KR20220071813A - 연속 이수 순환시스템의 램블록 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속 이수 순환시스템의 램블록에 관한 것으로서, 드릴 파이프를 중심으로 중심으로 90°간격의 방사상으로 배치되는 4개의 파이프 램과 상기 파이프 램이 통과하는 통로가 90°간격의 방사상으로 관통형성되어 있는 파이프 램 바디 및 연결체의 후방 라인을 따라 호 형상으로 형성되는 씰 장착홈과, 전단 부위에 에 이격배치되는 호 형상 으로 형성되는 패커와 패커 장착홈으로 구성되는 램블록;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

연속 이수 순환시스템의 램블록{RAM block of continuous completion circulation system}

본 발명은 연속 이수 순환시스템의 램블록에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 종래 연속 이수 순환시스템의 씰링 구조를 개선하여 장치에 관한 것이다

해저 또는 육지의 지하자원을 탐사하거나 지층의 구조, 상태를 조사하기 위하여 땅속으로 구멍을 파는 작업을 수행하는 시추장치는 시추용 머드와 같은 드릴링 유체를 드릴 파이프를 통해 공급하여 지중 암석이나 모래의 천공한다.

상기 시추장치는 드릴 파이프 설치 또는 교체 작업 중에도 머드를 지속적으로 주입하여 드릴 스트링의 내부와 외부압력을 일정하게 유지시켜 주는데, 이는 시추작업 시 발생되는 암편류(cuttings)가 유정에 적체되지 않게 계속 움직이게 하기 위함이다.

이와 같은 드릴 파이프의 연결, 해제 작업을 비롯한 드릴링 작업공정 전반에 걸쳐 머드펌프의 연속 구동을 유도하여 머드가 시추장치 내에서 연속순환되도록 하는 장치가 연속 이수 순환시스템(CCS:Continuous Circulation System)이다.

연속 이수 순환시스템과 관련한 기술로는 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1832083호 "대심도 시추를 위한 시추이수 순환조절시스템 및 시추이수 순환조절방법", 유럽 등록특허 EP 2232001 "METHOD AND APPARATUS FOR FACILITATING CONTINUOUS CIRCULATION OF DRILLING MUD DURING CONSTRUCTION AND MAINTENANCE OF A WELL" 등이 공지되어 있다.

한편 도 1에 도시된 종래의 연속 이수 순환시스템은 챔버 어셈블리(100), 로터리 슬립 어셈블리(200), 스누빙 디바이스 어셈블리(300), 파이프 가이드 어셈블리(400)를 포함하는 구성으로 이루어진다.

챔버 어셈블리(100)는 머드가 수용될 수 있는 내부공간을 가지는데, 드릴 파이프는 챔버 어셈블리(100)의 내부공간을 수직으로 관통하게 된다. 챔버 어셈블리(100)는 4개의 수직배치 메인실린더(110), 2개의 상부 파이프 램(121)을 구비하는 상부 파이프 램 유닛, 2개의 하부 파이프 램(131)을 구비하는 하부 파이프 램 유닛, 2개의 블라인드 램(141)을 구비하는 블라인드 램 유닛, 머드 펌프와 머드 스키드를 매개로 연결되는 하부 머드 밸브(160a)와 상부 머드 밸브(160b)를 포함하는 구성으로 이루어진다. 도 2에서와 같이 이와 같은 챔버 어셈블리(100) 내부에서 드릴 파이프의 연결과 해제가 수행되며, 드릴 파이프의 연결작업과 해제작업시 하부 머드 밸브(160a)를 통해 머드가 챔버 어셈블리(100)의 내부공간으로 유입되어 스탠드 파이프와 연결해제된 드릴 파이프에 지속적으로 머드가 공급되면서 드릴 스트링의 내부와 외부압력이 일정하게 유지된다.

로터리 슬립 어셈블리(200)는 챔버 어셈블리(100) 하측에 배치되는 것으로, 챔버 어셈블리(100) 하측의 드릴 파이프 외주면에 밀착되는 복수의 슬립 패드(210)가 구비되어 드릴 파이프를 측방향에서 지지하게 된다.

스누빙 디바이스 어셈블리(300)는 챔버 어셈블리(100) 상측에 배치되어 드릴 파이프의 연결과 해제를 유도하게 된다. 이를 위하여 스누빙 캡 실린더(Snubbing Cap Cylinder)에 의해 스누빙 캡 헤드(Snubbing Cap Head)가 하강을 하면, 패드 커넥션 케이싱(Pad Connection Casing)과 링크 구조로 연결된 패드(Pad)가 드릴 파이프를 잡게 된다. 여기서 패드는 패드 케이싱(Pad Casing) 내부에 위치되고, 패드 케이싱은 메인기어와 체결된다. 그리고 패드 케이싱은 패드 커넥션 케이싱 내측에 위치하게 되고, 패드 커넥션 케이싱 내측면에 3개의 러그(Lug)가 배치되는데, 이와 같은 러그에 패드와 연결된 링크를 핀타입으로 고정시키게 된다.

또한 스누빙 디바이스 어셈블리(300)에는 4개의 유압모터에 로테이팅기어(Rotating Gear)가 체결되어 있으며, 4개의 로테이팅기어와 1개의 메인기어가 서로 맞물려 있다.

모터 작동과 동시에 로테이팅기어가 회전하며 메인기어가 로테이팅기어와 반대로 회전하게 된다. 동시에 패드 케이싱이 회전하게 되며, 이로 인해 패드 및 패드 커넥션 케이싱이 회전하면서 드릴 파이프를 회전시킨다.

한편, 스누빙 디바이스 어셈블리(300)는 토크기어가 토크 실린더에 연결되어 설치되도록 하는데, 토크기어는 토크 기어 케이싱(Torque Gear Casing)에 설치되어 있고, 토크 기어의 홈이 돌출되어 있어 토크 기어 케이싱 밖으로 이탈되지 않고 토크 기어 케이싱은 기어 케이싱(Gear Casing)에 의해 밖으로 이탈되지 않게 된다.

토크 기어 케이싱은 토크 기어 케이싱 실린더(Torque Gear Casing Cylinder)에 의해 움직인다.

토크 기어 케이싱 실린더가 전진하여 토크기어는 메인기어의 기어이에 물리게 된다.

그 후 토크 실린더가 작동하며, 드릴 파이프의 연결이나 해제 작업이 완료된다. 그 후 토크 기어 케이싱 실린더가 후진하면서 메인기어와 맞물려 있던 토크기어가 풀리게 된다.

파이프 가이드 어셈블리(400)는 탑 드라이브(Top Drive)에서 연결된 스탠드 파이프(Stand pipe)가 시추장치가 배치되는 유정 보어(Well Bore)의 중심라인에 위치할 수 있도록 하는 것이다.

이와 같은 종래의 연속 이수 순환시스템은 도 3에서와 같이 2개의 파이프 램이 배치되는 파이프 램 바디를 갖는 상부 파이프 램 유닛와 하부 파이프 램 유닛을 구비하게 된다.

이에 대응하여 도 4의 (a) 내지 (c)에서와 같이 180°각도를 이루는 좌우측면을 갖는 램 블록, 탑 씰(Top Seal), 프론트 패커가 파이프 램 바디에 구비된다.

여기서 종래의 연속 이수 순환시스템은 씰링 문제를 개선할 수 있는 기술개발이 요구되는 실정이다.

본 발명은 씰링 성능이 개선된 연속 이수 순환시스템의 램블록을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 연속 이수 순환시스템의 램블록에 있어서, 드릴 파이프를 중심으로 중심으로 90°간격의 방사상으로 배치되는 4개의 파이프 램과 상기 파이프 램이 통과하는 통로가 90°간격의 방사상으로 관통형성되어 있는 파이프 램 바디 및 연결체의 후방 라인을 따라 호 형상으로 형성되는 씰 장착홈과, 전단 부위에 에 이격배치되는 호 형상 으로 형성되는 패커와 패커 장착홈으로 구성되는 램블록;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연속 이수 순환시스템의 램블록을 기술적 요지로 한다.

본 발명에 의하여 씰링 성능이 개선된 연속 이수 순환시스템의 램블록이 제공되는 이점이 있다.

도 1 내지 도 11은 본 발명의 램 블록

이하 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 살펴보기로 하며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도면과 상세한 설명에서 일반적인 연속 이수 순환시스템, 연속 이수 순환시스템의 챔버 어셈블리/로터리 슬립 어셈블리/스누빙 디바이스 어셈블리/ 파이프 가이드 어셈블리, 실린더, 파이프 램, 램 블록, 밸브, 머드 펌프 등으로부 터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.

본 발명의 실시예에 따른 연속 이수 순환시스템은 챔버 어셈블리, 로터리 슬립 어셈블리, 스누빙 디바이스 어셈블리, 파이프 가이드 어셈블리, 컨트롤러를 포함하는 구성으로 이루어진다.

챔버 어셈블리는 머드가 수용될 수 있는 내부공간을 가지는 것으로, 드릴 파이프가 내부공간을 수직으로 관통하게 된다.

챔버 어셈블리의 내부 공간은 하부 챔버와 상부 챔버에 의해 형성되고, 하부 챔버와 상부 챔버에 하부 머드 밸브와 상부 머드 밸브가 각각 연결된다.

로터리 슬립 어셈블리는 챔버 어셈블리 하측에 배치되는 것으로, 챔버 어셈블리 하측의 드릴 파이프 외주면에 밀착되는 복수의 슬립 패드가 구비되어 드릴 파이프를 측방향에서 지지하게 된다.

스누빙 디바이스 어셈블리는 챔버 어셈블리 상측에 배치되어 드릴파이프의 연결과 해제를 유도하게 된다.

파이프 가이드 어셈블리는 탑드라이브(Top Drive)에서 연결된 스탠드 파이프(Stand pipe)가 시추장치가 배치되는 유정 보어(Well Bore)의 중심라인에 위치할 수 있도록 하는 것이다.

컨트롤러는 챔버 어셈블리, 로터리 슬립 어셈블리, 스누빙 디바이스 어셈블리의 동작을 제어하게 된다.

여기서 본 발명의 실시예에 따른 챔버 어셈블리는 복수의 수직배치 메인실린더, 상부 파이프 램 유닛과 하부 파이프 램 유닛, 블라인드 램 유닛를 포함하는 구성으로 이루어진다.

복수의 수직배치 메인실린더는 설치면에 고정되는 메인 플레이트와 챔버 어셈블리 상측에 배치되는 챔버 플레이트에 상하단이 고정되어 챔버 어셈블리의 높이를 조절하게 된다.

여기서 수직배치 메인실린더의 실린더블록은 서브 플레이트에 고정되고, 수직배치 메인실린더의 로드(rod)는 메인 플레이트에 고정된다.

상부 파이프 램 유닛과 하부 파이프 램 유닛은 상하 이격 배치되어 드릴 파이프를 측방향으로 지지하는 것이고, 블라인드 램 유닛은 상부 파이프 램 유닛과 하부 파이프 램 유닛 사이에 배치되어 내부공간을 상하로 분할시키는 것이다.

특히 본 발명의 실시예에 따른 상부 파이프 램 유닛과 하부 파이프 램 유닛 각각은 드릴 파이프를 중심으로 90°간격의 방사상으로 배치되는 4개의 파이프 램을 구비하는 구성으로 이루어진다.

이에 대응하여 상부 파이프 램 유닛과 하부 파이프 램 유닛 각각은 4개의 파이프 램이 통과하는 통로가 90°간격의 방사상으로 관통형성되어 있는 파이프 램 바디를 구비하게 된다.

파이프 램 바디는 90°간격으로 배치되는 4개의 램 블록이 서로 맞물려 결합된 구조로 이루어진다. 여기서 본 발명의 실시예에 따른 램 블록의 전단 부위는 45°각도로 경사진 연결면이 좌우측면을 이루는 호형상의 연결체로 이루어진다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 램 블록은 연결체의 후방 라인을 따라 호 형상으로 형성되는 씰 장착홈, 전단 부위에 상하 이격배치되는 한쌍의 연결체 사이에 호 형상으로 형성되는 패커 장착홈을 가진다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 램 블록은 씰 장착홈에 끼워지는 타원형상으로 이루어지고, 테이퍼진 상면이 램 블록의 상부면으로부터 돌출되도록 하는 탑 씰 구비하는 한편, 45°각도로 경사진 좌우측면을 갖는 호형상으로 이루어져 패커 장착홈에 끼워지고, 테이퍼진 전면이 램 블록의 전면으로부터 돌출되도록 하는 프론트 패커를 구비한다.

이와 같은 탑 씰과 프론트 패커의 테이퍼진 형상구조에 의해 파이프 램 바디의 씰링 성능이 향상될 수 있게 된다.

이상 본 발명의 설명을 위하여 도시된 도면은 본 발명이 구체화되는 하나의 실시예로서 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 요지가 실현되기 위하여 다양한 형태의 조합이 가능함을 알 수 있다.

따라서 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

램블록

Claims (1)

1. 연속 이수 순환시스템의 램블록에 있어서,
   드릴 파이프를 중심으로 중심으로 90°간격의 방사상으로 배치되는 4개의 파이프 램과 상기 파이프 램이 통과하는 통로가 90°간격의 방사상으로 관통형성되어 있는 파이프 램 바디 및
   연결체의 후방 라인을 따라 호 형상으로 형성되는 씰 장착홈과, 전단 부위에 에 이격배치되는 호 형상 으로 형성되는 패커와 패커 장착홈으로 구성되는 램블록;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연속 이수 순환시스템의 램블록.

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