Development of a Pressure Core Sampler with Built-in Data Logging System

Development of a reservoir pressure core sampler (PCS) with a built-in data logging system (DLS) for recording real-time temperature and pressure observations is critical in domestic hydrocarbon production to accurately measure and monitor reserves of shale gas, coalbed methane, and gas-hydrate. Another purpose of this new technology is to minimize the loss of gas from the core as the drill core is collected. This is accomplished by maintaining the pressure of the sample from the moment the drill core is obtained at depth, thus allowing an accurate analysis of shale gas, coalbed methane gas, and gashydrate within the core. Currently, the United States and European countries have monopolized the development and marketability of PCS technologies. We are thus developing a reservoir PCS by analyzing the operating principle and mechanisms of the existing PCS, and by conducting tests on the existing PCS. We further aim to develop a PCS with a maximum operating pressure of 100 bar, a maximum operating temperature of $-20^{\circ}C$ to $40^{\circ}C$, and a pressure loss rate of 10%.

데이터 기록 장치가 내장된 PCS (Pressure Core Sampler)의 개발

본 연구에서는 국내 비전통에너지자원인 셰일가스, 석탄층메탄가스(CBM) 및 가스하이드레이트 개발사업의 정확한 매장량을 위해 온도와 압력을 실시간으로 기록하는 DLS (Data Logging System)가 내장된 저류층 PCS (Pressure Core Sampler)를 개발하여 국산화시키고, 지하심부의 시료가 채취된 순간부터 시료의 압력을 유지함으로써 시료 내 가스의 손실 없이 시추코어를 회수하는데 있다. 저류층 PCS는 일반적인 코어 샘플러와는 달리 입구 부분에 볼밸브와 같은 개폐 장치가 있어 일정 길이의 코어 샘플이 채취되면 입구를 밀폐하여 원위치 상태의 압력이 그대로 유지되게 하는 기능을 갖고 있다. 이것은 특히 셰일가스나 석탄층메탄가스 및 가스하이드레이트와 같은 기체를 포함한 시료의 정확한 분석을 위해 아주 중요한 역할을 하게 된다. 현재 PCS 장비 및 이를 활용한 기술은 미국과 유럽 등에서 독점하고 있는 상황이다. 이에 따라 기존 PCS의 동작원리 및 메커니즘 분석과 상세설계를 수행하여 저류층PCS를 개발중이며, 성능은 PCS 최대 사용압력 100 bar, PCS 최대 사용온도 $-20{\sim}40^{\circ}C$, PCS 압력 손실율 10%를 목표로 하고 있다.