연차 목표 ○ 시험부지 확보를 위한 후보부지 조사/탐사 및 예비 특성화 ○ 주입/모니터링 시나리오 및 관측정/주입정 개념 설계안 도출
개발내용 및 결과 ○ 후보 부지 시추 및 시추코어 분석을 통한 주입 대상층 확인 ○ 후보 부지에 대한 지표 탄성파 탐사 및 시추공 VSP 탐사를 통한 지하 지질층서 및 구조 규명 ○ 물리검층을 이용한 지질층서 및 지구물리/수리지질학적 특성 평가 ○ 코어 실내 실험을 통한 수리지질학적 특성 평가 및 단층 재활성화 기능성 분석 ○ 현장 수압시험 및
연차 목표 ○ 시험부지 확보를 위한 후보부지 조사/탐사 및 예비 특성화 ○ 주입/모니터링 시나리오 및 관측정/주입정 개념 설계안 도출
개발내용 및 결과 ○ 후보 부지 시추 및 시추코어 분석을 통한 주입 대상층 확인 ○ 후보 부지에 대한 지표 탄성파 탐사 및 시추공 VSP 탐사를 통한 지하 지질층서 및 구조 규명 ○ 물리검층을 이용한 지질층서 및 지구물리/수리지질학적 특성 평가 ○ 코어 실내 실험을 통한 수리지질학적 특성 평가 및 단층 재활성화 기능성 분석 ○ 현장 수압시험 및 수압파쇄시험을 통한 현장 수리물성 측정 및 현장 응력의 분포/방향성 분석 ○ 후보부지 주변에 대한 지표토양 CO2 및 지하수 지구화학 배경조사 ○ 주입 설계 선행 참고도표 도출을 위한 주입 수치 모델링 및 분석 ○ 부지 특성을 고려한 CO2 거동예측 모델링 및 분석 ○ 모니터링 기술사양 분석 및 관측정/주입정 개념설계안 검토/분석
기대효과 ○ CO2 지중거동 모니터링 분야 관련 기술의 실제적 적용 및 분석 기술 확보를 통한 기술적 경험과 자립도 제고와 더불어 모니터링 및 누출탐지 관련 신기술 개발 및 활용의 촉매 및 기술 성능 평가를 위한 시험부지 제공 ○ CO2 지중저장 모니터링 기술 보유 기반 확보 및 국내 CCS 실증 사업에 기여 ○ CO2 모니터링 및 누출탐지 관련 기술의 민간 기술 이전을 통한 CCS사업화를 위한 국내 산업 기반 확보
적용분야 ○ 소규모 천부 현장 실험실 개념의 CO2 지중저장 및 모니터링 기술 실증 ○ 파일럿 및 중규모 CO2 지중저장 및 모니터링 실증
(출처 : 연차보고서 요약서 3p)
Abstract▼
IV. Results of R&D 0 From the analysis on old and new core sample, we identified a highly fractured fault zone at the interface between the Tertiary semi- consolidated mudstone and tuffaceous basement (Geothermal Site) and 5~7 m-thick sandstone formation interbeded between mudstones.
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IV. Results of R&D 0 From the analysis on old and new core sample, we identified a highly fractured fault zone at the interface between the Tertiary semi- consolidated mudstone and tuffaceous basement (Geothermal Site) and 5~7 m-thick sandstone formation interbeded between mudstones.
0 Sandstone formations at 423〜429.5, 307~312 m interval at the Branch Site are assessed to be candidate injection formations. In case of fault zone identified at the Geothermal Site, it can be a nice candidate formation for future fault reactivation related researches rather than injection and monitoring purpose.
0 Multiple number of reflectors and faults are identified within the mudstone layers by surface reflection and VSP survey, which shows the possibility to delineates sandstone layer within mudstone. For the construction of 3D geological model, correlated interpretation and further survey required yet. Further multiple 2D or 3D survey or VSP required to construct detail 3D geological model of the sites.
0 Well-logging data for the hydrogeological and geophysical characterization of formation shows that interbeded sandstone layers can be identified lower gamma, higher resistivity, density and velocity from mudstone. The neutron porosity for the sandstone layers was 20〜35%, which are prospective as an injection formation.
0 Porosity and permeability of sandstone core samples at 307~312 m and 423~429 m interval of TB-2 (Branch Site), even though it varies by samples and methods of measurement, are measured to have maximum 34 %, and 23 mD. the pore size ranges from 1~100 ㎛ for sandstone and 0.1~1 ㎛ for mudstone. Especially the pore size of sandstone at 423~429 m interval is about 60 ㎛ which is greater than Berea sandstone.
0 Capillary preassure curves for samples in TB-1 showed mixed pattern of typical pattern of sandstone and mudstone. On the contrary, in case of TB-2 samples, the curves show typical patterns of sandstone and mudstone, respectively. Measured capillary entry pressure (P0) was about 103 Pa for sandstone, and about 106 Pa mudstone.
0 Shear test for fault gauge showed that strength softening patter under a low normal stress (5, 10 MPa) and strength softening pattern under higher normal stress (20 MPa) condition. Measured friction coefficients are rather low value which ranges 0.15~0.2 under 5, 10 MPa condition and 0.2〜03 under 20 MPa condition. Such low friction coefficient that can be attributed to high content of clay and amorphus material indicates high possibility of fault reactivation even under a small pore pressure build-up condition.
0 The directions of maximum horizontal stress measured by hydraulic induced fracture were 91° and 281°. Many BO (Borehole Breakout) and DIFs (Drilling Induced Fractures) were identified by televiewer logging, and the direction of maximum horizontal stress estimated from them were N9E (9°), N87W (93°) by BO(Borehole Breakout) and DIFs(Drilling Induced Fractures), respectively.
0 In-situ permeability by hydraulic test was 28 mD for sandstone formation at 307~312 m interval of TB-2. An analysis on the variation of cumulative amount of injected water showed no significant variation, which indicates the target formation have as quite long horizontal extent of formation.
0 The range of surface-soil CO2 concentration was 456〜 3,472 ppm(average: 1,347 ppm, median: 1,043 ppm) at the Geothermal Site and 457〜 1,070 ppm(average: 730 ppm, median: 733 ppm) at the Brach Site, respectively. Average CO2 concentration measured in the vadose zone at the Brach Site was 1,106 ppm(367〜4,218 ppm) in average and 850 ppm in median. The surface soil CO2 flux was measured and showed the average 15.1 g/m2/d(1.1 〜336.4 g/m2/d), and median of 2.2 g/m2/d. The relationships between CO2 flux and concentration measurement shows that surface CO2 behavior could be characterized as gas diffusion in vadose zone.
0 Spatial variation of surface soil CO2 concentration is affected by soil and vegetation characteristics rather than atm ospheric condition. Although surface soil CO2 concentration measurements is simple and easy to measure, it could not reflect the CO2 behavior in vadose zone. Therefore, periodic measurement of vados zone CO2 and other gases could be more reliable for long-term soil CO2 monitoring.
0 Anomalous low pH less than 5.6 in several alluvial groundwater was observed in Pohang area(near the Geothermal Site). pH and HCO3 concentrations of alluvial groundwater are highly dependent on the oxidization of pyrite. In addition, geochemistry of bedrock groundwater showed that water chemistry could be partly affected by remaining seawater, water-rock interaction and oxidization of sulfide minerals.
0 Injection modeling to derive a reference diagram for injection design show that total amount of pore space is critical factor that affects on the total injection amount most, and the limit of storage capacity can be increased up to 25 % even under a generic pore compressibility(10-10 1/Pa) range
0 Dynamic modeling results shows that shallow gas phase condition may be more advantageous than deep supercritical condition when it comes to the detectability by monitoring technologies like surface seismic or VSP. In addition, it also shows that the horizontal extent of injection formation is critical factor for injection design and monitoring CO2 plume, which recommend a workaround to make artificial leakage path if the horizontal extent of injection formation is not good
0 As a preliminary technical specification analysis for the injection/monitoring well design, we reviewed the injection design of KIGAM for injection well and various monitoring well design like that of SECARB project Final design will be specified and fixed after detail site characterization.
(출처 : SUMMARY 9p)
목차 Contents
표지 ... 1
제 출 문 ... 2
연차보고서 요약서 ... 3
요 약 문 ... 4
SUMMARY ... 8
CONTENTS ... 12
목차 ... 14
제1장 연구개발과제의 개요 ... 16
제1절 연구개발의 목적 ... 16
제2절 연구개발의 필요성 ... 17
1. 기술적 측면 ... 17
2. 경제·산업적 측면 ... 17
3. 정책적 측면 ... 18
제3절 연구개발 범위 및 내용 ... 18
1. 시험부지의 정의 및 규모 ... 18
2. 검증 대상 기술의 범위 ... 18
3. 당해연도 연구개발 목표 및 내용과 범위 ... 19
제2장 국내외 기술개발 현황 ... 22
제1절 국내 기술개발 현황 ... 22
제2절 국외 기술개발 현황 ... 22
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 24
제1절 후보부지 검토 ... 24
제2절 후보부지 지질 조사 및 탐사 ... 25
1. 시추 코어 관찰을 통한 지질 특성 분석 ... 27
2. 후보부지 지질층서 및 구조 규명을 위한 탄성파 탐사 ... 37
3. 물리검층 조사 및 분석 ... 50
제3절 실내 및 현장 시험을 이용한 예비 부지 특성화 ... 55
1. 시추 코어 물성 측정 및 분석 ... 55
2. 현장 수압파쇄시험을 통한 현지 응력 평가 ... 67
3. 현장 수압 시험을 통한 현장 투수율 평가 ... 72
제4절 지표 및 지하수 지구화학 배경조사 ... 75
1. 지표토양 지구화학 배경조사 ... 75
2. 지하수 지구화학 모니터링 배경조사 ... 87
3. 결론 및 향후 연구 ... 94
제5절 주입/모니터링 시나리오 및 주입정/관측정 개념설계 ... 94
1. 현장 주입시험의 주입설계를 위한 참고도표 도출 ... 94
2. 주입 심도 및 주입층 규모에 따른 CO₂ 거동 예측 모델링 ... 109
3. 모니터링 기술사양 분석 ... 113
제6절 연구결과 요약 및 향후 연구개발 계획 ... 118
제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 122
제1절 당해연도 연구성과 ... 122
1. 논문, 지적재산권, 기술이전 성과물 ... 122
2. 논문, 지적재산권, 기술이전 외 정량적 성과 ... 123
3. 정성적 성과 ... 123
제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 128
제1절 기대 효과 ... 128
제2절 활용 계획 ... 128
제6장 참고문현 ... 130
부록 ... 133
1. 시추코어 사진 ... 133
2. 위탁연구보고서 - 덮개암 암상에 따른 CO₂와의 반응 차이 및 CO₂ 차폐능력 평가 ... 179
3. 위탁연구보고서 - THM 연계 모델링을 통한 현장 기술 검증 시험 예비 분석 ... 231
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