탄산염암의 불균질 공극특성을 고려한 모세관압 모델 개발

Abstract

친유성, 불균질 공극구조를 포함하는 탄산염암의 특성을 보다 정확히 파악하고 이를 표현하는 것은 시뮬레이션 작업을 수행하여 탄산염암에서 유·가스 생산성을 파악하는데 매우 중요하다. 저류층의 특성을 묘사하는 방법 중에 모세관압 모델은 저류층의 전이구간을 묘사하고 매장량을 계산하는데 사용될 뿐만 아니라 상대투과도 산출 및 유·가스 생산 메커니즘 분석에도 이용된다. 하지만 기존 모세관압 모델은 탄산염암에서 공극의 상당부분을 차지하는 미세공극에 대해 고려하고 있지 않아 사암에 비해 공극의 불균질성이 큰 탄산염암에는 그 적용성이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 탄산염암의 불균질한 공극구조를 묘사하기위해 공극을 거시공극과 미세공극으로 구분하는 모세관압 모델을 개발하였다. 공극통로의 크기에 따라 거시공극과 미세공극으로 구분하여 그에 따른 축출압력을 기준으로 거시공극의 모세관압에 미세공극의 모세관압을 중합하는 본 모델을 통해 탄산염암의 불균질 공극구조를 2중 공극구조로 묘사함으로서 기존 모델에 비해 그 정확도를 향상시킬 수 있다. 개발된 모델의 타당성 검증을 위해 탄산염암 코어에서 측정된 모세관압자료에 대해 매칭을 수행한 결과, 본 모델은 미세공극에 대한 영향을 고려해줌으로써 포화율의 전 범위에서 양호한 매칭 결과를 보여주었다. 본 모델이 공극통로크기의 불균질성이 큰 경우에도 적용가능한지를 확인하기 위해 불균질성의 정도가 다른 모세관압자료에 대한 매칭을 수행하였다. 이 결과를 통해 공극구조의 불균질성이 클수록 기존의 Thomeer 법이나 J-함수법의 경우에는 오차가 증가지만, 본 모델은 공극구조를 구분하여 묘사함으로써 기존 모델보다 적용성이 향상됨을 알 수 있었다. 마지막으로 현장에서 모세관압 자료의 가용이 불가능한 경우, 본 모델의 매칭변수인 공극구조 지수, 축출압력, 잔류물포화율에 대한 분석을 통해 각 공극의 클래스를 결정하고 이를 본 모델에 적용하여 배출-모세관압을 산출한 결과, 상관계수가 0.97 내외로서 그 정확성이 우수함을 확인할 수 있었다.