KR20170043896A - 라이저 지지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 라이저 지지장치는, 길이방향의 양단에 플랜지가 마련되는 슬릭라이저를 지지하도록, 상기 슬릭라이저의 양단에 한 쌍으로 마련되는 라이저 지지장치에 있어서, 상기 슬릭라이저의 센터라인(중심) 상에서 하부를 지지하도록 돌출되는 돌출부재; 및 상기 돌출부재의 양측으로 연장되되, 상기 돌출부재와의 사이에 오목한 공간이 형성되도록 이격되는 한 쌍의 가이드부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

라이저 지지장치{Apparatus of support for riser}

본 발명은 라이저 지지장치에 관한 것이다.

최근 급격한 산업화로 인해 석유와 같은 자원의 사용량이 급등함에 따라, 석유의 안정적인 생산과 공급이 대단히 중요한 문제로 떠오르고 있다. 그런데 대륙 또는 연해에서의 유전은 이미 많은 시추가 이루어진바, 최근에는 수심이 깊은 심해에 위치한 유전의 개발에 관심이 집중되고 있으며, 이러한 심해 유전을 시추하기 위해서는 일반적으로 드릴십(Drillship)이 이용된다.

드릴십은 첨단 시추장비를 탑재하고 자체의 동력으로 항해를 할 수 있도록 선박과 유사한 형태로 제작된 해상 구조물로서, 해상 플랫폼의 설치가 불가능한 심해 지역에서 원유나 가스 등의 채취 작업이 가능하고, 일정 지점에서 시추를 종료하고 다른 지점으로 이동하여 다시 시추를 수행할 수 있다는 장점이 있다.

이러한 드릴십은, 상하로 관통된 형태의 문풀(Moonpool) 구조를 구비하고, 문풀 상부에 위치하며 시추장비를 구비하는 데릭(Derrick)을 포함한다. 이하에서는 드릴십이 해저에 시추를 하는 과정에 대해 설명한다.

우선 드릴십은 자체 동력을 이용하여 시추 대상 지역으로 이동하고, 위치를 유지할 수 있도록 복수의 쓰러스터(Thruster)를 이용한 동적 위치유지 시스템(Dynamic Positioning System; DPS)을 구동한다.

이후 드릴십은 드릴 파이프(drill pipe)에 드릴 비트(drill bit)를 결합하고, 데릭에 마련된 호이스팅 시스템(Hoisting System)과 핸들링 시스템(Handling System)을 이용해 복수의 드릴 파이프를 충분한 길이만큼 연결하여 문풀을 통해 해저면까지 하강시킨 뒤, 로테이팅 시스템(Rotating System)을 통해 드릴 파이프를 회전하여 시추공을 형성한다.

1차로 드릴링이 완료되면, 데릭은 드릴 파이프를 회수하고 케이싱 파이프(casing pipe)를 시추공에 설치한 뒤, 케이싱 파이프와 시추공 사이에 콘크리트를 채우는 시멘팅(Cementing) 작업을 진행하며, 다시 드릴 파이프를 이용한 드릴링 작업과 케이싱 파이프를 설치하는 케이싱 및 시멘팅 작업을 반복 수행함으로써, 일정 깊이를 갖는 시추공의 형태를 유지시킨다.

시추공이 무너지지 않도록 케이싱 파이프가 충분히 설치되면, 라이저(Riser)에 BOP(Blow Out Preventer)를 연결하여 시추공에 결합하게 되며, 이때 라이저의 내부는 드릴 파이프와 케이싱 파이프의 이동 경로가 된다.

그런데 드릴링 과정에서 드릴 비트의 윤활 및 냉각과, 시추공 내부에서 생성되는 암석 덩어리 등의 분쇄물의 처리가 필요하다. 따라서 드릴십은 드릴 파이프의 내부에 머드를 공급하여 드릴 비트의 말단부에서 머드가 배출되도록 하고, 머드가 드릴 비트의 윤활과 냉각을 수행한 뒤 분쇄물과 함께 드릴 파이프의 외부에서 라이저의 내부를 통해 상부로 회수되도록 하는, 머드 순환 시스템(Mud Circulation System)을 사용한다. 회수된 머드는 분쇄물이 걸러진 후 재사용된다.

드릴십은 이러한 머드 순환 시스템을 구동하면서 드릴 비트가 유정에 도달할 때까지 드릴링과 케이싱 및 시멘팅 작업을 반복적으로 수행하는데, 이 경우 케이싱 작업에 사용되는 케이싱 파이프의 직경이 점차 작아짐에 따라, 상대적으로 작은 크기의 드릴 비트를 교체 사용하여 드릴링을 지속적으로 구현할 수 있다.

이와 같이 드릴십은, 파이프와 라이저 등을 설치 및 사용하기 위한 시스템과, 머드를 사용하는 시스템 등을 구비하며, 이러한 시스템을 이용하여 시추 작업을 원활히 구현하기 위한 문풀 구조, 데릭 구조, 그리고 적재 구조 등을 일정한 공간 내에 배치하여야 하므로, 상당히 높은 기술력이 요구됨에 따라 지속적으로 연구 및 개발이 이루어지고 있다.

그런데 라이저는, 부력체가 구비되는 라이저와 부력체가 생략되는 슬릭라이저로 구분된다. 부력체가 구비되는 라이저는 심해저까지 연결될 때 하중을 경감시킬 수 있도록 부력체가 둘러싸지는데, 이때 부력체는 부분적으로 평평한 형상을 이루어 접촉면이 마련될 수 있어 라이저가 임의로 구르는 것이 방지될 수 있다.

한편, 슬릭라이저는 선체 가까이 설치되어 부력체가 생략되며, 파이프 형태의 라이저튜브와 라이저튜브의 양단에 마련되는 플랜지가 원형을 이루고 있어 임의로 구르는 것이 방지되도록 보관 장치가 요구된다.

본 발명은 종래기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 슬릭라이저가 구르는 것을 방지하면서도 안전하게 보관할 수 있는 라이저 지지장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 라이저 지지장치는, 길이방향의 양단에 플랜지가 마련되는 슬릭라이저를 지지하도록, 상기 슬릭라이저의 양단에 한 쌍으로 마련되는 라이저 지지장치에 있어서, 상기 슬릭라이저의 센터라인(중심) 상에서 하부를 지지하도록 돌출되는 돌출부재; 및 상기 돌출부재의 양측으로 연장되되, 상기 돌출부재와의 사이에 오목한 공간이 형성되도록 이격되는 한 쌍의 가이드부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 한 쌍의 가이드부재는, 상부에서 내려지는 상기 슬릭라이저를 가이드하도록 상부의 폭이 넓게 경사지는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 돌출부재에는, 상기 슬릭라이저에 설치되는 라인과의 간섭이 회피되도록 상기 슬릭라이저의 볼트홀이 위치되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 돌출부재의 상단부는 상기 슬릭라이저의 외주면에 대응하여 곡선을 이루는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 라이저 지지장치는, 돌출부재에 부스터 라인 등이 간섭되지 않도록 슬릭라이저의 센터라인에 볼트홀이 배치되도록 안착하면서, 슬릭라이저에 마련되는 라인이 한 쌍의 가이드부재에 지지되어 안정적이고, 슬릭라이저를 라이저 지지장치로 내릴 때 한 쌍의 가이드부재를 이용하여 가이드할 수 있어 적재 작업이 용이할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이저 지지장치가 설치되는 드릴십을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이저 지지장치가 트롤리에 설치된 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이저 지지장치에 마련되는 슬릭라이저를 도시한 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이저 지지장치를 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이저 지지장치를 도시한 사시도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이저 지지장치가 설치되는 드릴십을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 드릴십(1)은 선체(10)를 포함하며, 선체(10)에는 뱃머리인 선수와 선미 사이에 문풀(11)(moon pool)이 마련되고, 문풀(11)은 선체(10)를 수직으로 관통하여 형성되는 개구부로 형성될 수 있다.

다만, 문풀(11)은 드릴십(1)뿐만 아니라 반잠수식 해양구조물의 중앙을 관통하는 공간을 형성하는 등 드릴십(1)에 한정되어 형성되지 않으나 설명의 편의를 위해 이하에서는 드릴십(1)에 형성되는 것을 예로 들어 설명하도록 한다.

즉, 본 실시예에서는 드릴십(1)을 일례로 들어 설명하나 드릴십(1)에 한정되지 않고 반잠수식 해양구조물에 적용될 수도 있다. 드릴십(1)의 경우에는 단일 부유체를 형성하는 선체(10)의 중심부에 선체(10)의 어퍼데크(Upper deck)에서 바닥면(Base line)까지 관통되는 형상으로 문풀(11)이 마련되고, 자체 동력으로 항해를 할 수 있도록 추진 수단(도시하지 않음)이 구비될 수 있다.

이러한, 문풀(11)은 실질적으로 수직하게 뻗어, 문풀(11) 내부로 시추장비 및 로봇 등의 장비가 통과하여 지날 수 있다. 즉, 문풀(11)은 장비의 통로로 사용될 수 있다. 여기서, 시추장비로는 시추작업을 위한 라이저(도 2 참조, 20)(riser), 드릴 파이프(도시하지 않음) 등이 있으며, 시추장비는 문풀(11)의 주변에 인접하여 선체에 보관 및 설치될 수 있다.

이러한, 선체(10)는 시추 파이프의 굴착 작업에 의해 얻어지는 진흙, 파쇄된 암석 등과 같은 머드 덩어리를 파이프를 통해 끌어올린다. 이렇게 끌어 올려진 머드를 처리하기 위해, 머드는 머드거터(도시하지 않음)를 통해 머드처리탱크(도시하지 않음)로 유입된다.

한편, 드릴십(1)에서 해저까지 연결되는 라이저(도 2 참조, 20)는 부력체(도시하지 않음)가 마련되는 라이저(20)와 부력체가 생략되는 슬릭라이저(20)(Slick riser)로 구분될 수 있는데, 이러한 라이저(20)는 그 설치 및 기능이 동일 또는 유사하다. 다만 라이저가 심해저까지 연결될 때 하중을 경감시킬 수 있도록 부력체가 둘러싸지는 것이며, 이하에서는 설명 및 이해의 편의상 슬릭라이저(20)를 예로 들어 설명하도록 한다.

이하에서는 도면을 참조하여 슬릭라이저(20)를 지지하는 라이저 지지장치에 대하여 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이저 지지장치가 트롤리에 설치된 상태를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이저 지지장치에 마련되는 슬릭라이저를 도시한 정면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이저 지지장치를 도시한 정면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이저 지지장치를 도시한 사시도이다.

슬릭라이저(20)는 라이저 지지장치(도 2 참조, 100)로부터 이동, 직립 및 조립되어 해저로 전진되는데, 그 과정은, 운반 장치인 BOP 겐트리 크레인(도시하지 않음)이 라이저 지지장치(100)에 적재된 라이저(20)를 캣워크(도시하지 않음)(catwalk) 상부의 트롤리(30) 상에 안착시켜 수행할 수 있다.

여기서, 도 3을 참조하면, 슬릭라이저(20)는 그 둘레면으로 부스터, 초크, 킬 등의 라인(B, K)이 설치되고, 볼트가 체결되기 위한 볼트홀(22A)이 마련되는데, 일반적으로 라인(B, K)과 볼트홀(22A)은 서로 번갈아 설치되어, 일례로 슬릭라이저(20)의 플랜지(22) 둘레를 따라 부스터 라인(B), 볼트홀(22A), 초크 라인(부호 도시하지 않음), 볼트홀(22A), 킬 라인(K), 볼트홀(22A)이 등간격으로 이격되어 마련될 수 있다.

이때, 슬릭라이저(20)는 라이저튜브(21)(riser tube)와 플랜지(22)를 포함할 수 있으며, 라이저튜브(21)는 긴 원통의 파이프 형상을 이루고, 플랜지(22)는 라이저튜브(21)의 양단에 마련되므로, 슬릭라이저(20)가 임의로 구르는 것을 방지하도록 슬릭라이저(20)의 양단에 한 쌍으로 라이저 지지장치(100)가 마련되어 슬릭라이저(20)를 트롤리(30)를 통해 이송시킬 수 있다.

한편, 부스터 라인(B)은 슬릭라이저(20)의 하중을 증가시키는 원인이 되며 드릴십 등의 내부 보관소(라이저 스택 등)에 적재되는 경우 11단 이상으로 적층되어 길이방향으로 뉘어진 슬릭라이저(20)의 중심에 부스터 라인(B)이 배치되는 경우 11단 이상으로 적층된 슬릭라이저(20) 중 최하단에 배치되는 슬릭라이저(20)의 센터(A)로 하중이 집중될 수 있으므로 이를 방지하도록 슬릭라이저(20)의 센터라인(A)에서 30˚회전된 위치에 부스터 라인(B, K)이 마련되도록 배치할 수 있다.

특히 부력체가 마련되는 라이저의 경우에는 부력체의 손상을 방지하도록 센터라인(도 2에서 A)에서 반시계방향으로 30˚회전된 위치에 부스터 라인(B)이 마련되도록 배치하여 하중이 센터라인(A)으로 집중되는 것을 방지할 수 있다.

도 2, 도 4, 및 도 5를 참조하면, 라이저 지지장치(100)는 본체(110) 및 지지부(120)를 포함할 수 있다. 일례로 라이저 지지장치(100)는 선체(10)에 수직 방향으로 세워지는 복수의 라이저 스택(도시하지 않음)에 상하 일렬로 복수로 마련될 수 있으며, 수평 방향의 한 쌍의 라이저 지지장치(100)에 하나의 슬릭라이저(20)가 보관되고, 이러한 유닛이 상하 일렬로 복수로 마련되어, 슬릭라이저(20)가 라이저 스택에 상하 일렬로 복수개가 보관될 수 있다.

구체적으로, 본체(110)는 지지부(120)가 설치되는 구성으로서, 라이저 캣워크에 설치되어 지지될 수 있다. 일례로 본체(110)는 판 형태로 이루어질 수 있으며, 본체(110)는 라이저와 트롤리(30)를 연결하는 매개물로서, 하단에 트롤리(30)가 위치하여 지지부(120)가 슬릭라이저(20)를 지지할 수 있도록 마련될 수 있다.

여기서, 본체(110)는 슬릭라이저(20)의 이동을 위해 수평이동 및 상하 이동 가능하도록 라이저 캣워크에 설치될 수 있고, 이는 일반적인 이동 메카니즘에 갈음하여 상세한 설명은 생략하도록 한다.

지지부(120)는 슬릭라이저(20)가 안착되어 이를 지지하는 구성으로서, 본체(110)의 상부에 연결될 수 있으며, 돌출부재(121) 및 가이드부재(122)를 포함한다.

돌출부재(121)는 길이방향으로 뉘어진 슬릭라이저(20)의 센터라인(A) 상에서 하부를 지지하도록 돌출된다. 여기서, 돌출부재(121)는 슬릭라이저(20)의 라이저튜브(21)가 맞닿아 지지되는데, 라이저튜브(21)의 둘레면에 대응하여 상단부가 곡선을 이룰 수 있다. 이에 따라, 돌출부재(121)의 상면은 슬릭라이저(20)의 하부를 점의 형태가 아닌 선의 형태로 지지함으로써 지지가 안정적으로 이루어질 수 있다.

이때 돌출부재(121)에 지지되는 슬릭라이저(20)의 하단부가 스릭라이저(20)에 설치되는 라인(부스터 라인, 유압 라인, 머드 라인 등)(도시하지 않음)에 간섭되지 않도록, 돌출부재(121)에 마주하는 슬릭라이저(20)는 슬릭라이저(20)의 볼트홀(22A)이 위치될 수 있다.

게다가, 돌출부재(121)의 양측 중 어느 일측에는 부스터 라인(B)이 맞닿고 다른 일측에는 별도의 라인(부스터 라인 등)이 맞닿아 돌출부재(121)를 축으로 양측에 라인(부스터 라인 등)이 고정됨으로써 슬릭라이저(20)가 더욱 안정적으로 보관될 수 있다. 여기서, 돌출부재(121)의 양측은 라인의 형상에 대응하도록 곡선을 이룰 수도 있으나 직선 등 다양한 형상을 이룰 수 있어 이에 한정되는 것은 아니다.

가이드부재(122)는 한 쌍으로 마련되며, 슬릭라이저(20)의 둘레면의 양측 중 슬릭라이저(20)에 마련되는 라인(B, K)이 수용되도록 돌출부재(121)에 연장되되, 돌출부재(121)와의 사이에 오목한 공간이 형성되게 돌출부재(121)의 양측으로 이격될 수 있다. 이때, 돌출부재(121)와 가이드부재(122)의 연결파트는 라인의 형상에 대응하여 곡선을 이룰 수 있으나, 직선 등 다양한 형상이 가능하여 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 한 쌍의 가이드부재(122)는 상부에서 내려지는 슬릭라이저(20)를 가이드하도록 슬릭라이저(20)가 내려지는 입구가 넓게 형성되어 안정적인 배치가 가능하도록 상부(슬릭라이저가 내려지는 입구)의 폭이 넓게 양측으로 벌어진 형태로 경사를 이룰 수 있다.

이러한 지지부(120)는 돌출부재(121)의 양측으로 가이드부재(122)가 이격되면서 돌출부재(121)와 가이드부재(122) 사이에 오목한 공간이 형성되어, 개략적으로‘W’와 같은 형태를 이룰 수 있다.

즉, 돌출부재(121)를 사이에 두고 한 쌍의 가이드부재(122)가 양측으로 벌어진 형태로 이루어질 수 있다. 다만 돌출부재(121)의 최상위 높이는 가이드부재(122)의 최상위 높이보다 낮게 이루어져, 돌출부재(121)의 양측으로 가이드부재(122)의 길이가 돌출된 형태를 이룰 수 있다. 이에 따라, 슬릭라이저(20)는 돌출부재(121) 상에 지지되면서도 가이드부재(122)에 의해 이동(구르기)이 제한될 수 있다.

이와 같이 본 실시예는, 돌출부재(121)에 부스터 라인(B) 등이 간섭되지 않도록 슬릭라이저(20)의 센터라인(A)에 볼트홀(22A)이 배치되도록 안착하면서, 슬릭라이저(20)에 마련되는 라인이 한 쌍의 가이드부재(122)에 지지되어 안정적이고, 슬릭라이저(122)를 라이저 지지장치(100)로 내릴 때 한 쌍의 가이드부재(122)를 이용하여 가이드할 수 있어 적재 작업이 용이할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1: 드릴십 10: 선체
11: 문풀 20: 슬릭라이저
21: 라이저튜브 22: 플랜지
30: 트롤리
100: 라이저 지지장치 110: 본체
120: 지지부 121: 돌출부재
122: 가이드부재

Claims (4)

1. 길이방향의 양단에 플랜지가 마련되는 슬릭라이저를 지지하도록, 상기 슬릭라이저의 양단에 한 쌍으로 마련되는 라이저 지지장치에 있어서,
   상기 슬릭라이저의 센터라인(중심) 상에서 하부를 지지하도록 돌출되는 돌출부재; 및
   상기 돌출부재의 양측으로 연장되되, 상기 돌출부재와의 사이에 오목한 공간이 형성되도록 이격되는 한 쌍의 가이드부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이저 지지장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 가이드부재는,
   상부에서 내려지는 상기 슬릭라이저를 가이드하도록 상부의 폭이 넓게 경사지는 것을 특징으로 하는 라이저 지지장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 돌출부재에는, 상기 슬릭라이저에 설치되는 라인과의 간섭이 회피되도록 상기 슬릭라이저의 볼트홀이 위치되는 것을 특징으로 하는 라이저 지지장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 돌출부재의 상단부는 상기 슬릭라이저의 외주면에 대응하여 곡선을 이루는 것을 특징으로 하는 라이저 지지장치.

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