KR20200076199A - 드릴쉽의 라이저 핸들링 시스템 - Google Patents

드릴쉽의 라이저 핸들링 시스템 Download PDF

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KR20200076199A
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KR1020180165071A
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문지훈
정학주
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대우조선해양 주식회사
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Abstract

드릴쉽에서 라이저를 라이저 홀드로부터 반출하거나 라이저 홀드 내로 반입할 수 있도록 구성되는 라이저 핸들링 시스템이 개시된다.
라이저 핸들링 시스템은, 상기 라이저 홀드(10) 내에서 수평방향으로 연장되는 수평 이송수단(30)과, 상기 라이저 홀드(10)의 바닥으로부터 수직방향으로 연장되는 수직 이송수단(50)을 포함할 수 있으며, 상기 수평 이송수단(30)은 복수의 라이저(R)를 함께 이송시킬 수 있다.

Description

드릴쉽의 라이저 핸들링 시스템 {RISER HANDLING SYSTEM OF DRILLSHIP}
본 발명은 드릴쉽의 라이저 핸들링 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 라이저의 보관 및 이송이 용이하도록 수평 이송수단 및 수직 승강수단을 이용하는 라이저 핸들링 시스템에 관한 것이다.
국제적인 급격한 산업화 현상과 공업이 발전함에 따라 오일이나 천연가스와 같은 지구 자원의 사용량은 점차 증가하고 있으며, 이에 따라 오일이나 천연가스 등의 안정적인 생산과 공급이 전 지구적인 차원에서 대단히 중요한 문제로 떠오르고 있다. 이러한 이유로, 지금까지 경제성이 없어 무시되어 왔던 군소의 한계 유전(marginal field)이나 심해유전의 개발이 최근 잇따르고 있다. 이를 위해, 해저 채굴 기술의 발달과 더불어 해저의 유정 또는 가스정의 개발에 적합한 시추설비를 구비한 시추선이 개발되어 있다.
종래의 해저 시추에는, 다른 예인선에 의해서만 이동이 가능하고, 계류 장치를 이용하여 해상의 일 지점에 정박한 상태에서 해저 시추 작업을 실시하는 해저 시추 전용의 리그선(rig ship)이나 고정식 구조물이 주로 사용되었으나, 최근에는 첨단 시추장비를 탑재하고 자체의 동력으로 항해를 할 수 있도록 제작된 드릴쉽(시추선, drillship)이 개발되어 해저 시추에 사용되고 있다.
해저의 유정 또는 가스정을 시추하여 개발할 수 있도록 각종 시추 장비를 갖춘 드릴쉽은, 선체 중앙에 선체를 상하로 관통하도록 형성되는 문풀(moonpool)과, 이 문풀을 통해 해저로 라이저(또는 드릴 파이프)를 연장시킬 수 있도록 문풀의 상부에 설치되는 데릭(derrick)과, 라이저(또는 드릴 파이프)를 적재시킬 수 있도록 선체 내부에 형성되는 라이저 홀드(또는 드릴 파이프 홀드)와, 라이저 홀드와 데릭 사이에서 라이저를 이송하는 이송장치 등을 포함한다.
도 1에는 종래의 드릴쉽 내에 설치되는 라이저 이송 시스템의 일례를 도시하는 드릴쉽의 단면도가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래에는 드릴쉽의 선미측 선체 내부에 라이저 홀드(Riser Hold, 10)가 형성되며, 이 라이저 홀드(10)에는 다수의 라이저(R)가 수납될 수 있다. 라이저 홀드(10) 내에는 다수의 라이저 스탠천(Riser Stanchion, 18)이 상하방향으로 연장하도록 설치되고, 다수의 라이저 스탠천(18) 사이사이에 라이저(R)가 열을 지어 수납된다. 라이저 스탠천(18)에 의해 라이저(R)는 상하방향으로의 이동만이 가능하다.
라이저 루프 데크(12) 상에는 데릭(도시생략)까지 일직선으로 연장되어 있는 캣워크(Catwalk, 14)가 설치되고, 이 캣워크(14)의 상부에는 라이저(R)를 안착시킨 후 데릭(도시생략)까지 이송하기 위한 운반장치(16)가 설치된다.
라이저 홀드(10)에 수평으로 보관되어 있는 라이저(R)를 캣워크(14)의 운반장치(16)까지 이동시키는 과정은 다음과 같이 이루어진다.
먼저 라이저 크레인(20)이 이동시키고자 하는 라이저의 상부로 이동하고, 라이저 크레인(20)의 파지수단이 하강하여 라이저(R)를 파지하고, 해당 라이저(R)를 파지수단과 함께 상승시킨다. 그 다음, 라이저 크레인(20)은 라이저 리프트(Riser Lift, 22)의 상부로 수평 이동하여, 라이저(R)를 라이저 리프트(22) 위에 올려놓는다. 그 다음, 라이저 크레인(20)은 라이저 리프트(22)의 승강을 방해하지 않는 위치로 이동하고, 라이저 리프트(22)가 상승하면서 라이저 루프 데크(12) 위로 라이저(R)를 상승시킨다. 그 다음, 도시하지 않은 크레인, 리프트 등을 이용하여 라이저 리프트(22) 상의 라이저(R)를 캣워크(14) 상부의 운반장치(16)까지 옮겨 운반장치에 탑재한다. 계속해서, 운반장치(16)에 탑재된 라이저(R)는 운반장치(16)에 의해 데릭(도시생략)까지 운반될 수 있다.
이와 같은 종래 기술에 따른 드릴쉽의 라이저 핸들링 시스템은 다음과 같은 점에서 개선의 필요가 있다.
즉, 라이저 홀드(10) 내에 라이저(R)를 보관하기 위해 라이저 홀드(10)의 선수 및 선미측 벽면에 라이저 스탠천(18)이 설치되어야 하는데, 라이저 스탠천(18)은 길이가 길고 가느다란 부재로 형성되기 때문에 정밀한 설치 및 관리가 어려운 문제가 있다.
또, 라이저 홀드(10) 내의 모든 라이저(R)들을 단일의 라이저 크레인(20)으로 이동시키고 있기 때문에, 라이저 크레인(20)에 고장이 발생하면 수리가 완료될 때까지 라이저(R)를 이동시킬 수 없게 되는 문제가 있다.
또, 라이저 크레인(20)은 라이저 루프 데크(12)의 하부면에 매달려 있기 때문에, 유지보수시 고소작업이 필요하여 작업자의 안전이 위협받는 문제가 있다.
또, 라이저 크레인(20)에 의해 라이저(R)를 들어올릴 때, 비교적 가느다랗고 긴 원통형태를 가지는 라이저(R)의 양쪽 말단을 라이저 크레인(20)에 설치된 한 쌍의 파지수단에 의해 동시에 파지하도록 작업이 수행되어야 하기 때문에, 한 쌍의 파지수단을 동시에 작동하도록 동기화시키는 설비가 요구되고, 작업이 번거롭게 된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 라이저 크레인을 사용하지 않고도 라이저를 라이저 홀드로부터 반출하거나 라이저 홀드 내로 반입할 수 있도록, 라이저 리프트와 같은 수직 승강수단에 대해 수평방향으로 연장하는 이송수단을 따라 라이저를 수평 이동시킬 수 있도록 구성되는 라이저 핸들링 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 드릴쉽에서 라이저를 라이저 홀드로부터 반출하거나 라이저 홀드 내로 반입할 수 있도록 구성되는 라이저 핸들링 시스템으로서, 상기 라이저 홀드 내에서 수평방향으로 연장되는 수평 이송수단과; 상기 라이저 홀드의 바닥으로부터 수직방향으로 연장되는 수직 이송수단; 을 포함하며, 상기 수평 이송수단은 복수의 라이저를 함께 이송시키는, 드릴쉽의 라이저 핸들링 시스템이 제공된다.
상기 수평 이송수단은, 복수개가 상하로 층을 이루도록 상기 라이저 홀드 내에 설치되며, 상기 수평 이송수단은 각 층마다 하나 이상의 열로 설치될 수 있다.
상기 수평 이송수단은, 복수의 라이저를 수납할 수 있는 복수의 수평이송 지지대와, 상기 복수의 수평이송 지지대를 함께 수평방향으로 이동시킬 수 있도록 구성되는 연동장치와, 상기 연동장치를 구동시키는 구동수단을 포함할 수 있다.
상기 수평이송 지지대는, 탑재된 라이저를 고정시킬 수 있는 라이저 고정구를 가질 수 있다.
상기 수직 이송수단은, 상기 라이저를 적재할 수 있는 수직이송 지지대와, 상기 수직이송 지지대를 상하방향으로 승강시킬 수 있는 승강장치를 포함할 수 있다.
상기 승강장치는, 상기 라이저 홀드의 선수 및 선미측 벽면에 수직방향으로 연장하도록 각각 설치되는 가이드 부재와, 상기 가이드 부재를 따라서 상기 수직이송 지지대를 구동시키는 구동수단을 포함할 수 있다.
상기 수직이송 지지대는, 탑재된 라이저를 고정시킬 수 있는 라이저 고정구를 가질 수 있다.
본 발명에 따르면, 라이저 리프트와 같은 수직 승강수단에 대해 수평방향으로 연장하는 이송수단을 따라 라이저를 수평 이동시킬 수 있도록 구성되는 라이저 핸들링 시스템이 제공될 수 있어, 라이저 크레인을 사용하지 않고도 라이저를 라이저 홀드로부터 반출하거나 라이저 홀드 내로 반입할 수 있게 된다.
본 발명의 라이저 핸들링 시스템에 의하면, 라이저 홀드 내에 라이저를 보관하기 위해 종래 사용하고 있던 라이저 스탠천을 생략할 수 있어, 라이저 스탠천을 설치 및 관리에 소요되던 노력을 절감할 수 있게 된다.
또, 본 발명의 라이저 핸들링 시스템에 의하면, 라이저 홀드 내의 모든 라이저들을 라이저 크레인을 사용하지 않고 이동시킬 수 있기 때문에, 종래 라이저 크레인에 고장이 발생하면 수리가 완료될 때까지 라이저를 이동시킬 수 없게 되는 문제가 완전히 해소될 수 있게 된다.
또, 본 발명의 라이저 핸들링 시스템에 의하면, 라이저 크레인을 생략할 수 있으므로, 라이저 크레인의 유지보수가 불필요하고 위험한 고소작업 역시 생략할 수 있게 된다.
또, 본 발명의 라이저 핸들링 시스템에 의하면, 라이저 크레인을 운용하기 위한 복잡한 절차 및 설비를 사용하지 않고, 상대적으로 단순한 구성의 수평 이송장치에 의해 라이저를 이동시킬 수 있기 때문에, 작업이 단순해지고 장비의 설치비용 및 운영비용 등을 절감할 수 있다.
또, 본 발명의 라이저 핸들링 시스템에 의하면, 적층된 라이저들을 각 층마다 별도로 설치된 수평 이송장치에 의해 이송시킬 수 있기 때문에, 하나의 수평 이송장치에 고장이 발생할 경우에도, 라이저의 반출 및 반입 작업을 중단할 필요가 없다.
도 1은, 종래의 기술에 따른 라이저 핸들링 시스템을 도시하는, 드릴쉽의 개략적인 횡단면도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 드릴쉽의 라이저 핸들링 시스템을 도시하는, 드릴쉽의 개략적인 횡단면도이다.
도 3은, 도 2의 A-A 선을 따라 취해진, 드릴쉽의 라이저 홀드를 도시하는 개략적인 종단면도이다.
도 4는, 도 2의 B 부분을 확대하여 도시하는 주요부 확대도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 드릴쉽의 라이저 핸들링 시스템을, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이어지는 설명에서, 도 1과 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일한 부재번호를 부여하고, 설명의 편의상 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2 및 도 3에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 드릴쉽의 라이저 핸들링 시스템을 도시하는, 드릴쉽의 개략적인 횡단면도 및 종단면도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 2의 주요부를 확대하여 나타낸 주요부 확대도가 도시되어 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 드릴쉽의 라이저 핸들링 시스템은, 라이저 홀드(10) 내에서 수평방향으로 연장되는 수평 이송수단(30)과, 라이저 홀드(10)의 바닥으로부터 라이저 홀드(10)의 상단까지 수직방향으로 연장되는 수직 이송수단(50)을 포함한다.
수평 이송수단(30)은, 복수개가 상하로 층을 이루도록 라이저 홀드(10) 내에 설치될 수 있다. 도 2에는 10개의 수평 이송수단(30)이 상하로 층을 이루도록 설치되는 한편, 한 층의 수평 이송수단(30)에는 15개의 라이저(R)가 탑재된 구조가 예시되어 있지만, 수평 이송수단(30) 및 라이저(R)의 개수는 설계시 변경될 수 있으며 본 발명을 한정하지 않는다. 도 3을 참조하면, 수평 이송수단(30)은 각 층마다 하나 이상의 열, 예를 들어 4열로 설치될 수 있지만, 이것 역시 변경될 수 있으며 본 발명을 한정하지 않는다.
각각의 수평 이송수단(30)은 동일한 구성을 가질 수 있으므로, 이하에서는 하나의 수평 이송수단의 구성 및 작동을 설명한다.
각각의 수평 이송수단(30)은, 복수의 라이저(R)를 수납할 수 있는 복수의 수평이송 지지대(32)와, 이들 복수의 수평이송 지지대(32)를 함께 수평방향으로 이동시킬 수 있도록 구성되는 예컨대 컨베이어 벨트와 같은 연동장치(36)와, 이 연동장치(36)를 구동시키는 구동수단(38)을 포함할 수 있다.
수평이송 지지대(32)는, 이동 중에 라이저(R)가 흔들리지 않도록 고정시킬 수 있는 라이저 고정구(34)를 가질 수 있다. 예를 들어, 라이저 고정구(34)는 선회 혹은 이동 가능하게 구성될 수 있으며, 그에 따라 수직 이송수단(50)과의 사이에서 라이저(R)를 주고받을 때는 라이저 고정구(34)가 수평이송 지지대(32)의 상부표면으로부터 돌출하지 않도록 후퇴(또는 하강)되고, 수직 이송수단(50)으로부터 라이저(R)를 전달받아 적재한 후에는 라이저 고정구(34)가 수평이송 지지대(32)의 상부표면으로부터 돌출하도록 전진(또는 상승)할 수 있다.
연동장치(36)는, 복수의 수평이송 지지대(32)를 함께 이동시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 연동장치(36)는, 한 쌍의 스프로킷 기어, 컨베이어 벨트, 및 다수의 롤러 등으로 구성될 수 있으며, 컨베이어 벨트 상에 수평이송 지지대를 부착시켜 수평이송 지지대를 컨베이어 벨트와 함께 이동하도록 구성될 수 있다. 또는, 연동장치(36)는, 수평이송 지지대와 수평이송 지지대 사이를 서로 연결하는 연결 부재로 구성될 수 있다.
구동수단(38)은 예를 들어 소형 전기모터로 이루어질 수 있다. 도 4에는 연동장치(36)의 일측 스프로킷 기어와 동일한 크기의 구동수단(38), 즉 전기모터가 해당 스프로킷 기어의 위치에 설치되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 이는 예시일 뿐이며 구동수단(38)이 연동장치(36)의 외부에 별도로 설치되어 있도록 구성될 수 있다.
수평 이송수단(30)은 해당 수평 이송수단(30)에 설치된 복수의 수평이송 지지대(32)를 동시에 한쪽 방향으로 이동시킬 수 있으며, 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 수직 이송수단(50)이 라이저 홀드(10) 내에서 대략 중앙 부위에 설치된 경우, 수직 이송수단(50)을 중심으로 좌현측 및 우현측에 수평 이송수단(30)이 각각 하나씩 설치될 수 있다. 이때, 한 층에 설치된 복수의 수평 이송수단(30)들 중에서 수직 이송수단(50)을 중심으로 좌우측 중 어느 한 쪽에 설치된 수평 이송수단(30)들은 함께 움직이도록 구성될 수 있다.
도시하지는 않았지만, 수직 이송수단(50)이 좌현 또는 우현측 가장자리에 설치된 경우, 수평 이송수단(30)은 한 층에 하나씩 설치될 수 있다. 이때, 한 층에 설치된 복수의 수평 이송수단(30)은 동시에 동일한 방향으로 움직이도록 구성될 수 있다.
수직 이송수단(50)은, 라이저(R)를 적재할 수 있는 수직이송 지지대(52)와, 수직이송 지지대(52)를 상하방향으로 승강시킬 수 있는 승강장치(56)를 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 수직 이송수단(50)은 라이저 홀드(10)의 선수 및 선미측 벽면(10a, 10b)에 각각 하나씩 설치될 수 있으며, 선수측 수직이송 지지대(52)와 선미측 수직이송 지지대(52)는 함께 연동하여 이동할 수 있도록 구성된다. 도시하지는 않았지만, 승강장치(56)는, 예를 들어, 수직방향으로 연장하는 가이드 부재와, 이 가이드 부재를 따라서 수직이송 지지대를 구동시키는 구동수단을 포함할 수 있다.
각각의 수직이송 지지대(52)는, 이동 중에 라이저(R)가 흔들리지 않도록 고정시킬 수 있는 라이저 고정구(54)를 가질 수 있다. 예를 들어, 라이저 고정구(54)는 선회 혹은 이동 가능하게 구성될 수 있으며, 그에 따라 수평 이송수단(30)과의 사이에서 라이저(R)를 주고받을 때는 라이저 고정구(54)가 수직이송 지지대(52)의 상부표면으로부터 돌출하지 않도록 후퇴(또는 하강)되고, 수평 이송수단(30)으로부터 라이저(R)를 전달받아 적재한 후에는 라이저 고정구(54)가 수직이송 지지대(52)의 상부표면으로부터 돌출하도록 전진(또는 상승)할 수 있다.
승강장치(56)는 라이저 홀드(10)의 바닥으로부터 위쪽으로 연장되어, 라이저 루프 데크(12)의 위로 돌출하도록 설치될 수 있다. 승강장치(56)를 따라서 이동하는 수직이송 지지대(52)는, 승강장치(56)의 상단까지 이동함으로써, 탑재된 라이저(R)를 라이저 루프 데크(12)의 위쪽으로 들어올릴 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 수평 이송수단(30)은 수직 이송수단(50)보다 라이저 홀드(10)의 내측에 설치될 수 있으며, 그에 따라 수평 이송수단(30)은 수직 이송수단(50)의 동작을 방해하지 않는다.
라이저(R)를 라이저 홀드(10)의 외부로 반출시킬 경우, 우선 수평 이송수단(30)을 구동시켜 반출하고자 하는 라이저(R)를 탑재한 수평이송 지지대(32)를 수직 이송수단(50)이 설치된 위치로 이동시킨다. 그 다음, 수직 이송수단(50)의 수직이송 지지대(52)를 상승시켜 수직이송 지지대(52)를 반출하고자 하는 라이저(R)를 탑재한 수평이송 지지대(32)가 위치한 높이까지 이동시킨다. 그 다음, 수평이송 지지대(32)의 라이저 고정구(54)를 해제시키는 한편, 수직이송 지지대(52)의 라이저 고정구(54)를 작동시켜, 반출하고자 하는 라이저(R)를 수직이송 지지대(52) 상에 고정시킨다. 계속해서, 수직이송 지지대(52)를 상승시켜 라이저 루프 데크(12)의 외부로 이동시킨다. 라이저 루프 데크(12)의 외부로 상승한 라이저(R)는, 종래와 같은 방식으로 캣워크까지 옮겨진 후, 데릭까지 공급된다. 라이저(R)를 라이저 홀드(10)의 내부로 반입하는 과정은 반출하는 과정의 역순이므로, 상세한 설명은 생략한다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 라이저 홀드, 10a: (라이저 홀드의) 선수측 벽면, 10b: (라이저 홀드의) 선미측 벽면, 12: 라이저 루프 데크, 30: 수평 이송수단, 32: 수평이송 지지대, 34: (수평이송 지지대의) 라이저 고정구, 36: 연동장치, 38: 구동수단, 50: 수직 이송수단, 52: 수직이송 지지대, 54: (수직이송 지지대의) 라이저 고정구, 56, 승강장치, R: 라이저.

Claims (7)

  1. 드릴쉽에서 라이저를 라이저 홀드로부터 반출하거나 라이저 홀드 내로 반입할 수 있도록 구성되는 라이저 핸들링 시스템으로서,
    상기 라이저 홀드 내에서 수평방향으로 연장되는 수평 이송수단과;
    상기 라이저 홀드의 바닥으로부터 수직방향으로 연장되는 수직 이송수단;
    을 포함하며,
    상기 수평 이송수단은 복수의 라이저를 함께 이송시키는, 드릴쉽의 라이저 핸들링 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 수평 이송수단은, 복수개가 상하로 층을 이루도록 상기 라이저 홀드 내에 설치되며, 상기 수평 이송수단은 각 층마다 하나 이상의 열로 설치되는, 드릴쉽의 라이저 핸들링 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 수평 이송수단은, 복수의 라이저를 수납할 수 있는 복수의 수평이송 지지대와, 상기 복수의 수평이송 지지대를 함께 수평방향으로 이동시킬 수 있도록 구성되는 연동장치와, 상기 연동장치를 구동시키는 구동수단을 포함하는, 드릴쉽의 라이저 핸들링 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 수평이송 지지대는, 탑재된 라이저를 고정시킬 수 있는 라이저 고정구를 가지는, 드릴쉽의 라이저 핸들링 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 수직 이송수단은, 상기 라이저를 적재할 수 있는 수직이송 지지대와, 상기 수직이송 지지대를 상하방향으로 승강시킬 수 있는 승강장치를 포함하는, 드릴쉽의 라이저 핸들링 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 승강장치는, 상기 라이저 홀드의 선수 및 선미측 벽면에 수직방향으로 연장하도록 각각 설치되는 가이드 부재와, 상기 가이드 부재를 따라서 상기 수직이송 지지대를 구동시키는 구동수단을 포함하는, 드릴쉽의 라이저 핸들링 시스템.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 수직이송 지지대는, 탑재된 라이저를 고정시킬 수 있는 라이저 고정구를 가지는, 드릴쉽의 라이저 핸들링 시스템.
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