KR20190062769A - 와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템 - Google Patents

와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템 Download PDF

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KR20190062769A
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이규석
박재용
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대우조선해양 주식회사
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Abstract

와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 데릭 로드 테스트 시스템은, 해양구조물의 드릴 플로어 상에 탑재되는 데릭; 데릭의 상부에 설치되어 시추 장비가 장착되는 탑 드라이브; 및 탑 드라이브의 하측에 장착되는 라이저를 인장시키는 와이어 라인 텐셔너;를 포함하고, 와이어 라인 텐셔너는, 와이어; 와이어의 일단이 연결되는 텐션링; 드릴 플로어에 설치되어 상기 와이어에 장력을 제공하는 유압 실린더; 및 상기 와이어에 걸린 장력을 상기 탑 드라이브의 하방으로 작용할 수 있도록 상기 와이어를 회전지지하는 아이들러 도르래;를 포함한다.
본 발명에 따르면, 텐션링은 탑 드라이브의 하단에 바로 연결되어, 아이들러 도르래보다 높은 위치에 위치하고, 와이어는 아이들러 도르래의 하면에 의해 지지되어, 유압실린더가 팽창하면 와이어에는 텐션링을 아래 방향으로 당기는 장력이 걸리게 되며, 이 힘에 의하여 데릭에 로드를 가함으로써, 데릭 로드 테스트를 수행한다.

Description

와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템 {DERRICK LOAD TEST SYSTEM USING WIRE-LINE TENSIONER}
본 발명은 와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 와이어 라인 텐셔너를 데릭 로드 테스트 시스템으로 활용함으로써, 실제 해양구조물 상에서 데릭 로드 테스트를 수행할 수 있는 데릭 로드 테스트 시스템에 관한 것이다.
산업이 발전함에 따라 석유와 같은 지구 자원의 사용량이 점차 증가하고 있으며, 이에 따라 원유의 안정적인 생산과 공급이 중요한 문제로 떠오르고 있다. 이에 따라, 유전의 개발에 적합한 시추 설비를 구비한 시추선과 같은 해양구조물이 개발되어 왔다. 이러한 해양구조물을 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 생산저장 선박에는 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.
시추선은 상부 갑판의 상부에 드릴플로어가 위치하고, 상기 드릴 플로어에는 데릭이 설치된다. 상기 데릭에는 드릴 파이프를 회전시키기 위한 탑 드라이브가 설치된다.
파이프 적재공간에 가로로 적재된 드릴 파이프는 세워져서 탑 드라이브 및 로터리 테이블에 의해 파지된다. 2개 이상의 드릴 파이프는 탑 드라이브에 의해 공급되는 회전력으로 서로 결합하고 해저 바닥을 드릴링(drilling)하게 된다. 이와 같이 데릭에는 고 하중의 시추 장비들이 설치되므로, 데릭에 대한 로드 테스트를 실시한다.
이하, 국내 공개번호 제10-2012-0105928호에 개시된 종래 로드 테스트를 위한 데릭 테스트 구조물에 대하여 설명한다.
도 1은 종래 로드 테스트를 위한 데릭 테스트 구조물을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 로드 테스트를 위한 데릭 테스트 구조물은 지상(GROUND)에 선정된 테스트 장소에 설치된다.
이러한 테스트 장소는 데릭 테스트 구조물의 하중을 지지할 수 있도록 지반구조가 보강된 후에야 데릭(derrick, 100)이 설치될 수 있다.
데릭(100)의 일측 지상에는 제 1 러그(lug, 120)의 샤클(shackle)이 설치되고, 데릭(100)의 타측 지상에는 제2 러그(lug, 140)의 쉬브(sheave)가 설치된다.
드릴 와이어(drill wire, 110)의 일측 단부는 제 1 러그(120)의 샤클에 고정되도록 연결된다. 드릴 와이어(110)의 중간 부위는 제 1 러그(120)의 샤클로부터 연장되고, 움직 도르래 형태의 데릭용 트래블링 블록(travelling block, 130)과 연결되고, 계속해서 연장된 후 제 2 러그(140)의 쉬브를 통과한다. 최종적으로 드릴 와이어(110)의 타측 단부는 지상의 데릭(100) 옆에 설치된 크레인(C)과 연결된다.
트래블링 블록(130)에는 그 하부로 와이어 슬링(sling wire, 150)의 일단이 연결되고, 이러한 와이어 슬링(150)의 타단에는 리프팅 지그(lifting jig, 160)가 연결될 수 있다.
리프팅 지그(160)는 로드 블록(load block, 180)이 고정 안착될 수 있는 로드 프레임(load frame, 170)과 연결될 수 있고, 로드 프레임(170)은 압축 로드셀(compression load cell, 190)을 개재한 상태로 지상에 고정 연결될 수 있다.
또한, 데릭(100)에는 미리 정한 복수 개의 위치에 변형량을 측정하기 위한 복수 개의 스트레인 게이지가 더 설치될 수 있다. 스트레인 게이지 및 압축 로드 셀(190)은 데릭 구조물 강도 검증 장치에 접속되어 있을 수 있다.
상술한 바와 같은 데릭 테스트 구조물이 설치된 후, 드릴 와이어를 타단에 연결된 크레인(C)으로 끌어당기고, 데릭(100)의 변형량을 측정하여 데릭의 강도를 검증할 수 있다.
그러나 종래의 로드 테스트 방법은, 데릭을 Rig(Drillship/Semi/Jackup Rig)에 설치하기 이전에 지상에서 데릭 조립 후, 테스트 로드(test load)를 데릭으로 이동시켜 와이어를 연결한 후 외부의 크레인으로 드릴 와이어를 당겨서 실질적으로 데릭이 특정 정하중(static Load)을 견딜 수 있는지 증명하는 형태를 취하고 있다.
따라서, 데릭 자체의 강도 검증은 할 수 있지만, 데릭 로드 테스트가 지상에서 수행되기 때문에 실제 데릭의 하중이 전달되는 해양구조물의 드릴 플로어(drill floor) 및 그 아래 하부 구조물(substructure)의 전체적인 구조 변형량 및 장비(draw works)에 실제 정 하중이 걸렸을 때 얼마나 영향이 있는지 증명할 수 없고, 실제 해양구조물에 탑재되어 있는 데릭 관련 장비(예: 윈치부, 데드라인 앵커, 탑 드라이브 등) 작동 조건에서의 운용을 검증하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 데릭 로드 테스트를 위해 지상에 미리 테스트 장소를 선정하여 보강 및 준설 작업을 해야만 하기 때문에, 테스트 비용이 많이 소요되는 문제점이 있고, 듀얼 데릭(Dual Derrick)의 경우, 메인 웰 센터(Main Well Center)에만 수행하고 보조 웰 센터(Aux Well Center)에는 수행하지 않는 단점이 있다.
국내 공개특허 제10-2012-0105928호 (2012.09.26 공개)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 드릴쉽 등의 해양구조물에 구비되는 와이어 라인 텐셔너를 이용하여, 실제 해양구조물 상에서 데릭 로드 테스트가 이루어지도록 함으로써, 데릭 자체의 강도 검증은 물론 실제 데릭의 하중이 전달되는 해양구조물의 드릴 플로어 및 그 아래 하부 구조물의 전체적인 구조 변형량 및 강도에 대한 검증이 가능한 데릭 로드 테스트 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템에 있어서, 해양구조물의 드릴 플로어(drill floor) 상에 탑재되는 데릭(derrick); 상기 데릭의 상부에 설치되어 시추 장비가 장착되는 탑 드라이브; 및 상기 탑 드라이브의 하측에 장착되는 라이저를 인장시키는 와이어 라인 텐셔너;를 포함하고, 상기 와이어 라인 텐셔너는, 와이어; 상기 와이어의 일단이 연결되는 텐션링; 상기 드릴 플로어에 설치되어 상기 와이어에 장력을 제공하는 유압 실린더; 상기 와이어에 걸린 장력을 상기 탑 드라이브의 하방으로 작용할 수 있도록 상기 와이어를 회전지지하는 아이들러 도르래;를 포함하는, 와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템을 제공한다.
상기 데릭의 로드 테스트를 수행하는 테스트모드(test mode)에서, 상기 텐션링은 상기 탑 드라이브의 하단에 바로 연결되어, 상기 아이들러 도르래보다 높은 위치에 위치하고, 상기 와이어는 상기 아이들러 도르래의 하면에 의해 지지되어, 상기 유압실린더의 팽창에 의해, 상기 와이어에는 상기 텐션링을 아래 방향으로 당기는 장력이 걸리며, 이 힘에 의하여 상기 데릭에 로드를 가함으로써, 데릭 로드 테스트(derrick load test)를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 유압실린더의 하단 및 상단부에 각각 제1 도르래 및 제2 도르래가 설치되어, 상기 와이어를 회전지지할 수 있다.
본 발명에 따른 데릭 로드 테스트 시스템은, 상기 탑 드라이브의 하단에 상기 텐션링을 연결하기 위한 연결부재;를 더 포함할 수 있다.
상기 연결부재는, 상기 탑 드라이브와 직접 연결되는 제1 연결부; 및 상기 제1 연결부의 하단에 설치되어 상부에 상기 텐션링이 부착되는 제2 연결부;를 포함할 수 있다.
상기 제2 연결부는 상기 제1 연결부를 중심으로 방사상으로 연장되는 다수의 날개부로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 데릭 로드 테스트 시스템은, 상기 탑 드라이브의 상부에 설치되어 호이스팅 와이어가 연결되는 트래블링 블록(travelling block); 및 상기 탑 드라이브와 상기 트래블링 블록이 연결되는 위치에 설치되어, 상기 데릭에 걸리는 하중을 측정하는 로드셀;을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 데릭 로드 테스트 시스템은, 상기 데릭, 상기 드릴 플로어 또는 상기 데릭의 주변 구조물에 설치되는 변형량 센서;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 데릭 로드 테스트 시스템은, 시추에 사용되는 라이저를 인장시키는 와이어 라인 텐셔너(Wire-Line Tensioner)를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템에 있어서, 상기 와이어 라인 텐셔너의 작동에 의해, 와이어에 데릭(derrick)의 하방으로 작용하는 장력을 걸리도록 하여, 이 힘을 이용하여 데릭 로드 테스트(derrick load test)를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 데릭의 상부에 설치된 탑 드라이브의 하단에 텐션링이 연결되고, 상기 와이어는 드릴 플로어(drill floor)의 하부에 설치된 아이들러 도르래의 하면에 의해 지지되되, 일단은 상기 텐션링에 연결되고, 타단은 상기 드릴 플로어 상부에 설치된 유압실린더 측으로 연장되어 지지되며, 상기 유압실린더의 팽창에 의해, 상기 와이어에 상기 텐션링을 아래 방향으로 당기는 장력이 걸리는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 시추에 사용되는 라이저를 인장시키는 와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 방법에 있어서, 상기 와이어 라인 텐셔너는, 와이어; 상기 와이어의 일단이 연결되는 텐션링; 드릴 플로어(drill floor)의 하부에 설치되어, 상기 와이어를 회전지지하는 아이들러 도르래; 및 상기 드릴 플로어의 상부에 설치되어 상기 와이어에 장력을 제공하는 유압실린더;를 포함하고, (a) 상기 텐션링을 상기 드릴 플로어에 탑재되는 데릭(derrick)의 상부에 설치된 탑 드라이브의 하단에 연결하는 단계; (b) 상기 와이어의 일단을 상기 텐션링에 연결하는 단계; (c) 상기 유압실린더를 팽창시켜 상기 와이어에 장력을 가하는 단계; (d) 상기 와이어에 걸리는 장력에 의해 상기 텐션링이 아래로 당겨지는 힘이 발생하여, 상기 데릭에 로드로 작용하는 단계; 및 (e) 상기 데릭에 설치된 로드셀과, 상기 데릭 및 상기 드릴 플로어에 설치된 변형량 센서에 의해 측정치를 측정하는 단계;를 포함하는, 와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 방법을 제공한다.
상기 (b) 단계에서, 일단이 상기 텐션링으로 연결된 와이어는 상기 아이들러 도르래의 하면에 의해 지지된 후, 상기 유압실린더 측으로 연장되어 지지될 수 있다.
상기 (a) 단계에서, 상기 텐션링은 연결부재의 의해 상기 탑 드라이브의 하단에 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템에 의하면, 실제 해양구조물 상에서 데릭 로드 테스트가 이루어지도록 함으로써, 데릭 자체의 강도 검증은 물론 실제 데릭의 하중이 전달되는 해양구조물의 드릴 플로어 및 그 주변 구조물의 전체적인 구조 변형량 및 강도에 대한 검증이 가능하다.
또한, 본 발명은 기존의 와이어 라인 텐셔너를 데릭 로드 테스트 시스템으로 활용한 것으로서, 데릭 로드 테스트를 위한 별도의 설비를 따로 갖추어야 할 필요가 없으며, 하중을 발생시키기 위한 별도의 웨이트 블록(weight block)도 필요하지 않다.
따라서, 본 발명은 자원을 효율적으로 이용하는 것이며, 비용 절감의 효과가 매우 크다.
도 1은 종래 로드 테스트를 위한 데릭 테스트 구조물을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 와이어 라인 텐셔너의 작동을 나타낸 도면으로서, (a)는 운전모드에서 와이어 라인 텐셔너에 작용하는 힘의 방향을 나타낸 것이고, (b)는 테스트모드에서 와이어 라인 텐셔너에 작용하는 힘의 방향을 나타낸 것이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기로 한다. 또한, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우, 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템은, 드릴쉽, 반잠수형 리그 등, 선체 구조물에 데릭(230)을 갖는 어떠한 해양구조물에도 적용이 가능하다.
본 발명은 특히 드릴쉽에 바람직하게 적용될 수 있다. 반잠수형 리그 또는 Jackup Rig는 문풀의 하부로 데릭 로드 테스트를 위한 로드(load)의 인입이 가능하므로, 실제 해상에서 데릭 로드 테스트를 수행하고자 하는 시도가 존재하였다. 그러나 드릴쉽의 경우에는, 문풀이 클로즈드 타입(closed type)으로 구성되기 때문에, 문풀이 형성되는 공간에 테스트를 위한 로드(load)를 배치할 방법이 없어 아직까지 해상에서 데릭 로드 테스트가 이루어진 경우는 없으며, 본 발명은 이러한 드릴쉽에서도 해상에서 데릭 로드 테스트가 가능하게끔 구성한 것이다.
본 발명에서 해양구조물은 메인데크(210)와, 메인데크(210)의 상부에 위치하는 드릴 플로어(drill floor, 220)를 포함할 수 있으며, 드릴 플로어(220)에는 데릭(230)이 탑재될 수 있다.
데릭(230)의 상부에는 드릴 파이프(drill pipe)를 회전시키기 위한 탑 드라이브(240)가 설치될 수 있으며, 드릴 파이프 등으로 이루어진 시추용 장비는 문풀(m, moonpool)을 통해 승/하강하여 해저 암반에 대한 천공 작업을 수행함으로써, 원유를 비롯한 각종 천연 자원을 채취하게 된다.
또한, 탑 드라이브(240)의 상부에는 호이스팅 와이어가 연결되기 위한 트래블링 블록(trvelling block, 250)이 마련될 수 있으며, 호이스팅 와이어는 풀리(미도시)에 회전 지지되어 일단이 드로웍스(drawworks, 미도시)에 연결되고, 드로웍스의 구동에 의해 호이스팅 와이어가 당겨지거나 풀림으로써 탑드라이브(240)에 연결된 시추용 장비들이 상하로 이동될 수 있다.
드릴 파이프는 관형의 라이저 내에 내재되는 데, 이러한 라이저는 시추 작업 시 발생된 열을 식혀주기 위한 머드가 순환되는 머드 순환로를 형성하게 된다.
한편, 파도나 해상조건에 의해 해양구조물의 움직임이 과도하게 발생하면 라이저 또는 드릴 파이프 등에 손상이 발생할 수 있으며, 이를 방지하고자, 라이저의 상승 또는 하강 작업시 흔들림 및 진동 방지를 통해 시추 작업의 안정성을 확보하기 위한 라이저 텐셔닝 시스템이 설치될 수 있다.
본 실시예에서, 라이저 텐셔닝 시스템은, 와이어를 이용하여 라이저를 일정한 인장력으로 인장시키는 와이어 라인 텐셔너(300, Wire-Line Tensioner; WLT)로 구성될 수 있다.
통상 일반적인 와이어 라인 텐셔너는, 유압 실린더의 작동에 의하여 와이어를 끌어올림으로써, 라이저를 위쪽 방향으로 들어올리는 힘을 발생시키는 것만 가능하였다.
한편, 와이어 라인 텐셔너(300)에는 일반적으로 12 ~ 16개의 와이어(310) 라인이 구비되는데, 본 출원인은 이를 이용하면 최대 1,7000 ton에 달하는 힘 발생시킬 수 있음에 착안하여, 이를 데릭(230)의 하방으로 작용하는 힘으로 전환하고, 데릭(230)의 로드 테스트에 활용할 수 있도록 본 발명을 고안하였다.
즉, 본 발명에 따른 와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템은, 데릭(230)의 상방으로 라이저를 인장시키는 힘뿐만 아니라, 데릭(230)의 하방으로 작용하는 힘도 발생시킬 수 있도록 구성한 것임을 미리 밝힌다.
본 발명에 따른 와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템은, 시추 작업을 수행하는 '운전모드(operation mode)'와, 데릭 테스트를 수행하는 '테스트모드(test mode)'로 구분되어, 각각의 모드에서 와이어 라인 텐셔너(300)의 동작을 달리한다.
도 3은 본 발명에 따른 와이어 라인 텐셔너의 동작을 나타낸 도면으로서, (a)는 운전모드에서 와이어 라인 텐셔너에 작용하는 힘의 방향을 나타낸 것이고, (b)는 테스트모드에서 와이어 라인 텐셔너에 작용하는 힘의 방향을 나타낸 것이다.
우선, 발명의 이해를 돕기 위해 '운전모드(operation mode)'에서의 와이어 라인 텐셔너(300)의 동작을 먼저 설명한다.
도 2 및 도 3의 (a)를 참조하면, 운전모드에서의 와이어 라인 텐셔너(300)는, 라이저(270)에 장력을 가하기 위한 와이어(310); 드릴 플로어(220)의 하부에 설치되어 와이어(310)를 지지하는 아이들러 도르래(320); 및 드릴 플로어(220)의 상부에 설치되어 와이어(310)를 지지하는 유압실린더(330);를 포함한다.
유압실린더(330)의 하단 및 상단부에는 각각 제1 도르래(331) 및 제2 도르래(332)가 설치된다.
와이어(310)는 일단부가 라이저(270)에 설치된 텐션링(340)에 연결된다.
텐션링(340)으로부터 연장된 와이어(310)는 아이들러 도르래(320)에 의해 지지되고, 제1 도르래(331)를 거쳐 상방으로 연장되어 제2 도르래(332)에 감긴 후, 다시 하방으로 연장되어 제1 도르래(331)에 감기며, 마지막으로 와이어 고정부(360)에 타단부가 고정된다.
라이저(270)에 설치된 텐션링(340)은, 드릴 플로어(220) 하단에 설치된 아이들러 도르래(320)보다 낮은 위치에 위치하게 되고, 텐션링(340)으로부터 연장된 와이어(310)는 아이들러 도르래(320)의 상면에 의해 지지된다.
이때, 유압실린더(330)에 유압을 공급하여 유압실린더(330)를 팽창시키면, 유압실린더(330) 상단부에 설치된 제2 도르래(332)가 상방으로 이동하고, 이에 따라 와이어(310)에는 라이저(270)를 위쪽 방향으로 들어올리는 장력이 걸리게 된다.
다음으로, '테스트모드(test mode)'에서의 와이어 라인 텐셔너(300)의 동작을 설명한다.
도 2 및 도 3의 (b)를 참조하면, 테스트모드에서의 와이어 라인 텐셔너(300)는, 와이어(310); 드릴 플로어(220)의 하부에 설치되어 와이어(310)를 회전지지하는 아이들러 도르래(320); 및 드릴 플로어(220)의 상부에 설치되어 와이어(310)에 장력을 제공하는 유압실린더(330);를 포함한다.
유압실린더(330)의 하단 및 상단부에는 각각 제1 도르래(331) 및 제2 도르래(332)가 설치되어, 각 위치에서 와이어를 회전지지한다.
한편, 테스트모드는 데릭(230)의 로드 테스트를 수행하는 모드로서, 시추 작업 전 데릭(230) 및 주변 구조물의 하중에 대한 강도를 검증하기 위한 것이다. 따라서 테스트모드에서는 데릭(230)에 드릴파이프, 라이저 등의 시추 장비가 장착될 필요가 없으며, 본 실시예에서는 상술한 탑 드라이브(240)의 하부에 바로 텐션링(340)을 배치한다.
또한, 테스트모드에서의 와이어 라인 텐셔너(300)는, 탑 드라이브(240)의 하부에 텐션링(340)을 연결하기 위한 연결부재(350);를 더 포함한다.
도 4는 탑 드라이브(240)의 하부에 텐션링(340)을 연결하기 위한 연결부재(350)를 도시한 것으로서, 도 4를 참조하면, 연결부재(350)는 탑 드라이브(240)와 직접 연결되는 제1 연결부(351)와, 제1 연결부(351)의 하단에 설치되어 상부에 텐션링(340)이 부착되는 제2 연결부(352)를 포함한다.
제1 연결부(351)는 연결부재(350)의 중심부에 수직방향의 길이방향을 갖도록 형성될 수 있으며, 제1 연결부(351)의 상단에는 와이어 또는 체인 등이 걸릴 수 있는 샤클(shackle)이 마련될 수 있다.
제2 연결부(352)는 도 4에 도시된 바와 같이, 연결부재(350)의 중심부를 축으로 방사상으로 연장되는 다수의 날개부로 구성될 수 있으며, 다수의 날개부는 수평방향의 길이방향을 갖도록 형성될 수 있다.
제2 연결부(352)는 도 4와 같이 다수의 날개부로 구성될 수도 있지만, 그 형상이 이에 제한되는 것은 아니다. 제2 연결부(352)의 형상은 텐션링(340)이 부착되기 용이하도록 자유롭게 변형이 가능하며, 예를 들면 원판 등의 형상으로 구비될 수도 있다.
다시 도 2 및 도 3의 (b)를 참조하면, 와이어(310)는 일단부가 탑 드라이브(240) 하부에 설치된 텐션링(340)에 연결된다.
텐션링(340)으로부터 연장된 와이어(310)는 아이들러 도르래(320)에 의해 지지되고, 제1 도르래(331)를 거쳐 상방으로 연장되어 제2 도르래(332)에 감긴 후, 다시 하방으로 연장되어 제1 도르래(331)에 감기며, 마지막으로 와이어 고정부(360)에 타단부가 고정된다.
탑 드라이브(240) 하부에 설치된 텐션링(340)은, 드릴 플로어(220) 하단에 설치된 아이들러 도르래(320)보다 높은 위치에 위치하게 되고, 텐션링(340)으로부터 연장된 와이어(310)는 아이들러 도르래(320)의 하면에 의해 지지된다.
이때, 유압실린더(330)에 유압을 공급하여 유압실린더(330)를 팽창시키면, 유압실린더(330) 상단부에 설치된 제2 도르래(332)가 상방으로 이동하고, 이에 따라 와이어(310)에는 텐션링(340)을 아래 방향으로 당기는 장력이 걸리게 된다.
이렇게 텐션링(340)이 아래로 당겨지는 힘은, 데릭(230)의 하중으로 작용하게 되고, 이를 이용하여 데릭(230)의 로드 테스트를 수행할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 와이어 라인 텐셔너(300)에 의해 발생하는 약 1,000 ton 이상의 하중을 데릭 테스트 로드(derrick test load)로 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템은, 데릭(230)에 작용하는 하중을 측정하기 위한 로드셀(미도시)을 더 포함할 수 있다.
로드셀은, 상술한 트래블링 블록(250)과 탑 드라이브(240)가 연결되는 위치에 설치될 수 있다.
한편, 일반적으로 트래블링 블록(250)과 탑 드라이브(240)가 연결되는 부위에는 로드핀(load pin)이 삽입되며, 로드 센서(load sensor)의 역할을 하는데, 본 발명에 따른 인라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템은, 이 로드핀을 데릭(230)에 작용하는 하중을 측정하기 위한 로드셀로 그대로 이용할 수도 있다.
로드셀이 설치되는 위치가 상기에 한정되거나 제한되는 것은 아니며, 라이저(270)가 아래로 당겨지는 힘에 의해 데릭(230)에 작용하는 하중을 측정할 수 있는 적절한 위치에 자유롭게 로드셀이 설치될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 인라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템은,데릭(230) 또는 그 주변 구조물의 변형량을 측정하기 위한 복수 개의 변형량 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 변형량 센서는 데릭(230), 드릴 플로어(220), 메인 데크(210), 또는 주변의 구조물 등에 설치되어, 각 구조물의 변형량을 측정할 수 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명에 따른 와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템을 이용하여, 데릭 로드 테스트를 수행하는 방법을 단계적으로 설명하고자 한다.
데릭 로드 테스트가 개시되면, 데릭(230)에 설치되는 탑 드라이브(240)의 하단에 연결부재(350)가 연결되고, 연결부재(350)의 상에 텐션링(340)이 부착된다. (제1 단계)
와이어 라인 텐셔너(300)에 의해 와이어(310)의 일단부가 텐션링(340)에 연결되고, 텐션링(340)으로부터 연장된 와이어(310)는 아이들러 도르래(320)의 하면에 의해 지지되며, 순차적으로 제1 도르래(331) 및 제2 도르래(332)에 의해 지지된다. (제2 단계)
다음으로, 유압실린더(330)에 유압을 공급하여 유압실린더(330)를 팽창시킴으로써, 제2 도르래(332)를 상방으로 이동시킨다. (제3 단계)
제2 도르래(332)가 상방으로 이동하면, 와이어(310)에는 텐션링(340)을 하방으로 끌어내리는 장력이 작용한다. (제4 단계)
텐션링(340)이 아래로 당겨지는 힘을 데릭(230)의 로드 테스트를 위한 하중으로 이용할 수 있으며, 데릭(230)에 설치된 로드셀과, 데릭(230) 및 데릭(230)의 주변 구조물에 설치된 변형량 센서에 의해 데릭 로드 테스트를 수행한다. (제5 단계)
본 발명에 따른 와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템에 의하면, 실제 해양구조물 상에서 데릭 로드 테스트가 이루어지도록 함으로써, 데릭 자체의 강도 검증은 물론 실제 데릭의 하중이 전달되는 해양구조물의 드릴 플로어 및 그 주변 구조물의 전체적인 구조 변형량 및 강도에 대한 검증이 가능하다.
또한, 본 발명은 기존의 와이어 라인 텐셔너를 데릭 로드 테스트 시스템으로 활용한 것으로서, 데릭 로드 테스트를 위한 별도의 설비를 따로 갖추어야 할 필요가 없으며, 하중을 발생시키기 위한 별도의 웨이트 블록(weight block)도 필요하지 않다.
따라서, 본 발명은 자원을 효율적으로 이용하는 것이며, 비용 절감의 효과가 매우 크다. 이는 타 조선소와의 경쟁 우위를 통한 수주 경쟁력의 강화로 이어질 수 있다.
이상에서는 본 발명의 특정 실시예를 중심으로 하여 설명하였지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술 분야에 있을 수 있으며, 따라서 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어야 한다.
210 : 메인데크 220 : 드릴 플로어
230 : 데릭 240 : 탑 드라이브
250 : 트래블링 블록 270 : 라이저
300 : 와이어 라인 텐셔너 310 : 와이어
320 : 아이들러 도르래 330 : 유압실린더
331 : 제1 도르래 332 : 제2 도르래
340 : 텐션링 350 : 연결부재
351 : 제1 연결부 352 : 제2 연결부
360 : 와이어 고정부

Claims (13)

  1. 와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템에 있어서,
    해양구조물의 드릴 플로어(drill floor) 상에 탑재되는 데릭(derrick);
    상기 데릭의 상부에 설치되어 시추 장비가 장착되는 탑 드라이브; 및
    상기 탑 드라이브의 하측에 장착되는 라이저를 인장시키는 와이어 라인 텐셔너;를 포함하고,
    상기 와이어 라인 텐셔너는,
    와이어;
    상기 와이어의 일단이 연결되는 텐션링;
    상기 드릴 플로어에 설치되어 상기 와이어에 장력을 제공하는 유압 실린더; 및
    상기 와이어에 걸린 장력을 상기 탑 드라이브의 하방으로 작용할 수 있도록 상기 와이어를 회전지지하는 아이들러 도르래;를 포함하는,
    와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 데릭의 로드 테스트를 수행하는 테스트모드(test mode)에서,
    상기 텐션링은 상기 탑 드라이브의 하단에 바로 연결되어, 상기 아이들러 도르래보다 높은 위치에 위치하고, 상기 와이어는 상기 아이들러 도르래의 하면에 의해 지지되어,
    상기 유압실린더의 팽창에 의해, 상기 와이어에는 상기 텐션링을 아래 방향으로 당기는 장력이 걸리며, 이 힘에 의하여 상기 데릭에 로드를 가함으로써, 데릭 로드 테스트(derrick load test)를 수행하는 것을 특징으로 하는,
    와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 유압실린더의 하단 및 상단부에 각각 제1 도르래 및 제2 도르래가 설치되어, 상기 와이어를 회전지지하는 것을 특징으로 하는,
    와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 탑 드라이브의 하단에 상기 텐션링을 연결하기 위한 연결부재;를 더 포함하는,
    와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 연결부재는,
    상기 탑 드라이브와 직접 연결되는 제1 연결부; 및
    상기 제1 연결부의 하단에 설치되어 상부에 상기 텐션링이 부착되는 제2 연결부;를 포함하는,
    와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 연결부는 상기 제1 연결부를 중심으로 방사상으로 연장되는 다수의 날개부로 구성되는 것을 특징으로 하는,
    와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탑 드라이브의 상부에 설치되어 호이스팅 와이어가 연결되는 트래블링 블록(travelling block); 및
    상기 탑 드라이브와 상기 트래블링 블록이 연결되는 위치에 설치되어, 상기 데릭에 걸리는 하중을 측정하는 로드셀;을 더 포함하는,
    와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템.
  8. 청구항 7 에 있어서,
    상기 데릭, 상기 드릴 플로어 또는 상기 데릭의 주변 구조물에 설치되는 변형량 센서;를 더 포함하는,
    와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템.
  9. 시추에 사용되는 라이저를 인장시키는 와이어 라인 텐셔너(Wire-Line Tensioner)를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템에 있어서,
    상기 와이어 라인 텐셔너의 작동에 의해, 와이어에 데릭(derrick)의 하방으로 작용하는 장력을 걸리도록 하여, 이 힘을 이용하여 데릭 로드 테스트(derrick load test)를 수행하는 것을 특징으로 하는,
    와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 데릭의 상부에 설치된 탑 드라이브의 하단에 텐션링이 연결되고,
    상기 와이어는 드릴 플로어(drill floor)의 하부에 설치된 아이들러 도르래의 하면에 의해 지지되되, 일단은 상기 텐션링에 연결되고, 타단은 상기 드릴 플로어 상부에 설치된 유압실린더 측으로 연장되어 지지되며,
    상기 유압실린더의 팽창에 의해, 상기 와이어에 상기 텐션링을 아래 방향으로 당기는 장력이 걸리는 것을 특징으로 하는,
    와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 시스템.
  11. 시추에 사용되는 라이저를 인장시키는 와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 방법에 있어서,
    상기 와이어 라인 텐셔너는,
    와이어;
    상기 와이어의 일단이 연결되는 텐션링;
    드릴 플로어(drill floor)의 하부에 설치되어, 상기 와이어를 회전지지하는 아이들러 도르래; 및
    상기 드릴 플로어의 상부에 설치되어 상기 와이어에 장력을 제공하는 유압실린더;를 포함하고,
    (a) 상기 텐션링을 상기 드릴 플로어에 탑재되는 데릭(derrick)의 상부에 설치된 탑 드라이브의 하단에 연결하는 단계;
    (b) 상기 와이어의 일단을 상기 텐션링에 연결하는 단계;
    (c) 상기 유압실린더를 팽창시켜 상기 와이어에 장력을 가하는 단계;
    (d) 상기 와이어에 걸리는 장력에 의해 상기 텐션링이 아래로 당겨지는 힘이 발생하여, 상기 데릭에 로드로 작용하는 단계; 및
    (e) 상기 데릭에 설치된 로드셀과, 상기 데릭 및 상기 드릴 플로어에 설치된 변형량 센서에 의해 측정치를 측정하는 단계;를 포함하는,
    와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 (b) 단계에서, 일단이 상기 텐션링으로 연결된 와이어는 상기 아이들러 도르래의 하면에 의해 지지된 후, 상기 유압실린더 측으로 연장되어 지지되는 것을 특징으로 하는,
    와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 상기 텐션링은 연결부재의 의해 상기 탑 드라이브의 하단에 연결되는 것을 특징으로 하는,
    와이어 라인 텐셔너를 이용한 데릭 로드 테스트 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20120105928A (ko) 2011-03-17 2012-09-26 삼성중공업 주식회사 데릭 로드 테스트 방법

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