초록 ▼

Ⅳ. 연구개발결과
1. 국내대륙붕 3차원 분지규모 지질모델 구축 및 석유시스템 평가
1단계에서는 남해 대륙붕 지역에 대한 연구개발을 수행하였다. 남해 대륙붕 지역의 선행연구 결과 분석을 통해 광역적인 지질특성을 파악하고, 탄성파 탐사자료 및 시추공 자료를 확보/분류 및 통합 해석하여 지질모델 구축의 기반 자료를 확보하였다. 남해 제주분지를 대상으로 광역 탄성파 층서-구조 해석을 수행하여 대상지역을 3개의 단위층으로 구분하고 구조도를 도출하였다. 새롭게 재해석된 탄성파 층서 자료를 기존의 시추공 생층서 자료와 대비하여 시추

Ⅳ. 연구개발결과
1. 국내대륙붕 3차원 분지규모 지질모델 구축 및 석유시스템 평가
1단계에서는 남해 대륙붕 지역에 대한 연구개발을 수행하였다. 남해 대륙붕 지역의 선행연구 결과 분석을 통해 광역적인 지질특성을 파악하고, 탄성파 탐사자료 및 시추공 자료를 확보/분류 및 통합 해석하여 지질모델 구축의 기반 자료를 확보하였다. 남해 제주분지를 대상으로 광역 탄성파 층서-구조 해석을 수행하여 대상지역을 3개의 단위층으로 구분하고 구조도를 도출하였다. 새롭게 재해석된 탄성파 층서 자료를 기존의 시추공 생층서 자료와 대비하여 시추공 층서를 재정립하고, 2차원 및 3차원 탄성파 층서와 단층 자료를 활용하여 최종적으로 제주분지에 대한 3차원 층서-구조 격자모델을 제작하였다. 석유시스템 모델링을 위한 입력 자료 구축을 위해 제주분지에 대한 고지형 복원 및 침식 부피를 산출하고, 시추공 자료 기반 선행 연구결과를 분석하여 대상지역의 암상과 퇴적환경을 파악하였다. 또한 시추공 물리검층 자료해석과 3차원 탄성파 속성분석을 통해 제주분지의 퇴적환경 변화를 예측하고, 이를 구조지형 복원 결과와 결합함으로써 퇴적환경의 공간적 경향을 나타내는 트렌드맵을 제작하였다. 3차원 층서-구조 격자모델과 트렙드맵을 바탕으로 석유시스템 모델링 상(facies) 및 저류층 정적인자에 대한 3차원 분포 모델을 제작하였다. 근원암의 초기 유기물 특성 자료 확보를 위해 현재 시점에서 근원암의 유기물 특성측정 결과를 기반으로 케로젠 타입별 초기 유기물 분포를 복원하였고, 비트리나이트 반사도 및 열적성숙도 분석을 기반으로 1차원 침식 두께와 지열사를 복원하였다. 최종적으로 3차원 석유시스템 초기 모델을 구축하고, 제주분지의 탄화수소 형성 및 이동기작 특성을 예측하였다.

2. CO₂ 주입기법을 활용한 성숙 셰일가스전 EGR+ 랩스케일 원천기술 확보
서캐나다 분지에 위치하는 셰일 플레이(베사리버, 듀버네이, 혼리버 등)를 연구대상 지역으로 선정하고, 해당 지역의 26개 시추공 시료를 대상으로 퇴적학적, 지화학적, 암석역학적 분석을 수행하여 셰일 저류층 평가를 위한 기반 자료를 확보하였다. 해당 셰일 플레이를 대상으로 유기물 특성 및 광물조성 분석을 수행하여, 베사리버 플레이는 전체 시추공에서 총 5개의 층서로 구분이 가능하고 층서내 셰일가스 생산 유망 구간을 선정하였고, 듀버네이 플레이에서는 저류층 특성이 지역별 차이를 보이는 것을 확인하였다. 지화학적 분석 결과를 기반으로 셰일가스 개발 유망 구간 선정을 위한 셰일 저류층 특성별 분류체계를 구축하여 베사리버 및 듀버네이 플레이의 유망 구간(지역)을 선정하였다. CO₂ 주입에 따른 셰일층 내 가스 흡탈착 정량분석기법 확보를 위해서 현장 시추공 셰일시료 내 잔류메탄 분석 및 분포특성을 파악하였고, NMR 및 라만 분석기반의 실험 시스템 구축 및 이를 활용한 가스 정량/분포 분석 실험을 통해 셰일시료에 적용가능한 가스 정량분석기법을 확보하였다. CO₂ 파쇄 실험을 위한 실험 시스템을 설계/구축하고, CO₂ 파쇄 실험 및 균열 가시화 공정을 확보하였다. CO₂ 파쇄 모델링 기본 시스템 구축을 위해 이원공극/이원투과도 모델 변환 기술을 개발하고, CO₂ 파쇄 시뮬레이션을 수행하여 수압파쇄 대비 효율성을 확인하였다. 셰일 저류층의 암상/물성에 대한 시추공 자료를 기반으로 1차원 지구역학모델을 구축하였고, 다상 유동에서 발생하는 모세관압 이력 현상 반영 가능한 전산모사 기법을 확보하였다. 북미 주요 셰일 저류층을 대상으로 CO₂ 주입 기본 시나리오에 대한 EGR+ 시뮬레이션을 통해 CH₄ 회수증진 및 CO₂ 저장효율을 분석하고, 대상 저류층의 CO₂ 저장소 활용 가능성을 확인하였다. 북미 셰일가스전 생산 시 유동견실성 확보를 위해 유정기하 군집에 따른 슬러그 길이 분포 특성을 도출하고, 머신러닝 기술을 적용하여 유정기하 특성에 대한 최대 슬러그 길이 예측을 수행하였다.

비전통 저류층 물성 분석 시스템 고도화 및 관련 분석기술 확보를 위하여 나노스케일 공극구조 관찰을 위한 실험 공정과 라만 기반의 가스피크 분석기술을 확보하였다. 또한 비투멘 반사도 측정 장비 및 공정을 확보하여 과성숙 셰일 적용 가능한 열적성숙도 평가 체계를 구축하였다.

(출처 : 요약문 8p)

Abstract ▼

Ⅳ. Research Results
1. Construction of the 3D basin-scale model and evaluation of the petroleum system in Korea continental shelf
During the first stage of the project, the continental shelf in South Sea has been investigated. From the previous study on the continental shelf in South Sea, the

Ⅳ. Research Results
1. Construction of the 3D basin-scale model and evaluation of the petroleum system in Korea continental shelf
During the first stage of the project, the continental shelf in South Sea has been investigated. From the previous study on the continental shelf in South Sea, the regional geological characteristics have been studied, and the fundamental data for the geological model have been collected via the obtaining and classification of seismic and well log data. The targeted Jeju basin in South Sea has been categorized into 3 elemental layers and the structural map of each layer has been derived. Newly interpreted seismic stratigraphic data and 2-dimension (2D)/3D seismic stratigraphy and fault data have been employed for the reconstruction of well stratigraphy based on the comparison to the existing biostratigraphic and well data, and the final 3D basin-scale model(regional structural-stratigraphic based grid model) has been proposed. In order to build the input data for the petroleum system modeling, the paleo-geometry restoration and erosion volume calculation for Jeju basin have been accomplished. Rock facies and sedimentary environments have been investigated through previous studies on the well data. Through the analysis of well log data and 3D seismic characteristics, sedimentary environments have been predicted, and through integration with the restored structure, its structural trend map has been constructed. Base on the structural-stratigraphic based grid model and the trend map, 3D distribution model of rock facies and static parameters of the reservoir in petroleum system has been established. To obtain the original organic matter characteristics of the source rock, the original organic matter distribution has been restored by the type of kerogen using the results from the measurement of current organic matter of the source rock. 1-dimension (1D) erosion depth and thermal history have been restored via analyzing the measured vitrinite reflectance and thermal maturity. Finally, the initial model of 3D petroleum system and the mechanism of hydrocarbon generation and migration in the Jeju basin have been proposed.

2. Development of original technology in the lab-scale regarding CO₂ injection for EGR+ in the mature shale reservoirs
Shale plays(Besa River, Duvernay, and Horn River) in Western Canada were selected for this research, and 26 well data in these plays have been analyzed with the sedimentology, geochemistry, and geomechanics to obtain the baseline data for the evaluation of shale reservoirs. Through the analysis of organic matter characteristics and mineral composition among the shale plays, 5 layers have been distinguished to target the promising pay zone in Besa River, and regional differences for its characteristics have been found in Duvernay. Based on the results of geochemical analysis, the classification system for the promising pay zone has been established and it has been applied to Besa River and Duvernay. In order to secure the quantification methodology for the adsorption/desorption with CO₂ injection, the residual methane and its distribution characteristics of shale samples were analyzed. The NMR and Raman analysis equipments have been established, and employing these system, the experiments of quantification/distribution of methane gas have been performed to secure the quantification methodology applicable to the shale samples. The CO₂ fracturing experiments have been designed, and the process for the experiment and visualization of the fractures has been obtained. In order to set up the basic system for CO₂ fracturing modeling, the transformation model of dual porosity-dual permeability has been developed. CO₂ fracturing simulations have been performed and the efficiency has been analyzed compared to the hydraulic fracturing. 1D mechanical earth model has been established based on the rock facies/physical properties from well data, and the computational model for hysteresis of capillary pressure and relative permeability has been proposed for the multiphase flow with the CO₂ injection. The feasibility and efficiency of CO₂ storage into the major shale reservoirs following the basic scenarios of the CO₂ injection and enhanced recovery of CH₄ have been analyzed targeting the North America shale plays. Utilizing the machine learning techniques of classification, the prediction of maximum slug length according to the geometry of well have been performed to secure the flow assurance during shale gas production. To secure the advanced analysis system of unconventional reservoir characteristics, the process of experiments of nano-scale pore structures observatory and the gas peak analysis techniques have been secured. The equipment and process for Bitumen reflectance measurement have been secured, and the thermal maturity evaluation system has been established for overmature shale.

(source : SUMMARY 11p)