동해 울릉분지 CO<sub>2</sub> 저장소 특성 분석을 위한 탄성파 자료처리 및 역산

Abstract

<TEX>$CO_2$</TEX> 지중저장은 국가 온실가스 감축 목표 달성에 가장 큰 역할을 담당할 것으로 평가되고 있으나, 포집분야 일부 기술을 제외하고 저장 및 실증에 대한 국내 연구는 여전히 부족한 실정이다. CCS(Carbon Capture and Storage)의 가장 큰 목표는 지하 퇴적 암반층에 <TEX>$CO_2$</TEX>를 안전하게 저장하는 것이며, 이를 위해서는 저장소의 저장용량 및 안정성등과 같은 지중저장 대상지층의 특성을 정확하게 파악하고 그에 맞는 주입 전략을 수립하여야 한다. 이번 연구에서는 한국석유공사가 2012년에 울릉분지에서 취득한 탄성파 탐사자료를 활용하여 <TEX>$CO_2$</TEX> 저장 후보 지층에 대한 탄성파 임피던스 역산을 수행하고, 공극률의 분포와 지층의 속성을 도출하여 <TEX>$CO_2$</TEX> 지중저장 가능성을 검토하였다. 우선, 탄성파 자료 역산의 신뢰도를 높이기 위해 다양한 방법의 잡음제거 기법을 적용하였고, 특히 본 자료의 주파수 및 위상 특성을 그대로 유지한 채 다중반사파를 제거할 수 있는 SWD(Shallow Water Demultiple), SRME(Surface Related Multiple Elimination), Radon Demultiple 기술을 활용하였다. 자료 역산을 위해 3개의 시추공에 대한 물리검층 자료를 분석하였는데, 탄성파 자료와의 상관도가 각각 0.648, 0.574, 0.342로 나타났으며 이는 초기 역산 모델 설정을 위한 저주파수 모델 생성에 활용하였다. 중합 전 역산을 통해 P-임피던스, S-임피던스 및 Vp/Vs 비 값을 도출하였으며, 이와 물리검층 결과의 비교, 분석을 통해 공극률 분포 양상을 확인함으로써 지중저장에 적합한 지층을 파악할 수 있었다. 향후 <TEX>$CO_2$</TEX> 주입 실증을 위해서는 지층에 대한 보다 세밀한 특성 분석과 모사를 통한 주입 이후 <TEX>$CO_2$</TEX> 거동예측이 필요할 것이다. <TEX>$CO_2$</TEX> geological storage plays an important role in reduction of greenhouse gas emissions, but there is a lack of research for CCS demonstration. To achieve the goal of CCS, storing <TEX>$CO_2$</TEX> safely and permanently in underground geological formations, it is essential to understand the characteristics of them, such as total storage capacity, stability, etc. and establish an injection strategy. We perform the impedance inversion for the seismic data acquired from the Ulleung Basin in 2012. To review the possibility of <TEX>$CO_2$</TEX> storage, we also construct porosity models and extract attributes of the prospects from the seismic data. To improve the quality of seismic data, amplitude preserved processing methods, SWD(Shallow Water Demultiple), SRME(Surface Related Multiple Elimination) and Radon Demultiple, are applied. Three well log data are also analysed, and the log correlations of each well are 0.648, 0.574 and 0.342, respectively. All wells are used in building the low-frequency model to generate more robust initial model. Simultaneous pre-stack inversion is performed on all of the 2D profiles and inverted P-impedance, S-impedance and Vp/Vs ratio are generated from the inversion process. With the porosity profiles generated from the seismic inversion process, the porous and non-porous zones can be identified for the purpose of the <TEX>$CO_2$</TEX> sequestration initiative. More detailed characterization of the geological storage and the simulation of <TEX>$CO_2$</TEX> migration might be an essential for the CCS demonstration.