셰일 저류층내 다단계 수압파쇄 수평정의 설계요인에 따른 셰일오일과 셰일가스의 생산성 비교 분석 연구

Abstract

셰일 저류층에서 수평정 시추, 수압파쇄의 설계 및 시공을 시행함에 있어서 매우 중요한 요소들이 수평정의 길이, 수압파쇄 단계, 수압파쇄 균열 길이 등이다. 일반적으로 수평정의 길이, 수압파쇄 단계, 수압파쇄 균열의 길이가 증가할수록 회수율이 증가하나, 무한정 증가하지는 않으며 따라서 최적의 회수율이 될 수 있도록 적정한 설계 및 시공이 필요하다. 본 연구에서는 이러한 수압파쇄 수평정의 시행에 있어 중요 요소인 수평정의 길이, 수압파쇄 단계와 수압파쇄 균열 길이에 따른 셰일가스와 셰일오일과의 생산성 및 회수율 등에 대하여 상용 시뮬레이터를 이용하여 비교 분석을 하였다. 또한 저류층의 투과도에 따른 셰일가스와 셰일오일의 회수율에 대하여 비교 분석을 시행하였다. 수압파쇄 수평정의 길이의 증가에 따른 셰일가스와 셰일오일의 회수율의 증가율은 셰일가스 저류층인 경우 셰일오일보다 최대 3% 정도로 더 높게 나타났다. 이는 셰일 저류층의 투과도가 낮을수록 회수율의 감소폭은 셰일오일이 셰일가스보다 약 2.5배 정도 더 크게 감소하는 경향을 보였다. 그리고 수압파쇄 수평정의 균열 단계의 수에 따른 셰일가스와 셰일오일의 회수율의 증가율 차이는 미미하게 나타났으며, 저류층의 투과도가 0.001 md 이하의 경우에는 셰일오일이 셰일가스보다 2% 정도 감소하는 것으로 나타났다. 이는 셰일 저류층의 투과도가 낮아질수록 회수율의 감소폭은 셰일오일이 셰일가스보다 2.7배 더 크게 감소하였다. 수평정의 파쇄균열 길이의 증가에 따른 회수율의 증가율 차이는 미미함을 보였다. 저류층의 투과도가 0.001 md 이하의 경우에는 셰일오일이 셰일가스보다 약 4% 정도 더 감소하였다. 즉 저류층의 투과도가 낮아질수록 저류층의 압력감소에 따른 2상 유동으로 인하여 상대투과도가 낮아지기 때문에 회수율의 감소폭은 셰일오일이 셰일가스보다 약 2.7배 더 크게 감소하는 것으로 산출되었다.