KR102629445B1 - 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템 - Google Patents

Abstract

시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템은, 길이 방향을 따라 조립될 드릴 파이프(DRILL PIPE)가 수납되는 복수의 파이프 수납 공간부가 내부에 형성되는 랙 유닛(RACK UNIT); 파이프 수납 공간부 내에서 드릴 파이프를 지지하면서 업/다운(UP/DOWN) 이동할 수 있게 배치되는 복수의 크래들(CRADDLE); 복수의 크래들과 선택적으로 연결되는 래빗(RABBIT); 및 랙 유닛에 마련되되 래빗과 일측에서 연결되며, 기어(GEAR) 방식으로 래빗을 업/다운(UP/DOWN) 구동시키는 래빗 업/다운 구동부를 포함한다.

Description

시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템{MOUSEHOLE RACKING SYSTEM FOR DRILLING PLANT}

본 발명은, 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 콤팩트한 구조로 제작할 수 있어서 시스템의 설치 또는 운용을 위한 공간을 종래보다 줄일 수 있는 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템에 관한 것이다.

드릴쉽(Drill Ship)은 수심이 깊거나 파도가 심해 고정된 구조물을 설치할 수 없는 해상에서 원유와 가스 시추 작업을 수행할 수 있도록 만들어진 선박 형태의 시추 설비이다.

드릴쉽에는 해저 시추 작업 중 지층이나 유정(油井) 속 고압가스나 원유 분출 사고 발생을 방지하는 장치 등 최첨단 설비가 탑재된다. 또한, 드릴쉽은 한 곳에서 수개월 동안 작업을 벌인 뒤 다른 현장으로 이동해 시추 작업을 벌일 수 있다.

해저 시추 작업을 위해 웰헤드(WELLHEAD)와 케이싱(CASING)이 해저면에 설치되며, 이후에 LMRP/BOP(LOWER MARINE RISER PACKAGE / BLOWOUT PREVENTER) 등의 장비가 여러 개의 라이저(RISER)와 연결되어 웰헤드에 설치된다.

그런 다음, 드릴 비트(DRILL BIT) 및 수많은 드릴 파이프(DRILL PIPE)를 연결해서 시추 작업을 진행할 수 있다.

이처럼 시추 작업을 진행하기 위해서는 전술한 것처럼 드릴 파이프들을 연결해서 사용해야 해서 수많은 드릴 파이프를 연결하는 작업 시간이 오래 걸릴 수밖에 없다. 때문에, 통상적으로는 이러한 작업 시간을 줄이기 위해 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템(MRS, MOUSEHOLE RACKING SYSTEM)이라는 장비를 이용한다.

시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템은 3~4개의 드릴 파이프를 미리 조립하는 장비다. 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템에 의해 미리 조립된 3~4개의 드릴 파이프는 핑거 보드(FINGER BOARD)에 세워두고 사용한다.

한편, 기존의 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템은 윈치(WINCH)와 시브(SHEAVE) 등의 와이어(WIRE) 견인 장치를 이용해서 3~4개의 드릴 파이프를 조립하는 형태를 취한다. 이처럼 마우스홀 랙킹 시스템을 이용해서 3~4개의 드릴 파이프를 미리 조립해 두고 사용하면 수많은 드릴 파이프를 연결하는 데 따른 시간을 많이 줄일 수 있다.

그런데, 이처럼 윈치와 시브 등의 와이어 견인 장치를 이용하는 기존의 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템의 경우, 아래와 같은 문제점이 있다.

첫째, 윈치와 시브 등의 와이어 견인 장치가 사용되기 때문에 이들을 설치하고 운용하기 위한 절대적인 많은 공간이 필요하다.

둘째, 와이어의 탄성변형 문제가 야기될 수 있어서 윈치를 아무 장소에 설치하거나 먼 거리에 설치할 수 없는 등 윈치의 설치 위치가 제한될 수밖에 없다.

셋째, 와이어가 외부에 노출되어 있어서 외부요인에 의한 손상이 우려되는데, 만약 와이어에 손상이 발생하면 드릴 파이프를 떨어뜨릴 수 있어서 안전 등의 문제가 발생할 수 있다.

넷째, 여러 사이즈의 드릴 파이프를 사용한다는 점을 고려해보면, 드릴 파이프의 길이 변화가 커서 기존의 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템으로는 드릴 파이프의 정확한 위치를 측정하기 어렵다.

이상 설명한 것처럼 기존의 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템은 여러 문제점을 발생시킬 수 있다는 점을 두루 고려해볼 때, 이를 보완하기 위한 신개념의 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템에 관한 기술 개발이 필요한 실정이다.

대한민국특허청 출원번호 제10-2014-0112065호

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 콤팩트한 구조로 제작할 수 있어서 시스템의 설치 또는 운용을 위한 공간을 종래보다 줄일 수 있음은 물론 와이어(WIRE)를 사용하지 않기 때문에 와이어의 외부 노출로 인한 종래의 다양한 문제를 해소할 수 있으며, 사이즈가 다른 드릴 파이프(DRILL PIPE)에도 문제없이 효과적으로 적용할 수 있는 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 길이 방향을 따라 조립될 드릴 파이프(DRILL PIPE)가 수납되는 복수의 파이프 수납 공간부가 내부에 형성되는 랙 유닛(RACK UNIT); 상기 파이프 수납 공간부 내에서 상기 드릴 파이프를 지지하면서 업/다운(UP/DOWN) 이동할 수 있게 배치되는 복수의 크래들(CRADDLE); 상기 복수의 크래들과 선택적으로 연결되는 래빗(RABBIT); 및 상기 랙 유닛에 마련되되 상기 래빗과 일측에서 연결되며, 기어(GEAR) 방식으로 상기 래빗을 업/다운(UP/DOWN) 구동시키는 래빗 업/다운 구동부를 포함하는 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템이 제공될 수 있다.

상기 래빗 업/다운 구동부는, 상기 래빗의 업/다운(UP/DOWN) 구동을 위한 구동력을 발생시키되 상기 랙 유닛의 상부에 배치되는 메인 구동모터; 상기 메인 구동모터의 모터축에 연결되는 구동 기어; 상기 랙 유닛 내의 중앙 영역에 상기 랙 유닛의 길이 방향을 따라 배치되고 하단부가 상기 래빗에 나사 방식으로 결합하는 스크루 샤프트(SCREW SHAFT) 상기 스크루 샤프트의 상단부에 결합하는 샤프트 기어; 및 상기 구동 기어와 상기 샤프트 기어 사이에 배치되고 상기 구동 기어와 상기 샤프트 기어와 기어 맞물림되는 연결 기어를 포함할 수 있다.

상기 랙 유닛은, 복수의 파츠(PARTS)로 분해 조립 가능하고, 원주 방향을 따라 상기 파이프 수납 공간부가 형성되는 복수의 단위 하우징; 및 상기 단위 하우징의 하단부에 결합하며, 상기 래빗의 회전을 허용하는 래빗 회전 허용 하우징을 포함할 수 있다.

상기 크래들의 일측에는 걸림부가 형성되고, 상기 래빗에는 상기 크래들의 걸림부에 걸림 또는 걸림해제되는 후크부가 형성될 수 있으며, 상기 래빗에는 상기 랙 유닛의 내벽에 형성되는 가이드 홈에 배치되어 가이드되는 적어도 하나의 가이드 돌기가 마련될 수 있으며, 상기 크래들의 상단부는 상기 드릴 파이프가 센터로 자리 잡을 수 있도록 오목한 파이프 안착홈부을 형성할 수 있다.

상기 랙 유닛의 단부에 결합하고 상기 랙 유닛과 한 몸체를 이루는 랙 기어(RACK GEAR); 상기 랙 기어와 기어 맞물림되는 피니언 기어(PINION GEAR); 상기 피니언 기어에 결합하며, 상기 피니언 기어 및 상기 랙 기어의 작용으로 상기 랙 유닛이 회전되게 하는 슬루잉 모터(SLEWING MOTOR); 및 상기 랙 유닛의 일측에 결합하며, 상기 파이프 수납 공간부에서 상승하는 드릴 파이프의 센터링(CENTERRING)을 진행하는 센트럴라이저(CENTRALIZER)를 더 포함할 수 있다.

상기 드릴 파이프가 길이 방향으로 조립될 수 있도록 상기 래빗 업/다운 구동부 및 상기 슬루잉 모터의 동작을 자동으로 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 콤팩트한 구조로 제작할 수 있어서 시스템의 설치 또는 운용을 위한 공간을 종래보다 줄일 수 있음은 물론 와이어(WIRE)를 사용하지 않기 때문에 와이어의 외부 노출로 인한 종래의 다양한 문제를 해소할 수 있으며, 사이즈가 다른 드릴 파이프(DRILL PIPE)에도 문제없이 효과적으로 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템이 적용되는 드릴쉽을 통한 시추 작업을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 드릴쉽에 적용되는 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템의 사시도이다.
도 3은 도 2의 부분 절개 사시도이다.
도 4는 도 2의 분해 사시도이다.
도 5는 래빗 영역에서의 랙 유닛에 대한 횡단면 구조도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템의 동작도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템의 제어블록도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템이 적용되는 드릴쉽을 통한 시추 작업을 도시한 도면이다.

이 도면을 참조하면, 해저 시추 작업은 드릴쉽(Drill Ship)을 통해 진행될 수 있다. 드릴쉽에 대해 자세히 도시하지는 않았으나 드릴쉽의 시추 리그(30, Drilling Rig)에는 라이저(Riser), BOP(20, Blow Out Prevent system) 등을 각종 장비를 유정(40, Well)에 설치하거나 시추 작업 중 드릴 파이프(10, Drill pipe)의 하중을 지지하는 각종 설비가 탑재된다.

참고로, BOP(20)는 시추공(試錐工, bore hole) 내의 압력을 억제함으로써 고압의 오일이나 가스가 갑작스럽게 외부로 분출되는 것을 차단하기 위해 마련되는 시스템이며, 드릴링 머드(drilling mud)의 이동 통로가 되는 라이저(riser) 하단부에 설치된다. BOP(20)는 전기신호, 유압 등에 의해 제어되며, 케이블이나 유압호스 등을 통해 멀티플렉서(multiplexer)와 같은 각종 선상설비와 연결될 수 있다.

그뿐만 아니라 도 1의 드릴쉽에는 본 실시예에 따른 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템(MRS, MOUSEHOLE RACKING SYSTEM, 100)이 탑재된다.

앞서도 잠시 언급한 것처럼 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템(100)은 3~4개의 드릴 파이프(10), 본 실시예의 경우에는 예컨대 3개의 드릴 파이프(10)를 길이 방향으로 연결하면서 미리 조립하는 역할을 한다.

시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템(100)에 의해 한 몸체로 미리 조립된 드릴 파이프(10)는 핑거 보드(FINGER BOARD)에 세워둘 수 있는데, 이러한 작업을 미리 진행함으로써 시추 작업에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.

본 실시예에 따른 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템(100)은 기존의 윈치(WINCH)와 시브(SHEAVE) 등의 와이어(WIRE) 견인 장치가 적용되지 않기 때문에 콤팩트한 구조로 제작할 수 있으며, 이로 인해 많은 장점을 제공할 수 있다. 이에 대해 아래의 도 2 내지 도 8을 참조해서 자세히 설명한다.

도 2는 도 1의 드릴쉽에 적용되는 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템의 사시도이고, 도 3은 도 2의 부분 절개 사시도이며, 도 4는 도 2의 분해 사시도이고, 도 5는 래빗 영역에서의 랙 유닛에 대한 횡단면 구조도이며, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템의 동작도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템의 제어블록도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템(100)에 의하면 콤팩트한 구조로 제작할 수 있어서 시스템의 설치 또는 운용을 위한 공간을 종래보다 줄일 수 있음은 물론 와이어(WIRE)를 사용하지 않기 때문에 와이어의 외부 노출로 인한 종래의 다양한 문제를 해소할 수 있으며, 사이즈가 다른 드릴 파이프(10)에도 문제없이 효과적으로 적용할 수 있다.

이러한 효과를 제공할 수 있는 본 실시예에 따른 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템(100)은 랙 유닛(110, RACK UNIT), 크래들(120, CRADDLE), 래빗(130, RABBIT), 래빗 업/다운 구동부(140), 그리고 이들의 컨트롤을 위한 컨트롤러(150)를 포함할 수 있다.

랙 유닛(110)은 본 실시예에 따른 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템(100)의 외관 구조물이다.

드릴 파이프(10)가 수용되는 한편 크래들(120), 래빗(130), 래빗 업/다운 구동부(140) 등의 구조가 랙 유닛(110)에 위치별로 탑재된다. 따라서, 랙 유닛(110)은 강성이 우수한 금속 재질로 제작될 수 있다.

랙 유닛(110) 내에는 길이 방향을 따라 조립될 드릴 파이프(10)가 수납되는 복수의 파이프 수납 공간부(111)가 형성된다.

본 실시예의 경우, 파이프 수납 공간부(111)들은 랙 유닛(110) 내에서 동심적으로 배치된다. 따라서, 컨트롤이 편리하다.

참고로, 도면에는 랙 유닛(110) 내에 3개의 파이프 수납 공간부(111)가 형성된 것을 도시하였다. 하지만, 파이프 수납 공간부(111)는 2개일 수도 있고, 4개 이상일 수도 있다. 따라서, 도면의 형상에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.

랙 유닛(110) 내에 각종 유닛 혹은 부품이 탑재되어야 하고, 또한 필요에 따라 이들이 유지보수되어야 하므로 랙 유닛(110)은 일체형인 아닌 분리형 구조물로 적용될 수 있다.

즉 본 실시예에서 랙 유닛(110)은 복수의 파츠(PARTS)로 분해 조립 가능하고, 원주 방향을 따라 파이프 수납 공간부(111)가 형성되는 복수의 제1 및 제2 단위 하우징(114a,114b)과, 제2 단위 하우징(114b)의 하단부에 결합하는 래빗 회전 허용 하우징(116)을 포함한다.

제1 및 제2 단위 하우징(114a,114b)은 플랜지(115a,115b) 결합한다. 따라서, 제1 및 제2 단위 하우징(114a,114b)의 견고한 결합을 끌어낼 수 있고, 또한 필요시 제1 및 제2 단위 하우징(114a,114b)이 분해될 수 있다.

래빗 회전 허용 하우징(116)은 후술할 래빗(130)의 회전을 허용하는 공간을 이룬다. 예컨대, 3개의 파이프 수납 공간부(111) 각각에 크래들(120)이 배치되는 반면 1개의 래빗(130)이 마련되기 때문에 1개의 래빗(130)이 위치가 다른 3개의 크래들(120)에 각각 대응하려면 랙 유닛(110)이 회전하든 래빗(130)이 회전해야 한다. 본 실시예의 경우에는 랙 유닛(110)의 회전을 구현하고 있다. 이때, 래빗(130)의 회전이 구속되지 않게끔 하기 위해 래빗 회전 허용 하우징(116)이 마련될 수 있다.

크래들(120)은 파이프 수납 공간부(111) 내에서 드릴 파이프(10)를 지지하면서 업/다운(UP/DOWN) 이동할 수 있게 배치되는 구조물이다.

앞서 기술한 것처럼 본 실시예에서는 3개의 파이프 수납 공간부(111)이 적용되므로 크래들(120) 역시, 3개가 갖춰질 수 있다. 크래들(120)의 상단부는 드릴 파이프(10)가 센터로 자리 잡을 수 있도록 오목한 파이프 안착홈부(122)를 형성한다.

래빗(130)은 복수의 크래들(120)과 선택적으로 연결되는 구조물로서, 래빗 업/다운 구동부(140)의 작용으로 업/다운(UP/DOWN) 이동되면서 크래들(120)을 함께 이동시킨다. 따라서, 크래들(120) 상에 안착된 드릴 파이프(10)가 도 6에서 도 7처럼 상승될 수 있다.

래빗(130)이 크래들(120)과 선택적으로 연결되기 위하여 크래들(120)의 일측에는 걸림부(121)가 형성되고, 래빗(130)에는 크래들(120)의 걸림부(121)에 걸림 또는 걸림해제되는 후크부(131)가 형성된다. 이러한 걸림부(121)와 후크부(131)의 구조로 인해 래빗(130)과 크래들(120)이 임의로 걸림해제되지 않고 도 6에서 도 7과 같은 동작을 끌어낼 수 있다.

래빗(130)에는 랙 유닛(110)의 내벽에 형성되는 가이드 홈(113)에 배치되어 가이드되는 가이드 돌기(132)가 마련된다.

도 6에서도 7처럼 래빗(130)을 비롯해서 드릴 파이프(10)가 안착되는 크래들(120)가 상승할 때, 래빗(130)의 가이드 돌기(132)가 랙 유닛(110)의 내벽, 즉 샤프트 홀(112)에 형성되는 가이드 홈(113)에 가이드되기 때문에 래빗(130)의 안정적인 승하강 운동을 끌어낼 수 있다.

가이드 돌기(132)는 래빗(130)의 둘레면에서 동심적으로 복수 개 배치되며, 이에 대응할 수 있게끔 가이드 홈(113) 역시, 복수 개로 적용된다.

한편, 래빗 업/다운 구동부(140)는 랙 유닛(110)에 마련되되 래빗(130)과 일측에서 연결되며, 기어(GEAR) 방식으로 래빗(130)을 업/다운(UP/DOWN) 구동시키는 역할을 한다.

앞서도 기술한 것처럼 기존의 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템은 윈치(WINCH)와 시브(SHEAVE) 등의 와이어(WIRE) 견인 장치를 이용해서 드릴 파이프(10)를 조립하는 형태라서 윈치와 시브 등의 와이어 견인 장치를 설치하고 운용하기 위한 절대적인 많은 공간이 필요했음은 물론, 윈치의 설치 위치가 제한될 수밖에 없고, 와이어가 외부에 노출되어 있어서 외부요인에 의한 손상이 발생할 수 있는 등 여러 문제점이 발생하였다.

하지만, 본 실시예의 경우, 기존의 와이어 견인 방식이 아닌 기어 방식을 적용하고, 기어 방식으로 래빗(130)의 업/다운(UP/DOWN) 운동을 구현하고 있으므로 종전의 다양한 문제점을 말끔히 해소할 수 있다.

이러한 래빗 업/다운 구동부(140)는 래빗(130)의 업/다운(UP/DOWN) 구동을 위한 구동력을 발생시키는 메인 구동모터(141)와, 메인 구동모터(141)의 모터축에 연결되는 구동 기어(142)와, 랙 유닛(110) 내의 중앙 영역에 형성되는 샤프트 홀(112)에 랙 유닛(110)의 길이 방향을 따라 배치되고 하단부가 래빗(130)에 나사 방식으로 결합하는 스크루 샤프트(143, SCREW SHAFT)와, 스크루 샤프트(143)의 상단부에 결합하는 샤프트 기어(144)와, 구동 기어(142) 및 샤프트 기어(144) 사이에 배치되고 구동 기어(142)와 샤프트 기어(144)와 기어 맞물림되는 연결 기어(145)를 포함한다.

메인 구동모터(141)는 랙 유닛(110)의 상부에 배치된다. 이처럼 메인 구동모터(141)가 랙 유닛(110)의 상부 중앙 영역에 배치되기 때문에 랙 유닛(110) 외측에 구조물을 배치할 필요가 없다. 따라서, 설치 공간을 줄일 수 있는 장점이 있다.

스크루 샤프트(143)는 메인 구동모터(141)의 동작 시 제자리에서 정역 방향으로 회전한다. 이러한 스크루 샤프트(143)에 전술한 래빗(130)이 나사 방식으로 결합한다.

구동 기어(142), 샤프트 기어(144) 및 연결 기어(145)는 메인 구동모터(141)의 회전 동력을 기어 방식을 통해 스크루 샤프트(143)로 전달한다. 기어 방식이라서 종전처럼 와이어가 필요치 않으며, 큰 동력을 제공할 수 있다.

참고로, 본 실시예의 경우, 구동 기어(142), 샤프트 기어(144) 및 연결 기어(145)를 단순한 평기어로 적용하고 있으나 태양 기어, 유성 기어를 비롯한 베벨 기어, 웜 기어 등이 적절하게 적용되면 같은 힘으로 강한 동력을 제공할 수 있는데, 이러한 사항 모두가 본 발명의 권리범위에 속한다고 하여야 할 것이다.

이러한 구성에 의해, 메인 구동모터(141)가 일방향으로 동작하면 이의 구동력이 구동 기어(142), 연결 기어(145) 및 샤프트 기어(144)로 전달되어 스크루 샤프트(143)가 예컨대 정방향으로 회전할 수 있고, 이로 인해 도 6에서 도 7처럼 래빗(130)이 상승할 수 있다. 반대로, 메인 구동모터(141)가 타방향으로 동작하면 이의 구동력이 구동 기어(142), 연결 기어(145) 및 샤프트 기어(144)로 전달되어 스크루 샤프트(143)가 예컨대 역방향으로 회전할 수 있고, 이로 인해 도 7에서 도 6처럼 래빗(130)이 하강할 수 있다.

한편, 앞서도 잠시 언급한 것처럼 본 실시예의 경우, 3개의 파이프 수납 공간부(111) 각각에 크래들(120)이 배치되는 반면 1개의 래빗(130)이 마련되기 때문에 1개의 래빗(130)이 위치가 다른 3개의 크래들(120)에 각각 대응하려면 랙 유닛(110)이 회전하든 래빗(130)이 회전해야 한다.

본 실시예의 경우에는 랙 유닛(110)의 회전을 구현하고 있는데, 이를 위해 랙 기어(161, RACK GEAR), 피니언 기어(162, PINION GEAR) 및 슬루잉 모터(163, SLEWING MOTOR)가 적용된다.

랙 기어(161)는 랙 유닛(110)의 단부에 결합하고 랙 유닛(110)과 한 몸체를 이룬다. 랙 유닛(110)이 단면 원형 형상을 이루기 때문에 이에 맞게 랙 기어(161)도 원형의 형상을 이룬다. 이러한 랙 기어(161)에 피니언 기어(162)가 기어 맞물림된다.

슬루잉 모터(163)는 피니언 기어(162)에 결합하는 동력원이다. 슬루잉 모터(163)가 동작하면 이의 회전력이 피니언 기어(162)를 통해 랙 기어(161)로 전달되며, 이로 인해 랙 유닛(110)이 회전할 수 있다. 이때의 회전각도는 슬루잉 모터(163)에 의해 적절하게 제어될 수 있다.

본 실시예의 경우, 슬루잉 모터(163)는 한 쌍으로 적용되며, 동기 제어된다. 따라서 랙 유닛(110)의 안정적인 회전동작을 이끌어낼 수 있다.

랙 유닛(110)의 상부 일측에는 센트럴라이저(170, CENTRALIZER)가 마련된다. 센트럴라이저(170)는 랙 유닛(110)의 일측에 결합하며, 파이프 수납 공간부(111)에서 상승하는 드릴 파이프(10)의 센터링(CENTERRING)이 자동으로 진행되게 한다.

이러한 센트럴라이저(170)는 랙 유닛(110)의 파이프 수납 공간부(111)에 대응되게 연통되고 해당 파이프 수납 공간부(111)에서 상승하는 드릴 파이프(10)를 가이드하는 파이프 가이드 덕트(171)와, 파이프 가이드 덕트(171)의 상단부에 연결되는 덕트 헤드(172)와, 덕트 헤드(172)의 내면에 배치되고 상승하는 드릴 파이프(10)를 가이드하는 복수의 가이드 롤러(173)를 포함한다. 드릴 파이프(10)의 센터링을 위하여 복수의 가이드 롤러(173)는 동심적으로 배치된다.

한편, 본 실시예에 따른 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템(100)에는 앞서 기술한 것처럼 시스템의 컨트롤을 위하여 컨트롤러(150)가 탑재된다.

컨트롤러(150)는 드릴 파이프(10)가 길이 방향으로 조립될 수 있도록 래빗 업/다운 구동부(140)의 메인 구동모터(141)와 슬루잉 모터(163)의 동작을 자동으로 컨트롤한다. 이러한 역할을 하는 컨트롤러(150)는 중앙처리장치(151, CPU), 메모리(152, MEMORY), 그리고 서포트 회로(153, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.

중앙처리장치(151)는 본 실시예에서 드릴 파이프(10)가 길이 방향으로 조립될 수 있도록 래빗 업/다운 구동부(140)의 메인 구동모터(141)와 슬루잉 모터(163)의 동작을 자동으로 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.

메모리(152, MEMORY)는 중앙처리장치(151)와 연결된다. 메모리(152)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리일 수 있다.

서포트 회로(153, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(151)와 결합하어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(153)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.

본 실시예에서 컨트롤러(150)는 드릴 파이프(10)가 길이 방향으로 조립될 수 있도록 래빗 업/다운 구동부(140)의 메인 구동모터(141)와 슬루잉 모터(163)의 동작을 자동으로 컨트롤하는데, 이러한 일련의 컨트롤 프로세스 등은 메모리(152)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(152)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.

본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.

이하, 본 실시예에 따른 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템(100)의 작용을 설명한다.

우선, 슬루잉 모터(163)가 동작한다. 그러면, 슬루잉 모터(163)의 회전력이 피니언 기어(162)를 통해 랙 기어(161)로 전달되며, 이로 인해 랙 유닛(110)이 회전할 수 있다. 랙 유닛(110)이 회전함에 따라 랙 유닛(110) 내의 래빗(130)이 그에 대응하는 크래들(120)의 하부에 배치될 수 있다.

이러한 상태에서 메인 구동모터(141)가 일방향으로 동작한다. 그러면 메인 구동모터(141)의 구동력이 구동 기어(142), 연결 기어(145) 및 샤프트 기어(144)로 전달되어 스크루 샤프트(143)가 예컨대 정방향으로 회전할 수 있고, 이로 인해 래빗(130)이 상승할 수 있다.

래빗(130)이 상승하면 그에 연결되는 크래들(120)이 상승하면서 그 위에 안착되는 드릴 파이프(10)가 도 6에서 도 7처럼 상승할 수 있다. 상승하는 드릴 파이프(10)는 센트럴라이저(170)를 지나면서 센터링 작업이 된다.

하나의 드릴 파이프(10)를 올리고 나면 다시 메인 구동모터(141)가 타방향으로 동작한다. 그러면 이의 구동력이 구동 기어(142), 연결 기어(145) 및 샤프트 기어(144)로 전달되어 스크루 샤프트(143)가 예컨대 역방향으로 회전할 수 있고, 이로 인해 도 7에서 도 6처럼 래빗(130)이 하강할 수 있다.

그런 다음, 슬루잉 모터(163)의 동작으로 랙 유닛(110)이 회전하고, 다음 칸의 파이프 수납 공간부(111)가 래빗(130)의 상부에 배치되게 한 후, 전술한 동작으로 다시 드릴 파이프(10)를 상승시켜 앞선 드릴 파이프(10)와 연결되게 할 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 구조로 작용을 하는 본 실시예에 따르면, 콤팩트한 구조로 제작할 수 있어서 시스템의 설치 또는 운용을 위한 공간을 종래보다 줄일 수 있음은 물론 와이어(WIRE)를 사용하지 않기 때문에 와이어의 외부 노출로 인한 종래의 다양한 문제를 해소할 수 있으며, 사이즈가 다른 드릴 파이프(10)에도 문제없이 효과적으로 적용할 수 있게 된다.

이처럼 본 발명은 기재된 실시예에 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 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.

100 : 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템 110 : 랙 유닛
111 : 파이프 수납 공간부 112 : 샤프트 홀
113 : 가이드 홈 116 : 래빗 회전 허용 하우징
120 : 크래들 121 : 걸림부
130 : 래빗 131 : 후크부
132 : 가이드 돌기 140 : 래빗 업/다운 구동부
141 : 메인 구동모터 142 : 구동 기어
143 : 스크루 샤프트 144 : 샤프트 기어
145 : 연결 기어 150 : 컨트롤러
161 : 랙 기어 162 : 피니언 기어
163 : 슬루잉 모터 170 : 센트럴라이저

Claims (6)

1. 길이 방향을 따라 조립될 드릴 파이프(DRILL PIPE)가 수납되는 복수의 파이프 수납 공간부가 내부에 형성되는 랙 유닛(RACK UNIT);
   상기 파이프 수납 공간부 내에서 상기 드릴 파이프를 지지하면서 업/다운(UP/DOWN) 이동할 수 있게 배치되는 복수의 크래들(CRADDLE);
   상기 복수의 크래들과 선택적으로 연결되는 래빗(RABBIT);
   상기 랙 유닛에 마련되되 상기 래빗과 일측에서 연결되며, 기어(GEAR) 방식으로 상기 래빗을 업/다운(UP/DOWN) 구동시키는 래빗 업/다운 구동부;
   상기 랙 유닛의 단부에 결합하고 상기 랙 유닛과 한 몸체를 이루는 랙 기어(RACK GEAR);
   상기 랙 기어와 기어 맞물림되는 피니언 기어(PINION GEAR);
   상기 피니언 기어에 결합하며, 상기 피니언 기어 및 상기 랙 기어의 작용으로 상기 랙 유닛이 회전되게 하는 슬루잉 모터(SLEWING MOTOR); 및
   상기 랙 유닛의 일측에 결합하며, 상기 파이프 수납 공간부에서 상승하는 드릴 파이프의 센터링(CENTERRING)을 진행하는 센트럴라이저(CENTRALIZER)를 포함하며,
   상기 래빗 업/다운 구동부는,
   상기 래빗의 업/다운(UP/DOWN) 구동을 위한 구동력을 발생시키되 상기 랙 유닛의 상부에 배치되는 메인 구동모터;
   상기 메인 구동모터의 모터축에 연결되는 구동 기어;
   상기 랙 유닛 내의 중앙 영역에 상기 랙 유닛의 길이 방향을 따라 배치되고 하단부가 상기 래빗에 나사 방식으로 결합하는 스크루 샤프트(SCREW SHAFT);
   상기 스크루 샤프트의 상단부에 결합하는 샤프트 기어; 및
   상기 구동 기어와 상기 샤프트 기어 사이에 배치되고 상기 구동 기어와 상기 샤프트 기어와 기어 맞물림되는 연결 기어를 포함하는 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 랙 유닛은,
   복수의 파츠(PARTS)로 분해 조립 가능하고, 원주 방향을 따라 상기 파이프 수납 공간부가 형성되는 복수의 단위 하우징; 및
   상기 단위 하우징의 하단부에 결합하며, 상기 래빗의 회전을 허용하는 래빗 회전 허용 하우징을 포함하는 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 크래들의 일측에는 걸림부가 형성되고, 상기 래빗에는 상기 크래들의 걸림부에 걸림 또는 걸림해제되는 후크부가 형성되며,
   상기 래빗에는 상기 랙 유닛의 내벽에 형성되는 가이드 홈에 배치되어 가이드되는 적어도 하나의 가이드 돌기가 마련되며,
   상기 크래들의 상단부는 상기 드릴 파이프가 센터로 자리 잡을 수 있도록 오목한 파이프 안착홈부을 형성하는 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 드릴 파이프가 길이 방향으로 조립될 수 있도록 상기 래빗 업/다운 구동부 및 상기 슬루잉 모터의 동작을 자동으로 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함하는 시추 설비용 마우스홀 랙킹 시스템.

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