고갈가스저장전의 효율적 운영을 위한 쿠션가스와 워킹가스의 관계 분석 연구

Abstract

본 연구에서는 국내 대륙붕에 위치하는 고갈가스전인「AA」필드를 대상으로 생산 종료 시점에서 가스저장전으로의 활용 가능성을 평가하고자 하였다. 저류층기회지수법을 적용한 추가 시추정 프로그램에 의해 최적의 쿠션가스와 워킹가스의 관계를 분석하고자 시뮬레이션을 수행하였다. 가스전 「AA」는 가스생산 개시 후 11년 만에 생산을 중단하며 이때의 가스 회수율은 79%이다. 생산중단 이후 3년간 가스저장전으로의 전환 준비기간을 거쳐 가스저장전을 운영한다는 계획이다. 가스저장전으로의 전환에 대한 시뮬레이션 작업에서, 첫 번째로 기존 생산단계에서 사용했던 3개의 가스 생산정을 활용하여 가스를 주입하고 재생산하는 경우에 대한 쿠션가스와 워킹가스 관계를 분석하였다. 이에 대한 시뮬레이션 결과로부터, 고갈가스전 「AA」필드는 워킹가스 18 Bcf와 쿠션가스 100 Bcf로 운영한 시나리오의 경우 안정적인 주입과 생산이 가능한 것으로 나타났다. 반면에, 20 Bcf의 워킹가스로 운영할 경우, 가스 주입 시 정저압이 가스전 저류층의 초기 지층압력인 3,600 psia까지 도달하게 되어 지층 손상의 가능성을 보였다. 앞의 결과로부터 도출된 적정 워킹가스 18 Bcf는 상업성 있는 가스저장전으로의 운영상 적은 양이므로 추가 시추정 프로그램을 실시하고자 하였다. 이를 위해 단순거리배치법과 저류층기회지수법을 활용하였다. 기존 3개 생산정 외에 추가로 한 개씩 가스정을 시추해가는 총 5개까지의 추가정 프로그램에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과, 단순히 가스정간 간섭효과를 최소화하며 가스정을 추가로 배치해 나가는 단순거리배치법의 경우 저류층의 특성을 반영하는 저류층기회지수법에 비해 생산 시에는 최소 정저압에 그리고 주입 시에는 최대 정저압에 더 빠르게 도달하는 것으로 나타났다. 이에 본 연구에서는 고갈가스전 「AA」필드를 대상으로 저류층기회지수법을 이용하여 적정한 가스정의 수를 결정하고자 하였다. 이때 기존 3개 가스정과 대수층과의 경계 등을 고려하여 총 5개까지 한 개씩 추가적으로 시추해 나가는 시나리오에 대해 워킹가스와 쿠션가스의 관계를 분석하였다. 그 결과, 가스정의 개수가 증가해도 워킹가스가 비례적으로 계속 증가하지는 않는 것으로 나타났다. 이는 가스정 개수가 많아질수록 저류층기회지수 값이 낮은 지역에 시추될 확률이 커지기 때문인 것으로 판단되었다. 궁극적으로 가스저장전 「AA」필드의 경우 쿠션가스와 워킹가스의 관계를 종합적으로 분석하였을 때 총 6개의 가스정이 효율적인 운영을 위해 적정한 개수로 산출되었다.