석유 플랫폼

3. 주요 해상 분지

• 북해
• 멕시코만 (텍사스, 루이지애나, 미시시피, 앨라배마 및 플로리다 해상)
• 캘리포니아 (로스앤젤레스 분지 및 산타바바라 해협, 벤투라 분지의 일부)
• 카스피해 (특히 아제르바이잔 해상의 일부 주요 유전)
• 캄포스 분지와 산토스 분지 (브라질 해안)
• 뉴펀들랜드 래브라도 및 노바스코샤 (캐나다 대서양 연안)
• 나이지리아 남쪽, 앙골라 서쪽의 중앙 아프리카, 서아프리카 해상 여러 유전
• 동남아시아와 러시아 사할린의 해상 유전
• 페르시아 만의 사파니야(Safaniya), 마니파(Manifa), 마르잔(Marjan) 등 (사우디아라비아 사우디 아람코 개발)^[13]
• 인도 유전 (뭄바이 하이, K G 분지-인도 동부 해안, 탭티 유전, 구자라트, 인도)
• 발트해 유전 및 가스전
• 뉴질랜드의 타라나키 분지
• 시베리아 북쪽의 카라해 동-프리노보제멜스키 유전^[14]
• 알래스카와 캐나다 노스웨스트 준주 해안의 북극해^[15]
• 아드리아해의 해상 유전

4. 종류

석유 플랫폼은 설치 해역의 수심, 용도, 운용 방식 등에 따라 다양한 종류로 나뉜다.

1891년경, 최초의 수중 유정은 오하이오주 그랜드 레이크 세인트 메리스의 담수에서 말뚝 위에 건설된 플랫폼에서 굴착되었다.^[3] 1896년경에는 캘리포니아주 산타 바바라 해협 아래로 확장된 서머랜드 유전에서, 육지에서 해협으로 뻗어 나가는 부두에서 유정이 굴착되었다. 1945년, 해리 트루먼 대통령은 미국의 영토를 대륙붕 가장자리까지 일방적으로 확장하는 행정 명령을 내렸고, 이는 사실상 3해리 영해 "공해 자유" 체제를 종식시켰다.

세계 최초의 부유식 액화 천연 가스 (FLNG) 시설이 생산 중이다. (자세한 내용은 해당 섹션 참조)

4. 1. 고정식 플랫폼 (Fixed Platforms)

4. 2. 컴플라이언트 타워 (Compliant Towers)

4. 3. 반잠수식 플랫폼 (Semi-submersible Platforms)

4. 4. 잭업 리그 (Jack-up Drilling Rigs)

4. 5. 드릴십 (Drillships)

4. 6. 부유식 생산, 저장 및 하역 설비 (FPSO)

4. 7. 텐션 레그 플랫폼 (Tension-Leg Platforms, TLP)

4. 8. 스파 플랫폼 (Spar Platforms)

4. 9. 무인 설비 (Normally Unmanned Installations, NUI)

4. 10. 컨덕터 지지 시스템 (Conductor Support Systems)

5. 특히 큰 플랫폼

페트로니우스 플랫폼은 멕시코만에 있는 유연성 타워로, 해저 위로 약 640.08m 높이의 Hess Baldpate 플랫폼을 모델로 했다. 이 플랫폼은 세계에서 가장 높은 구조물 중 하나이다.^[23]

캐나다의 히베르니아 플랫폼은 뉴펀들랜드 해안에서 떨어진 대서양의 잔 다르크 분지에 위치한 세계에서 가장 무거운 해상 플랫폼이다. 이 ''중력 기반 구조물''(GBS)은 해저에 위치하며 높이는 111m이고, 85m 높이의 케이슨에 1.3Moilbbl의 원유 저장 용량을 가지고 있다. 이 플랫폼은 빙산의 충격을 견딜 수 있도록 설계된 톱니 모양의 외부 가장자리를 가진 작은 콘크리트 섬 역할을 한다. GBS에는 생산 저장 탱크가 있으며 나머지 공간은 밸러스트로 채워져 전체 구조물의 무게는 120만 톤에 달한다.

로열 더치 쉘은 부유식 액화 천연 가스(FLNG) 시설을 개발했으며, 이 시설은 오스트레일리아 서부 해안에서 약 200km 떨어진 곳에 위치해 있다. 이것은 가장 큰 부유식 해상 시설이다. 전체 밸러스트 상태에서 약 488m 길이, 74m 너비에 배수량은 약 60만 톤이다.^[24]

멕시코 만에 설치된 석유 플랫폼인 페트로니우스(Petronius)는 해저에서부터 높이가 약 609.60m이다. 평가 기준에 따라 다르지만, 이는 2010년에 부르즈 할리파가 완공되기 전까지 세계에서 가장 높은 인공 구조물이었다.

대서양의 뉴펀들랜드 섬 앞바다, 잔 다르크 분지(Jeanne D'Arc basin)에 위치한 하이베르니아 유전에는 세계 최대의 석유・가스 플랫폼이 설치되어 있다. 해저에 설치된 중력 착저형 구조물(GBS: Gravity Base Structure)은 높이 약 110.95m이며, 높이 약 84.98m의 케이슨 안에 1300000bbl의 원유를 저장할 수 있다. 이 플랫폼은 톱니 모양의 가장자리를 가지고 있어 빙산의 충격에 견딜 수 있도록 설계되었으며, 작은 콘크리트 섬처럼 설계되었다. 중력 착저형 구조물은 저장 탱크 외의 부분은 밸러스트로 채워져 있으며, 총 중량은 120만 톤에 달한다. 이 플랫폼의 높이는 약 224.64m로, 이는 뉴욕의 엠파이어 스테이트 빌딩(약 448.97m)의 약 절반이며, 캘거리 타워(약 190.99m)보다 약 32.92m 더 높다.

6. 유지 보수 및 공급

전형적인 석유 생산 플랫폼은 에너지와 물의 필요를 자체적으로 충족하며, 발전, 해수 담수화 설비, 그리고 파이프라인을 통해 직접 육상으로 또는 부유식 플랫폼이나 유조선 적재 시설로, 또는 둘 다로 전달될 수 있도록 석유와 가스를 처리하는 데 필요한 모든 장비를 갖추고 있다. 석유/가스 생산 공정의 요소에는 유정 헤드, 생산 매니폴드, 생산 분리기, 가스 건조를 위한 글리콜 공정, 가스 압축기, 물 주입 펌프, 석유/가스 수출 계량 및 주요 오일 라인 펌프가 포함된다.^[3]

대형 플랫폼은 수색 및 구조 작전이 필요할 때와 같이 무언가 잘못되었을 때 소환되는 영국의 lolair와 같은 소형 ESV(비상 지원선)의 지원을 받는다. 정상적인 작동 중에는 PSV (플랫폼 지원선)이 플랫폼에 물품을 공급하고, AHTS 선박도 플랫폼에 공급할 수 있으며, 플랫폼을 지정된 위치로 끌고 가 대기 구조 및 소방 선박의 역할을 한다.^[3]

7. 승무원

플랫폼의 승무원은 플랫폼의 종류, 위치, 환경에 따라 인원수와 구성이 크게 달라진다. 석유 플랫폼은 상당한 비용이 소요되므로, 24시간 작업을 통해 생산성을 최대화하는 것이 중요하다. 또한 굴착지의 위치와 환경에 따라 수개월 동안 주재가 필요할 수 있다. 탐사 유전을 찾아낸 경우에는 담당자들에게 보너스를 지급하는 등 인센티브를 부여하기도 한다.^[1]

24시간 조업 체제를 유지하기 위해, 주간 근무와 야간 근무, 최소 2팀의 승무원 조합이 항상 승선하고 있어야 한다. 승무원은 정기적으로 교대하며, 보통 2주 정도의 교대 간격을 가진다. 선내에는 운동 및 오락 시설 등이 갖춰져 있으며, 보급선을 통해 정기적으로 물품이 공급된다.^[1]

7. 1. 필수 인력

• OIM (해상 설치 관리자)는 교대 근무 중 최고의 권한을 가지며 플랫폼 운영과 관련하여 필수적인 결정을 내린다.
• 운영 팀 리더 (OTL)
• 해상 운영 엔지니어 (OOE)는 플랫폼의 수석 기술 권한자이다.
• PSTL 또는 운영 코디네이터: 크루 변경 관리를 담당한다.
• 다이내믹 포지셔닝 운영자: 항해, 선박 또는 선박 조종 (MODU), 위치 유지, 화재 및 가스 시스템 운영 (사고 발생 시)을 담당한다.
• 2등 항해사, 3등 항해사: 기국(flag state)의 인력 요구 사항을 충족하고, 고속 구조정을 운영하며, 화물 작업을 수행하고, 화재 팀 리더 역할을 한다.
• 밸러스트 제어 운영자: 화재 및 가스 시스템을 작동한다.
• 크레인 운영자: 플랫폼 주변 및 보트 간에 화물을 들어 올리기 위해 크레인을 작동한다.
• 비계공: 작업자가 높은 곳에서 작업해야 할 경우를 대비하여 비계를 설치한다.
• 조정수: 구명정을 유지 관리하고 필요한 경우 인력을 배치한다.
• 제어실 운영자: 특히 FPSO 또는 생산 플랫폼에서 근무한다.
• 취사 인원: 요리, 세탁 및 숙소 청소와 같은 필수 기능을 수행한다.
• 생산 기술자: 생산 설비를 운영한다.
• 헬리콥터 조종사: 일부 플랫폼에 거주하며 헬리콥터를 기반으로 하여 크루 교대 시 작업자를 다른 플랫폼이나 해안으로 수송한다.
• 유지 보수 기술자 (계측, 전기 또는 기계)
• 기타:
• 모든 무선 통신을 운영하는 무선 통신사.
• 창고 관리인: 재고를 잘 보관한다.
• 탱크의 액체 레벨을 기록하는 기술자.

• OIM (해상 설치 관리자) — 근무 교대 기간 동안 플랫폼 운영에 관한 결정을 내리는 최고 책임자
• OTL(운영 팀 리더)
• OOE(해상 운영 엔지니어) — 플랫폼의 기술적 책임자
• PSTL, 또는 변경 관리 운영 코디네이터
• 동적 위치 제어 운영자 — 항법, 선박 조작, 플랫폼 관리, 사고 발생 시 소방 설비 조작
• 2등 항해사, 3등 항해사 — 기국이 정한 인원 요구 사항을 충족하며, 구명정 조작, 화물 취급, 소방반 리더
• 밸러스트 관리자 — 밸러스트 관리, 소화 시스템 조작
• 크레인 조종사 — 플랫폼 주변의 크레인을 이용한 하역 작업
• 비계공 — 고소 작업이 필요할 때 작업자용 비계를 설치
• 타수 — 구명정 관리 및 조작
• 제어실 운영자 — 특히 생산 설비가 있는 플랫폼
• 급사 — 요리, 세탁, 청소 등의 잡일 담당. 전문 셰프가 있는 경우도 있다.
• 생산 기술자 — 생산 플랜트 운영
• 헬리콥터 조종사 — 헬리콥터로 운영되는 플랫폼에 존재하며, 승무원 교대 시 승무원을 다른 플랫폼이나 육상으로 수송하는 항공편을 운항
• 기계·전기 보수 기술자
• 굴착 관련 승무원은 굴착 작업 시에만 배치된다.
• * 리그 관리자
• * 굴착 작업자
• * 회사 측 대표자 — 운영·탐사 회사 측 대표자
• * 머드 기술자 — 굴착 시에 선단부의 머드 제거, 윤활 등을 수행
• * 데릭 취급자 — 데릭을 조작하여 보링의 파이프를 취급
• * 지질학자

• 갱구 관리를 위한 승무원은 갱구 관리 시에 배치된다.
• * 갱구 관리 관리자
• * 와이어·관 조작원
• * 펌프 조종원

7. 2. 부수적 인력

• OIM(해상 설치 관리자) — 근무 교대 기간 동안 플랫폼 운영에 관한 결정을 내리는 최고 책임자^[1]
• OTL(운영 팀 리더)^[1]
• OOE(해상 운영 엔지니어) — 플랫폼의 기술적 책임자^[1]
• PSTL, 또는 변경 관리 운영 코디네이터^[1]
• 동적 위치 제어 운영자 — 항법, 선박 조작, 플랫폼 관리, 사고 발생 시 소방 설비 조작^[1]
• 2등 항해사, 3등 항해사 — 기국이 정한 인원 요구 사항을 충족하며, 구명정 조작, 화물 취급, 소방반 리더^[1]
• 밸러스트 관리자 — 밸러스트 관리, 소화 시스템 조작^[1]
• 크레인 조종사 — 플랫폼 주변의 크레인을 이용한 하역 작업^[1]
• 비계공 — 고소 작업이 필요할 때 작업자용 비계를 설치^[1]
• 타수 — 구명정 관리 및 조작^[1]
• 제어실 운영자 — 특히 생산 설비가 있는 플랫폼^[1]
• 급사 — 요리, 세탁, 청소 등의 잡일 담당. 전문 셰프가 있는 경우도 있다.^[1]
• 생산 기술자 — 생산 플랜트 운영^[1]
• 헬리콥터 조종사 — 헬리콥터로 운영되는 플랫폼에 존재하며, 승무원 교대 시 승무원을 다른 플랫폼이나 육상으로 수송하는 항공편을 운항^[1]
• 기계·전기 보수 기술자^[1]

• 툴푸셔^[1]
• 드릴러^[1]
• 러프넥^[1]
• 로스터바웃^[1]
• 컴퍼니 맨^[1]
• 머드 엔지니어^[1]
• 모터맨^[1]
• 데릭핸드^[1]
• 지질학자^[1]
• 용접공 및 용접 보조원^[1]

• 유정 서비스 감독관^[1]
• 와이어라인 또는 코일 튜빙 작업자^[1]
• 펌프 작업자^[1]
• 펌프 행거 및 레인저^[1]

8. 문제점

해양 석유 및 가스 생산은 육상 설비보다 더 어려운 환경에서 이루어진다. 해양 석유 부문은 매우 큰 생산 설비를 제공해야 하는 필요성을 포함한 여러 과제를 안고 있으며, 트롤 A 플랫폼과 같이 수심 300m에 위치한 대규모 투자가 이루어지기도 한다.^[26]

해양 플랫폼은 위치 유지를 위해 계류 시스템을 갖춘 부유식일 수 있다. 부유식 시스템은 고정식보다 더 깊은 수역에서 비용이 적게 들지만, 플랫폼의 동적 특성으로 인해 시추 및 생산에 어려움이 따른다. 해양은 유체 기둥에 수천 미터 이상을 더하여 시추공의 순환 밀도와 지하 압력을 높이고, 생산된 유체를 끌어올리는 데 더 많은 에너지를 필요하게 한다.

오늘날에는 더 많은 생산 작업을 해저에서 수행하는 추세이다. 물과 기름을 분리하여 플랫폼으로 펌핑하는 대신 재주입하거나, 해상 설치 없이 육상으로 흐르게 하는 것이다. 해저 설치는 접근이 어려웠던 깊은 수역의 자원을 활용하고, 바렌츠 해와 같이 해빙으로 인한 문제를 극복하는 데 도움이 된다. 얕은 환경에서는 표류하는 얼음이 해저 설비를 손상시킬 수 있어 해저 매설 등의 보호 방법이 필요하다.^[26]

8. 1. 위험 요소

8. 2. 환경 영향

9. 한국의 입장 및 과제

한국은 석유 플랫폼과 관련하여 직접적인 언급은 없지만, 세계적으로 깊은 수심에 설치된 석유 플랫폼 기술 개발 동향을 주시할 필요가 있다. 특히 멕시코 만의 퍼디도와 같이 2450m 깊이의 심해에서도 석유 시추가 가능한 스파 플랫폼 기술은 한국의 해양 자원 개발 및 플랜트 산업에 시사하는 바가 크다.

다음은 비부유식 가동 타워 및 고정 플랫폼의 수심별 설치 현황(깊은 순)이다.

10. 용도 변경

만약 퇴역하지 않는다면,^[43] 오래된 플랫폼들은 해저 아래 암석에 CO₂를 주입하기 위해 용도 변경될 수 있다.^[44][45] 다른 플랫폼들은 우주 로켓 발사를 위해 개조되었으며, 더 많은 플랫폼들이 대형 로켓 발사체에 사용하도록 재설계되고 있다.^[46]

사우디 아라비아에서는 퇴역한 석유 시추 시설을 테마파크로 용도 변경할 계획이 있다.^[47]

참조

_[1] 논문 Applicability ranges for offshore oil and gas production facilities
_[2] 간행물 10 Reasons Not to Drill for Oil Offshore of Florida http://thebradentont[...] The Bradenton Times 2018-01-14
_[3] 웹사이트 Oil in Azerbaijan http://www.members.t[...] 2015-04-20
_[4] 논문 Beyond Sight of Land: A History of Oil Exploration in the Gulf of Mexico https://www.academia[...] 2016-06
_[5] 문서 Ref accessed 02-12-89 by technical aspects and coast mapping. Kerr-McGee
_[6] 웹사이트 Project Redsand CIO | Protecting The Redsand Towers http://www.project-r[...] 2007-06-16
_[7] 간행물 Azerbaijan's Oil History: Brief Oil Chronology since 1920 Part 2 http://www.azer.com/[...] 2003-Summer
_[8] 웹사이트 Rowan Companies marks 50th anniversary of landmark LeTourneau jackup http://iadc.org/dcpi[...] 2017-05-01
_[9] 웹사이트 History of offshore drilling units – PetroWiki http://petrowiki.org[...] 2015-06-02
_[10] Youtube Building A Legend - Part 2 https://www.youtube.[...] 2017-05-01
_[11] 웹사이트 RIGZONE – Offshore Rig Data, Onshore Fleet Analysis http://www.rigzone.c[...] 2015-04-20
_[12] 웹사이트 UPDATE 1-Shell starts production at Perdido https://www.reuters.[...] 2010-03-31
_[13] 웹사이트 Contracts let for Marjan oil field development. (Saudi Arabian Oil Co. bids out offshore development contracts) (Saudi Arabia) http://www.highbeam.[...] 1992-03-27
_[14] 뉴스 Russian Rosneft announces major oil, gas discovery in Arctic Kara Sea https://www.platts.c[...] Platts 2017-08-18
_[15] 웹사이트 Year 2006 National Assessment – Alaska Outer Continental Shelf https://www.boem.gov[...] Dept Interior BEOM 2017-08-18
_[16] 웹사이트 NOAA Ocean Explorer: Expedition to the Deep Slope https://oceanexplore[...] 2022-06-02
_[17] 웹사이트 An Overview of Design, Analysis, Construction and Installation of Off… https://www.slidesha[...] 2013-10-31
_[18] 웹사이트 Significant Guidance for Design and Construction of Marine and Offsho… https://www.slidesha[...] 2013-10-31
_[19] 뉴스 Chevron Drillship http://www.chevron.c[...] 2010-03-11
_[20] 뉴스 Deep Gulf drilling thrives 18 mos. after BP spill https://phys.org/new[...] 2011-12-30
_[21] 뉴스 The offshore drilling life: cramped and dangerous https://apnews.com/7[...] 2011-12-30
_[22] 뉴스 First Cell Spar http://www.fmctechno[...]
_[23] 웹사이트 What is the World's Tallest Building? http://www.allabouts[...] 2010-05-23
_[24] 웹사이트 FLNG gets serious http://gastoday.com.[...] 2010-08
_[25] 뉴스 Potential for big spill after oil rig sinks https://www.nbcnews.[...] 2010-04-22
_[26] 문서 http://www.oilandgas[...]
_[27] 뉴스 North Sea platform collapses http://news.bbc.co.u[...] 1980-03-27
_[28] 뉴스 Potential Threats To Offshore Platforms https://apps.dtic.mi[...] The RAND Corporation
_[29] 뉴스 Gen. Stanley McChrystal explains what most people get wrong about Navy SEALs https://www.business[...] Business Insider
_[30] 문서 http://www.raeng.org[...]
_[31] 웹사이트 Decommissioning and Rigs-to-Reefs in the Gulf of Mexico: FAQs http://sero.nmfs.noa[...]
_[32] 뉴스 Vacation in Rome? Or on That Oil Rig? https://www.nytimes.[...] 2015-08-15
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_[34] 서적 The Diving for Science, "Methods and Techniques of Underwater Research" American Academy of Underwater Sciences (AAUS)
_[35] Youtube Debate Over Offshore Drilling http://www.webcastr.[...] 2008
_[36] 논문 The impact of extreme weather on offshore production in the Gulf of Mexico 2008-10
_[37] 논문 Methane Emissions from Offshore Oil and Gas Platforms in the Gulf of Mexico 2020-03-09
_[38] 웹사이트 The reaction that would give us clean fossil fuels forever https://www.newscien[...] 2020-10-20
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