KR20190042965A - 드릴링 리그용 트롤리의 로드 테스트 시스템 - Google Patents

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박태현
이규석
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대우조선해양 주식회사
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    • B66C1/10Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles by mechanical means
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Abstract

본 발명은 드릴링 리그용 트롤리의 로드 테스트 시스템에 관한 것으로, 리프트 수단으로 탑 드라이브와 텐셔너를 이용하고, 도르래 원리를 적용하여 트롤리의 하부에서 잡아당기는 테스트 로드를 발생시켜서, 실제 조건과 동일하게 트롤리 로드 테스트를 실시할 수 있으며, 실제로 문풀 내에서 트롤리 로드 테스트를 실시할 수 있으므로 행 오프(hang-off) 기능이 어디에 포함되더라도 구조강도 검증이 가능함은 물론 매 호선 웨이트 블록(weight block)을 운반할 필요가 없이 해저에 설치된 테스트 베드(test bed)인 태클 블록에서 모든 호선의 로드 테스트가 가능하다.

Description

드릴링 리그용 트롤리의 로드 테스트 시스템{LOAD TEST SYSTEM OF TROLLEY FOR DRILLING RIG}
본 발명은 드릴링 리그용 트롤리의 로드 테스트 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 리프트 수단으로서 탑 드라이브 또는 텐셔너를 이용하고, 도르래 원리를 적용하여 트롤리의 하부에서 잡아당기는 테스트 로드를 발생시켜서, 실제 조건과 동일하게 트롤리 로드 테스트를 실시할 수 있으며, 실제로 문풀 내에서 트롤리 로드 테스트를 실시할 수 있으므로, 행 오프(hang-off) 기능이 어디에 포함되더라도 구조강도 검증을 할 수 있음은 물론 매 호선 웨이트 블록(weight block)을 운반할 필요가 없이 해저에 설치된 테스트 베드에서 모든 호선의 트롤리 로드 테스트가 가능한 드릴링 리그용 트롤리의 로드 테스트 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 드릴 쉽은 해양에서 원유나 가스 등을 채취하기 위한 선박으로서, 해상 플랫폼 설치가 불가능한 심해지역이나 파도가 심한 해상에서 원유 등을 시추할 수 있는 선박이다.
드릴 쉽의 선체 중앙에는 드릴 파이프를 해저로 내려보내기 위한 대규모의 개구인 문풀(moonpool)이 형성되고, 이 문풀에는 드릴 작업을 위한 드릴 파이프가 설치된다.
또한, 문풀에는 드릴 작업시 라이저 파이프를 타고 상부로 이동하는 가스 압력을 제어하기 위한 비오피(BOP system: Blow Out Preventer system) 및 유정에서 오일의 흐름을 조절하기 위한 X-마스 트리(X-mas tree)를 운반하기 위한 트롤리가 설치된다.
도 1은 종래 드릴 쉽을 도시한 측면도이고, 도 2는 종래 트롤리 레일을 따라 이동하는 비오피 트롤리를 도시한 종단면도이며, 도 3은 종래 X-마스 트리 트롤리 로드 테스트를 보인 도면이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 드릴 쉽의 선체 중앙에는 라이저 파이프(1)를 해저로 내려보내기 위한 문풀(10)이 형성된다.
문풀(10)의 상단부 내주에는 수평으로 트롤리 레일(20)이 설치된다. 트롤리 레일(20)을 따라 비오피 트롤리(30) 및 X-마스 트롤리(trolley)(40)가 이동 가능하게 설치된다.
비오피 트롤리(30)는 문풀(10) 안으로 비오피(BOP; Blow Out Preventer) 또는 X-마스 트리를 투입하기 위하여 트롤리 레일(20)을 따라 수평으로 이동하면서 비오피 및 X-마스 트리 위치를 조정한다. 비오피(BOP) 및 X-마스 트리는 공지공용의 구성이므로 이에 대하여 설명은 생략한다.
드릴 쉽의 건조시, 트롤리(30,40)에 대하여 로드 테스트를 수행하게 되는데, 통상 수개의 웨이트 블록(weight block)(B)을 비오피 및 X-마스의 트롤리(30,40)의 상면에 원하는 중량, 예를 들어 400∼600톤을 높게 적재한 후, 트롤리(30,40)를 트롤리 레일(20)을 따라 이동시키면서 정해진 하중에 충분하게 견디는지와 주행성능 등을 테스트한다.
또한, X-마스 트리 설치 및 드릴 현장의 기상 악화나 위급상황에 대처하기 위하여 라이저 파이프(1)에 비오피 또는 LMRP를 문풀에 매달아 높일 수 있도록 비오피 및 X-마스 트리의 트롤리(30,40)에 행-오프 기능(hang of function)이 추가된다. 비오피 및 X-마스 트리의 트롤리(30,40)에 행-오프 기능이 추가되는 경우는 트롤리(30,40)에 1000ton 이상의 행-오프 로드가 요구되므로, 드릴 쉽 건조시 트롤리 로드 테스트를 수행하게 된다.
그러나 종래 트롤리 로드 테스트 방법에서는, 비오피 트롤리(30)는 드릴 쉽의 구조상 비오피 트롤리 상부에 공간적 제약이 수반되지 않기 때문에 문풀 내에서 비오피 트롤리(30)의 상부에 웨이트 블록(B)을 선적하여 로드를 테스트할 수 있지만, 수개의 웨이트 블록(B)을 적재하여야 하므로, 로드 테스트에 많은 시간과 인원이 소모되는 문제가 있다.
또한, X-마스 트리 트롤리(40)는 드릴 쉽의 구조상 X-마스 트리 트롤리(40)의 상부에 캣워크 구조물이 배치되므로 공간적 제약이 발생하여 문풀 내에서는 로드 테스트를 할 수 없다.
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 야드(육상)에서 일시적인 트롤리 레일(3)을 별도로 제작하고, 그 트롤리 레일(3) 위에 X-마스 트리 트롤리(40)를 올려놓은 상태에서 X-마스 트리 트롤리(40) 위에 웨이트 블록(B)을 선적하여 로드를 테스트한다.
하지만, 일시적인 트롤리 레일(3)에서 로드 테스트를 하기 때문에 문풀 내에서 직접 로드 테스트와는 측정값이 상이하게 되어 정밀성이 현저하게 떨어지는 문제가 발생한다.
국내 등록특허 제10-1447308호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 리프트 수단으로 탑 드라이브와 텐셔너를 이용하고, 도르래 원리를 적용하여 트롤리의 하부에서 잡아당기는 테스트 로드를 발생시켜서, 실제 조건과 동일하게 트롤리 로드 테스트를 실시할 수 있으며, 실제로 문풀 내에서 트롤리 로드 테스트를 실시할 수 있으므로 행 오프(hang-off) 기능이 어디에 포함되더라도 구조강도 검증이 가능함은 물론 매 호선 웨이트 블록(weight block)을 운반할 필요가 없이 해저에 설치된 테스트 베드(test bed)인 태클 블록에서 모든 호선의 트롤리 로드 테스트가 가능한 드릴링 리그용 트롤리의 로드 테스트 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 드릴링 리그용 트롤리의 로드 테스트 시스템은 문풀 안으로 비오피 또는 X-마스 트리를 투입하기 위하여 문풀의 상부에 설치된 트롤리 레일을 따라 이동 가능하게 설치되는 트롤리; 상기 트롤리에 탈착 가능하게 설치되는 라이저 파이프; 상기 라이저 파이프의 하단부에 설치되는 도르래 블록; 해저에 설치되는 태클 블록(tackle block); 상기 도르래 블록과 상기 태클 블록을 연결하는 로드 와이어; 및 상기 로드 와이어를 끌어당겨서 상기 트롤리의 로드를 테스트하기 위한 리프트 유닛; 을 포함한다.
상기 도르래 블록은 다수의 도르래로 구성되고, 상기 태클 블록은 해저에 고정되는 고정구조물과 상기 고정구조물에 고정 설치되는 도르래로 구성될 수 있다.
상기 리프트 유닛은, 상기 로드 와이어의 끝단이 연결되는 탑 드라이브(top drive); 드릴 플로어의 일측에 설치되는 데드라인 앵커(deadline anchor); 상기 탑 드라이브를 리프팅 하기 위한 구동력을 발생시키기 위하여 상기 드릴 플로어의 타측에 설치되는 드로 워크(draw works); 및 상기 탑 드라이브를 리프팅 하기 위하여 상기 드로 워크에 권취되는 드릴 라인; 을 포함한다.
상기 리프트 유닛은, 상기 로드 와이어의 끝단이 연결되는 텐션 링; 상기 텐션 링을 리프팅 하기 위한 구동력을 발생하는 텐셔너; 및 상기 텐션 링을 리프팅 하기 위한 와이어; 를 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는, 탑 드라이브와 텐셔너를 이용하고, 도르래 원리를 적용하여 트롤리의 하부에서 잡아당기는 로드를 발생시켜서, 실제 조건과 동일하게 트롤리 로드 테스트를 실시할 수 있으며, 실제 문풀 내에서 트롤리 로드 테스트를 실시할 수 있으므로, 행 오프(hang-off) 기능이 어디에 포함되더라도 구조강도 검증이 가능 하다.
또한, 매 호선마다 웨이트 블록(weight block)을 운반할 필요가 없으므로, 해저에 설치된 테스트 베드(test bed)인 태클 블록에서 모든 호선의 트롤리 로드 테스트가 가능하다.
또한, 태클 블록(120)에서 다수의 시브(sheave) 또는 단일 시브를 구성하여 로드 와이어를 당기는 힘을 조정할 수 있다. 시브가 여러 개 설치된 태클 블록 대신에 하나의 수직 시브(vertical sheave)를 사용할 경우, 데릭 로드 테스트(derrick load test)에도 적용 가능하다.
도 1은 종래 드릴 쉽을 도시한 측면도
도 2는 종래 트롤리 레일을 따라 이동하는 비오피 트롤리를 도시한 종단면도
도 3은 종래 X-마스 트리 트롤리 로드 테스트를 보인 도면
도 4는 본 발명의 드릴링 리그용 트롤리의 로드 테스트 시스템을 도시한 도면
도 5는 도 4의 요부발췌 확대도
도 6은 제1 실시 예의 리프트 유닛을 도시한 구성도
도 7은 제2 실시 예의 리프트 유닛을 도시한 구성도
도 8은 도르래(sheave)의 다른 실시 예를 도시한 도면
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 드릴링 리그용 트롤리의 로드 테스트 시스템에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 드릴링 리그용 트롤리의 로드 테스트 시스템을 도시한 도면, 도 5는 도 4의 요부발췌 확대도, 도 6은 제1 실시 예의 리프트 유닛을 도시한 구성도, 도 7은 제2 실시 예의 리프트 유닛을 도시한 구성도, 및 도 8은 도르래의 다른 실시 예를 도시한 도면이다.
본 발명의 드릴링 리그용 트롤리의 로드 테스트 시스템에서는 문풀(10) 안으로 비오피 또는 X-마스 트리를 투입하기 위하여 문풀(10)의 상부에 설치된 트롤리 레일(20)을 따라 이동 가능하게 비오피 및 X-마스 트리의 트롤리(30,40)가 설치된다.
비오피 및 X-마스 트리의 트롤리(30,40)에 행-오프 기능이 추가되는 경우는 트롤리(30,40)에 1000ton 이상의 행-오프 로드가 요구되는바, 트롤리(30,40)에 라이저 파이프(1)가 탈착 가능하게 설치된다.
본 발명의 드릴링 리그용 트롤리의 로드 테스트 시스템은 라이저 파이프(1)의 하단부에 설치되는 도르래 블록(110)을 포함한다.
도르래 블록(110)은 다수의 도르래(시브)로 구성될 수 있는데, 도 8 (a)(b)에 도시된 바와 같이 고정 도르래와 움직 도르래를 사용하여 로드 와이어(130)를 당기는 힘을 조절할 수 있다.
태클 블록(120)은 해저에 고정되는 고정구조물(121)과 그 고정구조물(121)에 고정 설치되는 도르래(시브, sheave)(122)로 구성될 수 있다.
본 발명의 드릴링 리그용 트롤리의 로드 테스트 시스템은 도르래 블록(110)과 태클 블록(120), 그리고 리프트 유닛을 연결하는 로드 와이어(130)를 포함한다. 트롤리(30,40)에 1000ton 이상의 행-오프 로드 테스트를 요하므로, 로드 와이어(130)는 철재 와이어 또는 유리섬유 와이어 등으로 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 드릴링 리그용 트롤리의 로드 테스트 시스템은 로드 와이어(130)를 끌어당겨서 트롤리(30,40)의 로드를 테스트하기 위한 리프트 유닛(140,150)을 포함한다.
리프트 유닛(140)은 탑 드라이브(top drive)(141)를 이용하여 로드 와이어(130)를 당기는 방식이고, 리프트 유닛(150)은 텐셔너(152)를 이용하여 로드 와이어(130)를 당기는 방식이다.
우선, 제1 실시 예의 리프트 유닛(140)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 로드 와이어(130)의 끝단이 연결되는 탑 드라이브(141); 드릴 플로어(2)의 일측에 설치되는 데드라인 앵커(deadline anchor)(142); 탑 드라이브(141)를 리프팅 하기 위한 구동력을 발생시키기 위하여 드릴 플로어(2)의 타측에 설치되는 드로 워크(draw works)(143); 및 탑 드라이브(141)를 리프팅 하기 위하여 드로 워크(143)에 권취되는 드릴 라인(144)을 포함한다.
드로 워크(143)의 구동에 의해서 드릴 라인(144)이 당겨지면, 탑 드라이브가 상승하면서 로드 와이어(130)를 당기도록 구성된다.
탑 드라이브(141)가 상승하면서 로드 와이어(130)를 당기면, 태클 블록(120)의 고정 도르래(122)에 의해서 힘의 방향이 바뀌게 된다. 즉, 로드 와이어(130)는 비오피 및 X-마스 트리의 트롤리(30,40)를 직 하방으로 당겨서, 실제 트롤리 로드 테스트와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
로드 와이어(130)를 당기는 힘에 의해서 태클 블록(120)으로부터 발생하는 상향력을 견디기 위해서, 고정구조물(122)은 해저에서 1000ton 이상의 상향력을 지지할 수 있는 구조물 또는 웨이트 블록으로 설치되어야 한다.
제2 실시 예의 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 리프트 유닛(150)은, 로드 와이어(130)의 끝단이 연결되는 텐션 링(151), 텐션 링(151)을 리프팅 하기 위한 구동력을 발생하는 텐셔너(152), 및 텐션 링(151)을 리프팅 하기 위한 와이어(153)를 포함한다.
텐셔너(152)의 구동에 의해서 드릴 라인(144)이 당겨지면, 텐션 링(151)이 상승하면서 로드 와이어(130)를 당기도록 구성된다.
텐션 링(151)이 상승하면서 로드 와이어(130)를 당기면, 태클 블록(120)의 고정 도르래(122)에 의해서 힘의 방향이 바뀌게 된다. 즉, 로드 와이어(130)는 비오피 및 X-마스 트리의 트롤리(30,40)를 직 하방으로 당겨서 실제 로드 테스트와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
본 실시 예에서는, 전술한 상기 리프트 유닛(140, 150)을 이용하여 로드 와이어(130)를 당기는 경우, 로드 와이어(130)를 당기는 힘, 즉 테스트 로드는 도 8에 도시된 바와 같이, 움직 도르래의 원리를 이용하여 적당한 힘으로 조정할 수 있다. 도면에 도시하지 않았으나, 태클 블록에 다수의 시브(sheave) 또는 단일 시브를 구성하여 로드 와이어(130)를 당기는 힘을 조정할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 드릴링 리그용 트롤리의 로드 테스트 시스템의 작용 효과에 대하여 설명한다.
문풀(10)의 상부에 설치된 트롤리 레일(20)을 따라 비오피 및 X-마스 트리의 트롤리(30,40)를 이동 가능하게 설치한다. 트롤리(30,40)에 라이저 파이프(1)를 장착한다.
비오피 및 X-마스 트리의 트롤리(30,40)에 행-오프 기능이 추가되는 경우는 트롤리(30,40)에 1000ton 이상의 행-오프 로드가 요구되는바, 로드 테스트를 위해서 라이저 파이프(1)의 하단부에 도르래 블록(110)을 설치한다.
도르래 블록(110)은 다수의 도르래(시브)로 구성될 수 있는데, 도 8에 도시된 바와 같이 고정 도르래와 움직 도르래를 추가로 사용하여 로드 와이어(130)의 당기는 힘을 조절할 수 있다.
아울러, 해저에는 해저에 고정되는 고정구조물(121)과 그 고정구조물(121)에 고정 설치되는 고정 도르래(122)로 구성된 태클 블록(120)을 시공한다.
로드 와이어(130)를 이용하여 도르래 블록(110)과 태클 블록(120), 그리고 리프트 유닛을 연결한다.
리프트 유닛(140,150)을 구동하여서 로드 와이어(130)를 끌어당겨서 트롤리(30,40)의 로드를 테스트한다.
본 실시 예에서는, 리프트 수단으로 탑 드라이브와 텐셔너를 이용하고, 도르래 원리를 적용하여 트롤리의 하부에서 잡아당기는 로드를 발생시켜서, 실제 조건(라이저 파이프가 트롤리 상부에 매달려서 트롤리에 하중을 가함)과 동일하게 트롤리 로드 테스트를 실시할 수 있으며, 실제 문풀 내에서 트롤리 로드 테스트를 실시할 수 있으므로, 행 오프(hang-off) 기능이 어디에 포함되더라도 구조강도 검증이 가능한 효과가 있다.
또한, 매 호선 웨이트 블록을 운반할 필요가 없으므로, 해저에 설치된 테스트 베드에서 모든 호선의 트롤리 로드 테스트가 가능하다.
또한, 태클 블록(120)에서 다수의 시브(sheave) 또는 단일 시브를 구성하여 로드 와이어(130)를 당기는 힘을 조정할 수 있다. 시브가 여러 개 설치된 태클 블록 대신에 하나의 수직 시브(vertical sheave)를 사용할 경우, 데릭 로드 테스트(derrick load test)에도 적용 가능하다.
1: 라이저 파이프
10: 문풀
20: 트롤리 레일
30,40: 비오피 및 X-마스 트리의 트롤리
110: 도르래 블록
120: 태클 블록
121: 고정구조물
122: 도르래(시브, sheave)
130: 로드 와이어
140 : 리프트 유닛
141: 탑 드라이브
142: 데드라인 앵커(deadline anchor)
143: 드로 워크(draw works)
144: 드릴 라인
150: 리프트 유닛
151: 텐션 링
152: 텐셔너
153: 와이어

Claims (4)

  1. 문풀 안으로 비오피 또는 X-마스 트리를 투입하기 위하여 문풀의 상부에 설치된 트롤리 레일을 따라 이동 가능하게 설치되는 트롤리;
    상기 트롤리에 탈착 가능하게 설치되는 라이저 파이프;
    상기 라이저 파이프의 하단부에 설치되는 도르래 블록;
    해저에 설치되는 태클 블록(tackle block);
    상기 도르래 블록과 상기 태클 블록을 연결하는 로드 와이어; 및
    상기 로드 와이어를 끌어당겨서 상기 트롤리의 로드를 테스트하기 위한 리프트 유닛; 을 포함하는 드릴링 리그용 트롤리의 로드 테스트 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 도르래 블록은 다수의 도르래로 구성되고,
    상기 태클 블록은 해저에 고정되는 고정구조물과 상기 고정구조물에 고정 설치되는 도르래로 구성되는 것을 특징으로 하는 드릴링 리그용 트롤리의 로드 테스트 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 리프트 유닛은,
    상기 로드 와이어의 끝단이 연결되는 탑 드라이브(top drive);
    드릴 플로어의 일측에 설치되는 데드라인 앵커(deadline anchor);
    상기 탑 드라이브를 리프팅 하기 위한 구동력을 발생시키기 위하여 상기 드릴 플로어의 타측에 설치되는 드로 워크(draw works); 및
    상기 탑 드라이브를 리프팅 하기 위하여 상기 드로 워크에 권취되는 드릴 라인; 을 포함하는 드릴링 리그용 트롤리의 로드 테스트 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 리프트 유닛은,
    상기 로드 와이어의 끝단이 연결되는 텐션 링;
    상기 텐션 링을 리프팅 하기 위한 구동력을 발생하는 텐셔너; 및
    상기 텐션 링을 리프팅 하기 위한 와이어; 를 포함하는 드릴링 리그용 트롤리의 로드 테스트 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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