• 지구물리와물리탐사
• /
• 제14권1호
• /
• pp.58-68
• /
• 2011

전기 및 탄성파 탐사를 이용한 이산화탄소 지중저장의 모니터링의 기초연구로써, 수포화 암석시료에 $CO_2$주입시 비저항과 P파속도를 측정하였다. 암석시료는 Berea사암이며, $CO_2$는 초임계상태 (10 MPa, $40^{\circ}C$)로 주입하였다. 초임계 $CO_2$주입에 의해 비저항의 증가 및 P파속도와 진폭이 감소하였다. P파 속도 토모그램은 암석시료에 주입한 초임계 $CO_2$의 거동양상을 보여주었다. 비저항과 탄성파속도는 $CO_2$거동 모니터링하는데 유용하다. 그러나 P파 속도는 비저항 변화에 비해 $CO_2$포화도가 20% 이상 일때 변화를 보이지 않았다. 비저항으로부터 $CO_2$포화도 예측은 탄성파 속도로부터 $CO_2$포화도 예측의 어려움을 보완할 수 있다. 비저항과 탄성파 속도의 동시측정에 의해 암석시료에 주입한 초입계 $CO_2$ 거동 및 $CO_2$포화도 분포를 예측할 수 있다.

• Journal of Industrial and Engineering Chemistry
• /
• 제68권
• /
• pp.355-363
• /
• 2018

There are serious issues with the application of surfactant flooding as a third recovery method, such as surfactant slug losses. In this study,the impact of the salinity gradient on the remobilization of oiltrapped in Berea sandstone was investigated by emphasizing the surfactant adsorption gradient and phase behavior to determine the optimal salinity of the chosen surfactant concentration for investigating the salinity gradient. Three salinity-gradient schemes were applied to six cores saturated with light and heavy oils. The positive salinity gradient provided the best recovery results with an in situ microemulsion formation that could be observed in the fluid collector.

• 지질공학
• /
• 제24권3호
• /
• pp.353-362
• /
• 2014

다공질 암석의 공극구조는 그 암석의 수리-역학적 거동에 매우 큰 영향을 미친다. 다공질 암석의 공극구조 특성을 표현하는 대표적인 방법은 공극률, 공극크기분포, 방향성 등이 있다. 암석의 유효공극률은 실험적으로 비교적 쉽게 구할 수 있지만, 공극의 크기분포 특성을 파악하는 것은 매우 어려운 실정이다. 본 연구에서는 X-ray CT를 이용하여 대표적 다공질 암석인 베레아 사암의 공극구조 중 공극크기분포를 이미지 기반으로 평가하였다. 공극크기분포 평가를 위해 본 연구에서는 이미지 필터링, 이진화, 골격화 등의 이미지 기반 처리 작업을 수행하였으며, 국부 두께평가 및 star chord를 이용하여 베레아 사암의 공극크기분포를 구하였다. 본 연구에서 제시된 X-ray CT 기반의 공극크기분포 평가방법을 이용하여 향후 다공질 재료의 공극구조 평가에 새롭고 효율적인 방안을 제시하고자 하였다.

• 지질공학
• /
• 제26권4호
• /
• pp.447-460
• /
• 2016

이 연구에서는 직접적으로 기본마찰각을 측정할 수 있는 직접전단시험과 삼축압축시험, 간접적으로 측정할 수 있는 기울임 시험을 이용하여 톱 절단면, #100 연마면, #600 연마면 등 총 3종류의 면을 갖는 황등 화강암과 Berea 사암의 기본마찰각을 측정하고 시험 결과들을 서로 비교하였다. 직접전단시험과 삼축압축시험에서 측정된 기본마찰각은 대체로 정확하지만 면의 상태에 따라서는 매우 차이가 나는 값이 측정되기도 한다. 기울임 시험은 모든 암종에서, 모든 면의 상태에서 유사한 결과를 산출하여 기본마찰각의 측정에 유용하게 사용될 수 있음을 보여주지만, 오차의 범위는 직접적인 시험에 비하여 비교적 넓은 범위를 보인다. 안정된 기본마찰각을 측정하기 위해서는 톱 절단면 보다는 전단면을 항상 일정하게 유지시킬 수 있는 연마면을 사용하는 것이 유리하며, 연마면 중에서도 #600 연마면 같이 매우 매끄러운 면 보다는 #100 연마면 같은 부드러운 수준의 면에서 보다 안정된 결과를 얻을 수 있다. 그러므로 #100 연마면 시료에서 직접전단시험이나 삼축압축시험으로 측정된 기본마찰각이 가장 신뢰성이 높을 것으로 예상되며, #100 연마면 시료에 대한 기울임 시험도 기본마찰각을 측정하는데 있어서 충분한 신뢰성을 갖는 것으로 판단된다.

• 지질공학
• /
• 제21권4호
• /
• pp.323-336
• /
• 2011

지각의 수리역학적 거동은 유효공극의 크기 및 모양 등의 영향을 많이 받는다. 본 연구에서는 지하 유체의 이동 및 저장소가 되는 암석의 공극 특성을 전기임피던스를 이용하여 규명하였다. 공극의 구조가 서로 다른 3종의 화강암(황등, 포천, 양산)과 2종의 사암(보령, Berea)의 암석 시편(지름 : 38-50 mm, 길이 70-100 mm)을 전기전도도가 다론 전해질로 순차적으로 포화시킨 다음 시편의 전기임피던스를 측정하였다. 실험 결과 공극수의 염도가 증가할수록 전기비저항은 감소하고, 전기용량은 증가하는 뚜렷한 경향을 보였다. 또한 같은 염도의 공극수 조건 하에서 암석의 공극률이 증가할수록 전기비저항과 formation factor는 감소하지만, 전기용량 값은 증가하는 경향을 보였다. 이방성을 갖는 Berea 사암에서는 층리와 수직 방향의 임피던스를 측정했을 때 저항이 가장 크게 나왔으며, tortuosity와 cementation factor 값도 가장 높게 산정 되었다. 이는 층리의 수직 방향으로 공극의 연결성이 떨어진다는 것을 의미한다. 따라서 본 연구의 실험 결과는 암석의 전기적 특성이 공극률 뿐 아니라 공극의 구조와도 관련이 있음을 보여준다.

• 지질공학
• /
• 제10권3호
• /
• pp.225-236
• /
• 2000

웨스터리 화강암과 베리아 사암 시료에 지하 심부에 상당하는 현장 응력을 가한 후 시추를 함으로써 시추공벽 파쇄를 발생시켰으며, 이를 통하여 현장 응력의 크기를 추정할 수 있는지 연구하였다. 실험은 삼축압축 및 시추공벽 파쇄시험 등 두 단계로 나뉘어 수행되었다. 삼축압축 시험 결과로부터 모아-쿨롱, 나다이, 그리고 모기파괴 기준을 구하였다. 각 파괴 기준을 공벽 파쇄 경계 지점에서의 응력 상태와 비교한 결과, 모아-쿨공 파괴 기준은 공벽에서의 파쇄 응력과는 전혀 일치하지 않았다. 반면, 베리아 사암에서는 나다이기준, 그리고 웨스터리 화강암에서는 모기파괴 기준과 같은 다축(혹은 진 삼축) 파괴 기준이 공벽 주변에서 파쇄를 일으키는 응력 상태와 잘 일치하였다. 적당한 파괴 기준 및 시추공벽 파쇄 크기를 이용하여 두 개의 현장 수평 주응력 중 하나가 알려졌을 경우 다른 하나를 비교적 신뢰할 수 있는 정도로 추정할 수 있다는 것이 밝혀졌다.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제14권2호
• /
• pp.151-159
• /
• 2018

Annually, the global production of construction aggregates reaches over 40 billion tons, making aggregates the largest mining sector by volume and value. Currently, the aggregate industry is shifting from sand to hard rock as a result of legislation limiting the extraction of natural sands and gravels. A major implication of this change in the aggregate industry is the need for understanding rock fragmentation and energy absorption to produce more cost-effective aggregates. In this paper, we focused on incorporating dynamic rock and soil mechanics to understand the effects of loading rate and water saturation on the rock fragmentation and energy absorption of three different sandstones (Red, Berea and Buff) with different pore sizes. Rock core samples were prepared in accordance to the ASTM standards for compressive strength testing. Saturated and dry samples were subsequently prepared and fragmented via fast and dynamic compressive strength tests. The particle size distributions of the resulting fragments were subsequently analyzed using mechanical gradation tests. Our results indicate that the rock fragment size generally decreased with increasing loading rate and water content. In addition, the fragment sizes in the larger pore size sample (Buff sandstone) were relatively smaller those in the smaller pore size sample (Red sandstone). Notably, energy absorption decreased with increased loading rate, water content and rock pore size. These results support the conclusion that rock fragment size is positively correlated with the energy absorption of rocks. In addition, the rock fragment size increases as the energy absorption increases. Thus, our data provide insightful information for improving cost-effective aggregate production methods.

• 터널과지하공간
• /
• 제27권1호
• /
• pp.26-38
• /
• 2017

본 연구는 유 가스 저류층의 암석 투과도 분석을 위해 다양한 층리를 가진 암석과 치밀사암(tight sandstone)을 이용하여 실제 현장의 응력조건을 고려한 암석 투과도를 연구하였다. 다양한 층리를 고려하기 위하여 수평/수직 층리(horizontal & vertical bedding) 및 층리가 존재하지 않는(non-bedding) 암석 시료를 사용하였으며, 균열이 존재하는 저류층의 암석 투과도를 연구하고자 인공균열을 생성시킨 치밀사암을 사용하였다. 실제 심도에서 암석이 받는 유효응력(effective stress)을 암석 투과도 실험에 구현하기 위해 삼축 압력셀을 이용하여 심도별 암석투과도 실험을 수행하였다. 암석 시료에 가해지는 유효응력 및 공극압으로 구분하여 응력조건을 고려하였다. 실험은 두 가지 형태의 응력 해방조건을 고려하여 실시하였다. 또한 암석 투과도 개선을 위한 균열 지지제(proppant)를 주입해 응력조건별 균열 암석 투과도 변화 양상을 분석하였다. 실험결과, 층리 암석투과도에서는 층리가 존재하지 않는 암석 시료가 응력에 가장 민감하게 반응하였으며, 균열 암석 투과도에서는 균열 지지제 주입 유무에 따라 암석 투과도 값이 크게 달라지는 것을 확인 할 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제17권3호
• /
• pp.121-128
• /
• 2014

투과도는 다공질 암석 내에서 유체의 유동 특성을 나타내는 중요한 매개변수로서 일반적으로 코어 시료의 유체 유동실험을 통해 산출된다. 하지만, 유체 유동실험을 위해서는 별도의 실험장치가 필요하며, 투과도가 낮을 경우 많은 시간이 소요될 수 있다. 본 연구에서는 일련의 투과도 측정 실험 없이 시료의 건조과정만으로 투과도를 도출하기 위해 유체투과도, 공극률, 건조율간의 상관관게를 분석하였다. 공극률은 표면건조 포화시료를 건조시키면서 무게 변화를 연속적으로 측정하는 건조 모니터링 방법을 이용하여 산출하였으며, 건조율은 물 포화율에 따른 시료의 무게 변화율로부터 구했다. 70 ~ 670 mD의 투과도를 보이는 6개의 베레아 사암을 이용해 회귀분석한 결과 공극률 및 건조율로부터 다공성 사암의 투과도를 예측할 수 있는 새로운 경험식을 도출하였다.

• 지질공학
• /
• 제29권4호
• /
• pp.565-578
• /
• 2019

황등 화강암, Berea 사암, 정선 대리암, 홍천 편마암, 풍암 셰일 및 음성 사질 셰일의 여섯 종류의 암석에 대하여 직접전단시험, 기울임시험 그리고 당김시험을 이용하여 기본마찰각을 측정하고, 암종에 따른 기본마찰각의 특성, 시험방법의 정확성을 비교, 검토하여 기본마찰각 측정에 가장 정확하고 효율적인 시험방법을 제시하였다. 기본마찰각은 직접전단시험을 이용하면 정확하게 측정되지만, 비싼 장비와 복잡한 시험절차가 필요하다. 국제암반역학회에서 표준시험법으로 제안한 기울임시험은 직접전단시험에서 측정된 기본마찰각과 유사한 값을 제시하나, 동일한 암석으로 제작된 3개의 시료에서 측정된 기본마찰각은 최대 7° 이상의 오차를 보이고, 1개의 시료에서 5회 측정된 미끄러짐 각 또한 시료에 따라서 증가하거나, 감소하거나, 유사한 값을 보이는 등 일정한 패턴을 보이지 않고 변할 뿐만 아니라, 편마암에서는 최대 12°의 오차를 보여 시험의 신뢰성에 상당한 의문이 든다. 간단한 시험장비와 비교적 낮은 수직응력하에서 실시되는 당김시험은 직접전단시험에서 구한 기본마찰각과 매우 유사한 값을 제공하고, 측정된 값들이 일관성을 보이고 시험절차 또한 매우 간단하여 기본마찰각 측정에 가장 유용한 시험 방법으로 판단된다.