• 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.

• 한국가스학회지
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• 제18권3호
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• pp.20-30
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• 2014

비전통가스 자원을 개발하기 위해서는 저류층 암체의 치밀성을 도출하는 물성 분석이 요구된다. 특히, 치밀가스와 같은 비전통자원의 경우, 전통적인 천연가스전과 비교하여 투과도가 특징적으로 낮아서 통상적인 물성 측정 기술을 적용하기에는 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 비정상상태에서 저투과성 암체의 물성을 측정하는 압력펄스감소법을 기반으로 실험 장치를 개발하였다. 개발된 기기는 우리나라 경상분지 치밀사암의 물성 분석에 이용되었으며, 각 시료의 투과도와 공극률을 도출하였다. 또한, 실험을 통해 얻은 자료와 이론해 모델 간의 회귀분석 결과 모두 0.96 이상의 상관계수를 나타냈으며, 개발된 장치에 대한 높은 신뢰성을 확인할 수 있었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제69권3호
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• pp.317-326
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• 2019

This research aims to assess the tight seismic risk curve of the intake tower at Geumgwang reservoir by considering the recorded historical earthquake data in the Korean Peninsula. The seismic fragility, a significant part of risk assessment, is updated by using Bayesian inference to consider the uncertainties and computational efficiency. The reservoir is one of the largest reservoirs in Korea for the supply of agricultural water. The intake tower controls the release of water from the reservoir. The seismic risk assessment of the intake tower plays an important role in the risk management of the reservoir. Site-specific seismic hazard is computed based on the four different seismic source maps of Korea. Probabilistic Seismic Hazard Analysis (PSHA) method is used to estimate the annual exceedance rate of hazard for corresponding Peak Ground Acceleration (PGA). Hazard deaggregation is shown at two customary hazard levels. Multiple dynamic analyses and a nonlinear static pushover analysis are performed for deriving fragility parameters. Thereafter, Bayesian inference with Markov Chain Monte Carlo (MCMC) is used to update the fragility parameters by integrating the results of the analyses. This study proves to reduce the uncertainties associated with fragility and risk curve, and to increase significant statistical and computational efficiency. The range of seismic risk curve of the intake tower is extracted for the reservoir site by considering four different source models and updated fragility function, which can be effectively used for the risk management and mitigation of reservoir.

• Geosystem Engineering
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• 제21권6호
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• pp.318-325
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• 2018

Eight tight sandstone reservoir samples from $He_8$ and $Shan_1$ Formations of the Sulige Gas field were selected to perform gas-water micro-displacement experiment based on authentic sandstone micro-model. The gas pressure-relief experiment was proposed for the first time to simulate the pressure change and gas-water percolation characteristics in the process of gas exploitation. The experiment results show that: (1) In the process of gas accumulation, the gas preferentially flows into the well-connected pores and throats with large radius, but rarely flows into the area without pores and throats. (2) Under sufficient gas drive, the water in pores and throats usually exists in the forms of 'thin water film', 'thick water film', and 'water column', but under insufficient gas drive, gas fails to flow into new pathways in time, so that the reservoirs with large pores and throats are high in water cut. (3) Under the same water saturation, the reservoirs with better petrophysical properties has higher gas recovery factor within unit time. Under the same petrophysical conditions, the reservoirs with lower water saturation show higher gas recovery factor within unit time. The higher the permeability, the stronger the liquid carrying capacity of reservoirs.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2021년도 추계학술대회
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• pp.297-299
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• 2021

치밀오일 미래 생산성 예측은 잔류오일 회수량 및 저류층 거동 분석을 위해 중요한 작업이다. 일반적으로 석유공학적 관점에서 감퇴곡선법을 이용하여 생산성 예측이 이루어지는데, 최근에는 데이터기반의 머신러닝 기법을 이용한 연구도 수행되고 있다. 본 연구에서는 딥러닝 기반 순환신경망과 LSTM, GRU 알고리즘을 이용하여 미래 생산량 예측을 위한 효과적인 모델을 제안하고자 한다. 입력변수로는 치밀오일 생산 시 산출되는 오일, 가스, 물과 이와 더불어 다양한 군집분석을 통해 산출된 표준곡선이 주요 매개변수이고, 출력변수는 월별 오일 생산량이다. 기존의 경험적 모델인 감퇴곡선법과 순환신경망 모델들을 비교하였으며, 모델의 예측성능을 향상시키기 위해 하이퍼파라미터 튜닝을 통해 최적 모델을 도출하였다.

• 지질공학
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• 제29권4호
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• pp.367-381
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• 2019

We investigate pore pressure conditions and reservoir compaction associated with oil and gas production using 3 different permeability models, which are all based on one-dimensional radial flow diffusion model, but differ in considering permeability evolution during production. Model 1 assumes the most simplistic constant and invariable permeability regardless of production; Model 2 considers permeability reduction associated with reservoir compaction only due to pore pressure drawdown during production; Model 3 also considers permeability reduction but due to the effects of both pore pressure drawdown and coupled pore pressure-stress process. We first derive a unified stress-permeability relation that can be used for various sandstones. We then apply this equation to calculate pore pressure and permeability changes in the reservoir due to fluid extraction using the three permeability models. All the three models yield pore pressure profiles in the form of pressure funnel with different amounts of drawdown. Model 1, assuming constant permeability, obviously predicts the least amount of drawdown with pore pressure condition highest among the three models investigated. Model 2 estimates the largest amount of drawdown and lowest pore pressure condition. Model 3 shows slightly higher pore pressure condition than Model 2 because stress-pore pressure coupling process reduces the effective stress increase due to pore pressure depletion. We compare field data of production rate with the results of the three models. While models 1 and 2 respectively overestimates and underestimates the production rate, Model 3 estimates the field data fairly well. Our result affirms that coupling process between stress and pore pressure occurs during production, and that it is important to incorporate the coupling process in the permeability modeling, especially for tight reservoir having low permeability.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권9호
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• pp.973-980
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• 2015

비전통 에너지자원은 전통 에너지자원에 비해 지리적으로 넓은 지역에 걸쳐 연속적인 형태로 분포되어 있으나, 잔존 기술적 회수가능 자원량(TRR : Technical Recoverable Resource)은 전통자원과 비슷하여 그 개발이 확대되고 있으며, 특히 셰일가스, 치밀가스, 석탄층 메탄가스, 가스하이드레이트 등의 비전통 가스자원의 개발이 활기를 띄고 있다. 그러나 현재의 물리검층 기술로는 비전통 자원에 포함된 물성, 특히 가스의 함량을 정확히 계산하기 어려우며 관련 기자재 또한 일부 해외 업체에서 독점하고 있다. 따라서 본 연구에서는 지하심부의 시료채취 순간부터 그 지점의 심부압력을 유지하여 시료 내 가스의 손실 없이 코어를 회수하고, 온도와 압력을 실시간으로 기록하는 저류층 PCS(Pressure Core Sampler)를 개발하였으며, 제작된 시제품의 검증을 위한 성능실험을 수행하였다. 모든 성능평가를 통과한 시제품은 In-situ 물성자료의 취득은 물론이고 정확하고 신뢰성 있는 시추코어를 확보하는 데 기여할 것이다.

• 터널과지하공간
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• 제31권1호
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• pp.41-51
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• 2021

치밀 저류층의 투과도 증진을 위해 개발된 수압파쇄 기술은 셰일가스와 같은 비전통자원과 심부지열 개발에 필수적인 기술 중 하나이다. 파쇄형태가 단순하고 파쇄효율이 좋지 않은 수압파쇄를 개선하기 위해 다양한 파쇄유체를 이용한 실험적 연구가 진행되었다. 물, N2, CO2 가스를 파쇄유체로 사용하여 치밀 암석에 대한 파쇄형태와 효율성을 분석하였다. 파쇄유체로 물을 일정 주입속도로 주입한 경우 순간적으로 압력이 상승하여 파쇄가 발생하였으나, 파쇄유체로 가스를 주입한 경우 서서히 압력이 증가되면서 물보다 낮은 파쇄압력을 보였다. 3D 단층촬영 기법을 이용하여 물과 가스 주입으로 생성된 균열을 관찰한 결과는 기존 공극부피 대비 파쇄 자극부피가 각각 5.71%(물), 12.72%(N2), 43.82%(CO2) 증가되었다. 또한 파쇄유체의 파쇄 효율성을 검정하기 위한 파쇄 전후 투과도 변화 실험에서는 가스 파쇄에 의해 증가되는 투과도 증가 값이 물을 이용한 파쇄보다 훨씬 높게 측정되었다. 파쇄 이후 인공균열의 생성과 주변응력에 의해 다시 균열이 닫히는 현상을 고려하여 생성된 인공균열에 구속압을 단계별로 증가시켜 투과도 변화를 측정하였다. 구속압이 2MPa에서 10MPa로 증가시켰을 경우 초기 투과도 대비 각각 89%(N2), 50%(CO2) 감소하였다. 본 연구는 가스파쇄기술이 수압파쇄보다 투과도 증진 효과가 크고 이후 주변 응력에 의한 투과도 감소가 적은 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제23권3호
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• pp.169-179
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• 2013

치밀 또는 셰일가스층과 같은 비전통 저류층에서 물성을 구할 때 기존의 전통 가스정 시험법을 적용하면 올바른 결과값을 얻을 수 없다. 일반적으로 셰일가스 저류층에서는 지층의 저투과성으로 인해 유동 속도가 느려 방사형 유동 구간이 나타나기까지의 시간이 매우 오래 걸리며 수압파쇄 후에는 방사형 유동 구간이 전혀 나타나지 않을 수도 있다. 이로 인해 시험 비용이 많이 들 뿐만 아니라 결과값의 정확도 또한 매우 낮다. 이러한 이유로 셰일가스 저류층 물성 분석법으로 DFIT(diagnostic fracture injection test)이 새롭게 주목받고 있다. 수압파쇄 전에 수행되는 DFIT은 셰일가스의 중요성이 커져감에 따라 저류층의 물성을 얻기 위한 가장 실용적인 방법 중의 하나로 알려져 있다. DFIT 데이터를 분석하는 방법에는 여러 가지가 있으며 한 가지 방법으로는 데이터를 잘못 분석할 수 있기 때문에 다양한 방법을 통해서 종합적으로 물성을 분석하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 이러한 다양한 DFIT 분석법들에 대해 설명하고 이를 통해 3개 저류층의 DFIT 데이터에서 여러 가지 분석법들이 어떻게 적용되는지 비교, 분석하여 정확한 저류층 물성을 얻고자 하였다.