• 터널과지하공간
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• 제23권6호
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• pp.538-546
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• 2013

본 보고에서는 석유산업에서 석유 및 가스의 생산성과 회수율을 극대화시키기 위한 방안의 하나인 수압파쇄기술에 대하여 다루고 있다. 수압파쇄기술은 인위적으로 저류층에 균열을 발생시켜 발생된 균열을 통해 저류층 유체의 유정 내 유입을 용이하게 하는 방법으로, 최근 셰일가스나 오일셰일과 같은 비전통석유가스 개발에서 널리 사용되고 있다. 수압파쇄는 크게 세 가지 단계의 과정을 통해 이루어지며, 효율적인 수압파쇄 설계를 위해 제안된 모델과 수압파쇄 후 결과를 분석, 평가하는 방법에 대해 소개하고 있다. 또한 수압파쇄과정에서 발생하는 다양한 문제점과 이를 해결하는 데 필요한 저류층 암반역학에 대해서도 간략하게 다루고 있다.

• 터널과지하공간
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• 제5권3호
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• pp.251-265
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• 1995

One of the most important matters in stress measurement by hydraulic fracturing technique is the determination of the breakdown pressure, reopening pressure, and shut-in pressure, since these values are the basic input data for the calculation of the in-situ stress. The control of the fracture propagation is also important when the hydraulic fracturing technique is applied to the development of groundwater system, geothermal energy, oil, and natural gas. In this study, a laboratory scale hydraulic fracturing device was built and a series of model tests were conducted with cube blocks of Machon gabbro. A new method called 'flatjack method' was adopted to determine shut-in pressure. The initial stress calculated from the shut-in pressure measured by flatjack method showed much higher accuracy than the stress determined by the conventional method. The dependency of the direction of fracture propagation on the state of the initial stresses was measured by introducin g artificial slots in the borehole made by water jet system. Numerical modeling by BEM was also performed to simulate the fracture propagation process. Both results form numerical and laboratory tests showed good agreement. From this study which provides the extensive results on the determination of shut-in pressure and the control of fracture propagation which are the critical issue in the recent hydraulic fracturing, it is conclued that in-situ stress measurement and the control of fracture propagation could be achived more accurately.

• 지구물리와물리탐사
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• 제18권4호
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• pp.197-206
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• 2015

이 연구는 셰일가스 개발을 위한 수압파쇄 미소지진 현장계측 기술 확보를 목표로 하고 있다. 이를 위해 셰일층이 부존하는 현장을 선정하여 수압파쇄 실험 및 인공발파 실험을 실시하여 미소지진 계측을 수행하였으며 이를 통해 현장계측에서 고려되어야 할 사항을 검토하였다. 수압파쇄시 계측된 미소지진 자료는 진폭이 0.001 mm/sec ~ 0.003 mm/sec 정도로 그 에너지가 대단히 적었으며 주파수 내용은 5 Hz ~ 20 Hz 범위였다. 인공발파시 계측된 미소지진 자료는 수압파쇄보다 대단히 큰 진폭(0.011 mm/sec ~ 0.302 mm/sec)을 나타내었으며 주파수 범위도 5 Hz ~ 2 kHz로 넓게 나타났다. 미소지진 현장계측 설계를 위해 이론적인 자료 및 현장 경험 등을 토대로 미소지진 현장계측에 적합한 센서 및 계측장비의 선정, 수진기 배열 또는 배치 범위 등에 대해 고찰하였다.

• 지질공학
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• 제16권2호
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• pp.125-134
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• 2006

대수층 저류 특성을 이용하는 대수층 저장 및 회수(ASR) 기술의 현장 적용성 평가를 위해 화산암 지대인 울릉도 내에 다공성 매질인 부석층으로 이루어진 대수층을 대상으로 양수시험 및 인공수압파쇄시험을 실시하였다. 공내TV검층에서 확인된 GL-13 m와 GL-21 m의 주파쇄대 구간에서 수압파쇄실험을 각각 실시하였고, 또한 수압파쇄 전과 후로 나누어 양수시험을 수행하였다. 사전/사후 양수시험 결과, 충적층이 위치한 GL-13 m 하부에서는 수리적 연결성을 확인할 수 있었으나, 암반층 구간인 GL-21 m 하부에서는 파쇄대의 연결 상태가 다소 불량한 것으로 판단된다. 현장시험 결과를 종합해 보면, 조사지역내 인공함양 적용은 불리한 조건을 가지는 것으로 판단되나, 현장 실험이 특정한 지역에서 이루어져 있기 때문에 울릉도 전반적인 지역 내에 ASR 적용성 평가를 대표할 수 없다. 따라서 울릉도내 전반적인 ASR 적용성 평가를 위해서는 보다 광역적인 실험이 수행되어야 할 것으로 판단된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제15권6호
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• pp.1207-1217
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• 2018

Geomechanics parameters are critical to numerical simulation, stability analysis, design and construction of geotechnical engineering. Due to the limitations of laboratory and in situ experiments, back analysis is widely used in geomechancis and geotechnical engineering. In this study, a hybrid back analysis method, that coupling numerical simulation, response surface (RS) and relevance vector machine (RVM), was proposed and applied to identify geomechanics parameters from hydraulic fracturing. RVM was adapted to approximate complex functional relationships between geomechanics parameters and borehole pressure through coupling with response surface method and numerical method. Artificial bee colony (ABC) algorithm was used to search the geomechanics parameters as optimal method in back analysis. The proposed method was verified by a numerical example. Based on the geomechanics parameters identified by hybrid back analysis, the computed borehole pressure agreed closely with the monitored borehole pressure. It showed that RVM presented well the relationship between geomechanics parameters and borehole pressure, and the proposed method can characterized the geomechanics parameters reasonably. Further, the parameters of hybrid back analysis were analyzed and discussed. It showed that the hybrid back analysis is feasible, effective, robust and has a good global searching performance. The proposed method provides a significant way to identify geomechanics parameters from hydraulic fracturing.

• 지구물리와물리탐사
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• 제19권1호
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• pp.1-10
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• 2016

셰일가스 개발 과정에서 수압 파쇄에 의해 발생하는 미소지진의 진원 분포는 균열대의 특성을 파악하는 데 필요한 중요한 정보를 제공한다. 본 연구에서는 가상의 진원에 대하여 부정확한 속도 구조 모델이 선형 역산법을 이용한 진원 결정 프로그램인 hypoellipse와 hypoDD의 결과에 어떠한 영향을 미치는 지에 대해서 알아보았다. 총 98개의 가상 관측소를 반경 4 km의 원내에 배치하였고, 25개의 지진들이 판상으로 분포한 가상 지진 세트를 관측망의 중심부에서부터 남쪽으로 1 km 간격으로 5곳에 배치하였다(S0 ~ S4). 역산 결과의 정확성을 정량적으로 평가하기 위해 진원들의 평균 위치의 차이를 의미하는 $d_1$, 가정한 진원에 대한 면적비 r, 근사 평면과 실제 평면의 경사 차이 ${\theta}$, 근사 평면과 실제 평면의 주향 차이 ${\phi}$, 근사 평면으로부터 진원들이 떨어진 거리의 제곱평균제곱근 $d_2$, 평면상에서의 진원들의 패턴의 정확성 $d_3$의 6가지 파라미터를 정의하였다. 층상 구조를 가정한 기준 속도 구조를 만들어 합성 주시자료를 계산하였으며, 속도 구조의 부정확성을 고려하기 위하여 진원 역산에 사용한 속도 구조 모델은 각 층의 기준 속도를 중심으로 0.1 km/s, 0.2 km/s, 및 0.3 km/s의 표준편차를 가지는 정규분포를 이용하여 구성하였다. 속도의 부정확성에 비례하여 오차가 커지는 파라미터에는 $d_1$, r, ${\theta}$, 및 $d_3$가 있으며, 나머지 두 파라미터는 S4의 경우를 제외하면 속도 부정확성의 정도와 관계없이 일정한 오차를 보여준다. S0, S1, S2, S3의 경우, hypoellipse와 hypoDD 모두 비슷한 $d_1$ 값을 나타낸다. 하지만 다른 파라미터의 경우 hypoDD가 훨씬 나은 결과를 보여주며, 진원의 상대적 오차는 속도 구조의 부정확도와 관계없이 수 미터 이하이다. 수압 파쇄의 부피 양상을 알기 위한 목적으로 상대적 진원 위치 부정확성을 수 미터 이내로 제한시키기 위해서 hypoellipse에서는 0.2 km/s 이내의 속도 오차의 표준편차를 가져야하며, hypoDD에서는 속도 오차의 표준편차 값이 0.3 km/s일 때에도 상대적 진원 위치 오차를 수 미터 이내로 제한시킬 수 있다.