가스하이드레이트 개발과정에서의 단층 재활성화 해석

김형목; 김아람

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자료유형: 학술저널

저자정보: 김형목 (세종대학교) 김아람 (세종대학교)

저널정보: 한국암반공학회 터널과 지하공간 터널과 지하공간 제26권 제2호 (통권 제121호)

발행연도: 2016.4

수록면: 59 - 67 (9page)

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본 논문에서는 해저 하이드레이트 퇴적층에서의 메탄가스 생산 과정에서 발생 가능한 생산정 주변 단층의 재활성화 가능성을 수치해석을 통해 평가하고 재활성화에 따른 미소지진 규모를 예측한 결과를 소개하였다. 가스 생산에 의한 하이드레이트 퇴적층의 유효응력 변화 및 역학적 변형은 TOUGH+Hydrate 코드와 FLAC3D 코드를 순차적으로 연계해석함으로써 시뮬레이션하였다. 단층면 재활성화 기준은 모어쿨롱(Mohr-Coulomb)법칙이 유효한 것으로 가정하였다. 30일간의 시험생산 해석 결과, 감압에 의한 공극압력 감소 및 유효응력의 증가가 주변 단층의 활성화를 일으킬 가능성은 크지 않은 것으로 나타났다. 초기응력 조건에 따른 활성화 가능성을 활동마찰각으로 평가한 결과로부터 수평응력에 비해 수직응력이 상대적으로 큰 정단층 응력조건(normal fault stress regime)에서 단층 재활성화 가능성이 상대적으로 큰 것으로 파악되었다. 또한, 정단층 응력조건에서 단층재활성화에 기인한 유도지진 발생규모를 모멘트 크기(moment magnitude)로 추정할 경우, 모두 음(-)의 값을 보여 인간이 감지하지 어려운 수준의 미소지진에 해당하는 결과를 보였다. 다만, 본 해석은 하이드레이트 생산과정에서의 단층재활성화 가능성 평가를 목적으로 한 해석기법 구축 및 그 적용성을 소개할 목적으로 상당히 단순화된 지질구조 모델을 가정한 결과이므로, 향후 하이드레이트 시험 생산 및 상업 생산 지역에서의 상세 지질구조, 입력 물성 및 생산 설계조건을 반영한 해석에서는 상이한 결과를 보일 수 있을 것이다.

#Fault reactivation #Methane gas production #Hydrate #Induced earthquake #Coupled analysis #Geomechanics #단층재활성화 #메탄가스생산 #하이드레이트 #유도지진 #연계해석 #지오메카닉스

참고문헌 (23)

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김형목, J. Rutqvist, 2015, “호층 구조 가스하이드레이트 퇴적층에서 수직 생산정을 이용한 가스 회수생산 해석”, 2015 한국암반공학회 춘계 총회 및 학술발표회 발표자료집, 2015년 3월, pp. 303-307.

임대희, 김정규, 송재준, 2013, “감압법을 이용한 가스하이드레이트 회수생산시 해저지반 거동예측에 관한 수치해석적 연구, 2013 한국암반공학회 추계 총회 및 학술발표회 발표자료집, 2013년 10월, pp. 206-211.

Cappa, F. and J. Rutqvist, 2011, “Modeling of coupled deformation and permeability evolution during fault reactivation induced by deep underground injection of CO2”, International Journal of Greenhouse Gas Control,Vol. 5, pp. 336-346.

Figueiredo, B., C.F. Tsang, J. Rutqvist, J. Bensabat, and A. Niemi, 2015, “Coupled hydro-mechanical processes and fault reactivation induced by CO2 injection in a three-layer storage formation”, International Journal ofGreenhouse Gas Control, Vol. 29, pp. 432-448.

Gan, Q. and D. Elsworth, 2014, “Analysis of fluid injection-induced fault reactivation and seismic slip in geothermal reservoirs”, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, Vol. 199(4), pp. 3340-3353.

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