장기분지 사암과 역암 공극 내 초임계 이산화탄소 대체저장효율 측정에 의한 이산화탄소 저장성능 평가

Evaluation of the CO2 Storage Capacity by the Measurement of the scCO2 Displacement Efficiency for the Sandstone and the Conglomerate in Janggi Basin

국내 이산화탄소 지중저장 저장암의 저장성능을 평가하기 위하여, 이산화탄소 주입 시 저장암 내 공극수와 대체되는 초임계이산화탄소(scCO2 )량을 실험실에서 측정하는 기술을 개발하였다. 국내 CO2 육상 지중저장 후보지로 판단되는 장기분지 사암과 역암에 대하여, 지중 저장 조건에서 scCO2 를 저장암 내부로 주입하는 경우, 공극 내 존재하는 지하수를 대체하여 저장되는 scCO2 대체저장효율(displacement efficiency)을 측정하였다. 국내 육상 지중저장 후보지인 장기분지 주변 대심도 시추공에서 채취한 사암과 역암 코어를 훼손하지 않고 그대로 사용하여 대체저장효율을 측정 할 수 있는 ‘이중벽 고압셀’을 제작하였다. 시추한 암석 코아를 원형 그대로 고압셀 내부에 밀착시켜 scCO2 를 암석 공극 내 충분히 주입 한 후, 공극에 포화되어 있던 지하수와 대체된 scCO2 대체저장효율을 측정한 결과, 장기분지역 암과 사암의 평균 scCO2 대체저장효율은 각각 31.2%와 14.4%이었다. 장기분지 역암과 사암의 scCO 2 저장량을 계산하기 위하여 대심도 시추 자료, 시추 부지 주변 지질조사 및 물리탐사 자료로부터 주입 후보지 하부에 존재하는 장기 분지 역암과 사암층의 평균 두께를 각각 50 m, 두 지층의 연장 면적을 주입공 주변으로 반경 250 m로 가정하였다. 실험으로부터 얻어진 scCO2 대체저장효율, 평균 유효 공극률, 지중저장 조건에서 scCO2 의 밀도값 등을 이용하여 계산된 시추공 주변 하부 장기분지 역암과 사암층의 scCO2 저장량은 264,592 t (metric ton)으로 계산되었다. 본 실험 결과로부터 대심도 시추공 주변 장기분지의 역암과 사암층은 수 만톤 규모의 CO2 주입과 저장 실증 시험을 위해 충 분한 저장성능을 보유하고 있는 국내 육상 CO2 지중저장 후보지임을 입증하였다.

To evaluate the CO2 storage capacity for the reservoir rock, the laboratory scale technique to measure the amount of scCO2 , replacing pore water of the reservior rock after the CO2 injection was developed in this study. Laboratory experiments were performed to measure the scCO2 displacement efficiency of the conglomerate and the sandstone in Janggi basin, which are classified as available CO2 storage rocks in Korea. The high pressurized stainless steel cell containing two different walls was designed and undisturbed rock cores acquired from the deep drilling site around Janggi basin were used for the experiments. From the lab experiments, the average scCO2 displacement efficiency of the conglomerate and the sandstone in Janggi basin was measured at 31.2% and 14.4%, respectively, which can be used to evaluate the feasibility of the Janggi basin as a scCO2 storage site in Korea. Assuming that the effective radius of the CO2 storage formations is 250 m and the average thickness of the conglomerate and the sandstone formation under 800 m in depth is 50 m each (from data of the drilling profile and the geophysical survey), the scCO2 storage capacity of the reservoir rocks around the probable scCO2 injection site in Janggi basin was calculated at 264,592 metric ton, demonstrating that the conglomerate and the sandstone formations in Janggi basin have a great potential for use as a pilot scale test site for the CO2 storage in Korea.