KR20170026001A - 부유식 해양플랜트 - Google Patents

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KR20170026001A
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신종호
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대우조선해양 주식회사
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Abstract

부유식 해양플랜트에 관한 것으로, 탑사이드를 지지하면서 높은 부양성을 갖도록 상부가 넓고 하부가 좁은 콘 형상의 헐 구조체; 상기 헐 구조체의 무게중심이 낮아지도록 상기 헐 구조체의 저면에 수직 방향으로 설치되는 고정 구조체; 상기 헐 구조체 및 고정 구조체가 안정적 상태를 유지하도록 해저면에 고정되는 파일 구조체;를 마련하여 콘 형상의 헐 구조체가 수심에 잠기는 표면적을 넓게 형성하여 줌으로써 헐 구조체의 부양성을 높일 수 있고, 콘 형상의 헐 구조체를 뒤집은 상태로 설치함으로써 헐 구조체의 무게중심을 보다 낮출 수 있을 뿐만 아니라 헐 구조체의 무게중심이 낮아짐에 따라 헐 구조체를 보다 안정된 상태로 유지시킬 수 있으며, 해저면에 시공된 파일 구조체와 헐 구조체를 연결부재로 고정함으로써 헐 구조체를 보다 견고하게 고정할 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

부유식 해양플랜트{Floating Offshore Plant}
본 발명은 부유식 해양플랜트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해양플랜트의 상부구조물을 지지하는 헐의 무게중심을 낮추어 안정적인 설치가 가능하도록 하는 부유식 해양플랜트에 관한 것이다.
일반적으로 해양에서는 다양한 용도를 가진 부유식 해양플랜트가 설치 또는 운용되고 있으며, 이러한 부유식 해양플랜트는 설치된 해상에서 위치를 이동하지 않고 계류 또는 정박된 상태에서 해저에 매장되어 있는 OIL 또는 GAS를 생산하는 설비이다.
그 종류로는 FPSO(Oil-Floating Production Storage Offloading으로 주로 Oil 또는 Gas를 생산), LNG FPSO(Liquefied Natural Gas-Floating Production Storage Offloading), LNG FSRU(Liquefied Natural Gas-Floating Storage and Regasification Unit) 등으로 분류될 수 있다.
또한 부유식 해양플랜트는 Spar, FPU(Floating Production Unit), TLP(Tension Leg Platform), 세미 리그(Semi Rig), 고정식 플랫폼(Fixed Platform) 등이 있다.
심해 해상에 설치되어 해저 유전의 시추와 생산 작업에 투입되는 설비로서, 유가 상승으로 심해 유전의 개발이 늘어남에 따라 그 중요성이 점차 증대되고 있다.
상기 Spar는 주로 심해 수심에 사용되며, 깊은 원통형으로 선체의 상하운동(Heave)에 대하여 최대로 운동 성능을 향상시킨 것이다.
이러한 Spar는 일반 Spar와 Truss Spar가 있으며, 석유의 생산, 저장이 동시에 이루어지고, 파이프라인으로 석유가 이송되고 있다.
상기 FPU(Floating Production Unit)는 심해 수심에 사용이 가능하며, 선박형 보다 선박의 운동성을 향상시킬 수 있으며, 또한 선체 운동성에 대한 제약이 적어 매장 석유에 대한 생산량을 증가시킬 수 있고, 주로 파이프라인으로 석유가 이송되고 있다.
TLP(Tension Leg Platform)는 구조물의 부력으로 해저에 고정되며, 상하운동 억제로 파랑 중 운동성이 좋고, 강재 중량을 줄일 수 있으며, 현장 설치 및 탈착이 쉬워 재 이동이 가능하나, 수심 1,000m 이상에서는 경제성이 떨어지고 있다.
FPSO(Floating Production Storage & Offloading)는 석유의 생산, 저장 및 이송이 동시에 이루어질 수 있으며, 가동 수심에는 제한이 없으나 심해일수록 경제적이며 현재 최대 가동 수심은 1,853m이며, 환경조건에 따라 다 방향 계류식(Spread Mooring) 및 단점 계류식(Single Point Mooring, SPM)이 있다.
부유식 해양플랜트는 부유식 설비이므로, 바람, 파도 및 조류 등에 의한 환경하중(Environmental Loads)에 의해 일정한 위치에 정지해 있기 어렵다. 따라서 원유 또는 가스를 시추 또는 채굴하는 동안 FPU가 소정의 범위 내에 머물러 있도록 계류 시스템(Mooring System)을 사용하게 된다.
부유식 해양플랜트에서는 바다 위에서의 시추, 생산 등의 작업을 위해 해저 면에 계류 시스템(Mooring System)을 내려 플랜트의 위치를 고정시킨다. 이러한 계류 시스템 중 해양에서 많이 사용되는 방식에는 Spread Mooring(다점 계류), External Turret Mooring(외부 회전 계류), Internal Turret Mooring(내부 회전 계류)이 있다.
Spar는 헐(hull) 구조가 대형이며, TLP는 설치가 어렵고 중량에 민감하며, 고정식 플랫폼은 수심의 깊이에 제한되어 설치되는 등의 문제점이 있었다.
예를 들어 하기 특허문헌 1에는 '부유식 해양 플랜트'가 개시되어 있다.
하기 특허문헌 2에 따른 부유식 해양 플랜트에는 소정의 형상으로 이루어져, 내부에 시추장비, 원유 또는 가스의 생산 및 정제장비가 설치된 적어도 하나 이상의 주부체; 상기 주부체로부터 일정간격 이격하여 상기 주부체를 둘러싸도록 마련되어 연결줄에 의해 상기 주부체와 연결된 보조부체; 및 상기 보조부체의 외부면 소정 위치에 일정 간격 이격하여 마련되는 복수개의 위치제어수단;을 포함하여 이루어지되, 상기 복수개의 위치제어수단은 상기 보조부체의 상부면 소정 위치에 설치되는 복수개의 지지대와, 상기 지지대에 설치된 와이어와, 상기 와이어에 회동 가능하게 결합되는 포일이 개시되어 있다.
대한민국 특허 공개번호 제10-2013-0098779호(2013년 9월 5일 공개)
그러나 종래기술에 따른 부유식 해양플랜트는 중량에 의해 그 설치 높이가 달라지게 되게 되며, 이로 인해 해양플랜트의 무게중심을 안정적으로 유지할 수 없고, 부유식 해양플랜트의 안정성을 높이기 위하여 복수의 계류장치를 설치해야 되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 무게중심을 낮추어 안정적인 설치가 가능한 부유식 해양플랜트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 부유식 해양플랜트의 부양성을 높일 수 있는 부유식 해양플랜트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 싱글 포인트의 무어링으로 안정되게 설치할 수 있는 부유식 해양플랜트를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 부유식 해양플랜트는 탑사이드를 지지하면서 높은 부양성을 갖도록 상부가 넓고 하부가 좁은 콘 형상의 헐 구조체; 상기 헐 구조체의 무게중심이 낮아지도록 상기 헐 구조체의 저면에 수직 방향으로 설치되는 고정 구조체; 상기 헐 구조체 및 고정 구조체가 안정적 상태를 유지하도록 해저면에 고정되는 파일 구조체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고정 구조체는 내부가 비어 있는 중공으로 된 상부 구조체; 상기 상부 구조체의 저면에 일정 길이로 이루어지고, 콘크리트 또는 금속 재질로 이루어진 하부 구조체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고정구조체와 파일 구조체 사이에는 상기 헐 구조체가 안정되게 고정된 상태를 유지하도록 연결부재가 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 연결부재는 와이어 로프, 체인, 섬유 로프 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 파일 구조체는 타입 말뚝 또는 석션 파일인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 부유식 해양플랜트는 탑사이드를 지지하면서 높은 부양성을 갖도록 상부가 넓고 하부가 좁은 콘 형상의 헐 구조체; 상기 헐 구조체의 무게중심이 낮아지도록 상기 헐 구조체의 저면에 수직 방향으로 설치되는 고정 구조체; 상기 헐 구조체 및 고정 구조체가 안정적 상태를 유지하도록 해저면에 고정되는 파일 구조체;를 포함하며, 상기 파일 구조체는 해저면에 삼각형 형상으로 3개가 고정되며, 상기 고정 구조체와 파일 구조체에는 상기 헐 구조체가 보다 안정되게 설치되도록 각각 3개의 연결부재가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 파일 구조체는 해저면에 삼각형 형상으로 3개가 고정되며, 상기 연결부재는 상기 헐 구조체가 보다 안정되게 설치되도록 각각 3개의 상기 파일 구조체와 상기 고정 구조체 사이에 3개가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 부유식 해양플랜트에 의하면, 콘 형상의 헐 구조체가 수심에 잠기는 표면적을 넓게 형성하여 줌으로써 헐 구조체의 부양성을 높일 수 있고, 콘 형상의 헐 구조체를 뒤집은 상태로 설치함으로써 헐 구조체의 무게중심을 보다 낮출 수 있을 뿐만 아니라 헐 구조체의 무게중심이 낮아짐에 따라 헐 구조체를 보다 안정된 상태로 유지시킬 수 있으며, 해저면에 시공된 파일 구조체와 헐 구조체를 연결부재로 고정함으로써 헐 구조체를 보다 견고하게 고정할 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시 예에 따른 부유식 해양플랜트를 보인 입체도,
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시 예에 따른 부유식 해양플랜트를 보인 입체도,
도 3은 본 발명의 바람직한 제3 실시 예에 따른 부유식 해양플랜트를 보인 입체도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부유식 해양플랜트를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
<제1 실시 예>
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시 예에 따른 부유식 해양플랜트를 보인 입체도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부유식 해양플랜트는 탑사이드(10)를 지지하면서 부양성을 갖도록 상부가 넓고 하부가 좁은 콘 형상의 헐 구조체(20); 상기 헐 구조체(20)의 무게중심이 낮아지도록 상기 헐 구조체(20)의 저면에 수직 방향으로 설치되는 고정 구조체(30); 상기 헐 구조체(20) 및 고정 구조체(30)가 안정적인 상태를 유지하도록 해저면에 고정되는 파일 구조체(50)를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 부유식 해양플랜트는 부양성을 높여 탑사이드(10)의 중량에도 불구하고 안정적으로 부유된 상태를 유지하면서 해양플랜트의 무게중심을 저중심으로 유지되게 한다.
상기 탑사이드(10)는 해양플랜트의 메인 데크(미도시)의 위쪽에 설치되는 구조물로써, 탑사이드(10)에는 시추된 원유를 정제하기 위한 다양한 장비 또는 설비 등이 설치된다.
이러한 탑사이드(10)의 저면에는 헐 구조체(20)가 설치되며, 헐 구조체(20)는 탑사이드의 중량에도 불구하고 부양성을 갖도록 원뿔 형상으로 이루어진다.
상기 헐 구조체(20)는 부양성을 높이기 위하여 상부가 넓고 하부가 좁게 형성되는 원뿔형으로 이루어지는데, 탑사이드(10)가 안정적으로 배치되도록 원뿔을 뒤집은 형상으로 이루어진다.
이는 상면에 탑사이드(10)가 설치되는 공간을 확보함은 물론 탑사이드(10)를 지지하는 헐 구조체(20)가 부양성을 갖도록 하기 위함이다.
즉, 헐 구조체(20)는 수심에 잠기는 표면적을 넓게 함으로써, 부양성을 향상시켜 안정적인 상태를 유지하도록 한다.
상기 헐 구조체(20)의 저면에는 일정 길이를 갖는 고정 구조체(30)가 설치된다. 상기 고정 구조체(30)는 내부가 비어 있는 중공으로 된 상부 구조체(31)와 상기 상부 구조체(31)의 저면에 일정 길이로 이루어지고, 콘크리트 또는 금속 재질로 이루어진 하부 구조체(32);를 포함한다.
상기 상부 구조체(31)는 일정 길이를 갖는 중공으로 이루어지며, 상부 구조체(31)의 상단은 헐 구조체(20)의 저면에 고정된다.
또한 상부 구조체(31)의 하단에는 일정 길이를 갖는 하부 구조체(32)가 고정되며, 하부 구조체(32)는 콘크리트 또는 금속 재질로 이루어진다.
상기 하부 구조체(32)에는 일정 길이를 갖는 연결부재(40)가 설치된다. 상기 연결부재(40)는 해저면에 고정된 파일 구조체(50)와 고정 구조체(30)를 연결하는 것으로, 연결부재(40)는 와이어 로프, 체인, 섬유 로프 중 어느 하나로 이루어진다.
즉, 연결부재(40)는 헐 구조체(20)를 보다 안정되게 설치된 상태를 유지할 수 있도록 하는 계류장치로써, 연결부재(40)의 일단은 고정 구조체(30)의 하부 구조체(32)에 고정되며, 연결부재(40)의 타단은 파일 구조체(50)에 고정된다.
상기 파일 구조체(50)는 해저면에 타입 말뚝 또는 석션 파일을 시공하여 견고하게 고정시킨다. 이러한 파일 구조체(50)는 통상의 것을 사용하므로, 이에 대한 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
다음 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부유식 해양플랜트의 결합관계를 상세하게 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부유식 해양플랜트는 탑사이드(10)를 지지하는 헐 구조체(20)를 원뿔(Cone) 형상으로 형성함으로써, 부유식 해양플랜트를 보다 안정적인 자세로 유지시킴은 물론 부양성을 높여 해양플랜트의 중량 또는 크기에 대한 제약을 줄일 수 있도록 한다.
상기 탑사이드(10)는 원유의 시추 및 원유의 정제 등에 대한 다양한 설비 및 장치가 구비되며, 탑사이드(10)는 해양플랜트의 규모, 크기 등에 따라 각각 다르므로, 이에 대한 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
상기 탑사이드(10)의 저면에는 탑사이드(10)를 부유시키기 위한 헐 구조체(20)를 설치한다. 상기 헐 구조체(20)는 부양성을 높이기 위하여 원뿔을 뒤집은 형태로 설치한다.
이는 헐 구조체(20)가 수심에 잠기는 표면적을 넓게 하여 주어 부양성을 높여 탑사이드(10)를 보다 안정되게 유지시키며, 상면에 탑사이드(10)가 설치되는 공간을 넓게 확보할 수 있도록 한다.
상기 헐 구조체(20)는 원형의 원뿔뿐만 아니라 사각형의 원뿔 등과 같이 탑사이드(10)의 크기, 해양플랜트의 생산규모 등에 따라 달리 적용할 수 있다.
상기 헐 구조체(20)의 저면에는 일정 길이를 갖는 고정 구조체(30)를 설치한다. 상기 고정 구조체(30)는 헐 구조체(20)를 보다 안정되게 고정시킬 수 있도록 하는 것으로, 해저면에 고정된 파일 구조체(50)와 연결한다.
상기 고정 구조체(30)는 내부가 비어 있는 중공의 상부 구조체(31)를 설치하며, 상부 구조체(31)의 저면에는 하부 구조체(32)를 설치한다. 상기 하부 구조체(32)는 콘크리트 또는 금속 재질로 이루어져 연결부재(40)를 고정한다.
상기 하부 구조체(32)에는 연결부재(40)의 일단을 고정하며, 하부 구조체(32)의 타단에는 파일 구조체(50)에 고정한다.
상기 파일 구조체(50)는 타입 말뚝 또는 석션 파일을 해저면에 시공하여 견고하게 고정한다. 이러한 파일 구조체(50)는 해저면에 시공됨으로써, 헐 구조체(20)의 유동을 줄일 수 있도록 한다.
<제2 실시 예>
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시 예에 따른 부유식 해양플랜트를 보인 입체도이다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 부유식 해양플랜트는 제1 실시 예의 다른 실시 예로써, 고정 구조체(30)와 파일 구조체(50)를 연결부재(40)로 직접 연결되게 설치하는 것이다.
이러한 제2 실시 예에 따른 부유식 해양플랜트는 전술한 제1 실시 예와 동일한 명칭에 대하여 동일한 도면부호를 사용하여 설명하기로 하며, 그 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
상기 헐 구조체(20)는 상부가 넓고 하부가 좁게 형성되도록 원뿔을 뒤집은 형태로 이루어진다. 이는 수면과의 접촉면적을 넓게 하여 줌으로써 중량물인 탑사이드(10)가 설치되더라도 충분한 부양력을 갖도록 한다.
이러한 헐 구조체(20)의 저면에는 일정 길이를 갖는 고정 구조체(30)가 설치되며, 고정 구조체(30)에는 해저면에 시공되는 파일 구조체(50)에 연결되는 연결부재(40)가 설치된다.
이때 연결부재(40)는 헐 구조체(20)가 보다 안정되게 설치된 상태를 유지하도록 3개의 파일 구조체(50)와 각각 연결 설치된다.
이러한 파일 구조체(50)는 헐 구조체(20)가 보다 안정되게 설치된 상태를 유지하도록 파일 구조체(50)를 대략 정삼각형 형상으로 배치되고, 고정 구조체(20)와 파일 구조체(50) 사이의 연결부재(40)는 하나의 고정 구조체(20)와 파일 구조체(50) 사이에 3개의 연결부재(40)가 설치된다.
<제3 실시 예>
도 3은 본 발명의 바람직한 제3 실시 예에 따른 부유식 해양플랜트를 보인 입체도이다.
본 발명의 제3 실시 예에 따른 부유식 해양플랜트는 제1 실시 예 또는 제2 실시 예의 다른 실시 예로써, 헐 구조체(20)와 파일 구조체(50)를 연결부재(40)로 직접 연결되게 설치하는 것이다.
이러한 제3 실시 예에 따른 부유식 해양플랜트는 전술한 제1 실시 예 및 제2 실시 예와 동일한 명칭에 대하여 동일한 도면부호를 사용하여 설명하기로 하며, 그 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
도 3에서와 같이, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 부유식 해양플랜트는 해저면에 3개의 파일 구조체(50)가 고정되고, 헐 구조체(20)에는 이들 파일 구조체(50)와 연결부재(40)를 연결 설치한다.
이러한 제3 실시 예에 따른 헐 구조체(20)는 제1 실시 예 또는 제2 실시 예와 동일하며, 그 저면 중앙에는 파일 구조체(50)에 연결 설치된 연결부재(40)가 직접 연결 설치된다.
이와 같이 헐 구조체(20)에 다수의 연결부재(40)가 파일 구조체(50)에 고정되어 있으므로, 헐 구조체(20)를 보다 안정되게 유지할 수 있게 된다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
10: 탑사이드 20: 헐 구조체
30: 고정 구조체 31: 상부 구조체
32: 하부 구조체 40: 연결부재
50: 파일 구조체

Claims (7)

  1. 탑사이드를 지지하면서 높은 부양성을 갖도록 상부가 넓고 하부가 좁은 콘 형상의 헐 구조체;
    상기 헐 구조체의 무게중심이 낮아지도록 상기 헐 구조체의 저면에 수직 방향으로 설치되는 고정 구조체;
    상기 헐 구조체 및 고정 구조체가 안정적 상태를 유지하도록 해저면에 고정되는 파일 구조체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해양플랜트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고정 구조체는 내부가 비어 있는 중공으로 된 상부 구조체;
    상기 상부 구조체의 저면에 일정 길이로 이루어지고, 콘크리트 또는 금속 재질로 이루어진 하부 구조체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해양플랜트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고정구조체와 파일 구조체 사이에는 상기 헐 구조체가 안정되게 고정된 상태를 유지하도록 연결부재가 연결되는 것을 특징으로 하는 부유식 해양플랜트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연결부재는 와이어 로프, 체인, 섬유 로프 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 부유식 해양플랜트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 파일 구조체는 타입 말뚝 또는 석션 파일인 것을 특징으로 하는 부유식 해양플랜트.
  6. 탑사이드를 지지하면서 높은 부양성을 갖도록 상부가 넓고 하부가 좁은 콘 형상의 헐 구조체;
    상기 헐 구조체의 무게중심이 낮아지도록 상기 헐 구조체의 저면에 수직 방향으로 설치되는 고정 구조체;
    상기 헐 구조체 및 고정 구조체가 안정적 상태를 유지하도록 해저면에 고정되는 파일 구조체;를 포함하며,
    상기 파일 구조체는 해저면에 삼각형 형상으로 3개가 고정되고,
    상기 고정 구조체와 파일 구조체에는 상기 헐 구조체가 보다 안정되게 설치되도록 각각 3개의 연결부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 부유식 해양플랜트.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 파일 구조체는 해저면에 삼각형 형상으로 3개가 고정되며,
    상기 연결부재는 상기 헐 구조체가 보다 안정되게 설치되도록 각각 3개의 상기 파일 구조체와 상기 고정 구조체 사이에 3개가 설치되는 것을 특징으로 하는 부유식 해양플랜트.
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