• 제목/요약/키워드: Mudstone and shale

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Stress field interference of hydraulic fractures in layered formation

  • Zhu, Haiyan;Zhang, Xudong;Guo, Jianchun;Xu, Yaqin;Chen, Li;Yuan, Shuhang;Wang, Yonghui;Huang, Jingya
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제9권5호
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    • pp.645-667
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    • 2015
  • Single treatment and staged treatments in vertical wells are widely applied in sandstone and mudstone thin interbedded (SMTI) reservoir to stimulate the reservoir. The keys and difficulties of stimulating this category of formations are to avoid hydraulic fracture propagating through the interface between shale and sand as well as control the fracture height. In this paper, the cohesive zone method was utilized to build the 3-dimensional fracture dynamic propagation model in shale and sand interbedded formation based on the cohesive damage element. Staged treatments and single treatment were simulated by single fracture propagation model and double fractures propagation model respectively. Study on the changes of fracture vicinity stress field during propagation is to compare and analyze the parameters which influence the interfacial induced stresses between two different fracturing methods. As a result, we can prejudge how difficult it is that the fracture propagates along its height direction. The induced stress increases as the pumping rate increasing and it changes as a parabolic function of the fluid viscosity. The optimized pump rate is $4.8m^3/min$ and fluid viscosity is $0.1Pa{\cdot}s$ to avoid the over extending of hydraulic fracture in height direction. The simulation outcomes were applied in the field to optimize the treatment parameters and the staged treatments was suggested to get a better production than single treatment.

반야월층(半夜月層)의 지하수운동(地下水運動)에 관(關)한 연구(硏究) (A Studyon the Movment of Ground Water of Banayweol Formation)

  • 김영기
    • 자원환경지질
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    • 제9권4호
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    • pp.225-240
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    • 1976
  • This study deals with the flow of bed rock ground water of Banyaweol Formation, which is presently cleared up as a laminar flow. The result obtained may be summarized as the following. 1) The Banyaweol Formation consists mainly of thin-bedded, green to blackish green shale, mudstone, and marl. The marl and mudstone alternatively occur with shale. The marl and mudstone form a aquifer of Banyaweol Formation. In this study, a group of aquifer is in convenience named as a aquifer zone. The aquifer occurs in lenticular form. The aquifer seems to be a type of artesian aquifer because it is covered with aquicludes, but it actually forms a unconfined aquifer because its piezometric surface stays under the lower aquiclude. The lowering of piezometric level is formed because of leakage of the ground water to the lower aquifer undersaturated. 2) The coefficient of permeability of Banyaweol Formation's ground water body (K) is derived by using Dupuit's equation as the following ${\log}K=\frac{CK^2-dK+f}{aK-b}\;\(M=1.365(2H-s)s\\M={\log}1.956s{\sqrt{H}}r\)$ here, $$a=\sum_{1}M_iG_i$$ $$b={\frac{1}{2}log{\sum_{i}}Q_i{^2}$$ $$c=2{\sum_{i}}M_i{^2}$$ $$d=loge{\sum_{i}}M_{i}Q_{i}+2{{\sum_{i}}N_{i}Q_{i}$$ $$f=loge{\sum_{i}}Q_i{^2}N_i$$ If the measured values substituted for the above equation, the coefficient of permeability of the aquifer is 4.1m/day. The coefficient of storge of the aquifer is $2.8{\times}10^{-4}$ if the measured values substituted for Theis's equation. Using the above constants, the filtration velocity of the aquifer is $2.1{\times}1O^{-1}m/day$and the daily flow quantity of the ground water is $847.38m^{3}/day$. 3) In order to understand the time necessary for a circulation of ground water body, the contents of tritum contained in the ground water are measured as 2.3 T.U. at the Korea Atomic Energy Research Institute. Before 1952, the average concentration of tritium per year in groundwater was reported as 10T. u., taking it as the standard, the groundwater of the present study 26.25 years old. Therofore, the groundwater of the Banyaweol Formation is judged as an relatively old groundwater. It is characteristic that the ground water of Banyawol Formation is laminar flow as well as unconfined aquifer and ground water flow of relatively long time. 4) The nature, means of flow, and circulation of Banyaweol Formation's ground water body make it possible set up this ground water body as a ground water system.

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Origin of limestone conglomerates in the Choson Supergroup(Cambro-Ordovician), mid-east Korea

  • Kwon Y.K.;Chough S.K.;Choi D.K.;Lee D.J.
    • 한국석유지질학회:학술대회논문집
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    • 한국석유지질학회 2001년도 제8차 학술발표회 발표논문집
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    • pp.63-65
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    • 2001
  • The Chosen Supergroup (Cambro-Ordovician), mid-east Korea consists mainly of shallow marine carbonates and contains a variety of limestone conglomerates. These conglomerates largely comprise oligomictic, rounded lime-mudstone clasts of various size and shape (equant, oval, discoidal, tabular, and irregular) and dolomitic shale matrices. Most clasts are characterized by jigsaw-fit (mosaic), disorganized, or edgewise fabric and autoclastic lithology. Each conglomerate layer is commonly interbedded with limestone-dolomitic shale couplets and occasionally underlain by fractured limestone layer, capped by calcareous shale. According to composition, characteristic sedimentary structures, and fabric, limestone conglomerates in the Hwajol, Tumugol, Makkol, and Mungok formations of Chosen Supergroup can be classified into 4 types: (1) disorganized polymictic conglomerate (Cd), (2) horizontally stratified polymictic conglomerate (Cs), (3) mosaic conglomerate (Cm), and (4) disorganized/edgewise oligomictic conglomerate (Cd/e). These conglomerates are either depositional (Cd and Cs) or diagenetic (Cm and Cd/e) in origin. Depositional conglomerates are interpreted as storm deposits, tidal channel fills, or transgressive lag deposits. On the other hand, diagenetic conglomerates are not deposited by normal sedimentary processes, but formed by post-depositional diagenetic processes. Diagenetic conglomerates in the Chosen Supergroup are characterized by autoclastic and oligomictic lithology of lime-mudstone clasts, jigsaw-fit (mosaic) fabric, edgewise fabric, and a gradual transition from the underlying bed (Table 1). Autoclastic and oligomictic lithologies may be indicative of subsurface brecciation (fragmentation). Consolidation of lime-mudstone clasts pre-requisite for brecciation may result from dissolution and reprecipitation of CaCO3 by degradation of organic matter during burial. Jigsaw-fit fabric has been considered as evidence for in situ fragmentation. The edgewise fabric is most likely formed by expulsion of pore fluid during compaction. The lower boundary of intraformational conglomerates of depositional origin is commonly sharp and erosional. In contrast, diagenetic conglomerate layers mostly show a gradual transition from the underlying unit, which is indicative of progressive fragmentation upward (Fig. 1). The underlying fractured limestone layer also shows evidence for in situ fragmentation such as jigsaw-fit fabric and the same lithology as the overlying conglomerate layer (Fig, 1). Evidence from the conglomerate beds in the Chosen Supergroup suggests that diagenetic conglomerates are formed by in situ subsurface fragmentation of limestone layers and rounding of the fragments. In situ subsurface fragmentation may be primarily due to compaction, dewatering (upward-moving pore fluids), and dissolution, accompanying volume reduction. This process commonly occurs under the conditions of (1) alternating layers of carbonate-rich and carbonate-poor sediments and (B) early differential cementation of carbonate-rich layers. Differential cementation commonly takes place between alternating beds of carbonate-rich and clay-rich layers, because high carbonate content promotes cementation, whereas clay inhibits cementation. After deposition of alternating beds and differential cementation, with progressive burial, upward-moving pore fluid may raise pore-pressure in the upper part of limestone layers, due to commonly overlying impermeable shale layers (or beds). The high pore-pressure may reinforce propagation of fragmentation and cause upward-expulsion of pore fluid which probably produces edgewise fabric of tabular clasts. The fluidized flow then extends laterally, causing reorientation and further rounding of clasts. This process is analogous to that of autobrecciation, which can be analogously termed autoconglomeration. This is a fragmentation and rounding process whereby earlier semiconsolidated portions of limestone are incorporated into still fluid portions. The rounding may be due mainly to immiscibility and surface tension of lime-mud. The progressive rounding of the fragmented clasts probably results from grain attrition by fluidized flow. A synthetic study of limestone conglomerate beds in the Chosen Supergroup suggests that very small percent of the conglomerate layers are of depositional origin, whereas the rest, more than $80\%$, are of diagenetic origin. The common occurrence of diagenetic conglomerates warrants further study on limestone conglomerates elsewhere in the world.

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이암/셰일 지역에서의 터널 및 사면 시공시의 문제점 (Problems in Construction of Tunnel and Rock . Slope at Mudstone and Shale Resion)

  • 이내용;김용일;정한중;김영근
    • 한국지반공학회:학술대회논문집
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    • 한국지반공학회 2002년도 암반역학위원회 학술세미나 논문집
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    • pp.115-140
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    • 2002
  • 이암층, 함탄층, 석회암층과 같은 특수지질불량구간에서 터널과 암반사면의 합리적인 시공을 달성하기 위해서는 먼저 대상지질에 대한 지질특성, 암반특성을 정확히 이해하는 것이 필요하며, 지반특성에 적합한 지보대책을 수립하도록 하여야 한다. 본고에서는 전형적인 퇴적암지층으로 알려진 포항지역중 중생대 퇴적암류로부터 신생대 제 3기의 미고결 퇴적암류에 이르는 다양하고 복잡한 지질구조를 이루고 있는 지역에서의 터널 및 암반사면의 시공사례를 통하여 시공중의 제반문제점을 검토하여 이암층에서의 안전하고 합리적인 터널/암반사면의 시공방안에 대하여 고찰하였다.

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경상남도 사천 지역의 백악기 진주층에서 산출된 비해성 Protovirgularia McCoy, 1850 (Trace Fossil Protovirgularia McCoy, 1850 from the Nonmarine Cretaceous Jinju formation of the Sacheon area, Korea)

  • 김정률;김경수;로날드 피커릴
    • 한국지구과학회지
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    • 제21권6호
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    • pp.695-702
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    • 2000
  • 경상남도 사천 지역에 분포한 백악기 진주층의 비해성(非海成) 퇴적층에서 생흔화석 Protovirgularia McCoy, 1850를 보고한다. 이 지역의 진주층은 주로 호수 환경에서 퇴적된 회색의 이암과 셰일 및 세립질 사암으로 구성되어 있다. 이러한 Protovirgularia의 산출은 비해성 퇴적 환경에서 처음으로 보고되는 것이다.

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이암과 셰일의 지질공학적 특성 (Engineering Geological Properties of Mudstone and Shale)

  • 박형동
    • 한국지반공학회:학술대회논문집
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    • 한국지반공학회 2002년도 암반역학위원회 학술세미나 논문집
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    • pp.18-30
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    • 2002
  • 이암 및 셰일은 점토를 함유하고 있어 풍화작용을 받을 경우 공학적 성질이 급격히 변화하여 강도 저하, 내구성저하현상 및 토사와 유사한 거동을 보이는 등 토목공사에 위험한 요소가 되고 있다. 풍화된 시료엔 대한 실험용 시료 가공이 어렵고 적용 가능한 실험법이 적어 공학적 특성이나 거동을 정량적으로 파악하는 기법이 다른 암종에 비해 극히 제한된다. 현재까지 강도측정과 같은 일반적인 물성의 단순측정보다는 내구성을 분석하는 슬레이킹 내구성 시험 (Slake durability test), Modified Jar test, 팽창율 측정시험 (Swelling test) 등의 정량화 시험법이 주로 사용되고 있으며 국내 현장에서도 적용을 권장할 수 있다. 이러한 실험치의 해석에서 단일 실험치 (예: 팽창율)만으로 지질공학적 특성을 파악하는 경우 잘못된 판단을 할 수도 있으므로, X선 회절분석시험 (XRD: X-Ray Diffraction Test), TG-DTA분석, 주사전자현미경 (SEM: Scanning Electron Microscope) 이미지 분석, 투수계수 측정실험 등도 함께 수행하여 실험결과를 종합적으로 해석하는 것이 바람직하다.

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압축강도와 풍화도에 관련된 퇴적암의 공학적 특성 (Engineering Characteristics of the Sedimentary Rocks on Compressive Strength and Weathering Grade)

  • 이영휘;김영준;박준규
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제16권1호
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    • pp.5-17
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    • 2000
  • 본 연구에서는 대구ㆍ경북지역에 분포하는 셰일, 이암, 실트스톤, 사암에 대한 물리ㆍ역학적 특성을 실험실과 현장에서 측정하였다. 절리와 층리가 잘 발달한 퇴적암에서 일축압축 시험을 위한 암석코어 시료를 확보하기가 어렵다. 그래서 퇴적암에 대해서 점하중강도, 슈미트해머 반발치, 압열인장강도, p-파속도, 흡수율등의 특성값들과 일축압축강도의 상관성을 분석하였다. 그 결과 퇴적암의 일축압축강도를 제반지수를 이용하여 평가할 때 기존의 상관식은 일축압축강도를 크게 평가하는 것으로 나타났다. 또한 암석의 화학성분과 광물성분을 XRF와 XRD분석을 통해 조사하였다. 추가적으로 육안식별에 의한 풍화등급 구분은 주관적인 경향에 따라 다르게 분류되는 혼란이 야기되므로 점하중강도, 슈미트해머 반발치, 흡수율과 같은 지수들을 이용하여 암석의 풍화도를 정량적으로 나타내었다.

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일축압축 하에서 반복재하에 따른 포아송비의 거동분석 - 경상분지 퇴적암을 대상으로 - (An Analysis of Poisson's Ratio Behaviors by Uniaxial Compressive Loading-reloading Test - On the Sedimentary Rocks of Kyungsang Basin -)

  • 이종석;문종규;최웅의
    • 터널과지하공간
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    • 제23권1호
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    • pp.66-77
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    • 2013
  • 경상분지 퇴적암, 사암, 셰일, 이암, 역암 및 응회암 시료 404개를 대상으로 재하-재재하 가압조건으로 포아송비와 체적 변형률 거동을 분석하였다. 하중증가에 따라 포아송비는 증가, 수렴 및 감소거동을 나타내며 증가거동이 월등히 우세하였다. 체적 변형률 거동은 하중 증가에 따라 정상거동, 양의거동 및 음의거동을 나타내고 있으며 정상거동 양상이 매우 우세하였다. 실무에서 사용하중은 매우 낮은데 이 범위에서 포아송비는 매우 높거나 혹은 낮은 값을 표출하는 바, 이의 적용은 현장시료의 실험을 통한 결과값 선택에서 설계조건을 고려하여 선택해야 할 것이다.

태백산 분지 캄브리아기 세송층의 암상과 안정 탄소 동위원소 층서 (Lithofacies and Stable Carbon Isotope Stratigraphy of the Cambrian Sesong Formation in the Taebaeksan Basin, Korea)

  • 임종남;정공수;박태윤;이광식
    • 한국지구과학회지
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    • 제36권7호
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    • pp.617-631
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    • 2015
  • 태백산 분지에 분포하는 탄산염 및 규질쇄설성 혼합 퇴적물로 구성된 세송층(late Middle Cambrian to Furongian)은 ${\delta}^{13}C$값이 1.14에서 2.81‰을 갖는 SPICE (Steptoean positive carbon excursion)를 15 m 두께의 층서구간에서 보여준다. SPICE는 Fenghuangella laevis대, Prochuangia mansuyi대 그리고 Chuangia대로 구성된 삼엽충 생물대에서 산출되며 이는 Paibian Stage의 하부에 해당된다. 세송층은 엽층리 이암, 단괴상 셰일, 엽층리 사암, 균질사암, 석회역암, 석회암-셰일 쌍을 포함한 6개의 암상으로 구성된다. 세송층은 폭풍파도기저면 아래의 외대륙붕에서 퇴적된 것으로 알려져 있다. 시기적으로 Paibian Stage에 속하는 SPICE는 세송층에서 고수위 퇴적계 다발, 대비 정합면과 해침퇴적계 다발에서 발견된다. SPICE의 최대 안정 탄소 동위원소 값은 상대적인 해수면 하강에 의해 형성된 대비 정합면과 일치한다. 세송층에서 SPICE의 산출은 SPICE가 화석의 산출이 결여된 지층의 전세계적 대비를 위해 사용될 수 있는 도구임을 암시한다.

울산지역 퇴적암의 강도 추정법 연구 - 점 하중 강도지수로 일축 압축강도 추정 - (A Review of Strength Estimation Method on Ulsan Sedimentary Rocks)

  • 민덕기;문종규
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제22권8호
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    • pp.63-72
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    • 2006
  • 암석의 점하중 강도지수($I_{s}$)로 일축압축강도(${\sigma}_{c}$)를 추정함에 있어, ASTM이나 ISRM에서는 암종이나 지질학적 생성과정에 관계없이 직경방향 점하중 강도($I_{s}//$)의 23배(ASTM) 혹은 $20{\sim}25$배(ISRM)로 취하고 있다. 여기서는 경상분지의 울산에서 채취한 연약한 퇴적암의 시험결과로 ${\sigma}_{c}$$I_{s}$의 관계를 제시한다. ${\sigma}_{c}$$I_{s}$ 시험결과 ${\sigma}_{c}$의 추정값은 선형 회귀분석 보다는 강도비(${\sigma}_{c}/I_{s}$)로 표현하는 것이 추정오차가 적었다. 그리고 약면이 내포된 퇴적암의 강도비는 ${\sigma}_{c}/I_{s}//$보다 ${\sigma}_{c}/I_{s}{\bot}$의 추정오차가 더 작으므로 ${\sigma}_{c}$추정치는 ASTM이나 ISRM에서 제시한 값보다 낮게 취해야 참값에 가까울 수 있다는 결론을 얻었다.