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물-CO2-탄화수소 혼합물간의 상거동 해석을 위한 CPA 상평형 모델 개발
하세훈,이태훈,권순일,이영수,성원모 한국자원공학회 2009 한국자원공학회지 Vol.46 No.1
일반적으로 유전에서는 1, 2차 회수 이후에도 많은 양의 오일이 저류층에 잔류하게 되는데, 이러한 잔류오일의 상당부분은 3차 회수과정을 통해 생산증진이 되며, CO2 miscible 공법은 그 중 한 공법이다. CO2 miscible 공법은 오일의 추가 회수뿐만 아니라 지구온난화의 주범인 CO2를 처리할 수 있다는 장점을 가지고 있어서 최근에 급격히 증가하는 추세이다. 이에 따라 지하 저류층의 조건에서 CO2와 오일간의 보다 정확한 상거동 해석을 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 상거동해석시, 물은 탄화수소와 반응을 하지 않으므로 석유개발 분야에서는 일반적으로 물을 고려하지 않았다. 그러나 물의 포화도가 높은 경우 물과 물간의 association 현상으로 인하여 혼합물의 상거동에 영향을 미치게 되므로 화학공정분야에서는 물이나 알코올과 같은 극성화합물의 association 현상을 고려한 상태방정식들이 이전부터 개발되어 왔다. 이에 본 연구에서는 물과 CO2 및 탄화수소 혼합물간의 상거동 해석을 실시하기 위해 Soave-Redlich-Kwong(SRK) 3차 상태방정식과 함께 물과 같은 극성화합물이 포함된 혼합물시스템에서의 상평형 계산이 보다 더 정확하다고 알려져 있는 Cubic-Plus-Association(CPA) 상태방정식을 이용하여 상평형 모델을 개발하였다. CPA 상태방정식은 3차 상태방정식인 SRK 식에 Statistical Associating Fluid Theory(SAFT) 모델의 association 항을 결합한 것으로 이 모델을 활용하여 단일성분과 2성분 시스템에 대한 타당성 검증을 수행한 결과 실제 데이터와 잘 일치함을 확인할 수 있었다. 또한 물과 CO2 및 탄화수소의 다성분 혼합물간의 상거동 해석을 실시하여 압력과 온도에 따른 상의 경계와 부피비를 규명하였다. 본 연구의 상평형 모델을 적용하여 현재 생산 중인 유전인 스코틀랜드 북서부 해상에 위치한 캡틴유전의 오일 성분에 대해서도 상거동 해석을 수행하였으며, 이를 활용하여 Minimum Miscible Pressure(MMP)를 산출한 결과 캡틴유전에 CO2 공법 적용 시에는 immiscible 유동이 발생함을 알 수 있었다. The CO2 miscible flooding as one of the tertiary recovery methods is applied to produce additional oil that still remains remarkably in reservoir after primary and secondary recovery processes. CO2 miscible flooding has proliferated due to its advantages of enhances in the oil recovery as well as CO2 sequestration. Therefore, recently numerous researches on phase behavior of CO2-oil have been conducted at the underground reservoir condition. In petroleum development industry, water is not generally considered in phase behavior analysis since water does not react with hydrocarbon. However, when water saturation is very high, water does affect in phase behavior of the mixture due to association effect of the water itself. And hence, in chemical process industry, the equation of state considering the association effect of polar compound such as water and alcohol have been developed. In this study, CPA-EOS model together with SRK cubic equation has been developed in order to conduct phase behavior analysis of water-CO2-hydrocarbon system that contains polar compound like water. In order to validate the developed model, we have performed phase behavior analysis for single-component as well as two-component systems. The results show the excellent matches with the experimental data. Also, we have characterized phase boundary and their volume fraction according to pressure and temperature by conducting the phase behavior analysis for multi- component mixture of water-CO2-hydrocarbon. Finally, the model was utilized for the phase behavior analysis of oil mixture sampled in Captain producing oil field located at NW offshore, Scotland. With the aid of the result of phase behavoir analysis, minimum miscible pressure was calculated. Its result indicates that oil and CO2 mixture in the reservoir condition is found to be immiscible when CO2 flood is planning to be applied to Captain field.
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생산유전의 CO<sub>2</sub> 공법 적용성 평가를 위한 평가차트 개발 및 응용
권순일,조현진,하세훈,이원규,양성오,성원모,Kwon, Sunil,Cho, Hyunjin,Ha, Sehun,Lee, Wonkyu,Yang, Sungoh,Sung, Wonmo 한국화학공학회 2007 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol. No.
본 연구에서는 회수증진기법 중 하나인 $CO_2$ 공법을 생산유전에 적용할 경우, 적용성 여부를 간단하고 정량적으로 평가할 수 있도록 하기 위한 평가차트를 개발하였다. 이 평가차트는 소스의 이용성, $CO_2$-오일의 혼합도, 저류층 및 오일 특성의 적정성, 주입기법의 평가항목으로 구성되어 있다. 저류층 및 오일의 특성에서 오일 비중, 오일 점성도, 오일 포화도, 저류층 온도 및 투과도의 기본평가항목에 대해서는 점수로 평가되며, $CO_2$ 순도, 저류층 두께 및 경사도 등의 추가평가항목에 대해서는 상 중 하로 구분하여 정량적으로 평가된다. 또한 미서블공법의 주입기법 평가에서는 지층경사, 수직투과성 및 저류층 두께 등에 따라 연속주입공법과 WAG($CO_2$) 공법의 여부가 정성적으로 평가된다. 이와 같이 구성된 평가차트에 대해 $CO_2$ 공법이 성공적으로 수행된 51개 유전의 적용사례를 분석하여 이를 토대로 $CO_2$ 공법이 가능한 추천점수를 설정하였다. 본 연구에서 개발한 평가차트를 국내 기업이 참여중인 스코틀랜드의 캡틴 생산유전과 베네수엘라의 오나도 생산유전에 적용하여 $CO_2$ 공법의 적용 가능성 여부를 평가하였다. 여기서 캡틴 유전은 저류층의 공극률과 투과도가 매우 양호하나, $C_{21+}$ 이상의 무거운 탄화수소 함유량이 54%를 넘는 중질유이다. 따라서 이러한 중질오일은 $CO_2$와 비미서블공법으로 진행되므로 비미서블공법 기준하의 기본평가항목에 대해서만 평가한 결과 비미서블 $CO_2$ 공법이 적정한 것으로 평가되었다. 한편, 베네수엘라의 오나도 유전에 대해서는 최소 미서블압력이 저류층 압력보다 낮게 산출되어 미서블 $CO_2$ 공법이 적용 가능할 것으로 평가되었다. In this study, we present the evaluation chart for assessing the applicability of $CO_2$ flooding method to oil reservoirs. The evaluation chart consists of four categories as source availability, miscibility, applicability and injecting method of miscible flooding. The applicability of reservoir and oil in the chart has basic items of the properties such as oil gravity, viscosity, oil saturation, reservoir temperature and permeability, and these are quantitatively graded. Meanwhile, for additional items of $CO_2$ purity, reservoir thickness and formation dip, they are graded as "highmediumlow". In the case of evaluating the injection method of either continuous injection or WAG ($CO_2$), the qualitative decision will be made according to formation dip, vertical permeability, reservoir thickness, etc. The recommended score in the chart was assigned by utilizing 51 oil producing fields which $CO_2$ flooding is successfully being applied. The evaluation chart developed in this work has been applied to the Captain oil producing field located in Scotland as well as to the Onado oil field of Venezuela, which Korean oil companies have participated in. For the Captain field, the reservoir quality in terms of permeability and porosity is considered to be very excellent to flow the oil. The oil in captain field contains heavier component of $C_{21+}$ as 54%. Therefore, this heavy oil could be immiscibly displaced, hence the evaluating result with the basis of immiscible criteria shows that $CO_2$ immiscible flooding in this field could be properly applied. In the case of Onado oil producing field, since the estimated minimum miscibility pressure is lower than the reservoir pressure, it was assessed that the Onado field would be efficiently conducted for $CO_2$ miscible flooding.
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김선우(Sunwoo Kim),막심 소로킨(Maksim Sorokin),하세훈(Sehoon Ha),이제희(Jehee Lee) 한국컴퓨터그래픽스학회 2021 한국컴퓨터그래픽스학회 학술대회 Vol.2021 No.7
본 연구에서는 사람의 운동을 이용하여 사족 보행 로봇을 제어하는 새로운 시스템을 제시한다. 사람의 운동을 통한 제어는 사족 보행 로봇에게 한정되지 않은 다양한 제어 목표를 갖고 즉각적으로 반응하여 움직일 수 있게끔 한다. 이와 같은 시스템을 만들기 위해서 본 연구에서는 기존의 직접적인 방식의 자세 매핑 방법이 아닌 인공신경망을 이용한 매핑 방식을 제안하였다. 또한, 강화학습을 통해 로봇의 운동 정책을 수립하였다. 마지막으로 새로운 제어 시스템 모델을 제시함으로써, 사람의 자유분방한 움직임을 통해 사족 보행 로봇 제어에 제한을 없애고 다양한 움직임을 생성해냈다. 본 연구에서는 보행, 뛰기, 팔 뻗기, 몸체 회전 및 굽히기 등 다양한 사람의 운동을 통해 물리 시뮬레이션 상의 사족 보행 로봇을 제어할 수 있음을 입증하였다.
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