캐나다 아퀴스토어 CCS 프로젝트의 이산화탄소 모니터링을 위한 Baseline 탄성파 속성분석

Abstract

주입된 <TEX>$CO_2$</TEX>가 환경에 영향을 미치지 않고 지하에서 안정적으로 저장되어 있는지를 총체적으로 모니터링 하는 주입 및 주입 후 관리 (Monitoring, Mitigation and Verification, MMV) 기술은 이산화탄소 지중저장 분야에서 경제적 및 환경적으로 매우 중요한 역할을 하고 있다. 특히, 해외 대규모 지중저장 프로젝트 사례를 보았을 때 주입한 <TEX>$CO_2$</TEX>의 거동을 가장 효율적으로 모니터링할 수 있는 방법 중의 하나로 탄성파를 이용한 시간 경과 (Time-lapse) 모니터링 기술이 그 핵심으로 떠오르고 있다. 이 연구에서는 캐나다 Estevan에 위치한 Aquistore 이산화탄소 주입 현장의 3차원 베이스라인 (baseline) 탄성파 자료를 수집하고 분석하여 국내 지중저장 탄성파 모니터링 실증화를 위한 기초 연구를 수행하였다. 이산화탄소 주요 저장 대상층은 탄성파 도달 시간 1,800 ~ 1,900 ms 깊이의 Winnipeg 와 Deadwood 사암층이다. Aquistore 탄성파 자료에 대한 에너지, 유사도(similarity)를 도출하고 주파수를 분해하여 <TEX>$CO_2$</TEX> 주입 대상층의 특성을 규명하였다. 그 결과 등시선도 1,800 ms의 연구지역 북측, 1,850 ms의 남측에 탄성파 에너지가 큰 영역이 집중적으로 분포함을 확인할 수 있었고, 탄성파 에너지 속성을 도시하여 반사계수가 큰 사질 퇴적양상이 우세한 영역을 구분할 수 있었다. 또한 탄성파 기록의 유사도를 도출하여 두 개의 주요한 구조선이 북서-남동 방향으로 지중저장 대상층을 절단함을 확인하였다. 탄성파자료의 주파수를 성분별로 분해하고 5, 20 및 40 Hz 성분을 분석한 결과 연구지역의 중앙에서 동서 방향으로 발달하는 균질한 퇴적 양상이 구체화되었다. 베이스라인 자료의 경우 추가적으로 인위적인 잡음을 제거하고 층서 해석 결과를 통합하여 이산화탄소 지중저장 영역을 묘사한다면 시간경과 모니터링 자료와의 효율적인 대비가 가능할 것이다. <TEX>$CO_2$</TEX> Monitoring, Mitigation and Verification (MMV) is the essential part in the Carbon Capture and Storage (CCS) project in order to assure the storage permanence economically and environmentally. In large-scale CCS projects in the world, the seismic time-lapse survey is a key technology for monitoring the behavior of injected <TEX>$CO_2$</TEX>. In this study, we developed a basic process procedure for 3-D seismic baseline data from the Aquistore project, Estevan, Canada. Major target formations of Aquistore CCS project are the Winnipeg and the Deadwood sandstone formations located between 1,800 and 1,900 ms in traveltime. The analysis of trace energy and similarity attributes of seismic data followed by spectral decomposition are carried out for the characterization of <TEX>$CO_2$</TEX> injection zone. High trace energies are concentrated in the northern part of the survey area at 1,800 ms and in the southern part at 1,850 ms in traveltime. The sandstone dominant regions are well recognized with high reflectivity by the trace energy analysis. Similarity attributes show two structural discontinuities trending the NW-SE direction at the target depth. Spectral decomposition of 5, 20 and 40 Hz frequency contents discriminated the successive E-W depositional events at the center of the research area. Additional noise rejection and stratigraphic interpretation on the baseline data followed by applying appropriate imaging technique will be helpful to investigate the differences between baseline data and multi-vintage monitor data.