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암석물리학 방법의 탄산염암 유전에서의 적용 및 한계
이민희
1*, 김영석
1, Tapan Mukerji
2
1
공주대학교 지질환경과학과
2
Department of Energy and Resources Engineering, Stanford University
요 약
최근 중국과 인도 등의 가파른 경제성장으로 석유소비량이 급속히 증가하고 있으며 2030년에 는 현재보다 약 50% 이상 늘어날 것으로 예상된다. 하지만 재래유전의 생산량 감소 및 새로운 유전의 발견빈도가 낮아지면서 비재래 유전 및 한계 유가스전에 대한 관심이 증대되고 있다.
그 중에서 세계 석유부존량의 약 60%를 차지하고 있는 탄산염유전의 경우 사암유전에 비해 복잡한 퇴적상, 불균질한 속성작용, 그리고 균열 등의 영향으로 평가 및 개발에 많은 어려움이 있다. 본 연구에서는 탄산염 저류층의 특성화 및 평가를 위해 암석물리학 방법의 적용 예를 살펴보고, 사암유전에서의 결과와의 비교를 통하여 이 방법의 적용범위 및 문제점을 파악하여 실제 유전에 적용하기 위한 기초적인 분석을 수행하였다. 암석물리학 방법은 탐사물성과 저류 물성간의 정량적인 특성을 분석하여 탐사자료(속도, 임피던스, AVO 등)로부터 유전의 저류특 성(공극률, 암질, 유체포화도 등)을 예측하여 저류층의 특성화에 기여하는 분야이다. 그 예로서 탄산염암에서 속도와 유효압력, 속도와 공극률, 그리고 Vp와 Vs의 상관관계를 살펴보고자 한 다. 먼저 속도와 유효압력의 상관관계는 그 변화양상에 따라 공극모양(크랙 또는 원형)의 상대 적 분포를 지시하며, 이 관계를 이용하면 생산에 따른 공극압의 변화를 유추할 수 있다. 일반 적으로 미세균열이 쉽게 발생하는 백운암의 경우 낮은 유효압력에서 속도변화가 민감하게 나 타나며, 석회암의 경우에는 보다 선형적인 변화양상을 보였다. 하지만 사암과는 달리 2차적인 속성작용에 의해 상관관계의 변화가 크게 나타나기 때문에 검층 또는 실험측정치를 이용한 보 정이 필요하다. 다음으로 속도로부터 공극률을 정량적으로 예측할 수 있는 속도-공극률의 상관 관계에서는 사암과는 달리 공극구조의 다양한 형태에 기초한 상관관계가 존재하며, 속성작용 의 종류와 정도에 따라 다양한 변화양상을 보여주었다. 하지만 사암에서 쓰이는 한계공극률의 개념은 그 값의 차이는 있으나 유사하게 적용이 가능한 것으로 나타났다. 마지막으로 AVO 분 석 등을 통하여 암상에 포함된 유체의 판별에 유용하게 사용되는 Vp와 Vs의 상관관계, 또는 Vp로부터 Vs의 예측에는 다양한 경험식이 존재하며 실제 데이터와의 보정을 통하면 비교적 정확한 상관관계를 정량화할 수 있을 것으로 기대된다. 하지만 유체의 변화에 따른 속도의 변 화를 계산하는 이른 바 유체치환의 경우에는 공극의 형태 및 분포에 크게 좌우되며, 정확한 적용을 위해서는 암층의 2차적 속성정도 및 공극구조의 분포가 정확히 예측되어야 할 것으로 보인다. 결론적으로 암석물리학 방법의 탄산염암에의 적용은 제한적으로 가능하며 정확한 상 관관계의 도출을 위해서는 속성작용에 따른 공극구조의 정확한 평가 및 검층자료와 실험데이 터를 통한 보정이 필수적일 것으로 판단된다.
사사: 본 연구는 지식경제부 에너지자원기술개발사업(2009T100200058)의 지원으로 수행되었습니다.
