중량물이 하향 배치된 드릴쉽

중량물이 하향 배치된 드릴쉽{DRILLSHIP HAVING A DOWNWARDLY DISPOSED WEIGHT}

본 발명은, 드릴쉽에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 머드 펌프와 액티브 머드 탱크를 포함하는 중량물을 메인 데크의 하부에 배치하여 선체의 무게 중심을 낮춘 드릴쉽에 관한 것이다.

국제적인 급격한 산업화 현상과 공업이 발전함에 따라 석유와 같은 지구 자원의 사용량은 점차 증가하고 있으며, 이에 따라 원유의 안정적인 생산과 공급이 전 지구적인 차원에서 대단히 중요한 문제로 떠오르고 있다.

이와 같은 이유로, 최근에는 지금까지 경제성이 없어 무시되어 왔던 군소의 한계 유전(marginal field)이나 심해 유전의 개발이 경제성을 가지게 되었으며, 따라서 해저 채굴 기술의 발달과 더불어 이런 유전의 개발에 적합한 시추 설비를 구비한 시추선이 개발되어 있다.

종래의 해저 시추에는 다른 예인선에 의해서만 항해가 가능하고 계류 장치를 이용하여 해상의 일 점에 정박한 상태에서 해저 시추 작업을 하는 해저 시추 전용의 리그선(rig ship)이나 고정식 플랫폼이 주로 사용되었다.

그러나, 최근에는 첨단의 시추 장비를 탑재하고 자체의 동력으로 항해를 할 수 있도록 일반 선박과 동일한 형태로 제작된 시추선(Drill ship)과 해상공장인 FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading) 등이 개발되어 해저 시추 및 생산에 사용되고 있다.

군소 유전 개발을 위해서는 그 위치를 자주 옮겨야 하는 작업 조건에 따라, 시추선은 예인선 없이 동력으로 항해를 할 수 있도록 제작된다.

도 1은 종래의 드릴쉽의 우현 측면도를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 드릴쉽을 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 선수부 메인 데크(MD)에는 머드 모듈이 마련되고, 머드 모듈의 내부에는 고압 머드 펌프와 액티브 머드탱크 등의 머드 공급 관련 장비가 설치되고, 그 상측부에는 드릴 파이프가 적치된다.

머드 모듈에는 전술한 고 하중의 머드 펌프, 액티브 머트 탱크, 시멘트 유닛 등이 내부에 마련되고, 그 상측부에는 드릴링 시 사용되는 드릴 파이프가 적치되므로 머드 모듈의 높이가 높아질수록 드릴쉽의 무게 중심(center of gravity) 즉, 수직 중심(vertical center of gravity)도 높아지게 된다.

그 결과 선박이 외부의 힘에 의하여 옆으로 기울어졌을 때 원상태로 되돌아오려는 성질인 복원성도 떨어지게 되어 드릴쉽의 안정성(stability)에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다. 복원성이 좋아야 심한 바람과 파도에도 드릴쉽이 전복되지 않고 안정적인 작업을 할 수 있다.

그리고, 메인 데크에는 드릴링이 이루어지는 장소로 제공되는 드릴 플로어(drill floor)가 마련되고, 드릴 플로어에는 고 하중의 데릭, 트레블링 블록(traveling block), 히브 컴펜세이터(heave compensator) 등이 설치된다.

종래에는 문풀 센터의 위치가 드릴쉽의 센터보다 선수부 방향으로 위치하므로 드릴쉽의 주요 하중인 데릭의 무게 중심이 선체 중심이 아닌 선수부에 위치한다.

따라서, 드릴쉽의 종방향 중심(longitudinal center of gravity)이 선수부 방향으로 치우치므로 드릴쉽의 이동 시(transit condition) 조파 저항(배가 달릴 때는 선수미(船首尾)에서 규칙적인 파도가 일어나는데, 이로써 소요되는 배의 에너지 손실은 일종의 저항이 되며, 이것을 조파 저항이라고 한다)이 커져 이동 성능이 저하되고, 복원성 및 시추 작업 시 다이나믹 포지션(dynamic position)에 불리한 단점이 있다.

이러한 조파 저항으로 인한 문제점을 해결하기 위해 선미부의 밸러스팅(ballasting)을 조절하여 트림(trim)을 맞춰야 하므로 선미부에 별도의 홀드 밸러스트 탱크를 마련해야 하고, 이는 밸러스트 탱크의 용량 증가로 이어진다.

한편, 종래에 홀드 밸러스트 탱크와 문풀 사이의 공간은, 도 2에 도시된 바와 같이, 빈 공간(void space)으로 남아 있어 공간 활용도가 떨어진다. 전술한 바와 같이 선체의 무게 중심이 높아질수록 복원성과 운동성이 떨어지므로, 이 빈 공간을 활용하여 선체의 무게 중심을 낮출 수 있는 개선책이 요구된다.

또한, 종래에는 문풀과 선수부 사이에 마련되는 탱크의 배치가 효율적이지 못했다.

구체적으로, 문풀로부터 드릴 워터 탱크, 브라인 탱크, 베이스 오일 탱크, 머드 저장탱크, 드레인 탱크룸, 벌크 저장 탱크룸이 차례로 마련되었다. 이 중 머드 저장탱크와 벌크 저장 탱크룸에 마련되는 벌크 저장 탱크는 머드 시스템 관련 장비로 서로 관련성이 있다.

하지만, 드릴링 작업이 완료된 후에 시추 된 웰(well)에 채워지는 브라인 탱크와, 드릴링 작업 중에 웰로 공급되는 베이스 오일 탱크와, 드릴 플로어나 메인 데크 등으로부터 유입되는 오일, 머드, 오수 등이 저장되며 드레인 탱크룸에 마련되는 드레인 탱크는 서로 관련성이 떨어진다.

따라서, 전술한 탱크의 효율적인 배치에 대한 개선책도 요구된다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 선체의 무게 중심을 낮춰 복원성 및 운동성을 향상시키고, 운동성의 향상으로 불필요해진 구조물을 삭제하여 공간을 확보함으로써 효율적으로 탱크를 배치할 수 있는 중량물이 하향 배치된 드릴쉽을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 머드(mud)를 해저로 펌핑하는 머드 펌프; 및 시추 작업에 사용되는 머드가 저장되는 액티브 머드 탱크를 포함하며, 상기 머드 펌프와 상기 액티브 머드 탱크를 메인 데크의 하부 영역에 마련하여 선체의 수직 중심(vertical center of gravity)을 낮춤으로써 선미부에 마련된 홀드 밸러스트 탱크를 제거하고, 상기 선미부 방향으로 상기 선체의 종방향 중심(longitudinal center of gravity)을 이동시키는 것을 특징으로 하는 드릴쉽이 제공될 수 있다.

문풀과, 드릴 플로어에 마련되는 데릭을 상기 선미부 방향으로 이동시켜 선체의 종방향 중심을 선미부로 이동시킬 수 있다.

문풀과 선수부에 배치되는 머드 저장 탱크 사이에 마련되는 머드 펌프룸을 더 포함하며, 상기 머드 펌프와 상기 액티브 머드 탱크는 상기 머드 펌프룸에 마련될 수 있다.

상기 머드 펌프룸의 일측부는 상기 문풀과 접하게 마련되고, 타측부는 상기 머드 저장 탱크와 접하게 마련될 수 있다.

상기 머드 저장 탱크와 선수부 사이에 배치되되 일측부가 상기 머드 저장 탱크와 접하게 마련되는 벌크 저장 탱크룸을 더 포함할 수 있다.

상기 벌크 저장 탱크룸과 상기 선수부 사이에 배치되되 일측부가 상기 벌크 저장 탱크룸과 접하게 마련되는 배전반룸을 더 포함할 수 있다.

문풀 주변 영역의 폭 방향 빈 공간(void space)에 마련되는 드릴 워터 탱크를 더 포함할 수 있다.

제거된 상기 홀드 밸러스트 탱크 영역에 마련되는 드레인 탱크룸을 더 포함할 수 있다.

상기 드레인 탱크룸과 문풀의 사이에 마련되는 브라인 탱크와 베이스 오일 탱크를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 머드 펌프와 액티브 머드 탱크가 구비된 드릴쉽에 있어서, 상기 머드 펌프와 상기 액티브 머드 탱크를 메인 데크의 하부에 마련하여 선체의 수직 중심을 낮춰 선미부에 마련된 홀드 밸러스트 탱크를 제거하고, 상기 홀드 밸러스트 탱크가 제거되어 확보된 선미부 공간 방향으로 문풀과 데릭을 이동 배치하여 선체의 종방향 중심을 낮추는 것을 특징으로 하는 드릴쉽이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 머드 펌프와 액티브 머드 탱크를 메인 데크의 하부에 마련하여 선체의 수직 중심을 낮추고, 선체의 종방향 중심을 선미부로 이동시킴으로써 선체의 무게 중심을 낮춰 복원성 및 운동성을 향상시킬 수 있다.

또한, 운동성의 향상으로 불필요해진 홀드 밸러스트 탱크를을 삭제하여 공간을 확보함으로써 효율적으로 탱크를 배치할 수 있다.

도 1은 종래의 드릴쉽의 우현 측면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 드릴쉽을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중량물이 하향 배치된 드릴쉽의 우현을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 4는 도 3의 평면도이다.
도 5는 본 실시 예의 탱크 배치와 종래의 드릴쉽의 탱크 배치를 개략적으로 비교 도시한 평면도이다.

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 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중량물이 하향 배치된 드릴쉽의 우현을 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 4는 도 3의 평면도이고, 도 5는 본 실시 예의 탱크 배치와 종래의 드릴쉽의 탱크 배치를 개략적으로 비교 도시한 평면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 중량물이 하향 배치된 드릴쉽(1)은, 머드(mud)를 해저로 펌핑하는 머드 펌프(10)와, 시추 작업에 사용되는 머드가 저장되는 액티브 머드 탱크(20)와, 문풀(M)과 선수부에 배치되는 머드 저장 탱크(30) 사이에 마련되는 머드 펌프룸(40)과, 머드 저장 탱크(30)와 선수부 사이에 배치되되 일측부가 머드 저장 탱크(30)와 접하게 마련되는 벌크 저장 탱크룸(50)과, 벌크 저장 탱크룸(50)과 선수부 사이에 배치되되 일측부가 벌크 저장 탱크룸(50)과 접하게 마련되는 배전반룸(60)과, 문풀(M) 주변 영역의 폭 방향 빈 공간(void space)에 마련되는 드릴 워터 탱크(70)와, 제거된 홀드 밸러스트 탱크(HB) 영역에 마련되는 드레인 탱크룸(80)과, 드레인 탱크룸(80)과 문풀(M)의 사이에 마련되는 브라인 탱크(90)와 베이스 오일 탱크(100)를 구� ��한다.

본 실시 예는 중량물인 머드 펌프(10)와 액티브 머드 탱크(20)를 메인 데크(MD)의 하부 영역에 마련하여 선체의 수직 중심(vertical center of gravity)을 낮춤으로써 요구되는 밸러스트 용량을 이전에 비해 줄일 수 있어, 종래의 선미부에 마련되는 홀드 밸러스트 탱크(HB, 도 2 참조)를 제거할 수 있다.

선미부에서 홀드 밸러스트 탱크(HB)가 제거되므로 제거된 홀드 밸러스트 탱크(HB)만큼 추가적인 공간을 확보할 수 있고, 확보된 공간을 이용하여 문풀(M)과 데릭(D)을 선미부 방향으로 약 11m 이동시켜 선체의 종방향 중심(longitudinal center of gravity)을 선수부가 아닌 선체의 중앙부에 맞출 수 있다.

구체적으로, 종래에는 문풀 센터의 위치가 드릴쉽의 센터보다 선수부 방향으로 위치하므로 드릴쉽의 주요 하중인 데릭(D)의 무게 중심이 선체 중심이 아닌 선수부에 위치하였다.

따라서, 드릴쉽의 종방향 중심(longitudinal center of gravity)이 선수부 방향으로 치우치므로 드릴쉽의 이동 시(transit condition) 조파 저항이 커져 이동 성능이 저하되고, 복원성이 떨어지며, 드릴링 작업 시 다이나믹 포지션(dynamic position)에 불리한 단점이 있었다.

이러한 조파 저항으로 인한 문제점을 해결하기 위해 선미부의 밸러스팅(ballasting)을 조절하여 트림(trim)을 맞춰야 하므로 선미부에 별도의 홀드 밸러스트 탱크(HB)를 마련해야 했다.

본 실시 예는 머드 펌프(10)와 액티브 머드 탱크(20)를 메인 데크(MD)의 하부 영역에 배치하고, 종방향 중심을 선수부가 아닌 선체의 중앙부에 맞춤으로써 홀드 밸러스트 탱크(HB) 등을 제거하여 밸러스트 용량을 줄일 수 있다.

또한, 제거된 홀드 밸러스트 탱크(HB)의 공간과 종래의 문풀(M) 후방의 빈 공간(도 2 참조)을 이용하여 탱크를 효율적으로 배치할 수 있고, 이로 인해 배관도 효율적으로 배치할 수 있다.

나아가, 머드 펌프(10)와 액티브 머드 탱크(20)를 머드 모듈(110)이 아닌 메인 데크(MD)의 하부 영역에 마련함으로써 머드 모듈(110)의 크기를 줄여 메인 데크(MD) 상에서 추가적인 공간을 확보할 수 있다.

이하에서 본 실시 예의 구성을 설명한다.

머드 펌프(10)는, 드릴링 작업 시 드릴 비트(drill bit)에 머드를 공급하는 것으로서, 본 실시 예에서 머드 펌프(10)는 선체의 수직 중심을 낮추기 위해 종래와 달리, 도 3에 도시된 바와 같이, 메인 데크(MD)의 하부에 위치되는 머드 펌프룸(40)에 마련된다.

본 실시 예에서 머드 펌프(10)는 예를 들어 4대가 설치될 수 있고, 각각의 머드 펌프(10)는 중량물이므로 머드 펌프(10)를 머드 펌프룸(40)에 마련함으로써 선체의 수직 중심을 선저부 방향으로 낮출 수 있다.

액티브 머드 탱크(20)는, 머드 펌프(10)에서 펌핑되기 전의 머드가 최종적으로 저장되는 곳으로서, 본 실시 예에서 액티브 머드 탱크(20)는 선체의 수직 중심을 낮추기 위해 종래와 달리, 도 3에 도시된 바와 같이, 머드 펌프룸(40)에 마련된다.

본 실시 예에서 액티브 머드 탱크(20)는 복수로 마련될 수 있고, 오일 기반 머드(oil based mud)가 저장되는 오일 액티브 머트 탱크와 수 기반 머드(water based mud)가 저장되는 워터 액티브 머드 탱크를 포함할 수 있다.

또한, 본 실시 예에서 예를 들어 오일 액티브 머드 탱크는 6개가 마련될 수 있고, 워터 액티브 머드 탱크는 4개가 마련될 수 있다.

본 실시 예는 복수로 마련되는 액티브 머드 탱크(20)를 메인 데크(MD)의 상부가 아닌 메인 데크(MD)의 하부에 위치되는 머드 펌프룸(40)에 마련함으로써 머드 펌프(10)와 같이 선체의 수직 중심을 선저부 방향으로 낮출 수 있다.

머드 저장 탱크(30)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 머드 펌프룸(40)과 벌크 저장 탱크룸(50) 사이에 마련되며, 머드 저장 탱크(30)에는 액티브 머드 탱크(20)로 펌핑되기 전의 제조된 머드가 저장된다.

본 실시 예에서 머드 저장 탱크(30)에 저장된 머드는 머드 이송 펌프에 의해 액티브 머드 탱크(20)로 공급되며, 머드 이송 펌프는 액티브 머드 탱크(20)에 저장된 머드를 해저로 공급하는 전술한 고압의 머드 펌프(10)와 다른 기능을 한다.

머드 펌프룸(40)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 문풀(M)과 머드 저장 탱크(30)의 사이에 마련되며, 본 실시 예에서 머드 펌프룸(40)이 마련되는 공간은, 도 5에 도시된 바와 같이, 홀드 밸러스트 탱크(HB)가 제거되어 확보된 공간과, 종전의 문풀(M) 후방의 빈 공간(void space)을 이용하여 확보될 수 있다.

벌크 저장 탱크룸(50)은, 머드의 재료가 되는 벤토나이트(bentonite), 중정석(barite) 등이 분말(bulk) 형태로 저장되는 벌크 저장 탱크가 마련되는 곳으로, 본 실시 예에서 벌크 저장 탱크룸(50)은 머드 저장 탱크(30)와 후방부가 접하도록 마련될 수 있다.

본 실시 예는 머드 펌프(10)와 액티브 머드 탱크(20)가 마련되는 머드 펌프룸(40)과, 머드 저장 탱크(30)와, 벌크 저장 탱크룸(50)을 서로 근접되게 마련함으로써 각각의 탱크와 펌프를 연결하는 배관을 단순화할 수 있고, 이로 인해 펌프의 펌핑에 소요되는 동력을 줄일 수 있다.

특히, 액티브 머드 탱크(20)와 머드 저장 탱크(30)와 벌크 저장 탱크에 저장되는 액체와 분체는 배관의 절곡부에서 점성이나 적층되어서 배관이 막힐 수 있다. 하지만, 본 실시 예는 서로 관련되는 탱크를 서로 근접되게 배치함으로써 배관의 막힘 등의 현상을 줄일 수 있는 이점이 있다.

배전반룸(60)은, 펌프나 탱크 등의 구동에 필요한 전력을 분배하는 장비가 마련되는 곳으로, 본 실시 예는, 도 4에 도시된 바와 같이, 배전반룸(60)을 머드 시스템 관련 장비가 배치되는 영역과 근접되게 배치함으로써 전선 등의 길이를 줄일 수 있다.

드릴 워터 탱크(70)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 문풀(M) 주변의 폭 방향 영역에 마련될 수 있다. 종래의 문풀(M) 주변의 폭 방향 영역은, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 빈 공간이었다.

본 실시 예는 문풀(M) 주변의 빈 공간에 드릴 워터 탱크(70)를 마련함으로써 공간 활용도를 높일 수 있다.

또한, 드릴 워터 탱크(70)에 저장되는 액체는 머드와 같은 점성이 있는 액체가 아니고 청수(fresh water)이므로, 배관의 절곡부에서 물이 적층되어 배관이 막히는 현상도 거의 없으므로 본 실시 예와 같이 머드 시스템 관련 장비와 떨어지게 배치해도 문제점은 거의 발생 되지 않는다.

드레인 탱크룸(80)은, 메인 데크(MD)나 드릴 플로어 등에서 유입되는 오일, 오수, 머드 등을 포함하는 드레인이 저장되는 드레인 탱크가 마련되는 곳이다.

본 실시 예에서 드레인 탱크룸(80)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 홀드 밸러스트 탱크(HB)가 제거됨으로 인해 확보되는 공간에 마련될 수 있다.

본 실시 예에서 드레인 탱크에 저장되는 드레인이 드릴링 작업 시나 드릴링 작업 후의 웰에 채워지는 등의 용도로 사용되는 것이 아니므로, 연관성이 없는 드레인 탱크를 다른 탱크를 대신하여 선미부에 배치한 것이다.

브라인 탱크(90)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 드레인 탱크룸(80)과 문풀(M) 사이 즉, 문풀(M)의 후방 좌현에 마련된다. 이는 브라인 탱크(90)에 저장된 저장물은 드릴링 작업이 완료된 후에 웰(well)이 앉정적인 상태를 유지하도록 웰에 채워지는 점에서 다른 탱크와 기능이 다르기 때문이다.

베이스 오일 탱크(100)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 드레인 탱크룸(80)과 문풀(M) 사이 즉, 문풀(M)의 후방 우현에 마련된다. 베이스 오일 탱크(100)는, 머드가 윤활성을 갖도록 머드에 첨가되는 오일이 저장되는 탱크로, 본 실시 예에서 베이스 오일 탱크(100)는 문풀(M)의 우현 폭방향에 있는 빈 공간에 마련될 수 있다.

한편, 본 실시 예는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 드레인 탱크룸(80)의 바로 후방에 배치되며, MGO(Marine Gas Oil)를 포함하는 오일이 저장되는 연료 저장 탱크(120)를 더 포함한다.

본 실시 예는 전술한 바와 같이 선체의 무게 중심을 낮춰 홀드 밸러스트 탱크(HB)를 제거할 수 있고, 제거된 홀드 밸러스트 탱크(HB)가 차지하고 있는 공간의 일부를, 도 5에 도시된 바와 같이, 연료 저장 탱크(120)의 확장 공간으로 이용하여 연료 저장 탱크(120)에 저장되는 오일의 용량을 늘릴 수 있는 이점이 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시 예는 머드 펌프와 액티브 머드 탱크를 메인 데크의 하부에 마련하여 선체의 수직 중심을 낮추고, 선체의 종방향 중심을 선미부로 이동시킴으로써 선체의 무게 중심을 낮춰 복원성 및 운동성을 향상시킬 수 있다.

또한, 운동성의 향상으로 불필요해진 홀드 밸러스트 탱크를을 삭제하여 공간을 확보함으로써 효율적으로 탱크를 배치할 수 있고, 머드 모듈의 사이즈를 줄일 수 있으며, 연료 저장 탱크의 용량도 늘릴 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 : 중량물이 하향 배치된 드릴쉽 10 : 머드 펌프
20 : 액티브 머드 탱크 30 : 머드 저장 탱크
40 : 머드 펌프룸 50 : 벌크 저장 탱크룸
60 : 배전반룸 70 : 드릴 워터 탱크
80 : 드레인 탱크룸 90 : 브라인 탱크
100 : 베이스 오일 탱크 110 : 머드 모듈
120 : 연료 저장 탱크 D : 데릭
HB : 홀드 밸러스트 탱크 M : 문풀
MD : 메인 데크