• 한국가스학회지
• /
• 제27권2호
• /
• pp.39-48
• /
• 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.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제6권6호
• /
• pp.613-624
• /
• 2014

The fractures in coal are the main migration and output channels of coalbed methane, directly influencing the permeability of the coal seams. It is of great significance to study the effect of fracture distribution in coals on the permeability of coal seam. The development rules of endogenetic and exogenetic fractures are different among various coal lithotypes. There is also difference in the fracture density for the same lithotype with different thicknesses. Through the observation and description of the macroscopic fractures in coal and the origin of fractures in coal, the effect of the coal lithotype and its thickness on fracture development in coal was discussed. It was found through the study that the density of fractures in vitrain band was the maximum for the same coal rank and thickness, followed by clarain band. There were few fractures developed in the durain band. However, the changes of fracture density in three types of bands presented different declining trends for low, medium and high coal rank. There were no fractures developed in the fusain. There were three variation patterns for the fracture densities at the same coal rank and coal lithotype: linear decrease, nonlinear decrease, and first decrease then remaining unchanged. However, the overall trend was that the fracture density decreased with the increase of thickness of coal band for the same coal rank and coal lithotype.

• 한국가스학회지
• /
• 제27권3호
• /
• pp.98-107
• /
• 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.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제29권2호
• /
• pp.145-154
• /
• 2022

Complex geological conditions have a great influence on the mining of coalbed methane (CBM), which affects the extraction efficiency of CBM. This investigation analyzed the complicated geological conditions in the Liujia CBM block of Fuxin. A geological model of heterogeneities CBM reservoirs was established to study the influence of strike direction of igneous rocks and fault structures on horizontal well layout. Subsequently, the dual-porosity and dual-permeability mathematical model was established, which considers the dynamic changes of porosity and permeability caused by gas adsorption, desorption, pressure change. The results show that the production curve is in good agreement with the actual by considering gas seepage in matrix pores in the model. Complicated geological structures affect the pressure expansion of horizontal wells, especially, the closer to the fault structure, the more significant the effect, the slower the pressure drop, and the smaller the desorption area. When the wellbore extends to the fault, the pressure expansion is blocked by the fault and the productivity is reduced. In the study area, the optimal distance to the fault is 70 m. When the horizontal wellbore is perpendicular to the direction of coal seam igneous rock, the productivity is higher than that of parallel igneous rock, and the horizontal well bore should be perpendicular to the cleat direction. However, the well length is limited due to the dense distribution of igneous rocks in the Liujia CBM block. Therefore, the horizontal well pumping in the study area should be arranged along the direction of igneous rock and parallel plane cleats. It is found that the larger the area surrounded by igneous rock, the more favorable the productivity. In summary, the reasonable layout of horizontal wells should make full use of the advantages of igneous rock, faults and other complex geological conditions to achieve the goal of high and stable production.