포항분지 CO(2) 지중저장 유망 저류층 특성화
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2016
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-KDC
500
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학술저널
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209-210(2쪽)
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이산화탄소 지중저장 기술개발을 위한 해상 주입실증 프로젝트가 영일만에서 수행되고 있다. 본 연구에서는 영일만 지역 포항분지에 대한 CO2 저장소로서의 지질조건을 층서/구조/역학적으로 특성화하고 유망 저류층으로서의 가능성을 평가하였다. 포항신항 방파제 전면해상에서 수행된 3차원 탄성파 탐사 결과 예상 저장심도에 두 개의 완만한 배사구조가 존재함을 파악하였으며 다수의 북동-남서 주향과 고각(50°-70°)을 갖는 단층들이 분포하고 있음을 관찰하였다. 보다 자세한 층서와 암질을 파악하기 위해 해상에 굴착한 탐사시추공과 전 구간 회수된 시추코어로부터 770-830 mbsf(meter below sea floor)에 사암/역암의 조립질 퇴적층이 존재하고 있음을 확인하였다. 코어에 대한 측정 결과 이 퇴적층은 20%의 공극률, 30 mD에 이르는 투수율을 보여 이산화탄소 저장층으로서의 가능성을 보였다. 이 퇴적층은 해저면부터 740 mbsf 심도에 이르는 두꺼운 이암으로 피복되어 있다. 이러한 층서적 구조는 지중저장 후보지로서의 유망한 층서트랩을 잘 보여준다. 영일만 저류층 및 주변 단층의 지질역학적 특성화를 위해 탐사시추공에서 수행한 시추공 영상검층과 Leak-off Test(LOT), 그리고 일련의 시추코어 강도측정 시험 결과를 바탕으로 저류층 응력상태를 분석하였다. 실시된 공내영상검층 전 구간에 거쳐 관찰된 일관된 방향(북동-남서)의 시추공벽 압축파쇄대는 영일만 저류층의 최대수평주응력(SHmax)이 남동-북서 방향으로 작용하고 있음을 지시한다. 시추공 700 mbsf의 케이싱 슈에서 실시된 LOT로 측정된 최소수평주응력(Shmin)의 크기는 약 12 MPa, 해당 심도에서 상재하중으로 계산된 연직응력(Sv)의 크기는 13.7MPa이며, 관찰된 시추공벽 압축파쇄대의 폭과 암석강도 상관성을 이용해 규명한 최대수평주응력의(SHmax)의 크기는 약 19.4 MPa로 규명되어 영일만 저류층은 세 주응력 간의 상대적 크기가 Shmin < Sv < SHmax인 주향이동단층에 유리한 응력체계 하에 있음을 지시한다. 규명된 응력 상태를 활용하여 관찰된 단층들의 자세에 따른 전단성향(slip tendency)을 분석한 결과 다수의 북동-남서의 단층들은 비교적 낮은 전단성향을 가짐을 보인다. 이는 저류층 주변 단층의 지질역학적문제점(단층 전단 재활성 및 미소지진) 발생 가능성이 비교적 낮음을 시사한다. 추가로 Leak-Off 시험의 압력-시간 곡선을 통해 유추한 700 mbsf 심도의 이암 투수율은 0.02 mD로 얻어져 저류층 상부 덮개암으로서의 역할을 충분히 할 수 있을 것으로 예상된다. 본 연구 결과는 영일만 이산화탄소 주입실증 사이트의 층서/구조/지질역학 특성이 이산화탄소 지중저장 시험을 위한 유망한 사이트임을 시사한다.
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