KR20200038945A - 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 시공 및 설치 방법 - Google Patents

부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 시공 및 설치 방법 Download PDF

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KR20200038945A
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Abstract

부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법으로서, 상기 통합 건조 및 설치 방법은 해양공학 모듈 제조소와 조선소가 통합된 스마트 부지에서 실시되며, 주로 단계 S1: 부유식 생산설비 상부 공정 모듈의 건조를 완료하여 전체적인 공용설비모듈과 생산공정모듈을 형성하는 단계; 단계 S2: 상기 부유식 생산설비 상부 공정모듈 전체를 총괄 조립 구역으로 운송하여 전체적인 설치를 실시하는 단계; 단계 S3: 잭킹 시스템과 슬립 시스템을 이용하여 제조가 완료된 상기 공용설비모듈과 생산설비모듈을 선체에 설치하는 단계; 단계 S4: 전체적인 시운전을 수행하는 단계를 포함한다. 본 발명인 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법은 작업 주기를 대폭 단축시킬 수 있어, 전체적인 시공 원가가 절감되고, 크레인 작업과 고공 작업이 감소되어 시공의 위험을 낮출 수 있다.

Description

부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 시공 및 설치 방법
본 발명은 해양/육지 석유 천연가스 개발시설의 제조분야에 관한 것으로서, 특히 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 시공 및 설치 방법에 관한 것이다.
종래 기술 중, 부유식 생산설비(Floater)는 해양가스전(submarine gas field)(가연빙 및 기타 관련 에너지)의 시추, 생산 및 저장에 사용되는 부유식 장치를 광범위하게 지칭한다. 시장에서 흔히 볼 수 있는 부유식 장치의 제품은 부유식 원유 생산 저장설비(FPSO), 부유식 액화 천연가스 생산 저장 하역장치(FLNG), 반잠수식(유정 시추) 플랫폼(Semi-submersible Platform) 등 형식을 포함하되, 단 이에 한정되지 않는다.
그 중, 일반적인 부유식 액화 천연가스 생산 저장 하역장치(FLNG)는 해상 천연가스전을 개발하기 위한 부유식 생산장치로서, 계류 시스템(mooring system)을 통해 해상에 위치 결정된다. 이는 천연가스를 채굴, 처리, 액화, 저장 및 하역하는 기능을 가지고 있으며, 또한 액화 천연가스(LNG)선과 함께 사용되어, 해상 천연가스전의 채굴 및 천연가스 수송을 구현할 수 있다.
통상적으로, 부유식 액화 천연가스 생산 저장 하역장치(FLNG)는 주로 상부 액화 천연가스 공용설비모듈과 생산공정모듈, 하부 선체 및 기타 부속설비로 구분된다. 그러나, 이안 거리, 수심의 변화 및 액화 천연가스 생산량에 따라, 하부 선체의 구조와 상부 모듈의 형식이 달라질 수도 있다.
보통, 조선소의 주요 제품은 선박이며, 해양공학 모듈 제조소의 주요 제품은 오일 가스전 개발용 각종 기능성 생산 공정 모듈이다. 조선소의 장점은 조립 라인(assembly line) 작업에 있으며, 선체의 철강 구조를 신속하게 생산할 수 있고, 단점은 해양공학 모듈 건조에 적합한 넓은 구역의 평탄한 부지, 및 해양공학 건조에 필요한 부대시설과 설비가 없다는 점이다. 반면 해양공학 부지는 설계가 상이한 각종 해양공학 모듈을 수용할 수 있으나, 모듈을 선체에 장착하기가 하나의 약점이다.
현재 시장에서 주류를 이루는 건조방법은 액화 천연가스 공용설비모듈과 생산공정모듈 (길이 약 80미터, 폭 약 60미터, 높이 약 50미터, 중량 약 3만톤) 전체를 6-10개의 1000-5000톤의 소형 모듈로 분할하여 각각 건조한 다음, 해상크레인(floating crane) 또는 기타 리프팅 방식으로 소형 모듈을 선체에 장착하고, 이어서 모듈과 모듈, 모듈과 선체를 연결한 후, 마지막으로 전체적인 FLNG의 시운전과 인도를 완료한다.
그러나, 현재 시장의 전통적인 방법에는 아래와 같은 여러 단점이 존재한다:
1. 건조에서부터 시운전 완료까지 전체적인 주기가 길다.
2. 시운전 작업량이 많고, 소요 비용이 높다.
3. 모듈 설치 작업 횟수가 많고(해상 크레인 조립 횟수가 20-30회 이상) 위험이 크다.
4. 고공 작업이 많다(작업 높이 20-80미터).
5. 설치와 시운전 주기가 길어 기후의 영향을 받기가 쉽다.
이를 감안하여, 본 분야의 기술자가 해양/육지 석유 천연가스 개발설비의 발전에 더욱 부응하기 위하여, 종래의 부유식 생산설비 상부 모듈의 통합 건조 및 설치 방법을 개선하는 것이 시급하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술문제는 종래 기술 중의 부유식 생산설비 상부 모듈의 통합 건조 및 설치 방법의 주기가 길고, 설치 작업이 복잡하다는 등의 결함을 극복하기 위하여, 일종의 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치방법을 제공하고자 하는데 있다.
본 발명은 하기의 기술방법을 통해 상기 기술문제를 해결한다:
부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법에 있어서, 상기 통합 건조 및 설치방법은 해양공학 모듈 제조소 및 조선소에 통합된 스마트 부지에서 실시되며, 주로 이하 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다:
단계 S1: 부유식 생산설비 상부 공정 모듈의 건조를 완료하여 전체적인 공용설비모듈과 생산공정모듈을 형성하는 단계;
단계 S2: 상기 부유식 생산설비 상부 공정모듈 전체를 총괄 조립 구역으로 운송하여 전체적인 설치를 실시하는 단계;
단계 S3: 잭킹 시스템(jacking system)과 슬립 시스템(slip system)을 이용하여 제조가 완료된 상기 공용설비모듈과 생산설비모듈을 선체에 설치하는 단계;
단계 S4: 전체적인 시운전(commissioning)을 수행하는 단계.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스마트 부지는 모듈 제조 구역, 조선 구역, 도킹 구역, 재킹 슬립 구역 및 시운전 구역을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단계 S1은 상기 모듈 제조 구역에서 실시된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단계 S2는 상기 조선소 구역의 운송 통로를 통해 상기 도킹 구역으로 운송된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단계 S1은 상기 공용설비모듈과 생산공정모듈에 대해 사전 시운전(pre-commissioning)과 시운전 작업을 실시하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단계 S2에서 유압식 플랫베드 트롤리를 이용하여 운송을 실시한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단계 S2는 이하 단계를 더 포함한다:
단계 S21: 상기 유압식 플랫베드 트롤리가 상기 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 구조 배치에 따라 이어 붙이는 단계;
단계 S22: 상기 유압식 플랫베드 트롤리가 동력 헤드의 구동 하에, 상기 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 저부로 진입하는 단계;
단계 S23: 상기 유압식 플랫베드 트롤리가 전체적으로 재킹되어, 상기 부유식 생산설비 상부 공정모듈을 건조 부벽(buttress)으로부터 이탈시키는 단계;
단계 S24: 상기 부유식 생산설비 상부 공정모듈이 적재된 상기 유압식 플랫베드 트롤리가 상기 상부 생산 공정모듈을 설계된 운송 노선대로 도킹될 슬립 재킹 구역으로 운송하는 단계.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단계 S3은 이하 단계를 더 포함한다:
단계 S31: 상기 유압식 플랫베드 트롤리가 상기 부유식 생산설비 상부 공정모듈을 도크 측에 지정된 슬립 재킹 영역으로 운송하는 단계;
단계 S32: 상기 유압식 플랫베드 트롤리가 하강하기 시작하여, 상기 부유식 생산설비 상부 공정모듈이 상기 유압식 플랫베드 트롤리와 분리될 때까지 단계적으로 재킹설비로 낙하하는 단계;
단계 S33: 상기 재킹 시스템이 작동을 시작하여, 단계적으로 상기 공용설비모듈과 생산공정모듈의 모듈을 선체의 상면 높이와 일치할 때까지 재킹하는 단계;
단계 S34: 상기 재킹 시스템을 잠금 고정시키고, 연결 빔과 상기 슬립 시스템을 설치하는 단계.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 슬립 시스템은 유압식 구동 슬립장치를 이용하며, 또한 상기 단계 S34 이후 이하 단계를 더 포함한다:
단계 S35: 재킹 시스템의 상부 및 선체 상면의 슬라이딩 레일 및 연결 빔을 조정하는 단계;
단계 S36: 유압 구동을 작동시켜, 상기 부유식 생산설비 상부 모듈이 상기 재킹 시스템으로부터 선체로 슬립 이동할 때까지, 상기 부유식 생산설비 상부 모듈을 점진적으로 슬립 이동시키는 단계;
단계 S37: 상기 부유식 생산설비 상부 모듈과 선체 간의 연결장치를 잠금 고정시키고, 상기 재킹 시스템과 상기 슬립 시스템을 탈거하는 단계.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 단계 S4는 이미 설치된 공용설비모듈 및 생산공정모듈과 선체를 구조적으로 연결하고, 파이프라인, 케이블 및 기타 시스템을 연통시키며, 상기 부유식 생산설비 상부 모듈과 선체를 완전 강성(fully rigid) 연결하거나 또는 탄성 패드를 통해 반강성 연결을 구현하는 단계를 포함한다.
본 발명의 적극적인 진보적 효과는 다음과 같다:
본 발명인 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법은 가능한 한 많은 작업을 육지에서 건조하는 단계에 배치하여, 설치와 시운전의 작업량을 감소시킬 수 있다. 전체적인 액화 천연가스 공용설비모듈과 생산공정모듈은 한 번에 건조 성형되고, 1회성 설치 및 1회성 연결 시운전을 구현할 수 있다. 이와 같이, 전체적인 액화 천연가스 공용설비모듈과 생산공정모듈의 시공 주기가 단축되고, 시공의 위험이 감소하며, 시공 원가가 절감될 수 있다. 현재 국제 원유 가스 가격이 저조한 환경에서, 석유 천연가스 회사에게는 개발원가를 낮추는 매우 좋은 방법이 될 것이다.
종래의 건조 및 설치방법과 비교하여, 본 발명의 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법은 작업 주기를 대폭 단축시키고, 전체적인 시공 원가를 절감하며, 크레인 작업과 고공작업을 줄여 시공의 위험을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 상기 및 기타 특징, 성질과 장점은 이하 첨부도면과 실시예를 결합한 설명을 통해 더욱 명확해질 것이며, 첨부도면 중 동일한 부호 표기는 시종 동일한 특징을 나타낸다. 그 중:
도 1은 본 발명의 "통합"개념의 설명도이다.
도 2는 본 발명의 주요 단계 및 스마트 부지의 배치도이다.
도 3a는 본 발명인 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법 중 재킹 준비 상태의 정면도이다.
도 3b는 본 발명인 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법 중 재킹 준비 상태의 측면도이다.
도 3c는 본 발명인 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법 중 재킹 과정의 정면도이다.
도 3d는 본 발명인 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법 중 재킹 과정의 측면도이다.
도 3e는 본 발명인 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법 중 슬립 준비 상태의 정면도이다.
도 3f는 본 발명인 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법 중 슬립 준비 상태의 측면도이다.
도 3g는 본 발명인 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법 중 슬립 과정의 정면도이다.
도 3h는 본 발명인 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법 중 슬립 과정의 측면도이다.
본 발명의 상기 목적, 특징과 장점이 더욱 명확하고 쉽게 이해될 수 있도록 하기 위하여, 이하 첨부도면을 결합하여 본 발명의 구체적인 실시방식에 대해 상세히 설명한다.
첨부도면을 상세히 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 현재 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 참조하며, 그 예시는 첨부도면에 도시하였다. 가능한 모든 경우, 모든 첨부도면은 동일한 부호표기를 사용하여 동일하거나 유사한 부분을 표시하였다.
또한, 본 발명에서 사용된 용어가 비록 공지의 공용 용어에서 선택된 것이나, 본 발명의 명세서에서 언급된 약간의 용어들은 출원인 자신의 판단에 따라 선택된 것일 수도 있으며, 그 상세한 의미는 본문에서 묘사되는 관련 부분에서 설명할 것이다.
또한, 단지 사용된 실제 용어뿐만 아니라, 각각의 용어에 함축된 의미를 통해 본 발명을 이해할 것이 요구된다.
도 1은 본 발명의 "통합" 개념의 설명도이고, 도 2는 본 발명의 주요 단계 및 스마트 부지의 배치도이다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예는 부유식 장치 형식(FLNG)를 예로 들어 부유식 장치의 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법을 소개한다. 물론 본 발명은 기타 형식의 부유식 장치에도 동일하게 적용된다.
본 실시예는 1개의 공용설비모듈과 1개의 생산공정모듈을 포함하는 통상적인 FLNG에 대해 묘사한 것으로서, 이는 물론 기타 형식의 2개 및 2개 이상의 공용설비모듈과 생산공정모듈을 포함하는 FLNG에도 완전히 적용된다.
본 발명은 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치방법을 공개하며, 상기 통합 건조 및 설치 방법은 해양공학 모듈 제조소와 조선소가 통합된 스마트 부지에서 실시되며, 주로 이하 단계를 포함한다:
단계 S1: 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 건조를 완료하여, 전체적인 공용설비모듈과 생산공정모듈을 형성하는 단계.
본 실시예는 해양공학 모듈 제조소와 조선소를 통합 및 지능화 개조하여, 해양공학 모듈 제조소와 조선소의 기능을 유기적으로 함께 결합시켰다. 통합이 완료된 후의 부지는 5개 구역, 즉 모듈 제조 구역, 조선 구역, 도킹 구역, 슬립 재킹 구역 및 전체 시운전 구역으로 구분된다. 4개의 구역은 독립적인 작업이 가능하여 각자 구역의 장점을 발휘할 수 있을 뿐만 아니라, 함께 결합하여 작업을 수행함으로써 각자 구역의 단점을 보완할 수도 있다. 통합 후의 부지는 스마트 부지(Smart Yard)라 칭한다.
상기 단계 S1은 상기 모듈 제조 구역에서 실시된다. 부지 건조 구역을 전부 동다짐(dynamic compaction) 처리하여, 적재 능력이 50MT/m2에 이를 수 있고, 부두와 선가대(slipway)의 기초에 전부 말뚝을 설치하여, 최대 단일체 3만톤 정도의 모듈 선적이 가능하다. 부지는 구조물 작업장, 파이프라인 작업장, 샌드블라스트 스프레이 페인팅 작업장 및 유닛 모듈 총 조립 작업장 등 설비를 보유하여, 전체적인 액화 천연가스 공용설비모듈과 생산공정모듈의 "원스탑"식 제조를 구현할 수 있다. 마지막으로 상기 공용 설비 모듈과 생산 공정 모듈의 수요에 대해 사전 시운전과 시운전 작업을 수행한다.
단계 S2: 상기 부유식 생산설비 상부 공정 모듈 전체를 총괄 조립 구역으로 운송하여 전체적인 설치를 실시하는 단계.
상기 단계 S2는 유압식 플랫베드 트롤리를 이용하여 운송을 실시한다. 상기 유압식 플랫베드 트롤리는 유압으로 연결하며, 전체적으로 스마트 제어된다. 예를 들어 트롤리는 6축을 하나의 유닛으로 하여, 자유롭게 이어 붙이거나 조합한다. 이어 붙임이 완료된 대열은 360도 회전을 구현하여 운송의 안전을 보장할 수 있다. 트롤리의 중간 높이는 1.5미터이고, 유압 행정 높이는 플러스 마이너스 0.3미터이다. 본 실시예에서는 1000축선을 사용할 수 있으며, 적재 가능한 최대 중량은 48000톤이고, 대지 압력(ground pressure)은 10MT/m2이다.
또한, 상기 단계 S2는 구체적으로 이하 단계를 포함한다:
먼저, 상기 유압식 플랫베드 트롤리를 상기 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 구조 배치에 따라 이어 붙인다. 예를 들어, 16열로 이어 붙이며, 각 열당 72축선을 갖는다.
이어서, 상기 유압식 플랫베드 트롤리가 동력 헤드의 구동 하에, 상기 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 저부로 진입한다.
그 다음, 상기 유압식 플랫베드 트롤리가 전체적으로 재킹되며, 상기 부유식 생산설비 상부 공정모듈을 건조 부벽으로부터 분리시킨다.
마지막으로, 상기 부유식 생산설비 상부 공정모듈이 적재된 상기 유압식 플랫베드 트롤리가 상기 상부 공정모듈을 설계된 운송 노선대로 도크의 슬립 재킹 구역으로 운송한다.
단계 S3: 재킹 시스템과 슬립 시스템을 이용하여 제조가 완료된 상기 공용설비모듈과 생산공정모듈을 선체에 설치하는 단계.
상기 재킹과 슬립은 조선 구역에서 실시되며, 상기 조선소 구역의 운송 통로를 통해 상기 도킹 구역으로 운송된다.
도 3a는 본 발명인 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법 중 재킹 준비상태의 정면도이고, 도 3b는 본 발명인 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법 중 재킹 준비 상태의 측면도이며, 도 3c는 본 발명인 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법 중 재킹 과정의 정면도이고, 도 3d는 본 발명인 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법 중 재킹 과정의 측면도이다.
도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이, 그 중 상기 재킹 시스템을 이용하는 단계는 구체적으로 이하 단계를 포함한다:
먼저, 상기 유압식 플랫베드 트롤리가 상기 부유식 생산설비 상부 공정모듈을 도킹측에서 지정된 슬립 재킹 영역으로 운송한다.
그 다음, 상기 유압식 플랫베드 트롤리가 하강하기 시작하며, 상기 부유식 생산설비 상부 공정모듈이 상기 유압식 플랫베드 트롤리와 분리될 때까지 단계적으로 재킹 설비로 낙하시킨다.
이어서, 상기 재킹 시스템이 작동을 시작하여, 단계적으로 상기 공용설비모듈과 생산공정모듈의 모듈을 선체의 상면 높이와 일치할 때까지 재킹한다. 상기 공용설비모듈과 생산공정모듈의 모듈은 액화 천연가스 공용설비모듈과 생산공정모듈로서 모듈의 중량은 약 3만여톤이고, 20여 미터의 높이까지 재킹된다.
마지막으로, 상기 재킹 시스템을 잠금 고정시키고, 연결 빔과 상기 슬립 시스템을 설치한다.
도 3e는 본 발명인 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법 중 슬립 준비 상태의 정면도이고, 도 3f는 본 발명인 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법 중 슬립 준비 상태의 측면도이며, 도 3g는 본 발명인 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법 중 슬립 과정의 정면도이고, 도 3h는 본 발명인 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법 중 슬립 과정의 측면도이다.
도 3e 내지 도 3h에 도시된 바와 같이, 상기 슬립 시스템은 유압 구동 슬립장치를 이용하는 것이 바람직하다. 그 중 상기 슬립 시스템을 이용하는 단계는 구체적으로 이하 단계를 포함한다:
먼저, 재킹 시스템의 상부 및 선체 상면의 슬라이딩 레일 및 연결 빔을 조정한다.
그 다음, 유압 구동을 작동시켜, 상기 부유식 생산설비 상부 모듈이 상기 재킹 시스템으로부터 선체로 슬립 이동할 때까지, 상기 부유식 생산설비 상부 모듈을 점진적으로 슬립 이동시킨다.
마지막으로, 상기 부유식 생산설비 상부 모듈과 선체 간의 연결장치를 잠금 고정시키고, 상기 재킹 시스템과 상기 슬립 시스템을 탈거한다.
단계 S4: 전체 시운전을 실시하는 단계.
드라이 도크(dry dock)에서, 이미 설치된 액화 천연가스 공용 설비 모듈과 생산 공정 모듈 모듈을 선체와 구조적으로 연결하고, 파이프라인, 케이블 및 기타 시스템을 연통시킨다. 모듈과 선체는 탄성 패드를 통해 반강성 연결을 구현한다.
연결 작업이 완료된 후, 드라이 도크에 물을 주입하고, 부유식 액화 천연가스 생산 저장 및 하역장치(FLNG)를 시운전 부두까지 견인하여 계류 고정시킨다. 이어서, 액화 천연가스(LNG) 수송선이 부유식 액화 천연가스 생산 저장 하역장치(FLNG)에 접근하여, 액화 천연가스(LNG)를 부유식 액화 천연가스 생산 저장 하역장치(FLNG)로 수송하며, 최종적인 시뮬레이션 생산 시운전을 실시한다. 마지막으로, 부유식 액화 천연가스 생산 저장 및 하역장치(FLNG)가 모든 건조 및 시운전 작업을 완료한 후, 조선소를 떠나며 최종 인도를 완료한다.
상기 방법의 단계 설명에 따르면, 본 발명의 실시예는 부유식 장치 형식(FLNG)을 예로 들어 부유식 장치의 상부 공정모듈의 통합 건조와 설치 방법을 소개하였음을 알 수 있다. 따라서, 기타 부유식 장치 제품은 부유식 원유생산 저장 하역 설비(FPSO) 부유식 액화 천연가스 생산 저장 하역 장치(FLNG), 반잠수식(유정 시추) 플랫폼(Semi-submersible Platform) 등을 포함하되, 단 이에 한정되지 않으며, 이들은 모두 본 발명의 보호 범위 내에 속한다.
본 발명의 실시예는 일반적인 2개의 공용설비모듈과 생산공정모듈을 포함하는 심해 FLNG를 예로 들어 부유식 장치의 상부 공정모듈의 통합 건조와 설치 방법을 소개하였다. 그러나, 이안 거리, 수심의 변화와 액화 천연가스 생산량에 따라, FLNG 하부 선체 구조와 상부 모듈의 형식에 차이가 있기 때문에, 기타 형식의 FLNG의 상부 공정 모듈의 통합 건조와 설치 방법 역시 마찬가지로 본 발명의 보호 범위 내에 속한다.
본 발명이 창출한 방법은 FLNG 및 기타 부유식 장치의 기본 설계 이념의 변화를 주도할 수 있으며, 본 방법의 이념에 기초하여 실시되는 이러한 모듈 통합의 기본 설계 이념의 변화 또는 기본 설계의 변화 역시 마찬가지로 본 발명의 보호범위 내에 속한다.
본 발명은 건설 현장(building yard)의 능력에 대한 요구가 높기 때문에, 3만톤의 액화 천연가스 공용설비모듈과 생산공정모듈에 따르면, 적어도 400미터×400미터 점용 면적의 해약공학 제조 능력을 갖춘 부지, 적어도 500미터×100미터의 점용 면적, 500미터×100미터 도크 플랫폼을 구비한 도크와 하나의 적어도 폭이 80미터이고, 적재력이 평방미터당 15톤인 수송 통로가 필요하다. 따라서 가장 일반적인 실시 방식은 약 3만톤의 액화 천연가스 공용시설모듈과 생산공정모듈 전체를 다수(2개 이상)의 서브모듈로 분할하여 건조 및 설치를 실시하도록 본 방안을 개선하는 것이다. 자신의 부지 능력에 따라 액화 천연가스 공용시설모듈과 생산공정모듈 전체를 다수(2개 이상)의 서브모듈로 분할하여 건조한 다음 재킹 및 슬립 이동시켜 설치하는 이러한 방법 역시 마찬가지로 본 발명의 보호범위 내에 속한다.
상이한 해역과 육지 환경 조건에 따라, 모듈과 선체 간의 연결 형식은 완전 강성 연결, 반강성 연결 또는 기타 연결 방식일 수 있다. 이러한 구조물 연결 형식의 변화 역시 본 발명의 보호범위 내에 속한다.
상이한 해역과 육지 환경 조건에 따라, 부유식 장치의 계류 시스템에도 상이한 형식이 있을 수 있으며, 이러한 계류 시스템의 변화 역시 본 발명의 보호범위 내에 속한다.
본 발명에서 모듈 제조 구역으로부터 도크 측의 총괄 조립 구역에 이르는 수송방식은 유압식 플랫베드 트롤리를 이용한다. 수송 거리에 따라 사용되는 수송 방식은 견인, 슬립, 에어쿠션 또는 기타 형식일 수도 있다. 이러한 수송방법의 변화 또는 유압식 플랫베드 트롤리의 변화 역시 본 발명의 보호범위 내에 속한다.
본 발명 중 재킹에는 다점식 유압 점진적 재킹업 공법이 사용되며, 유압식 리프팅잭이 직접 모듈에 작용하여 재킹을 수행한다. 일반적으로 모듈의 고도를 높이는 방법은 직접 모듈에 작용하는 전체적인 점진적 리프팅 방법 및 재킹 빔을 가설하여 간접적으로 모듈을 재킹하거나 또는 리프팅하는 방법 등이 더 있다. 이러한 재킹 방법의 변화 또는 재킹 설비의 변화 역시 마찬가지로 본 발명의 보호범위 내에 속한다.
본 발명 중 수송 및 재킹에 사용되는 방법은 유압식 플랫베드 트롤리가 위치로 운반된 후, 유압식 리프팅잭이 모듈에 직접 작용하여 재킹을 수행하며, 소정 높이까지 재킹 후, 선가대 빔을 설치하고, 마지막으로, 선가대 빔 및 모듈을 함께 재킹한다. 선가대 빔의 설치는 플랫베드 트롤리가 운반되기 전에 완료해도 되고, 플랫베드 트롤리가 운반된 후에 완료해도 되며, 대응되는 공정 역시 상응하게 변경할 수 있다. 이러한 수송 및 재킹 과정에서 선가대 빔 및 기타 설비 또는 시설의 설치 순서로 인한 재킹 단계 또는 공정의 변화 역시 마찬가지로 본 발명의 보호범위 내에 속한다.
본 발명 중 재킹되는 초기 위치가 비교적 높기 때문에(>3.5미터), 재킹 위치 아래를 소정 깊이만큼 파서 오목홈을 형성하고, 재킹장치를 그 안에 설치함으로써, 전체적인 모듈의 초기 재킹 높이를 낮추는 방법도 있다. 이러한 재킹 초기 높이의 최적화로 인한 변화 역시 마찬가지로 본 발명의 보호범위 내에 속한다.
본 발명에서 사용된 슬립 방법은 유압 구동 슬립법이며, 모듈이 직접 유압에 의해 슬립 이동한다. 유압 구동 방법 이외에, 견인 역시 일반적인 모듈 이동 방법 중의 하나이다. 따라서, 이러한 슬립 방법의 변화 또는 슬립 장치의 변화 역시 마찬가지로 본 발명의 보호범위 내에 속한다.
재킹과 슬립 과정에서, 도크의 적재력, 선체의 강도 또는 기타 이유로, 도크 내에 일정량의 물을 주입하여 선체에 소정의 부력을 추가시킬 수 있다. 이와 같이 물 주입을 통해 선체가 힘을 받는 조건을 변경시켜 야기되는 변화 역시 마찬가지로 본 발명의 보호범위 내에 속한다.
물론, 드라이 도크를 구비하지 않은 현장들도 있기 때문에, 본 발명은 플로팅 도크 방법을 이용하거나 또는 하부 선체를 직접 부두에 정박하고, 외부 수송 적재 시스템을 추가한 후, 부두에서 재킹과 슬립을 실시할 수도 있다. 도크의 제한으로 인해 선체의 정박 위치가 변경되는 이러한 변화는 모두 본 발명의 보호범위 내에 속한다.
본 발명은 모듈 건조가 완료된 후 시운전 및 설치 완료 이후 종합 시운전의 구체적인 위치에 대해 설명하지 않으므로, 건조 완료 후의 시운전은 모듈 건조 구역에서 실시해도 되고, 슬립 재킹 구역 또는 기타 구역에서 실시해도 된다. 설치가 완료된 후의 총 시운전은 부지에 인접한 부두에서 실시해도 되고, 조선소에서 비교적 가까운 외해역(offshore zone, open water) 또는 기타 구역에서 실시해도 된다. 따라서, 시운전 지점의 변화 또는 시운전 방법의 변화 역시 본 발명의 보호범위 내에 속한다.
본 발명 중 부지의 면적, 부지의 적재 능력, 도크의 크기와 부두의 크기 등은 구체적인 액화 천연가스 공용설비모듈과 생산공정모듈에 따라 매칭된다. 따라서 구체적인 제품 수요에 대응되는 부지, 도크와 부두 등의 변화 역시 마찬가지로 본 발명의 보호범위 내에 속한다.
본 발명은 사용되는 구체적인 방법에 대응하여 도크를 신축하거나 또는 개조하며, 해양공학 제조능력을 구비한 도킹 플랫폼을 갖춘, 즉 부유식 장치 제품을 위해 특별히 만들어진 건설 현장이다. 이러한 신축 또는 개조가 상기 방법의 단계(Onshore MAX) 요구에 부합되는 변화예 역시 마찬가지로 본 발명의 보호범위 내에 속한다.
결론적으로, 본 발명의 부유식 생산설비 상부 생산공정 모듈의 통합 건조 및 설치 방법은 다음과 같은 많은 장점을 구비한다:
1. 통합 건조, 통합 시운전의 육지 제조 방식을 이용한다. 현장 관리 방식을 채택하여, 고객 관리 인원의 원가 비용이 절감되고, 시공 부지 면적이 축소되며, 비계(scaffolding)의 수량이 감소된다. 이러한 방식의 시공은 인력의 집중도가 높아 생산 및 안전 관리가 용이하고, 모든 생산 시스템은 통합 시운전을 실시하여, 서브시스템의 중복 시운전 상황이 감소된다.
2. 슬립 및 재킹을 통해 모듈 설치를 실시한다. 슬립 및 재킹은 도킹 구역에서 실시되며, 모든 작업은 정적 조작으로서, 조석(tide) 및 해류의 영향을 받지 않는다. 해상 크레인의 리프팅 반경과 리프팅 능력의 영향을 받지 않으며, 해상 고공 크레인 작업이 없어 작업의 위험이 감소한다. 모든 조작은 육지 구역에서 실시되어, 작업이 더욱 안정적이고, 해상 작업에 비해 위험을 제어하기가 더욱 쉽다.
3. 연결은 시운전 과정에서 소량의 구조 파이프라인을 이용하여 연결하며, 생산의 시운전 작업량이 적다. 이러한 방식은 사람과 기계의 육지에서 배로의 역수송을 감소시킨다. 본 발명의 방법은 거의 모든 시운전 작업이 육지에서 이미 완료되어, 후반의 선상 시공 작업이 매우 적기 때문에, 고공 작업의 위험을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
4. 시공 후기가 현저하게 단축된다.
이로써 알 수 있듯이, 본 발명인 부유식 생산설비 상부 생산 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법의 주요 원리는 전체적인 액화 천연가스 공용설비모듈과 생산공정모듈(길이 약 80미터, 폭 약 60미터, 높이 약 50미터, 중량 약 3만톤) 전체를 건설 현장에서 통합 건조와 시운전한 후, 재킹 및 슬립 시스템을 이용하여 건조가 완료된 공용설비모듈과 생산공정모듈을 선체에 장착하고, 최종적으로 전체적인 FLNG의 시운전과 인도를 완료한다.
본 발명의 부유식 생산설비 상부 생산공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법의 핵심은 통합 건조와 설치에 있으며, 최대한 많은 작업을 육지의 건조 단계에 배치하여 설치와 시운전 작업량을 감소시켰다. 전체적인 액화 천연가스 공용설비모듈과 생산공정모듈은 한 번에 건조 성형되고, 1회성 설치 및 1회성 연결 시운전을 구현할 수 있다. 이와 같이, 전체적인 액화 천연가스 공용설비모듈과 생산공정모듈의 시공 주기가 단축되고, 시공의 위험이 감소하며, 시공 원가가 절감될 수 있다. 현재 국제 원유 가스 가격이 저조한 환경에서, 석유 천연가스 회사에게는 개발원가를 낮추는 매우 좋은 방법이 될 것이다.
비록 이상으로 본 발명의 구체적인 실시방식을 묘사하였으나, 본 분야의 기술자라면, 이는 단지 예를 들어 설명한 것일 뿐, 본 발명의 보호범위는 첨부되는 청구항에 의해 한정된다는 것을 마땅히 이해할 것이다. 본 분야의 기술자가 본 발명의 원리와 실질을 벗어나지 않는다는 전제하에, 이러한 실시방식을 다양하게 변경 또는 수정할 수 있으나, 단 이러한 변경과 수정은 모두 본 발명의 보호범위에 속한다.

Claims (10)

  1. 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법에 있어서,
    상기 통합 건조 및 설치방법은 해양공학 모듈 제조소 및 조선소에 통합된 스마트 부지에서 실시되며, 주로
    단계 S1: 부유식 생산설비 상부 공정 모듈의 건조를 완료하여 전체적인 공용설비모듈과 생산공정모듈을 형성하는 단계;
    단계 S2: 상기 부유식 생산설비 상부 공정모듈 전체를 총괄 조립 구역으로 운송하여 전체적인 설치를 실시하는 단계;
    단계 S3: 잭킹 시스템과 슬립 시스템을 이용하여 제조가 완료된 상기 공용설비모듈과 생산설비모듈을 선체에 설치하는 단계;
    단계 S4: 전체적인 시운전을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스마트 부지는 모듈 제조 구역, 조선 구역, 도킹 구역, 재킹 슬립 구역 및 종합 시운전 구역을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단계 S1은 상기 모듈 제조 구역에서 실시되는 것을 특징으로 하는 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 단계 S2은 상기 조선소 구역의 운송 통로를 통해 상기 도킹 구역으로 운송되는 것을 특징으로 하는 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 단계 S1은 상기 공용설비모듈과 생산공정모듈에 대해 사전 시운전과 시운전 작업을 실시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 단계 S2에서 유압식 플랫베드 트롤리를 이용하여 운송을 실시하는 것을 특징으로 하는 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 단계 S2는
    단계 S21: 상기 유압식 플랫베드 트롤리가 상기 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 구조 배치에 따라 이어 붙이는 단계;
    단계 S22: 상기 유압식 플랫베드 트롤리가 동력 헤드의 구동 하에, 상기 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 저부로 진입하는 단계;
    단계 S23: 상기 유압식 플랫베드 트롤리가 전체적으로 재킹되어, 상기 부유식 생산설비 상부 공정모듈을 건조 부벽으로부터 이탈시키는 단계;
    단계 S24: 상기 부유식 생산설비 상부 공정모듈이 적재된 상기 유압식 플랫베드 트롤리가 상기 상부 생산 공정모듈을 설계된 운송 노선대로 도킹될 슬립 재킹 구역으로 운송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 단계 S3은 이하 단계를 더 포함한다:
    단계 S31: 상기 유압식 플랫베드 트롤리가 상기 부유식 생산설비 상부 공정모듈을 도크 측에 지정된 슬립 재킹 영역으로 운송하는 단계;
    단계 S32: 상기 유압식 플랫베드 트롤리가 하강하기 시작하여, 상기 부유식 생산설비 상부 공정모듈이 상기 유압식 플랫베드 트롤리와 분리될 때까지 단계적으로 재킹설비로 낙하하는 단계;
    단계 S33: 상기 재킹 시스템이 작동을 시작하여, 단계적으로 상기 공용설비모듈과 생산공정모듈의 모듈을 선체의 상면 높이와 일치할 때까지 재킹하는 단계;
    단계 S34: 상기 재킹 시스템을 잠금 고정시키고, 연결 빔과 상기 슬립 시스템을 설치하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 슬립 시스템은 유압식 구동 슬립장치를 이용하며, 또한 상기 단계 S34 이후,
    단계 S35: 재킹 시스템의 상부 및 선체 상면의 슬라이딩 레일 및 연결 빔을 조정하는 단계;
    단계 S36: 유압 구동을 작동시켜, 상기 부유식 생산설비 상부 모듈이 상기 재킹 시스템으로부터 선체로 슬립 이동할 때까지, 상기 부유식 생산설비 상부 모듈을 점진적으로 슬립 이동시키는 단계;
    단계 S37: 상기 부유식 생산설비 상부 모듈과 선체 간의 연결장치를 잠금 고정시키고, 상기 재킹 시스템과 상기 슬립 시스템을 탈거하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 단계 S4는 이미 설치된 공용설비모듈 및 생산공정모듈과 선체를 구조적으로 연결하고, 파이프라인, 케이블 및 기타 시스템을 연통시키며, 상기 부유식 생산설비 상부 모듈과 선체를 해역 환경 조건에 따라 완전 강성 연결하거나 또는 탄성 패드를 통해 반강성 연결을 구현하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 생산설비 상부 공정모듈의 통합 건조 및 설치 방법.
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