KR20190044250A - 연속시추장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 연속시추장치는, 시추공정의 연속성을 유지하며 인접한 파이프를 직렬로 결합하기 위한 서브를 포함하는 연속시추장치에 있어서, 상기 서브는, 하부 파이프의 상단에 결합 가능하게 형성되는 제1연결부, 상부 파이프 또는 탑드라이브와 결합 가능하게 형성되는 제2연결부, 상기 제1연결부 및 상기 제2연결부 사이에서 상기 제1연결부의 회전과 연동하여 회전되도록 구비된 제1결합부, 상기 제1연결부 및 상기 제2연결부 사이에서 상기 제2연결부의 회전과 연동하여 회전되도록 구비되며, 상기 제1결합부에 선택적으로 결합되거나 독립적으로 회전 가능하게 분리되는 제2결합부 및 상기 제1연결부와 상기 제1결합부 사이 및 상기 제2연결부와 상기 제2결합부 사이 중 적어도 어느 하나에 구비되며, 지지점을 제공하는 지지부를 포함한다.

Description

연속시추장치{Continuous Boring Apparatus}

본 발명은 시추를 수행하기 위한 시추장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연속적인 시추 공정을 수행할 수 있도록 하는 연속시추장치에 관한 것이다.

기존 시추선에서는 탑드라이브에서 발생시킨 회전력으로 드릴스트링을 회전시키며 해저 지층을 굴진하게 된다.

따라서 드릴스트링이 해저로 일정 깊이를 파고 내려갔을 때 상단에 새로운 파이프를 추가로 연결시켜야 하며, 일반적으로 이러한 작업을 위해 잠시 시추 기능이 멈추는 순간이 발생한다.

이러한 불연속 공정은 시추공의 안정성을 저하시키고, 침전된 이수 및 커팅을 부유시키기 위한 추가 이수순환 공정의 소요, 재시추 시 피크 출력 발생 등 여러 문제점을 야기하므로 공정이 멈추는 시간을 최대한 단축시키거나 없애는 것이 바람직하다.

이를 위해 시추작업을 연속적으로 수행하기 위한 연속 시추 기술에 대한 연구가 이루어지고 있으나, 현재까지는 실용적으로 실제 시추 공정에 적용시킬 수 있는 연속 시추 기술은 거의 제안되지 않고 있다.

따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.

한국공개특허 제10-2015-0130576호

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 연속 시추 공정을 보다 합리적이고 원활하게 수행할 수 있도록 하여 실제 공정에 용이하게 적용이 가능하도록 하기 위한 목적을 가진다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연속시추장치는, 시추공정의 연속성을 유지하며 인접한 파이프를 직렬로 결합하기 위한 서브를 포함하는 연속시추장치에 있어서, 상기 서브는, 하부 파이프의 상단에 결합 가능하게 형성되는 제1연결부, 상부 파이프 또는 탑드라이브와 결합 가능하게 형성되는 제2연결부, 상기 제1연결부 및 상기 제2연결부 사이에서 상기 제1연결부의 회전과 연동하여 회전되도록 구비된 제1결합부, 상기 제1연결부 및 상기 제2연결부 사이에서 상기 제2연결부의 회전과 연동하여 회전되도록 구비되며, 상기 제1결합부에 선택적으로 결합되거나 독립적으로 회전 가능하게 분리되는 제2결합부 및 상기 제1연결부와 상기 제1결합부 사이 및 상기 제2연결부와 상기 제2결합부 사이 중 적어도 어느 하나에 구비되며, 지지점을 제공하는 지지부를 포함한다.

그리고 상기 지지부는 상기 서브의 다른 영역보다 작은 폭을 가지도록 형성될 수 있다.

또한 상기 지지부의 상단부 및 하단부 중 적어도 어느 하나는 경사지게 형성될 수 있다.

그리고 상기 지지부의 횡단면은 다각형 형상을 가지도록 형성될 수 있다.

또한 상기 서브의 내부에는 이수가 순환되는 중공이 형성되며, 상기 서브는, 상기 이수의 유동 경로를 선택적으로 가변시키는 이수제어부를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 서브에 선택적으로 연결되어 상기 서브를 지지하고, 상기 제1결합부와 제2결합부를 서로 결합시키거나 분리시키는 천공유닛을 더 포함할 수 있다.

또한 상기 서브의 상기 지지부는 상기 제1연결부와 상기 제1결합부 사이 및 상기 제2연결부와 상기 제2결합부 사이에 모두 구비되며, 상기 천공유닛은, 상기 제1연결부와 상기 제1결합부 사이의 지지부를 지지하며, 선택적으로 회전력을 제공하는 제1로터리테이블 및 상기 제2연결부와 상기 제2결합부 사이의 지지부를 지지하며, 선택적으로 회전력을 제공하는 제2로터리테이블을 포함할 수 있다.

그리고 상기 제1로터리테이블 및 상기 제2로터리테이블은, 상기 지지부의 둘레를 감싸도록 형성되는 지지프레임 및 상기 지지프레임의 내면에 구비되며, 상기 지지부를 선택적으로 지지하도록 형성되는 복수의 지지부재를 포함할 수 있다.

또한 상기 제1로터리테이블 및 상기 제2로터리테이블은, 상기 지지부재가 상기 지지부를 지지한 상태에서, 상기 복수의 지지부재에 결합됨에 따라 상기 지지부재를 고정시키는 고정부재를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 제2로터리테이블은 상기 지지프레임을 상하 방향으로 이동시키는 리프팅부재를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 천공유닛은, 상기 제1결합부와 상기 제2결합부의 결합 영역의 둘레를 감싸 밀폐시키되, 상기 제1결합부와 상기 제2결합부의 독립 회전 상태를 유지하는 실링모듈을 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 서브의 내부에는 이수가 순환되는 중공이 형성되며, 상기 서브는 상기 이수의 유동 경로를 선택적으로 가변시키는 이수제어부를 더 포함하고, 상기 천공유닛은 상기 이수제어부에 연결되어 상기 이수제어부와 함께 상기 이수의 유동 경로를 선택적으로 가변시키는 이수제어모듈을 더 포함할 수 있다.

또한 상기 천공유닛은, 상기 제2연결부를 고정시키는 고정모듈과, 상기 고정모듈의 상부에 구비되어 상기 제2연결부에 결합되는 상부 파이프 또는 탑드라이브를 회전시키는 회전모듈을 포함하는 러프넥유닛을 포함할 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 연속시추장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 제1결합부 및 제2결합부에 의해 서브 상하부 회전을 독립적으로 분리시킬 수 있으므로, 파이프를 추가 연결하는 과정 중에도 시추 공정을 중단시키지 않고 연속적으로 수행할 수 있는 장점을 가진다.

둘째, 연속시추 공정 중에도 이수를 연속적으로 공급할 수 있도록 할 수 있는 장점을 가진다.

셋째, 간소하고 합리적인 구조를 가지므로 실제 공정에 용이하게 적용이 가능하다는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속시추장치에 있어서, 서브의 각 구성을 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속시추장치에 있어서, 서브의 제1결합부 및 제2결합부의 구조를 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속시추장치를 나타낸 도면;
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속시추장치에 있어서, 천공유닛의 각 구성을 나타낸 도면;
도 7 내지 도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속시추장치를 통한 연속시추공정을 순차적으로 나타낸 도면;
도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연속시추장치를 나타낸 도면;
도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연속시추장치에 있어서, 천공유닛의 구성을 나타낸 도면; 및
도 23 내지 도 38은 다른 실시예에 따른 연속시추장치를 통한 연속시추공정을 순차적으로 나타낸 도면이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

본 발명은 시추공정의 연속성을 유지하며 인접한 파이프를 직렬로 결합하기 위한 것으로, 각 파이프의 상부에 구비되는 서브와, 상기 서브를 통해 하부 파이프 및 상부 파이프, 또는 하부 파이프 및 탑드라이브를 서로 연결시키는 천공장치를 포함할 수 있다.

먼저 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속시추장치에 있어서, 서브(100)의 각 구성을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연속시추장치에 있어서, 서브(100)는 서로 인접한 한 쌍의 파이프(10a, 10b) 사이에 구비되어 각 파이프(10a, 10b)의 연결을 수행할 수 있도록 구비된다.

그리고 본 실시예에서 상기 서브(100)는 제1연결부(140a), 제2연결부(140b), 제1결합부(110), 제2결합부(120) 및 지지부(160a, 160b)를 포함할 수 있으며, 이와 더불어 보조지지부(150) 및 이수제어부(130)를 더 포함할 수 있다.

상기 제1연결부(140a)는 하부 파이프(10a)의 상단에 결합 가능하게 형성되는 구성요소이며, 상기 제2연결부(140b)는 상부 파이프(10b)의 하단 또는 탑드라이브(300, 도 3 참조)와 결합 가능하게 형성되는 구성요소이다. 즉 상기 제1연결부(140a) 및 상기 제2연결부(140b)는 상기 서브(100)를 다른 파이프(10a, 10b) 또는 탑드라이브(300)와 연결시킬 수 있도록 한다.

그리고 상기 제1결합부(110)는 상기 제1연결부(140a) 및 상기 제2연결부(140b) 사이에 구비되며, 특히 상기 제1연결부(140a)의 회전과 연동하여 회전되도록 형성된다.

또한 상기 제2결합부(120) 역시 마찬가지로 상기 제1연결부(140a) 및 상기 제2연결부(140b) 사이에 구비되나, 상기 제2연결부(140b)의 회전과 연동하여 회전되도록 구비될 수 있다. 이때 상기 제2결합부(120)는 상기 제1결합부(110)에 선택적으로 결합되거나 독립적으로 회전 가능하게 분리될 수 있는 구조를 가진다.

이에 따라 상기 제1결합부(110)가 상기 제2결합부(120)에 결합될 경우, 상기 제1연결부(140a) 및 상기 제2연결부(140b)는 서로 회전이 연동될 수 있으며, 상기 제1결합부(110)가 상기 제2결합부(120)로부터 분리될 경우, 상기 제1연결부(140a) 및 상기 제2연결부(140b)는 서로 독립적으로 회전 가능하게 형성된다.

도 2에는, 본 실시예에서의 상기 제1결합부(110)와 상기 제2결합부(120)의 결합 구조가 자세히 도시된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 상기 제1결합부(110)는 둘레에 나사산(115)이 형성된 나사산 형성구간 및 상기 나사산 형성구간과 연결된 나사산 비형성구간이 형성된 제1체결부(112)를 포함한다.

즉 상기 제1체결부(112)는 일부 길이에 나사산(115)이 형성되며, 나머지 일부 길이에 나사산이 없는 형태를 가진다. 본 실시예에서 상기 나사산 형성구간은 상기 나사산 비형성구간의 하부에 구비되는 것으로 하였다.

그리고 상기 제2결합부(120)는 상기 제1체결부(112)의 나사산(115)과 치합되는 나사산(125)이 형성된 제2체결부(123)를 포함한다. 이때 상기 제2체결부(123)의 길이는, 상기 제1결합부(110)의 나사산 비형성구간의 길이 이하로 형성될 수 있다.

이에 따라 상기 제2체결부(123)가 상기 제1체결부(112)의 나사산 형성구간에 위치되어 서로 치합될 경우, 상기 제1결합부(110) 및 상기 제2결합부(120)는 서로 고정되며, 상기 제2체결부(123)가 상기 제1체결부(112)의 나사산 비형성구간에 위치될 경우, 상기 제1결합부(110) 및 상기 제2결합부(120)는 고정 상태가 해제되어 서로 독립적인 회전 상태를 가질 수 있다.

또한 본 실시예에서 상기 제2체결부(123)에는, 상기 제1결합부(110) 및 상기 제2결합부(120) 내부에 형성된 중공 측으로 돌출되도록 형성된 단차가 형성되며, 상기 제1체결부(112)는 상기 제2체결부(123)가 상기 제1체결부(112)의 나사산 비형성구간에 위치된 상태에서 상기 제1체결부(123)의 단차에 걸리는 걸림부(113)를 더 포함할 수 있다.

따라서 상기 제2체결부(123)가 상기 제1체결부(112)의 나사산 비형성구간에 위치되어 서로 고정 상태가 해제되더라도, 상기 제1결합부(110) 및 상기 제2결합부(120)는 상기 제2체결부(123)의 단차와 상기 걸림부(113)가 서로 걸려 완전히 이탈되지는 않는다.

즉 이와 같은 상태에서는 상기 제1결합부(110) 및 상기 제2결합부(120)는 고정 상태가 해제되어 서로 독립적으로 회전되되, 서로 분리되지 않는 상태를 갖게 된다.

다시 도 1을 참조하여 상기 서브(100)의 나머지 구성요소에 대해 설명하도록 한다.

상기 지지부(160a, 160b)는 상기 제1연결부(140a)와 상기 제1결합부(110) 사이 및 상기 제2연결부(140b)와 상기 제2결합부(120) 사이 중 적어도 어느 하나에 구비될 수 있으며, 외부 장치에 대해 상기 서브(100)의 지지점을 제공하는 역할을 수행한다.

본 실시예에서 상기 지지부(160a, 160b)는 상기 제1연결부(140a)와 상기 제1결합부(110) 사이 및 상기 제2연결부(140b)와 상기 제2결합부(120) 사이 모두에 구비되는 것으로 하였으며, 이하 설명의 편의 상 이를 각각 제1지지부(160a) 및 제2지지부(160b)라 칭한다.

그리고 상기 제1지지부(160a) 및 상기 제2지지부(160b)는 상기 서브(100)의 다른 영역보다 작은 폭을 가지도록 형성되며, 상단부 및 하단부 중 적어도 어느 하나가 경사지게 형성될 수 있다.

이와 같이 하는 이유는 후술할 천공장치(200, 도 4 참조)를 통해 상기 제1지지부(160a) 또는 상기 제2지지부(160b)를 용이하게 지지할 수 있도록 하기 위해서이다. 즉 상기와 같은 구조로 인해 상기 천공장치(200)를 통해 제1지지부(160a) 또는 상기 제2지지부(160b)를 지지하고 있는 상태에서 상기 서브(100)가 중력 방향으로 낙하하지 않도록 할 수 있다.

한편 상기 제1지지부(160a) 및 상기 제2지지부(160b)의 횡단면은 다각형 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 이는 상기 천공장치(200)와 상기 서브(100)를 서로 연결한 상태에서 상기 천공장치(200)가 상기 제1지지부(160a) 또는 상기 제2지지부(160b)를 용이하게 회전시킬 수 있도록 하기 위해서이다. 즉 다각형 형상으로 인해 힘이 가해지는 걸림점을 제공할 수 있어 회전 시 헛도는 현상 등을 방지할 수 있다.

그리고 상기 이수제어부(130)는 상기 서브(100)의 내부 중공을 통해 순환되는 이수의 유동 경로를 선택적으로 가변시키는 구성요소이다. 특히 본 실시예에서 상기 이수제어부(130)는 볼밸브(136)와, 아웃렛(132) 및 인렛(134)을 포함한다.

상기 볼밸브(136)는 회전에 따라 이수의 유동 경로를 가변시킬 수 있도록 한다. 구체적으로 상기 볼밸브(136)는 상기 상부 파이프(10b)로부터 하부 파이프(10a)까지 연결되는 중공을 전체적으로 연통시키거나, 상부와 하부를 서로 구획하여 상부 파이프(10b)로부터 유동되는 이수가 상기 아웃렛(132)으로 배출되도록 하고 별도의 이수가 인렛(134)으로 유입되도록 할 수 있다. 이에 대한 자세한 사항은 후술하도록 한다.

그리고 상기 보조지지부(150)는 탑드라이브(300, 도 3 참조)에 구비되는 BX 엘리베이터에 고정시킬 수 있도록 하기 위한 것으로, 상기 제1지지부(160a) 또는 상기 제2지지부(160b)와 같이 상기 서브(100)의 다른 영역보다 작은 폭을 가지도록 형성되며, 상단부 및 하단부 중 적어도 어느 하나가 경사지게 형성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속시추장치를 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 연속시추장치는 시추공정의 연속성을 유지하며 인접한 파이프를 직렬로 결합하기 위한 것으로, 파이프(10a)의 상단에 결합되는 서브(100)와, 천공유닛(200)과, 탑드라이브(300)와, 러프넥(400)을 포함할 수 있다.

이때 상기 천공유닛(200), 상기 탑드라이브(300) 및 상기 러프넥(400)은 가이드프레임(600)을 따라 상하 방향으로 이동될 수 있으며, 특히 상기 천공유닛(200) 및 상기 탑드라이브(300)는 도르래모듈(510) 및 윈치(500a, 500b) 등을 통해 이동될 수 있다.

이와 같은 연속시추장치의 형태는 어디까지나 하나의 예시로서, 본 실시예와 다른 형태로도 구현될 수 있음은 물론이다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속시추장치에 있어서, 천공유닛(200)의 각 구성을 나타낸 도면이다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 천공유닛(200)은 상기 서브(100)에 선택적으로 연결되어 상기 서브(100)를 지지하고, 상기 제1결합부(110)와 제2결합부(120)를 서로 결합시키거나 분리시키는 동시에 이수의 흐름을 제어하는 역할을 수행할 수 있다.

구체적으로 본 실시예에서 상기 천공유닛(200)은, 상기 제1연결부(140a)와 상기 제1결합부(110) 사이의 제1지지부(160a)를 지지하며, 상기 제1지지부(160a)에 선택적으로 회전력을 제공하는 제1로터리테이블(220)과, 상기 제2연결부(140b)와 상기 제2결합부(120) 사이의 제2지지부(160b)를 지지하며, 상기 제2지지부(160b)에 선택적으로 회전력을 제공하는 제2로터리테이블(210)을 포함할 수 있다.

또한 상기 천공유닛(200)은, 상기 제1결합부(110)와 상기 제2결합부(120)의 결합 영역의 둘레를 감싸 밀폐시키되, 상기 제1결합부(110)와 상기 제2결합부(120)의 독립 회전 상태를 유지하도록 하는 실링모듈(240)과, 상기 서브(100)의 상기 이수제어부(130)에 연결되어 상기 이수제어부(130)와 함께 상기 이수의 유동 경로를 선택적으로 가변시키는 이수제어모듈(230)을 더 포함할 수 있다.

상기 실링모듈(240)은 상기 제1결합부(110)의 둘레를 감싸도록 형성되는 제1회전부(244) 및 상기 제2결합부(120)의 둘레를 감싸도록 형성되는 제2회전부(242)를 포함하며, 상기 제1회전부(244) 및 상기 제2회전부(242)의 내측에는 실링부재(245)가 구비되어 상기 제1결합부(110) 및 상기 제2결합부(120)의 결합 영역 사이에서 유출되는 이수가 외부로 누설되지 않게 내부의 수용공간(243)에 정체되도록 할 수 있다.

그리고 상기 제1회전부(244) 및 상기 제2회전부(242)는 각각 상기 제1결합부(110) 및 상기 제2결합부(120)의 회전과 함께 연동되어 회전될 수 있으므로, 상기 제1결합부(110) 및 상기 제2결합부(120)의 결합/분리 과정에 지장을 초래하지 않는다.

상기 이수제어모듈(230)은 상기 서브(100)의 상기 이수제어부(130)에 연결될 수 있으며, 상기 볼밸브(136)에 의해 상기 이수제어부(130)의 상하에 걸친 이수 유동 경로가 구획된 상태에서 아웃렛(132)으로부터 배출되는 이수를 전달받거나, 인렛(134)으로 이수를 주입하는 역할을 수행한다.

한편 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1로터리테이블(220) 및 상기 제2로터리테이블(210)은, 각각 상기 지지부(150a, 150b)의 둘레를 감싸도록 형성되는 지지프레임(212, 222)과, 상기 지지프레임(212, 222)을 고정시키는 고정프레임(214, 224)와, 상기 지지프레임(212, 222)의 내면에 구비되며, 상기 지지부(150a, 150b)를 선택적으로 지지하도록 형성되는 복수의 지지부재(213, 223)를 포함할 수 있다.

또한 본 실시예에서 상기 제1로터리테이블(220) 및 상기 제2로터리테이블(210)은 상기 지지부재(213, 223)가 상기 지지부(150a, 150b)를 지지한 상태에서, 상기 복수의 지지부재(213, 223)의 하부에 결합됨에 따라 상기 지지부재(213, 223)를 상호 고정시키는 고정부재(215, 225)를 더 포함할 수 있다.

상기 고정부재(215, 225)는 상하 이동 가능하게 형성되며, 내주면에 상기 지지부재(213, 223)가 삽입되는 삽입홈(216, 226)이 형성되어, 상기 복수의 지지부재(213, 223)가 상기 지지부(150a, 150b)를 지지한 직후 상측으로 이동하여 상기 지지부재(213, 223)의 하부를 상기 삽입홈(216, 226)에 삽입시킴에 따라 안정된 지지 상태를 유지할 수 있도록 한다.

그리고 상기 제2로터리테이블(210)은, 상기 지지프레임(212)을 상하 방향으로 이동시키는 리프팅부재(214a)를 더 포함할 수 있다. 이는 상기 제1결합부(110) 및 상기 제2결합부(120)가 서로 결합된 상태에서 분리될 경우 그 길이가 보다 신장되기 때문에, 신장되는 길이에 맞추어 상기 지지프레임(212)의 위치를 상향 조절하기 위해서이다.

이상으로 본 발명의 일 실시예에 따른 연속시추장치의 구조에 대해 설명하였으며, 이하에서는 이를 통한 연속시추과정에 대해서 설명하도록 한다.

도 7 내지 도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속시추장치를 통한 연속시추공정을 순차적으로 나타낸 도면이다.

먼저, 도 7에 도시된 바와 같이 천공장치(200)를 통해 서브(100)가 구비된 하부 파이프(10a)를 지지한 상태에서, 상기 서브(100)의 제1결합부(110) 및 제2결합부(120)를 서로 분리시키게 된다.

이를 위해 상기 제2로터리테이블(210)은 상기 제2결합부(120)를 고정시킨 상태로 유지하며, 상기 제1로터리테이블(220)은 상기 제1결합부(110)를 회전시켜 제1결합부(110) 및 제2결합부(120)가 서로 독립적인 회전 상태가 되도록 분리한다.

그리고 이와 같은 상태에서는, 상기 볼밸브(136)에 의해 상기 이수제어부(130)의 상하에 걸친 이수 유동 경로가 구획되며, 상기 이수제어모듈(230)을 통해 인렛(134)으로 이수가 주입될 수 있다.

이후 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 하부 파이프(10)a)의 상부로 별도의 서브(100')가 구비된 상부 파이프(10b)가 공급되며, 상기 상부 파이프(10b)의 하단부에 형성된 연결구(11)가 하부 파이프(10a)에 구비된 서브(100)의 제2연결부(140b)에 결합된다.

이 과정에서는 러프넥(400)의 결합유닛(410)이 상기 상부 파이프(10b)와 제2연결부(140b)에 연결되어 결합을 수행하게 된다. 구체적으로 상기 결합유닛(410)의 제2결합모듈(414)은 제2연결부(140b)를 고정한 상태로 유지하고, 제1결합모듈(412)은 상기 상부 파이프(10b)를 회전시켜 하부 파이프(10a)의 서브(100)와 상부 파이프(10b)를 서로 연결시킬 수 있다.

이때 상기 하부 파이프(10a)의 서브(100)는 1결합부(110) 및 제2결합부(120)가 서로 분리되어 독립적인 회전 상태를 가지므로, 하부 파이프(10a)는 회전을 유지하며 시추 공정을 수행하는 동시에 하부 파이프(10a)의 서브(100)와 상부 파이프(10b) 간의 연결이 수행될 수 있다.

다음으로 도 11에 도시된 바와 같이, 상부 파이프(10b)의 서브(100')와 탑드라이브(300) 간의 연결을 수행하게 된다. 본 과정에서는 상기 탑드라이브(300)의 그립유닛(320)이 상기 상부 파이프(10b)의 서브(100') 중 제2연결부(140b)를 고정시킨 상태에서, 상기 탑드라이브(300)의 회전유닛(310)이 회전하여 상기 제2연결부(140b)와의 결합을 수행하게 된다.

상부 파이프(10b)의 서브(100')와 탑드라이브(300)의 연결이 수행된 이후에는, 도 12에 도시된 바와 같이 하부 파이프(10a)의 서브(100)에 구비된 이수제어부(130)의 볼밸브(130)가 회전하여 상부로부터 하부 파이프(10a)에 걸친 이수의 유동 경로를 전체적으로 연통시키게 되고, 상기 탑드라이브(300)로부터 이수가 공급된다.

다음으로, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 하부 파이프(10a)의 서브(100)에 구비된 제1결합부(110) 및 제2결합부(120)를 재결합시키는 과정이 수행된다.

이때 현재 시점에서 상기 제1결합부(110) 이하는 제1로터리테이블(220)에 의해 회전되며 시추를 진행하고 있는 상태이므로, 제1결합부(110) 및 제2결합부(120)의 결합을 위해 제2로터리테이블(210)은 상기 제2지지부(160b)를 제1로터리테이블(220)의 회전 속도보다 빠르게 회전시키게 된다.

이에 따라 1결합부(110) 및 제2결합부(120)가 서로 결합되어 회전이 연동되며, 상기 제1로터리테이블(220) 및 제2로터리테이블(210)은 각각 제1지지부(160a) 및 제2지지부(160b)의 고정 상태를 해제하게 된다.

이때 서로 결합되어 회전이 연동된 상태의 상기 하부 파이프(10a) 및 상기 하부 파이프(10b)는 상부의 탑드라이브(300)에 의해 회전 상태를 유지하게 되고, 시추 공정을 연속적으로 수행할 수 있다.

다음으로, 도 15에 도시된 바와 같이 천공유닛(200)은 상부 파이프(10b)에 구비된 서브(100') 측으로 상향 이동한 후 상부 파이프(10b)에 구비된 서브(100')와의 연결을 수행한다.

이때 상기 제1로터리테이블(220) 및 제2로터리테이블(210)은 상기 탑드라이브(300)의 회전 속도와 동기화한 상태로 상부 파이프(10b)에 구비된 서브(100')를 연결하게 되며, 상기 하부 파이프(10a) 및 상기 하부 파이프(10b)는 탑드라이브(300) 및 천공유닛(200)에 의해 여전히 회전 상태를 유지하게 된다.

이후 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 천공유닛(200)은 상부 파이프(10b)에 구비된 서브(100')의 제1결합부(110) 및 제2결합부(120)를 서로 분리시킨다.

즉 상기 제1로터리테이블(220)은 회전 상태를 유지하며, 상기 제2로터리테이블(210)은 상부 파이프(10b)에 구비된 서브(100')의 제2지지부(160b)을 고정시킴에 따라 제1결합부(110) 및 제2결합부(120)의 분리가 이루어질 수 있다.

이와 함께 도 18에 도시된 바와 같이, 상부 파이프(10b)에 구비된 서브(100')는 상기 볼밸브(136)를 제어하여 상기 이수제어부(130)의 상하에 걸친 이수 유동 경로를 구획하게 되며, 상기 이수제어모듈(230)을 통해 아웃렛(132)으로 여분의 이수를 회수하는 동시에 인렛(134)으로 이수를 주입한다.

그리고 상기 탑드라이브(300)와 상기 상부 파이프(10b)를 분리하기 위해, 상기 탑드라이브(300)의 그립유닛(320)이 상기 상부 파이프(10b)에 구비된 서브(100')의 제2연결부(140b)를 고정시킨 상태에서, 상기 탑드라이브(300)의 회전유닛(310)이 역 방향으로 회전하게 된다.

이에 따라 도 19 및 도 20과 같이 탑드라이브(300)가 상부 파이프(10b)에 구비된 서브(100')와 분리되며, 이후 상기 천공유닛(200)은 하부로 이동하여 하부 파이프(10a) 및 상부 파이프(10b)를 시추공에 보다 깊이 삽입하게 된다.

한편 탑드라이브(300)가 상부 파이프(10b)에 구비된 서브(100')와 분리되는 과정에서는, 상기 그립유닛(320)이 상하 운동을 하여 하부 측에 위치된 다른 구성요소들과 간섭되지 않도록 할 수 있다.

이후에는 전술한 각 과정을 반복하며, 새로운 파이프를 투입하여 시추 공정을 연속적으로 진행할 수 있다.

또한 상기의 역 방향으로 공정을 진행하게 될 경우, 각 파이프를 서로 분리하여 파이프의 회수 작업을 수행할 수 있음은 물론이다.

이하에서는, 본 발명의 다른 실시 형태에 대해 설명하도록 한다.

도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연속시추장치를 나타낸 도면이며, 도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연속시추장치에 있어서, 천공유닛(200)의 구성을 나타낸 도면이다.

도 21에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 연속시추장치는 전술한 일 실시예에 구비되던 러프넥(400, 도 3 참조)이 생략된 형태를 가진다. 즉 본 실시예의 연속시추장치는 천공유닛(200) 및 탑드라이브(300)만을 포함하여 구성된다.

본 실시예의 경우 이와 같은 러프넥의 기능은, 상기 천공유닛(200)에 종속적으로 구비되는 러프넥유닛(250)에 의해 구현될 수 있다.

도 22에 도시된 바와 같이, 상기 천공유닛(200)은 전술한 일 실시예의 구성요소들에 부가적으로 상부에 구비되는 러프넥유닛(250)을 더 포함할 수 있다.

상기 러프넥유닛(250)은 세부적으로 상기 제2연결부(140b)를 고정시키는 고정모듈(252)과, 상기 고정모듈(252)의 상부에 구비되어 상기 제2연결부(250)에 결합되는 상부 파이프(100') 또는 탑드라이브(300)를 회전시키는 회전모듈(251)을 포함하는 형태를 가진다.

이에 따라 상기 고정모듈(252)을 통해 상기 서브(100)의 제2연결부(140b)를 고정시킨 상태에서, 상기 회전모듈(251)은 상부 파이프(100') 또는 탑드라이브(300)를 그립하여 회전시켜 결합을 수행할 수 있다.

따라서 본 실시예의 경우 전술한 일 실시예의 연속시추공정 중 러프넥이 담당하던 기능 및 공정(도 10에 해당)을 상기 천공유닛(200)에 통합할 수 있으며, 장치를 보다 간소화할 수 있는 장점이 있다.

이하에서는, 상기와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연속시추장치를 이용하여 연속시추공정을 수행하는 과정에 대해 설명하도록 한다.

도 23 내지 도 38은 다른 실시예에 따른 연속시추장치를 통한 연속시추공정을 순차적으로 나타낸 도면이다.

먼저, 도 23에 도시된 바와 같이 천공장치(200)를 통해 서브(100)가 구비된 하부 파이프(10a)를 지지한 상태에서, 상기 서브(100)의 제1결합부(110) 및 제2결합부(120)를 서로 분리시키게 된다.

이를 위해 상기 제2로터리테이블(210)은 상기 제2결합부(120)를 고정시킨 상태로 유지하며, 상기 제1로터리테이블(220)은 상기 제1결합부(110)를 회전시켜 제1결합부(110) 및 제2결합부(120)가 서로 독립적인 회전 상태가 되도록 분리한다.

그리고 이와 같은 상태에서는, 상기 볼밸브(136)에 의해 상기 이수제어부(130)의 상하에 걸친 이수 유동 경로가 구획되며, 상기 이수제어모듈(230)을 통해 인렛(134)으로 이수가 주입될 수 있다.

이후 도 24 내지 도 28에 도시된 바와 같이, 상기 하부 파이프(10)a)의 상부로 별도의 서브(100')가 구비된 상부 파이프(10b)가 공급되며, 상기 상부 파이프(10b)의 하단부에 형성된 연결구(11)가 하부 파이프(10a)에 구비된 서브(100)의 제2연결부(140b)에 결합된다.

이 과정에서는 우선 탑드라이브(300)의 회전유닛(310)이 상부 파이프(10b)에 연결된 서브(100')의 상단부에 연결되고, 상부 파이프(10b)의 하단부에 형성된 연결구(11)가 하부 파이프(10b)에 연결된 서브(100)의 제2연결부(140b)에 연결된다.

구체적으로 도 24 내지 도 28과 같이 상기 탑드라이브(300)의 그립유닛(320)이 상기 상부 파이프(10b)의 서브(100') 중 제2연결부(140b)를 고정시킨 상태에서, 상기 탑드라이브(300)의 회전유닛(310)이 회전하여 상기 제2연결부(140b)와의 결합을 수행하게 된다.

그리고 상부 파이프(10b)의 서브(100')와 탑드라이브(300)의 연결이 수행된 이후에는, 도 29에 도시된 바와 같이 하부 파이프(10a)의 서브(100)에 구비된 이수제어부(130)의 볼밸브(130)가 회전하여 상부로부터 하부 파이프(10a)에 걸친 이수의 유동 경로를 전체적으로 연통시키게 되고, 상기 탑드라이브(300)로부터 이수가 공급된다.

또한 동시에 러프넥유닛(250)이 상기 상부 파이프(10b)와 하부 파이프(10a)의 결합을 수행하게 된다. 구체적으로 러프넥유닛(250)의 고정모듈(252)은 제2연결부(140b)를 고정한 상태로 유지하고, 회전모듈(251)은 상기 상부 파이프(10b)를 회전시켜 하부 파이프(10a)의 서브(100)와 상부 파이프(10b)를 서로 연결시킬 수 있다.

이때 상기 하부 파이프(10a)의 서브(100)는 1결합부(110) 및 제2결합부(120)가 서로 분리되어 독립적인 회전 상태를 가지므로, 하부 파이프(10a)는 회전을 유지하며 시추 공정을 수행하는 동시에 하부 파이프(10a)의 서브(100)와 상부 파이프(10b) 간의 연결이 수행될 수 있다.

다음으로, 도 30 및 도 31에 도시된 바와 같이 하부 파이프(10a)의 서브(100)에 구비된 제1결합부(110) 및 제2결합부(120)를 재결합시키는 과정이 수행된다.

이때 현재 시점에서 상기 제1결합부(110) 이하는 제1로터리테이블(220)에 의해 회전되며 시추를 진행하고 있는 상태이므로, 제1결합부(110) 및 제2결합부(120)의 결합을 위해 제2로터리테이블(210)은 상기 제2지지부(160b)를 제1로터리테이블(220)의 회전 속도보다 빠르게 회전시키게 된다.

이에 따라 1결합부(110) 및 제2결합부(120)가 서로 결합되어 회전이 연동되며, 상기 제1로터리테이블(220) 및 제2로터리테이블(210)은 각각 제1지지부(160a) 및 제2지지부(160b)의 고정 상태를 해제하게 된다.

이때 서로 결합되어 회전이 연동된 상태의 상기 하부 파이프(10a) 및 상기 하부 파이프(10b)는 상부의 탑드라이브(300)에 의해 회전 상태를 유지하게 되고, 시추 공정을 연속적으로 수행할 수 있다.

다음으로, 도 32 및 도 33에 도시된 바와 같이 천공유닛(200)은 상부 파이프(10b)에 구비된 서브(100') 측으로 상향 이동한 후 상부 파이프(10b)에 구비된 서브(100')와의 연결을 수행한다.

이때 상기 제1로터리테이블(220) 및 제2로터리테이블(210)은 상기 탑드라이브(300)의 회전 속도와 동기화한 상태로 상부 파이프(10b)에 구비된 서브(100')를 연결하게 되며, 상기 하부 파이프(10a) 및 상기 하부 파이프(10b)는 탑드라이브(300) 및 천공유닛(200)에 의해 여전히 회전 상태를 유지하게 된다.

이후 도 34에 도시된 바와 같이, 상기 천공유닛(200)은 상부 파이프(10b)에 구비된 서브(100')의 제1결합부(110) 및 제2결합부(120)를 서로 분리시킨다.

즉 상기 제1로터리테이블(220)은 회전 상태를 유지하며, 상기 제2로터리테이블(210)은 상부 파이프(10b)에 구비된 서브(100')의 제2지지부(160b)을 고정시킴에 따라 제1결합부(110) 및 제2결합부(120)의 분리가 이루어질 수 있다.

이와 함께 도 35에 도시된 바와 같이, 상부 파이프(10b)에 구비된 서브(100')는 상기 볼밸브(136)를 제어하여 상기 이수제어부(130)의 상하에 걸친 이수 유동 경로를 구획하게 되며, 상기 이수제어모듈(230)을 통해 아웃렛(132)으로 여분의 이수를 회수하는 동시에 인렛(134)으로 이수를 주입한다.

그리고 상기 탑드라이브(300)와 상기 상부 파이프(10b)를 분리하기 위해, 상기 탑드라이브(300)의 그립유닛(320)이 상기 상부 파이프(10b)에 구비된 서브(100')의 제2연결부(140b)를 고정시킨 상태에서, 상기 탑드라이브(300)의 회전유닛(310)이 역 방향으로 회전하게 된다.

이에 따라 도 36 내지 도 38과 같이 탑드라이브(300)가 상부 파이프(10b)에 구비된 서브(100')와 분리되며, 이후 상기 천공유닛(200)은 하부로 이동하여 하부 파이프(10a) 및 상부 파이프(10b)를 시추공에 보다 깊이 삽입하게 된다.

한편 탑드라이브(300)가 상부 파이프(10b)에 구비된 서브(100')와 분리되는 과정에서는, 상기 그립유닛(320)이 상하 운동을 하여 하부 측에 위치된 다른 구성요소들과 간섭되지 않도록 할 수 있다.

이후에는 전술한 각 과정을 반복하며, 새로운 파이프를 투입하여 시추 공정을 연속적으로 진행할 수 있다.

또한 상기의 역 방향으로 공정을 진행하게 될 경우, 각 파이프를 서로 분리하여 파이프의 회수 작업을 수행할 수 있음은 물론이다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

10a: 하부 파이프 10b: 상부 파이프
100: 서브 110: 제1결합부
120: 제1결합부 130: 이수제어부
140a: 제1연결부 140b: 제2연결부
150: 보조지지부 160a: 제1지지부
160b: 제2지지부 200: 천공유닛
210: 제2로터리테이블 220: 제1로터리테이블
230: 이수제어모듈 240: 실링모듈
250: 러프넥유닛 251: 회전모듈
252: 고정모듈 300: 탑드라이브
400: 러프넥

Claims (13)

1. 시추공정의 연속성을 유지하며 인접한 파이프를 직렬로 결합하기 위한 서브를 포함하는 연속시추장치에 있어서,
   상기 서브는,
   하부 파이프의 상단에 결합 가능하게 형성되는 제1연결부;
   상부 파이프 또는 탑드라이브와 결합 가능하게 형성되는 제2연결부;
   상기 제1연결부 및 상기 제2연결부 사이에서 상기 제1연결부의 회전과 연동하여 회전되도록 구비된 제1결합부;
   상기 제1연결부 및 상기 제2연결부 사이에서 상기 제2연결부의 회전과 연동하여 회전되도록 구비되며, 상기 제1결합부에 선택적으로 결합되거나 독립적으로 회전 가능하게 분리되는 제2결합부; 및
   상기 제1연결부와 상기 제1결합부 사이 및 상기 제2연결부와 상기 제2결합부 사이 중 적어도 어느 하나에 구비되며, 지지점을 제공하는 지지부; 를 포함하는 연속시추장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 지지부는 상기 서브의 다른 영역보다 작은 폭을 가지도록 형성된 연속시추장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 지지부의 상단부 및 하단부 중 적어도 어느 하나는 경사지게 형성된 연속시추장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 지지부의 횡단면은 다각형 형상을 가지도록 형성된 연속시추장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 서브의 내부에는 이수가 순환되는 중공이 형성되며,
   상기 서브는, 상기 이수의 유동 경로를 선택적으로 가변시키는 이수제어부를 더 포함하는 연속시추장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 서브에 선택적으로 연결되어 상기 서브를 지지하고, 상기 제1결합부와 제2결합부를 서로 결합시키거나 분리시키는 천공유닛을 더 포함하는 연속시추장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 서브의 상기 지지부는 상기 제1연결부와 상기 제1결합부 사이 및 상기 제2연결부와 상기 제2결합부 사이에 모두 구비되며,
   상기 천공유닛은,
   상기 제1연결부와 상기 제1결합부 사이의 지지부를 지지하며, 선택적으로 회전력을 제공하는 제1로터리테이블; 및
   상기 제2연결부와 상기 제2결합부 사이의 지지부를 지지하며, 선택적으로 회전력을 제공하는 제2로터리테이블; 을 포함하는 연속시추장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1로터리테이블 및 상기 제2로터리테이블은,
   상기 지지부의 둘레를 감싸도록 형성되는 지지프레임; 및
   상기 지지프레임의 내면에 구비되며, 상기 지지부를 선택적으로 지지하도록 형성되는 복수의 지지부재; 를 포함하는 연속시추장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제1로터리테이블 및 상기 제2로터리테이블은,
   상기 지지부재가 상기 지지부를 지지한 상태에서, 상기 복수의 지지부재에 결합됨에 따라 상기 지지부재를 고정시키는 고정부재를 더 포함하는 연속시추장치.
10. 제8항에 있어서,
    상기 제2로터리테이블은 상기 지지프레임을 상하 방향으로 이동시키는 리프팅부재를 더 포함하는 연속시추장치.
11. 제6항에 있어서,
    상기 천공유닛은,
    상기 제1결합부와 상기 제2결합부의 결합 영역의 둘레를 감싸 밀폐시키되, 상기 제1결합부와 상기 제2결합부의 독립 회전 상태를 유지하는 실링모듈을 더 포함하는 연속시추장치.
12. 제6항에 있어서,
    상기 서브의 내부에는 이수가 순환되는 중공이 형성되며,
    상기 서브는 상기 이수의 유동 경로를 선택적으로 가변시키는 이수제어부를 더 포함하고,
    상기 천공유닛은 상기 이수제어부에 연결되어 상기 이수제어부와 함께 상기 이수의 유동 경로를 선택적으로 가변시키는 이수제어모듈을 더 포함하는 연속시추장치.
13. 제6항에 있어서,
    상기 천공유닛은,
    상기 제2연결부를 고정시키는 고정모듈과, 상기 고정모듈의 상부에 구비되어 상기 제2연결부에 결합되는 상부 파이프 또는 탑드라이브를 회전시키는 회전모듈을 포함하는 러프넥유닛을 포함하는 연속시추장치.

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