KR101599315B1 - 테스트 웰헤드 어셈블리 및 이를 이용한 bop 테스트 장치 - Google Patents
테스트 웰헤드 어셈블리 및 이를 이용한 bop 테스트 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 테스트 웰헤드 어셈블리 및 이를 이용한 BOP 테스트 장치에 관한 것으로, 테스트 웰헤드에 래칭 결합되는 BOP 장비를 지지할 수 있도록 서포트 지그를 장착함으로써, BOP 장비가 테스트 웰헤드에 래칭 결합된 상태에서 안정적인 지지 구조를 이루도록 하고, 이에 따라 BOP 장비에 대한 테스트 작업을 더욱 안전하고 편리하게 수행할 수 있고, 테스트 파이프가 삽입 결합되는 결합홈과 연통되는 블리드 유로를 형성함으로써, BOP 테스트 과정 중 테스트 파이프에서 발생할 수 있는 압력 저항을 방지할 수 있고, 이에 따라 내압 테스트 과정에서 테스트 파이프의 밀봉 결합 상태를 유도할 수 있고, 아울러 내압 테스트 과정에서 내부 유체의 누설 상태를 용이하게 파악할 수 있어 BOP 장비에 대한 테스트 작업을 더욱 안전하고 정확하게 수행할 수 있는 테스트 웰헤드 어셈블리 및 이를 이용한 BOP 테스트 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 테스트 웰헤드 어셈블리 및 이를 이용한 BOP 테스트 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 테스트 웰헤드에 래칭 결합되는 BOP 장비를 지지할 수 있도록 서포트 지그를 장착함으로써, BOP 장비가 테스트 웰헤드에 래칭 결합된 상태에서 안정적인 지지 구조를 이루도록 하고, 이에 따라 BOP 장비에 대한 테스트 작업을 더욱 안전하고 편리하게 수행할 수 있고, 테스트 파이프가 삽입 결합되는 결합홈과 연통되는 블리드 유로를 형성함으로써, BOP 테스트 과정 중 테스트 파이프에서 발생할 수 있는 압력 저항을 방지할 수 있고, 이에 따라 내압 테스트 과정에서 테스트 파이프의 밀봉 결합 상태를 유도할 수 있고, 아울러 내압 테스트 과정에서 내부 유체의 누설 상태를 용이하게 파악할 수 있어 BOP 장비에 대한 테스트 작업을 더욱 안전하고 정확하게 수행할 수 있는 테스트 웰헤드 어셈블리 및 이를 이용한 BOP 테스트 장치에 관한 것이다.
국제적인 급격한 산업화 현상과 공업이 발전함에 따라 석유와 같은 자원의 사용량은 점차 증가하고 있으며, 이에 따라 오일의 안정적인 생산과 공급이 전 지구적인 차원에서 대단히 중요한 문제로 떠오르고 있다.
이러한 이유로 최근에는 지금까지 경제성이 없어 무시되어 왔던 군소의 한계 유전(marginal field)이나 심해 유전의 개발이 경제성을 가지게 되었다. 따라서, 해저 채굴 기술의 발달과 더불어 이러한 유전의 개발에 적합한 시추설비를 구비한 시추선이 개발되어 있다.
종래의 해저 시추에는 근해의 일 지점에 정박하여 시추 작업을 하는 고정식 플랫폼이 주로 사용되었으나, 최근에는 3,000m 이상의 심해에서 시추 작업이 가능한 부유식 시추 설비가 개발되어 해저 시추에 이용되고 있다.
이러한 시추 설비에는 해저의 지하에 존재하는 석유나 가스 등을 시추할 수 있도록 데릭 시스템, 라이저, 드릴 스트링 등의 각종 시추 관련 장비들이 설치되어 있다.
최근에는 심해 유전의 개발이 활발하게 진행됨에 따라 각종 시추 장비들에 대한 안전성이 특히 중요하게 요구되는데, 시추 장비들 중 시추 과정에서의 안전과 가장 관련이 깊은 장비로서, BOP(Blow out Preventer, 분출 방지기)를 들 수 있다.
BOP 장비는 시추 과정에서 발생하는 고압의 가스를 안전하게 제거하여 해저 유정의 가스 폭발을 방지하기 위한 장치로서, 해상의 시추 설비로부터 라이저를 통해 연결되어 해저 유정의 상단 웰헤드에 결합되는 형태로 설치된다.
이러한 BOP 장비는 심해 환경에 적합한 형태로 수심 3,000 m (4,300 psi) 이상의 고압의 환경에서 내압으로는 15,000 psi 압력을 견디도록 설계된다. 그러나, 실제 심해 유정에 설치되기 전까지 실제와 같은 환경에서의 테스트 과정을 거치지 않기 때문에, 실제 설치 현장 작업시 여러가지 문제가 발생한다.
일반적으로 BOP 장비에 대한 테스트는 BOP 장비를 이루는 각 부품에 대해 각각 별도로 외압을 가하거나 내압을 가하는 방식으로 부분적인 테스트가 이루어지고 있으며, 전체 조립된 상태에서는 이러한 테스트를 수행할 수 있는 장치가 전무한 상태로서, 실제 환경과 같은 조건에서 다양한 방식의 테스트를 수행할 수 있는 장치가 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 테스트 웰헤드에 래칭 결합되는 BOP 장비를 지지할 수 있도록 서포트 지그를 장착함으로써, BOP 장비가 테스트 웰헤드에 래칭 결합된 상태에서 안정적인 지지 구조를 이루도록 하고, 이에 따라 BOP 장비에 대한 테스트 작업을 더욱 안전하고 편리하게 수행할 수 있는 테스트 웰헤드 어셈블리 및 이를 이용한 BOP 테스트 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 테스트 파이프가 삽입 결합되는 결합홈과 연통되는 블리드 유로를 형성함으로써, BOP 테스트 과정 중 테스트 파이프에서 발생할 수 있는 압력 저항을 방지할 수 있고, 이에 따라 내압 테스트 과정에서 테스트 파이프의 밀봉 결합 상태를 유도할 수 있고, 아울러 내압 테스트 과정에서 내부 유체의 누설 상태를 용이하게 파악할 수 있어 BOP 장비에 대한 테스트 작업을 더욱 안전하고 정확하게 수행할 수 있는 테스트 웰헤드 어셈블리 및 이를 이용한 BOP 테스트 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, BOP 장비의 테스트를 위해 상기 BOP 장비를 래칭 결합시킬 수 있도록 형성되는 테스트 웰헤드 어셈블리로서, 상기 BOP 장비가 래칭 결합될 수 있도록 형성되는 테스트 웰헤드; 상기 테스트 웰헤드에 결합하여 상기 테스트 웰헤드를 지지하는 웰헤드 파운데이션; 및 상기 BOP 장비가 상기 테스트 웰헤드에 래칭 결합된 상태에서 상기 BOP 장비를 지지할 수 있도록 배치되는 서포트 지그를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 웰헤드 어셈블리를 제공한다.
이때, 상기 서포트 지그는 상기 웰헤드 파운데이션에 장착되어 상기 BOP 장비를 상향 지지할 수 있다.
또한, 상기 서포트 지그는 상기 웰헤드 파운데이션의 상면에 장착되는 서포트 핀; 및 상기 BOP 장비의 하단 가장자리 부분을 지지할 수 있도록 상기 서포트 핀의 상단에 결합되는 지그 플레이트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 서포트 핀은 상하 길이 조절 가능하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 서포트 핀은 중심부에 관통홀이 형성되고 상기 관통홀의 내주면에 암나사산이 형성되는 베이스 핀; 및 상기 베이스 핀의 관통홀에 나사 결합 방식으로 삽입 결합되도록 외주면에 수나사산이 형성되는 이동 핀을 포함하고, 상기 이동 핀이 나사 결합 방향을 따라 상하 이동함으로써 상기 서포트 핀의 상하 길이가 조절되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 테스트 웰헤드에는 상기 BOP 장비의 BOP 보어홀과 연통되도록 웰헤드 보어홀이 형성되고, 상기 웰헤드 파운데이션에는 상기 BOP 보어홀 및 웰헤드 보어홀을 통해 삽입된 별도의 테스트 파이프가 삽입 결합될 수 있도록 결합홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 웰헤드 파운데이션에는 상기 결합홈과 연통되도록 별도의 블리드 유로가 형성되고, 상기 블리드 유로는 끝단이 외부에 노출되도록 개방되게 형성될 수 있다.
또한, 상기 테스트 웰헤드에는 상기 웰헤드 보어홀 내부로 고압의 유체를 공급할 수 있도록 상기 웰헤드 보어홀과 연통되는 내압 공급 유로가 형성될 수 있다.
한편, 본 발명은, 전술한 테스트 웰헤드 어셈블리; 내부에 BOP 장비가 투입될 수 있도록 테스트 챔버가 형성되고, 상기 테스트 챔버에는 상기 BOP 장비가 잠기도록 액체가 저장되며, 하부에는 상기 테스트 웰헤드 어셈블리가 고정 장착되는 압력 용기; 및 상기 테스트 챔버에 저장된 액체의 압력이 심해 압력에 도달하도록 액체의 압력을 상승시키는 외압 공급 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치를 제공한다.
이때, 상기 BOP 테스트 장치는, 상기 테스트 웰헤드 어셈블리를 통해 상기 BOP 장비에 내압이 전달되도록 상기 테스트 웰헤드 어셈블리에 고압의 유체를 공급하는 내압 공급 유닛을 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 테스트 웰헤드에 래칭 결합되는 BOP 장비를 지지할 수 있도록 서포트 지그를 장착함으로써, BOP 장비가 테스트 웰헤드에 래칭 결합된 상태에서 안정적인 지지 구조를 이루도록 하고, 이에 따라 BOP 장비에 대한 테스트 작업을 더욱 안전하고 편리하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 테스트 파이프가 삽입 결합되는 결합홈과 연통되는 블리드 유로를 형성함으로써, BOP 테스트 과정 중 테스트 파이프에서 발생할 수 있는 압력 저항을 방지할 수 있고, 이에 따라 내압 테스트 과정에서 테스트 파이프의 밀봉 결합 상태를 유도할 수 있고, 아울러 내압 테스트 과정에서 내부 유체의 누설 상태를 용이하게 파악할 수 있어 BOP 장비에 대한 테스트 작업을 더욱 안전하고 정확하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 웰헤드 어셈블리가 적용된 BOP 테스트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 웰헤드 어셈블리의 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 웰헤드 어셈블리의 서포트 지그에 대한 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 웰헤드 어셈블리의 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 웰헤드 어셈블리의 서포트 지그에 대한 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 웰헤드 어셈블리가 적용된 BOP 테스트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.
본 발명은 BOP 장비의 테스트를 위해 BOP 장비를 래칭 결합시킬 수 있는 테스트 웰헤드 어셈블리와, 테스트 웰헤드 어셈블리를 이용한 BOP 테스트 장치를 제공하는데, 먼저, BOP 테스트 장치의 구성을 개략적으로 살펴보고, 테스트 웰헤드 어셈블리의 구성은 도 2 및 도 3을 중심으로 상세히 살펴본다.
본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치는 심해 환경에서 사용되는 BOP 장비(200)를 심해 환경과 유사한 환경 조건에 노출시켜 다양한 방식의 테스트를 수행할 수 있는 장치로서, 테스트 웰헤드 어셈블리(300)와, 압력 용기(100)와, 외압 공급 유닛(400)을 포함하여 구성된다.
압력 용기(100)는 내부에 BOP 장비가 투입될 수 있도록 내부 공간에 테스트 챔버(C)가 형성되고, 테스트 챔버(C)에는 BOP 장비가 잠기도록 액체가 저장된다.
이러한 압력 용기(100)는 내부에 테스트 챔버(C)가 형성된 다양한 형상의 용기 형태로 형성될 수 있는데, 압력 용기(100)의 내부 압력에 대한 지지 강도를 고려할 때 원통 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 압력 용기(100)는 부식 방지를 위해 음극 전원에 연결되는 방식으로 구성될 수 있다.
또한, 압력 용기(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 내부 공간에 테스트 챔버(C)가 형성되도록 상단면 일부가 개방된 용기 본체(110)와, 용기 본체(110)의 개방된 부분에 밀봉 결합되는 용기 커버(120)로 분리 형성될 수 있다. 이러한 구조를 통해 용기 커버(120)를 개방한 상태로 용기 본체(110)의 테스트 챔버(C)에 액체를 투입하여 저장할 수 있고, 용기 커버(120)를 개방한 상태에서 BOP 장비(200)를 액체에 잠기도록 테스트 챔버(C)에 투입할 수 있다. 용기 본체(110)에는 후술하는 외압 공급 유닛(400)과 내압 공급 유닛(500)으로부터 압력을 제공받을 수 있도록 외압 공급 포트(111)와 내압 공급 포트(112)가 형성될 수 있다. 또한, 용기 본체(110)와 용기 커버(120)는 내부 테스트 챔버(C)에 저장된 액체가 외압 공급 유닛(400)에 의한 압력 공급을 통해 고압 상태로 유지될 수 있도록 상호 밀봉되게 결합되는 것이 바람직하다.
외압 공급 유닛(400)은 압력 용기(100)의 테스트 챔버(C)에 저장된 액체의 압력이 심해 조건에서의 압력, 예를 들면 4,300 psi 이상의 압력에 도달하도록 액체의 압력을 상승시키도록 구성된다.
이러한 외압 공급 유닛(400)은 압력 용기(100)의 테스트 챔버(C)에 유체를 고압으로 공급하도록 작동하는 외압 공급 펌프(410)와, 고압의 유체가 외압 공급 펌프(410)로부터 테스트 챔버(C)로 공급되도록 외압 공급 펌프(410)와 테스트 챔버(C)를 연결하는 외압 연결 라인(420)을 포함하여 구성될 수 있다. 외압 공급 펌프(410)는 일반적으로 액체를 공급하며, 가스를 공급하는 컴프레셔 형태로 적용될 수도 있다. 외압 연결 라인(420)은 외압 공급 펌프(410)로부터 압력 용기(100)의 외압 공급 포트(111)에 연결되도록 설치될 수 있다.
이때, 압력 용기(100)는 본 발명의 일 실시예에 따라 육상에 배치될 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 육상에 일부 또는 전부 매립되어 고정되거나 또는 도시되지는 않았으나 별도의 육상 구조물에 장착되어 고정되는 방식으로 구성될 수 있다.
이와 같이 압력 용기(100)가 육상에 고정 설치되면, 해상과 비교하여 그 설치 작업이 용이할 뿐만 아니라 BOP 장비(200)에 대한 테스트 작업 또한 육상에서 실시할 수 있기 때문에 테스트 작업 또한 용이하고 신속하게 수행할 수 있다. 특히, BOP 장비(200)를 압력 용기(100) 내부로 투입하는 과정에서 육상 크레인을 이용하여 BOP 장비(200)를 운반할 수 있으므로, BOP 장비(200)의 투입 과정을 더욱 신속하고 단순화할 수 있다.
물론, 이러한 압력 용기(100)는 해상에 설치될 수도 있으며, 이 경우에는 실제 BOP 장비(200)를 설치하는 과정과 동일한 설치 과정을 재현할 수 있다는 점에서 유리하다.
테스트 웰헤드 어셈블리(300)는 BOP 장비(200)가 압력 용기(100)의 테스트 챔버에 투입된 상태에서 BOP 장비(200)의 하단이 래칭 결합되도록 압력 용기(100)의 바닥 부분에 고정 장착된다. 이러한 테스트 웰헤드 어셈블리(300)는 BOP 장비(200)가 래칭 결합되는 테스트 웰헤드(310)와, 웰헤드 파운데이션(320)과, 서포트 지그(330)를 포함하여 구성될 수 있으며, 다양한 BOP 장비(200)가 안정적으로 래칭 결합 상태를 유지할 수 있도록 형성되는데, 이러한 테스트 웰헤드 어셈블리(300)에 대한 상세한 설명은 도 2 및 도 3을 중심으로 후술한다.
한편, 테스트 웰헤드(310)는 내부에 웰헤드 보어홀(311)이 형성되고, 웰헤드 보어홀(311)은 BOP 장비(200)와 연통됨과 동시에 전술한 내압 공급 포트(112)와 연통될 수 있다. 이 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 BOP 테스트 장치는 테스트 웰헤드(310)를 통해 BOP 장비(200)에 내압이 전달되도록 테스트 웰헤드(310)에 고압의 유체를 공급하는 내압 공급 유닛(500)이 더 구비되는 것이 바람직하다. 내압 공급 유닛(500)은 BOP 장비(200)에 대한 내압이 심해 유정에서 가스 폭발시 발생하는 압력, 예를 들면 15,000 psi 이상의 압력에 도달하도록 고압 유체를 공급하는 형태로 구성된다.
이러한 내압 공급 유닛(500)은 테스트 웰헤드(310)에 고압의 유체를 공급하도록 작동하는 내압 공급 펌프(510)와, 고압의 유체가 내압 공급 펌프(510)로부터 테스트 챔버(C)로 공급되도록 내압 공급 펌프(510)와 테스트 웰헤드(310)를 연결하는 내압 연결 라인(520)을 포함하여 구성될 수 있다. 내압 공급 펌프(510)는 액체를 공급하는 펌프의 형태로 적용될 수도 있고, 유정 내 고압의 가스 발생 상황을 재현하기 위해 액체와 가스를 동시에 공급할 수 있는 다상 펌프(multi-phase pump) 형태로 적용될 수도 있다.
도 1에서는 압력 용기(100)의 용기 본체(110)에 내압 공급 포트(112)가 형성되고, 테스트 웰헤드(310)가 내압 공급 포트(112)에 연통 결합되는 형태가 도시되는바, 이 경우, 내압 연결 라인(520)은 내압 공급 포트(112)와 연결될 수 있다.
이와 같은 구성에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 장비 테스트 장치는 별도의 압력 용기(100) 내부 액체의 압력을 외압 공급 유닛(400)에 의해 해저 3,000 m 이상의 심해 압력 상태로 상승시킴으로써, BOP 장비(200)에 대한 외압 테스트를 수행할 수 있다. 즉, BOP 장비(200)가 심해 압력에 노출된 경우 구조적으로 안정적인지 여부 또는 정상적으로 작동하는지 여부 또는 누출(Leakage)이 발생하는지 여부 등을 테스트할 수 있다.
또한, 내압 공급 유닛(500)을 통해 BOP 장비(200)에 15,000 psi 이상의 내부 압력을 제공함으로써, BOP 장비(200)에 대한 심해 환경의 내압 테스트를 수행할 수 있다. 예를 들면, BOP 장비(200)를 구성하는 램(Ram), 애뉼라(Annular) 및 각종 밸브 등에 대한 내부 압력 테스트를 수행할 수 있다.
BOP 장비(200)에 대한 테스트 과정을 좀더 자세히 살펴보면, 먼저, 압력 용기(100)의 용기 본체(110)를 육상에 설치한 후, 테스트 챔버(C)에 액체를 저장한다. 테스트 챔버(C)에 액체를 저장하는 과정은 외압 공급 유닛(400)을 통해 해수를 공급하는 방식으로 수행될 수도 있으나, 별도의 펌프를 이용할 수도 있을 것이다. 이와 같이 테스트 챔버(C)에 액체가 저장된 상태에서 크레인(미도시)을 이용하여 BOP 장비(200)를 액체에 잠기도록 테스트 챔버(C)에 투입한 후, 용기 커버(120)를 밀봉 결합한다.
이때, BOP 장비(200)는 용기 커버(120)의 하단에 결합된 상태로 장착되어 용기 커버(120)의 밀봉 과정에서 이와 동시에 테스트 챔버(C)에 투입되도록 구성될 수 있다. 즉, 용기 커버(120)와 BOP 장비(200)가 일체로 운반되도록 상호 결합되고, 크레인에 의해 용기 커버(120)를 용기 본체(110)의 상면에 결합시킴으로써, 이와 동시에 BOP 장비(200)가 테스트 챔버(C)로 투입되도록 구성될 수 있다. 또한, 이때 BOP 장비(200)는 테스트 챔버(C)로 투입됨과 동시에 용기 본체(110)의 내부 공간 하부에 위치한 테스트 웰헤드 어셈블리(300)에 래칭 결합되도록 구성된다. 따라서, 용기 커버(120)를 용기 본체(110)에 밀봉 결합시키는 작업을 통해 BOP 장비(200)의 투입 작업 및 테스트 웰헤드 어셈블리(300)와의 결합 작업이 동시에 이루어질 수 있다. 이를 통해 작업이 단순화되어 편리하고 신속하게 수행될 수 있다.
한편, BOP 장비(200)는 실제 해저 유정에 설치되는 경우, 라이저를 통해 해상의 시추 설비와 연결되므로, 테스트 챔버(C)에 투입되는 BOP 장비(200)에는 별도의 라이저(220)를 연결하고, 이는 별도의 제어실(600)과 연결되도록 구성될 수 있다.
제어실(600)은 BOP 장비(200), 외압 공급 유닛(400) 및 내압 공급 유닛(500)의 동작을 제어함과 동시에 BOP 장비(200)의 작동 상태를 모니터링할 수 있도록 구성될 수 있으며, 압력 용기(100)와 인접한 위치의 육상에 설치될 수 있다.
제어실(600)에서 BOP 장비(200)를 제어하기 위해, 전기 신호를 공급하는 먹스 케이블(Mux Cable)이 제어실로부터 BOP 장비로 2개 연결되며, HPU(Hydraulic Power Unit)와 같은 유압 공급 장치로부터 BOP 장비에 구비된 2개의 유압 라인(conduit line)을 통해 BOP 장비로 유압을 공급할 수 있도록 구성된다. 즉, 먹스 케이블을 통해 전력 및 밸브 조작 신호가 전달되며, BOP 장비의 램 및 에뉼라는 공급된 유압을 사용하여 닫히고 열리는 동작이 수행된다. 다시 말하면, 제어실(600)은 제어 명령을 전달하기 위한 먹스 케이블과 유압을 공급하기 위한 유압 라인으로 BOP 장비와 연결되어 BOP 장비를 동작 제어할 수 있으며, 이러한 전기 케이블과 유압 라인은 라이저(220)의 외곽에 배치될 수 있다.
한편, 이와 같이 BOP 장비의 램 또는 애뉼라를 작동시킨 상태로 BOP 장비(200)에 대한 내압 테스트를 수행할 수 있는데, 이러한 내압 테스트를 수행하기 위해서는 BOP 장비(200)의 내부에 형성된 BOP 보어홀(201) 및 테스트 웰헤드(310)에 형성된 웰헤드 보어홀(311)을 통해 별도의 테스트 파이프(700)가 삽입된다. 실제 시추 과정에서는 시추를 위한 드릴 파이프가 삽입되는데, 테스트 파이프(700)는 이와 유사한 형태로 형성된다. 테스트 파이프(700)가 삽입된 상태에서 램 또는 애뉼라를 작동시켜 BOP 장비(200)에 대한 내압 테스트를 수행할 수 있다.
다음으로, 테스트 웰헤드 어셈블리(300)에 대한 구성을 도 2 및 도 3을 중심으로 상세히 살펴본다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 웰헤드 어셈블리의 구성을 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 웰헤드 어셈블리의 서포트 지그에 대한 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 테스트 웰헤드 어셈블리(300)는 전술한 바와 같이 압력 용기(100)의 내부에 고정 장착될 수도 있으나, 이와 달리 압력 용기(100) 내부가 아닌 단순히 육상이나 해저에 외부 노출되는 형태로 고정 장착될 수도 있다. 이와 같이 압력 용기(100)가 구비되지 않는 경우에는, BOP 장비(200)를 테스트 웰헤드 어셈블리(300)에 래칭 결합시킨 상태에서 외압 테스트를 제외한 내압 테스트 등 다른 테스트를 수행할 수 있다.
이러한 테스트 웰헤드 어셈블리(300)는 BOP 장비(200)가 래칭 결합될 수 있도록 형성되는 테스트 웰헤드(310)와, 테스트 웰헤드(310)의 하부에 결합하여 테스트 웰헤드(310)를 지지하는 웰헤드 파운데이션(320)과, BOP 장비(200)가 테스트 웰헤드(310)에 래칭 결합된 상태에서 BOP 장비(200)를 지지할 수 있도록 배치되는 서포트 지그(330)를 포함하여 구성된다.
BOP 장비(200)에는 내부에 BOP 보어홀(201)이 형성되며, BOP 보어홀(201)을 폐쇄할 수 있도록 다수개의 램 장치(203)가 구비된다. 또한, BOP 장비(200)가 테스트 웰헤드(310)에 래칭 결합될 수 있도록 BOP 장비(200)의 하단에는 별도의 웰헤드 커넥터(202)가 장착된다.
이때, 테스트 웰헤드(310)에는 BOP 장비(200)가 테스트 웰헤드(310)에 래칭 결합된 상태에서 BOP 장비(200)의 BOP 보어홀(201)과 연통되도록 웰헤드 보어홀(311)이 형성된다. 또한, 웰헤드 보어홀(311) 내부 공간으로 고압의 유체를 공급할 수 있도록 웰헤드 보어홀(311)과 연통되는 내압 공급 유로(312)가 형성된다. 이러한 내압 공급 유로(312)는 전술한 내압 공급 유닛(500)의 내압 연결 라인(520)과 연결된다. 따라서, 내압 공급 유닛(500)으로부터 웰헤드 보어홀(311) 및 BOP 보어홀(201) 내부 공간에 고압의 유체가 공급될 수 있으며, 이를 통해 BOP 장비(200)에 대한 내압 테스트를 수행할 수 있다.
한편, BOP 장비(200)에 대한 테스트를 위해서는 전술한 바와 같이 BOP 보어홀(201) 및 웰헤드 보어홀(311)에 별도의 테스트 파이프(700)가 삽입된다. 이러한 테스트 파이프(700)는 BOP 장비(200)의 상단에 결합되는 라이저(220)를 통해 BOP 보어홀(201) 및 웰헤드 보어홀(311)에 삽입된다.
웰헤드 파운데이션(320)은 테스트 웰헤드(310)의 하부에 결합되어 테스트 웰헤드(310)를 지지하는 것으로, 다양한 형태로 형성될 수 있다. 이러한 웰헤드 파운데이션(320)에는 전술한 바와 같이 BOP 보어홀(201) 및 웰헤드 보어홀(311)을 통해 삽입된 별도의 테스트 파이프(700)가 삽입 결합될 수 있도록 상면에 결합홈(321)이 형성될 수 있다. 이러한 결합홈(321)은 테스트 파이프(700)가 나사 결합될 수 있도록 내주면에 나사산이 형성된 형태로 형성될 수 있는 등 테스트 파이프(700)의 형상에 대응되는 형태로 다양하게 형성될 수 있다.
또한, 웰헤드 파운데이션(320)에는 도 2에 도시된 바와 같이 결합홈(321)과 연통되는 블리드 유로(322)가 형성될 수 있으며, 블리드 유로(322)는 끝단이 외부 대기압에 노출되도록 개방되게 형성될 수 있다. 물론, 그 배치 구조상 블리드 유로(322)의 끝단이 그 자체로 외부 대기압에 노출되지 않는 경우에는 별도의 연결 라인을 통해 블리드 유로(322)가 외부 대기압에 노출되도록 형성될 수 있다.
이러한 블리드 유로(322)는 테스트 파이프(700)가 삽입 결합되는 결합홈(321)과 연통되게 형성되기 때문에, 내압 테스트 과정에서 테스트 파이프(700)가 결합홈(321)에 밀봉되게 결합되지 않으면, 내압 공급 유닛(500)으로부터 공급된 고압 유체가 블리드 유로(322)를 통해 외부로 누출되게 되므로, 이를 통해 테스트 파이프(700)의 밀봉 결합 상태 및 고압 유체 누출 여부를 파악할 수 있다. 또한, 블리드 유로(322)가 외부 대기압에 노출되도록 형성되기 때문에, 테스트 파이프(700)를 결합홈(321)에 삽입 결합하는 과정에서 압력 저항이 발생하지 않아 테스트 파이프(700)의 결합이 용이하며, 내압 공급 유닛(500)에 의해 웰헤드 보어홀(311)에 고압 유체를 공급하는 경우, 테스트 파이프(700)가 압력 저항 없이 결합홈(321)에 더욱 밀착 결합될 수 있으므로, BOP 장비(200)에 대한 테스트 작업을 더욱 정확하고 안전하게 진행할 수 있다.
서포트 지그(330)는 BOP 장비(200)가 테스트 웰헤드(310)에 래칭 결합된 상태에서 BOP 장비(200)를 지지하는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 웰헤드 파운데이션(320)에 장착되어 BOP 장비(200)를 상향 지지하도록 구성될 수 있다.
이러한 서포트 지그(330)는 웰헤드 파운데이션(320)의 상면에 장착되는 서포트 핀(332)과, BOP 장비(200)의 하단 가장자리 부분을 상향 지지할 수 있도록 서포트 핀(332)의 상단에 결합되는 지그 플레이트(331)를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 서포트 핀(332)은 상하 길이 조절 가능하게 형성되는 것이 바람직하며, 이를 통해 다양한 종류의 테스트 웰헤드(310) 및 BOP 장비(200)가 적용되더라도 해당 테스트 상황에 적합하게 BOP 장비(200)를 안정적으로 지지할 수 있다.
서포트 핀(332)의 상하 길이 조절 방식은 다양한 방식으로 구성될 수 있는데, 예를 들면, 서포트 핀(332)은 도 3에 도시된 바와 같이 중심부에 관통홀(333)이 형성되고 관통홀(333)의 내주면에 암나사산(S1)이 형성되는 베이스 핀(332-1)과, 베이스 핀(332-1)의 관통홀(333)에 나사 결합 방식으로 삽입 결합되도록 외주면에 수나사산(S2)이 형성되는 이동 핀(332-2)을 포함하는 형태로 구성될 수 있다. 이에 따라 이동 핀(332-2)을 회전시키게 되면, 이동 핀(332-2)이 나사 결합 방향을 따라 상하 이동함으로써 서포트 핀(332)의 상하 길이가 조절될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 압력 용기 110: 용기 본체
120: 용기 커버 200: BOP 장비
201: BOP 보어홀 202: 웰헤드 커넥터
203: 램 장치 220: 라이저
300: 테스트 웰헤드 어셈블리 310: 테스트 웰헤드
311: 웰헤드 보어홀 312: 내압 공급 유로
320: 웰헤드 파운데이션 321: 결합홈
322: 블리드 유로 330: 서포트 지그
331: 지그 플레이트 332: 서포트 핀
332-1: 베이스 핀 332-2: 이동 핀
400: 외압 공급 유닛 500: 내압 공급 유닛
600: 제어실 700: 테스트 파이프
120: 용기 커버 200: BOP 장비
201: BOP 보어홀 202: 웰헤드 커넥터
203: 램 장치 220: 라이저
300: 테스트 웰헤드 어셈블리 310: 테스트 웰헤드
311: 웰헤드 보어홀 312: 내압 공급 유로
320: 웰헤드 파운데이션 321: 결합홈
322: 블리드 유로 330: 서포트 지그
331: 지그 플레이트 332: 서포트 핀
332-1: 베이스 핀 332-2: 이동 핀
400: 외압 공급 유닛 500: 내압 공급 유닛
600: 제어실 700: 테스트 파이프
Claims (10)
- BOP 장비의 테스트를 위해 상기 BOP 장비를 래칭 결합시킬 수 있도록 형성되는 테스트 웰헤드 어셈블리로서,
상기 BOP 장비가 래칭 결합될 수 있도록 형성되는 테스트 웰헤드;
상기 테스트 웰헤드에 결합하여 상기 테스트 웰헤드를 지지하는 웰헤드 파운데이션; 및
상기 BOP 장비가 상기 테스트 웰헤드에 래칭 결합된 상태에서 상기 BOP 장비를 지지할 수 있도록 배치되는 서포트 지그;를 포함하되,
상기 테스트 웰헤드에는 상기 BOP 장비의 BOP 보어홀과 연통되도록 웰헤드 보어홀이 형성되고,
상기 웰헤드 파운데이션에는 상기 BOP 보어홀 및 웰헤드 보어홀을 통해 삽입된 별도의 테스트 파이프가 삽입 결합될 수 있도록 결합홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 테스트 웰헤드 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 서포트 지그는 상기 웰헤드 파운데이션에 장착되어 상기 BOP 장비를 상향 지지하는 것을 특징으로 하는 테스트 웰헤드 어셈블리. - 제 2 항에 있어서,
상기 서포트 지그는
상기 웰헤드 파운데이션의 상면에 장착되는 서포트 핀; 및
상기 BOP 장비의 하단 가장자리 부분을 지지할 수 있도록 상기 서포트 핀의 상단에 결합되는 지그 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 테스트 웰헤드 어셈블리. - 제 3 항에 있어서,
상기 서포트 핀은 상하 길이 조절 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 테스트 웰헤드 어셈블리. - 제 4 항에 있어서,
상기 서포트 핀은
중심부에 관통홀이 형성되고 상기 관통홀의 내주면에 암나사산이 형성되는 베이스 핀; 및
상기 베이스 핀의 관통홀에 나사 결합 방식으로 삽입 결합되도록 외주면에 수나사산이 형성되는 이동 핀;을 포함하고,
상기 이동 핀이 나사 결합 방향을 따라 상하 이동함으로써 상기 서포트 핀의 상하 길이가 조절되는 것을 특징으로 하는 테스트 웰헤드 어셈블리. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 웰헤드 파운데이션에는
상기 결합홈과 연통되도록 별도의 블리드 유로가 형성되고, 상기 블리드 유로는 끝단이 외부에 노출되도록 개방되게 형성되는 것을 특징으로 하는 테스트 웰헤드 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 테스트 웰헤드에는 상기 웰헤드 보어홀 내부로 고압의 유체를 공급할 수 있도록 상기 웰헤드 보어홀과 연통되는 내압 공급 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 테스트 웰헤드 어셈블리. - 제 1 항에 기재된 테스트 웰헤드 어셈블리;
내부에 BOP 장비가 투입될 수 있도록 테스트 챔버가 형성되고, 상기 테스트 챔버에는 상기 BOP 장비가 잠기도록 액체가 저장되며, 하부에는 상기 테스트 웰헤드 어셈블리가 고정 장착되는 압력 용기; 및
상기 테스트 챔버에 저장된 액체의 압력이 심해 압력에 도달하도록 액체의 압력을 상승시키는 외압 공급 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 테스트 웰헤드 어셈블리를 통해 상기 BOP 장비에 내압이 전달되도록 상기 테스트 웰헤드 어셈블리에 고압의 유체를 공급하는 내압 공급 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 BOP 테스트 장치.
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