머드처리장치 및 이를 포함하는 시추선

머드처리장치 및 이를 포함하는 시추선{RISER STORAGE, AND FPSO OR SHIP COMPRISING THE SAME}

본 발명은 머드처리장치 및 이를 포함하는 시추선에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 해저를 시추할 때 사용하는 머드로부터 유체를 분리하는 머드처리장치 및 이를 포함하는 시추선에 관한 것이다.

시추선은, 해저의 지하에 존재하는 석유나 가스 등을 시추하는 선박이다. 이러한 시추선에는, 해저를 시추할 수 있는 각종 시추장비가 탑재되어 있다.

먼저 시추선을 통해서 해저에 구멍을 뚫으려면, 암석을 파괴할 수 있어야 하며, 굴착된 암석 부스러기를 효과적으로 제거해야 하며, 뚫어낸 구멍이 무너져 내리지 않아야 하며, 원유 또는 가스의 분출도 막아야 한다.

이러한 해저의 시추를 위해서는 주로 머드를 사용하며, 시추 시 머드를 순환시키는 머드순환방식을 사용한다.

머드순환방식은 해저에 시추관을 내리면서 그 안으로 머드(Mud)를 고압으로 공급하는 방식으로서, 시추관 끝에 도착한 머드는 노즐에서 강한 압력으로 분사되며, 분사 후에는 유정의 벽과 시추관 사이 틈을 통해서 밀려 올라오게 된다.

이때 밀려 올라오는 머드와 함께 파낸 흙, 암석 부스러기가 함께 선체 측으로 운반된다. 실질적으로 시추를 수행하는 드릴은, 머드에 의한 유동성이 유지되어 드릴링 작업이 순조롭게 진행될 수 있다.

전술한 바와 같이 머드는 드릴링 영역에서 사용된 후, 선체 측으로 운반되는데, 드릴링 작업 및 각종 장비의 운용 중 발생되는 드레인 유체(Drain fluid)는 드레인 스커퍼(Drain scupper)를 통하여 오염된 드레인 시스템(contaminated drain system)으로 이송된다.

이러한 오염된 유체는 머드 성분을 포함하고 있으므로, 높은 밀도와 점도를 갖는다.

그런데, 오염된 유체의 머드가 드레인 시스템의 드레인탱크에 높은 밀도와 점도로 계속 쌓이게 되면, 드릴 작업영역 측으로 원활하게 이송되지 못하는 문제점이 발생된다.

본 발명의 일 실시 예는, 시추선의 드릴링 영역 측으로 머드가 원활하게 순환되도록 드레인탱크에 높은 밀도와 점도로 쌓이는 현상을 방지할 수 있는 머드처리장치 및 이를 포함하는 시추선을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 시추선의 드릴 영역에 대해 순환되는 머드가 유체와 함께 유입되도록 마련되는 드레인탱크; 및 상기 드레인탱크에 대해 유체를 순환시키도록 상기 드레인탱크에 마련되는 유체순환유닛을 포함하는 머드처리장치가 제공될 수 있다.

상기 유체순환유닛은, 상기 드레인탱크의 하부와 상부를 연결하는 순환관; 및 상기 드레인탱크의 하부로부터 상부로 상기 유체가 순환되도록 상기 순환관에 배치되는 순환펌프를 포함할 수 있다.

상기 순환관에 연결되어 상기 드레인탱크의 상부에서 하부로 배치되되, 상기 순환되는 유체를 상기 머드에 유출하는 분사유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 분사유닛은, 상기 드레인탱크의 상부에서 하부로 배치되는 복수의 분사관을 포함하며, 상기 분사관에는 상호 간격을 두고 배치되되, 상기 유체를 분사하는 분사 홀 및 노즐 중 어느 하나가 마련될 수 있다.

상기 분사유닛은, 복수의 분사관을 선택적으로 개방시킬 수 있도록 상기 분사관에 배치되는 분사밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 순환유닛은, 상기 순환펌프의 전단에 배치되도록 상기 순환관에 마련되는 스트레이너(strainer); 및 상기 순환펌프의 후단에 배치되도록 상기 순환관에 마련되는 순환밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 해수를 분리하여 이송할 수 있도록 드레인탱크의 하부에 연결되는 해수분리유닛을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 해저를 시추 가능토록 드릴유닛이 문풀에 탑재되는 선체; 상기 드릴유닛 측으로 머드를 이송하도록 배치되는 머드 파이프; 및 라이저에 의해 상기 머드를 이송받도록 상기 라이저에 연결되는 전술한 상기 머드처리장치를 포함하는 시추선이 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 시추선의 드릴링 영역 측으로 머드가 원활하게 순환되도록 드레인탱크에 높은 밀도와 점도로 쌓이는 현상을 방지할 수 있는 머드처리장치 및 이를 포함하는 시추선을 제공할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 머드처리장치의 개념도이다.
도 2는, 도 1에 분사밸브가 추가된 개념도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 시추선의 개념도이다.

이하, 첨부된 도면에 도시된 특정 실시 예들에 의해 본 발명의 다양한 실시 예들을 설명한다. 후술되는 본 발명의 실시 예들에 차이는 상호 배타적이지 않은 사항으로 이해되어야 한다. 즉 본 발명의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은, 일 실시 예에 관련하여 다른 실시 예로 구현될 수 있으며, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 변경될 수 있음이 이해되어야 하며, 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.

도 1과 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 머드처리장치(110)는, 시추선의 드릴 영역에 대해 순환되는 머드가 유체와 함께 유입되도록 마련되는 드레인탱크(120)와, 드레인탱크(120)에 대해 유체를 순환시키도록 드레인탱크(120)에 마련되는 유체순환유닛(130)을 포함한다.

이러한 본 실시 예에 따르면, 해저의 드릴 영역을 순환한 머드는, 라이저(116)를 통해 이송되어 암석 조각과 같은 불순물을 걸어 내는 드레인 스커퍼(미도시)를 거쳐 오염된 머드를 재처리하는 드레인 시스템의 드레인탱크(120)로 유입된다.

이때 머드는 해수를 포함하는 유체와 함께 드레인탱크(120)로 유입되며, 드레인탱크(120)에서 해수가 배수되면서 드릴 영역에 필요한 점도와 밀도로 저장된다. 이러한 머드는 다시 드릴 영역으로 이송되어 드릴링 작업에 사용된다.

이러한 본 실시 예에 따른 드레인탱크(120)에는, 드레인탱크(120)로 머드와 함께 유입된 해수를 순환시킬 수 있는 유체순환유닛(130)이 마련된다.

이러한 유체순환유닛(130)은, 드레인탱크(120)의 내부로 계속 쌓이는 머드에 간섭하여 머드가 필요 이상의 밀도와 점도 성질을 갖는 현상을 방지할 수 있다.

이처럼 본 실시 예에 따른 머드처리장치(110)는, 시추선의 드릴링 영역 측으로 머드가 원활하게 순환되도록 머드가 드레인탱크(120)에 높은 밀도와 점도로 쌓이는 현상을 방지할 수 있다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 실시 예에 따른 유체순환유닛(130)은, 드레인탱크(120)의 하부와 상부를 연결하는 순환관(131)과, 드레인탱크(120)의 하부로부터 상부로 유체가 순환되도록 순환관(131)에 배치되는 순환펌프(132)를 포함할 수 있다.

순환관(131)은, 순환펌프(132)에 의해 해수를 순환시킬 수 있도록 드레인탱크(120)의 하부로부터 상부로 연결된다. 이에 따라 순환펌프(132)가 작동될 때, 해수는 순환관(131)을 통해서 드레인탱크(120)의 상부로 이송된다.

본 실시 예에 따른 유체순환유닛(130)은, 순환펌프(132)의 전단에 배치되도록 순환관(131)에 마련되는 스트레이너(135, strainer)와, 순환펌프(132)의 후단에 배치되도록 순환관(131)에 마련되는 순환밸브(133)를 더 포함할 수 있다.

스트레이너(135)는, 순환펌프(132)를 통해 이송되는 해수로부터 불순물을 걸어낼 수 있는 필터로 작용하며, 이에 따라 일정부분 여과된 해수가 순환펌프(132)에 의해 순환관(131)을 따라 드레인탱크(120)의 상부로 이송될 수 있다.

이러한 순환관(131)에 의한 해수의 순환은 순환밸브(133)를 개방함으로써 가능하다. 즉 해수의 순환이 필요하지 않는 경우에는 순환밸브(133)에 의해 순환관(131)을 폐쇄할 수 있다.

전술한 바와 같은 머드처리장치(110)는, 순환관(131)에 연결되어 드레인탱크(120)의 상부에서 하부로 배치되되 순환되는 유체를 머드에 유출하는 분사유닛(140)을 더 포함할 수 있다.

분사유닛(140)은, 드레인탱크(120)로 유입되어 쌓이는 머드에 가압된 해수를 분사하여 점점 밀도와 점도가 높아지도록 뭉치는 머드를 분산시킬 수 있으며, 이에 따라 머드의 점도와 밀도가 떨어질 수 있다.

이러한 분사유닛(140)은, 드레인탱크(120)의 상부에서 하부로 배치되는 복수의 분사관(141)을 포함하며, 분사관(141)에는 상호 간격을 두고 배치되되, 유체를 분사하는 분사 홀(142) 및 노즐 중 어느 하나가 마련될 수 있다. 본 실시 예에 따르면, 분사관(141)에는 드릴링 가공에 의해 분사 홀(141)이 마련될 수 있다.

분사관(141)에는, 분사 홀(142)이 드레인탱크(120)의 중심부를 향해 일정 간격의 한 방향으로 배치될 수 있을 뿐만 아니라, 좌우 또는 앞뒤로 교번되게 배치될 수 있다.

이처럼 배치되는 분사 홀(142)에 의해 해수는 드레인탱크(120)에 대한 머드의 밀도와 점도가 높아지는 사각영역을 없애면서 고르게 분사될 수 있다. 머드의 사각영역은, 머드의 밀도와 점도가 필요 이상으로 높아지는 영역이다.

또한 본 실시 예에 따른 분사유닛(140)은, 복수의 분사관(141)을 선택적으로 개방시킬 수 있도록 분사관(141)에 배치되는 분사밸브(143)를 더 포함할 수 있다.

즉, 분사관(141)은, 드레인탱크(120)의 중심부로부터 사방에 또는 원주 방향으로 고르게 배치될 수 있으며, 머드의 유입량이 적은 상태에서 모든 분사관(141)을 필요 이상으로 가동시키는 경우에는 머드의 밀도와 점도가 현저하게 낮아질 수 있다.

이를 대비하여 분사밸브(143)가 각각의 분사관(141)에 배치됨으로써 분사관(141)들이 선택적으로 가동될 수 있으며, 드레인탱크(120)의 하부에서 상부로 적절한 양의 해수가 순환될 수 있다.

본 실시 예에 따른 머드처리장치(110)는, 해수를 분리하여 이송할 수 있도록 드레인탱크(120)의 하부에 연결되는 해수분리유닛(150)을 더 포함할 수 있다.

이러한 해수분리유닛(150)은, 머드에서 분리되는 불필요한 해수를 처리할 수 있는 해수처리시스템으로 해수를 이송시킬 수 있다.

도 1내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 해저를 시추 가능토록 드릴유닛(110)이 문풀에 탑재되는 선체(100)와, 드릴유닛(110) 측으로 머드를 이송하도록 배치되는 머드 파이프(115)와, 라이저(116)에 의해 머드를 이송받도록 라이저(116)에 연결되는 전술한 머드처리장치(110)를 포함하는 시추선이 제공될 수 있다.

일 예로, 시추선에서 머드순환 방식에 의한 시추 작업의 진행은 다음과 같다.

해저의 유정에 드릴 파이프(111)와 머드 파이프(115)를 포함하는 드릴유닛(110)이 삽입되며, 드릴유닛(110) 내의 머드 파이프(115)를 통해 머드(Mud)가 드릴 비트(112) 측으로 공급된다.

이때 머드 파이프(115)에 머드가 공급되면, 머드의 유동압력과 드릴유닛(110)의 단부에 설치된 드릴 비트(112)에 의해 자원을 채취하기 위한 시추가 진행된다.

그리고, 시추 과정에서 발생하는 지반의 암석 조각들은, 공급된 머드와 함께 드릴유닛(110)의 외부에 마련된 라이저(116)를 통해 이송되어, 드레인 스커퍼를 거처 전술한 드레인 시스템으로 유입된다.

이때 드레인 시스템의 드레인탱크(120)를 포함하는 머드처리장치(110)는, 드레인탱크(120)의 내부에서 해수를 순환시켜 머드가 필요 이상으로 밀도와 점도가 높아지는 현상을 방지할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 이를 기초로 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다 할 것이다.

100: 선체 110: 드릴유닛
111: 드릴 파이프 112: 드릴 비트
115: 머드 파이프 116: 라이저
110: 머드처리장치 120: 드레인탱크
130: 유체순환유닛 131: 순환관
132: 순환펌프 133: 순환밸브
135: 스트레이너 140: 분사유닛
141: 분사관 142: 분사 홀
143: 분사밸브