KR20220043927A

KR20220043927A - 단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 생산 작업 플랫폼

Info

Publication number: KR20220043927A
Application number: KR1020227004818A
Authority: KR
Inventors: 신수이 가오; 용 위에; 나이성 거
Original assignee: 산동 딩성 일렉트로메카니컬 이큅먼트 인크.
Priority date: 2019-08-23
Filing date: 2020-08-05
Publication date: 2022-04-05
Also published as: EP3988441A4; WO2021036722A1; US20220281561A1; EP3988441C0; US11820467B2; JP2023159294A; EP3988441B1; JP2022544223A; EP3988441A1; EP4269224A3; JP7340894B2; EP4269224A2; JP2023165698A

Abstract

본 발명은, 중공 구조를 갖는 직립 기둥 몸체; 상기 직립 기둥 몸체의 저부에 설치되는 포지셔닝 장착 어셈블리; 상기 직립 기둥 몸체의 외부에 설치되고 상기 직립 기둥 몸체의 축선을 중심으로 회전할 수 있으며 계류 연결 장치를 포함하는 회전 플랫폼; 상기 직립 기둥 몸체의 최상부에 설치되고 상기 회전 플랫폼의 상측에 위치하며 채유 작업 어셈블리가 설치된 채유 작업 플랫폼; 및 상기 직립 기둥 몸체의 내부에 설치되고 상기 채유 작업 플랫폼에 연결될 수 있는 적어도 하나의 내부 웰 슬롯을 포함하는 단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 생산 작업 플랫폼을 공개한다. 이는 한계 유전 개발의 경제적 지표에 적응될 수 있다. 아울러 단일 직립 기둥식 웰헤드 생산 작업 플랫폼 및 오일 생산 작업을 위한 회전 계류 수송 시스템을 공개한다.

Description

단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 생산 작업 플랫폼

본 발명은 해양 석유 및 가스 개발 분야에 관한 것으로, 단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 생산 작업 플랫폼에 관한 것이다.

중국의 얕은 수심 해역에서 많은 한계 유전이 발견되었다. 소위 한계 유전은 검증된 생산량이 적고(단일 유전의 가채 매장량이 약 10만 ~ 200만 톤임), 지리적 위치가 분산되어 있으며, 다른 대규모 유전과 멀리 떨어져 있고, 기존의 개발 모드에 의해 개발되어 경제적 효익이 낮은 유전을 의미한다.

하나의 완전한 유전 개발에는 드릴링(워크오버)-채취-저장-운송의 4가지 프로세스가 필요하다. 중국의 기존 얕은 수심 유전의 개발 모드는 주로, (1) 단일 또는 다중 웰헤드 플랫폼; (2) 부유식 원유 생산 저장 하역 장치(FPSO); (3) FPSO 계류용 재킷 및 단일 포인트 시스템; (4) 웰헤드 플랫폼과 FPSO를 연결하는 해저 파이프라인을 포함한다.

여기서, 웰헤드 플랫폼은 일반적으로 재킷 형태의 플랫폼이며 웰헤드 플랫폼에는 크리스마스 트리가 탑재되어 있으며; FPSO는 하나의 단일 포인트 계류 시스템에 의해 하나의 재킷에 계류되며; 웰헤드 플랫폼은 원유 혼합물을 해저 파이프라인을 통해 FPSO로 수송하여 생산 및 저장함과 동시에 FPSO는 케이블을 통해 웰헤드 플랫폼에 전력과 생활 및 작업에 필요한 액체를 공급하고; 셔틀 탱커는 정기적으로 FPSO를 방문하여 원유를 육지로 운송한다.

현재 FPSO 계류에 일반적으로 사용되는 계류 플랫폼은 웰헤드 플랫폼의 형태와 완전히 다른 두 종류의 재킷으로 통용될 수 없고, FPSO는 계류 플랫폼에 계류된 다음 해저 파이프라인을 통해 웰헤드 플랫폼에 연결되며, 안전한 거리를 확보하기 위해서는 건설 비용이 높은 해저 파이프라인을 매설해야 한다. 생산량이 많고 개수가 많은 유전의 경우 계류 플랫폼, 웰헤드 플랫폼 및 대응되게 설치된 해저 파이프라인의 건설 비용을 여러 유전에 고르게 분배할 수 있고 안정성이 매우 높으며 이상적인 경제적 효익을 얻을 수 있지만, 한계 유전의 경우 한계 유전의 단위 생산량이 밀집 및 고수율 유전의 단위 생산량보다 낮기 때문에 분명히 적합하지 않고, 단일 한계 유전의 경우 장비 투자가 얻은 수익보다 높을 수 있거나 매우 낮은 수익만 얻을 수 있으므로, 이러한 한계로 인해 일부 한계 유전의 개발이 일시적으로 보류되었다.

경제적 요구를 고려하여 한계 유전 개발을 위해 두 가지 운영 모드를 고려하였다.

(1) "3-1" 개발 모드는 이미 개발된 유전에서 20 km 이내의 한계 유전 및 가스전에 대해 하나의 웰헤드 플랫폼, 하나의 해저 파이프라인 및 하나의 해저 케이블을 사용하여, 생산된 오일 및 가스를 이미 개발된 해당 유전으로 보내는 것을 의미한다.

(2) "꿀벌식" 개발 모드는 이미 개발된 유전에서 20 km 이상 떨어지고 이미 개발된 유전에 의존할 수 없는 소규모의 고립된 소형 한계 유전 및 가스전에 대해 이동식 드릴링(워크오버), 생산, 동력, 오일 저장, 외부 수송, 생활을 통합한 소형 생산 장치를 사용하여 개발하는 모드를 의미한다.

현재 대부분의 한계 유전은 이미 개발된 유전에서 20 km 이상 떨어져 있으며, 길이가 20 km 이내의 해저 파이프라인이라 해도 여전히 높은 건설 비용이 필요하다. 따라서 "꿀벌식" 개발 모드는 많은 한계 유전을 해결하는 주요 해결수단이다.

상기 개발 모드는 주로 이동 가능한 플랫폼 구조를 제공하여 생산, 동력, 오일 저장, 외부 수송, 생활 등 작업 기능을 하나의 소형 생산 장치에 통합할 수 있고, 상기 플랫폼 구조는 꿀벌처럼 작은 유전을 채굴 한 후 다른 작은 유전으로 이동하여 채유할 수 있다. "꿀벌식" 개발 모드는 한계 유전이 어느 정도 경제적 효익을 갖도록 할 수 있지만, 플랫폼의 이동성을 구현하기 위해 플랫폼의 모양이 어느 정도 제한되어 오일 저장을 위한 충분한 공간 구성이 어려운데, 일반적으로 만재 매장량은 2,000톤을 초과할 수 없기 때문에 셔틀 탱커가 오일을 운송해가는 횟수가 너무 많아 유전 전체 개발의 경제성이 저하된다.

또 다른 사고 방향은 정상적인 생산 상태에서 저장 및 운송 선박과 자켓을 일체로 연결하는 것을 고려하는 것인데, 자켓은 생산에 사용되고 저장 및 운송 선박은 원유를 저장하는데 사용되므로, 즉 생산, 동력, 오일 저장, 외부 수송 및 생활 등 기능을 갖지만, 이러한 방식으로, 생산 상태에서 저장 및 운송 선박의 하중은 원래 플랫폼에 배치된 오일 저장 장치의 하중보다 훨씬 크므로, 시스템이 전체적으로 풍랑에 저항하는 능력이 좋지 않고, 특히 저장 및 운송 선박이 옆파도 상태에 있을 경우 횡하중이 매우 크며 격렬한 롤링 운동으로 인해 재킷 또는 관련 설비, 선로가 쉽게 손상되어 사고가 발생할 수 있다.

따라서, 기존 웰헤드 플랫폼의 구조를 변경하여 한계 유전 개발의 경제적 요구에 적응할 필요가 있다.

상기 내용은 발명자의 기술적 인지 범주에 속하며, 반드시 종래 기술을 구성하는 것은 아님에 유의해야 한다.

본 발명은 배경기술에 존재하는 단점을 보완하여 한계 유전 개발의 경제적 지표를 개선할 수 있는 생산 작업 플랫폼을 제공하는 것을 목적으로 한다. 채유 작업 설비의 컴팩트한 배치를 향상시키고, 시설 수를 감소시키며, 투입 비용을 절감할 수 있고; 또한, 우수한 안전성 및 안정성을 가지며; 하나의 플랫폼에 동시에 워크오버, 생산, 동력, 오일 저장, 외부 수송, 생활 등 기능을 통합하는 것을 지원하고; 충분한 오일 저장 공간의 확장을 지원한다.

본 발명에서 사용하는 기술적 해결수단은 하기와 같다.

단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 생산 작업 플랫폼은,

중공 구조를 갖는 직립 기둥 몸체;

상기 직립 기둥 몸체의 저부에 설치되는 포지셔닝 장착 어셈블리;

상기 직립 기둥 몸체의 외부에 설치되고 상기 직립 기둥 몸체의 축선을 중심으로 회전할 수 있으며 계류 연결 장치를 포함하는 회전 플랫폼;

상기 직립 기둥 몸체의 최상부에 설치되고 상기 회전 플랫폼의 상측에 위치하며 채유 작업 어셈블리가 설치된 채유 작업 플랫폼; 및

상기 직립 기둥 몸체의 내부에 설치되고 상기 채유 작업 플랫폼에 연결될 수 있는 적어도 하나의 내부 웰 슬롯을 포함한다.

상기 기술적 해결수단을 통해, 중공의 직립 기둥 몸체를 둘러싸며 설치하되, 직립 기둥 몸체의 저부의 포지셔닝 장착 어셈블리에서, 직립 기둥 몸체를 유전의 해역 내에 안정적으로 안착시킨다. 직립 기둥 몸체 외부의 회전 플랫폼은 플랫폼이 부유식 원유 생산 저장 하역 장치(FPSO)의 계류 기능, 부유식 원유 생산 저장 하역 장치가 회전 플랫폼에 계류된 후 풍랑이 발생할 때 회전 플랫폼과 함께 직립 기둥 몸체를 중심으로 회전할 수 있도록 하는 기능과 같은 계류 기능을 구현하도록 지원한다. 직립 기둥 몸체의 내부에 3 ~ 6개와 같이 복수 개의 내부 웰 슬롯을 설치할 수 있어 채유 작업을 지원할 수 있는데, 여기서 채유 작업 어셈블리는 회전 플랫폼 최상부의 채유 작업 플랫폼에 설치되고, 직립 기둥 몸체 구조를 합리적으로 설정함으로써, 계류와 채유 작업이 서로 영향을 미치지 않고 동시에 수행될 수 있다. 계류와 채유 작업이 동일한 직립 기둥 몸체 기반의 생산 작업 플랫폼에 통합되는 것을 구현하는 바, 다시 말하면, 기존의 얕은 수심 유전 개발 모드에서 웰헤드 플랫폼과 단일 포인트 계류 재킷이 일체로 통합되어 계류 플랫폼과 웰헤드 플랫폼 사이에 설치되는 해저 파이프라인이 생략되고, 플랫폼 재킷의 설치 개수도 감소시킨다. 한계 유전의 개발 비용을 크게 절감할 수 있어 매우 높은 보급 가치를 가지고 있다.

바람직한 실시형태에서, 상기 포지셔닝 장착 어셈블리는 다수의 말뚝기초, 및 상기 말뚝기초와 직립 기둥 몸체를 연결하는 도관을 포함한다.

바람직한 실시형태에서, 상기 포지셔닝 장착 어셈블리는 직립 기둥 몸체의 저부를 따라 아래로 연장되는 말뚝기초 몸체를 포함한다.

선택 가능하게, 상기 직립 기둥 몸체와 상기 말뚝기초 몸체를 일체로 성형하는데, 즉 직립 기둥 몸체의 저부의 일단을 단일 말뚝기초로 사용하여 해저에 박아 고정시킨다. 포지셔닝 장착 어셈블리의 형태는 상이한 해황에 따라 선택될 수 있고, 여러 가지 포지셔닝 방식을 동시에 조합하여 사용할 수도 있다.

바람직한 실시형태에서, 상기 회전 플랫폼은 회전 플랫폼 본체 및 회전 플랫폼 베어링을 포함하고, 상기 회전 플랫폼 베어링의 내부 링은 상기 직립 기둥 본체에 고정 연결된다.

회전 플랫폼으로서 선택된 베어링은 바람직하게 구름 베어링이며, 이때 상기 회전 플랫폼 베어링의 외부 링은 상기 회전 플랫폼 본체에 고정 연결된다. 일부 경우, 슬라이딩 베어링을 선택할 수도 있으며, 이때 베어링 윤활층은 베어링의 외부 표면과 상기 회전 플랫폼 본체에 의해 형성된 베어링 위치의 내부 표면 사이에 있고, 베어링의 내부 표면은 직립 기둥 몸체에 단단히 고정된다.

바람직한 실시형태에서, 상기 회전 플랫폼에 연결되는 회전 수송 어셈블리를 더 포함하고;

상기 회전 수송 어셈블리는 다수의 회전 수송 조인트를 포함하며;

상기 회전 수송 조인트는,

상기 직립 기둥 몸체에 고정 연결되는 내부 수송 링;

상기 회전 플랫폼에 따라 상기 내부 수송 링에 대해 회동하는 외부 수송 링;

상기 내부 수송 링과 외부 수송 링 사이에 구비되고 회동 과정에서 수송을 유지할 수 있는 수송 구조;

상기 수송 구조와 상기 채유 작업 어셈블리를 연결하는 내부 수송 유닛; 및

상기 수송 구조에 연결되는 외부 수송 유닛을 포함한다.

더 바람직한 방식은 계류 장치를 통해 수송 유닛을 고정하는 것이다.

회전 수송 조인트를 설치함으로써, 생산 작업 플랫폼에서 채유 작업과 계류 사이의 충돌을 바람직하게 제거하는 해결수단을 제공하고, 회전 플랫폼에 계류된 부유식 원유 생산 저장 하역 장치는 풍랑에 의해 구동되어 회전 플랫폼을 회전시키는데, 이때, 송수 파이프라인, 송유 파이프라인, 전원 케이블 등과 같은 외부 수송 유닛은 부유식 원유 생산 저장 하역 장치에 연결되되, 얽힘과 늘어남을 방지하기 위해, 회전 플랫폼의 회전 과정에서, 회전 수송 조인트를 통해 외부와 내부의 수송 상태의 안정성을 유지해야 한다.

바람직한 실시형태에서, 상기 수송 구조는 유체 또는 전기 에너지를 수송하는데 사용된다.

바람직한 실시형태에서, 상기 채유 작업 플랫폼은 웰헤드 데크를 포함하고, 상기 채유 작업 어셈블리는 크리스마스 트리, 매니폴드 터미널 및 생산 보조 시스템 중 적어도 하나를 포함한다.

생산 보조 시스템은 기존의 유전 개발 작업 장비이고, 전원 공급 시설, 제어계기 시설, 호이스팅 시설, 소방 시설, 안전 시설 및 모니터링 시설을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.

바람직한 실시형태에서, 상기 채유 작업 플랫폼은 상기 웰헤드 데크의 상측에 설치되어 워크오버 장비를 적재하기 위한 워크오버 데크를 더 포함한다.

워크오버 장비는 바람직하게 유압 워크오버이고, 기존의 워크오버 리그와 협력하여 관련 워크오버 시설을 적재할 수도 있으며, 주로 드릴링(워크오버) 라이저가 내부 웰 슬롯으로 깊숙히 들어가도록 하는 기능을 제공한다.

바람직한 실시형태에서, 상기 내부 웰 슬롯은 상기 채유 작업 플랫폼 또는 채유 작업 어셈블리에 연결되는 해양 라이저를 포함하고;

상기 직립 기둥 몸체의 내부에는 상기 해양 라이저를 지지하는 포지셔닝 격리 구조가 설치된다.

바람직한 실시형태에서, 상기 계류 연결 장치는 회동 조인트, 및 상기 회동 조인트에 설치되는 해제 장치를 포함하고, 상기 해제 장치는 상기 회동 조인트와 상기 회전 플랫폼의 연결을 해제하거나, 상기 해제 장치는 상기 해제 장치와 상기 회동 조인트의 연결을 해제한다.

유전 생산 작업 시스템은,

전술한 단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 생산 작업 플랫폼;

부유식 원유 생산 저장 하역 장치; 및

상기 부유식 원유 생산 저장 하역 장치와 상기 계류 연결 장치를 연결하는 계류 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 생산 작업 플랫폼의 적용으로서, 부유식 원유 생산 저장 하역 장치와 협력하여 오일 생산, 오일 저장 작업을 공동으로 구현한다. 상기 시스템은 오일 저장 능력이 크고 풍랑에 대한 저항 능력이 강한 등 장점을 갖고, 전체 시설을 크게 단순화하고, 투입 비용을 크게 절감하는 전제 하에 기능을 감소시키지 않으며, 여전히 워크오버, 생산, 동력, 오일 저장, 외부 수송, 생활 등 모든 기능을 동시에 가짐으로써, 많은 고립된 한계 유전의 개발이 경계적 효익을 갖도록 한다.

단일 직립 기둥식 웰헤드 생산 작업 플랫폼은,

중공 구조를 갖는 직립 기둥 몸체;

상기 직립 기둥 몸체의 최상부에 설치되고 채유 작업 어셈블리가 설치된 채유 작업 플랫폼; 및

상기 기술적 해결수단을 통해, 중공의 직립 기둥 몸체를 둘러싸며 설치하되, 직립 기둥 몸체의 저부의 포지셔닝 장착 어셈블리에서, 직립 기둥 몸체를 유전의 해역 내에 안정적으로 안착시킨다. 직립 기둥 몸체의 내부에 3 ~ 6개와 같이 복수 개의 내부 웰 슬롯을 설치할 수 있어 채유 작업을 지원할 수 있는데, 여기서 채유 작업 어셈블리는 회전 플랫폼 최상부의 채유 작업 플랫폼에 설치되고, 직립 기둥 몸체 구조를 합리적으로 설정함으로써, 채유 작업에 필요한 각 기능이 모두 동일한 직립 기둥 몸체 기반의 생산 작업 플랫폼에 통합되는 것을 구현하는 바, 다시 말하면, 해저 수송 모드의 경우, FPSO를 배치할 필요없고, 단일 포인트 계류 재킷, 및 재킷과 웰헤드 플랫폼 사이에 설치되는 해저 파이프라인이 생략됨으로써, 한계 유전의 개발 비용을 크게 절감할 수 있어 매우 높은 보급 가치를 가지고 있다.

바람직한 실시형태로서, 상기 포지셔닝 장착 어셈블리는 다수의 말뚝기초, 및 상기 말뚝기초와 직립 기둥 몸체를 연결하는 도관을 포함한다.

바람직한 실시형태로서, 상기 포지셔닝 장착 어셈블리는 직립 기둥 몸체의 저부를 따라 아래로 연장되는 말뚝기초 몸체를 포함한다.

바람직한 실시형태로서, 상기 직립 기둥 몸체의 중공 부분의 반경 방향 사이즈는 2 m 내지 6 m이다.

바람직한 실시형태로서, 상기 내부 웰 슬롯은 상기 채유 작업 플랫폼 또는 채유 작업 어셈블리에 연결되는 해양 라이저를 포함하고;

바람직한 실시형태로서, 상기 해양 라이저의 개수는 복수 개이고;

상기 포지셔닝 격리 구조는,

상기 해양 라이저의 외부에 씌움 설치되고 각각이 연결 리브를 통해 순차적으로 연결되는 복수 개의 포지셔닝 링; 및

상기 포지셔닝 링 및/또는 연결 리브에 연결되고 상기 직립 기둥 몸체의 중공 부분의 내벽에 당접되거나 연결되는 반경 방향 지지체를 포함한다.

포지셔닝 격리를 통해 직립 기둥 몸체의 내부에서의 복수 개의 내부 웰 슬롯의 배치를 지원하고, 포지셔닝 격리 구조를 통해 다중 드릴링의 안정적인 생산을 지원할 수 있다.

바람직한 실시형태로서, 상기 해양 라이저는 상기 직립 기둥 몸체의 축선을 둘러싸며 원주 방향으로 균일하게 분포된다.

바람직한 실시형태로서, 상기 채유 작업 플랫폼은 웰헤드 데크를 포함하고, 상기 채유 작업 어셈블리는 크리스마스 트리, 매니폴드 터미널 및 생산 보조 시스템 중 적어도 하나를 포함한다.

바람직한 실시형태로서, 상기 채유 작업 플랫폼은 상기 웰헤드 데크의 상측에 설치되어 워크오버 장비를 적재하기 위한 워크오버 데크를 더 포함한다.

바람직한 실시형태로서, 상기 채유 작업 플랫폼은 매니폴드 데크 및/또는 물 주입 데크 및/또는 탑승 데크를 더 포함한다.

단일 직립 기둥식 웰헤드 생산 작업 플랫폼의 적용으로서, 인접한 이미 개발된 유전과 협력하여 일부 에너지 시설을 공유하여 오일 생산, 오일 저장 작업을 공동으로 구현하고, 유전 네트워크를 형성한다. 상기 시스템은 FPSO를 계류할 필요가 없기 때문에 풍랑에 대한 저항 능력이 아주 강하고, 전체 시설을 크게 단순화하고, 투입 비용을 크게 절감하며, 이미 개발된 유전에 의존하여 워크오버, 생산, 동력, 외부 수송, 생활 등 모든 기능을 동시에 가질 수 있음으로써, 이미 개발된 유전에 인접한 많은 한계 유전의 개발이 경계적 효익을 갖도록 한다.

이 밖에, 생산 작업 플랫폼의 구조를 개선하여 한계 유전 개발의 경제적 지표를 개선할 수 있고, 채유 작업 설비의 컴팩트한 배치를 향상시키며, 시설 수를 감소시키고, 투입 비용을 절감할 수 있으며; 또한, 우수한 안전성 및 안정성을 갖고; 하나의 플랫폼에 동시에 워크오버, 생산, 동력, 오일 저장, 외부 수송, 생활 등 기능을 통합하는 것을 지원하며; 충분한 오일 저장 공간의 확장을 지원하는 것을 목적으로 한다. 핵심은 웰헤드 플랫폼에 계류된 FPSO와 채유 작업 장치 사이에서 유체 및 에너지를 수송할 수 있는 웰헤드 플랫폼에 적용되는 회전 계류 수송 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 다수의 회전 수송 조인트를 포함하는 회전 계류 수송 시스템을 더 제공하되,

각 상기 회전 수송 조인트는,

내부 수송 링;

상기 내부 수송 링에 대해 회동 가능한 외부 수송 링;

상기 내부 수송 링에 연결되는 내부 수송 유닛; 및

상기 외부 수송 링에 연결되는 외부 수송 유닛을 포함하며;

여기서, 각 상기 회전 수송 조인트의 내부 수송 링은 고정 연결된다.

한계 유전 개발의 채유 작업에서, 하나의 구상은 웰헤드 플랫폼과 단일 포인트 계류의 재킷을 일체로 통합하는 것인데, 여기서 해결해야 할 문제는, 웰헤드 플랫폼에 설치된 회전 플랫폼에 계류된 FPSO가 풍랑에 따라 흔들리고 회전하기 때문에, 계류 과정에서 웰헤드 플랫폼에 설치된 채유 작업 장치와 FPSO의 수송이 중단되지 않고 영향을 받지 않으며 채유 작업 플랫폼의 정상적인 작동이 간섭받지 않도록 유지해야 하는 것이다.

회전 수송 조인트를 설치함으로써, 생산 작업 플랫폼에서 채유 작업과 계류 사이의 충돌을 제거하는 해결수단을 제공하고, 회전 플랫폼에 계류된 부유식 원유 생산 저장 하역 장치는 풍랑에 의해 구동되어 회전 플랫폼을 회전시키는데, 이때, 송수 파이프라인, 송유 파이프라인, 전원 케이블 등과 같은 외부 수송 유닛은 부유식 원유 생산 저장 하역 장치에 연결되되, 얽힘과 늘어남을 방지하기 위해, 회전 플랫폼의 회전 과정에서, 회전 수송 조인트를 통해 외부와 내부의 수송 상태의 안정성을 유지해야 한다.

바람직한 실시형태로서,다수의 상기 회전 수송 조인트는 위에서 아래로 순차적으로 배치되고, 하측에 위치한 회전 수송 조인트의 내부 수송 링에 연결된 내부 수송 유닛은 상측에 위치한 회전 수송 조인트의 내부 수송 링에 개방 설치된 내부 채널을 관통한다.

바람직한 실시형태로서, 적어도 하나의 상기 회전 수송 조인트는 유체 수송 조인트이다.

바람직한 실시형태로서, 상기 수송 구조는 상기 내부 수송 링과 외부 수송 링 사이에 형성된 환형 유체 탱크이고, 상기 내부 수송 유닛은 상기 환형 유체 탱크와 연통되는 유체 파이프라인을 포함한다.

바람직한 실시형태로서, 상기 유체 수송 조인트에 의해 수송되는 유체는 물, 오일, 가스 중 하나 이상으로부터 선택된다.

바람직한 실시형태로서, 상기 내부 수송 링과 외부 수송 링 사이에는 동적 밀봉 링이 설치되어 외부로부터 상기 환형 유체 탱크를 차단하는 밀봉 구조를 형성한다.

바람직한 실시형태로서, 적어도 하나의 상기 회전 수송 조인트는 에너지 수송 조인트이고, 상기 수송 구조는 상기 내부 수송 링과 외부 수송 링 사이에 설치되는 브러시이며, 상기 내부 수송 유닛은 상기 브러시에 전기적으로 연결되는 전원 케이블을 포함한다. 또는 데이터 케이블을 수송 유닛으로 사용하여 데이터 전송에 사용할 수도 있다.

바람직한 실시형태로서, 상기 내부 수송 링과 외부 수송 링 사이에는 베어링이 설치된다.

바람직한 실시형태로서, 각 외부 수송 링을 연결하는 회전 플랫폼을 더 포함한다.

여기서 설명되는 도면은 본 발명을 추가적으로 이해하기 위해 제공되는 것으로, 본 발명의 일부분을 구성하며, 본 발명의 예시적 실시예 및 그 설명은 본 발명을 해석하기 위한 것으로, 본 발명의 부적절한 한정을 구성하지 않는다. 도면에서,
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전 생산 작업 시스템의 전체 구조 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유전 생산 작업 시스템의 전체 구조 모식도이고, 각 부분을 표기하였다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전 생산 작업 시스템의 부분 구조 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 플랫폼의 상반부의 부분 구조 모식도이고, 도면에서 회전 플랫폼을 생략하였다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 플랫폼에서 직립 기둥 몸체의 가로방향 단면 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 플랫폼의 상반부의 부분 구조 모식도이고, 도면에서 부분 직립 기둥 몸체를 생략하였다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 플랫폼에 회전 수송 조인트가 장착된 부분의 부분 단면 구조 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 플랫폼에서 회전 플랫폼 및 관련 구조의 모식도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 직립 기둥식 웰헤드 플랫폼의 전체 구조 모식도이다.

본 발명의 전체적인 구상을 보다 명확하게 설명하기 위해, 아래에 명세서 도면과 함께 예시적인 방식으로 상세하게 설명한다.

그리고, 본 발명을 충분히 이해하기 위해 아래의 설명에서 많은 구체적인 세부사항이 제시되었지만, 본 발명은 여기서 설명된 다른 방식과 다른 방식으로 구현될 수도 있으므로, 본 발명의 보호범위는 아래에서 개시된 구체적인 실시예에 의해 한정되지 않는다.

도면과 함께 본 발명에 따른 선택 가능한 실시형태를 설명하기 전에, 먼저 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.

채유 작업을 실시하기 위한 기존의 웰헤드 플랫폼은 구조적인 제한을 받아 단일 포인트 계류 시스템의 베어링에 장착될 수 없으므로, 웰헤드 플랫폼의 구조를 개선해야 한다. 마찬가지로, 기존의 계류 재킷은 크리스마스 트리를 배치할 수 없어 웰헤드로 사용할 수 없다. 채유 작업의 완료에 있어서 계류 및 웰헤드 작업은 모두 필수적이고, 생산량이 많고 개수가 많은 유전의 경우 웰헤드 플랫폼과 단일 포인트 계류 재킷을 동시에 배치할 수 있으므로, 전체 시스템의 사용 기한이 길고 비용을 여러 유전에 고르게 분배할 수 있으며, 단위 생산량당 개발 비용이 매우 낮을 수 있어 경제적 효익이 매우 좋지만, 한계 유전의 경우 이 개발 모드의 단위 생산량당 비용이 높고 경제적 요구를 충족할 수 없다.

따라서, 본 발명이 구현하고자 하는 기술적 목적은 다음과 같은 바, 하나의 고립된 얕은 수심 한계 유전에 대해 일련의 시스템을 사용하여 워크오버, 생산, 동력, 오일 저장, 외부 수송, 생활 등 모든 기능을 동시에 구비함과 아울러, 시설 수가 가능한 한 적고 투입 비용이 가능한 한 낮으며; 정상적인 작업 상태에서 워크오버를 동시에 수행할 수 있으므로 생산을 중단할 필요가 없고; 충분히 큰 오일 저장 공간을 지원할 수 있으며; 가혹한 해양 환경에 견딜 수 있는 강력한 능력이 있어야 하고, 50년에 한 번 발생하는 해황을 견딜 수 있어야 하며, 1년에 한 번 발생하는 해황에서도 생산을 중단하지 않고; 100년에 한 번 극도의 가혹한 해황에 직면했을 때 신속하게 벗어날 수 있어야 한다.

상기 기술적 목적을 구현하기 위한 핵심은 중공의 직립 기둥식 플랫폼 구조를 사용하고, 직립 기둥 몸체의 외부에 직립 기둥의 최상부 및 내부에서 수행되는 채유 작업과 충돌하지 않는 계류 회전 플랫폼을 설치하는 것이다.

도 1 및 도 2를 결합해보면, 단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 생산 작업 플랫폼 기반의 유전 생산 작업 시스템을 나타낸다. 상기 시스템은 주로 부유식 원유 생산 저장 하역 장치(1), 단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 생산 작업 플랫폼 및 수상 소프트 요크 단일 포인트 계류 시스템을 포함한다. 여기서, 부유식 원유 생산 저장 하역 장치의 실시형태는 낡은 유조선을 개조하여 사용할 수 있는 원유 생산 저장 장치일 수 있고, 유전의 실제 요구에 따라 크기가 적합한 유조선을 선택할 수 있으며, 필요한 생산 시설, 발전기 세트, 계류 지지 프레임, 외부 수송 모듈을 추가할 수 있다.

도 3을 참조하면, 단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 생산 작업 플랫폼은 주로 직립 기둥(2), 포지셔닝 장착 어셈블리(3), 회전 플랫폼(4), 웰헤드 데크(5), 크리스마스 트리(6), 매니폴드 터미널(7), 워크오버 데크(8), 유압 워크오버 리그(9), 회전 수송 어셈블리(10) 및 회전 플랫폼 베어링(11)을 포함한다.

여기서, 직립 기둥 몸체의 직경은 약 2 m 내지 6 m이며, 말뚝박기 해머를 통해 해저에 박힐 수 있고, 소정의 깊이를 가지며, 내부 중공에 내부 웰 슬롯을 배열로 설치하여 드릴링 라이저 또는 생산 라이저를 배치할 수 있다. 직립 기둥의 저부에는 3개의 도관이 120도로 분포되고, 각각의 도관의 외단은 말뚝기초 말뚝박기를 통해 해저에 고정된다.

웰헤드 데크는 직립 기둥 몸체의 최상부에 설치되고, 각각의 라이저의 최상부에는 웰헤드 데크 위치에 크리스마스 트리가 설치되며, 각각의 크리스마스 트리는 웰헤드 데크의 매니폴드 터미널에 집결된다. 웰헤드 데크의 상측에는 워크오버 데크가 설치되고, 유압 워크오버 리그가 배치된다. 웰헤드 데크의 하측에는 회전 플랫폼이 설치되고, 상기 회전 플랫폼과 직립 기둥 몸체는 회전 플랫폼 베어링을 통해 연결되며, 직립 기둥 몸체를 중심으로 수평면에서 회전할 수 있고, 회전 플랫폼의 상측에는 예를 들어 오일, 전기 및 물을 각각 수송하기 위한 회전 수송 조인트를 포함하는 회전 수송 어셈블리 조인트가 설치된다. 오일 파이프, 수관 및 케이블을 통해 매니폴드와 회전 조인트의 정지 부분을 연결한다.

소프트 요크 계류 시스템은 계류 지지 프레임(12), 수평 카운터웨이트 요크(13), 카운터웨이트 캐빈(14), 붐(15), 강성 수송 파이프라인(16), 연성 점퍼 파이프라인(17)(유체 및 에너지를 수송하는데 사용될 수 있음), 피칭 베어링(18), 롤링 베어링(19) 및 유니버설 조인트(20)를 포함한다.

구체적으로, 소프트 요크 단일 포인트 계류 시스템은 선박의 지지 프레임, 2개의 붐 및 하나의 수평 카운터웨이트 요크로 구성되고, 카운터웨이트 요크의 일단은 단일 직립 기둥 플랫폼의 회전 플랫폼에 연결되며, 그 사이에는 해제 가능한 유니버설 조인트가 설치되어, 카운터웨이트 요크가 회전 플랫폼에 대해 자유롭게 회전할 수 있도록 하고(즉, 수평축, 수직축 및 중심축을 중심으로 회전함), 신속하게 해제 및 다시 연결할 수 있다. 카운터웨이트 요크의 타단에는 2개의 카운터웨이트 캐빈이 설치되고, 내부에는 카운터웨이트가 추가될 수 있다. 카운터웨이트 캐빈의 상측은 유니버설 조인트를 통해 붐에 연결된다. 붐의 상측은 유니버설 조인트를 통해 선박의 지지 프레임에 연결된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 직립 기둥 몸체(2)의 중공 구조 내에는 내부 웰 슬롯을 구성하는 해양 라이저(21)가 위치한다. 해양 라이저(21)의 개수 및 배열은 파이프의 직경 및 유전의 필요에 따라 결정될 수 있고, 해양 라이저 내에 라이저가 삽입될 수 있으며, 라이저는 생산 라이저 및 물 주입 라이저를 포함하고, 생산 라이저는 해저의 원유 혼합물을 해저로부터 웰헤드 데크(5)의 크리스마스 트리(6) 위치로 펌핑하며, 물 주입 라이저는 상측의 크리스마스 트리(6) 위치로부터 해저 유정으로 물을 주입한다. 웰헤드 데크(5)의 매니폴드 터미널(7)은 크리스마스 트리(6)로 이어지는 오일, 물 파이프라인 및 케이블을 제외한 크리스마스 트리(6)의 모든 선로를 집결하는데 사용되고, 이러한 오일, 물, 전기는 최종적으로 모두 FPSO에 연통되어야 한다.

단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 생산 작업 플랫폼과 FPSO 사이의 상호 작용은 다음과 같은 두 부분으로 나뉜다.

한 부분은, 단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 생산 작업 플랫폼이 FPSO에 FPSO의 계류 앵커 포인트인 계류 위치를 제공하고, 소프트 요크 계류를 통해 계류력을 전달하며, FPSO가 풍량 흐름의 작용 하에 직립 기둥 몸체를 기준으로 회동할 수 있도록 하는 것이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 회전 플랫폼 베어링 내부 링(49)은 직립 기둥 몸체(2)에 고정되고, 회전 플랫폼 베어링 외부 링(50)은 회전 플랫폼(4)에 고정되며, 회전 플랫폼(4)은 소프트 요크의 수평 카운터웨이트 요크(13)와 연결되므로, FPSO 및 소프트 요크는 회전 플랫폼(4)이 직립 기둥(2)을 기준으로 회전할 수 있도록 한다. 이 밖에, 피칭 베어링(18) 및 롤링 베어링(19)은 수평 카운터웨이트 요크(13)의 피칭 및 롤링 회동을 해제할 수 있으므로, 수평 카운터웨이트 요크(13)는 FPSO의 구동 하에 자유롭게 롤링 및 피칭할 수 있고, FPSO를 구속하지 않으므로, 큰 하중을 견디로록 지원함으로써, 큰 톤수의 저장을 제공하도록 허용한다. 한편, 계류 지지 프레임은 FPSO에 견고하게 고정되고, 붐(15)은 계류 지지 프레임(12)에 행잉되며, 하측의 카운터웨이트 캐빈(14)에 연결되고, FPSO가 서징 운동이 발생할 경우, 붐(15)은 기울어져 카운터웨이트 캐빈(14)의 힘을 증가시키며, 카운터웨이트 캐빈(14)이 붐(15)을 당기는 힘은 수평 성분을 생성하는데, 이러한 힘의 성분은 선체 운동 방향과 반대이고 복원력으로 사용되어 FPSO를 평형 위치로 당긴다. 이 밖에, 유니버설 조인트(20) 위치에 신속 해제 장치가 설치되고, 설계를 초과하는 극도의 가혹한 날씨(100년에 한 번 발생하는 해황)에 직면했을 때, 신속하게 해제할 수 있다. 신속 해제 장치는 본 분야에서 흔히 보는 안전 조치이고, 하중 변화를 통해 자동으로 해제될 수 있다. 대안적인 실시형태로서, 신속 해제 장치는 계류 연결 위치에 설치될 수도 있다.

다른 부분은 FPSO가 직립 기둥 몸체에 대해 회전할 때 오일, 물, 전기의 수송을 유지하는 것이다. 이 부분은 주로 회전 수송 어셈블리(10)에 의존하여 완료된다. 구체적인 구조는 다음과 같다.

이 밖에, 물, 오일 등 유체를 수송하는 내부 링과 외부 링의 접촉면에는 환형 캐비티가 구비되고, 캐비티에는 2개의 링의 경계면에 동적 밀봉 링이 설치되어 회전 시 캐비티 내 유체가 누출되지 않도록 보장할 수 있다. 캐비티에는 내부 링 및 외부 링 측에 각각 하나의 채널 출구가 구비된다. 내부 링과 직립 기둥 몸체의 접촉면에는 하나의 요홈이 더 구비되어 아래에서 위로의 하나의 채널을 형성하고, 상기 채널은 상기 회전 조인트의 하측의 액체 또는 전기 회전 조인트의 정지 부분 출구의 파이프라인 또는 케이블이 관통되도록 하고 웰헤드 데크의 매니폴드로 이어진다.

유전이 정상적으로 작업할 경우, FPSO는 소프트 요크 단일 포인트의 포지셔닝 하에 플랫폼을 중심으로만 회전할 수 있고, 제한된 서징, 피칭, 롤링 운동을 수행한다. FPSO에서 동력 및 인력의 생활을 제공하고, 전력 및 물은 회전 조인트를 통해 플랫폼 매니폴드에 도달한 다음 크리스마스 트리 및 라이저를 통해 유정으로 들어간다. 아울러, 채취된 원유 혼합물은 크리스마스 트리 및 라이저를 통해 플랫폼 매니폴드로 들어간 다음 생산을 위해 회전 조인트를 통해 FPSO에 도달하고, 생산이 완료된 원유는 FPSO에 저장되며, 셔틀 탱커가 정기적으로 오일을 운송해가기를 기다린다. 워크오버가 필요할 경우, 생산을 중단할 필요없이 워크오버가 필요한 크리스마스 트리만 일시 중단하고, 생산 또는 물 주입 라이저를 꺼내 드릴링 라이저로 교체하며, 워크오버 리그(9)를 통해 워크오버를 수행하고, 워크오버가 완료된 후, 다시 생산 라이저로 교체하여 생산한다.

이 밖에, 전술한 해결수단을 기반으로 구현할 수 있는 실시형태는 다음과 같다.

단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 생산 작업 플랫폼의 상측의 데크 개수는 웰헤드 데크 및 워크오버 데크에 한정되지 않고, 매니폴드 데크, 물 주입 데크, 탑승 데크 등과 같은 다른 생산 작업에 필요한 데크를 추가할 수도 있다.

직립 기둥 몸체의 저부의 포지셔닝 장착 어셈블리의 구조는 120도 각도로 된 3개의 가새의 형태에 한정되지 않고, 해저 실제 상황 및 구조 설계에 따라 프레임 지지대, 일측 가새 및 대각선 잠금 고정 등과 같은 다른 형태를 선택할 수 있다. 지지 다리를 해저에 고정하는 것은 말뚝박기 연결에 한정되지 않고, 흡인력 앵커를 사용할 수도 있다. 직립 기둥 몸체를 단일 말뚝기초로 직접 사용하여 해저에 박아 고정시킬 수도 있다.

회전 수송 조인트의 개수는 3개에 한정되지 않고, 유전의 실제 요구에 따라 채널을 추가할 수 있으며, 종류는 오일, 물, 전기 회전 조인트에 한정되지 않고, 가스 회전 조인트, 다기능 보조 회전 조인트 등을 추가할 수도 있다.

워크오버 방식은 유압 워크오버 리그에 한정되지 않고, 워크오버 데크의 상측에 데릭을 장착하여 기존의 워크오버 리그를 사용할 수도 있다.

소프트 요크 시스템의 신속 해제 장치는 수평 카운터웨이트 요크와 회전 플랫폼 사이의 연결 위치에 설치되는 것에 한정되지 않고, 붐과 카운터웨이트 요크 사이의 연결 위치에 설치될 수도 있다.

따라서, 본 발명이 구현하고자 하는 기술적 목적은, 중공의직립 기둥식 플랫폼 구조를 사용하고, 직립 기둥 몸체의 외부에 직립 기둥의 최상부 및 내부에서 수행되는 채유 작업과 충돌하지 않는 계류 회전 플랫폼을 설치하는 것을 더 포함한다.

여기서, 단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 생산 작업 플랫폼과 FPSO 사이의 상호 작용은 다음과 같은 두 부분으로 나뉜다.

다른 부분은 FPSO가 직립 기둥 몸체에 대해 회전할 때 오일, 물, 전기의 수송을 유지하는 것이다. 이 부분은 주로 회전 수송 어셈블리(10)에 의존하여 완료된다. 회전 수송과 채유 작업이 서로 간섭하지 않도록, 회전 계류 수송 시스템 중의 각 회전 수송 조인트를 중공 형태로 설치하고, 회전 계류 수송 시스템의 위치를 웰헤드 데크의 하측에 설치한다. 도 6 및 도 7에 도시된 실시형태에서, 회전 계류 수송 시스템은 위에서 아래로 순차적으로 송수 조인트(S1), 송유 조인트(S2) 및 송전 조인트(S3)이다. 회전 조인트 내부 및 외부 링(23, 24, 31, 32, 39, 40)은 베어링 내부 및 외부 링(27, 28, 35, 36, 43, 44)과 각각 연결된다. 회전 플랫폼(4)이 회동할 경우, 베어링(27, 28, 35, 36, 43, 44)의 도움 하에, 회전 플랫폼에 연결된 구동 암 브라켓(48) 및 구동 암(47)은 회전 조인트 외부 링(24)(물), 회전 조인트 외부 링(32)(오일), 회전 조인트 외부 링(40)(전기)을 함께 회전시키고, 회전 조인트 내부 링23(물), 회전 조인트 내부 링(31)(오일), 회전 조인트 내부 링(39)(전기)은 직립 기둥 몸체에 견고하게 연결되어 정지를 유지한다. 회전 조인트 외부 링(24)(물), 회전 조인트 외부 링(32)(오일)과 회전 조인트 내부 링(23)(물), 회전 조인트 내부 링(31)(오일) 사이에는 각각 하나의 환형 캐비티(26, 34)가 형성되고, 캐비티(26, 34)의 일단은 FPSO로 이어지는 파이프라인(29, 37)에 연결되며, 타단은 플랫폼 매니폴드로 이어지는 파이프라인(30, 38)에 연결된다. 캐비티(26, 34)의 가장자리에는 내부 링과 외부링의 접촉면에 각각 동적 밀봉 링(25, 33)이 설치되고, 상기 밀봉 링은 내식성, 내고온성, 내마모성 및 고탄성 등 특성을 갖는 고무 재료로 제조되는데, 예를 들어 실리콘 고무, 불소 고무, 에틸렌 프로필렌 고무, 아크릴레이트 고무로 제조되며, 캐비티(26, 34) 내의 압력이 클 경우, 회전 조인트 내부 링과 외부 링의 접촉면의 회전 마찰을 보장할 수 있지만 밀봉은 보장할 수 없다. 송전 회전 조인트 내부 링(39)과 외부 링(40)에는 각각 브러시(42)가 연결되어 있고, 브러시는 링 형태이며, 회전 조인트가 회동할 경우, 브러시의 양단은 항상 접촉하여 회로 연결을 보장한다. 송전 회전 조인트 내부 링(39)과 외부 링(40) 사이의 접촉면에 마찬가지로 밀봉 링(41)이 구비된다.

확장된 선택 가능한 실시형태로서, 송전 조인트와 유사한 구조의 신호 전송 조인트를 사용할 수도 있고, 선로 및 브러시는 신호 전송에 사용된다.

이 밖에, 협력적인 설치로서, 직립 기둥 몸체의 직경은 약 2 m 내지 6 m이며, 말뚝박기 해머를 통해 해저에 박힐 수 있고, 소정의 깊이를 가지며, 내부 중공에 내부 웰 슬롯을 배열로 설치하여 드릴링 라이저 또는 생산 라이저를 배치할 수 있다. 직립 기둥의 저부에는 3개의 도관이 120도로 분포되고, 각각의 도관의 외단은 말뚝기초 말뚝박기를 통해 해저에 고정된다.

웰헤드 데크는 직립 기둥 몸체의 최상부에 설치되고, 각각의 라이저의 최상부에는 웰헤드 데크 위치에 크리스마스 트리가 설치되며, 각각의 크리스마스 트리는 웰헤드 데크의 매니폴드 터미널에 집결된다. 웰헤드 데크의 상측에는 워크오버 데크가 설치되고, 유압 워크오버 리그가 배치된다. 웰헤드 데크의 하측에는 회전 플랫폼이 설치되고, 상기 회전 플랫폼과 직립 기둥 몸체는 회전 플랫폼 베어링을 통해 연결되며, 직립 기둥 몸체를 중심으로 수평면에서 회전할 수 있고, 회전 플랫폼의 상측에는 예를 들어 오일, 전기 및 물을 각각 수송하기 위한 회전 수송 조인트를 포함하는 회전 계류 수송 시스템 조인트가 설치된다. 오일 파이프, 수관 및 케이블을 통해 매니폴드와 회전 조인트의 정지 부분을 연결한다.

본 발명이 구현하고자 하는 기술적 목적은 다음과 같은 것을 더 포함하는 바, 하나의 고립된 얕은 수심 한계 유전에 대해 일련의 시스템을 사용하여 워크오버, 생산, 동력, 외부 수송, 생활 등 모든 기능을 동시에 구비함과 아울러, 시설 수가 가능한 한 적고 투입 비용이 가능한 한 낮으며; 정상적인 작업 상태에서 워크오버를 동시에 수행할 수 있으므로 생산을 중단할 필요가 없고; 가혹한 해양 환경의 영향에 대해 걱정할 필요가 없다.

상기 기술적 목적을 구현하기 위한 핵심은 중공의 직립 기둥식 플랫폼 구조를 사용하고, 직립 기둥 몸체의 중공 내부에 적어도 하나, 바람직하게는 복수 개의 내부 웰 슬롯을 설치하며, 포지셔닝 및 격리 조치를 통해, 여러 드릴링이 서로 간섭하지 않고 독립적으로 작업하도록 한다. 또한, 수송 파이프라인은 해저 파이프라인 및 해저 케이블을 통해 인접한 이미 개발된 유전에 연결되어 FPSO 계류가 필요없고, 파도와 바람에 의한 FPSO의 충격 하중을 피하여 극도의 가혹한 해황을 견딜 수 있다.

도 9 및 도 2, 도 3을 결합해보면, 단일 직립 기둥식 웰헤드 생산 작업 플랫폼의 구조 구성을 나타낸다.

단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 생산 작업 플랫폼은 주로 직립 기둥(2), 포지셔닝 장착 어셈블리(3), 웰헤드 데크(5), 크리스마스 트리(6), 매니폴드 터미널(7), 워크오버 데크(8) 및 유압 워크오버 리그(9)를 포함한다.

웰헤드 데크는 직립 기둥 몸체의 최상부에 설치되고, 각각의 라이저의 최상부에는 웰헤드 데크 위치에 크리스마스 트리가 설치되며, 각각의 크리스마스 트리는 웰헤드 데크의 매니폴드 터미널에 집결된다. 웰헤드 데크의 상측에는 워크오버 데크가 설치되고, 유압 워크오버 리그가 배치된다. 매니폴드 터미널은 해저 파이프라인과 케이블을 연결하여 플랫폼과 인접한 이미 개발된 유전 사이에서 에너지 및 이미 채굴된 원유를 수송한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 직립 기둥 몸체(2)의 중공 구조 내에는 내부 웰 슬롯을 구성하는 해양 라이저(21)가 위치한다. 해양 라이저(21)의 개수 및 배열은 파이프의 직경 및 유전의 필요에 따라 결정될 수 있고, 해양 라이저 내에 라이저가 삽입될 수 있으며, 라이저는 생산 라이저 및 물 주입 라이저를 포함하고, 생산 라이저는 해저의 원유 혼합물을 해저로부터 웰헤드 데크(5)의 크리스마스 트리(6) 위치로 펌핑하며, 물 주입 라이저는 상측의 크리스마스 트리(6) 위치로부터 해저 유정으로 물을 주입한다. 웰헤드 데크(5)의 매니폴드 터미널(7)은 크리스마스 트리(6)로 이어지는 오일, 물 파이프라인 및 케이블을 제외한 크리스마스 트리(6)의 모든 선로를 집결하는데 사용되고, 이러한 오일, 물, 전기는 최종적으로 모두 인접한 이미 개발된 유전에 연결되어야 한다.

워크오버가 필요할 경우, 생산을 중단할 필요없이 워크오버가 필요한 크리스마스 트리만 일시 중단하고, 생산 또는 물 주입 라이저를 꺼내 드릴링 라이저로 교체하며, 워크오버 리그(9)를 통해 워크오버를 수행하고, 워크오버가 완료된 후, 다시 생산 라이저로 교체하여 생산한다.

직립 기둥 몸체의 저부의 포지셔닝 장착 어셈블리의 구조는120도 각도로 된 3개의 가새의 형태에 한정되지 않고, 해저 실제 상황 및 구조 설계에 따라 프레임 지지대, 일측 가새 및 대각선 잠금 고정 등과 같은 다른 형태를 선택할 수 있다. 지지 다리를 해저에 고정하는 것은 말뚝박기 연결에 한정되지 않고, 흡인력 앵커를 사용할 수도 있다. 직립 기둥 몸체를 단일 말뚝기초로 직접 사용하여 해저에 박아 고정시킬 수도 있다.

이 밖에, 본 발명의 해결수단은 한계 유전 개발에 대해 제출된 것이지만, 본 발명은 해결수단의 적용 환경을 한정하지 않으며, 경제성 및 장비 안전성과 안정성에 부합되는 조건 하에, 본 발명의 해결수단은 한계 유전이 아닌 유전에서도 구현될 수 있으며, 다중 플랫폼 방식으로 "플랫폼 네트워크”를 구성한다.

1: 부유식 원유 생산 저장 하역 장치(FPSO)
2: 직립 기둥 몸체
3: 포지셔닝 장착 어셈블리
4: 회전 플랫폼
5: 웰헤드 데크
6: 크리스마스 트리
7: 매니폴드 터미널
8: 워크오버 데크
9: 유압 워크오버 리그
10: 회전 수송 어셈블리
11: 회전 플랫폼 베어링
12: 계류 지지 프레임
13: 수평 카운터웨이트 요크
14: 카운터웨이트 캐빈
15: 계류 붐
16: 강성 수송 파이프라인
17: 연성 점퍼 파이프라인
18: 피칭 베어링
19: 롤링 베어링
20: 유니버설 조인트(각 붐의 양단에 하나씩 설치됨)
21: 해양 라이저
22: 포지셔닝 격리 구조
23: 송수 회전 조인트 내부 링(정지 링)
24: 송수 회전 조인트 외부 링(회전 링)
25: 송수 회전 조인트 밀봉 링
26: 워터 챔버
27: 송수 베어링 외부 링(회전 조인트의 외부 링과 연결됨)
28: 송수 베어링 내부 링(회전 조인트의 내부 링과 연결됨)
29: 외부 송수 파이프라인(FPSO로 이어짐)
30: 내부 송수 파이프라인(매니폴드 터미널로 이어짐)
31: 송유 회전 조인트 내부 링(정지 링)
32: 송유 회전 조인트 외부 링(회전 링)
33: 송유 회전 조인트 밀봉 링
34: 오일 챔버
35: 송유 베어링 외부 링(회전 조인트의 외부 링과 연결됨)
36: 송유 베어링 내부 링(회전 조인트의 내부 링과 연결됨)
37: 외부 송유 파이프라인(FPSO로 이어짐)
38: 내부 송유 파이프라인(매니폴드 터미널로 이어짐)
39: 송전 회전 조인트 내부 링(정지 링)
40: 송전 회전 조인트 외부 링(회전 링)
41: 송전 회전 조인트 밀봉 링
42: 브러시
43: 송전 베어링 외부 링(회전 조인트의 외부 링과 연결됨)
44: 송전 베어링 내부 링(회전 조인트의 내부 링과 연결됨)
45: 외부 송전 선로(FPSO로 이어짐)
46: 내부 송전 선로(매니폴드 터미널로 이어짐)
47: 회전 조인트 구동 암
48: 구동 암 지지 프레임
49: 회전 플랫폼 베어링 내부 링(정지 링, 직립 기둥에 견고하게 고정됨)
50: 회전 플랫폼 베어링 외부 링(회전 링, 회전 플랫폼에 견고하게 고정됨)

Claims

중공 구조를 갖는 직립 기둥 몸체;
상기 직립 기둥 몸체의 저부에 설치되는 포지셔닝 장착 어셈블리;
상기 직립 기둥 몸체의 외부에 설치되고 상기 직립 기둥 몸체의 축선을 중심으로 회전할 수 있으며 계류 연결 장치를 포함하는 회전 플랫폼;
상기 직립 기둥 몸체의 최상부에 설치되고 상기 회전 플랫폼의 상측에 위치하며 채유 작업 어셈블리가 설치된 채유 작업 플랫폼; 및
상기 직립 기둥 몸체의 내부에 설치되고 상기 채유 작업 플랫폼에 연결될 수 있는 적어도 하나의 내부 웰 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 생산 작업 플랫폼.
제1항에 있어서,
상기 포지셔닝 장착 어셈블리는 다수의 말뚝기초, 및 상기 말뚝기초와 직립 기둥 몸체를 연결하는 도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 생산 작업 플랫폼.
제1항에 있어서,
상기 포지셔닝 장착 어셈블리는 직립 기둥 몸체의 저부를 따라 아래로 연장되는 말뚝기초 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 생산 작업 플랫폼.
제1항에 있어서,
상기 회전 플랫폼은 회전 플랫폼 본체 및 회전 플랫폼 베어링을 포함하고, 상기 회전 플랫폼 베어링의 내부 링은 상기 직립 기둥 본체에 고정 연결되는 것을 특징으로 하는 단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 생산 작업 플랫폼.
제1항에 있어서,
상기 회전 플랫폼에 연결되는 회전 수송 어셈블리를 더 포함하고;
상기 회전 수송 어셈블리는 다수의 회전 수송 조인트를 포함하며;
상기 회전 수송 조인트는,
상기 직립 기둥 몸체에 고정 연결되는 내부 수송 링;
상기 회전 플랫폼에 따라 상기 내부 수송 링에 대해 회동하는 외부 수송 링;
상기 내부 수송 링과 외부 수송 링 사이에 구비되고 회동 과정에서 수송을 유지할 수 있는 수송 구조;
상기 수송 구조와 상기 채유 작업 어셈블리를 연결하는 내부 수송 유닛; 및
상기 수송 구조에 연결되는 외부 수송 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 생산 작업 플랫폼.
제1항에 있어서,
상기 채유 작업 플랫폼은 웰헤드 데크를 포함하고, 상기 채유 작업 어셈블리는 크리스마스 트리, 매니폴드 터미널 및 생산 보조 시스템 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 생산 작업 플랫폼.
제6항에 있어서,
상기 채유 작업 플랫폼은 상기 웰헤드 데크의 상측에 설치되어 워크오버 장비를 적재하기 위한 워크오버 데크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 생산 작업 플랫폼.
제1항에 있어서,
상기 내부 웰 슬롯은 상기 채유 작업 플랫폼 또는 채유 작업 어셈블리에 연결되는 해양 라이저를 포함하고;
상기 직립 기둥 몸체의 내부에는 상기 해양 라이저를 지지하는 포지셔닝 격리 구조가 설치되는 것을 특징으로 하는 단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 생산 작업 플랫폼.
제1항에 있어서,
상기 계류 연결 장치는 회동 조인트, 및 상기 회동 조인트에 설치되는 해제 장치를 포함하고, 상기 해제 장치는 상기 회동 조인트와 상기 회전 플랫폼의 연결을 해제하거나, 상기 해제 장치는 상기 해제 장치와 상기 회동 조인트의 연결을 해제하는 것을 특징으로 하는 단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 생산 작업 플랫폼.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 단일 직립 기둥 계류식 웰헤드 생산 작업 플랫폼;
부유식 원유 생산 저장 하역 장치; 및
상기 부유식 원유 생산 저장 하역 장치와 상기 계류 연결 장치를 연결하는 계류 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전 생산 작업 시스템.
중공 구조를 갖는 직립 기둥 몸체;
상기 직립 기둥 몸체의 저부에 설치되는 포지셔닝 장착 어셈블리;
상기 직립 기둥 몸체의 최상부에 설치되고 채유 작업 어셈블리가 설치된 채유 작업 플랫폼; 및
상기 직립 기둥 몸체의 내부에 설치되고 상기 채유 작업 플랫폼에 연결될 수 있는 적어도 하나의 내부 웰 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 직립 기둥식 웰헤드 생산 작업 플랫폼.
제11항에 있어서,
상기 포지셔닝 장착 어셈블리는 다수의 말뚝기초, 및 상기 말뚝기초와 직립 기둥 몸체를 연결하는 도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 직립 기둥식 웰헤드 생산 작업 플랫폼.
제11항에 있어서,
상기 포지셔닝 장착 어셈블리는 직립 기둥 몸체의 저부를 따라 아래로 연장되는 말뚝기초 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 직립 기둥식 웰헤드 생산 작업 플랫폼.
제11항에 있어서,
상기 직립 기둥 몸체의 중공 부분의 반경 방향 사이즈는 2 m 내지 6 m인 것을 특징으로 하는 단일 직립 기둥식 웰헤드 생산 작업 플랫폼.
제11항에 있어서,
상기 내부 웰 슬롯은 상기 채유 작업 플랫폼 또는 채유 작업 어셈블리에 연결되는 해양 라이저를 포함하고;
상기 직립 기둥 몸체의 내부에는 상기 해양 라이저를 지지하는 포지셔닝 격리 구조가 설치되는 것을 특징으로 하는 단일 직립 기둥식 웰헤드 생산 작업 플랫폼.
제15항에 있어서,
상기 해양 라이저의 개수는 복수 개이고;
상기 포지셔닝 격리 구조는,
상기 해양 라이저의 외부에 씌움 설치되고 각각이 연결 리브를 통해 순차적으로 연결되는 복수 개의 포지셔닝 링; 및
상기 포지셔닝 링 및/또는 연결 리브에 연결되고 상기 직립 기둥 몸체의 중공 부분의 내벽에 당접되거나 연결되는 반경 방향 지지체를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 직립 기둥식 웰헤드 생산 작업 플랫폼.
제16항에 있어서,
상기 해양 라이저는 상기 직립 기둥 몸체의 축선을 둘러싸며 원주 방향으로 균일하게 분포되는 것을 특징으로 하는 단일 직립 기둥식 웰헤드 생산 작업 플랫폼.
제11항에 있어서,
상기 채유 작업 플랫폼은 웰헤드 데크를 포함하고, 상기 채유 작업 어셈블리는 크리스마스 트리, 매니폴드 터미널 및 생산 보조 시스템 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 직립 기둥식 웰헤드 생산 작업 플랫폼.
제18항에 있어서,
상기 채유 작업 플랫폼은 상기 웰헤드 데크의 상측에 설치되어 워크오버 장비를 적재하기 위한 워크오버 데크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 직립 기둥식 웰헤드 생산 작업 플랫폼.
제18항 또는 제19항에 있어서,
상기 채유 작업 플랫폼은 매니폴드 데크 및/또는 물 주입 데크 및/또는 탑승 데크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 직립 기둥식 웰헤드 생산 작업 플랫폼.
다수의 회전 수송 조인트를 포함하고;
각 상기 회전 수송 조인트는,
내부 수송 링;
상기 내부 수송 링에 대해 회동 가능한 외부 수송 링;
상기 내부 수송 링과 외부 수송 링 사이에 구비되고 회동 과정에서 수송을 유지할 수 있는 수송 구조;
상기 내부 수송 링에 연결되는 내부 수송 유닛; 및
상기 외부 수송 링에 연결되는 외부 수송 유닛을 포함하며;
각 상기 회전 수송 조인트의 내부 수송 링은 고정 연결되는 것을 특징으로 하는 회전 계류 수송 시스템.
제21항에 있어서,
다수의 상기 회전 수송 조인트는 위에서 아래로 순차적으로 배치되고, 하측에 위치한 회전 수송 조인트의 내부 수송 링에 연결된 내부 수송 유닛은 상측에 위치한 회전 수송 조인트의 내부 수송 링에 개방 설치된 내부 채널을 관통하는 것을 특징으로 하는 회전 계류 수송 시스템.
제21항 또는 제22항에 있어서,
적어도 하나의 상기 회전 수송 조인트는 유체 수송 조인트인 것을 특징으로 하는 회전 계류 수송 시스템.
제23항에 있어서,
상기 수송 구조는 상기 내부 수송 링과 외부 수송 링 사이에 형성된 환형 유체 탱크이고, 상기 내부 수송 유닛은 상기 환형 유체 탱크와 연통되는 유체 파이프라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 계류 수송 시스템.
제23항에 있어서,
상기 유체 수송 조인트에 의해 수송되는 유체는 물, 오일, 가스 중 하나 이상으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 회전 계류 수송 시스템.
제24항 또는 제25항에 있어서,
상기 내부 수송 링과 외부 수송 링 사이에는 동적 밀봉 링이 설치되어 외부로부터 상기 환형 유체 탱크를 차단하는 밀봉 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 회전 계류 수송 시스템.
제21항에 있어서,
적어도 하나의 상기 회전 수송 조인트는 에너지 수송 조인트이고, 상기 수송 구조는 상기 내부 수송 링과 외부 수송 링 사이에 설치되는 브러시이며, 상기 내부 수송 유닛은 상기 브러시에 전기적으로 연결되는 전원 케이블을 포함하거나, 또는
적어도 하나의 상기 회전 수송 조인트는 데이터 전송 조인트이고, 상기 수송 구조는 상기 내부 수송 링과 외부 수송 링 사이에 설치되는 브러시이며, 상기 내부 수송 유닛은 상기 브러시에 전기적으로 연결되는 데이터 케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 계류 수송 시스템.
제26항에 있어서,
상기 내부 수송 링과 외부 수송 링 사이에는 동적 밀봉 링이 설치되어 외부로부터 상기 환형 유체 탱크를 차단하는 밀봉 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 회전 계류 수송 시스템.
제21항에 있어서,
상기 내부 수송 링과 외부 수송 링 사이에는 베어링이 설치되는 것을 특징으로 하는 회전 계류 수송 시스템.
제21항에 있어서,
각 외부 수송 링을 연결하는 회전 플랫폼을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 계류 수송 시스템.