KR20190000193A - 도크를 이용한 데릭 로드 테스트 방법 - Google Patents

도크를 이용한 데릭 로드 테스트 방법 Download PDF

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KR20190000193A KR1020170079223A KR20170079223A KR20190000193A KR 20190000193 A KR20190000193 A KR 20190000193A KR 1020170079223 A KR1020170079223 A KR 1020170079223A KR 20170079223 A KR20170079223 A KR 20170079223A KR 20190000193 A KR20190000193 A KR 20190000193A
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Abstract

도크를 이용한 데릭의 로드 테스트 방법이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 문풀이 구비된 해양 구조물을 도크장에 배치하는 단계 상기 해양 구조물의 데릭에 연결된 메인 슬링을 상기 문풀로 통과시켜 상기 도크장의 하부에 설치된 하나 이상의 러그에 연결하는 단계 상기 메인 슬링을 인양수단을 이용하여 상승시켜 상기 해양 구조물 및 상기 데릭의 관련 장비에 부하를 제공하는 단계 및 상기 해양 구조물의 구조적 변형 및 상기 데릭의 관련 장비 중 적어도 어느 하나의 부하를 측정하는 부하측정단계를 포함하는 도크를 이용한 데릭의 로드 테스트 방법이 제공될 수 있다.

Description

도크를 이용한 데릭 로드 테스트 방법{METHOD FOR LOAD TEST OF DERRICK}
본 발명은 도크를 이용한 데릭 로드 테스트 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 산업이 발전함에 따라 석유와 같은 자원의 사용량이 점차 증가하고 있으며, 이에 따라 원유의 안정적인 생산과 공급이 중요한 문제로 떠 오르고 있다. 이에 유전의 개발에 적합한 시추 설비를 구비한 시추선과 같은 해양 구조물이 개발되고 있다.
이러한 해양 구조물을 이용한 해저 시추에는 계류 장치를 이용하여 해상에 정박한 상태에서 해저 시추 작업을 하는 해저 시추 전용의 리그선(Rig ship), 고정식 플랫폼 등이 이용될 수 있다.
최근에는 시추 장비를 탑재하고 자체 동력으로 항해할 수 있는 선체를 갖는 드릴쉽(Drill ship), 반잠수형 리그(Semi-submersible rig), TLP(Tension Leg Platform), 생산저장선박 등이 개발되고 있다. 이러한 생산저장선박에는 해상 석유 시추 설비(Offshore Oil-drilling Platforms), 부유식 원유생산 저장 이송 설비(FPSO:Floating Production Storage Offloading), 원유 시추선, 가스 시추선, 부유식 액화가스저장선(LNG FSRU: LNG Floating Production Storage Offloading) 등이 포함된다.
종래에는 데릭의 로드 테스트를 위하여 지상(Ground)의 선정된 테스트 장소에 데릭 테스트 구조물이 설치된다. 이러한 테스트 장소는 구조물의 하중을 지지할 수 있도록 지반 구조가 보강된 후에야 데릭(Derrick)이 설치될 수 있다.
상술한 바와 같은 데릭 테스트 구조물이 설치된 후, 드릴 라인을 타단에 연결된 크레인 또는 윈치로 끌어 당기고, 데릭의 변형량을 측정하여 데릭 구조물의 강도를 검증할 수 있다. 이러한 테스트 기법은 데릭 구조물 자체의 강도 검증은 할 수 있지만, 실제 데릭의 하중이 전달되는 해양 구조물의 드릴 플로어(Drill floor) 및 그 아래 하부 구조물의 전체적인 구조 변형량 및 강도에 대한 검증은 불가능한 문제점이 있다.
또한 종래 데릭 로드 테스트는 테스트를 위해 지상에 미리 테스트 장소를 선정하여 보강 및 준설 작업을 해야만 하기 때문에, 테스트 비용이 많이 소요되는 문제점이 있고, 데릭 로드 테스트가 지상에서 수행되기 때문에 실제 해양 구조물에 탑재되어 있는 데릭 관련 장비(예: 윈치부, 데드라인 앵커, 탑 드라이브 등) 작동 조건에서의 운용을 검증하기 어려운 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1246059호(2013. 03. 15. 등록)
본 발명의 실시예는, 해양구조물의 데릭 자체의 강도뿐만 아니라 드릴 플로어와 그 하부 구조물의 강도를 전체적으로 테스트할 수 있고 실제 해양 구조물에 탑재되는 데릭 관련 장비도 함께 테스트할 수 있도록 해양 구조물의 문풀을 통해 데릭의 로드 테스트를 수행하는 도크를 이용한 데릭 로드 테스트 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 문풀이 구비된 해양 구조물을 도크장에 배치하는 단계 상기 해양 구조물의 데릭에 연결된 메인 슬링을 상기 문풀로 통과시켜 상기 도크장의 하부에 설치된 하나 이상의 러그에 연결하는 단계 상기 메인 슬링을 인양수단을 이용하여 상승시켜 상기 해양 구조물 및 상기 데릭의 관련 장비에 부하를 제공하는 단계 및 상기 해양 구조물의 구조적 변형 및 상기 데릭의 관련 장비 중 적어도 어느 하나의 부하를 측정하는 부하측정단계를 포함하는 도크를 이용한 데릭의 로드 테스트 방법이 제공될 수 있다.
또한 상기 러그가 2개 이상 제공되는 경우, 하나의 상기 메인 슬링은 2개 이상의 상기 러그와 각각 연결되는 보조 슬링과 연결되도록 상기 메인 슬링의 끝단에 블록로더를 설치할 수 있다.
또한 상기 인양수단은 상기 데릭의 드릴라인을 잡아 당겨 상기 메인 슬링을 상승시키는 윈치부 또는 크레인일 수 있다.
또한 상기 부하측정단계는, 상기 메인슬링을 드릴라인과 연결하는 탑 드라이브 및 상기 드릴라인의 끝단에 설치되는 데드라인 앵커 중 적어도 어느 하나에 로드셀을 설치하여 부하를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 부하측정단계는, 상기 블록로더 및 상기 메인 슬링 중 적어도 어느 하나에 로드셀을 설치하여 부하를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 부하측정단계는, 상기 해양 구조물의 구조적 변형을 측정하기 위해 다수 개의 변형량센서를 상기 데릭, 상기 해양 구조물의 드릴 플로어 및 상기 드릴 플로어의 하부 구조물 중 적어도 어느 하나의 기 설정 부위에 설치하여 구조물의 변형을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 메인 슬링을 상기 도크장의 하부에 설치된 러그에 연결한 이후, 상기 도크장에 물을 주입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예에 의하면, 해양구조물에 구비된 데릭 자체의 강도뿐만 아니라 드릴 플로어와 그 하부 구조물의 강도를 전체적으로 테스트할 수 있고 실질적으로 해양 구조물에 탑재되는 데릭 관련 장비도 함께 테스트할 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도크를 이용한 데릭의 로드 테스트 방법을 설명하기 위한 설명도,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도크를 이용한 데릭의 로드 테스트 방법을 나타낸 순서도,
도3 내지 도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도크를 이용한 데릭의 로드 테스트 방법을 단계 별로 나타낸 참고도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(Aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 도크를 이용한 데릭의 로드 테스트 방법에 대하여 설명한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도크를 이용한 데릭의 로드 테스트 방법을 설명하기 위한 설명도이고, 도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도크를 이용한 데릭의 로드 테스트 방법을 나타낸 순서도이며, 도3 내지 도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도크를 이용한 데릭의 로드 테스트 방법을 단계 별로 나타낸 참고도이다.
도1 및 도2를 참조하면, 본 실시예는 드릴쉽과 같이 데릭(200) 및 문풀(101)을 구비한 어떠한 해양 구조물(100)에도 모두 적용 가능하다. 이하에서는 데릭(200) 및 문풀(101)을 갖는 선박을 포함하는 모든 종류의 구조물을 '해양 구조물(100)'로 정의하여 설명한다.
먼저, 문풀(101)이 구비된 해양 구조물(100)을 도크장(10)에 배치할 수 있다. 해양 구조물(100)은 도3에 도시된 바와 같이 반목(20)을 이용하여 도크장(10)에 위치하게 된다.
도크장(10)의 바닥면에는 해양 구조물(100)의 문풀(101)에 대응하는 위치에 1개 이상의 러그(11)가 설치될 수 있다. 이때 러그(11)는 1개가 설치될 수도 있지만 하중 분산을 위하여 2개 이상으로 제공되는 다수 개의 러그(11)가 설치될 수 있다.
도1에 도시된 바와 같이, 해양 구조물(100)의 메인 데크(110)의 상부에는 드릴 플로어(120)가 위치할 수 있고, 드릴 플로어(120)에 데릭(200)이 타워 형태로 탑재될 수 있다. 드릴 플로어(120)는 메인 데크(110)에 구비된 보조 구조물(121)을 통해 메인 데크(110)로부터 일정 거리 이격된 높이에 위치할 수 있다.
드릴 플로어(120) 상에는 데릭(200)의 일측에 데드라인 앵커(122)가 설치되고, 데릭(200)의 타측에 윈치부(123)가 설치될 수 있다. 여기서 윈치부(123)는 시추 작업시 시추 파이프의 교환, 탑 드라이브(Top drive)의 승강 등에 필요한 구동력을 발생시키는 대용량의 윈치 장치 또는 드로 워크(Drawworks)를 의미할 수 있다.
또한 데릭(200)에는 드릴 라인(210)이 제공될 수있는데, 드릴 라인(210)의 일측은 데드라인 앵커(122)에 연결되고, 드릴 라인(210)의 타측은 데릭(200)에 마련되어 있는 일측 쉬브 블록(점선 표시)을 통해 데릭(200)을 경유한 후, 움직 도르래 형태로 데릭(200) 내부에 마련된 트래블링 블록에 연결 또는 경유되고, 타측 쉬브 블록(점선 표시)을 통해 최종적으로 윈치부(123) 또는 크레인(미도시)과 연결될 수 있다.
이에 따라 윈치부(123) 또는 크레인은 드릴 라인(210)을 감거나 풀어서 드릴 라인(210)에 연결된 트래블링 블록(220)을 상승 또는 하강시킬 수 있다.
트래블링 블록(220)의 하부에는 탑 드라이브(230)가설치될 수 있다. 탑 드라이브(230)에는 하중을 인가할 수 있는 메인 슬링(240)의 일단이 연결될 수 있다. 메인 슬링(240)의 중간 부위는 드릴 플로어(120)를 관통하여 하방향으로 연장될 수 있으며 메인 데크(110)의 문풀(101)을 통과하여 선저 하부로 노출될 수 있다.
본 실시예는 이와 같은 구성 및 구조를 갖는 해양 구조물(100)의 데릭(200)에 연결된 메인 슬링(240)을 상기 문풀(101)로 통과시켜 도크장(10)의 하부에 설치된 하나 이상의 러그(11)에 연결하는 단계를 수행할 수 있다.
이때, 도크장(10) 하부의 러그(11)가 1개 제공되는 경우 메인 슬링(240)의 끝단은 러그(11)에 직접 연결될 수도 있다. 그러나, 러그(11)가 2개 이상 제공되는 경우, 도4에 도시된 바와 같이 하나의 메인 슬링(240)은 2개 이상의 러그(11)와 각각 연결되는 보조 슬링(12)과 연결될 수 있도록 상기 메인 슬링(240)의 끝단에 블록로더(250)를 설치할 수있다.
블록로더(250)는 하나의 메인 슬링(240)을 2개 이상의 러그(11)에 연결하여 도크장(10)에 가해지는 하중이 분산되도록 할 수 있다.
메인 슬링(240)이 러그(11)에 연결되면 인양수단을 이용하여 메인 슬링(240)을 상승시켜 해양 구조물(100) 및 데릭(200)의 관련 장비(예컨대, 탑 드라이브, 데드라인 앵커, 블록로더, 메인 슬링 등)에 부하를 제공하는 단계를 수행할 수 있다.
그러나, 본 실시예는 상기 메인 슬링(240)을 상기 도크장(10)의 하부에 설치된 러그(11)에 연결한 이후, 도5에 도시된 바와 같이 도크장(10)에 물을 주입하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 도크장(10)에 물이 주입되면 해양 구조물(100)은 도크장(10) 내에서 부력에 의해 뜨게 된다.
또한, 도6에 도시된 바와 같이, 해양 구조물(100)이 도크장(10) 내에서 뜨면 인양수단을 이용하여 메인 슬링(240)을 상승시켜 해양 구조물(100) 및 데릭(200)의 관련 장비에 부하를 제공하는 단계를 수행할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예는 메인 슬링(240)이 러그(11)에 연결된 이후에 필요에 따라 메인 슬링(240)을 바로 상승시켜 부하를 측정할 수도 있고, 도크장(10)에 물을 주입하여 해양 구조물(100)을 띄운 후 메인 슬링(240)을 상승시켜 부하를 측정할 수도 있는바, 이는 실시자가 어느 하나의 방법을 필요에 의해 선택할 수있다.
여기서, 인양수단은 데릭(200)의 드릴 라인(210)을 잡아 당겨 메인 슬링(240)을 위로 상승시키는 윈치부(123) 또는 크레인(미도시)일 수 있다. 윈치부(123)와 크레인에 대해서는 앞에서 설명한 바와 같다.
이와 같이 부하가 제공되면, 해양 구조물(100)의 구조적 변형 및 데릭(200)의 관련 장비 중 적어도 어느 하나의 부하를 측정하는 부하측정단계를 수행할 수 있다.
이때 부하측정단계는 메인 슬링(240)을 드릴 라인(210)과 연결하는 탑 드라이브(230) 및 드릴 라인(210)의 끝단에 설치되는 데드라인 앵커(122) 중 적어도 어느 하나에 로드셀(201)을 설치하여 부하를 측정할 수 있다.
또한, 부하측정단계는, 상기 블록로더(250) 및 메인 슬링(240) 중 적어도 어느 하나에 로드셀(201)을 설치함으로써 부하를 측정할 수도 있다.
상기 로드셀(201)은 데릭(200) 로드 테스트 도중 해당 구성(또는 부위)에 걸리는 하중을 측정하여 획득하기 위한 역할을 담당할 수 있다. 로드셀(201)은 데이터 로거(data logger) 및 로드 테스트의 컴퓨터 장치(미도시)에 접속될 수 있다.
또한, 부하측정단계는, 해양 구조물(100)의 구조적 변형을 측정하기 위해 다수 개의 변형량센서(202)를 데릭(200), 해양 구조물(100)의 드릴 플로어(120) 및 상기 드릴 플로어(120)의 하부 구조물(예컨대, 메인 데크(110)) 중 적어도 어느 하나의 기 설정 부위에 설치하여 하중에 의한 구조물의 변형을 측정할 수 있다.
상기 변형량센서(202)는 복수 개로 제공될 수 있으며 로드 테스트를 위한 컴퓨터 장치의 데이터 로거에 접속될 수 있고, 데릭(200) 로드 테스트 중 데릭(200) 또는 데릭(200)과 관련된 복수 개의 구조물의 변형량을 각각 측정하여 획득한 측정값을 상기 컴퓨터 장치에 입력시키도록 구성될 수 있다.
변형량센서(202)는 LBSG(Long-Based Strain rate Gauge)센서 등이 될 수 있고, 변위량을 전기적 량으로 변환하는 선형 가변 차동 변환기(LVDT; Linear Variable Differential Transducer) 및 증폭기와 함께 사용될 수 있다.
이때, 변형량센서(202)가 설치되는 기 설정 부위는 데릭(200), 드릴 플로어(120), 드릴 플로어(120) 아래의 보조 구조물(121), 메인 데크(110) 등이 될 수 있는바, 이러한 기 설정 부위는 실시자의 필요에 따라 적절하게 한 곳 이상으로 선택할 수 있다.
이하, 상기한 바와 같은 도크를 이용한 데릭(200)의 로드 테스트를 수행하는 과정에 대해 개략적으로 설명한다.
도5에서 보듯이 도크장(10)에 물이 주입되어 해양 구조물(100)이 뜨게 되면, 작업자는 데릭 로드 테스트 방법에 따라 윈치부(123)를 가동시킨다.
윈치부(123)는 드릴 라인(210)을 감아서 드릴 라인(210)에 연결된 탑 드라이브(230)를 상승시키려는 하중을 발생시키고, 이와 동시에 메인 슬링(240)을 상승시키려는 하중 역시 발생시키게 된다.
도6에 도시된 바와 같이 메인 슬링(240)의 하단은 블록로더(250)를 통해 도크장(10)의 러그(11)에 연결되어 있기 때문에 실제로 메인 슬링(240)은 상부로 이동하지 못하고 해양 구조물(100)의 각부 및 데릭(200)의 관련 장비에 하중을 발생시키면서 해양 구조물(100)의 선체가 부력을 이기고 소정 깊이만큼 물 속으로 들어가게 된다.
이와 같이 하중이 발생하는 경우, 상기 로드셀(201)에 걸리는 하중을 측정하여 획득하고, 데이터 로그를 통해 컴퓨터 장치에 입력시킨다. 또한 컴퓨터 장치는 데이터 로거를 통해 복수 개의 변형량센서(202)로부터 입력되는 해양 구조물(100) 각부의 구조적 변형량 측정값을 입력받아서 데릭(200) 뿐만 아니라 데릭(200)과 관련된 선체의 일부, 예컨대, 드릴 플로어(120), 드릴 플로어(120) 아래의 보조 구조물(121), 메인 데크(110)의 구조 강도까지 테스트할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 설명된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당해기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변경이 가능한 바, 이 또한본 발명의 권리에 속하게 된다.
10 : 도크장 11 : 러그
12 : 보조 슬링 100 : 해양 구조물
101 : 문풀 110 : 메인 데크
120 : 드릴 플로어 121 : 보조 구조물
122 : 데드라인 앵커 123 : 윈치부
200 : 데릴 210 : 드릴 라인
220 : 트래블링 블록 230 : 탑 드라이브
240 : 메인 슬링 250 : 블록 로더

Claims (7)

  1. 문풀이 구비된 해양 구조물을 도크장에 배치하는 단계;
    상기 해양 구조물의 데릭에 연결된 메인 슬링을 상기 문풀로 통과시켜 상기 도크장의 하부에 설치된 하나 이상의 러그에 연결하는 단계;
    상기 메인 슬링을 인양수단을 이용하여 상승시켜 상기 해양 구조물 및 상기 데릭의 관련 장비에 부하를 제공하는 단계; 및
    상기 해양 구조물의 구조적 변형 및 상기 데릭의 관련 장비 중 적어도 어느 하나의 부하를 측정하는 부하측정단계를 포함하는 도크를 이용한 데릭의 로드 테스트 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 러그가 2개 이상 제공되는 경우, 하나의 상기 메인 슬링은 2개 이상의 상기 러그와 각각 연결되는 보조 슬링과 연결되도록 상기 메인 슬링의 끝단에 블록로더를 설치하는, 도크를 이용한 데릭의 로드 테스트 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인양수단은 상기 데릭의 드릴라인을 잡아 당겨 상기 메인 슬링을 상승시키는 윈치부 또는 크레인인, 도크를 이용한 데릭의 로드 테스트 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 부하측정단계는, 상기 메인슬링을 드릴라인과 연결하는 탑 드라이브 및 상기 드릴라인의 끝단에 설치되는 데드라인 앵커 중 적어도 어느 하나에 로드셀을 설치하여 부하를 측정하는 단계를 더 포함하는, 도크를 이용한 데릭의 로드 테스트 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 부하측정단계는, 상기 블록로더 및 상기 메인 슬링 중 적어도 어느 하나에 로드셀을 설치하여 부하를 측정하는 단계를 더 포함하는, 도크를 이용한 데릭의 로드 테스트 방법.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 부하측정단계는, 상기 해양 구조물의 구조적 변형을 측정하기 위해 다수 개의 변형량센서를 상기 데릭, 상기 해양 구조물의 드릴 플로어 및 상기 드릴 플로어의 하부 구조물 중 적어도 어느 하나의 기 설정 부위에 설치하여 구조물의 변형을 측정하는, 도크를 이용한 데릭의 로드 테스트 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 메인 슬링을 상기 도크장의 하부에 설치된 러그에 연결한 이후, 상기 도크장에 물을 주입하는 단계를 더 포함하는, 도크를 이용한 데릭의 로드 테스트 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110231152A (zh) * 2019-05-08 2019-09-13 长江大学 基于无人机的井架检测方法及设备

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