시추부 경사를 감안한 시추시스템 및 이를 이용한 심도 보정 방법

시추부 경사를 감안한 시추시스템 및 이를 이용한 심도 보정 방법{Coring system considering tilting of coring part and Method of compensating depth of coring part using the same}

본 발명은 시추부 경사를 감안한 시추시스템 및 이를 이용한 심도 보정 방법에 관한 것이다.

지질자원의 연구 또는 퇴적층으로부터 지구의 역사와 환경변화를 관찰하기 위한 시추장치가 많이 개발되어 왔다.

대부분의 시추장치에서는 시추대상물이 위치할 코어를 가지는 시추부를 해저 또는 하저에 위치시킨 후 중력 등을 이용하여 퇴적물에 삽입시킨다. 시추부의 삽입에 의해 퇴적물이 코어에 위치하게 되며 시추부를 회수하여 퇴적물 샘플을 얻게 된다.

그런데, 대부분의 시추에서 시추부는 해저 또는 하저의 깊은 곳에 위치하기 때문에 시추부가 수직을 유지하면서 퇴적물에 삽입했는지 확인하기 어려운 문제가 있다.

시추부가 수직을 유지하지 않고 퇴적물에 삽입하는 경우, 예상하는 샘플의 퇴적물 내에서의 위치(깊이)와 실제 얻어진 샘플의 퇴적물 내에서의 위치(깊이)가 상이하게 되는 문제가 있다.

도 1은 시추부가 수직을 유지하면서 퇴적물에 정확하게 삽입된 경우를 나타낸 것이고, 도 2는 시추부가 해저면에 경사를 이루면서 부정확하게 삽입된 경우를 나타낸다.

시추부 코어에 퇴적물이 동일한 길이로 샘플링되는 경우, 실제로는 도 1의 시추와 도 2의 시추는 다른 깊이에서 시추가 이루어진 것이다.

그런데, 현재의 시추 시스템에서는 도 2와 같이 경사져서 시추가 이루어진 경우 실제 심도로 보정할 수 있는 방법이 없다.

따라서 본 발명의 목적은 시추부 경사를 감안한 시추시스템 및 이를 이용한 심도 보정 방법을 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 목적은 시추 시스템에 있어서, 시추 대상물이 채워지는 코어를 갖는 시추부; 상기 시추부의 상하운동을 제어하는 구동부; 상기 시추부와 상기 구동부를 연결하는 로프; 상기 시추부의 경사도를 측정하는 경사계를 포함하는 것에 의하여 달성된다.

상기 시추부의 심도를 측정할 수 있는 심도계를 더 포함할 수 있다.

상기 시추부는, 내부 수용공간을 가지는 중량체를 포함하며, 상기 경사계와 상기 심도계는 상기 내부 수용공간에 위치할 수 있다.

상기 중량체는, c자 형태의 서브중량체를 복수개 포함하며, 상기 경사계와 심도계 중 적어도 어느 하나는 복수의 서브중량체에 걸쳐 위치할 수 있다.

상기 중량체는 단일 형태로 이루어져 있을 수 있다.

상기 경사계와 상기 심도계의 데이터로부터 상기 시추부의 실제 심도를 보정하는 심도보정부를 더 포함할 수 있다.

상기 본 발명의 목적은 시추 대상물이 채워지는 코어를 갖는 시추부; 상기 시추부의 상하운동을 제어하는 구동부; 상기 시추부와 상기 구동부를 연결하는 로프를 포함하는 시추시스템에서 시추부의 경사를 보정하는 방법에 있어서, 시추과정에서 상기 시추부의 경사도 및 심도를 측정하는 단계와; 측정된 경사도 및 심도를 기초로 시추부의 실제 시추 깊이를 보정하는 단계를 포함하는 것에 의해 달성될 수 있다.

상기 보정단계에서는, 심도에 따른 경사도 변화를 계산하여 실제 시추 깊이를 계산할 수 있다.

경사도 측정을 위한 경사계 및 심도 측정을 위한 심도계는 상기 시추부 내에 위치할 수 있다.

상기 시추부는 내부 수용공간을 가지는 중량체를 포함하며, 상기 경사계와 상기 경사도 측정을 위한 심도계 및 심도 측정을 위한 심도계는 상기 수용공간 내에 위치할 수 있다.

상기 중량체는, c자 형태의 서브중량체를 복수개 포함하며, 상기 경사계와 심도계 중 적어도 어느 하나는 복수의 서브중량체에 걸쳐 위치할 수 있다.

상기 중량체는 단일 형태로 이루어져 있을 수 있다.

본 발명에 따르면 시추부 경사를 감안한 시추시스템 및 이를 이용한 심도 보정 방법이 제공된다.

도 1은 시추가 수직으로 이루어진 경우를 나타낸 것이고,
도 2는 시추가 경사지게 이루어진 경우를 나타낸 것이고,
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 시추 시스템을 나타낸 것이고,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 심도보정 방법을 나타낸 것이고,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 심도와 경사도 측정 사례를 나타낸 것이고,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 심도와 경사도 측정의 다른 사례를 나타낸 것이고,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 시추 시스템을 나타낸 것이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 사상이 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.

이하에서는 시추부를 중력체(웨이트)를 이용하는 타입으로 예시하여 설명하나, 본 발명의 시추부는 피스톤을 이용하는 타입 또는 상자형 시추 타입에도 적용될 수 있다.

또한 이하에는 해저면의 퇴적물을 시추하는 것을 예시하여 설명하나, 본 발명은 하저의 퇴적물 시추나 퇴적물 외의 다른 시추대상물에도 적용될 수 있다.

도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 시추 시스템을 설명한다.

시추시스템(1)은 시추부(10), 구동부(20), 로프(30) 및 경사/심도계(51)를 포함한다.

시추부(10)와 구동부(20)는 로프(30)를 통해 연결되어 있으며, 구동부(20)의 작동에 의해 시추부(10)는 상승 및 하강한다. 경사/심도계(51)는 시추부(10)의 경사도와 심도를 측정한다.

시추부(10)는 중량체(11) 및 시추로드(12)로 구성되며, 시추로드(12)에는 퇴적물이 위치할 수 있는 빈 공간인 시추 코어(13)가 형성되어 있다. 중량체(11)의 상부는 로프(30)에 연결되어 있으며, 구동부(20)의 작동에 의해 시추부(10)는 상승 및 하강한다.

시추부(10)가 해저면에 위치한 후, 로프(30)가 더 풀리면 중량체(11)의 무게에 의해 시추로드(12)가 퇴적물로 삽입된다. 삽입과정에서 시추 코어(13)에 퇴적물 샘플이 위치하게 된다.

구동부(20)는 전동모터 등을 이용하여 구성할 수 있으며, 시추부(10)를 상승 및 하강시킨다. 시추가 선상에서 이루어지는 경우 구동부(20)는 선상에 위치하게 된다. 구체적으로는, 구동부(20)는 전동윈치(winch)일 수 있다.

로프(30)는 구동부(20)와 시추부(10)를 연결하며, 구동부(20)의 동력을 시추부(10)에 전달한다. 로프(30)는 동력 전달에 적합한 재질과 형태이면 어떤 것이라도 사용할 수 있다. 예를 들어, 천연물질 로프, 합성섬유 로프, 금속 와이어, 체인 등이 사용될 수 있다.

로프(30)는 2개의 도르래(41, 42)에 의해 연장방향이 변경된다. 제1도르래(41)에 의해 시추부(10)의 중력에 의한 수직방향으로 연장방향이 변경되며, 제2도르래(42)에 의해 구동부(20)로부터 제1도르래(42) 사이에서 연장방향이 변경된다. 제1도르래(41)는 선상 크레인의 말단부에 위치할 수 있다.

다른 실시예에서, 제2도르래(42)는 생략될 수 있으며, 또 다른 실시예에서는 추가의 도르래가 사용될 수도 있다.

경사/심도계(51)는 중량체(11) 내에 위치한다. 중량체(11)에는 수용공간(11a)이 형성되어 있으며, 경사/심도계(51)는 수용공간(11a) 내에 위치한다.

경사/심도계(51)에서 측정한 경사도와 심도는 무선 또는 유선 방식으로 디스플레이부(61)와 심도보정부(62)로 전달된다. 디스플레이부(61)에서는 사용자 편의를 위해 시추 과정에 따른(시간에 따른) 심도와 경사도 변화를 보여준다. 도시하지는 않았지만 심도와 경사도 데이터를 저장하기 위한 저장부가 설치될 수 있다. 심도보정부(62)는 측정된 경사도와 심도를 기초로 실제 시추 깊이를 계산한다.

이상의 실시예는 다양하게 변형될 수 있다. 심도계와 경사계는 서로 분리되어 시추부(10)에 위치할 수 있다. 또한 심도계 없이 경사계만이 존재할 수도 있다. 경사계만이 존재할 경우 샘플링 퇴적물의 길이를 이용하여 실제 심도를 계산할 수도 있다. 또한 경사계만이 존재할 경우에도 시추가 수직으로 잘 이루어졌는지 여부를 판단할 수 있다.

이상의 실시예에서는 심도/경사계(51)가 중량체(11) 내에 존재하나, 심도/경사계(51)는 중량체(11) 외부에 위치하거나 시추 로드(12)에 부착되어 있을 수도 있다.

심도/경사계, 심도계 및 경사계는 시중의 제품 중 적절한 성능을 가진 것을 사용할 수 있으며, 방수나 중량체(11) 내의 수용을 위해 변형하여 사용할 수 있다.

이하 도 6을 참조하여 심도보정부의 실제 시추 깊이를 계산하는 방법에 대하여 설명한다.

시추가 진행되면 심도/경사계(51)에서 경사각(θ)와 심도(d)를 측정하게 된다. 측정된 결과는 심도보정부(62)로 전달된다.

시추가 경사지게 이루어진 경우, 해저면에 삽입된 시추로드의 길이(L1)와 실제 시추가 이루어진 해저면 깊이(L2)사이에 차이가 생긴다. 심도보정부(52)는 측정된 경사각(θ)와 심도(d)를 이용하여 실제 시추가 이루어진 해저면 깊이(L2)를 측정한다.

한편, 시추 과정에서 삽입 경사가 변화될 수도 있는데, 심도보정부(52)는 심도(d)에 따라 변화한 경사각(θ) 데이터를 이용하여 샘플링된 퇴적물의 길이별로 실제 시추 깊이를 계산할 수도 있다.

이하 도 7 및 도 8을 참조하여 심도와 경사도 측정 사례를 설명한다. 도 7은 시추기(10)의 경사가 2-3도 정도로 작은 경우이고, 도 8은 시추기(10)의 경사가 30도 이상으로 큰 경우이다. 도 7과 도 8에서 화살표는 시추기(10)가 해저면 내부로 삽입되는 시작점을 나타낸다.

도 7을 보면 시추기(10)의 삽입에 의해 심도는 10m이상 감소한다. 이 때 시추기(10)의 경사도 변화는 매우 미미하다. 반면 도 8을 보면 시추기(10)의 삽입 동안 시추기(10)의 경사가 30도 이상으로 기울어져 있다.

도 7 및 도 8의 경우 모두 심도보정부(52)에서 실제 심도로 보정하게 되며, 특히 도 8과 같이 시추 경사가 큰 경우 심도 보정의 효과가 크다

이하 도 9를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 시추 시스템을 설명한다.

중량체(11)는 복수의 서브 중량체(15, 16)로 이루어져 있다. 서브 중량체(15, 16)는 c자 타입으로 필요에 따라 그 사용개수를 조절할 수 있다. 각 서브 중량체(15, 16)에는 각각 수용공간(15a, 16a)이 존재하며 경사/심도계(51)가 수용공간(15a, 16a)에 위치한다.

각 서브 중량체(15, 16)에는 또한 결합홀(15b, 16b)이 형성되어 있으며, 별도의 체결수단이 결합홀(15b, 16b)을 통하여 서브 중량체(15, 16)를 밀착고정하게 된다.

다른 실시예에서 경사/심도계는 3개 이상의 서브 중량체에 걸쳐 위치할 수 있으며, 경사계와 심도계가 별도로 위치할 수도 있다.

이상과 같이 본 발명에 따르면 경사도 및 심도 측정을 통해 실제 시추 심도를 알 수 있다.

전술한 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 예시로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형하여 본 발명을 실시하는 것이 가능할 것이므로, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.