치밀가스 저류층의 이해와 탐사개발

Understanding, Exploration, and Development of Tight Gas Reservoirs

비재래형 탄화수소 자원의 하나인 치밀저류층 내의 천연가스는 중요한 탐사개발 대상이 되고 있다. 치밀가스 저류층은 가스를 배태하고 있는 저류암으로서 투수율이 0.1 md 미만인 저류층을 말한다. 치밀가스 저류층은 광범위하게 두꺼운 층으로 산출되며, 재래형의 가스 집적체와는 달리 과대압력이나 저압력의 비정상적인 압력상태로 나타나는 것이 특징이다. 재래형 가스가 구조트랩이나 층서트랩에서 산출되는 것에 비하여 치밀가스는 이들 트랩들과는 무관하게 산출되고 있다. 치밀저류층에서 가스를 생산하기 위해서는 수압파쇄(hydraulic fracturing)와 같은 인공 자극법에 의해서만 가능하다. 치밀가스 저류층의 최적 생산지역을 스위트 스폿이라고 하며, 생산성을 높이기 위해서는 지질학적 자연균열 상태를 이해하여야 한다. 친환경 연료자원으로 주목을 받고 있는 치밀가스는 탐사기술과 회수방법이 발전함에 따라서 상업적으로 생산되고 있다. 자연균열대를 가로지르는 방향으로 수평시추나 경사시추를 수행할 때 생산성을 극대화할 수 있다. 실제로 미국과 캐나다 등에서는 치밀저류층에서 많은 양의 가스를 생산하고 있으며, 생산량은 해마다 증가하고 있다. 특히, 미국의 치밀사암층에서 생산되는 가스의 경우 1990년에 미국의 총 가스 생산량의 11.1%를 차지하였지만 2005년에는 총 가스 생산량의 24.1%를 차지하고 있다. 국내 대륙붕에서도 치밀가스의 존재 가능성이 제시되고 있으며 이를 개발하기 위해서는 기존의 재래형 가스자원의 탐사 및 개발의 파라다임을 완전히 바꾸는 것이 필요하다.

Natural gas in tight reservoirs, one of unconventional hydrocarbon resources, has become a significant exploration and exploitation targets. Tight gas reservoirs are the gas-bearing rocks that commonly have a permeability of less than 0.1 millidarcy (mD). Tight gas reservoirs are characterized by extensive and deep locations as well as abnormal pressure such as over- or under-pressure. The tight gas reservoirs are independent of structural or stratigraphic traps, whereas conventional gases normally occur at these traps. Tight gas reservoirs can be productive when stimulated by hydraulic fracturing. Better production areas within the tight reservoir beds are referred to as sweet spots that are commonly caused by natural fractures, which should be understood and identified to enhance the recovery of the gas from tight reservoirs. The exploration and production techniques allow the commercial production of tight gas, one of environmentally friendly resources. Slant and horizontal wells have best production when they intersect the fractures. Gas production from the tight reservoirs has rapidly grown in U.S. and Canada. Indeed, the U.S. gas production of tight sandstones increases from 11.1% in 1990 to 24.1% in 2005. The presence of tight gas reservoirs has been suggested on the Korean offshore block 6-1. Paradigm shift from conventional to unconventional tight reservoir is required to develop the tight gas from the block.