불균질 유전에서 CO2 WAG 공법 적용 시 이력현상에 의한 CO2의 모세관 격리가 오일 생산에 미치는 영향 분석

Abstract

CO2 지중격리와 연계한 CO2 EOR 공법에서 저류층에 주입된 CO2의 최대 50%는 물에 용해되거나 모세관 격리되어 유동되지 못하고 저류층에 잔류한다. 이렇게 저류층 내에 잔류하는 CO2는 CO2를 지층에 저장하기 위한 목적으로써 뿐만 아니라 오일 회수 증진을 위한 EOR 공법에서도 중요한 의미를 갖는다. 특히 CO2 WAG EOR 공법 과정에서 이력현상에 의해 모세관 격리된 CO2가 오일 생산에 영향을 미칠 수 있으므로 이에 대한 연구가 필수적이다. CO2 WAG 공법은 CO2 채널링과 수지현상을 방지하여 접촉효율성을 개선시키고자 하는데, 불균질 유전에서 CO2와 물의 교차주입으로 인한 이력현상에 의해 CO2가 공극 내에 모세관 격리된다. 공극 내에 격리된 CO2는 물이 주입되는 흡입과정 기간에 공극 내로 물이 유입되는 것을 막으면서 물의 유동성을 감소시킨다. 이러한 CO2의 가스막음현상에 의해 물의 유동성이 감소되면 물의 선단이 개선되어 접촉효율과 WAG 공법의 효율성이 증진된다. 본 연구에서는 CO2의 모세관 격리에 의한 물의 유동성 감소가 저류층 압력 및 CO2와 오일의 혼화조건에 미치는 영향을 고려하여 오일 회수량을 분석하였다. WAG 공법에서 중요한 인자인 WAG 비율에 따른 시뮬레이션을 수행하였으며 Larsen과 Skauge (1998)의 3상 이력현상 모델과 Land (1968)의 이론에 기반하여 CO2의 격리량을 산출하였다. 시뮬레이션 결과, CO2의 모세관 격리는 공극 내에서 가스막음현상에 의해 물의 유동성을 감소시키고 물이 많이 주입될수록 감소량이 큰 것을 확인할 수 있었다. 물의 유동성 감소로 인해 흡입과정 기간에 저류층 압력상승 폭이 증가하고 유동성 감소가 가장 크게 일어나는 WAG 비율 3:1의 경우가 압력상승 또한 가장 크게 일어났다. 이러한 가스막음현상에 의한 압력 상승은 CO2와 오일의 혼화조건에 영향을 미치면서 WAG 비율 3:1의 경우가 오일 회수율이 가장 높게 산출되었다.