KR101507226B1 - 해저 생산플랜트의 생산성 향상을 위한 듀얼 파이프 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해저 생산플랜트의 생산성 향상을 위한 듀얼 파이프 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 복수의 프로덕션 웰에서 수집되는 유체를 매니폴드에서 통합하여 가스 및 오일로 분리시키기 위한 분리기로 이송할 시, 매니폴드와 분리기의 경로에 듀얼 파이프를 설치하고, 상기 듀얼 파이프의 개도를 조절하여 안정적으로 FPSO의 저장 탱크로 가스 및 오일을 분리하여 이송시킬 수 있는 해저 생산플랜트의 생산성 향상을 위한 듀얼 파이프 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 채수정으로부터 유입되는 유체를 리프팅하는 복수의 프로덕션 웰; 상기 각 프로덕션 웰들로부터 수집된 유체가 통합되는 매니폴드; 상기 매니폴드에서 통합된 유체가 이송되어 가스 및 오일로 분리시키는 분리기; 상기 매니폴드 및 분리기 사이를 연결하는 한 쌍의 이송관 및 상기 이송관의 중간에 병렬로 배치되도록 결합되어 상기 매니폴드에서 모인 유체의 압력 및 양을 조절하며, 듀얼 파이프로 구성되는 압력 조절부를 포함한다.

Description

해저 생산플랜트의 생산성 향상을 위한 듀얼 파이프 시스템{Dual pipe system for high productivity of undersea plant}

본 발명은 해저 생산플랜트의 생산성 향상을 위한 듀얼 파이프 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 복수의 프로덕션 웰에서 수집되는 유체를 매니폴드에서 통합하여 가스 및 오일로 분리시키기 위한 분리기로 이송할 시, 매니폴드와 분리기의 경로에 듀얼 파이프를 설치하고, 상기 듀얼 파이프의 개도를 조절하여 안정적으로 FPSO의 저장 탱크로 가스 및 오일을 분리하여 이송시킬 수 있는 해저 생산플랜트의 생산성 향상을 위한 듀얼 파이프 시스템에 관한 것이다.

천연가스나 원유의 시추가 해상에서 이루어지는 경우 일시적으로 저장을 하거나 그 처리를 위한 해양구조물인 FPSO(Floating Production, Storage and Offloading)의 사용이 빈번해지고 있다.

즉, 원유 시추 플랫폼과 같은 설비를 배 위에 옮겨 놓은 석유시추선이라고 할 수 있으며, 이와 같은 FPSO는 엔진이 없어 자력으로는 항해가 불가능하기 때문에 석유가 매장된 지역을 찾으면 예인선을 이용하여 해당 지역으로 FPSO를 끌고 와서 그곳에 고정시킨 후 장기간 움직이지 않고 작업을 진행한다. 그래서 파도가 거칠고 빙하가 자주 출몰하는 지역에서는 석유자원 매장을 발견해도 사실상 채굴이 어려워, 온화한 지역 등 제한된 수역에만 투입되고 있다.

이러한 FPSO는 시추선에서 포집된 가스나 원유를 받아서 운송선이나 파이프라인을 통하여 운송하기 전에 처리하고 저장하게 된다. 한편, 가스나 원유의 처리는 하지 않고 일시적으로 저장만 하는 경우에는 FSU(Floating Storage Unit)라고 부른다.

상기한 바와 같은 FPSO에는 도 1에 도시된 바와 같은 시스템이 적용되며, 상기한 시스템은 크게 복수의 프로덕션 웰(1)에서 수집되는 유체가 모이는 매니폴드(2)와, 상기 매니폴드(2)에서 모아진 유체를 분리기(3)로 이송하는 한 쌍의 이송관(4)으로 구성된다.

구체적으로 상기 매니폴드(2)와 연결되는 프로덕션 웰(1)은, 2중관으로 형성되되, 외측부의 환형관으로 가스를 공급하여 채수정의 압력을 높이게 된다. 이때 상기 채수정의 압력이 높아지게 되면, 상기 프로덕션 웰(1)의 중심부 중심관을 통하여 유체가 유입되며, 유입된 유체는 매니폴드(2)에 모이게 된다.

한편, 상기 채수정에 압력을 가하는 수단으로 상기한 프로덕션 웰(1) 외에도 인젝션 웰을 통하여 채수정에 가스를 유입하여 EOR(Enhanced Oil Recovery) 작업을 수행할 수도 있다.

이와 같이 매니폴드(2)에 유입된 유체는 이송관(4)을 통하여 분리기로 유입되어 오일과 가스로 분리되어 저장탱크에 저장된다.

그러나 상기한 매니폴드(2)에서 분리기(3)로 이송되는 과정에서 유체의 압력조절이 어려워 원활한 유체의 이송이 어려우며, 이로 인하여 오일 생산성이 원활하지 못한 문제점이 있었다.

또한, 상기한 유체의 압력을 조절을 위한 별도의 인젝션 웰이 구비되어야 하며, 이로 인하여 부대비용 및 장비의 중량이 증가하게 되어 FPSO의 효율적인 운용에 어려운 문제점이 있었다.

공개특허 10-2012-84141호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 그 목적은 복수의 프로덕션 웰에서 수집되는 유체를 매니폴드에서 통합하여 가스 및 오일로 분리시키기 위하여 분리기로 이송할 시, 매니폴드와 분리기의 경로 상에 듀얼 파이프를 설치하고, 상기 듀얼 파이프의 개도를 초크밸브를 통하여 조절할 수 있도록 하여 오일의 생산성을 높일 수 있는 해저 생산플랜트의 생산성 향상을 위한 듀얼 파이프 시스템를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 채수정으로부터 유입되는 유체를 리프팅하는 복수의 프로덕션 웰; 상기 각 프로덕션 웰들로부터 수집된 유체가 통합되는 매니폴드; 상기 매니폴드에서 통합된 유체가 이송되어 가스 및 오일로 분리시키는 분리기; 상기 매니폴드 및 분리기 사이를 연결하는 한 쌍의 이송관 및 상기 이송관의 중간에 병렬로 배치되도록 결합되어 상기 매니폴드에서 모인 유체의 압력 및 양을 조절하며, 듀얼 파이프로 구성되는 압력 조절부를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 압력조절부는, 상기 이송관의 중간에 병렬로 배치되어 상기 각 이송관과 서로 연통되도록 형성되는 듀얼 파이프; 상기 듀얼 파이프 사이에 연결되어 상기 매니폴드로부터 이송되는 유체를 상기 분리기로 펌핑하여 이송시키는 펌프 및 상기 듀얼 파이프 상에 설치되되, 상기 이송관에서 분기되는 영역에 구비되어 유체의 양, 압력의 조절 및 역류 방지를 위해 설치되는 초크밸브를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 듀얼파이프는, 그 중간에 하나 이상이 연결되어 상기 펌프가 최대속도로 구동될 시 남는 유체를 다시 반송시키는 리사이클 관을 더 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 펌프는, 고장에 의해 작동이 원활하지 못할 경우 유체를 채수정으로 유입하도록 연결되는 바이패스 관을 더 포함한다.

본 발명의 해저 생산플랜트의 생산성 향상을 위한 듀얼 파이프 시스템에 의하면, 첫째, 이송관에 병렬로 배치되어 연결되는 듀얼 파이프로 인해 적절한 압력으로 유체를 분리기로 이동시킬 수 있게 되어 오일의 생산성이 향상되는 효과가 있다.

둘째, 듀얼 파이프 중 어느 하나에 이상이 생기더라도 다른 일측의 파이프를 이용하여 유체를 분리기로 이송시킬 수 있어 오일 생산을 멈추지 않고 계속적으로 오일을 생산할 수 있게 된어 생산성이 높아지는 효과가 있다.

셋째, 유체를 이송시키는 펌프에 바이패스 관을 구성하여 비상상황 시 빠르게 대처할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 해저 생산플랜트 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 해저 생산플랜트의 생산성 향상을 위한 듀얼 파이프 시스템을 나타낸 모식도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공 되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 해저 생산플랜트의 생산성 향상을 위한 듀얼 파이프 시스템를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 해저 생산플랜트의 생산성 향상을 위한 듀얼 파이프 시스템을 나타낸 모식도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 해저 생산플랜트의 생산성 향상을 위한 듀얼 파이프 시스템은, 채수정으로부터 유입되는 유체를 리프팅하는 복수의 프로덕션 웰(10)이 구비된다. 상기 프로덕션 웰(10)은 매니폴드(20)와 연결되며, 상기 프로덕션 웰(10)에서 수집된 유체는 상기 매니폴드(20)로 모이게 된다.

상기 매니폴드(20)에 모인 유체는 분리기(30)로 이송되어 가스와 오일로 분리되어 FPSO에 구비되는 저장탱크에 저장된다. 이때 상기 매니폴드(20)와 분리기(30)간에는 한 쌍의 이송관(40)에 의해 연결된다.

한편, 상기 이송관(40)의 중간에 병렬로 배치되도록 결합되어 상기 매니폴드(20)에서 모인 유체의 압력 및 양을 조절하며, 듀얼 파이프로 구성되는 압력 조절부(100)가 구비된다.

상기 압력조절부(100)에 대하여 구체적으로 살펴보면, 상기 압력조절부(100)는, 상기 이송관(40)의 중간에 병렬로 배치되어 상기 각 이송관(40)과 서로 연통되도록 형성되는 듀얼 파이프(110)가 구성된다.

또한, 상기 듀얼 파이프(110) 사이에 배치되어 상기 매니폴드(20)로부터 이송되는 유체를 상기 분리기(30)로 펌핑하여 이송시키는 펌프(120)가 구비된다.

또한, 상기 듀얼 파이프(110) 상에 설치되되, 상기 이송관(40)에서 분기되는 영역에 구비되어 유체의 양, 압력의 조절 및 역류 방지를 위해 설치되는 초크밸브(131, 132)로 구성된다. 상기 초크밸브는 매니폴드(20) 측에 구비되는 후방 초크밸브(131)와 분리기(30) 측에 구비되는 전방 초크밸브(132)로 구분될 수 있다.

한편, 상기 듀얼파이프(110)는, 그 중간에 하나 이상이 연결되어 상기 펌프(120)가 최대속도로 구동될 시 펌핑되지 못하고 남는 유체를 다시 반송시키는 리사이클 관(140)이 더 구비될 수 있다. 바람직하게는 상기 리사이클 관(140)은 상기 펌프(120)를 사이에 두고 상, 하부에 구비되는 것이 바람직하며, 이는 펌프(12)를 통하여 펌핑되는 유체가 상, 하부 이송관(40)을 통하여 적정 압력으로 분리기(30)로 이송되도록 하기 위한 것이다. 또한, 상기 리사이클 관(140) 사이에는 유체의 압력 및 흐름을 조절하기 위한 조절밸브(141)가 각각 구비된다.

한편, 상기 펌프(120)는, 고장에 의해 작동이 원활하지 못할 경우 유체를 채수정으로 유입하도록 연결되는 바이패스 관(150)이 더 구비될 수 있다. 상기 바이패스 관(150) 상에는 관을 개폐하는 개폐밸브(151)가 구비된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 해저 생산플랜트의 생산성 향상을 위한 듀얼 파이프 시스템의 작동상태에 대하여 살펴보기로 한다.

상기 채수정 상에 존재하는 오일 및 가스를 수집하기 위해서는, 복수의 프로덕션 웰(10)을 통하여 채수정에 가압된 가스를 통하여 압력을 높이고 그 압력에 의해 다시 프로덕션 웰(10)을 통하여 유체가 매니폴드(20)로 모여서 통합된다.

이와 같이 상기 매니폴드(20)에 유입된 유체는 상기 듀얼 파이프(110)를 통하여 펌프(120)에 도달하고, 도달된 유체는 펌프(120)의 구동(가압)에 의해 다시 듀얼 파이프(110)를 통하여 이송관(40)을 통하여 분리기(30)로 이송된다.

이때 상기 듀얼 파이프(110) 상에 구비되는 전방 초크밸브(131)의 개도에 의하여 펌프(120)로 모이는 유체의 압력 및 양을 조절할 수 있게 되며, 후방 초크밸브(132)에 의해 분리기(30)로 이송되는 유체의 압력 및 양을 조절할 수 있게 된다.

한편, 상기 유체가 최대 양으로 공급되며, 그에 따라 상기 펌프(120)가 최대속도로 구동될 경우가 발생하게 되는데 이때 미처 펌핑되지 못하고 남는 유체는 상기 리사이클 관(140)을 통하여 다시 회수되어 매니폴드(20)로 유입된다. 따라서 듀얼 파이프(110)에 적절한 압력을 유지시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 펌프(120)가 고장에 의해 작동이 원활하지 못할 경우 유체는 분리기로 이송되지 않고 채수정으로 유입되는데 이때 상기 바이패스 관(150)을 통하여 유입된다. 따라서 비상기를 대비할 수 있게 된다.

따라서 상술한 바와 같이 이송관의 중간에 듀얼 파이프 시스템이 적용되면, 채수정에서 수집된 유체를 안정적으로 FPSO의 분리기로 이송이 가능하게 된다.

이상에서 설명된 본 발명의 해저 생산플랜트의 생산성 향상을 위한 듀얼 파이프 시스템의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 프로덕션 웰 20 : 매니폴드
30 : 분리기 40 : 이송관
100 : 압력조절부 110 : 듀얼파이프
120 : 펌프 131 : 후방 초크밸브
132 : 전방 초크밸브 140 : 리사이클 관
141 : 조절밸브 150 : 바이패스 관
151 : 개폐밸브

Claims (4)

1. 채수정으로부터 유입되는 유체를 리프팅하는 복수의 프로덕션 웰(10);
   상기 각 프로덕션 웰(10)들로부터 수집된 유체가 통합되는 매니폴드(20);
   상기 매니폴드(20)에서 통합된 유체가 이송되어 가스 및 오일로 분리시키는 분리기(30);
   상기 매니폴드(20) 및 분리기(30) 사이를 연결하는 한 쌍의 이송관(40) 및
   상기 각 이송관(40)의 중간에 병렬로 배치되도록 결합되어 상기 매니폴드(20)에서 모인 유체의 압력 및 양을 조절하며, 듀얼 파이프로 구성되되, 상기 각 이송관(40)의 중간에 병렬로 배치되어 각각의 이송관(40)과 서로 연통되도록 형성되는 한 쌍의 듀얼 파이프(110)와, 상기 각 듀얼 파이프(110) 사이에 연결되어 상기 매니폴드(20)로부터 이송되는 유체를 상기 분리기(30)로 펌핑하여 이송시키는 펌프(120) 및 상기 각 듀얼 파이프(110) 상에 설치되되, 상기 이송관(40)에서 분기되는 영역에 구비되어 유체의 양, 압력의 조절 및 역류 방지를 위해 설치되는 초크밸브(131, 132)로 구성되는 압력 조절부(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 해저 생산플랜트의 생산성 향상을 위한 듀얼 파이프 시스템.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,
   상기 각 듀얼파이프(110)는,
   그 중간에 하나 이상이 연결되어 상기 펌프(120)가 최대속도로 구동될 시 남는 유체를 다시 반송시키는 리사이클 관(140)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해저 생산플랜트의 생산성 향상을 위한 듀얼 파이프 시스템.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 펌프(120)는,
   고장에 의해 작동이 원활하지 못할 경우 유체를 채수정으로 유입하도록 연결되는 바이패스 관(150)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해저 생산플랜트의 생산성 향상을 위한 듀얼 파이프 시스템.

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