석유 및 가스 시추는 표면 굴착 장치부터 탄화수소를 추출하는 굴착 장치에 이르기까지 다양한 특수 장비에 의존하는 복잡한 산업 공정입니다. 석유 및 시추 엔지니어에게는 각 구성 요소의 기능을 이해하는 것이 필수적입니다. 이 기사에서는 시추 장비, 주요 굴착 장치 시스템, 일반적인 굴착 도구, 육상 및 해상에서 사용되는 시추 굴착 장치의 다양한 분류에 대한 포괄적인 개요를 제공합니다.
드릴링이란 무엇입니까?
시추는 지하 석유나 천연가스 매장지에 접근하기 위해 지구 표면에 시추공(유정)을 만드는 과정입니다. 이는 드릴 비트를 회전시켜 암석과 토양층을 관통하는 드릴링 장비라는 특수 구조를 사용하여 수행됩니다. 비트는 드릴 파이프로 알려진 긴 금속 파이프로 장비에 연결되며, 이 파이프는 드릴링 유체를 순환시켜 절단된 암석을 표면으로 다시 운반하기도 합니다.
석유 시추 장비란 무엇입니까?
석유 시추 장비는 종종 바다나 대규모 수역(해상 굴착 장치)에 위치한 지표면 아래 깊은 곳에서 석유와 가스를 추출하고 처리하기 위한 시설을 갖춘 대형 구조물입니다. 이는 기둥이나 플로트 위에 구축된 플랫폼, 주택 장비 및 인력으로 구성됩니다. 데릭이라고 불리는 높은 타워에는 시추 장비가 있으며, 지하 저장소에서 탄화수소를 추출하기 위해 긴 금속 파이프(드릴 스트링)가 땅에 삽입됩니다.
드릴링 장비 내 주요 시스템
드릴링 장비의 주요 시스템을 이해하는 것은 전체 기능을 파악하는 데 필수적입니다.
- 호이스팅 시스템 및 드로우워크:드릴 스트링과 기타 도구를 유정 안으로 들어 올리고 내리는 일을 담당합니다. 드로우워크는 드릴링 라인이 감긴 대형 스풀과 속도와 움직임을 제어하는 브레이크 세트로 구성됩니다.
- 회전 시스템:드릴 스트링과 구멍 바닥의 드릴 비트에 회전 동작을 제공합니다. 이 시스템에는 일반적으로 필요한 토크를 전달하는 회전 테이블 또는 상단 드라이브뿐만 아니라 장비에서 드릴 스트링으로 회전을 전달하는 켈리 또는 상단 드라이브 시스템이 포함됩니다.
- 순환 시스템:드릴 스트링 아래로 드릴링 유체(진흙)를 펌핑하고 표면으로 다시 펌핑하는 데 필수적입니다. 여기에는 유체를 진흙 구덩이에서 드릴 스트링으로 이동시키는 진흙 펌프와 유체가 구멍으로 펌핑되기 전에 유체를 저장하고 처리하는 진흙 탱크가 포함됩니다. 다양한 밸브와 매니폴드가 유체 흐름을 제어합니다.
- 전원 시스템:모든 장비 구성 요소를 작동하는 데 필요한 에너지를 제공합니다. 일반적으로 드로우워크, 머드 펌프 및 기타 장비에 전원을 공급하는 디젤 엔진 또는 전기 모터가 포함됩니다. 발전기는 장비의 조명, 난방 및 기타 전기 시스템에 전기를 공급합니다.
- 안전 및 우물 제어 시스템(분출 방지):유정에서 통제되지 않은 석유나 가스의 누출을 방지합니다. 이 시스템에는 폭발 방지 장치(BOP)-킥 또는 폭발 발생 시 우물을 밀봉하기 위해 유정에 설치된 대형 밸브-와 경보, 센서 및 비상 정지 장치가 포함됩니다.
일반적인 다운홀 도구 및 구성 요소
다음은 유정 운영에 사용되는 일반적인 시추 및 생산 도구 목록이며, 각 도구는 특정 기능을 수행합니다.
| 도구/구성요소 | 기능 |
|---|---|
| 굴레 | 연마된 로드의 무게를 지지하고 분산시켜 표면 장비의 응력을 줄입니다. |
| 광택 로드 클램프 | 작업 중 움직임을 방지하기 위해 광택 막대를 고정합니다. |
| 가이드로드 | 부드럽고 효율적인 작동을 위해 광택 막대와 빨판 막대를 정렬된 상태로 유지합니다. |
| 광택 막대 | 표면 펌핑 장치를 다운홀 펌프에 연결하여 동력을 전달하는 길고 매끄러운 로드입니다. |
| 먹거리 상자 | 유정 유체가 표면으로 누출되는 것을 방지하기 위해 광택 막대를 밀봉합니다. |
| 릴리프 밸브 | 스터핑 박스의 과도한 압력을 방출하여 장비 손상을 방지합니다. |
| 흐름선 | 생산된 유체를 유정에서 생산 시설로 운반하는 파이프입니다. |
| 튜브 헤드 | 케이싱 헤드 위에 장착된 구성 요소로, 튜브용 보호 하우징을 제공하고 튜브{0}}케이싱 고리를 밀봉합니다. |
| 케이싱 헤드 | 유정 케이싱 상단에 장착되어 유정에 케이싱을 고정하고 밀봉합니다. |
| 광택 로드 커플링 | 연마된 로드를 빨판 로드 스트링에 연결하여 표면 동력을 다운홀 펌프에 전달합니다. |
| 표면 파이프 | 유정 장비에 대한 구조적 지지를 제공하기 위해 표면에 설치된 파이프 부분입니다. |
| 튜브 스트링 | 저장소에서 표면으로 오일을 운반하는 데 사용되는 파이프 스트링입니다. |
| 빨판 막대 | 펌핑 동작을 표면에서 다운홀 펌프로 전달하는 긴 나사형 로드입니다. |
| 관 재료 | 다운홀 펌프에서 표면으로 유체를 전달하는 상호 연결된 파이프입니다. |
| 배럴 커플링 | 튜브 또는 빨판 막대의 두 부분을 연결하는 데 사용되는 커넥터입니다. |
| 어리버리 로드 커플링 | 빨판 막대의 두 부분을 연결하는 데 사용되는 피팅입니다. |
| 이동 밸브 | 위아래로 움직이는 펌프 배럴 내부의 밸브로, 유체가 상승 행정 중에 들어가고 하강 행정 중에 빠져나올 수 있습니다. |
| 펌프 배럴 | 플런저가 위아래로 움직여 흡입을 생성하고 유체를 들어 올리는 펌프의 원통형 부분입니다. |
| 금속 플런저 | 펌프 배럴 내부에서 위아래로 움직이는 단단한 막대로, 흡입력을 생성하고 유체를 표면으로 들어 올립니다. |
| 스탠딩 밸브 | 펌프 배럴의 바닥에 위치하여 상승 행정 중에 유체가 펌프로 들어갈 수 있도록 합니다. |
| 시팅 니플 | 스탠딩 밸브용 지지 시트를 제공하는 튜브 스트링에 설치된 구성 요소입니다. |
| 천공된 젖꼭지 | 유체가 주변 구조물에서 스트링으로 유입될 수 있도록 구멍이 뚫린 관형 구조입니다. |
| 가스 앵커 | 튜브 스트링의 액체에서 가스를 분리하여 가스 잠금을 방지하고 펌프 효율성을 향상시킵니다. |
| 머드 앵커 | 튜브 스트링의 액체에서 진흙이나 고체를 분리하여 파이프 막힘과 펌프 손상을 방지합니다. |
| 불 플러그 | 튜브 또는 케이싱 스트링의 끝을 밀봉하는 데 사용되는 나사형 플러그입니다. |
해양 시추 장비의 5가지 주요 유형
해양 시추 플랫폼은 다양한 수심과 환경에 맞게 설계되었습니다.
- 내륙 바지선(얕은 물)일반적으로 20피트 미만의 매우 얕은 물에서 작동합니다. 바지선 선체는 해당 위치로 견인된 후 해저에 안착되어 안정적인 시추 플랫폼을 제공합니다.
- 잠수정 장비바지선이 작동할 수 없는 수심 50~70피트에서 사용됩니다. 기둥 또는 기둥은 수중 시추 장치를 구동하는 위의 시추 장비를 사용하여 특정 높이까지 잠기고 밸러스트됩니다.
- 잭-업 리그특정 위치로 견인된 다음 다리를 해저까지 "잭"하여 플랫폼을 물 위로 올릴 수 있는 이동식 플랫폼입니다. 최대 약 400피트의 얕은 물에 적합합니다. 변형에는 캔틸레버식 및 주요-슬롯 디자인이 포함됩니다.
- 플랫폼 리그(고정 구조물) 고정 플랫폼:강철이나 시멘트로 제작되었으며 해저에 고정되는 영구 구조물로 설계되었습니다. 대규모 시설과 인력을 수용할 수 있으며 최대 5마일까지 방향성 시추를 지원할 수 있습니다. 최대 1,700피트 깊이에 적합합니다.준수 타워:파도와 바람에 휘어지는 크고 좁은 강철/콘크리트 구조물로 수심 1,500~4,900피트에 적합합니다.
- 부양 장치(부유 선박)
- 반-잠수정:데크는 흘수선 위에 떠 있는 반면 안정성을 위해 대부분의 질량이 물에 잠겨 있습니다. 최대 12,000피트 깊이에 적합합니다. Sea Star 및 Spar 플랫폼 변형이 포함됩니다.
- 드릴십:시추 장비는 선박의 갑판에 직접 장착되며 "문 풀"(선체 중앙 개구부)을 통해 유정을 뚫습니다. 동적 위치 지정을 사용하여 위치를 유지합니다.
드라이브 유형, 환경 및 기술에 따른 드릴링 장비 분류
드라이브 유형별:
| 유형 | 일반 모델 | 특징 | 애플리케이션 |
|---|---|---|---|
| 기계식 드라이브 | ZJ20 | 디젤 기계식 변속기, 간단한 구조, 낮은 유지 보수 | 얕은 ~ 중간{0}}깊이의 유정, 기존 육상 필드 |
| 전기 드라이브 | ZJ70D | AC-DC-AC 가변 주파수 드라이브, 높은 자동화, 낮은 에너지 소비 | 깊은/초{0}}깊은 우물, 복잡한 지형, 비전통적인 자원 |
| 유압 드라이브 | 11월 유압장치 | 전체 유압 시스템, 소형, 이동식 | 공간 제약이 있는 도시 또는 생태학적으로 민감한 지역 |
운영 환경별:
| 유형 | 모델 예 | 주요 특징 | 애플리케이션 |
|---|---|---|---|
| 육지(매우-깊음) | ZJ120/9000 | 최대 후크 하중 9,000kN, 드릴링 깊이 12,000m | 타림 분지, 쓰촨-충칭 초-심층 저수지 |
| 북극(극) | HZJ40L | 저온-내온도 -50도, 부동액 유압 장치 | 시베리아, 북극권 지역 |
| 근해(잭{0}}) | HYSY981 | 수심 3,000m, 굴착 깊이 10,000m | 남중국해, 동중국해 심해전 |
| 해양(반-잠수정) | 트랜스오션 심해 지평선 | 듀얼 데릭, 강한 파도 저항 | 초-심해 작업 |
기술 수준별:
| 유형 | 모델 예 | 기술 하이라이트 | 애플리케이션 |
|---|---|---|---|
| 전통적인 | 다칭 130 | 기계식 드라이브, 높은 수동 조작 | 복잡도가 낮은 유전(점진적으로 교체됨)- |
| 자동화됨 | Schlumberger PRIME™ 리그 | 통합된 자동 드릴러-, 실시간- 모니터링, 효율성 30% 향상 | 수평 유정, 다면 유정,-고정밀 작업- |
| 지능적인 | 11월 Cyberbase® | AI{0}}최적화된 드릴링 매개변수, 원격 제어, 결함 예측 | 디지털 유전, 무인 플랫폼 |
특수 기능 리그:
| 유형 | 모델 예 | 특징 | 애플리케이션 |
|---|---|---|---|
| 코일 튜브 조작 | 할리버튼 CTU 1500 | 연속 배관, 파이프 교체 없음 | 우물 작업, 슬림-구멍 드릴링, 파쇄 |
| 모듈러 리그 | 내셔널 오일웰 Varco FastRig® | 모듈형 설계, 20% 저렴한 비용, 신속한 운송 | 외딴 지역, 빠른-대응 프로젝트 |
드릴링 장비의 주요 선택 요소
드릴링 장비를 선택할 때 운영자는 다음을 고려합니다.
- 지질학적 조건:단단한 암석에는 높은-토크 장비가 필요합니다. 심해수에는 고압-압부식-저항성 설계가 필요합니다.
- 운영 목표:탐사정은 유연성을 선호합니다. 생산정에는 장기적인-안정성이 필요합니다.
- 환경 요구 사항:생태학적으로 민감한 지역에서는 저-소음, 무공해-전기 장비를 우선시합니다.
시추 장비 모델의 다양성은 석유 및 가스 탐사 및 개발의 광범위한 기술 요구 사항과 운영 시나리오를 반영합니다. 전통적인 기계 장치부터 지능형 AI{1} 기반 시스템까지, 기술 발전으로 시추 효율성과 안전성이 지속적으로 향상되고 있습니다. 자원 개발 수익을 극대화하려면{3}}지질 조건, 운영 환경 및 경제적 요소를 통합한 적절한 선택-이 필수적입니다. 자세한 내용은 Vigor 팀에 문의하여 자세한 제품 정보를 확인하십시오.
