[지식발전소] 드릴십, 어떻게 시추할까?

지난주 드릴십이 어떤 임무를 수행하는 가에 대해
알아보는 시간을 가졌다.

간단히 복습해보자면
드릴십은 심해저에서 원유를 시추해내는
미션을 수행한다고 했다.

   試      錐
시험 시   송곳 추

: 지하자원을 탐사하거나
지층의 구조 상태를 조사하기 위해
시험 삼아 땅을 파는 것

그렇다면 드릴십은
어떠한 방식을 통해,
깊은 바다 속에서 원유를 뽑아 올리는 것일까?

이번 주는 드릴십의
시추방법에 대해 공부해 보겠다.

드릴십은 통상 수심 3,000m에서
약 1만 2,000m되는 곳 까지 시추가 가능하다.

3,000m면 우리나라 63빌딩의
12배가 되는 높이로,
어마어마한 수심이라 할 수 있다.

3,000m 이상의 심해 속 땅 끝과
수면에 걸쳐 있는 선체가 연결되기 위해서는
손오공의 [여의봉]과 같이 [쑥쑥]늘어나는 파이프가 필요하다.

이러한 파이프 및 시추를 위한 각종장비들이
구비되어 있는 곳은 [데릭]이라고 불리는 시추탑이다.

이러한 시추탑에서
가장 먼저 심해로 내려 보내는 것은
[라이저 파이프(riser pipe)]라고 한다.

수 천 미터 해저까지 [라이저 파이프]를 연결한 뒤,
[드릴링 파이프]를 그 속으로 내려
시추가 가능하도록 도와주는 역할을 하는 것이다.

그렇다면 [드릴링 파이프]는 무엇이냐?

말 그대로 끝 부분에 드릴이 붙어있는
파이프를 말한다.

하나당 약 24m정도 길이의 파이프로,
드릴이 해저 깊숙이 들어갈수록
파이프를 추가로 연결해 아래로 내려 보낸다.

본격적인 시추는
땅을 파는 작업부터 시작하는데,
[데릭]에서 [드릴링 파이프]를 회전시켜서
지면을 뚫게 된다.

이쯤에서 의문이 생길 수 있는 부분은
계속 땅을 파면
흙도 나오고, 돌이 깨지면서
[라이저 파이프]와 [드릴링 파이프]사이에
부산물들이 꽉 차 드릴이 움직일 수 없는 것 아닌가 하는 점이다.

이런 현상을 해소하기 위해 필요한 것이
바로 [머드]이다.

드릴링에 사용되는 [머드]는
우리가 알고 있는 일반적인 진흙이 아니라,
드릴의 손상을 막기 위해
알갱이의 지름이 60㎛보다 작고 표면이 아주고운 진흙이다.

위 사진에 나와 있는 것처럼
드릴 안쪽에 있는 관을 통해 시추구멍의 가장 밑바닥까지
머드를 불어 넣으면,
머드에 밀려 모래·흙 등의 파편들이 위로 떠오르게 된다.

드릴십은 이렇게 나온 파편들을
머드와 함께 [라이저 파이프]를 통해 끌어올려서,
부산물들은 걸러내고 머드만 다시 파이프를 통해 내려 보낸다.

이러한 작업은
드릴이 원유가 있는 층에 도달할 때 까지
반복된다.

어느 정도 깊이까지 굴착이 진행되면
유정의 붕괴 및 원유·가스 유출을 방지하기 위해,
시추관을 끌어 올린 후 [시멘팅 파이프]를 유정 구멍에 삽입한다.

그리고 [시멘팅 파이프]와 유정 벽 사이에
시멘트 반죽을 압축해 넣은 다음,
굳혀 안정된 구멍을 확보한다.

그러면 구멍 지름은 처음 뚫은 것보다 줄어들게 되고,
이후에는 좀 더 지름이 작은 시추관을 이용해
원유 및 가스가 매장된 곳까지 굴착을 진행하게 되는 것이다.

한편 드릴십이 이런 과정을 거쳐 시추를 하기 까지는
굉장히 많은 시간을 요한다.

파이프 3개를 연결해서
70m를 내려가는데 약 30분이 소요되는데,
10,000m 내려가기 까지는
약 4,300분이 걸린다고 한다.

시간뿐 아니라
깊은 바다 속에서 이뤄지는 작업인 만큼
안전하고 정확한 시추가 요구되는데,

깊은 바다용 무인 잠수정이 함께 투입 돼
실시간으로 시추 상황을 확인할 수 있다.