• 한국석유지질학회지
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• 제14권1호
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• pp.12-20
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• 2008

캐나다 오일샌드는 사우디아라비아의 원유 부존량과 맞먹을 만큼 방대한 매장량을 자랑하고 있는 대표적인 비재래 원유이다. 오일샌드 저류층을 구성하는 퇴적층은 조수우세 퇴적환경에서 형성된 수로충진층으로 구성되어 있다. 조수퇴적층은 외부에서 작용하는 에너지의 상호작용 결과 공간적으로 복잡하고 불균질한 물성을 가지는 것이 특징적이다. 오일샌드의 성공적인 개발을 위해서는 저류층내 물성의 공간적인 분포에 대한 심도있는 이해를 기반으로 하는 공법이 적용되어야 한다. 오일샌드 저류층의 특성화를 위해 사용되는 지질모델은 고기와 현생의 유사퇴적환경에 대한 비교연구를 기반으로 구축되며, 특히 현생 유사퇴적환경 연구는 저류층의 형성과정과 저류층 물성의 불균질성을 제어하는 외부 기구에 대한 정보를 제공하므로 정교한 지질모델 구축에 필수적인 요소로 인식되고 있다. 한국 서해안 조수우세퇴적환경은 캐나다 오일샌드 저류층이 형성된 퇴적환경과 유사한 것으로 판단되며, 이암파편층 분포, 퇴적상 및 층서 아키텍쳐 등과 같은 오일샌드 저류층 특성화에 필수적인 개념의 정립에 중요한 단서를 제공하는 것으로 평가받고 있어 그 중요성이 최근 큰 주목을 받고 있다.

• 한국지구과학회:학술대회논문집
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• 한국지구과학회 2010년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.106-106
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• 2010

오일샌드는 비투멘(bitumen), 물, 점토, 모래의 혼합체로 이루어진 비재래형 탄화수소 자원으로 세계적인 고유가 시대에 큰 관심을 받고 있는 석유자원 중 하나이다. 오일샌드는 대부분이 캐나다 앨버타주에 분포하고 있으며 주요 저류층으로는 아스바스카(Athabasca), 콜드레이크(Cold Lake) 지역의 멕머레이층(McMurray Formation), 클리어워터층(Clearwater Formation), 그랜드래피드층(Grand Rapid Formation)과 피스리버(Peace River) 지역의 블루스카이층(Bluesky Formation), 게팅층(Gathing Formation)이 있다. 오일샌드 저류층은 고생대 탄산염 기반암 위에 하성-에스츄어리에 이르는 다양한 퇴적환경에서 형성되어 매우 복잡한 지질특성이 나타난다. 오일샌드 저류층의 효율적인 개발을 위해서는 저류층의 복잡한 지질학적 특성의 이해가 반드시 필요하다. 본 연구에서 캐나다 오일샌드 시추코어 분석 DB, 물리검층 자료, 현장 및 현생 시추코어를 통하여 오일샌드 저류층의 지질특성화 정보의 도출을 시도하였다. 우선 캐나다 앨버타 전역에 분포하는 시추공의 기본 정보(표고, 위경도, 층서별 최상부 심도, 생산광구명, 광구개발업체)를 제공하는 AccuMap DB 프로그램을 이용하여 광역적인 오일샌드 저류층의 분포 특성을 이해하고자 주요층서에 대한 고지형도 및 층후도를 생산광구별로 도면화하여 분석하였다. 또한 캐나다 ENCANA사와 국제공동연구의 일환으로 확보된 크리스티나 레이크(Christina Lake)광구의 현장 시추코어를 이용하여 코어의 상세기재, 비파괴 물성측정, 입도/비투멘 함유량 분석과 같은 다양한 실내 시추코어분석 실험을 수행 중이다. 비파괴 물성측정은 현장 시추코어의 물리적/화학적 특성을 파악하고자 MSCL(Multi sensor core logger)과 XRF 코어 스캐너(X-ray fluorescence core scaner)를 통해 이루어지며, 분석결과로 시추코어의 감마밀도(gamma density), P파 속도(P-wave velocity), 전기비저항(resistivity), 대자율(magnetic susceptibility) 및 색지수의 물성과 정량적 화학조성을 측정한다. 현장 시추코어의 일부는 유기용매를 이용하여 퇴적물 내의 비투멘을 완전히 추출하고 퇴적물 입도와 저류층 비투멘 함유량 측정에 이용되었다. 현장 시료 분석 결과들은 물리검층 자료와 대비를 통하여 저류층의 지질특성을 규명하는 연구에 이용될 예정이다. 마지막으로 오일샌드의 현생 유사 퇴적환경으로 알려진 서해 경기만 조간대에서 시추코어 퇴적물을 획득하여 상세 기재하였으며, 이를 통해 오일샌드 저류층의 퇴적 모델을 제시하고자 퇴적층서 연구를 진행 중이다. 향후 오일샌드 관련 시추코어의 분석 결과들이 종합되면 기존 보다 비투멘 회수효율을 향상시킬 수 있는 정밀한 오일샌드 저류층 지질모델을 수립할 수 있을 것으로 기대된다.

• 지질학회지
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• 제54권5호
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• pp.477-488
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• 2018

유성이토는 현생 염하구 환경에서 흔히 발달하지만, 고기의 퇴적층에서 보고되고 퇴적학적으로 연구된 예는 드물다. 캐나다 앨버타주의 전기 백악기 맥머레이층에서 시추한 염하구 하도 퇴적층 내의 여러 이암층들은 고농도부유점토류에 의한 퇴적특징을 보인다. 이러한 이암층들을 현미경으로 자세히 관찰하여 3개의 미퇴적상(microfacies, <1~25 mm 두께)으로 구분하였다. 미퇴적상 1은 무구조의 이암(structureless mudstone)으로 주로 점토 입자로 구성되고 무질서하게 분포하는 조립질 입자(조립질 실트~세립질 모래)들을 포함한다. 조립질 입자들을 지지할 수 있는 양력을 지닌 점착성의 이토류, 즉 유성이토가 정지하여 미퇴적상 1이 퇴적된 것으로 해석된다(quasi-laminar plug flow). 미퇴적상 2는 실트엽층을 포함하는 이암(silt-streaked mudstone)으로 산재한 조립질 입자를 포함하는 이암으로 구성되며, 불연속적이고 매우 얇은 실트엽층을 포함한다. 미퇴적상 1과 유사한 조직을 보이므로, 미퇴적상 2도 점착성의 유성이토에 의해 퇴적된 것으로 해석된다. 하지만 불연속적인 실트엽층은 plug 아래에 간헐적이고 약한 난류운동이 있었음을 제시한다(upper transitional plug flow). 미퇴적상 3은 이질 엽층리의 이암(heterolithic laminated mudstone)으로 실트엽층과 점토엽층의 교호로 구성되며, 평행엽층리 또는 저각도 사엽층리를 보이고 간혹 낮은 기복의 연흔 형태를 보인다. 이질 엽층리는 점착성 plug 아래의 난류층에서 입자크기에 따른 분급작용이 일어났음을 지시하며, lower transitional plug flow 아래에서 발달하는 낮은 층면구조에 의해 형성되었을 것으로 해석된다. 이 미퇴적상들은 유속과 부유이토농도에 따라 달라지는 유성이토의 여러 가지 상을 나타낸다고 볼 수 있다. 다른 지역에서 유성이토층을 인지하고 이암의 퇴적작용을 보다 잘 이해하는데 본 연구의 결과가 중요한 지식을 제공하리라 생각된다.

• 한국석유지질학회지
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• 제4권1_2호
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• pp.27-39
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• 1996

백악기 당시 미국 걸프만 퇴적분지는 대륙연변부의 색(sag)형 퇴적분지로서의 진화과정을 거치고 있었다. 두꺼운 백악기의 쇄설성과 탄산염 퇴적층은 상승 교란작용을 받은 암염층을 덮고 있다. 당시 걸프만 퇴적분지의 염분도는 넓게 발달하고 있는 초조간대의 경석고 퇴적층의 분포로 보아 현생의 페르시아만 환경과 유사했던 것으로 추정된다. 하부 백악기의 주요 저류암 (reservoir)으로는 쇄설성 퇴적암층인 카튼밸리(Cotton Valley), 허스톤(Hosston), 트래비스픽(Travis Peak)층과 탄산염 퇴적암층인 슬리고(Sligo), 트리니티(Trinity) - 파인아일랜드(Pine Island), 피어살(Pearsall), 글랜로스(Glen Rose), 에드워드(Edwards), 조오지타운(Georgetown)/부다(Buda) 층이 있다. 이 시기 저류암층에 탄화수소를 공급했던 근원암(source rock)으로는 경사방향 하부(down-dip)에 위치하고 있는 셰일과 이회암층이 꼽히고, 덮개암(seal)은 대개 경사방향 상부(up-dip)에 위치하고 있는 계일과 치밀한 석회암층, 그리고 증발암으로 보인다. 하부 백악기 동안 전 걸프만 퇴적분지는 천해환경하에 있었는데, 남서부 지역은 백악기 말까지 계속 이어졌던 천해 탄산염 환경이,북쪽과 서쪽지역에서는 육성기원의 세립질 퇴적물이 주로 집적되는 환경이었다. 상부 백악기동안에는 걸프만 퇴적분지는 주요한 해수면 상승기와 연관되어 비교적 수심이 깊었던 환경하에 있었으며 이 때 형성된 주요 저류암층으로는 우드바인(Woodbine)/투스칼루사(Tuscaloosa) 사암층, 테일러(Taylor) 나바로(Navarro) 사암층과 오스틴(Austin) 백악 및 탄산염암층이 있다. 이 저류암층에 탄화수소를 공급했던 근원암층으로는 경사방향 하부의 셰일층이, 그리고 덮개암층은 경사방향 상부의 계일층이 그 역할을 담당했던 것으로 해석된다. 뗘악기 하부와 상부 퇴적층의 주요 트랩(trap)으로는 완만한 기둥형(pillow)으로부터 복잡한 다이아피어(diapir) 형태의 암염층 관련 배사구조와 하단 단층블록위에 놓여 있으며 롤오버(rollover) 배사구조를 갖는 성장단층이 있다. 투수 장애(permeability barrier), 상부 경사방향으로 첨멸하는 사암체(up-dip pinch-out sand body깥 침식부정합면(unconformity truncation)도. 걸프만 석유부존에 중요한 역할을 한 트랩들이다. 백악기의 주요한 저류암층들은 범세계 해수면곡선의 하강시기와 잘 일치하고 있는데 이는 백악기동안 형성된 걸프만의 퇴적층서가 범세계 해수면곡선을 전반적으로 잘 반영하고 있음을 의미한다. 즉 퇴적작용을 주로 지배하는 세 즌요 변수인 지구조적인 분지의 침강운동,퇴적물의 공급,해수면 변동오그÷중에서 해수면 변동요소가 이 시기동안 가장 중요한 역할을 했음을 의미한다.

• 한국석유지질학회지
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• 제10권1_2호
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• pp.23-33
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• 2004

칠레 남부에 분포하는 라고 소피아 역암 (후기 백악기)은 이암이 우세한 심해 퇴적층 (Cerro Toro Formation) 내에 렌즈상으로 산출하고 남북방향으로 120 km 이상 연장된다. 라고 소피아 역암은 융기대전면분지 (foreiand basin)인 마젤란 분지의 융기대전면곡분 (foredeep trough)을 따라 발달한 심해저 하도계 퇴적층으로 해석된다. 이처럼 연장이 대단히 좋은 역질의 심해저 하도가 발달하는 것은 현생 심해저 환경에서 매우 드문 현상으로 라고 소피아 역암은 퇴적학적으로 매우 흥미로운 예이다. 연구지역의 북부에 분포하는 라고 소피아 역암은 이암 퇴적층 사이에 협재하는 3-5매의 역암체로 구성되고, 고수류 측정에 따르면 퇴적물은 동, 남, 남동 방향으로 운반된 것으로 유추된다. 이 역암체는 융기대전면곡분의 서편에 위치한 해저사면을 따라 발달한 심해저 하도계의 지류에서 퇴적된 것으로 해석되며, 지류들은 남북방향의 주하도로 수렴하였을 것으로 추정된다. 남부 지역의 라고 소피아 역암은 300 m 이상의 두께를 가지는 역암체로 구성되고, 남북방향으로 긴 융기대전면분지의 축을 따라 발달한 주하도에서 퇴적된 것으로 해석된다. 이 역암체는 층리를 보이는 역암, 괴상 혹은 점이층리의 역암, 기질지지 역암으로 구성되며, 각각은 저탁류에 의한 밑짐 운반, 고밀도 저탁류, 니질 암설류에 의해 퇴적된 것으로 해석된다. 층리역암에서 측정된 고수류 방향은 남남서항으로 주하도의 방향을 지시한다. 반면, 북부 및 남부 지역의 기질지지 역암에서 측정된 고수류 방향은 흔히 하도 방향에 대해 고각도를 이루는데, 이는 하도의 둑 또는 주변 사면이 붕괴하여 니질 암설류가 형성되었음을 지시한다. 형태구성 (architecture) 분석 결과, 라고 소피아 역암은 육상의 역질 망상하천 퇴적층과 유사한 구성요소로 구성되며, 라고 소피아 심해저 하도계는 망상하천과 유사한 지형적 특성을 지녔을 것으로 추정된다. 또한 하도 역암 내 큰 규모의 층구조는 동쪽으로 이동 누적된 특징을 보이는데, 이는 지구조 운동에 의해 주하도가 점진적으로 동쪽으로 이동하였을 가능성을 시사한다.