때, 복수의 롤러(114)는 이송플레이트(112) 상에 위치되고, 후술하는 구동유닛을 통해 관통홀(116)의 중심 또는 외측 방향으로 이동하고, 회전이 가능하다. 관통홀(116)을 관통한 파이프(P)는 파이프(P)의 외주면에서 파이프(P)와 접촉하는 복수의 롤러(114)의 구름운동을 통해 상하 방향으로 이동되므로, 트리핑 인(tripping in) 또는 트리핑 아웃(tripping out) 작업이 가능하다. 따라서, 이송유닛의 이동 없이 파이프(P)의 상하 방향 이동이 가능하므로, 효율적인 공간 활용이 가능하다. 다만, 이송유닛의 이동 없이 파이프(P)의 상하 방향 이동이 가능하다면, 복수의 롤러(114)의 개수와 크기 등은 다양하게 변경될 수 있다.

회전유닛(120)은 이송유닛과 연결되어, 이송유닛과 상기 이송유닛을 관통하는 파이프(P)를 회전시킨다. 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 회전유닛(120)의 회전으로 인해, 회전유닛(120)과 연결된 이송유닛을 회전시킴으로써 파이프(P)를 회전시켜 시추(drilling) 작업을 진행할 수 있다. 이 때, 이송유닛과 회전유닛(120)은 기어(gear) 형상으로 형성되어 서로 맞물려 회전할 수 있으나, 회전유닛(120)의 작동으로 이송유닛을 회전시킬 수 있다면, 이송유닛과 회전유닛(120)의 구체적인 형상은 이에 제한되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.

구동유닛(미도시)은 복수의 롤러(114)를 파이프(P)의 내측 방향으로 이동시키거나 외측 방향으로 이동시키는 제1 구동기(미도시)와, 복수의 롤러(114)를 각각 회전시키는 제2 구동기(미도시)를 포함한다. 구체적으로, 상기 제1 구동기의 작동으로 복수의 롤러(114)가 관통홀(116)을 관통한 파이프(P)와 접촉하거나 이격될 수 있고, 상기 제2 구동기의 작동으로 복수의 롤러(114)가 파이프(P)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 다만, 상기 제1 구동기가 복수의 롤러(114)를 파이프(P)의 내측 또는 외측 방향으로 이동시키고, 상기 제2 구동기가 복수의 롤러(114)를 각각 회전시킬 수 있다면, 상기 구동유닛의 세부 구성은 본 발명의 기술분야에서 통상의 기술자가 적용 가능한 모든 구성을 포함할 수 있다.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장치의 동작도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 방법은, 파이프(P)를 이송유닛의 관통홀(116)에 관통시키는 단계와, 상기 관통된 파이프(P)를 둘러싸는 복수의 롤러(114)를 파이프(P)의 내측 방향으로 이동시켜 복수의 롤러(114)와 파이프(P)를 접촉시키는 단계와, 복수의 롤러(114)를 회전시켜 파이프(P)를 하강시키는 단계와, 상기 이송유닛에 연결된 회전 유닛(120)을 통해 상기 이송유닛 및 파이프(P)를 회전시켜 시추 작업을 진행하는 단계와, 복수의 롤러(114)를 회전시켜 파이프(P)를 상승시키는 단계와, 복수의 롤러(114)를 파이프(P)의 외측 방향으로 이동키는 단계와, 파이프(P)를 관통홀(116)에서 분리시키는 단계를 포함하나, 이외 추가적인 단계를 배제하지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따른 시추 방법은 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장치에 의해 실시되는 것을 예로 들어 설명한다.

구체적으로, 도 3을 참조하면, 데릭(10, 도 1 참조)으로 운반된 파이프(P)를 이송유닛의 관통홀(116)에 삽입한다. 이 후, 상기 제1 구동기의 작동으로 복수의 롤러(114)가 파이프(P)의 내측 방향으로 이동하여 관통홀(116)을 관통한 파이프(P)와 접촉한다.

도 4를 참조하면, 제2 구동기의 작동으로 복수의 롤러(114) 각각이 일 방향으로 회전하고, 이로 인해 복수의 롤러(114)와 접촉하는 파이프(P)가 하강되어 트리핑 인(tripping in) 작업이 진행된다.

도 5를 참조하면, 회전 유닛(120)의 회전으로 인해 이송 유닛이 회전하고, 이송 유닛이 회전함에 따라 관통홀(116)을 관통하고, 복수의 롤러(114)와 접촉하는 파이프(P)가 회전하여 시추(drilling) 작업이 진행된다.

이 후, 시추 작업이 완료되거나 파이프(P)를 교체가 필요한 경우, 복수의 롤러(114) 각각을 타 방향으로 회전시켜, 파이프(P)를 상승시켜 트피링 아웃(tripping out) 작업을 진행한다. 또한, 복수의 롤러(114)를 파이프(P)의 외측 방향으로 이동시켜 복수의 롤러(114)를 파이프(P)에서 이격시키고, 파이프(P)를 관통홀에서 빼내 분리시킨다.

본 발명의 일 실시예에 따른 시추 방법에 따르면, 이송 유닛의 상하 방향의 이동이 필요없으므로, 효율적인 공간 활용이 가능하다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 해양 구조물
10: 데릭
112: 이송플레이트
114: 복수의 롤러
116: 관통홀
120: 회전유닛

Claims (4)

1. 파이프를 둘러싸는 복수의 롤러의 구름운동을 통해 상기 파이프를 상하 방향으로 이동시키는 이송유닛; 및
   상기 이송유닛과 연결되어, 상기 이송유닛 및 상기 파이프를 회전시키는 회전유닛을 포함하는, 시추 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 이송유닛은,
   상기 파이프에 의해 관통되는 관통홀을 구비하는 이송플레이트와, 상기 이송플레이트 상에 설치되는 복수의 롤러를 포함하는, 시추 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 롤러를 상기 파이프의 내측 또는 외측 방향으로 이동시키는 제1 구동기와, 상기 복수의 롤러 각각을 회전시키는 제2 구동기를 구비하는 구동유닛을 더 포함하는, 시추 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 이송유닛과 상기 회전유닛은 기어 형상인, 시추 장치.

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