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석유는 전기가 통하지 않는 물질이기 때문에 석유가 있으면 전기 저항이 높게 나타나겠죠. 시추 시에는 시추관을 통해 물과 점토를 혼합한 ‘시추 이수’라는 물질을 시추공에 주입합니다. 시추 이수는 시추관의 열을 식혀 주고 유정 내 압력을 일정하게 유지하는 역할을 해요.
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삶의 필수 요소 석유!
그냥 땅만 파면 석유가 나오는 거 아니냐구요? 무슨 소리!
석유 시추법 A-Z📝 아주 쉽고 빠르게 알아봅시다🧐
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⏰타임스탬프
00:00 이 시대의 올라운더 석유!
00:14 석유의 형성 과정
00:59 석유 탐사 지역 선정 방법
02:03 다양한 석유 시추 방법
04:00 시추 각도에 따른 시추정 분류법
05:23 대한민국 석유 도우미, GS칼텍스
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7.석유의 탐사와 개발 – 대한석유협회
이들 자료를 분석한 유망지역을 선정, 탐사공을 시추하여 경제성 있는 석유의 존재 여부를 확인하는 과정을 거친다. 석유탐사기법에는 지표지질조사, 물리탐사, 시추탐사 …
Source: www.petroleum.or.kr
Date Published: 1/15/2022
View: 2988
석유 시추 과정 | 땅속 깊이 있는 석유를 어떻게 찾아서 뽑아낼까 …
[에너지식백과] – 석유 시추 과정 주제에 대한 세부정보를 참조하세요. 삶의 필수 요소 석유! 그냥 땅만 파면 석유가 나오는 거 아니냐구요? 무슨 소리!Source: you.halongpearl.vn
Date Published: 3/6/2022
View: 1266
석유시추 과정 – 중앙일보
석유탐사는 탄성파 발사로부터 시작된다. 발사된 탄성파의 반사파를 수신,컴퓨터로 분석해 배사구조를 확인하고 가장 가능성있는 시추지점을 선정한다.
Source: www.joongang.co.kr
Date Published: 8/13/2022
View: 1852
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주제에 대한 기사 평가 석유 시추 과정
- Author: 암요에너지
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- Date Published: 2022. 2. 16.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=R4yJvNkr6ts
석유가 세상에 나오기까지! 시추 과정 들여다보기
수많은 상품의 원료로 사용되는 석유는 전 세계가 소비하는 에너지의 35%를 차지합니다. 석탄, 천연가스 등의 다른 에너지원에 비해 에너지 효율이 높고, 운반과 보관이 용이해 교통수단과 난방 등의 연료로 사용할 뿐만 아니라 플라스틱, 화장품, 옷 등 석유 화학 제품을 만들어내죠.
이렇게 우리 생활에 가장 중요한 기초 에너지원인 석유는 어떻게 만들어지고 어떤 과정을 걸쳐 세상에 나오는 걸까요? 석유의 생성과 탐사, 시추 과정에 대해 알아보겠습니다!
석유의 생성
석유의 생성에는 다양한 설이 있는데, 수억 년 전 생물의 사체로부터 만들어진다는 ‘유기성인설’과 지구 내부의 탄화수소 등이 지각 틈새로 고여 유∙가스전이 된다는 ‘무기성인설’이 대표적입니다. 학계에서는 ‘유기성인설’에 더 무게를 두고 있는데요, 그 내용에 대해 자세히 살펴보겠습니다.
유기성인설에서의 석유는 수억 년 전에 살았던 생물체의 사체가 바다 밑이나 호수 밑에 퇴적되고 그것이 지압과 지열의 작용을 받으며 오랜 세월 동안 생물의 유해가 분해되고 변화하며 탄화수소로 변성되면서 생긴 것입니다. 이렇게 만들어진 석유는 지하의 압력에 밀려 위로 올라오다가 땅 속의 암석층에 가로막히고 암석층 내 미세한 공간에 고이는데, 이런 공간을 저류층이라고 해요.
지하 깊은 곳의 빈 공간에 액체 상태로 있는 석유는 원유, 기체 상태로 있다면 가스로 분류합니다. 대부분의 원유는 퇴적분지의 깊이가 2천~3천 미터 되는 지층에 존재하며, 틈이 많고 침투성이 높은 암석 ‘저류암’ 내에 물과 함께 고여 있어요. 역암, 사암, 원래 구멍이 많은 탄산염암 등이 저류암 역할을 한답니다.
석유를 찾아라! 1단계 ‘지질조사’
석유 탐사 작업은 석유의 생성, 이동, 집적 가능성이 높은 유망 구조를 파악한 후 시추 탐사를 통해 석유 부존 여부를 확인하는 과정입니다.
첫 번째 단계는 지표를 통해 지질 구조와 퇴적층을 확인하여 석유의 존재 가능성을 예측하는 지질조사를 하는 것! 지질조사는 지질학자들의 현장 답사로 확보된 지질 정보와 각종 조사 보고서, 도면 등을 활용해 충분히 지표 지질을 탐사합니다.
▲ 석유의 보전을 위한 4대 필수 조건
석유를 찾아라! 2단계 ‘물리탐사’
석유 탐사 2단계는 탄성파, 중자력 등을 이용한 물리 탐사! 이 중에서 가장 많이 사용하는 방법은 탄성파 탐사(Seismic Survey)입니다.
매질의 밀도에 따라 음파의 속도가 다른 점을 이용하는 탄성파 탐사는 지표에 얕은 구덩이를 파고 화약을 넣어 폭파시키면 그 음파가 땅 속으로 내려가다가 매질이 서로 다른 암석층을 만나 반사되어 돌아오는 탄성파를 지표에 설치한 수진기로 받아서 그 진동을 기록하는데요, 이 기록을 해석해 지하지질구조와 암석의 물리적 특성을 파악한 후 석유 부존 가능성이 높은 유망 구조를 찾아내는 것이죠. 공극이 크고 푸석한 퇴적암에서는 음파의 속도가 느리고, 반대로 단단한 암석에서는 속도가 빠르기 때문에 음파 수신으로 지하의 암석 구조를 확인할 수 있답니다.
탄성파 탐사는 2D 탐사 기법과 3D 탐사 기법이 있어요. 2D 탄성파 탐사는 탄성파 음원으로부터 일정방향으로 동일 간격의 수진기가 달린 1개 라인의 스트리머를 설치해 자료를 획득하는 기법으로, 수직 방향의 지층 단면도를 만드는 데 쓰입니다. 주로 광역 탐사에 이용한답니다.
반면 3D 탄성파 탐사는 탄성파 음원으로부터 여러 개 라인의 스트리머를 설치해 자료를 얻는 기법으로, 수직과 수평 단면도를 만들어 낼 수 있어요. 주로 정밀 탐사를 위해 실시하고, 탐사 측선의 간격이 최대 50m를 넘지 않습니다.
석유를 찾아라! 3단계 ‘시추탐사’
석유를 찾는 마지막 단계! 바로, 시추 탐사입니다. 본격적으로 석유를 채굴하기에 앞서 유전이 있다고 예상되는 저류층에 직접 시추합니다. 탄성파 탐사의 자료가 아무리 완벽해도 시추를 하지 않고는 석유 부존의 유무는 물론, 매장량과 생산 가능성 등을 알 수 없어요. 탄성파 탐사에서 획득한 자료를 통해 저류층의 깊이, 두께, 면적 등을 종합해 시추위치를 정하고, 직접 지면에서 저류층까지 구멍을 뚫어 석유의 존재 여부를 확인하고, 산출 능력을 평가하는 것이죠.
시추 탐사는 시추관에 물, 모래, 화학약품 혼합액을 고압으로 분사해 암석에 균열을 일으켜 채굴하는데요, ‘I’자 형태의 수직 시추와 ‘L’자 형태의 수평 시추 방법이 있습니다.
시추 장비는 예상되는 저류층의 깊이와 압력에 따라 달라집니다. 대체적으로 최소 1~2km는 시추해야 하는데요, 육지의 경우에는 이동성과 접근성을, 해저 대륙붕의 경우에는 수심 깊이를 고려해 시추 장비를 선택합니다.
암석에 구멍을 뚫고 내려가는 기구인 ‘착암기’ 끝에는 작업 지점의 온도와 압력을 측정하는 장치가 달려있습니다. 이를 이용해 그 지점에 전기 저항이 있는지 없는지도 파악합니다. 석유는 전기가 통하지 않는 물질이기 때문에 석유가 있으면 전기 저항이 높게 나타나겠죠. 시추 시에는 시추관을 통해 물과 점토를 혼합한 ‘시추 이수’라는 물질을 시추공에 주입합니다. 시추 이수는 시추관의 열을 식혀 주고 유정 내 압력을 일정하게 유지하는 역할을 해요. 유정의 압력이 너무 낮으면 외부 압력 때문에 유정이 무너지고, 반대로 유정의 압력이 너무 높으면 유정 내벽의 틈새가 벌어지는데, 시추 이수가 이것을 막아준답니다.
SK이노베이션의 석유 개발 사업 ‘E&P(Exploration & Production)’
SK이노베이션에서도 석유를 개발하고 생산하는 사업을 하고 있습니다. 석유 산업 중에서 최상류 부문에 해당하는 E&P 사업인데요, 지하에 부존 하는 원유나 천연가스 등을 탐사를 통해 찾아내고 이를 개발, 생산, 판매까지 하는 사업 영역입니다.
현재 15개국에서 22개 광구 및 4개 LNG 프로젝트를 통해 활발한 석유개발 사업을 진행하고 있는데요, 페루, 베트남 등에서 우리나라 전체가 약 9개월 가량 쓸 수 있는 6억 3백만 배럴의 지분 원유를 확보하고 있답니다.
또한, 지난해에는 미국 석유개발회사로부터 석유 생산광구 2곳의 지분을 인수하고 운영권을 확보! 세계 3위 산유국, 미국에서 직접 석유광구를 운영하면서 최신 개발기술을 습득하고 사업역량을 끌어올릴 뿐 아니라 E&P사업 성장의 교두보 역할을 하고 있습니다.
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이제 석유를 추출할 때! 석유 생산 과정
석유 탐사 과정을 거쳐 유전이 있다고 확인되면 실제 그 유전의 가치를 알아보기 위해 시추공을 여러 개 더 뚫습니다. 유전 평가를 통해 생산할 가치가 있는 유전인지 매장된 유전에 비해 생산비가 더 소요되는지 등을 파악한 후 생산할 가치가 있다고 판단되면 본격적인 원유 생산에 들어가는 거죠~
탐사정 ▶ 평가정 ▶ 생산정 석유의 존재 여부를 확인하기 위해 처음으로 뚫은 구멍 탐사정에서 얻은 유전의 가치와 구조를 파악하기 위해 뚫는 구멍 본격적인 석유 생산을 위해 뚫는 구멍
석유 생산하면 가장 흔히 떠오르는 장면은 석유가 분수처럼 솟구치는 모습일 텐데요, 지하 깊은 곳에 압축된 상태로 고여 있던 원유가 기름층에 구멍이 뚫려 지하보다 압력이 낮은 지표를 향해 나오는 것을 ‘자분채유’라고 하고, 이렇게 원유를 직접 추출하는 것을 ‘1차 회수’라고 합니다.
1차 회수로 얻어지는 원유량은 유전 매장량의 20~30%에 불과해요. 원유가 지상으로 뿜어나오면 매장돼 있던 원유가 줄어드는 것과 동시에 땅 속의 가스도 지상으로 뿜어져 나오기 때문에 압력이 줄어들어서 원유의 분출은 오래지 않아 멈추기 때문입니다.
이후에는 인공적인 방법을 사용해 계속 원유를 퍼 올리는데, 이를 ‘2차 회수’라고 하며 주로 물 주입법을 활용합니다. 기름층에 물을 넣어 땅 속의 압력을 높이고, 그 압력에 의해 원유를 끌어 올리는 것이죠.
수증기를 이용한 ‘3차 회수’는 수증기를 땅 속으로 집어넣어 기름층을 따뜻하게 한 후 온도가 높아지면 원유의 점성이 약해져 더 쉽게 분출되게 합니다. 데워지면서 부피가 팽창하거나 기화하는 성분이 나오기 때문에 다시 원유 분출이 시작된답니다.
석유를 생산할 때 ‘진흙물’이 필요하다?
원유를 뽑아 올릴 때 꼭 필요한 것이 바로 ‘진흙물’입니다. 시추를 하는 동안 많은 열이 발생하고 다량의 암석 부스러기가 생기는데, 진흙물을 이용하면 냉각 효과와 암석 부스러기를 제거할 수 있습니다.
여기서 진흙물은 지질특성에 맞게 화학약품과 물을 섞어 특수 제작된 진흙을 말하는데요, 진흙물이 시추관 끝에서 강한 압력으로 분사되고, 분사한 후에는 유정의 벽과 시추관 사이 틈을 통해 다시 위로 밀려 올라오면서 암석 부스러기까지 함께 지표로 운반하는 것입니다.
또한 진흙물은 땅 속의 압력 균형을 지키는 데에도 도움이 됩니다. 땅속에는 큰 압력이 가해지고 있기 때문에 애써 뚫은 구멍이 이 압력에 눌려 없어질 가능성이 큰데, 진흙물을 주입함으로써 구멍 내외의 균형을 유지하는 것이죠.
한 방울도 소중히! 석유 운반과 정제
유정에서 채굴한 석유는 송유관 시설을 통해 연안에 있는 집유소로 보내졌다가, 거대한 탱커 선박 등을 이용해 각 나라로 배달됩니다. 유전에서 퍼 올린 원유는 갖가지 불순물이 섞인 상태이기 때문에 어떤 용도로 사용하든 그대로는 쓸 수가 없어요. 반드시 정제 과정을 거쳐야 합니다.
우선 가열로에서 약 350도로 끓여 원유를 석유 증기 상태로 만든 다음, 상압증류장치로 보냅니다. 원유에는 다양한 성분이 들어 있고, 각 성분의 끓는 점이 다른데요, 이를 이용해 증류 분리를 시키는 것이죠. 끓는 점이 높은 순으로, 잔유, 경유, 등유, 휘발유 ∙ 나프타, 석유가스 등의 종류로 나뉘고, 각각의 성질에 따라 석유 제품으로 가공됩니다. 휘발유와 경유는 교통수단을 움직이는 연료, 등유, 잔유는 중유로, 액화석유가스는 LP가스(LPG) 등으로 쓰인답니다.
세계 최대규모의 정유 공장, SK에너지 울산 컴플랙스
SK에너지의 울산 컴플랙스는 세계최대규모의 정유 화학공장으로, 하루 84만 배럴의 원유 정제력, 2천만 배럴의 원유를 저장할 수 있는 원유저장탱크, 유조선 정박을 위한 전용부두, 최상의 안전과 효율을 위한 첨단 시스템까지 갖추고 있습니다!
지금까지 현재 우리에게 가장 중요한 에너지원인 석유가 어떻게 만들어지고, 어떤 과정을 통해 발견하고 추출하는지 살펴봤습니다. 석유가 만들어진 오랜 시간과 비례해 많은 사람들의 노력과 결실로 얻어지고 있는 석유의 소중함을 다시 한 번 생각해보면 어떨까요?
땅속에 묻혀 있는 석유를 찾아내기란 여간 어려운 일이 아니다. 때문에 신규 유전의 발견은 지질 전문가를 비롯한 각 분야의 전문가들의 협력과 첨단기술의 막대한 투자에 의해서만 가능하며, 성공의 가능성도 그다지 높지 않다. 그러면 과거에는 어떻게 하여 석유의 발견과 생산이 이루어졌을까?석유개발의 역사는 석유 생성의 역사에 비하면 아주 짧다고 할 수 있다. 19세기 중엽 이전만 하더라도 석유는 그다지 환영받지 못하는 존재였다. 당시에는 소금이 인류에게 가장 요긴한 물품이었다. 소금은 육류나 기타 식료품의 저장과 가죽의 보존이나 그것을 부드럽게 만드는데 필수불가결한 것이었다. 소금을 찾기 위한 노력은 수천 년 전 고대 중국에서부터 계속돼 왔다. 1800년대 초까지만해도 미국에서 제염업자들이 염수(鹽水)를 찾다가 석유를 발견하기도 했는데 석유를 쓸데없는 방해물로 취급하였다. 염수와 함께 갈색의 기름이 분출되면 기름이 수면에 뜨는 원리를 이용하여 저수조의 상부에 모아두었다가 근처의 강으로 흘려 보냈다. 때로는 기름에 불이 붙어 오하이오강 유역에서는 수십킬로에 걸쳐 강이 불꽃으로 덮이는 장관을 이루기도 하였다.
1850년대에 들어와서 석유를 찾기 위한 노력이 시작되었다. 램프용 연료이던 고래기름 가격이 상승하고, 정제기술 개발에 따라 램프용 등유의 수요가 늘어 등유가격이 급등한 데서 비롯되었다. 그러나 석유탐사에 과학적 방법이 도입되기 이전까지 석유의 존재를 나타내는 징후가 무엇인지 아무도 몰랐다. 가장 확실한 곳은 석유가 자연히 솟아나오는 지역이었다. 그리하여 초장기 미국의 유전개발업자들사이에서는 “석유는 그것이 발견된 곳에 존재한다”는 말이 유행했다. 사람들은 전부터 알려져온 분출장소 또는 현재 분출하고 있는 장소의 주변을 중점적으로 굴착하였다.1859년 에드윈 드레이크가 펜실베이니아주 타이스빌에서 최초로 유전개발에 성공한 것도 그 지역이 전부터 오일크리크(Oil Creek : 석유가 흐르는 강)라고 불리는 데에서 착안한 것이다. 1년간의 노력 끝에 30미터 깊이의 정호에서 석유를 발견했는데, 생산량은 하루 35배럴에 불과한 소량이었지만 당시 시장수요로 보아서는 충분한 양이었다. 드레이크의 성공에 따라 타이스빌 유전지대에는 수많은 굴착공사가 시작되었고, 석유에 대한 열기는 미국은 물론 세계 구석구석으로 퍼져나갔다. 오일크리크 계곡의 산유량은 최초 연간 2,000배럴에서 10년 동안에 500만 배럴로 크게 늘어났으며, 19세기 말 텍사스가 등장하기까지 펜실베이니아 유전지대는 미국은 물론 전 세계에서 가장 큰 산유지역이었다.석유의 발견이 횡재를 가져다주는 사회 분위기 속에서 석유의 기원에 관한 이론들이 나오면서 퇴적분지들은 석유 사냥꾼들이 노리는 최우선 타깃이 되었다. 그러면 구체적으로 어느 곳을 굴착할 것인가? 1860년도부터 불어닥친 ‘검은 황금에의 쇄도(Oil Rush)’ 초창기에 만들어진 판화에는 그 토지에 도착한 탐광업자가 모자를 빙빙돌려 모자가 떨어진 지점을 굴착하기로 결심하는 모습이 묘사돼 있다. 즉 운에 모든 것을 맡기는 도박이나 마찬가지였다. 석유인들이 사용하고 있는 ‘Wild Cat’라는 말은 처녀지의 시굴정(試掘井)을 의미하는데, 미국 개척시대에 자신이 번 돈만으로 잇달아 새로운 돈벌이를 시도하는 선천적으로 호기심이 강한 승부사를 ‘Wild Catter’라고 부른 데서 유래한다.시굴정에서 석유가 발견되면 주위에 잇달아 석유채굴용 망대가 들어서서 곧 망대의 숲를 이루는 것이 당시의 풍광이었다. 특히 석유는 먼저 캐낸 사람이 임자라는 ‘포획법규’가 한몫을 했다. 당시 포경(捕鯨)업에서 통용되던 해사법규가 유전에도 적용된 것이다. 이 포획법규에 의하면, 석유가 비록 이웃 사람의 소유지에서 나오는 것이라고 해도 그 토지로부터의 모든 석유를 채취할 수 있는 권리를 갖게 된다는 것이다. 따라서 토지소유자는 그들의 광구 경계선에서 가장 가까운 장소를 굴착하여, 이웃사람으로부터 석유를 가로채어 자신의 매장량을 늘려나갔다.1. 탐사기술의 발달불과 1980년대까지도 시추는 마구잡이식으로 이루어졌다. 10개 공을 시추하면 9개공이 건공(乾孔 ; 석유 또는 가스가 나오지 않는 시추공)일 정도로 성공률이 낮았으며, 석유개발업자들은 10%의 확률에 운명을 걸었다. 그러나 탐사장비의 발달과 수퍼컴퓨터의 등장은 땅 속 깊은 곳의 지질구조를 파악할 수 있게 해주었고, 이에 따라 탐사 성공률이 30~40% 수준에 이를 정도로 석유 발견의 가능성은 높아졌다. 이러한 신기술에 힘입어 심해(深海)유전 또는 생산비가 겨우 나올 만한 유전(한계 유전)의 매장량도 개발의 기회를 갖게 될 것이다.최근 신규유전의 발견은 각 분야의 지질전문가들의 협력과 첨단 장비를 동원하여 이루어진다. 지질학자들은 주로 석유 매장 가능지역에 대하여 지구 표면의 암석의 분포를 조사하고, 지구 물리학자들은 지향사의 구조를 조사하여 가능성이 높은 지역을 분별하고 정밀 조사를 수행한다. 이들 자료를 분석한 유망지역을 선정, 탐사공을 시추하여 경제성 있는 석유의 존재 여부를 확인하는 과정을 거친다.석유탐사기법에는 지표지질조사, 물리탐사, 시추탐사 등이 활용되고 있다.① 지표지질조사지표지질조사는 항공기, 인공위성을 이용하여 고공에서 항공사진이나 원격 탐사자료를 취득하여 지표사진을 판독하고, 원격탐사 결과 인지된 지형과 이와 관련된 지질구조를 암시하는 습곡, 단층, 균열대 등을 직접 탐사하는 것이다. 주로 퇴적분지를 구성하는 암석의 종류, 퇴적의 발달 상황, 인접한 지층과의 층서 관계 등을 조사하게 된다. 이와 같은 결과를 토대로 하여 퇴적분지의 형상, 지하 심부에서의 구조 형태, 근원암, 저류암의 발달 상황의 개요와 유전 형성의 가능성에 대해 추정하게 된다.
② 물리탐사물리탐사는 항공, 지표, 해상 및 지하에서 대상물의 제반 물리 현상을 측정하는 것이다. 계측 기술의 발전으로 지하의 정보를 정량적으로 도출할 수 있기 때문에 현대의 탐사에서 매우 중요시되고 있다. 물리탐사에는 탄성파탐사, 중력 및 자력탐사 및 전기 탄성파탐사 등이 있다.이 중 탄성파탐사는 지표 또는 해상에서 인위적으로 탄성파를 발사하여 되돌아오는 반사파를 분석하는 것이다. 탄성파는 지층을 관통하면서 굴절한다. 막대기를 액체가 담긴 유리컵 속에 넣었을 때, 막대기가 구부러져 보이는 현상과 같다. 컵에 넣은 액체마다 막대기의 구부러진 각도가 달라지듯이, 지질층이 다르면 탄성파가 관통하면서 다른 굴절효과가 일어난다. 이를 컴퓨터로 해석하여 석유 부존 가능성이나 유망구조를 도출하는 것이다. 최근에는 컴퓨터의 발달로 인해 3-D에 이어 4-D탄성파탐사가 도입되어 지하의 지층구조를 수직 및 수평으로 파악할 수 있게 되어 정밀탐사에 유력한 기법으로 사용되고 있다.중력 및 자력탐사는 지구 자체가 지니고 있는 중력장과 자력장이라는 물리적 현상을 토대로 하여, 탐사 대상 지역에서 국지적인 중력 또는 자력의 이상 변화를 측정하여 부존 자원 또는 지질 구조를 규명하는 탐사 방법이다.③ 시추탐사시추탐사는 물리탐사 결과에 의하여 부존물의 위치, 규모와 성질을 추정하고 이를 토대로 직접 석유의 존재 여부를 확인하고, 추가적으로 정밀한 지하정보를 얻기 위해 지하에 구멍을 뚫어 탐사하는 것을 말한다. 시추 작업과정을 보면, 우선 굴착하면서 소요탐사의 지층에서 암석의 샘플(Core)을 채취하여 암석학적 검사나 화석학적 조사를 반복해서 지질의 시대나 퇴적환경을 알아야 한다.
시추는 유전에서 가장 눈에 띄는 상징물인 시추리그를 세우고 비트라 불리는 회전용 굴삭기를 이용해 땅속을 회전해 들어가면서 흙, 암반을 뚫는 회전식 시추방식이 대부분이다. 시추액이 윤활작용을 하면서 드릴파이프 끝에 붙어 있는 비트가 바위를 갈아낸다. 이 시추액을 이수(泥水, Mud)라고 한다. 이수는 원하는 효과를 내기 위해 첨가제들이 많이 들어간 윤활 복합체이다. 이수 속에 지층에서 녹아 나오는 탄화수소분을 가스 크로마토그래피로 검사하는 이수검층을 하는데 직접 석유발견과 관계되기 때문에 세밀한 검사가 요구된다.굴착이 진행되어 석유의 부존 가능성이 있을 것으로 예상되는 깊이에 도달하면 유정의 전기적인 성질을 검사하기 위해 물리검층이 실시된다. 독일의 슐룸베르거(Schlumberg) 형제에 의해 개발된 이 전기검층은 석유와 물의 전기적 성질이 아주 다르다는 것을 이용한 것이다. 빈약한 전도체인 석유는 높은 비저항을 일으키지만 물은 아주 적은 저항밖에는 일으키지 않는다. 따라서 유정에서 전기를 측정하면 석유 부존 암석층과 물을 함유한 보통 암석층을 정확히 구별함으로써 석유부존에 결정적인 상관관계를 밝힐 수 있게 되었다. 간단하지만 획기적인 발견으로 인하여 오늘날에도 세계에서 전기검층을 도맡아 하는 기술적으로 진보한 슐럼버거 회사에 그 이름이 쓰이고 있다.최초의 시추정에 의해서 유망한 유층에서 석유가 발견되어도 그 1개 정만으로는 개발단계로 나아갈 수 없으며, 다시 그 유층의 넓이나 성질 등을 조사하기 위해 적당한 위치를 정하여 몇 개의 시추정을 뚫어야 한다. 물론 경우에 따라서는 유층의 석유 부존을 발견한 최초의 1개정을 시추정으로 하고, 다음에 유층의 넓이 등을 알기 위해 굴착하는 갱정을 탐굴정이라 하여 구별하는 수도 있다.시추 깊이는 목표 지질층의 위치에 따라 달라진다. 석유를 생산하는 지층들은 일반적으로 1킬로미터에서 4킬로미터 사이의 깊이에서 발견된다. 가스층은 보통 6킬로미터 이상 깊이에 있다. 시추 비용은 석유 개발비용의 상당 부분(50~60%)을 차지하지만 지역에 따라 크게 차이가 난다. 남미와 중동, 아프리카의 많은 지역에서 뚫는 비용의 10%도 안 되는 비용으로 미국에서 똑 같은 깊이의 시추를 할 수 있다. 모든 부수비용을 고려할 때 해상시추는 가장 비싼 육지 시추보다 4배 이상의 비용이 든다. 회전식 시추기술이 진보하면서 수직방향뿐만 아니라 수평 또는 어느 방향(多角, 多枝)으로든 시추가 가능해졌다. 다각, 다지 시추를 하게 되면 유정과 지층 사이의 접촉면이 늘어 생산속도가 훨씬 빨라진다.유정을 뚫은 후에 구멍을 남겨 놓으면 문제가 발생한다. 우선 그리 단단하지 못한 암석층에서 나온 낙석으로 유정이 메워질 수 있기 때문이다. 더 우려되는 점은 이런 유정이 다른 유층들 사이를 연결하는 도관 역할을 하여 바람직하지 않은 혼합을 일으킬 수 있다는 것이다. 혼합은 다른 석유와 물이 섞이는 것을 뜻할 뿐 아니라, 서로 다른 지층 사이의 유체압력을 같게 만들어 버린다는 뜻이다. 이렇게 되면 높은 압력의 저류층에서 생성된 석유가 지층에 도달하지 못하고, 이런 유정을 통해 압력이 낮은 지층으로 흘러들어갈 수 있다.이를 막기 위해 유층에는 공벽보호관을 설치하고, 지층과 공벽보호관 사이의 공간을 시멘트 반죽으로 채워 격리하는 방법이 개발되었다. 물론 공벽 보호관을 설치하고 시멘트 처리를 한 후에도 석유가 바람직한 지층들로 흐를 수 있게 하는 길이 필요하다. 그래서 폭약을 이용하여 공벽 보호관 안에 구멍을 뚫는다. 즉, 시멘트로 격리하고 표적 저류층에 성공적으로 천공한다면, 그 유정은 제대로 건설된 것이다.2. 석유의 생산시추작업 과정에서 석유가 발견되면 개발·생산 단계로 전환된다. 지상에는 원유, 가스를 뽑아내는 크리스마스트리라 불리는 생산장치를 설치한다. 해상에는 플랫폼을 설치하여 원유를 생산한다. 해상 플랫폼은 바다의 깊이, 유전의 규모, 육지로부터의 거리에 따라 다양한 규모로 설치되며, 강철과 콘크리트를 이용 해저에 고정된다. 가장 큰 규모의 플랫폼은 25층 건물 높이에 축구장보다 크며, 500여 명의 생산 기술자들이 상주하기도 한다.
유전 생산 초기에는 가스나 석유 밑에 깔려 있는 물의 압력에 의해 석유가 자연히 위로 분출하게 된다. 이것을 자연분출이라고 하는데, 이렇게 유층 내의 자연적인 압력으로 생산되는 석유는 겨우 20% 내외에 불과하다.석유와 가스생산량은 저류암의 성질, 지층압력, 원유의 점성도 등의 특성에 따라 다르다. 그러나 원유를 계속 생산하게 되면 시간이 갈수록 생산량이 줄어들게 된다. 즉, 유정들은 모두 생산속도가 감소된다. 이것은 지하의 원유를 회수함에 따라 저류층의 압력이 낮아지기 때문이다. 풍선에서 바람이 빠지는 것과 비슷하다. 다만 다공질 암석은 풍선과 달리 크기가 줄지 않는다는 점이 다르다. 남아 있는 원유는 모든 가용 공간을 채우며 분산된다. 기체인 가스는 압축성이 훨씬 강하지만 액체상태인 원유는 약간만 생산해도 유층 내 압력이 급속하게 감소될 수 있다.최초 매장 석유의 3%만 회수해도 저류압력은 생산정의 밑바닥 압력과 같아진다. 이렇게 되면 원유가 더 이상 생산정 안으로 밀려들어가지 않고 매장 석유의 97%가 저류층의 제자리에 그냥 남아 있게 된다. 이것을 1차 회수(Primary Recovery)라고 한다. 그러나 유층과 접촉하는 대수층의 물이 많으면 물이 자연스럽게 유입되어 강한 물 추진으로 석유회수율이 10에서 25%로 증가될 수 있다. 자연적으로 유출되지 않는 석유는 가스 또는 물을 주입하거나 펌프로 퍼올리는 방법이 널리 사용되고 있다. 또한 자연 유출 유전에서도 압력을 유지하고 생산율과 긍극가채량을 최적으로 유지하기 위해 생산 초기부터 저류층에서 가스와 물을 주입하는 것이 보통이다.
저류층에서 석유를 마지막 한 방울까지 퍼올리기 위해 많은 방법이 시도되었다. 전략적으로 적절한 유정들을 선택, 유체를 주입하여 석유를 생산정으로 밀어 넣는 방법들이다. 가장 기본적인 방법은 물을 주입하는 것이다. 물 주입법(水攻法) 또는 2차회수(Secondary Recovery)로 알려진 이 공정은 오늘날에도 세계 각지에서 사용된다. 매장 원유의 점도가 높거나 그 밖의 다른 유동장애 요인들을 제거하여 석유의 생산을 촉진키는 방법들을 통틀어서 증진회수법(EOR ; Enhanced Oil Recovery)이라고 한다. 화학물질을 통해 근처 유정의 문제들을 제거하거나 유출통로를 확장시키기 위해 석유부존층을 수압파쇄하는 방법이 자주 쓰인다.수압파쇄법은 균일입자의 깨끗한 모래 수만 톤을 보강하여 저수층 주변보다 더 높은 투과율을 갖게 하는 것이다. 주입된 모래는 일종의 고속도로 같은 것을 만드는데, 석유가 이 고속도로를 따라 이동하여 생산속도가 높아지게 된다. 증진회수법은 석유의 생산량을 증대시킬 수 있으나 비용이 많이 든다. 유정에서의 석유 생산량 증진은 테크놀로지외에도 경제학에 의존한다. 다시 말해 유가수준에 따라 생산될 수도 있고 남겨질 수도 있는 것이다.지하에서 지표로 올라온 석유는 가스와 물이 혼합되므로 먼저 석유로부터 가스와 물을 분리한다. 저류층의 물은 종종 대수층에서 유정안으로 침입하여 석유와 함께 유출된다. 이 상황에서 물은 정말 쓸모 없는 유체라 할 수 있다. 석유 생산에서 생산된 물을 분리하고 처리하는 데 가장 많은 비용이 들어간다. 물은 가끔 증발시켜 처리하기도 하지만 보통 다른 지하 저류층에 재주입하여 처리한다. 가스는 석유와 물을 분리하고 황화수소와 이산화탄소 같은 불순물을 제거하여야 한다. 석유와 가스는 유전에서 일시적으로 탱크에 저장된 후 파이프라인에 의해 목적지로 운반된다.3. 해양시추와 생산
해양시추는 육상 시추의 발전에 따라 1897년 미국 캘리포니아 썸머랜드 해변에서 육지와 연결된 시추 구조물(Jetty)에 의한 시추로서 시작되었다.Jetty는 해안의 경사면에 육지의 한 켠과 연결된 시추 구조물을 바다에 설치하여 시추조업을 수행하였으며, 이 구조물이 계속 발달하여 1928년에는 간단한 구조의 잠수식 시추선이 출현하여 늪지나 호수 등 얕은 수심에서 작업을 하게 되었다. 1932년에는 처음으로 시추 장비를 장착한 고정식 구조물(Platform)과 시추 지원선박이 출현하였으며, 계속하여 시추장비를 장착한 갑판 상,하 이동할 수 있는 승강식 시추 구조물(Jackup)이 등장하였다.석유의 발견이 해안에서 멀어지게 됨에 따라 수심이 더 깊은 곳에서 시추작업을 필요로 하게 되었다. 이에 따라 1953년에는 최초의 시추장비를 설치한 선박(Drillship)이 등장하였다. 1962년에는 안정성이 보강된 반잠수식 시추구조물이 출현하여 오늘날 일반적으로 사용되고 있다.잭업식은 통상 예인되어 목적지에 설치된다. 다리가 해저 지층에 고정되며, 상하 이동 가능한 선체는 조업 시 수표면 위로 들어올려져 사용된다. 수심이 비교적 얕은 지역에서 사용된다.
반잠수식 시추리그는 폰툰(Pontoon)이라 불리는 다리를 가지고 있다. 이 폰툰에 공기를 채워 부양되도록 하고 8개 이상의 닻을 이용하여 위치가 유지되도록 한다. 거칠고 깊은 바다에서 뛰어난 안전성을 제공하는 장점으로 북해 북부 유전과 같이 기상이 나쁜 곳에서 선호된다.완전 부유식 리그는 자체 추진력을 가지고 있는 선박형 리그이다. 보통 선박과 모양은 같으나 선체의 구멍을 통하여 시추를 할 수 있는 기중기 타워가 설치돼 있다. 시추선은 몇 개의 닻을 내려서 간단하게 위치를 유지하거나 또는 컴퓨터로 통제되는 다수의 개별 구동 추진기를 이용하여 자동으로 선체의 위치를 바로잡아 시추공 위에 정확하게 위치를 유지시키도록 한다. 선박형 시추리그는 매우 거친 기상상태에서는 그 안정성에 문제가 있어 폭풍이 불 때에는 시추작업을 중단해야 한다는 것을 의미한다. 따라서 종종 심해에 시험 시추정(Wild Cat)을 뚫을 때 사용된다.상업적 가치가 있는 석유나 가스의 발견이 이루어지면 중앙 통제시설로서 보통 강철 또는 콘크리트 플랫폼을 설치한다. 한 플랫폼에서 수십 개가 넘는 유정을 경사지게 굴착할 수 있다. 플랫폼은 특정 지역의 수심에 맞추어 해수면 위로 적어도 30미터 이상 드러나도록 플랫폼의 다리기둥을 설계하여야 한다. 이렇게 함으로써 때때로 발생할 수 있는 큰 파도를 피할 수 있다. 보통 소규모 해양유전은 플랫폼을 설치하는 것이 비경제적이다.그러나 어떤 경우에는 작은 유전을 인근의 기존 플랫폼에 연결시킬 수 있다. 또한 어떤 개별유정에 대해서는 부유생산, 저장 수송시스팀(FPSO)이 개발되었다. 개조탱커 또는 FPSO용 선박이 유정 바로 위에 자리를 잡고, 생산파이프를 특수하게 설계된 해저 크리스마스트리에 접속시킨다. 생산되는 석유, 가스 및 물은 선박으로 보내어 각각 분리시킨다. 가스는 태워버리며, 물은 정화처리하여 바다로 배출시키며 석유는 선박의 저장탱크에 저장한다. 선박에 석유가 가득차면 생산파이프를 끌어올리고 하역항구로 수송한다.
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석유시추 과정
문-오는 3일 일본과 공동으로 제주도 남쪽 3백km 해상의 제5소구에서 석유시추가 재개된다고 한다. 그사이 여러차례 시추가 있었는데 또 뚫어볼 가치는 있는 것인가. 우리나라 근해 대륙붕에는 정말로 석유부존 가능성이 있는지, 있다면 어떤 과정을 거쳐 확인하고 퍼올리 는지.
답-우리나라 근해에 석유부존 가능성이 처음으로 입증된 것은 지난 68년, UN산하 아시아극동경제위원회(ECAFE)가 『제주도 남쪽해역의 대륙붕이 지질 구조상 신생대 제3기층으로세계에서 가장 풍부한 유전가능성이 있다』고 발표하고 부터다.
그후 70∼74년 미 코압사등이 제7광구 탐사에서 역시 석유부존 가능성을 확인했고 그후로도 일본·미국의 전문탐사회사에서 우리근해의 석유부존 가능성을 예견했었다.
따라서 우리가 석유생산국의 꿈을 갖는 것이 불가능한 것만은 아니라고 할수있다.
석유탐사는 탄성파 발사로부터 시작된다. 발사된 탄성파의 반사파를 수신,컴퓨터로 분석해 배사구조를 확인하고 가장 가능성있는 시추지점을 선정한다.
시추는 대개 시추선을 써서 굴착을 하는데 대략 대륙붕 지하3∼3·5km까지 파내려 간다. 그러나 시추가 곧 석유의 발견은 아니다. 석유매장지역이 광범위한 중동은 25개공을 뚫어야 1개공에서 석유가 발견되며, 아시아는 평균 40개공중 1개에서 석유가 발견되는 비율이다.
우리나라는 69년9월 1차공을 뚫은 이래 그사이 10개공을 뚫어봤으며, 이번에 시추는 11번째가 된다.
그러나 유전이 있더라도 경제성이 없으면 개발가치가 없다. 1개공에 매장량 1억배럴이상, 하루 생산량 1만배럴은 돼야 파낼 가치가 있는 것이다.
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