• 대한토목학회논문집
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• 제6권3호
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• pp.43-51
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• 1986

시료토(試料土)의 입경(粒經), 밀도(密度), 주입재(注入材)의 농도(濃度)를 변화(變化)시켜 불투수성(不透水性) 공시체(供試體)를 만들어 삼축압축시험(三軸壓縮試驗)에서 수직응력(垂直應力), 구속압(拘束壓)(${\sigma}_H$) 및 주입속도(注入速度)의 변화(變化)에 따라 공벽주변(孔壁周邊)에서 종할열시(縱割裂時)에 간극수압(間隙水壓)을 측정하여 간극수압(間隙水壓)~구속압(拘束壓)~종할열주입압(縱割裂注入壓)(${\sigma}$)~인장강도(引張强度)(${\sigma}_t$)와의 상관관계(相關關係)를 구하였다. 연약점성토(軟弱粘性土)에서의 이와 같은 수압파쇄현상(水壓破碎現象)은 탄성론(彈性論)에 의한 이론치(理論値)보다 낮은 주입압(注入壓)에서 발생하는데 이것은 구속압(拘束壓)에 의한 간극수압(間隙水壓)($U_a$)과 주입압(注入壓)에 의한 간극수압(間隙水壓)($U_i$)의 영향임(影響)을 알 수 있었다. 따라서 종할열발생시(縱割裂發生時)의 주입압(注入壓)은 다음과 같이 수정(修正)함이 바람직하다. $${\sigma}=2{{\sigma}_H}-(U_a+U_i)+{\sigma}_t$$.

• 터널과지하공간
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• 제29권3호
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• pp.157-171
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• 2019

액체 이산화탄소 파쇄법은 기존 수압 파쇄법에서 물 사용으로 발생하는 환경 문제를 완화시키기 위한 차세대 해결책으로 제안되어 왔으며, 액체 이산화탄소의 낮은 점성도를 이용하여 암석 공극 내 유체 주입을 수월하게 할 수 있다. 본 연구에서는 액체 이산화탄소의 공극 내 주입이 파쇄 과정 중에 발생하는 파쇄 압력, 음향 방출, 균열 형상에 어떻게 영향을 미치는지에 대해 초점을 맞추었다. 이를 위해 점성도가 다른 액체 이산화탄소, 물, 오일을 파쇄 유체로 사용하여 주입 속도를 다르게 하며 인공적으로 제작한 다공성 모르타르 시편을 대상으로 실내실험을 수행하였다. 또한 기존 수압 파쇄법의 주 대상 암종인 셰일 시편의 실험에서 액체 이산화탄소 파쇄법에 의한 셰일의 파괴 특징들을 분석하였다. 실험 결과 이산화탄소 주입 시 균열이 더 비틀린 물결 형상을 띄었으며 특히, 셰일 시편에서는 그 균열 부피가 물 주입에 비해 더 발달하였다. 반면, 파쇄 유체와 파쇄 압력의 관계는 두 시편의 실험에서 반대의 경향을 보였다.

• 터널과지하공간
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• 제7권4호
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• pp.323-333
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• 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.

• 터널과지하공간
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• 제6권3호
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• pp.209-222
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• 1996

Shut-in pressure, reopenting pressure and fracture orientation are very important parameters to be evaluated precisely in in-situ stress measurement by hydraulic fracturing. Graphical methods on pressure-time curves have been conventionally used, even though these are seriously dependent on subjectivity of interpreters. So there have been many demands on new method to objectivity in determining parameters. We have developed integrated hydrofracturing data processing program (HYDFRAC), based on nonlinear regression analysis and can be invoked under the Window graphical user interface. HYDFRAC consiste of three routines, that is shut-in pressure routine, reopening pressure routine, and fracture delineation routine. Each of routines include independent modules according to parameter determination methods. Its application to field tests ensured both objectivity and facility in determining of hydraulic fracturing parameters. Determining shut-in pressures at each pressurization cycles, we adopted the exponential pressure-decay method(EPD method), the bilinear pressure-decay-rate method (PDR method), and the tangent intersection method in order to find the pressurization-cyclic tendency of shut-in pressures. The estimated pressure by PDR method exists in the range of the upper and lower values by EPD method, and lies near to the upper value more than the lower. Being the pressurization cycle increased, the range of upper and lower limits come to be stabilized gradually. By graphical superposition method and bilinear pressure-accumulated volume method, reopening pressures were determined. Vertical and inclined fracture attitudes were determined by applying the directional statistics and sinusoidal curve fitting, respectively. The results of evaluation of hydrofracturing parameters showed that statistical methods could enhance the objectivity better than graphical methods.

• Geomechanics and Engineering
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• 제34권1호
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• pp.43-49
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• 2023

Knowledge of minimum horizontal stress (S_hmin) is a significant step in determining full stress tensor. It provides crucial information for the production of sand, hydraulic fracturing, determination of safe mud weight window, reservoir production behavior, and wellbore stability. Calculating the S_hmin using indirect methods has been proved to be awkward because a lot of data are required in all of these models. Also, direct techniques such as hydraulic fracturing are costly and time-consuming. To figure these problems out, this work aims to apply the long-short-term memory (LSTM) algorithm to S_hmin time-series prediction. 13956 datasets obtained from an oil well logging operation were applied in the models. 80% of the data were used for training, and 20% of the data were used for testing. In order to achieve the maximum accuracy of the LSTM model, its hyper-parameters were optimized significantly. Through different statistical indices, the LSTM model's performance was compared with with other machine learning methods. Finally, the optimized LSTM model was recommended for S_hmin prediction in the well logging operation.

• 터널과지하공간
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• 제26권5호
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• pp.409-417
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• 2016

본 전통석유자원을 대체할 수 있는 석유자원으로 부상하고 있는 셰일가스가 부존된 셰일층은 낮은 투과성을 가지고 있어 생산성을 향상시키기 위해 수압파쇄법이 적용된다. 본 연구는 일반 시추공과 나선형 홈을 가지는 시추공을 모사한 축소 모형 시험체에 대해 실내수압파쇄 시험을 실행하고 초기파쇄압과 유체접촉상태를 비교 분석하여 공벽형상에 따른 수압파쇄결과를 알아보았다. 또 그 결과를 3차원 개별요소 프로그램인 3DEC을 이용한 수치해석 모델링 값과 비교하였으며, 선행연구 자료와 비교하여 신뢰성 있는 결과를 도출하고자 하였다. 실험결과 고압수의 접촉면적보다는 유도홈의 형태에 의한 응력집중의 효과가 수압파쇄에 더욱 효율적이였다. 따라서 고압수의 응력집중을 높일 수 있는 인공적인 유도홈을 만들 시 적은 수압으로 큰 파쇄효과를 나타낼 수 있을것으로 생각된다.

• 지질공학
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• 제28권1호
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• pp.1-9
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• 2018

We propose a borehole test technique to estimate permeability of rocks in borehole. The borehole tests are hydraulic injection tests such as leak-off test and hydraulic fracturing tests, which are originally conducted for stress or casing integrity assessment and not for permeability measurement. We use one-dimensional radial diffusion equation to interpret fluid injection test results in terms of permeability. We apply this technique to a leak-off test conducted at a depth of 700 m in a wellbore, where rock formation is mudstone. The estimated permeability is at an order of $10^{-16}m^2$, which is somewhat high but within the range reported for mudstones previously. Quantitative rick assessment suggests that an accurate measurement of open hole section length is important to improve reliability of results. More data may be needed to ensure the reliability of this technique. If validated, however, this technique can provide cost-effective estimation of in situ permeability without conducting independent permeability tests in borehole.

• 터널과지하공간
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• 제23권6호
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• pp.506-520
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• 2013

지열에너지는 기저부하를 제공하는 신재생에너지이나 현재까지 화산지대에만 대부분의 지열발전이 이루어져 왔다. 인공저류층 지열시스템 (Enhanced Geothermal System, EGS)는 비화산지대의 지열발전을 가능하게 할 개념으로 알려져 있으며 수리자극(hydraulic stimulation)이 핵심기술이다. 본 논문은 EGS지열발전의 개발 현황을 소개하고, 수압파쇄와 수리전단이 주 메커니즘인 수리자극의 핵심원리, 설계변수 및 수리자극에 수반되어 발생하는 미소진동의 원리 및 관측기술을 소개한다. 한국에서의 EGS 지열발전을 위하여 필요한 과제를 소개하여 향후 기술개발의 방향을 제시한다.

• 터널과지하공간
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• 제26권4호
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• pp.304-315
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• 2016

본 연구에서는 포항 도움산 지역 내 시험공 3개소의 심도 75 m~716 m 구간에서 획득된 원위치 암반 초기응력 측정 자료를 바탕으로 포항분지 제3기 지층 내에 형성되어 있는 수평응력 분포 특성을 분석하였다. 수압파쇄법에 의한 대심도 초기응력 측정 결과, 조사 지역의 수평응력 성분 크기는 국내 여러 지역 자료에 대한 선형 회귀분석으로부터 계산된 평균값에 비해 매우 낮은 범위의 값을 나타내었다. 그러나 시추공 스캐닝 조사에서 분포 암종의 낮은 강도 특성에 의해 유발된 다양한 규모의 시추공 파괴 현상들이 다수 확인되었다. 최대 수평응력의 방향성에 대한 보다 정확하고 폭넓은 정보를 도출하기 위해 수압파쇄시험과 시추공 스캐닝 자료에 대한 통합 분석을 추가적으로 수행하였다. 분석 결과, 상부 퇴적암층과 하부 화산암층에서 최대 수평응력 작용 방향은 각각 진북 기준 $80^{\circ}{\sim}100^{\circ}$ (N80E~N80W)와 $120^{\circ}{\sim}140^{\circ}$ (N60W~N40W) 방위각에서 우세한 방향성을 나타내었다. 이러한 연구 결과로부터 심도 증가로 지층이 변화함에 따라 최대 수평응력 방향이 시계 방향으로 회전하는 경향성을 확인할 수 있었다.

• 한국석유지질학회지
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• 제14권1호
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• pp.36-44
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• 2008

비재래형 탄화수소 자원의 하나인 치밀저류층 내의 천연가스는 중요한 탐사개발 대상이 되고 있다. 치밀가스 저류층은 가스를 배태하고 있는 저류암으로서 투수율이 0.1 md 미만인 저류층을 말한다. 치밀가스 저류층은 광범위하게 두꺼운 층으로 산출되며, 재래형의 가스 집적체와는 달리 과대압력이나 저압력의 비정상적인 압력상태로 나타나는 것이 특징이다. 재래형 가스가 구조트랩이나 층서트랩에서 산출되는 것에 비하여 치밀가스는 이들 트랩들과는 무관하게 산출되고 있다. 치밀저류층에서 가스를 생산하기 위해서는 수압파쇄(hydraulic fracturing)와 같은 인공 자극법에 의해서만 가능하다. 치밀가스 저류층의 최적 생산지역을 스위트 스폿이라고 하며, 생산성을 높이기 위해서는 지질학적 자연균열 상태를 이해하여야 한다. 친환경 연료자원으로 주목을 받고 있는 치밀가스는 탐사기술과 회수방법이 발전함에 따라서 상업적으로 생산되고 있다. 자연균열대를 가로지르는 방향으로 수평시추나 경사시추를 수행할 때 생산성을 극대화할 수 있다. 실제로 미국과 캐나다 등에서는 치밀저류층에서 많은 양의 가스를 생산하고 있으며, 생산량은 해마다 증가하고 있다. 특히, 미국의 치밀사암층에서 생산되는 가스의 경우 1990년에 미국의 총 가스 생산량의 11.1%를 차지하였지만 2005년에는 총 가스 생산량의 24.1%를 차지하고 있다. 국내 대륙붕에서도 치밀가스의 존재 가능성이 제시되고 있으며 이를 개발하기 위해서는 기존의 재래형 가스자원의 탐사 및 개발의 파라다임을 완전히 바꾸는 것이 필요하다.