비전통적인 석유와 가스의 지질학적 지위와 중요성

1. 비전통적인 석유 및 가스 지질학 연구의 역사

지난 150년에 가까운 석유 및 가스 탐사 및 개발 과정에서 사람들은 항상 다음과 같은 질문을 해왔습니다. 자원이 곧 고갈될 것입니다. 석유 및 가스 매장량 생산량이 매년 증가하고 있다는 것이 실습을 통해 입증되었습니다. 최근 몇 년 동안 탐사의 초점이 된 비전통적인 석유 및 가스는 탐사 및 개발에 중요한 역할을 해왔습니다.

해외에서는 비전통적인 석유 및 가스와 그 지질학적 특성(표 1-5)에 대해 오랫동안 주목해 왔으며, 그 중 대부분은 연속적인 석유 및 가스이다. 가장 먼저 인식된 연속 가스 저장소는 치밀 사암 가스 저장소로, 1927년 미국 산후안 분지에서 발견되어 1950년대 초에 개발에 투입되었습니다. 당시에는 숨겨진 가스 저장소라고 불렸습니다. 1950년에 Silver는 유역의 두 가지 중요한 특징, 즉 가장자리와 바닥수가 부족하고 백악기에 가스가 널리 존재한다는 점을 언급했습니다. 1970년대에 많은 연구자들이 이러한 특별한 유형의 가스 저장소의 다양한 메커니즘을 설명하고 격리된(기공) 본체 트랩 가스 저장소, 층위학적 트랩 가스 저장소, 유체 역학적 트랩 가스 저장소 및 수밀형 가스 저장소 등을 제안했습니다. 기 보유. Elmworth 거대 심층 유역 가스 저장소는 1976년 캐나다 서부의 Alberta Basin에서 발견되었습니다. Masters가 Elmworth, Milk River 및 Blanco 가스전 개념 분석을 기반으로 심층 유역 가스를 제안한 것은 1979년이었습니다. 1986년 Rose 등은 Raton 분지를 연구할 때 "유역 중심 가스"라는 용어를 처음 사용했습니다. Law 등은 "밀폐 모래 가스"(밀폐 모래 가스 또는 밀집 가스 모래)를 연구했습니다. 1995년 미국 연방지질조사국(U.S. Federal Geological Survey)은 "지속적인 석유 및 가스 축적"이라는 개념을 제안했으며(Schmoker, 2005), 연속적인 가스 저장소는 물기둥의 영향을 크게 받지 않는 대기 저장소라는 점을 강조했습니다. 가스에 대한 물의 부력 그리고 하향 방향의 가스-물 경계로 구분되는 개별적이고 셀 수 있는 가스장 그룹으로 구성되지 않습니다. 1996년에 Schmoker는 공식적으로 "연속 가스 저장소"라는 개념을 사용했습니다. 2006년 미국 연방지질조사국(U.S. Federal Geological Survey)은 심층가스, 셰일가스, 치밀가스 모래, 석탄층 메탄, 얕은 사암 바이오가스 가스 모래(Gas sand) 및 천연가스 수화물(메탄 포접산염)을 6가지 유형의 비전통 가스로 총칭하여 연속 가스라고 제안했습니다. .

비재래식 석유 및 가스라는 개념에서 '언컨벤셔널'이라는 의미는 기존의 방법과 기술로는 완전히 탐사, 개발, 처리할 수 없는 일부 석유 및 가스를 의미하며, 주로 일부 특수성에 따라 구분됩니다. 최대 매트릭스 투과성, 특수 규제 상태, 특수 공정 기술이 필요하거나 접근이 어려운 지역(예: 극지 또는 심해)과 같은 표준이지만 이러한 표준은 석유 및 가스 산업이 발전함에 따라 변경될 것입니다(Schmoker, 2002). 사람들마다 다른 의견을 가지고 있습니다. "Unconventional"은 다르게 이해됩니다. 연속적인 석유 및 가스 저장소의 일반적인 지질학적 특성은 다음과 같습니다: 뚜렷한 덮개암 및 트랩이 부족하고, 석유 또는 가스가 분산되어 풍부하며, 저장소 매트릭스 투과성이 낮고, 비정상적인 압력이 있으며, 근원암과의 거리가 가깝습니다. 특징은 다음과 같습니다: 회수율이 낮고, 실제 빈 유정이 부족하고, 개발이 균열 투과성에 의존하고, "최적 지점"은 상대적으로 높은 생산량을 특징으로 하지만 시추는 때때로 "적중"이 됩니다(Schmoker et al., 1996). 연속적인 석유(가스) 저장소를 뚫는 모든 유정은 석유(가스) 저장소를 만나게 되지만, 많은 유정은 경제적 가치가 부족할 수 있습니다(Schmoker, 2005).

비재래식 석유 및 가스에 대한 중국의 연구와 탐사는 1990년대 이후 비교적 늦게 시작되었으며, 심층 가스(Jin Zhijun et al., 2003)와 근권 가스(Zhang Jinchuan et al., 2003) 중국에서는 심유역 오일(Hou Qijun et al., 2006), 싱크라인 오일(Wu Heyong et al., 2007) 등의 개념이 등장했습니다.

Zou Caineng(2009)은 "연속적인 석유 및 가스 저장소(필드)" 개념을 제안하고 그 이동, 누출 및 응집 메커니즘을 밝혔습니다.

21세기 이후 석유 탐사가 기존의 석유 및 가스 매장지에서 비전통적인 석유 및 가스 매장지로 확장되면서 비전통적인 석유 및 가스 지질학 연구에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 최근에는 석유 및 가스 저장소 공간의 미세 구조 연구를 중심으로 비전통적인 석유 및 가스 지질학 연구에서 상당한 진전이 이루어졌으며, 저장소 연구 규모는 미크론 수준에서 나노미터 수준으로 확대되었습니다. 연구에 따르면 셰일은 주로 유기물, 입계 기공, 입내 기공의 세 가지 주요 유형의 나노 크기 기공을 개발하며 투과성이 매우 낮습니다.

2. 비전통 석유 및 가스의 전략적 위치

비재래식 석유 및 가스 매장지는 미래의 주요 탐사 지역입니다. 미국 연방지질조사국과 미국 에너지부 통계에 따르면 현재 전 세계 비전통석유 자원의 총 규모는 셰일오일 2770×108t, 천연아스팔트 1067×108t, 중유 658×108t 등 총 4495×108t이다. 비전통석유자원은 기본적으로 전통석유자원과 동일하며, 세계 비전통석유 생산량은 2001년에 비해 2008년에 거의 두 배로 증가해 6000×104t을 초과했다(그림 1-8). 통계에 따르면 전 세계 비전통 천연가스 자원의 총 규모는 3922×1012m3이며, 그 중 수화물은 3000×1012m3, 셰일 가스는 456×1012m3, 석탄층 메탄은 256×1012m3, 치밀 가스는 210×1012m3이다. 가스는 기존 천연가스 자원의 8.3배에 달합니다. 전 세계 비전통 천연가스 생산량은 급속도로 증가하여 천연가스 생산량의 18%를 차지합니다(그림 1-9).

그림 1-8 전 세계 비전통 석유 생산 변화

북미는 비전통 석유 및 가스 탐사 및 개발, 그리고 비전통 석유 및 가스의 성장과 기여에서 선도적인 위치에 있습니다. 석유 및 가스 매장량과 생산 동향은 미래 석유 및 가스 전략에서 비전통적인 석유 및 가스의 역할을 반영합니다. 2000년부터 2008년까지 북미 플랫폼 지역(표 1-6)에서 치밀 사암 가스 및 셰일 가스 매장지의 발견은 전 세계 연속 석유 및 가스 분야에서 획기적인 발전이었습니다(Hille et al., 2007). 미국은 치밀 사암 가스, 석탄층 메탄, 셰일 가스 자원의 대규모 상업적 생산을 달성했으며, 2009년 생산량은 각각 1890×108m3, 576×108m3(EIA 통계 기준)에 달했습니다. 천연가스 생산량은 대략 그해 미국의 전체 천연가스 생산량의 55%를 차지했으며 해마다 증가하는 추세를 보이고 있다(그림 1-10). 북미의 바켄 타이트 사암 오일도 대규모 개발을 달성했습니다. 2009년 타이트 오일 생산량은 2008년에 비해 240×104톤 증가한 1230×104톤에 달했습니다. 이글 포드 타이트 석회석 오일도 중요한 발견을 했습니다. 북미 셰일가스 다음으로 주목받는 탐사 및 개발 분야입니다.

그림 1-9 전 세계 비전통 천연가스 생산량 변화

표 1-6 2000년부터 2008년까지 북미 플랫폼 지역의 셰일가스 매장지 발견 통계

그림 1-10 1998년부터 2008년까지 미국의 천연가스 생산 구성

가스 하이드레이트는 전 세계적으로 지구 육지의 약 27%와 해수의 90%에 널리 존재합니다. 가스 수화물 매장지. 매장지에는 많은 양의 자원이 있습니다. 천연가스 수화물 자원의 양은 알려진 모든 화석연료 자원의 2배 이상인 것으로 추정되며, 매장량이 얕고 분포가 넓으며 에너지 밀도가 높은 장점을 갖고 있습니다. 현재 천연가스 하이드레이트는 열충격법, 감압법, 화학시약법 등을 통해 자원개발이 가능하다고 여겨지고 있다.

중국은 비전통적인 석유 및 가스 자원이 풍부하고 유형도 다양하며 분포도 광범위하며 미래 석유 및 가스 산업에서 중요한 위치를 차지할 것입니다. 새로운 자원평가 결과에 따르면 국내 셰일석유 자원은 476×108t, 오일샌드 석유자원은 59.7×108t, 석탄층메탄 자원은 36.8×1012m3(매장깊이 2000m 이하)로 나타났다. 우리나라는 타이트 오일, 타이트 가스, 셰일 가스, 오일 셰일, 중유 아스팔트 등 비전통적인 석유 및 가스 자원이 풍부합니다.

3. 비전통적인 석유와 가스의 전략적 돌파구와 중요성

우리 모두가 알고 있듯이 비전통적인 석유와 가스는 오늘날 전통적인 방법과 기술적 수단으로는 탐사하고 개발할 수 없는 자원입니다.

총 자원이 크고 기술 요구 사항이 높으며 물리적 특성이 열악하고 일반 공기 투과도 <1×10-3μm2 및 다공성 <10%가 특징입니다. 자원 개발에는 필요한 기술적, 경제적 조건이 필요합니다. 정신의 해방을 통해서만 우리는 석유와 가스를 해방시킬 수 있고 비전통적인 자원의 전통적인 자원으로의 전환을 촉진할 수 있습니다.

최근 몇 년간 전 세계의 비전통적인 석유 및 가스 탐사는 일련의 획기적인 발전을 이루었습니다. 타이트 가스와 석탄층 메탄은 글로벌 비전통 천연가스 탐사의 핵심 영역이 되었고, 타이트 오일은 글로벌 비전통 석유 탐사의 하이라이트 영역이 되었으며, 셰일가스는 글로벌 비전통 천연가스 탐사의 핫스팟이 되었습니다. 글로벌 비전통적 석유 및 가스 탐사 및 개발은 큰 진전과 전략적 돌파구를 마련했습니다. 특히 북미 지역은 천연가스 생산량이 전 세계 생산량의 27.2%를 차지해 세계 최대의 천연가스 생산 지역이다. 미국의 비전통 천연가스 개발은 급속히 발전하고 있으며 비전통 가스 생산 비중이 50%에 달했다. 미국의 총 천연가스 생산량은 1970년에 6000×108m3를 넘어 1973년에 6400×108m3로 정점에 이르렀다. 이후 20년간 생산량은 계속 감소하다가 2009년에는 총 생산량이 6000×108m3으로 증가했다. 이는 주로 비전통 천연가스의 기여 때문이다(그림 1-11). 첫 번째 돌파구는 치밀가스였고, 그 다음에는 석탄층 메탄, 그리고 셰일가스였습니다.

그림 1-11 수년에 걸친 미국의 천연가스 생산 변화

세계적인 비전통적 석유 및 가스 혁신으로 인해 다음과 같은 중요한 사실이 밝혀졌습니다. 첫째, 비전통적 석유 및 가스 개발 둘째, 비전통적인 석유 및 가스 개발을 촉진하는 데 있어 기술적 혁신과 대규모 적용이 중요한 요소입니다. 셋째, 석유 및 가스 가격 상승이 정책적 지원을 제공했습니다. 비전통적인 석유 및 가스 개발을 위한 강력한 추진력, 넷째, 주요 분야의 돌파구에는 장기적인 기초 이론 연구와 기술 연구가 필요합니다. 다섯 번째는 오해입니다. 이는 탐구가 금지된 영역입니다. 비전통 자원의 전통 자원으로의 전환을 촉진합니다. 셰일가스를 예로 들면, 셰일가스 탐사 및 개발의 획기적인 발전은 자원 증가, 저수지 형성 이론 및 개발 기술 측면에서 큰 의미를 가지며 탐사 분야의 확장과 개발에 심오한 영향을 미쳤습니다. 석유 및 가스 산업: ① 제한된 자원 영역을 돌파하고 자원 유형 및 자원량을 증가시킵니다. 기존 탐사에서 셰일은 비저장소로 간주되며 통합 소스 및 저장소로서의 유효 자원량은 무시됩니다. 전통적인 축적 이론을 깨고 기존 저장소 존재의 하한을 돌파합니다. 트랩 축적에 대한 전통적인 관점은 나노 크기의 기공 목을 가진 저장소도 천연 가스를 축적할 수 있음을 확인합니다. ③ 비전통적인 기술의 획기적인 발전으로 석유 및 가스 탐사의 업그레이드를 실현합니다. 및 개발 기술을 통해 전통적 및 비전통적 석유 및 가스 개발 기술 개발을 주도하고, 타이트 오일 및 가스, 셰일 오일과 같은 비전통적 자원을 홍보합니다.

1. 비전통 가스 탐사의 핵심 분야로 자리 잡은 타이트 가스

밀도 가스는 세계에서 가장 먼저 개발된 것으로 비전통 가스 생산량의 약 75%를 차지합니다. 현재 미국은 23개 분지에서 900개 이상의 치밀가스전을 발견했으며, 회수 가능 자원은 13×1012m3, 회수 가능 매장량은 5×1012m3이며, 2009년 생산량은 1890×108m3입니다. 치밀가스의 급속한 발전은 주로 지질학적 이해의 진보와 파쇄 기술의 획기적인 발전에 기인합니다.

우리나라는 오르도스(Ordos), 쓰촨(Sichuan), 투하(Tuha) 및 기타 분지에서 풍부한 타이트가스 자원을 발견했습니다. 현재 타이트가스 매장량과 생산량은 전국 전체의 약 30%를 차지합니다. 우리나라 7개 주요 유역에 대한 평가 결과, 치밀가스에 유리한 탐사 면적은 27×104km2, 자원량은 약 (9-12)×1012m3로 미래 천연가스 탐사에 있어 중요한 현실적 분야인 것으로 나타났다.

2. 글로벌 비전통 석유 탐사의 밝은 빛이 된 타이트 오일

타이트 오일의 돌파구에 이어 북미 바켄 타이트 오일도 해외에서 주목받고 있다. "검은 금"이라고도 불립니다. 2006년에 발견자 Findley는 AAPG 올해의 뛰어난 탐험가 상을 수상했습니다. 2008년 바켄 타이트 오일은 대규모 개발을 이루었고 세계 10대 발견 중 하나로 선정되었습니다. 저류층은 석유원암에 미사사암, 탄산암 등이 끼워져 있으며, 바켄유저류 면적은 7×104km2, 매몰깊이는 2590~3200m, 고운암 실트암의 두께는 5~10m이며, 투수성은 (0.1 ~1) × 10-3μm2, 기공률 10% ~ 13%, 경질유 품질 API 41° ~ 44°, 자원량은 약 566 × 108t(USGS)입니다. 현재 북미에서는 19개의 타이트 오일 유역이 발견되었으며, 여기에는 Bakken 타이트 사암, Eagle Ford 타이트 석회암 등 4세트의 주요 타이트 오일 생산층이 있으며 회수 가능 매장량은 6.4×108t이고 2009년 생산이 확인되었습니다. 1230×104t.

북미 타이트 오일의 대규모 개발은 주로 2005년 이후 수평 유정 단계적 파쇄 기술의 대규모 적용에 따른 것입니다. 수평 유정의 초기 석유 생산량은 500t/d이며, 안정적인 생산량은 15-25t/d입니다. d, 급속한 산업 발전을 달성한다.

타이트 오일은 우리나라에 널리 분포되어 있으며, 쓰촨 분지의 중부 쓰촨 쥐라기, 오르도스 창 7 타이트 사암, 발해만 사허지에 층의 호수 탄산염, 백악기 이회토를 중심으로 널리 분포되어 있습니다. Jiuquan 분지와 Junggar 분지의 페름기 고운암은 대규모 타이트 오일이 형성되기 위한 지질학적 조건을 가지고 있습니다.

3. 석탄층 메탄은 비전통적 천연가스 탐사의 중요한 분야가 되었습니다

현재 전 세계에서 사용되는 석탄층 메탄의 총 자원은 약 (91~260) ×1012m3, 최신 통계 결과는 256.1×1012m3이다(Oil & GasJournal on Line, 2007). 2001년 미국천연가스연구소는 미국의 석탄층 메탄 자원이 21.19×1012m3, 러시아의 석탄층 메탄 자원이 (17~113)×1012m3라고 발표했다. 세계 주요 석탄 생산국들은 현재 석탄층 메탄 개발을 매우 중시하고 있으며, 현재 전 세계 74개 석탄 보유국 중 35개국이 석탄층 메탄에 대한 연구개발을 진행하고 있으며, 그 중 절반 정도가 보유하고 있습니다. 석탄층 메탄에 대한 특별 탐사 및 테스트를 수행했습니다. 미국, 영국, 독일, 러시아 및 기타 국가에서는 석탄층 메탄의 개발 및 활용이 더 일찍 시작되었습니다. 1970년대 후반부터 1980년대 초반까지 미국에서 석탄층 메탄 채굴이 시작되어 1983년부터 1995년까지 12년 동안 연간 석탄층 메탄 생산량이 1.7×108m3에서 250×108m3으로 급증했고, 규모가 급속히 형성됐다. 2005년 생산량은 500×108m3를 넘어 미국 전체 천연가스 생산량의 8~10%를 차지했다. 이는 미국 석탄층 메탄 산업의 발전 속도에 큰 영향을 미쳤다. 미국은 전 세계의 주목을 받았다. 캐나다는 1978년부터 석탄층 메탄 채굴 테스트를 시작했습니다. 연간 석탄층 메탄 생산량은 2002년 약 1×108m3에서 2004년 15.5×108m3으로 증가했으며, 2020년에는 207×108m3, 2024년에는 310×108m3에 이를 것으로 예상됩니다. 호주는 1996년부터 2004년까지 매년 12.85×108m3의 석탄층 메탄을 생산했습니다. 호주의 석탄층 메탄 개발은 주로 시드니, 거네다, 갈릴리, 본 등을 포함한 동부의 여러 페름기-트라이아스기 석탄 함유 분지에 집중되어 있으며, 그 중 석탄층 메탄 생산량의 78%는 퀸즈랜드의 본 분지에서 나옵니다.

우리 나라의 석탄층 메탄 개발은 늦게 시작되었습니다. 1994년 석탄층 메탄의 특별 탐사 이후 현재 우리 나라는 진수 분지에서만 석탄층 메탄의 산업적 생산을 달성하고 있습니다. 석탄층메탄 개발의 획기적인 단계. 2010년 우리나라 석탄층메탄 생산능력은 25×108m3에 도달하여 우리나라 석탄층메탄산업의 급속한 발전을 실현할 것이다. 체코, 폴란드, 벨기에, 영국, 러시아, 우크라이나, 인도, 짐바브웨 등 일부 국가에서도 석탄층 메탄의 평가 및 탐사에 참여하고 있습니다. 일반적으로 석탄층 메탄의 대규모 개발은 다음과 같습니다. 아직은 불가능합니다. 2007년 세계 석탄층 메탄 생산량은 약 700×108m3였으며, 그 중 미국, 캐나다, 호주가 세계 주요 석탄층 메탄 생산량을 차지하고 있습니다. 미국의 생산량은 약 540×108m3이고, 캐나다의 생산량은 거의 100×입니다. 108m3이며, 호주의 생산량은 약 50×108m3입니다.

4. 셰일가스는 비전통적인 천연가스 탐사의 핫스팟이 되었습니다

최근 몇 년간 셰일가스 '혁명'이 전 세계적으로 시작되었습니다. 돌파구는 다음과 같습니다. 자원의 유형과 양을 늘리고 기존 저장소의 하한과 전통적인 트랩 축적 개념을 돌파하고 기존 및 비전통 석유 및 가스 개발 기술의 개발을 추진하며 석유 및 가스 생산 병목 기술의 업그레이드를 실현합니다. 북미 셰일가스 생산량은 2006년 200×108m3를 넘어섰고, 2009년에는 900×108m3를 넘어섰다. 셰일가스의 급속한 발전은 2003년 이후 수평유정과 파쇄기술의 획기적인 발전이 주원인이다. 현재 북미에는 Barnett, Fayetteville, Haynesville 등 8개의 중요한 셰일가스 생산지가 형성되어 있으며, 확인된 회수 가능 매장량은 약 1×1012m3이며, 2009년 생산량은 1000×108m3입니다. 생산량은 930×108m3이고, 캐나다 셰일가스 생산량은 930×108m3이다. 셰일은 주로 100~200nm의 기공을 발달시킵니다. 셰일에는 투과성이 거의 없다는 것이 확인되었습니다. 수평 유정 파쇄를 통해 셰일 "인공 가스"를 형성함으로써 "인공" 투과성이 달성됩니다.

중국은 해양 셰일, 해양-대륙 전환기 셰일, 대륙 셰일 등 세 가지 유형의 셰일을 개발하고 있는데, 그 중 해양 셰일가스가 가장 현실적이며, 최근 쓰촨성 남부의 고생대가 핵심 지역이다. 획기적인. 우리나라의 셰일가스 탐사연구는 지역연구의 핵심지역 선정, Well Wei 201에서 최초로 나노규모의 기공 발견, 중국 내 셰일가스 산업화 시범구의 첫 번째 배치 등 중요한 진전을 이루었습니다. 중국국영석유공사가 창닝(長寧)과 자오통(趙丹)을 설립하였습니다. 진행은 순조롭게 진행되었으며 중요한 발견이 이루어졌습니다. 그러나 중국의 셰일가스는 높은 열발산, 깊은 매몰, 복잡한 지표면, 수자원 부족 등 특별한 특성을 갖고 있어 탐사 및 개발에 특별한 주의를 기울여야 합니다.

석유 및 가스 탐사의 역사에서 오해는 탐사의 금지 영역입니다. 기존의 사고로는 비전통적인 석유 및 가스를 찾을 수 없습니다. 연속적인 석유 및 가스 저장소에 대한 이해는 기존의 불연속성을 깨고 탐사 금지 구역을 돌파합니다.