신규 유전의 발견 감소와 개발도상국의 수요 증대가 지속됨에 따라 향후 오일 수요를 충족시키는데 증진회수 기술이 중요한 역할을 담당할 것으로 믿어진다. 이 연구에서는 전세계에서 최근에 연구된 자료를 바탕으로 석유회수증진기술 (EOR)에 대한 현재 시장 동향 및 기술 개발 방향에 대해 정리하였다. EOR 시장은 열공법, 가스 주입법, 화학 공법에 의한 오일 회수를 모두 포함하였다. 저류층의 암상, 위치, 심도, 두께와 오일의 성분 및 비중 등 EOR 기법의 현장적용 기준을 정리하였으며, 각종 EOR 기법의 적용사례를 저류층 특성과 실제 회수의 관점에서 토의하였다.
신규 유전의 발견 감소와 개발도상국의 수요 증대가 지속됨에 따라 향후 오일 수요를 충족시키는데 증진회수 기술이 중요한 역할을 담당할 것으로 믿어진다. 이 연구에서는 전세계에서 최근에 연구된 자료를 바탕으로 석유회수증진기술 (EOR)에 대한 현재 시장 동향 및 기술 개발 방향에 대해 정리하였다. EOR 시장은 열공법, 가스 주입법, 화학 공법에 의한 오일 회수를 모두 포함하였다. 저류층의 암상, 위치, 심도, 두께와 오일의 성분 및 비중 등 EOR 기법의 현장적용 기준을 정리하였으며, 각종 EOR 기법의 적용사례를 저류층 특성과 실제 회수의 관점에서 토의하였다.
With the decline in discoveries of new oil fields and increasing demand from developing countries it is believed that enhanced oil recovery (EOR) technologies will play a key role to meet the energy demand in years to come. Based on the recently-published data, this paper discusses current status of...
With the decline in discoveries of new oil fields and increasing demand from developing countries it is believed that enhanced oil recovery (EOR) technologies will play a key role to meet the energy demand in years to come. Based on the recently-published data, this paper discusses current status of global EOR market and technical development trends. The EOR market includes oil produced through various EOR recovery methods, such as thermal recovery, gas injection, chemical injection. Also, EOR methods are addressed screening criteria by reservoir and fluid characteristics including lithology, depth, thickness, and oil properties such as composition and gravity. Finally, the examples of field applied by various EOR methods are discussed with respect to reservoir characteristics and performance.
With the decline in discoveries of new oil fields and increasing demand from developing countries it is believed that enhanced oil recovery (EOR) technologies will play a key role to meet the energy demand in years to come. Based on the recently-published data, this paper discusses current status of global EOR market and technical development trends. The EOR market includes oil produced through various EOR recovery methods, such as thermal recovery, gas injection, chemical injection. Also, EOR methods are addressed screening criteria by reservoir and fluid characteristics including lithology, depth, thickness, and oil properties such as composition and gravity. Finally, the examples of field applied by various EOR methods are discussed with respect to reservoir characteristics and performance.
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문제 정의
본 연구에서는 지금까지 외국에서 연구된 자료를 기반으로 하여 석유회수증진에 대한 시장 상황을 검토하였고 저류층의 암상, 저류층의 위치, 심도 및 두께, 오일의 성분 및 비중 등 EOR 기술 적용 시 고려해야할 요소에 대한 분석하였다. 이에 따른 EOR 기술별로 대표적인 현장적용 사례를 소개하고 저류층 특성 및 회수 증진의 관점에서 분석하였다.
제안 방법
본 연구에서는 지금까지 외국에서 연구된 자료를 기반으로 하여 석유회수증진에 대한 시장 상황을 검토하였고 저류층의 암상, 저류층의 위치, 심도 및 두께, 오일의 성분 및 비중 등 EOR 기술 적용 시 고려해야할 요소에 대한 분석하였다. 이에 따른 EOR 기술별로 대표적인 현장적용 사례를 소개하고 저류층 특성 및 회수 증진의 관점에서 분석하였다.
7%, 11 md이고, 점도는 38o API로 알려져 있다. 현재 이 유전에서는 원시부존량 2.6억 배럴에서 40%인 1억 배럴을 1, 2차 생산방법을 통해 회수하였고, CO2- EOR를 사용하여 약 8%에 해당하는 2천만 배럴의 오일을 생산하였다 (Table 3). 고심도 경질오일 저류층이 고갈될 때 주변에 이산화탄소의 지속적 공급원이 존재하면 CO2-EOR은 추가적인 오일생산을 위한 가장 이상적인 방안이 됨을 보여주고 있다.
성능/효과
3. EOR 수행 시 저류층의 심도, 암상, 위치, 오일의 성분은 고려해야 할 요소이며, 합리적인 전략이 필요하다.
6 (a)). 유가 시나리오별 예측에 따라 전체 오일생산에 대한 EOR 기술을 통한 생산 비중은 저유가의 경우 23%, 기준유가와 고유가는 각각 34%, 51%로 나타났으며, 기준유가 적용 시 2015년의 EOR 기반 오일생산량은 약 111억 배럴로 예측되었다 (Fig. 6 (a), (b)).
이 저류층의 평균 심도는 2,670 ft이며, 공극률 및 투과도는 각각 26%, 1,400 md이고, 오일의 비중은 35o API이다. 이 ASP 프로젝트는 생산정 9개, 주입정 4개, 관측정 2개로 구성되었으며, 생산량이 일산 231배럴에서 576배럴로 증가하였고, 물생산비는 82.7%에서 59.7%로 감소하였다. ASP공법은 Saertu II1-3 층뿐만 아니라 여러 저류층에서 꾸준히 확대되고 있다.
2 (a)). 이 기간 동안 EOR 기술에 의한 생산량은 2005년 8,900만 배럴에서 2009년 14억 배럴로 1,916.1%의 급격히 상승률을 보였으며 (Fig. 2 (b)), 총 오일 생산에서 EOR 기술에 의한 생산비중은 2005년 0.
대표적으로 주기적 증기자극법, 지속적 증기주입법 및 SAGD 공법이 사암층 내 중질 및 초중질 오일을 생산하기 위해 많이 사용하고 있다. 이러한 열공법은 탄산염암보다 지질학적으로 균질한 특성을 가진 사암 저류층에서 높은 효율을 보였으며, 주기적 증기자극법은 잔존오일의 30% 정도, 지속적 증기주입법은 50% 정도를 회수할 수 있었다. 캘리포니아의 Yorba Linda와 Kern River 유전에서는 40여 년 동안 지속적 증기주입법이 시행되었고 (Hanzlik and Mims, 2003), 최근 중질오일 회수를 위해 가장 많이 사용되는 SAGD는 중국, 미국, 베네수엘라에서는 파일럿 테스트 규모로, 캐나다 Athabasca 지역에서는 상업적 규모로 적용되고 있다.
미국중앙정보부의 자료에 따르면 2009년 생산 가능한 오일의 확인 매장량은 1조 3400억 배럴로 추정된다. 전통 오일 회수법만을 적용하면 확인 매장량 중 평균 22%가 생산된다고 고려할 때 2,955억 배럴만을 회수할 수 있으나 EOR을 이용하여 평균 18%를 추가 생산할 경우 2,417억 배럴의 오일생산이 가능하므로 총 5,372억 배럴을 생산할 수 있다 (Fig. 8). 유가를 배럴당 60달러로 가정하면 2,417억 배럴은 오일 시장 가치를 1,450억 달러 증가시킬 수 있다.
후속연구
1. 지금까지 EOR 시장은 미국, 캐나다, 중국 등 몇개 국가에 의해 대부분 적용되었지만 앞으로는 신규 EOR 생산국으로 확대될 것이 예상된다.
2. 현재 EOR기술은 가스주입법과 열주입법 위주로 현장에 적용되고 있으며, 가장 많이 사용되는 EOR은 이산화탄소 주입법으로 미래에도 이러한 추세는 지속될 것이다.
ASP공법은 Saertu II1-3 층뿐만 아니라 여러 저류층에서 꾸준히 확대되고 있다. Daqing 유전은 앞으로 폴리머공법과 ASP공법을 사용하여 추가적인 오일생산을 할 계획이다. Table 4는 일반적인 Daqing 유전의 저류층 특성값을 보여주고 있다.
이러한 이유 때문에 수평시추공을 통해 증기주입 시에도 주변으로 열확산이 잘 이루어져 SAGD 공법에 적합하며, 원시부존량의 50% 이상을 회수되는 실적을 보여왔다. 성공적인 결과를 바탕으로 Athabasca 지역에서는 앞으로도 80개의 추가적인 SAGD 프로젝트가 계획 중인 것으로 알려져 있으며, 한국석유공사도 블랙골드광구에서 SAGD 기술을 도입할 계획이다.
또한 최근에는 나노기술을 이용하여 저류층에서 유체의 유동을 모니터링하는 기술이 개발되고 있으며, 나노스케일의 폴리머를 개발 중에 있다. 이러한 기술은 생산비용이 많이 들기 때문에 추가적인 연구를 통해 생산비를 절감한다면 오일회수증진을 위해 효과적으로 적용될 것으로 전망된다.
현재 EOR 생산은 총 EOR 시장의 58%를 차지하고 있는 미국, 중국, 캐나다 등 3개국에 의하여 주도되고 있다. 향후 세계 EOR 시장의 변화는 대부분 신규 EOR 생산국으로부터 나올 것으로 예상된다 (Fig. 7). 사우디아라비아의 경우 막대한 오일 생산량과 세계 최대의 미생산 매장량으로 인하여 EOR 적용에 미온적이었으나, 최근 세계 최대 유전인 Ghawar 유전에 CO2 주입법 적용을 시작하여 2013년부터는 EOR 프로젝트가 본격 가동될 것이 예상된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
석유회수증진기술의 열공법이란?
열공법은 저류층 내에 열을 공급하여 오일의 점도와 비중을 감소시켜 오일 회수를 증진시키는 방법으로 증기주입법 (steam injection), 현장연소법 (in-situ combustion, ISC)이 있다. 이 중 증기주입법은 주기적 증기자극법 (cyclic steam stimulation, CSS)과 지속적 증기주입법 (steam flooding)으로 세분할 수 있다.
석유회수증진기술은 어떤 기법인가?
이러한 수급 불균형 문제의 해결 방안으로 최근 석유회수증진기술 (enhanced oil recovery, EOR)에 대한 관심이 급증하고 있다. 증진 회수는 혼합 가스 또는 용매, 화학물질, 또는 열 에너지 등을 주입하여 저류층 내 잔존 오일을 회수하는 기법이다. 기존 정들을 이용할 경우 EOR을 위한 자본 투자가 대부분 완료된 상태이며 기존 판매 시장에 인접해 있어 경제성을 확보하기가 용이하다.
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