KR20170036994A - 벌크 이송 시스템 실험 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 벌크 이송 시스템 실험 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 머드 제작의 기본 원료인 분체를 효율적으로 이송하기 위해 성능을 검증하기 위한 벌크 이송 시스템 실험 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 분체가 저장되는 1차 벌크 탱크; 상기 1차 벌크 탱크에서 공급되는 분체가 저장되는 서지 탱크; 상기 1차 벌크 탱크와 상기 서지 탱크를 연결하는 이송 라인; 상기 1차 벌크 탱크에 에어를 공급하는 에어 컴프레서; 상기 에어 컴프레서와 상기 1차 벌크 탱크를 연결하는 에어 라인; 상기 에어 라인에 설치되며, 에어의 양을 조절하는 유량 조절 장치; 및 상기 에어 라인에 설치되며, 에어의 압력을 조절하는 압력 조절 장치;를 포함하며, 상기 에어 컴프레서를 통해 공급된 에어에 의해 상기 1차 벌크 탱크 내부의 분체가 유동되어 상기 서지 탱크로 이송되는 벌크 이송 시스템 실험 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 분체가 저장되는 1차 벌크 탱크; 상기 1차 벌크 탱크에서 공급되는 분체가 저장되는 서지 탱크; 상기 1차 벌크 탱크와 상기 서지 탱크를 연결하는 이송 라인; 상기 1차 벌크 탱크에 에어를 공급하는 에어 컴프레서; 상기 에어 컴프레서와 상기 1차 벌크 탱크를 연결하는 에어 라인; 상기 에어 라인에 설치되며, 에어의 양을 조절하는 유량 조절 장치; 및 상기 에어 라인에 설치되며, 에어의 압력을 조절하는 압력 조절 장치;를 포함하며, 상기 에어 컴프레서를 통해 공급된 에어에 의해 상기 1차 벌크 탱크 내부의 분체가 유동되어 상기 서지 탱크로 이송되는 벌크 이송 시스템 실험 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 벌크 이송 시스템 실험 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 머드 제작의 기본 원료인 분체를 효율적으로 이송하기 위해 성능을 검증하기 위한 벌크 이송 시스템 실험 장치 및 방법에 관한 것이다.
국제적인 급격한 산업화 현상과 공업발전 추이에 따라, 석유와 같은 지구 자원의 사용량은 점차 증가하고 있으며, 이에 따라 원유의 안정적인 생산과 공급이 전지구적인 차원에서 대단히 중요한 문제로 떠오르고 있다.
이와 같은 이유로 최근에는 지금까지 경제성이 없어 무시되어 왔던 군소의 한계 유전(marginal field)이나 심해유전의 개발이 경제성을 가지게 되었으며, 따라서 해저 채굴 기술의 발달과 더불어 이런 유전의 개발에 적합한 시추설비를 구비한 시추선이 개발되어 있다.
최근에는 첨단의 시추 장비를 탑재하고 자체의 동력으로 항해를 할 수 있도록 일반 선박과 동일한 형태로 제작된 소위 드릴쉽(drillship)이 개발되어 해저 시추에 사용되고 있다. 군소 유전 개발을 위해서는 그 위치를 자주 옮겨야 하는 작업 조건에 따라, 이런 드릴쉽은 예인선 없이 자체의 동력으로 항해를 할 수 있도록 구성되어 있다.
드릴쉽은 그 중심부에 라이저(riser) 및 드릴 파이프(drill pipe)가 상하 이동하는 문풀(moon pool)이 형성되고, 드릴쉽의 갑판에는 각종 시추장비가 집약되는 데릭(derrick)이 설치된다. 그리고 드릴 파이프의 단부에는 드릴비트가 설치되고, 드릴비트의 드릴링작동에는 드릴링유체(drilling fluid)로서 리퀴드 머드(liquid mud)가 이용된다. 이러한 리퀴드 머드는 머드탱크(mud tank) 내에 저장되어 머드펌프(mud pump)에 의해 순환한다.
리퀴드 머드는 바라이트(barite), 벤토나이트(bentonite)를 주성분으로 기름과 물을 섞어 반죽한 드릴링 유체로서 머드 플로우(flow)가 없으면 마치 시멘트와 같이 굳게 된다.
드릴쉽(drill ship) 또는 세미-리그(semi-rig)는 드릴링 머드를 석유 또는 가스 등의 해저자원을 시추하는데 이용하고 있다. 드릴링 머드는 시추 과정에서 드릴 비트에 유압 동력을 전달하고 시추 후의 암석들을 시추 설비인 케이싱 파이프와 드릴 파이프 사이를 통해 이송시키며, 시추홀 주변의 포어 압력과 파괴 압력 사이에서 시추홀을 안정적으로 유지시켜 케이싱 파이프가 설치되어 있지 않은 시추홀 부분이 붕괴되거나 또는 블로우 아웃되는 것과 같은 사고를 막는 역할을 한다.
일반적인 드릴링 머드 제조 시스템은 벌크 저장탱크, 드릴링 머드 저장 탱크, 머드 믹서, 더스트 컬렉터 및 더스트 사이클론 등을 포함한다. 벌크 저장탱크(bulk tank)에는 드릴링 머드를 만드는데 필요한 바라이트(또는, 중정석; barite) 또는 벤토나이트(bentonite) 등의 벌크 분말, 즉 분체가 저장된다. 벌크 저장탱크 내의 분체는 서지 탱크(surge tank)로 이송된 후, 다시 머드 믹서로 이동되어 벌크 믹서 내에서 드릴링 머드로 만들어져 드릴링 머드 저장 탱크에 저장된다. 이때 전술한 분체는 공압에 의해 이송되는데, 공기의 유량 또는 압력조건에 의해 분체의 이송률이 매우 크게 달라진다.
종래에는 이러한 분체 이송 시스템의 성능을 검증하기 위한, 즉, 분체의 이송률을 테스트하기 위한 실험 장치가 없어 분체 이송을 효율적으로 수행하는데 한계가 있었다.
이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 머드 제작의 기본 원료인 분체를 효율적으로 이송하기 위해 성능을 검증하기 위한 테스트가 가능하도록 하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 분체가 저장되는 1차 벌크 탱크; 상기 1차 벌크 탱크에서 공급되는 분체가 저장되는 서지 탱크; 상기 1차 벌크 탱크와 상기 서지 탱크를 연결하는 이송 라인; 상기 1차 벌크 탱크에 에어를 공급하는 에어 컴프레서; 상기 에어 컴프레서와 상기 1차 벌크 탱크를 연결하는 에어 라인; 상기 에어 라인에 설치되며, 에어의 양을 조절하는 유량 조절 장치; 및 상기 에어 라인에 설치되며, 에어의 압력을 조절하는 압력 조절 장치;를 포함하며, 상기 에어 컴프레서를 통해 공급된 에어에 의해 상기 1차 벌크 탱크 내부의 분체가 유동되어 상기 서지 탱크로 이송되는, 벌크 이송 시스템 실험 장치를 제공한다.
상기 1차 벌크 탱크와 연결된 에어 라인에 설치되는 에어 개폐 밸브; 및 상기 1차 벌크 탱크와 연결된 이송 라인에 설치되는 분체 개폐 밸브;를 더 포함하며, 상기 1차 벌크 탱크에서 상기 서지 탱크로 분체 이송할 시에는, 상기 에어 개폐 밸브 및 상기 분체 개폐 밸브를 개방하며, 상기 1차 벌크 탱크에서 상기 서지 탱크로 분체 이송이 완료되면, 상기 에어 개폐 밸브 및 상기 분체 개폐 밸브를 닫아 상기 1차 벌크 탱크의 압력을 유지하는 것이 바람직하다.
상기 이송 라인 내부에 잔류된 분체는 상기 에어 컴프레서를 통해 에어가 공급되어 상기 서지 탱크로 이송되는 것이 바람직하다.
상기 서지 탱크에 공급된 분체가 회수되는 2차 벌크 탱크; 및 상기 서지 탱크와 상기 2차 벌크 탱크를 연결하는 리턴 라인;을 더 포함하며, 상기 1차 벌크 탱크에서 상기 서지 탱크로 분체 이송이 완료된 후, 상기 에어 컴프레서를 통해 공급된 에어에 의해 상기 서지 탱크 내부의 분체가 유동되어 상기 2차 벌크 탱크로 분체가 이송되는 것이 바람직하다.
상기 1차 벌크 탱크, 상기 2차 벌크 탱크 및 상기 서지 탱크에서 발생하는 더스트가 이송되는 더스트 사이클론; 및 상기 더스트 사이클론에서 분리된 더스트를 저장하는 더스트 컬렉터;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
머드 생성을 위해 상기 서지 탱크에 저장된 분체를 머드 제조 유닛로 이송하며, 상기 머드 제조 유닛은, 머드를 혼합하는 머드 혼합 수단; 및 상기 머드 혼합 수단에서 공급된 머드를 저장 및 순환시키는 머드 저장 수단;을 포함하며, 상기 머드 혼합 수단은, 상기 서지 탱크에서 제공된 분체의 양을 조절하는 로터리 밸브; 상기 로터리 밸브에서 제공된 분체를 임시로 저장하는 믹싱 호퍼; 및 상기 믹싱 호퍼에서 제공되는 분체를 공급받아 머드와 혼합하는 머드 믹서;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 머드 저장 수단은 상기 머드 믹서에서 혼합된 머드를 저장하는 머드 탱크; 상기 머드 탱크에 저장된 머드를 머드 믹서로 제공하는 머드 펌프; 상기 머드 탱크 내부의 머드 밀도 및 점성을 측정하는 밀도 계측기; 상기 머드 펌프의 상류 및 하류에 설치되는 압력 센서; 상기 머드 펌프 하류에 설치되는 유체 유량 계측기; 및 상기 머드 탱크 내부에서 머드가 침전하지 않도록 지속적으로 혼합하는 아지테이터;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 분체가 저장된 1차 벌크 탱크에 가압된 에어를 공급하여 분체를 유동화하는 제 1 단계; 상기 1차 벌크 탱크 내부에서 유동화된 분체를 서지 탱크로 이송하는 제 2 단계; 상기 서지 탱크로 분체 이송이 완료되면 상기 1차 벌크 탱크의 에어가 유입되는 배관과 분체가 배출되는 배관의 개폐 밸브를 닫아 상기 1차 벌크 탱크 내 압력을 유지하는 제 3 단계; 상기 서지 탱크에 가압된 에어를 공급하여 분체를 유동화하는 제 4 단계; 및 상기 서지 탱크 내부에서 유동화된 분체를 2차 벌크 탱크로 회수하는 제 5 단계;를 포함하는 벌크 이송 시스템 실헝 방법을 제공한다.
상기 제 1 단계 내지 상기 제 5 단계를 한 번 또는 여러번 반복 테스트하여 실험의 정확도를 높이며, 여러번 반복 테스트 할 경우에는 상기 1차 벌크 탱크의 분체를 테스트 횟수만큼 나누어 전송하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명은 머드 제작의 기본 원료인 분체를 효율적으로 이송하기 위해 성능을 검증하기 위한 테스트가 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 분체 이송 시스템 실험 장치를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 분체 이송 시 벌크 탱크의 압력 및 무게의 변화를 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 분체 이송 시 벌크 탱크의 압력 및 무게의 변화를 도시한 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 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.
먼저, 본 발명에 따른 벌크 이송 시스템 실험 장치를 도시한 도 1를 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 벌크 이송 시스템 실험 장치는 분체가 저장되는 1차 벌크 탱크(110), 1차 벌크 탱크(110)에서 공급되는 분체가 저장되는 서지 탱크(120), 1차 벌크 탱크(110)와 서지 탱크(120)를 연결하는 이송 라인(115), 1차 벌크 탱크(110)에 에어를 공급하는 에어 컴프레서(140), 에어 컴프레서(140)와 1차 벌크 탱크(110)를 연결하는 에어 라인, 에어 라인에 설치되며, 에어의 양을 조절하는 유량 조절 장치(142) 및 에어 라인에 설치되며, 에어의 압력을 조절하는 압력 조절 장치(143)를 포함하며, 에어 컴프레서(140)를 통해 공급된 에어에 의해 상기 1차 벌크 탱크(110) 내부의 분체가 유동되어 서지 탱크(120)로 이송될 수 있다.
에어 라인은 메인 에어 라인(141)과 메인 에어 라인(141)에서 각각 분기되는 제1 내지 제4 분기 에어 라인(144a, 144b, 144c, 144d)으로 구성될 수 있다. 제 1 분기 에어 라인(144a)은 1차 벌크 탱크(110)와 연결되고, 제 2 분기 에어 라인(144b)은 2차 벌크 탱크(120)와 연결되며, 제 3 분기 에어 라인(144c)은 더스트 컬렉터(152)와 연결되며, 제 4 분기 에어 라인(144d)은 서지 탱크(130)와 연결될 수 있다.
또한, 제 1 내지 제 4 분기 에어 라인(144a, 144b, 144c, 144d)에는 에어 개폐 밸브가 설치되는데, 예컨대, 제 1 내지 제 4 분기 에어 라인을 개폐하기 위한 제1 내지 제 4 개폐 밸브(145a, 145b, 145c, 145d)가 설치될 수 있다.
한편, 1차 벌크 탱크(110) 및 2차 벌크 탱크(120)에서 서지 탱크(130)로 분체를 이송하는 이송 라인은 메인 이송라인(113) 및 메인 이송라인(113)에서 분기되어 1차 벌크 탱크와 연결되는 제 1 분기 이송라인(111)과 2차 벌크 탱크와 연결되는 제 2 분기 이송라인(112)으로 구성될 수 있다.
또한, 이송라인에는 분체 개폐 밸브가 마련될 수 있는데, 예컨데, 제 1 분기 이송라인(111)과 제 2 분기 이송라인(112)에는 각각 제 1 분체 개폐 밸브(114)과 제 2 분체 개폐 밸브(115)가 설치될 수 있다.
바라이트(barite)나 벤토나이트(bentonite)를 포함하는 분체가 저장되는 1차 벌크 탱크(110)에서 서지 탱크(130)로 분체를 이송하기 위한 성능을 테스트하기 위해 다음과 같이 수행할 수 있다.
먼저, 1차 벌크 탱크(110)에 가압된 에어를 공급받기 위해, 제 1 개폐 밸브(145a)를 개방하고, 제 2 내지 제 4 개폐 밸브(145b, 145c, 145d)는 닫으며, 분체를 이송하기 위해 제 1 분체 개폐 밸브(114)는 개방하고, 제 2 분체 개폐 밸브(115)는 닫도록 한다.
이제 에어 컴프레서(140)에서 가압된 에어가 메인 에어라인(141)과 제 1 분기 에어 라인(144a)을 통해 1차 벌크 탱크(110)에 공급되도록 할 수 있다. 공급된 에어에 의해 분체가 유동화 되어 제 1 분기 이송 라인(111)과 메인 이송라인(113)을 통해 서지 탱크(130)로 분체가 이송될 수 있다.
메인 이송 라인(113) 및 제 1 분기 이송 라인(111)에 잔류된 분체는 에어 컴프레서(140)를 통해 에어를 공급하여 서지 탱크(130)를 이송되게 할 수 있다.
1차 벌크 탱크(110)에서 서지 탱크(130)로 분체 이송이 완료되면, 제 1 개폐 밸브(145a) 및 제 1 분체 개폐 밸브(114)를 닫아 1차 벌크 탱크(110)의 압력을 유지할 수 있다.
분체를 이송할 시에 에어 컴프레서(140)에서 공급되는 에어의 유량을 조절하는 유량 조절 장치(151) 및 에어의 압력을 조절하는 압력 조절 장치(152)를 제어함으로써 다양한 압력/유량 조건에서 분체의 이송률을 테스트할 수 있으며, 벌크저장탱크의 종류에 따라 최고의 분체 이송률을 위한 압력/유량 조건을 결정할 수 있다.
한편, 서지 탱크(130)로 이송된 분체는 2차 벌크 탱크(120)로 다시 회수될 수 있는데, 이를 위해 서지 탱크(130)와 2차 벌크 탱크(120) 사이에서 분체를 회수하는 리턴 라인(116)이 구비되고, 리턴 라인(116)에는 제 3 내지 제 4 분체 개폐 밸브(117, 127)가 설치되는데, 제 3 분체 개폐 밸브(117)는 서지 탱크(130) 측에 설치되고, 제 4 분체 개폐 밸브(127)는 2차 벌크 탱크(120) 측에 설치되며, 리턴 라인(116)에서 분기된 2차 분기 리턴 라인(118)은 1차 벌크 탱크(110)에 연결되며 2차 분기 리턴 라인(118)에는 제 5 분체 개폐 밸브(119)가 설치될 수 있다.
서지 탱크(130)에서 2차 벌크 탱크(120)로 분체를 회수하기 위해서 먼저, 서지 탱크(130)에 가압된 에어를 공급받기 위해, 제 4 개폐 밸브(145d)를 개방하고, 제 1 내지 제 3 개폐 밸브(145a, 145b, 145c)를 닫으며, 분체를 이송하기 위해 제 3 내지 제 4 분체 개폐 밸브(117, 127)를 개방하고, 제 5 분체 개폐 밸브(119)를 닫을 수 있다.
이제 에어 컴프레서(140)에서 가압된 에어가 메인 에어라인(141)과 제 4 분기 에어 라인(144d)을 통해 서지 탱크(130)에 공급되도록 할 수 있다. 공급된 에어에 의해 분체가 유동화 되어 리턴 라인(116)을 통해 2차 벌크 탱크(120)로 분체가 회수될 수 있다.
이러한 테스트는 한 번 또는 여러번 반복하여 테스트할 수 있으며, 예컨대 1차 벌크 탱크(110)에 저장된 분체의 양을 1/3로 나누어 세 번에 걸쳐 이송 및 회수 테스트를 연속적으로 수행할 수 있으며, 이를 통해 분체의 이송률을 파악할 수 있다.
한편, 1차 벌크 탱크(110), 2차 벌크 탱크(120) 및 서지 탱크(130)의 상부에는 분체와 함께 이송된 공기를 배출시키는 벤팅 밸브(미도시)가 마련될 수 있으며, 1차 벌크 탱크(110), 2차 벌크 탱크(120) 및 서지 탱크(130) 내부로 이송된 공기에는 이송된 분체가 더스트 형태로 포함되어 있으며, 이를 더스트 라인(153)을 통해 더스트 사이클론(151)으로 이송될 수 있다. 더스트 사이클론(151)에서 가벼운 공기는 상부로 배출되며, 분리된 무거운 분체는 더스트 컬렉터(152)에 저장될 수 있다.
한편, 서지 탱크(130)에 모아진 분체는 머드 제조 유닛(200)로 이송되어 머드와 혼합될 수 있다.
머드 제조 유닛(200)는 머드 혼합 수단(210) 및 머드 저장 수단(220)을 포함하며, 머드 혼합 수단(210)은 서지 탱크(130)에서 제공된 분체의 양을 조절하는 로터리 밸브(211), 로터리 밸브(211)에서 제공된 분체를 임시로 저장하는 믹싱 호퍼(212), 및 믹싱 호퍼(212)에서 제공되는 분체를 공급받아 후술할 머드 탱크(221)에서 제공되는 유체와 혼합되도록 하는 머드 믹서(213)를 포함할 수 있다.
머드 믹서(213)는 후술할 머드 펌프(221)에서 압력이 높고 유속이 빠른 유체가 머드 믹서(213) 내에서 음압이 걸릴 수 있도록 벤츄리(Venturi)관 형태로 제작될 수 있다.
머드 저장 수단(220)은 머드 믹서(213)에서 혼합된 머드를 저장하는 머드 탱크(221); 및 머드 탱크에 저장된 머드를 머드 믹서로 제공하기 위한 머드 펌프(224)를 포함할 수 있다.
머드 탱크(221)에는 머드가 탱크 내부에서 머드가 침전하지 않도록, 균일하게 섞일 수 있도록 일정한 속도로 회전하는 아지테이터(Agitator, 222) 및 머드 탱크(221) 내의 밀도 변화를 계측하기 위해 탱크내 높이 및 위치에 따라 복수 개로 설치되어 머드의 밀도 및 점성이 균일한지를 확인하는 밀도 계측기(Density Meter, 223)가 포함될 수 있다.
따라서, 탱크 내 밀도 계측기(223)에 의해 머드 밀도 및 점도 변화에 따른 아지테이터(222)의 균일 혼합 시간을 테스트할 수 있다.
또한, 머드 펌프(224)의 상류와 하류에는 압력 센서(Pressure Sensor, 225)가 설치되고, 머드 펌프(224) 하류에는 유체 유량 계측기(Flow Meter, 226)가 설치되어 밀도 계측기(223)에서 나타나는 머드 밀도 및 점도에 따른 머드 펌프(224)의 성능을 테스트할 수 있다.
즉, 머드 탱크(221) 내부의 머드 밀도 및 점도에 따라서 머드 펌프(224)의 토출되는 양을 유체 유량 계측기(226) 및 압력 센서(225)로 측정함으로써, 머드 펌프의 성능을 테스트할 수 있다.
예컨대, 인버터(inverter, 미도시)를 사용하여 머드 펌프(224)의 RPM (Revolution per minute, 분당 회전수)을 변화시키면서 머드 탱크(221)에서 배출되는 머드의 유량 또는 압력을 계측하여 특정 RPM에서의 성능 곡선을 만들거나, RPM은 고정시키고 유량조절 밸브(227)를 이용하여 유량을 변화시키면서 이에 따른 압력변화를 계측하여 성능 곡선을 만듦으로써 머드 펌프(224)의 성능을 테스트할 수 있다.
다른 방법으로는, 머드는 머드 믹서(213)를 통해 투입되는 분체의 투입량에 따라 그 점도 및 밀도가 변화하게 되고, 머드의 점도와 밀도에 따라 머드 펌프(224)의 성능이 변화하므로, 특정 밀도 및 점도에 따른 머드 펌프(224)의 성능 곡선을 만들어서 머드 펌프(224)의 성능을 테스트할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 분체 이송시 1차 벌크 탱크 및 서지탱크의 무게 및 압력의 변화를 도시한 그래프이다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실험에서는 1차 벌크 탱크(110)의 분체를 세 단계로 나누어 전송한 실험으로써, 에어 컴프레서(140)에서 에어를 가압한 후 1차 벌크 탱크(110)에 전송하면, 1차 벌크 탱크(110)의 압력이 높아지고, 1차 벌크 탱크(110)내 분체가 유동하면서 서지 탱크(130)로 분체를 전송하는 이송 1 단계를 거치면, 1차 벌크 탱크(110)의 무게는 분체가 이송한 만큼의 양, 즉 1/3 만큼 줄어들고, 제 1 개폐 밸브(144a) 및 제 1 분체 개폐밸브(114)를 닫음으로써 1차 벌크 탱크(110)는 일정한 압력을 유지하게 될 수 있다.
다음으로, 1차 벌크 탱크(110)에서 1/3의 분체가 공급된 서지 탱크(130)에 에어 컴프레서(140)에서 가압된 에어를 전송하면, 서지 탱크(130)의 압력이 높아지고, 서지 탱크(130) 내 분체가 유동하면서 2차 벌크 탱크(120)로 분체를 회수하는 회수 1 단계를 거치면 서지 탱크(130)는 다시 빈 탱크로 유지될 수 있다.
이러한 분체 이송 방법 즉, 에어 충진, 이송 단계, 회수 단계를 3번 반복하게 되면, 1차 벌크 탱크(110)의 모든 분체는 서지 탱크(130)를 거쳐 2차 벌크 탱크(120)로 회수하게 되며, 이러한 테스트를 통해 벌크 이송 장치의 종류에 따른 벌크 이송률, 압력 변화를 명확히 파악하여 효율적인 벌크 이송 장치를 만들 수 있다.
본 발명에 따른 벌크 이송 시스템 실험 방법은 다음과 같이 수행될 수 있다. 분체가 저장된 1차 벌크 탱크(110)에 가압된 에어를 공급하여 분체를 유동화하는 제 1 단계, 1차 벌크 탱크(110) 내부에서 유동화된 분체를 서지 탱크(130)로 이송하는 제 2 단계, 서지 탱크(130)로 분체 이송이 완료되면 1차 벌크 탱크(110)의 에어가 유입되는 배관과 분체가 배출되는 배관의 개폐 밸브를 닫아 상기 1차 벌크 탱크(110) 내 압력을 유지하는 제 3 단계, 서지 탱크(130)에 가압된 에어를 공급하여 분체를 유동화하는 제 4 단계, 및 서지 탱크(130) 내부에서 유동화된 분체를 2차 벌크 탱크(120)로 회수하는 제 5 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 제 1 단계 내지 제 5 단계를 한 번 또는 여러번 반복 테스트할 수 있으며, 여러번 반복 테스트할 경우에는 1차 벌크 탱크(110)의 분체를 테스트 횟수만큼 나누어 전송할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 벌크 이송 시스템 실험 장치 및 방법은 머드 제작의 기본 원료인 분체를 효율적으로 이송하기 위한 성능 검증이 가능한 이점이 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 해저 유체 저장 장치는 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 : 벌크 이송 시스템 실험 장치 110 : 1차 벌크 탱크
120 : 2치 벌크 탱크 130 : 서지 탱크
140 : 에어 컴프레서 141 : 메인 에어 라인
142 : 유량 조절 장치 143 : 압력 조절 장치
144a, 144b, 144c, 144d : 제 1 내지 제 4 분기 에어 라인
145a, 145b, 145c, 145d : 제 1 내지 제 4 개폐 밸브
151 : 더스트 사이클론 152 : 더스트 컬렉터
200 : 머드 제조 유닛 210 : 머드 혼합 수단
211 : 로터리 밸브 212 : 믹싱 호퍼
213 : 머드 믹서 220 : 머드 저장 수단
221 : 머드 탱크 222 : 아지테이터
223 : 밀도 계측기 224 : 머드 펌프
225 : 압력 센서 226 : 유체 유량 계측기
227 : 유량조절 밸브
120 : 2치 벌크 탱크 130 : 서지 탱크
140 : 에어 컴프레서 141 : 메인 에어 라인
142 : 유량 조절 장치 143 : 압력 조절 장치
144a, 144b, 144c, 144d : 제 1 내지 제 4 분기 에어 라인
145a, 145b, 145c, 145d : 제 1 내지 제 4 개폐 밸브
151 : 더스트 사이클론 152 : 더스트 컬렉터
200 : 머드 제조 유닛 210 : 머드 혼합 수단
211 : 로터리 밸브 212 : 믹싱 호퍼
213 : 머드 믹서 220 : 머드 저장 수단
221 : 머드 탱크 222 : 아지테이터
223 : 밀도 계측기 224 : 머드 펌프
225 : 압력 센서 226 : 유체 유량 계측기
227 : 유량조절 밸브
Claims (9)
- 분체가 저장되는 1차 벌크 탱크;
상기 1차 벌크 탱크에서 공급되는 분체가 저장되는 서지 탱크;
상기 1차 벌크 탱크와 상기 서지 탱크를 연결하는 이송 라인;
상기 1차 벌크 탱크에 에어를 공급하는 에어 컴프레서;
상기 에어 컴프레서와 상기 1차 벌크 탱크를 연결하는 에어 라인;
상기 에어 라인에 설치되며, 에어의 양을 조절하는 유량 조절 장치; 및
상기 에어 라인에 설치되며, 에어의 압력을 조절하는 압력 조절 장치;를 포함하며,
상기 에어 컴프레서를 통해 공급된 에어에 의해 상기 1차 벌크 탱크 내부의 분체가 유동되어 상기 서지 탱크로 이송되는, 벌크 이송 시스템 실험 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 1차 벌크 탱크와 연결된 에어 라인에 설치되는 에어 개폐 밸브; 및
상기 1차 벌크 탱크와 연결된 이송 라인에 설치되는 분체 개폐 밸브;를 더 포함하며,
상기 1차 벌크 탱크에서 상기 서지 탱크로 분체 이송할 시에는, 상기 에어 개폐 밸브 및 상기 분체 개폐 밸브를 개방하며,
상기 1차 벌크 탱크에서 상기 서지 탱크로 분체 이송이 완료되면, 상기 에어 개폐 밸브 및 상기 분체 개폐 밸브를 닫아 상기 1차 벌크 탱크의 압력을 유지하는, 벌크 이송 시스템 실험 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 이송 라인 내부에 잔류된 분체는 상기 에어 컴프레서를 통해 에어가 공급되어 상기 서지 탱크로 이송되는, 벌크 이송 시스템 실험 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 서지 탱크에 공급된 분체가 회수되는 2차 벌크 탱크; 및
상기 서지 탱크와 상기 2차 벌크 탱크를 연결하는 리턴 라인;을 더 포함하며,
상기 1차 벌크 탱크에서 상기 서지 탱크로 분체 이송이 완료된 후, 상기 에어 컴프레서를 통해 공급된 에어에 의해 상기 서지 탱크 내부의 분체가 유동되어 상기 2차 벌크 탱크로 분체가 이송되는, 벌크 이송 시스템 실험 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 1차 벌크 탱크, 상기 2차 벌크 탱크 및 상기 서지 탱크에서 발생하는 더스트가 이송되는 더스트 사이클론; 및
상기 더스트 사이클론에서 분리된 더스트를 저장하는 더스트 컬렉터;를 더 포함하는, 벌크 이송 시스템 실험 장치. - 청구항 1에 있어서,
머드 생성을 위해 상기 서지 탱크에 저장된 분체를 머드 제조 유닛로 이송하며,
상기 머드 제조 유닛은,
머드를 혼합하는 머드 혼합 수단; 및
상기 머드 혼합 수단에서 공급된 머드를 저장 및 순환시키는 머드 저장 수단;을 포함하며,
상기 머드 혼합 수단은,
상기 서지 탱크에서 제공된 분체의 양을 조절하는 로터리 밸브;
상기 로터리 밸브에서 제공된 분체를 임시로 저장하는 믹싱 호퍼; 및
상기 믹싱 호퍼에서 제공되는 분체를 공급받아 머드와 혼합하는 머드 믹서;를 포함하는, 벌크 이송 시스템 실험 장치. - 청구항 6에 있어서,
상기 머드 저장 수단은,
상기 머드 믹서에서 혼합된 머드를 저장하는 머드 탱크;
상기 머드 탱크에 저장된 머드를 머드 믹서로 제공하는 머드 펌프;
상기 머드 탱크 내부의 머드 밀도 및 점성을 측정하는 밀도 계측기;
상기 머드 펌프의 상류 및 하류에 설치되는 압력 센서;
상기 머드 펌프 하류에 설치되는 유체 유량 계측기; 및
상기 머드 탱크 내부에서 머드가 침전하지 않도록 지속적으로 혼합하는 아지테이터; 를 포함하는, 벌크 이송 시스템 실험 장치. - 분체가 저장된 1차 벌크 탱크에 가압된 에어를 공급하여 분체를 유동화하는 제 1 단계;
상기 1차 벌크 탱크 내부에서 유동화된 분체를 서지 탱크로 이송하는 제 2 단계;
상기 서지 탱크로 분체 이송이 완료되면 상기 1차 벌크 탱크의 에어가 유입되는 배관과 분체가 배출되는 배관의 개폐 밸브를 닫아 상기 1차 벌크 탱크 내 압력을 유지하는 제 3 단계;
상기 서지 탱크에 가압된 에어를 공급하여 분체를 유동화하는 제 4 단계; 및
상기 서지 탱크 내부에서 유동화된 분체를 2차 벌크 탱크로 회수하는 제 5 단계;를 포함하는, 벌크 이송 시스템 실험 방법. - 청구항 8에 있어서,
상기 제 1 단계 내지 상기 제 5 단계를 한 번 또는 여러번 반복 테스트하여 실험의 정확도를 높이며,
여러번 반복 테스트 할 경우에는 상기 1차 벌크 탱크의 분체를 테스트 횟수만큼 나누어 전송하는, 벌크 이송 시스템 실험 방법.
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| CN107893636A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-04-10 | 中国地质大学（武汉） | 一种水平定向钻扩孔反循环模拟实验装置及实验方法 |
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- 2015-09-25 KR KR1020150135996A patent/KR102394955B1/ko active IP Right Grant
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