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남해 대륙붕 PZ-1 시추공 주변 현무암 대지 구조의 CO<sub>2</sub> 지중저장용량 평가
신승용,강무희,신영재,정순홍,Shin, Seung Yong,Kang, Moohee,Shinn, Young Jae,Cheong, Snons 대한자원환경지질학회 2020 자원환경지질 Vol.53 No.1
CO<sub>2</sub> 지중저장은 현재 온실가스 감축을 위한 CCS(Carbon Capture & Storage) 저장기술 중 가장 안정적이고 효과적인 기술로 평가되고 있다. 지중저장 대상 염대수층은 일반적으로 CO<sub>2</sub>가 초임계상태로 저장될 수 있는 지하 800 m 이상의 심도에 위치하고, 그 상부에 지표로의 CO<sub>2</sub> 누출을 막는 광역적인 불투수성 덮개암층이 분포해야 한다. 본 연구에서는 남해 대륙붕 탄성파 및 시추공 자료를 해석하여 덮개암으로 활용할 수 있는 현무암층과, 하부 염대수층이 발달하고 있는 현무암 대지 구조를 CO<sub>2</sub> 지중저장 유망구조로 제시하였다. 연구지역 주입대상 염대수층의 지중저장용량을 평가하기 위해 총 공극률은 시추공 감마 및 음파검층 자료를 이용하여 산출하였으며, 염대수층 구간의 온도/압력 조건을 고려하여 CO<sub>2</sub> 밀도를 계산하였다. 정확한 주입대상 염대수층의 체적을 산정하기 위해 x, y, z 축 방향으로 일정한 크기를 가지는 3차원 지질 격자 모델을 구성하였고, 염대수층 3차원 공간의 물성 분포를 지구통계학적 기법으로 예측하는 물성 모델링을 수행하여 총 공극률 값을 지질 격자에 할당하였다. U.S. DOE 방법을 이용하여 남해 대륙붕 현무암 대지 구조의 CO<sub>2</sub> 지중저장용량 평가 결과 평균 약 8,417만 CO<sub>2</sub>톤(최소 4,207만 ~ 최대 1억 4,379만 CO<sub>2</sub>톤)이 주입대상 염대수층 구간에 저장 가능한 것으로 예측되었다. CO<sub>2</sub> geological storage is currently considered as the most stable and effective technology for greenhouse gas reduction. The saline formations for CO<sub>2</sub> geological storage are generally located at a depth of more than 800 m where CO<sub>2</sub> can be stored in a supercritical state, and an extensive impermeable cap rock that prevents CO<sub>2</sub> leakage to the surface should be distributed above the saline formations. Trough analysis of seismic and well data, we identified the basalt flow structure for potential CO<sub>2</sub> storage where saline formation is overlain by basalt cap rock around PZ-1 exploration well in the Southern Continental Shelf of Korea. To evaluate CO<sub>2</sub> storage capacity of the saline formation, total porosity and CO<sub>2</sub> density are calculated based on well logging data of PZ-1 well. We constructed a 3D geological grid model with a certain size in the x, y and z axis directions for volume estimates of the saline formation, and performed a property modeling to assign total porosity to the geological grid. The estimated average CO<sub>2</sub> geological storage capacity evaluated by the U.S. DOE method for the saline formation covered by the basalt cap rock is 84.17 Mt of CO<sub>2</sub>(ranges from 42.07 to 143.79 Mt of CO<sub>2</sub>).
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포항 분지 제3기층 시추코아 유기물의 석유 지화학적 특성
이영주,곽영훈,윤혜수,정태진,오재호,김학주,강무희,Lee Youngjoo,Kwak Young Hoon,Yun Hye Su,Cheong Tae Jin,Oh Jae Ho,Kim Hagju,Kang Moohee 한국석유지질학회 1997 한국석유지질학회지 Vol.5 No.1
포항 분지 신제3기 연일층군 퇴적물내 유기물의 석유 지화학적 특성연구를 위하여 시추공 B, E, F, H에서 이암 시추 시료를 채취하여 유기탄소 분석, Rock-Eval 열분석을 실시하였다. 또한 각 시추공의 선별된 시료에 대해서 케로젠을 분리하고 비투멘을 추출하여 광학 현미경 관찰, 적외선 분광 분석, 생물표기화합물 분석을 실시하였다 시추공 시료의 유기탄소 함량은 $0.55{\~}3.74{\%}$로 석유 근원암의 조건을 갖추었고 석유 생성 잠재력을 나타내는 S1+S2 값은 H공을 제외한 거의 모든 시료에서 각각 2mgHC/gRock 이상을 나타내어 시추공 시료의 유기물 함량 및 유기물의 석유 생성 잠재력은 대체로 양호한 것으로 나타났다. Rock-Eval 열분석, 적외선 분광 분석 및 케로젠의 현미경 관찰을 통해서 살펴본 B, E, F 시추시료의 유기물은 타이프 II에 비교되었고 H공의 시료는 육성 기원 유기물이 우세해서 타이프 III에 비교되었다 H공 시료의 유기물이 다른 시추공 시료의 그것에 비해 석유 생성 잠재력이 상대적으로 낮은데 이는 분지의 가장자리에 위치하여 육성 유기물의 함량이 상대적으로 많은데 기인하는 것으로 해석된다. 연일층군 유기물의 열 성숙도는 미성숙 단계이고 시추 심도에 따른 뚜렷한 열적 진화 양상을 나타내지 않았다. 석유 지화학적 분석 자료를 종합하면 포항 분지 연일층군은 유기탄소의 함량 및 석유 생성 잠재력은 양호하지만 열적으로 미성숙 상태라서 아직 석유 생성 단계에 이르지 못하였는데 이는 주로 퇴적층의 매몰 심도가 얕은 것에 기인하는 것으로 판단된다. 케로젠의 현미경 관찰 결과와 생물표기화합물 분석에 의하면 연일층군 유기물은 주로 해양기원 유기물로 구성되어 있으나 육상 기원 유기물도 상당히 포함되어 있었으며, 프리스테인/파이테인의 비율을 고려 할 때 환원 환경하에서 퇴적된 것으로 보인다. 이런 퇴적 환경 및 유기물 특징을 고려했을 때 포항 분지는 육지에서 가까운 바다로 주변 육상 기원 유기물의 유입이 용이했던 것으로 여겨진다. 시추공 분석 시료의 최하부 구간에는 육상 기원 유기물이 우세한데 이는 포항 분지 초기의 육성 퇴적 환경의 영향에 의한 것으로 해석된다. Core samples from the B, E, F, H wells in the Tertiary Pohang Basin were analysed for total organic carbon (TOC) content and subject to Rock-Eval pyrolysis in order to assess petroleum geochemical characteristics of organic matter. Following geochemical screening, we selected samples from each well for the study of bitumen and kerogens such as optical observation, infra-red spectroscopy and biomarker analyses. Sediments of the Tertiary Yonil Group contain total organic carbon ranging from $0.55{\%} to 3.74{\%}$ with S1+S2 values higher than 2mgHC/g Rock in B, E and F wells, which indicates fair hydrocarbon generation potential. Most organic matter in the B, E, F wells is compared to type II based on the Rock-Eval pyrolysis, infra-red spectroscopy and optical observation. However, organic matter in the H well is compared to type III because the well is located at the margin of the basin where the preservation of terrestrial material is dominant. Geochemical analyses show that organic matter in the Yonil Group is thermally immature although thermal maturity slightly increases with depth. Maturity levels of the extracted kerogens are similar to those of bulk samples ($Tmax<435^{\circ}C$. Petroleum geochemical charateristics of the sediments in the Tertairy Yonil Group is fair in terms of the organic richness and hydrocarbon genetic potential, but organic matter is thermally immature due to the shallow burial depth. Optical observation of the kerogens and biomarker analysis show that organic matter in the Yonil Group is both marine and terrestrial origin, although it was deposited in marine environment. Pristane/phytane ratio suggests rather anoxic depositional environment. Transitional characteristics of organic matter indicate that the marine Yonil Group was deposited near the terrestrial environments. Input of terrestrial organic matter is more prevalent in the samples recovered from the lowermost horizon in the wells due to the terrestrial environment at the time of basin formation.
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