남해대륙붕 시추공별 덮개암 후보지층 기밀성 평가

Abstract

Translate Article

남해대륙붕 4개 광구의 6개 시추공에서 확보된 덮개암 시추암편을 대상으로 수은주입 모세관압(MICP) 시험을 수행하여 공극 구조 및 모세관 특성에 기반한 덮개암 기밀성을 정량적으로 평가하였다. 시추공 자료와 암상 정보를 토대로 덮개암 대상 구간을 선정하고 대표 심도에서 시료를 확보한 뒤, 공극 크기 분포, 공극률, 투과도, 공극진입압력, 유동압력, 돌파압력 등을 산정하였다. 또한 CO₂-염수 및 석유-염수 계에 대한 접촉각과 계면장력을 적용하여 모세관압에 상응하는 허용 가능 CO₂ 및 석유 기둥 높이를 계산하고, 자유수면-수포화도 관계를 이용해 시추공별 기밀성을 비교하였다. 분석 결과, 모든 시료에서 1 μm 이하의 나노 공극이 총 공극 부피를 지배하였으나, 공극 크기 분포와 나노·마이크로 공극의 상대적 비율은 시추공별로 크게 달라 이질성이 확인되었다. 공극진입압력과 유동압력은 0.2~36 MPa 범위에 분포하였고, 돌파압력은 약 75~283 MPa로 나타나 시료별 모세관 차단 능력의 편차가 컸다. 특히 G-1과 J5-4 시료는 283 MPa로 가장 높은 돌파압력과 최대 허용 CO₂ 기둥 높이인 6,012 m를 보여 우수한 기밀성을 나타낸 반면, J1-1 시료는 75 MPa로 낮은 돌파압력과 최소 CO₂ 기둥 높이인 1,586 m로 기밀성 취약 구간으로 평가되었다. CO₂-염수 계에서의 최대 허용 CO₂ 기둥 높이는 약 1,586~6,012 m 수준, 석유-염수 계에서의 허용 가능 석유 기둥 높이는 약 2,157~8,175 m 수준으로 산정되었다. 전반적으로 남해대륙붕 덮개암은 CO₂ 저장에 적합한 기밀성을 보이나, 시추공별 공극 구조 및 모세관 특성의 공간적 이질성이 커서 CO₂ 저장소 설계 시 세분화된 덮개암 평가가 요구된다.