라이저 인장장치 및 이를 포함하는 시추선 {Riser Tensioner and Drillship with the Same}
본 발명은 시추선의 유동에 의한 라이저의 유동을 방지할 수 있는 라이저 인장장치 및 이를 포함하는 시추선에 관한 것이다.
드릴링 플랫폼 또는 드릴링 선박(이하, "드릴링 플랫폼"으로 통칭한다)에서는 시추를 위하여 드릴링 파이프를 사용한다. 드릴링 파이프가 해저면을 시추하는 동안 진흙이나 기름 성분이 혼합된 액체(drilling fluid, 드릴링 플루이드)가 발생하게 되는데, 이 드릴링 플루이드가 바다에 노출되어 오염을 일으키는 것을 방지하기 위하여 드릴링 파이프를 둘러싸는 파이프 형태의 구조물인 라이저(riser)가 배치된다. 라이저는 라이저 홀더(riser holder)를 포함하여 라이저의 위치를 제어하게 되는데, 이에 대하여서는 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1을 참조하면, 종래의 드릴링 플랫폼은 시추를 위한 드릴링 파이프(108)와 드릴링 파이프(108)를 둘러싸도록 배치된 라이저(102)를 포함한다. 드릴링 파이프(108)와 라이저(102)는, 선박의 경우, 문풀 (moon pool; 106)에 배치되어 시추 위치에 적용된다. 또한 드릴링 파이프(108)는 데릭(derrick; 130)에 의해 고정된다. 시추 동안에 데릭(130)이 설치된 선박 또는 플랫폼이 파랑이나 바람에 의하여 요동할 수 있는데, 이러한 요동에도 불구하고 라이저(102)를 일정한 위치로 유지하여야 드릴링 파이프(108)에 의한 시추 및 드릴링 플루이드의 누액 방지가 원활하게 이루어질 수 있다. 이를 위해 도르레(110, 112, 114)에 의해 지지되는 와이어(120)가 라이저(102)에 포함된 라이저 홀더(104)에 고정된다. 도르레(110, 112, 114) 중 하나의 도르레(110)는 유압 실린더(116)에 의해 플랫폼에 고정된다. 따라서, 플랫폼이 요동하는 경우, 그 요동은 유압 실린더(116)를 그 요동의 반대방향으로 수축 또는 확장시켜 보상될 수 있다. 따라서 라이저(102)가 와이어(120)에 의해 제어된 위치에서 유지될 수 있다. 그러나 종래의 드릴링 플랫폼은 라이저(102)의 하방 이동을 용이하게 수행할 수 없다는 문제가 있다. 예를 들어, 플랫폼이 상방으로 요동(heave)하는 것을 보상하기 위해 라이저(102)를 하방으로 이동시켜야 하는 경우, 도 1의 드릴링 플랫폼에 의하면 유압 실린더(116) 수축에 의해 단순히 도르레(110)를 하방으로 이동시킴으로써 와이어(120)의 장력을 감소시키게 된다. 그러나, 와이어(120) 장력 감소에 이은 라이저(102)의 하방 이동은 라이저(102)의 하중에 의해서만 이루어지므로, 신속하고 정확한 하방 이동 제어가 어렵다. 특히, 라이저(102) 내부에는 드릴링 플루이드가 채워져 있으므로, 그 부력에 의해 라이저(102)가 실제로 와이어(120)에 가하는 하중이 줄어들게 되고, 이는 라이저(102)의 하방 이동을 한층 어렵게 한다. 이 뿐만 아니라, 종래의 드릴링 플랫폼은 선박의 선수 내지 측방향 회전요동(선수방향 회전요동: roll, 측방향 회전요동: pitch)에 대하여 라이저(102)의 이동을 제어할 수 없어, 이러한 선박의 회전요동은 보상할 수 없다는 문제가 있다.
이에 본 발명은 선박의 다양한 방향의 유동에 의한 라이저의 유동을 억제할 수 있는 라이저 인장장치 및 이를 포함하는 시추선을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 라이저 홀더; 및 상기 라이저 홀더의 일 말단이 고정되고, 드릴 플로어에 다른 일 말단이 연결된 유압 실린더를 포함하되, 상기 유압 실린더와 드릴 플로어가 이루는 최소 각도가 15~60°일 수 있다. 상기 유압 실린더와 드릴 플로어가 이루는 최소 각도가 15~30°일 수 있다. 상기 유압 실린더는 그 개수가 6~8개일 수 있다. 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 라이저 인장장치가 설치된 시추선이 제공된다.
본 발명에 따른 라이저 인장 장치는 선박이 여러 방향으로 유동할 때 라이저가 함께 유동되는 것을 억제할 수 있다. 특히, 종래 유압 실린더를 이용한 라이저 인장장치는 선박의 상하 방향의 유동에 대해서만 라이저의 유동을 최소화할 수 있었지만, 본 발명에 따른 유압 실런더를 이용한 라이저 인장장치는 상하좌우 모든 방향에 대하여 라이저의 유동을 최소화할 수 있다.
도 1은 종래 와이어와 도르레를 사용한 라이저 인장장치가 설치된 드릴링 플랫폼을 나타낸 것이다.
도 2는 종래 유압 실린더를 이용한 라이저 인장장치의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이저 인장장치의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 유동시 라이저 인장장치에 의한 라이저의 유동이 억제되는 모습에 대한 모식도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2에는 종래 유압 실린더를 이용한 라이저 인장장치의 모식도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이저 인장장치의 모식도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 유동시 라이저 인장장치에 의한 라이저의 유동이 억제되는 모습에 대한 모식도가 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 라이저 인장장치(1)는 라이저 홀더(10); 및 상기 라이저 홀더(10)의 일 말단이 고정되고, 드릴 플로어(30)에 다른 일 말단이 연결된 유압 실린더(20)를 포함하되, 상기 유압 실린더(20)와 드릴 플로어(30)가 이루는 최소 각도가 15~60°일 수 있다. 본 발명에 따른 라이저 인장장치(1)는, 시추작업시 라이저(미도시)를 하역할 때 라이저를 잡아주는 역할을 하는 라이저 홀더(10)에 유압 실린더(20)를 연결하되, 유압 실린더(20)가 고정되는 드릴 플로어(30)에서 고정되는 유압 실린더(20) 사이의 간격을 넓힘으로써, 선박의 상하 유동 뿐 아니라 좌우 유동에 의한 라이저의 유동도 최소화할 수 있다. 상기 유압 실린더는 6 ~ 8개일 수 있으며, 바람직하게는 6개일 수 있다. 상기 유압 실린더(20)는 드릴 플로어(30)의 두 개의 가로 부재 상에 고정될 수 있으며, 6개의 유압 실린더(20) 중 3개의 유압 실린더(20)가 하나의 가로 부재 상에 일렬로 고정될 수 있고, 또한 나머지 3개의 유압 실린더(20)가 다른 하나의 가로 부재 상에 일렬로 고정될 수 있다. 이때, 일렬로 고정된 유압 실린더(20)의 간격을 도 2에 도시된 종래의 유압 실린더를 이용한 라이저 인장장치의 유압 실린더 간격보다 넓게 하면 선박의 좌우 유동에 의해 라이저의 좌우 유동을 최소화할 수 있는데, 유압 실린더(20)의 간격을 넓게 하면, 3개의 유압 실린더(20) 중 바깥쪽에 위치한 2개의 유압 실린더(20)와 드릴 플로어(30)의 가로 부재가 이루는 각도가 감소될 수 있다. 따라서, 상기 유압 실린더(20)와 드릴 플로어(30)가 이루는 최소 각도가 15~60°일 수 있으며, 바람직하게는 15~30°일 수 있으며, 이때, 라이저의 유동 최소화 효과가 좋을 수 있다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이저 인장장치(1)에서는, 라이저 홀더(10)에 유압 실린더(20)가 연결되어 고정되되, 상기 유압 실린더(20) 간의 간격을 넓게 함으로써, 선박이 어떤 방향으로 유동하는지에 상관없이 라이저의 유동을 최소화할 수 있다. 본 발명은 또한, 전술한 바와 같은 라이저 인장장치가 설치된 시추선에 관한 것으로, 이때, 시추선이란, 세미리그선, 드릴십 등 선박의 유동에 의해 라이저의 유동이 발생할 가능성이 있는 선박을 모두 포함하는 의미이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 라이저 인장 장치는 선박이 여러 방향으로 유동할 때 라이저가 함께 유동되는 것을 억제할 수 있다. 특히, 종래 유압 실린더를 이용한 라이저 인장장치는 선박의 상하 방향의 유동에 대해서만 라이저의 유동을 최소화할 수 있었지만, 본 발명에 따른 유압 실런더를 이용한 라이저 인장장치는 상하좌우 모든 방향에 대하여 라이저의 유동을 최소화할 수 있다. 이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1: 라이저 인장장치
10: 라이저 홀더
20: 유압 실린더
30: 드릴 플로어 |
