KR20210011175A - 역류방지 유압시스템을 사용한 시추용 정밀 유량조절이 가능한 초크밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 역류방지 유압시스템을 사용한 시추용 정밀 유량조절 초크밸브에 있어서, 시추 플랜트에 마련되는 호스부, 상기 호스부의 일단에 마련되는 릴리프 밸브, 상기 릴리프 밸브에 유체가 흐르도록 포펫의 개폐를 제어하는 릴리프 제어라인을 포함하고, 상기 릴리프 제어라인은 상기 릴리프 밸브에 기 설정된 값 이상으로 압력이 발생하면 상기 릴리프 밸브에 유체가 흐르도록 상기 릴리프 밸브의 압력을 측정하는 압력 센서를 포함하는 것을 특징으로 하며, 이를 통해 고압용 정밀 유량제어가 가능하도록 할 수 있는 효과를 가질 수 있다.

Description

역류방지 유압시스템을 사용한 시추용 정밀 유량조절이 가능한 초크밸브{Choke valve for precision flow control for drilling}

본 발명은 초크밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 역류방지 유압시스템을 사용하여 시추용 정밀 유량조절이 가능하게 하는 초크밸브에 관한 것이다.

1907년대 두 차례의 석유파동 이후 에너지산업계는 석유 개발 및 해외 유전개발에 박차를 가하고 있다. 특히, 미국 정부의 에너지 자립 강화 정책의 일환으로 셰일가스 개발 확대로 미국 시장이 급속히 성장하고 있으며, 유정개발 및 관련 부품산업도 동반성장하고 있다.

해양플랜트, 유정 및 시추 플랜트의 핵심인 유정 시추 제어시스템에 적용되는 밸브류의 시장이 급성장하면서 매니폴더의 핵심인 15,000psi급 초크밸브의 수요도 증가하고 있는 추세이다.

이에 플랜트 및 유정 설비에 사용되어지는 15,000psi의 고압용 정밀 유량제어가 가능한 초크밸브 국산화를 위한 기술을 개발할 필요성이 있다.

한국등록특허공보 제10-1650313호

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사항을 고려하여 제안된 것으로, 시추 플랜트의 역류방지 유압시스템을 사용하여 유량을 정밀하게 조절함으로써, 고압용 정밀 유량제어가 가능한 초크밸브를 개발하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 역류방지 유압시스템을 사용한 시추용 정밀 유량조절 초크밸브는 시추 플랜트에 마련되는 호스부, 상기 호스부의 일단에 마련되는 릴리프 밸브, 상기 릴리프 밸브에 유체가 흐르도록 포펫의 개폐를 제어하는 릴리프 제어라인을 포함할 수 있다.

이 때 릴리프 제어라인은 상기 릴리프 밸브에 기 설정된 값 이상으로 압력이 발생하면 상기 릴리프 밸브에 유체가 흐르도록 상기 릴리프 밸브의 압력을 측정하는 압력 센서를 포함할 수 있다.

상기 릴리프 밸브는 상기 시추 플랜트 내의 압력 조절을 통해 유체의 역류를 방지하는 밸브라 할 수 있다.

한편, 본 발명의 기술적 사상에 의한 역류방지 유압시스템을 사용한 시추용 정밀 유량조절 초크밸브는 상기 호스부로부터의 공급되는 유체에 의하여 구동되는 유압액추에이터를 더 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 시추 플랜트의 역류방지 유압시스템을 사용하여 유량을 정밀하게 조절함으로써, 고압용 정밀 유량제어가 가능하도록 할 수 있는 효과를 가진다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 역류방지 유압시스템을 사용한 시추용 정밀 유량조절이 가능한 초크밸브 설계도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 역류방지 유압시스템을 사용한 시추용 정밀 유량조절이 가능한 초크밸브의 분해도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 역류방지 유압시스템을 사용한 시추용 정밀 유량조절이 가능한 초크밸브를 매니폴더 내에 설치한 구조를 나타낸 도면.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. 본 발명의 특징 및 이점들은 첨부 도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명의 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한 본 발명과 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야할 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 역류방지 유압시스템을 사용한 시추용 정밀 유량조절이 가능한 초크밸브 설계도를 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 역류방지 유압시스템을 사용한 시추용 정밀 유량조절이 가능한 초크밸브는 호스부, 릴리프 밸브 및 릴리프 제어라인을 포함할 수 있다.

호스부는 시추 플랜트에 마련될 수 있다.

릴리프 밸브는 상기 호스부의 일단에 마련될 수 있다. 이 때 릴리프 밸브는 상기 시추 플랜트 내의 압력 조절을 통해 유체의 역류를 방지하는 밸브라 할 수 있다.

릴리프 제어라인은 상기 릴리프 밸브에 유체가 흐르도록 포펫의 개폐를 제어할 수 있다. 이 때 릴리프 제어라인은 상기 릴리프 밸브에 기 설정된 값 이상으로 압력이 발생하면 상기 릴리프 밸브에 유체가 흐르도록 상기 릴리프 밸브의 압력을 측정하는 압력 센서를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 역류방지 유압시스템을 사용한 시추용 정밀 유량조절이 가능한 초크밸브는 상기 호스부로부터의 공급되는 유체에 의하여 구동되는 유압액추에이터를 더 포함할 수 있다.

보다 구체적으로 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 시추 플랜트용 정밀 유량조절이 가능한 초크밸브는 기존의 역류 방지용 더블 체크 밸브에 압력 조절형 파일롯 릴리프 밸브(A)를 내장하고 있는 형태라 할 수 있다. 이는 파일롯 릴리프 밸브(A) 및 릴리프 제어라인(B)을 포함하는 릴리프 밸브 내장형 역류 방지 더블 체크밸브 유닛(100)이라 할 수 있다.

상기와 같은 형태는 기존 형태에 비해 유압 액츄에이터에 외부 부하가 일정 이상 올라갔을 때 내부 압력이 올라감으로써, 릴리프 밸브(A)의 압력이 설정압력으로 도달할 수 있도록 할 수 있다. 이 때 상기 유압 액츄에이터는 실린더 혹은 모터 등 다양한 형태의 유압 액츄에이터라 할 수 있다.

릴리프 밸브(A)의 압력이 설정압력으로 도달하게 되면, 릴리프 밸브(A)는 개방되어 유체가 흐를 수 있다. 또한, 이 때 릴리프 제어라인(B)에 압력이 가해지면서, 체크밸브의 포펫에 압력이 전달되어 체크밸브의 포펫이 개방됨으로써, 막혀있던 체크밸브로 유체가 흐를 수 있다.

즉, 릴리프 밸브(A)가 설정압력 이상 걸리게 되면, 릴리프 밸브(A)가 개방되고 릴리프 밸브(A)의 제어라인(B)으로 압력이 걸리면서 체크밸브도 개방되어 유압 액츄에이터 외력에 의한 파손을 방지할 수 있다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 시추 플랜트용 정밀 유량조절이 가능한 초크밸브는 도 2와 같이, 유압 액츄에이터가 내부 시스템 유량 및 압력에 의해 작동하는 것이 아니라, 외력에 의해 작동되는 것을 방지하기 위해 릴리프 밸브 내장형 역류 방지 더블 체크밸브 유닛(100)을 각 호스부에 연결하여 고정된 위치를 유지하도록 할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시추 플랜트용 정밀 유량조절이 가능한 초크밸브의 분해도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 시추 플랜트용 정밀 유량조절이 가능한 초크밸브를 매니폴더 내에 설치한 구조를 나타낸 도면이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 시추 플랜트용 정밀 유량조절이 가능한 초크밸브는 플랜트의 시추 및 유정의 매니폴더에 사용될 수 있다. 이는 유입구와 배출구를 통하여 유체를 흘러보낼 때 니들이 삽입되거나 이탈되는 중앙공을 통하여 유체를 통과시키고, 이에 대한 관로의 개폐정도에 따라 유량을 제어할 수 있다.

한편, 밸브의 주요 작동부인 스템은 핸들조작에 의해 상하운동으로 작동되고, 이에 따라 작동부의 눈금을 통하여 개폐정도를 알 수 있도록 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 시추 플랜트용 정밀 유량조절이 가능한 초크밸브는 시추에 대한 유체의 유량조절범위를 기존 밸브 대비 분해능을 2배로 능려 정밀조절을 가능하게 할 수 있다.

또한, 밸브 바디 및 본넷 등은 단조로 제조하여 내강도 안정성을 높이고, 추가적으로 작동부에 제어용 액츄에이터를 설치하여 원격 조절이 가능하도록 하여 기능성을 향상시킬 수 있다.

직진신호의 경우, 교차로 내 직진 유도신호가 점등되어 차량의 진행 방향을 정확하게 알려주어 교차로 내의 교통사고 위험을 줄여줄 수 있다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야할 것이다.

100 : 릴리프 밸브 내장형 역류 방지 더블 체크밸브 유닛
A : 릴리프 밸브 B : 릴리프 제어라인

Claims (3)

1. 역류방지 유압시스템을 사용한 시추용 정밀 유량조절 초크밸브에 있어서,
   시추 플랜트에 마련되는 호스부;
   상기 호스부의 일단에 마련되는 릴리프 밸브;
   상기 릴리프 밸브에 유체가 흐르도록 포펫의 개폐를 제어하는 릴리프 제어라인;을 포함하고,
   상기 릴리프 제어라인은 상기 릴리프 밸브에 기 설정된 값 이상으로 압력이 발생하면 상기 릴리프 밸브에 유체가 흐르도록 상기 릴리프 밸브의 압력을 측정하는 압력 센서를 포함하는 역류방지 유압시스템을 사용한 시추용 정밀 유량조절 초크밸브.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 릴리프 밸브는,
   상기 시추 플랜트 내의 압력 조절을 통해 유체의 역류를 방지하는 밸브인 역류방지 유압시스템을 사용한 시추용 정밀 유량조절 초크밸브.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 호스부로부터의 공급되는 유체에 의하여 구동되는 유압액추에이터;를 더 포함하는 역류방지 유압시스템을 사용한 시추용 정밀 유량조절 초크밸브.

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