• 자원환경지질
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• 제47권4호
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• pp.455-466
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• 2014

효율적인 석탄층 메탄가스(coalbed methane, CBM) 개발을 위해 저류층 특성이 잘 알려진 미국의 대표적인 석탄층 메탄가스 개발 분지인 산 후안(San Juan), 블랙 워리어(Black Warrior), 파우더 리버(Powder River)지역의 시추(drilling) 완결(completion) 자극(stimulation) 기법을 분석하였다. 이를 바탕으로 인도네시아 바리토(Baritio)분지에서 최적의 석탄층 메탄가스 개발 기법을 제안하였다. 이와 같은 저류층 특성에 따른 개발/생산기법 연계분석은 인도네시아 석탄층 메탄가스 저류층 특성을 고려한 경제적이고 효과적인 시추 완결 자극 기법 선정에 도움이 될 것으로 예상된다.

• 자원환경지질
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• 제32권1호
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• pp.113-121
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• 1999

Coal is both source rock and reservoir rock for the coalbed gas. Coalbed gas. Coalbed gas is predominantly methane and has a heating value of approximatly 1000 BTU/$ft^3$. Most of methane is stored in the coal as a monomolecular layer adsorbed on the internal surface of the coal matrix. The amount of methane stored in coal is related to the rank and the depth of the coal. THe higher the coal rank and the deeper the coal seam is presently buried, the greater its capacity to hold gas. Most of Korean Coal is anthracite or metaanthracite, Ro. 3.5~5.5%, and total reserves are 1.6 billion metric tons. The domestic demand for coal was drastically decreased and the rationalization policy carried out from 1987 on coal industry. Now that a large number of coal mines was closed only a few mines continued to produce not more than 5 million tons for year. It is therefore recommended to formulate a strategy to explore and exploit the resources of coalbed methane in Korea.

• 자원환경지질
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• 제46권4호
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• pp.351-358
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• 2013

석탄층 메탄가스는 채탄 석탄의 품질이 상업적으로 나쁘고, 심부에서 채굴되는 석탄층 내에 포함된 가스로서 메탄가스는 다른 화석 연료보다 더 잘 탄다. 석탄층 메탄가스(CBM) 자원에 대한 세계 매장량은 거의 추정량이지만 확정된 천연가스가 180tcm인 반면에 이는 84~377tcm 정도이다. CBM은 현재 미국, 캐나다, 호주, 중국에서 대규모로 생산되고 있다. 'Web of Science'를 이용한 CBM에 대한 학술정보 분석은 1990년 이후 22년간 검색어 'Coal bed methane*'에 대한 검색 결과 총 109건의 결과를 얻을 수 있었으며, 정보 분석 프로그램으로 CBM에 관련된 문헌을 연도별, 국가별, 연구기간별, 연구자별 현황 등으로 구분하여 분석하였다. 분석한 결과, CBM 연구는 미국이 주도하고 있으며, 다음은 인도와 호주이며, 연구 분야별 논문 발표 현황은 에너지 연료는 57편, 공학 분야는 58편 및 지질학 분야는 41편이었다.

• 한국가스학회지
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• 제21권2호
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• pp.1-9
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• 2017

최근 석탄층 메탄가스(Coalbed Methane, CBM)의 회수증진을 위해 석탄층에 $CO_2$나 $N_2$ 가스를 주입하는 ECBM (enhanced coalbed methane recovery)공법이 주목받고 있다. ECBM공법은 일반적인 생산기술인 탈수(dewatering)공법에 비해 회수율이 높지만 주입가스의 특성에 따라 메탄가스의 생산 효율이 다르므로, 이를 고려한 주입가스의 혼합 비율 분석이 필요하다. 본 연구에서는 ECBM공법에서 주입가스의 혼합 비율이 메탄가스 회수에 미치는 영향을 분석하고자, CBM 저류층 모델을 구축하고 주입가스의 혼합비율에 따른 메탄가스 회수량 분석과 경제성 평가를 수행하였다. 그 결과, ECBM공법 적용 시 탈수공법을 적용하였을 때 보다 약 2배의 회수율 향상을 보였으며, 혼합가스 주입 시 $CO_2$ 10%와 $N_2$ 90%일 때 메탄가스의 회수량이 가장 높게 나타났다. 그러나 탄소배출권 거래이익, 주입가스의 비용 및 재생산된 $N_2$ 가스 처리비용 등을 고려한 경제성 평가 결과, 주입가스의 혼합비율이 $CO_2$ 20%와 $N_2$ 80%일 때 최종생산이익이 가장 높게 나타남을 확인하였다. 따라서 향후 ECBM 공법 적용 시 메탄가스의 회수율뿐만 아니라 경제성을 고려한 기준으로 주입가스의 혼합비율을 설계해야 한다.

• 한국가스학회지
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• 제27권2호
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• pp.39-48
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• 2023

본 연구에서는 석탄층 메탄가스(coalbed methane, CBM)의 저류층 조건에 따른 석탄의 메탄가스 흡착량 측정 실험을 수행하였다. 인도네시아 북부 칼리만탄 섬 내 임의의 광구에서 취득한 석탄시료를 사용하여 저류층 조건(상압 ~ 1,200 psi 압력범위, 15 ~ 45℃ 온도 범위)에서 탄층 입자에 대한 가스흡착량을 측정하였으며, 취득된 절대 흡착량에 삼각선형보간법을 적용하여 실험이 수행되지 않은 온도 및 압력 범위에서 최대 가스흡착량을 산출하였다. 실험 결과, 압력이 증가하고 온도가 감소할수록 석탄 입자에 대한 가스흡착량이 증가하지만 적정 심도(1,000 ft) 이상에서는 그 증가폭이 감소하는 것을 확인하였다. 유효응력을 고려하여 석탄층의 심도별 탄리 투과도와 탄리공극률을 산출한 결과, 탄리투과도는 28.86 ~ 46.81 md, 탄리공극률은 0.83 ~ 0.98%로 나타났다. 이는 석탄층에서 심도에 따른 투과도 감소폭이 크기 때문에 심도에 따른 가스 생산성이 크게 변함을 의미한다. 따라서 향후 석탄층 메탄가스 저류층에서 생산정 간격 설계 시 석탄층의 심도조건을 필수적으로 고려해야 한다.

• 한국가스학회지
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• 제22권3호
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• pp.65-73
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• 2018

석탄층 메탄가스는 압력에 따라 비선형적인 탈착곡선을 보이므로 이를 고려하여 적절한 생산시스템이 구성되어야 한다. 석탄층 메탄가스 생산설비의 용량 및 규격은 시스템의 경계조건인 탄층 내 가스 유량과 압력조건에 의해 결정되며 이러한 특성을 분석하는 것은 가스 생산 증진을 위해 필수적이다. 본 연구를 위해 대표적인 미국 CBM 상용가스전인 San Juan 지역의 저류전산 모델을 구성하여 가스 유입방정식을 산출하였고, 이를 전체 생산시설의 경계조건으로 활용하였다. 또한 생산시설 내 가스 유량에 따른 압력감소의 영향을 분석하기 위해 생산설비 유동 분석시뮬레이터를 이용하여 노달분석을 수행하여 생산시설의 적정 규격 및 운영조건을 결정하였다. 이를 통해 석탄층 메탄가스 가스전의 최적 수송, 생산 및 포집시스템 설계 기준을 제시하였다.

• 자원환경지질
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• 제46권4호
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• pp.279-289
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• 2013

석탄층 메탄가스(coalbed methane; CBM)를 개발하는데 있어서 생산성과 경제성을 좌우하는 절대투과도(absolute permeability)를 산출하는 것은 매우 중요하다. 절대투과도를 측정하는 방법에는 코어분석(core analysis)과 유정생산 시험(well test) 등이 있다. 하지만 코어분석을 통해 도출된 절대투과도는 CBM 저류층을 대표할 수 없기에 일반적으로 유정생산시험을 통해 절대투과도가 산출된다. 이에 본 연구에서는 CBM 저류층에 적용 가능한 유정생산시험을 분류하고 각 시험기법별 특성 및 장 단점을 분석하였다. 이를 기반으로 유정생산시험 설계 및 수행절차를 수립하였으며, 유정생산시험 수행 후 취득된 자료를 통해 절대투과도와 손상지수(skin factor)와 같은 저류층 물성을 도출하기 위한 자료해석 절차를 제시하였다.

• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.98-107
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• 2023

본 연구에서는 인도네시아 북부 칼리만탄 섬 임의의 광구에서 취득한 석탄시료의 메탄가스 흡착량 측정 실험 결과를 활용하여 석탄층 메탄가스 저류층의 적정 생산정 간격 설계 연구를 수행하였다. 가스 생산성 분석결과, 랭뮤어 부피가 증가할수록 누적 가스생산량도 증가하며 이는 최대 가스 흡착량이 가스생산량에 직접적인 영향을 주는 것으로 판단된다. 또한 탄리투과도가 증가할수록 최대 가스생산량이 증가하고 배출수 기간(dewatering period)이 단축되는 것을 확인하였다. 특히 생산 영향영역이 넓어짐에 따라 누적 가스생산량은 증가하지만 단위 가스정 당 생산성 비교 시, 심도 2,000 ft, 영향영역 80-160 acres 사이에서 최대 누적 가스생산량이 산출되었다. 탄층 심도와 생산 영향영역을 동시에 고려하여 적정 생산정 심도 및 간격 산출 결과, 600-2,000 ft 사이에서 가스 생산성이 가장 높게 나타나며, 이때 생산정 간격은 80-160 acres 범위 내로 설계 하는 것이 적정하다. 따라서 탐사 시추 시 회수된 코어 시료 이외의 시추 자료가 없는 미개발 CBM 저류층에서 석탄시료의 가스흡착 실험 결과를 활용함으로써 탄층심도를 고려한 생산정 간격 설계를 수행할 수 있음을 제시하였다.

• 한국가스학회지
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• 제18권2호
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• pp.1-9
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• 2014

석탄층 메탄가스 저류층의 개발을 위해서는 석탄층 특성에 부합하는 생산방법을 적용하는 것이 중요하지만 대부분의 개발현장에서는 경험적인 판단에 의존하여 생산방법을 선정하고 있어 결과에 대한 신뢰도가 떨어질 뿐만 아니라 복잡한 시뮬레이션 해석을 통해 최적 생산방법을 규명해야 하는 등의 많은 시간과 노력이 필요하다는 문제점이 있다. 이에 본 연구에서는 인공신경망을 활용하여 석탄층 메탄가스 최적 생산방법을 선정하기 위한 지능형 시스템을 개발하였다. 시스템 개발에 앞서 문헌 조사를 통해 석탄층 메탄가스 생산방법 선정 가이드라인을 분석하였고, 이를 활용하여 시추 방법과 유정완결법 선정 시스템, 수압파쇄공법 수행시 파쇄액 선정 시스템을 개발하였다. 개발된 생산방법 선정 시스템의 타당성 평가 결과, 높은 정확도를 나타냄으로써 본 연구에서 개발된 생산방법 선정 시스템은 향후 석탄층 메탄가스의 개발에 앞서 석탄층 특성에 부합하는 생산방법을 선정할 수 있는 효율적인 도구로 활용될 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제55권3호
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• pp.261-271
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• 2022

인도네시아 칼리만탄 남동측에 위치하는 아셈-아셈분지(Asem-Asem Basin)에서 길이 540.3 m의 AA-1 시추코어를 획득하였고, 이 시추코어에 포함된 석탄층과 석탄질 셰일에서 6개의 석탄층 가스 시료를 채취하였다. 아셈-아셈분지에서 채취된 석탄층 가스의 성분, 탄소동위원소(δ¹³C_CH4, δ¹³C_C2, δ¹³C_CO2), 수소동위원소((δD_CH4), 탄화수소지표(C_HC), 이산화탄소-메탄지표(CDMI)의 분석을 통하여 이들의 기원과 메탄생성경로를 해석하였다. AA-1 시추코어는 최하부에 메라투스섭입복합체(Meratus subduction complex)의 일부로 해석되는 사문암 기반암 상부에 석탄층과 석탄질 셰일을 포함하는 쇄설성 퇴적암(SU-1)과 석회암(SU-2)이 순차적으로 놓인다. 석탄층과 석탄질 셰일(SU-1)은 소규모 하천 주변의 습지에서 형성된 것으로 해석된다. SU-1에서 채취된 석탄층 가스의 탄화수소가스를 100%로 환산한 메탄 함량은 87.35~95.29% 범위이고, 에탄 함량은 3.65~9.97% 범위이다. 석탄층 메탄의 탄소동위원소(δ¹³C_CH4) 값은 -60.3~-58.8‰ 범위이고 수소동위원소(δD_CH4) 값은 -252.9~-252.1‰ 범위이다. 석탄층 에탄의 탄소동위원소(δ¹³C_C2) 값은 -32.8~-31.2‰ 범위이고, 석탄층 이산화탄소의 탄소동위원소(δ¹³C_CO2) 값은 -8.6~-6.2‰ 범위이다. 석탄층 이산화탄소는 탄소동위원소값과 이산화탄소-메탄지표 도표에서 비생물기원(abiogenic origin)에 도시되었고, 기반암인 메라투스섭입복합체에 포함된 이산화탄소가 단층 통하여 이동된 것으로 해석된다. AA-1 시추코어 석탄층 가스의 메탄생성경로는 동위원소, 탄화수소지표, 이산화탄소-메탄지표 분석을 바탕으로 일차적인 미생물 메틸발효작용과 이산화탄소환원작용의 혼합으로 해석되며, 열기원 비해성 석탄형 가스의 영향을 받은 것으로 해석된다.