Shale is considered as a source rock for conventional oil and gas exploration and development because shale is fine-grained detrital sedimentary rock which can preserve the organic matter better. Shale has a good sealing capacity for the petroleum trap due to its low permeability. Commercial recoveries of gas from shale in the North America based on the development of technologies of horizontal drilling and hydraulic fracturing reveal that shale also function as a effective reservoir rock. Geochemical techniques to evaluate generation potential of the hydrocarbons from organic matter in the source rocks can be applied for the exploration of the shale gas resources. To evaluate shale gas resources, it is important to understand various geochemical processes and shale characteristics controlling generation, storage and estimation of shale gas reserves. In this paper, the generation mechanism of the oil and gas from organic matter is reviewed, and geochemical techniques which can be applied for the evaluation and characterization of shale gas are introduced.
석유생산이 정점을 짝은 후 감소한다는 피크오일(Peak Oil)의 대표사례로 지목되던 미국에서 원유생산이 39년 만에 증가세로 전환됐다(<그림 1> 참조). 2012년에는 WTI 유가 1% 하락에도 불구하고 미국은 주요 신유국 중에서 이라크에 이어 세계 두 번째로 빠른 석유생산 증가율(8.9%)을 기록하면서 세계 최대 석유 생산국으로 발돋움했다. 최근 들에서는 멜릴린치와 삭소은행 등 일부 투자은행들이 2년 내에 WTI 유가가 배럴당 50달러로까지 하락할 수 있다는 견해를 내 놓았다. 석유 생산 확대세가 이어지면서 미국내에서 거래되는 유가가 절반 가까이 하락할 수 있다는 것이다. 미국이 빠른 석유 생산 확대를 보이는 데에는 비전통 석유인 타이트 오일(Tight Oil)의 역할이 크다. 타이트 오일은 셰일가스가 매장된 셰일층, 즉 모래와 진흙이 굳어진 지하 퇴적암층에 존재하는 원유다. 탄소 함유량이 많고 황 함량이 적은 경질유이기 때문에 LTO(Light Tight Oil)라고 지칭되기도 한다. 일부에서는 셰일층이라는 매장위치를 감안해 셰일오일(Shale Oil)이라 부르기도 한다. IEA와 EIA 등 주요 에너지 기관들은 동식물의 사체가 원유로 변하기 전 단계인 케로젠(Kerogen)이 주성분인 오일셰일(Oil Shale)과 오일셰일에 열을 가해 합성 석유로 만든 셰일오일을 타이트 오일과 구분하고 있다. 타이트 오일의 잠재력을 평가하고 중장기 생산 전망과 이로 인한 국제석유시장 파급효과를 살펴본다. 다음은 엘지경제연구원에서 발표한 '셰일혁명으로 부상한 Tight Oil, 유가 안정 역할 커진다'의 주요 내용을 요약 정리한 것이다.
Kim, Jung-Gyun;Kang, Il-Oh;Shin, Chang-Hoon;Lee, Seong-Min;Lee, Jeong-Hwan
Journal of the Korean Institute of Gas
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v.21
no.2
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pp.50-57
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2017
Shale gas reservoir are composed of very fine grained particles, and their pores are very small, at the scale of nanometers. In this study, a parametric study was implemented to investigate the effect of knudsen diffusion, relative permeability and permeability reduction in shale gas reservoir. Shale gas reservoir model in Horn-River was developed to confirm the productivity for different design parameters such as diffusion, relative permeability, connate water saturation, and permeability reduction.
The Yemi Breccia has been reported as a separate formation near Yemi area, Kangwondo. This formation overlies the Maggot Formation of the Joseon Supergroup unconformably, and is overlain by the Goseong Shale conformably. Based on the field observation and textural examination of the Yemi Breccia, the breccia beds are interpreted as soluton-collapse breccia beds, which were formed by the dissolution of the pre-existing evaporites. The evaporites were precipitated during the deposition of the upper part of the Maggot Formation. Therefore, the Yemi Breccia should not be regarded as a separate formation, instead, it should be considered to be a upper part of the Maggot Formation. This implies that the overlying Goseong Shale and Goseong Limestone can be correlated with the Jigunsan and Duwibong Formtions, respectively.
Understanding the pore structure including pore shape and connectivity in unconventional reservoirs is essential to increase the recovery rate of unconventional energy resources such as shale gas and oil. In this study, we found analysis condition to probe the nanoscale pore structure in shale reservoirs using Focused Ion Beam (FIB) and Ion Milling System (IMS). A-068 core samples from Liard Basin are used to probe the pore structure in shale reservoirs. The pore structure is analyzed with different pretreatment methods and analysis condition because each sample has different characteristics. The results show that surface milling by FIB is effective to obtain pore images of several micrometers local area while milling a large-area by IMS is efficient to observe various pore structure in a short time. Especially, it was confirmed that the pore structure of rocks with high content of carbonate minerals and high strength can be observed with milling by IMS. In this study, the analysis condition and process for observing the pore structure in the shale reservoirs is established. Further studies are needed to perform for probing the effect of pore size and shape on the enhancement of shale gas recovery.
During multi-stage fracturing in a low permeable shale formation, stress interference occurs between the stages which is called the "stress shadow effect(SSE)". The effect may alter the fracture propagation direction and induce ununiform geometry. In this study, the stress shadow effect on the hydraulic fracture geometry and the well productivity were investigated by the commercial full-3D fracture model, GOHFER. In a homogeneous reservoir model, a multi-stage fracturing process was performed with or without the SSE. In addition, the fracturing was performed on two shale reservoirs with different geomechanical properties(Young's modulus and Poisson's ratio) to analyze the stress shadow effect. In the simulation results, the stress change caused by the fracture created in the previous stage switched the maximum/minimum horizontal stress and the lower productivity L-direction fracture was more dominating over the T-direction fracture. Since the Marcellus shale is more brittle than more dominating over the T-direction fracture. Since the Marcellus shale is more brittle than the relatively ductile Eagle Ford shale, the fracture width in the former was developed thicker, resulting in the larger fracture volume. And the Marcellus shale's Young's modulus is low, the stress effect is less significant than the Eagle Ford shale in the stage 2. The stress shadow effect strongly depends on not only the spacing between fractures but also the geomechanical properties. Therefore, the stress shadow effect needs to be taken into account for more accurate analysis of the fracture geometry and for more reliable prediction of the well productivity.
It is difficult for seismic survey to get hold of characteristic of coal shale fractured zone and if coal shale zone did not come into contact with underground water, coal shale zone has characteristic of good strength. But in case coal shale zone is exposed by excavation or blasting to the air, strength of coal shale zone decreases in short term and weathering of coal shale zone progresses rapidly. Therefore, the prediction of tunnel collapse is not easy in the coal shale zone and the great portion of tunnel collapse takes place in a moment. From a view point of strength, after twelve hours form result of point load test strength of coal shale decreases by fifty six percent when coal shale zone come into contact with ground water. The standard reinforcement design of coal shale fractured zone was presented in the paper.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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