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

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2004년도 춘계학술발표회
• /
• pp.815-822
• /
• 2004

A knowledge of in situ stress state is important to design various engineering structures such as dams, tunnels and so on. There are about three wellknown indicators that is, borehole will breakouts, hydraulic fracturing, ellipsoidal cross section of borehole that have been attributed to the state of stress in the vicinity of borehole. Fortunately, Televiewer traveltime image can be used as a caliper log with 144 or 288 arms, which allows to determine the borehole shape. Televiewer amplitude image will give detailed information about the distribution and character of breakouts and hydraulic fracturing as well. For investigation purposes, a series of boreholes(total 195 boreholes: 12.239m) that have been logged all over the country during past 10 years are analyzed. The primary objective of this paper are to examnine the ability of a Televiewer to determine the shape of borehole, to present data inferred by stress indicators, to indicate their possible relationship with the anisotropic horizontal stresses. It is shown that in most cases the fracture orientation statistically estimated from observed fractures denotes an excellent correlation with the orientations inferred by stress indicators. Many intervals of breakouts are terminated at the intersection of oblique fracture with the borehole. The results from Televiewer data are further compared with those of hydraulic fracturing techniques.

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

• 산업기술연구
• /
• 제28권B호
• /
• pp.111-116
• /
• 2008

Since the hydraulic fracturing field testing method was introduced first to Korean geotechnical engineers in 1994, there have been lots of progresses in a hardware system as well as an interpretation tool. The hydrofracturing system of first generation was the pipe-line type, and it has been developed to a wire-line system at their second generation. The current up-to-date system is more compact and is able to be operated by all-in-one system. With a progress in a hardware system, the software for analyzing in-situ stress regime has also been progressed. The shut-in pressure, which is the most ambiguous parameter to be obtained from hydrofracturing pressure curves, can now be acquired automatically from the various methods. While the hardware and software for hydrofracturing tests are being developed during the last decade, the author could accumulate the field test results which can cover the almost whole area of South Korea. Currently these field data are used widely in a feasibility study or a preliminary design step for tunnel construction in Korea. Regarding the difficulties in a site selection and a test performance for the in-situ stress measurement at an off-shore area, the in-situ stress regime obtained from the field experiences in the land area can be used indirectly for the design of a sub-sea tunnel. From the hydrofracturing stress measurements, the trend of magnitude and direction of in-situ stress field was shown identically with the geological information in Korea.

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

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제4권1호
• /
• pp.57-70
• /
• 2002

국토의 65 % 이상이 산악으로 구성된 이유로 90년대 이후 산악지형의 암반을 대상으로 한 대규모 교통터널, 에너지 비축시설 및 산업용 저장소와 같은 대형 토목구조물의 필요성이 크게 증가하고 있다. 암반내 시공되는 토목 구조물의 설계과정에서 현지 암반의 초기응력장에 대한 정량적인 자료가 주요한 핵심요소로 작용하며 이러한 초기응력장에 대한 제반 정보를 획득하기 위한 목적으로 국내에서는 정밀 지반조사 과정에서 수압파쇄법이 대표적으로 사용되고 있다, 본 논문에서는 국내 각지의 산악지형에서 얻어진 수압파쇄시험 현장 측정 자료들에 대한 해석결과를 바탕으로 국내 산악지형의 암반내 초기응력 분포 특성에 대한 분석을 수행하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제15권4호
• /
• pp.185-205
• /
• 1999

유류비축용 지하저장공동의 설계를 위하여 수압파쇄시험에 의한 현지암반내 초기응력 해석이 수행되었다. 부지 내 2개의 경사 시추공에 대해 수행된 금번 시험은 국내 기술진에 의한 지하비축기지 적용의 첫 사례이다. 또한, 경사공 해석기법을 처음으로 도입하여 수직공 해석기법에 의한 결과와 비교, 해석기법의 타당성을 검증함으로써 향후 수압파쇄시험의 적용범위 확대를 기대할 수 있었다. 특히 인근 지역이라도 지형적 또는 지질학적 특성에 따라 초기응력의 크기는 달라질 수 있음을 보여주었으며, 동일 시추공 내에서라도 구조선 등과 같은 뚜렷한 불연속면이 있을 경우초기응력의 방향이 심도에 따라 변화될 수 있음을 보여주었다.

• 터널과지하공간
• /
• 제18권1호
• /
• pp.80-89
• /
• 2008

암반 내 작용하는 초기응력이 지하 암반 구조물의 안정성에 미치는 영향은 시공 심도가 깊어지고 단면 규모가 커질수록 증가하게 된다. 일반적으로 초기응력 측정은 암반 구조물의 설계단계에서 시공 예상지역 내 지표 수직공을 이용하여 수압파쇄법에 의해 이루어져 왔다. 그러나 조사단계에서 초기응력 측정이 이루어지지 않았거나 지형, 지질 특성상 과지압의 가능성이 있거나 또는 조사 과정에서 높은 수준의 초기응력장 분포가 확인된 지역에서는 시공의 안정성과 기존 설계의 적합성을 확인하기 위해서는 시공 현장의 지하 공간에서 상세 초기응력 측정을 수행하는 것이 바람직하다. 본 논문의 연구지역은 전라남도 OO시 남동부에 위치한 추가 석유 비축기지 건설현장으로 설계 전 상세 지반조사를 통해 측압계수 3.0 이상의 값을 가지는 과잉 수평응력장이 관찰된 지역이다. 본 연구에서는 비축기지 지하 건설 현장 내 굴착된 수벽터널용 공동에서 시추된 2개의 시험공에서 수압파쇄법에 의한 초기응력 측정을 시행하였다. 조사 범위는 지표로부터 약 $180m{\times}300m$ 심도구간이며 균열 조사에는 초음파 주사검층법을 적용하였다. 지표로부터 심도 200m 이상인 일부 조사 구간에서 측압계수 2.50 이상의 값을 가지는 큰 수평응력 성분들이 관찰되었고 전반적인 시험 결과는 설계 전 단계에서 수행된 조사 결과와 매우 유사한 양상을 나타내었다.

• 터널과지하공간
• /
• 제7권4호
• /
• pp.323-333
• /
• 1997

A rock mass is usually classified by the results of geological survey and laboratory tests on rock specimens in order to obtain the adequate properties for the numerical analysis. For these purposes a rock mass strength is estimated based on the empirical criterion proposed by Hoek and Brown and a modulus of deformation is taken with the empirical relations developed by Bieniawski, Serafim and Pereira. In addition, the $K_o$ value which is the ratio of the horizontal stress to the vertical stress is one of the most important input data in the numerical analysis. Its role on a tunnel stability analysis could be verified with the numerical results taken by a finite difference code or a distinct element code. However, a deduced value used to be applied for the $K_o$ value in most of tunnel designs, even though the patterns of stress tensor are variable with regions and depths. Thus in situ stresses were measured by a hydraulic fracturing technique on several tunnel sites and applied directly to the tunnel design for the enhancement of its precision. With those informations on in situ stresses, the safe design should be obtained economically on the road or subway tunnels.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제5권2호
• /
• pp.147-159
• /
• 2003

90년대 이후 지하 암반 구조물의 수요가 증가함에 따라 시공 전 설계 단계에서 요구되는 암반내 초기응력에 대한 정량적 정보를 얻기 위해 현장 초기 응력 측정이 광범위하게 수행되고 있다. 제안된 여러 측정법들 중 현장 적용성 면에서 큰 장점을 가진 수압파쇄법이 국내에서는 대표적으로 적용되고 있다. 본 논문에서는 평탄한 지형조건으로 이루어진 서울 중심부 편마암 지역내 저심도 구간의 11개 시추공을 대상으로 수압파쇄법에 의해 구해진 초기응력 측정자료와 수평응력의 크기, 방향성과 심도별 변화 그리고 측압계수 분포 등 과업구간 암반 내 초기응력장의 제반 분포 특성에 대해 논의하고자 한다.