Shale gas The promise and the Peril Ch.1

Chapter 1. So where did all this gas come from suddenly

 

Shale gas는 갑자기 어디서 뚝 떨어진 자원이 아니라 그동안 상업적 기술적으로 개발이 불가능하였던 것을 2000년대 들어 Hydraulic fracturing과 Horizontal Drilling 기술의 발전으로 개발이 가능해진 자원이다.

 

석유(petroleum)의 축적(Accumulation)을 위해서는 3가지 조건이 충족되어야하는데 석유가 생성되는 Source rock이 있어야 하고 그 석유가 동,정적 평형을 이루기 위해 일어나는 Migration이 되어 Trap구조에 의해 더 이상 porous media에서 유동이 일어나지 않고 축적되어야한다.

 

Shale gas는 새로운 자원이 아니라 Source rock에 갇혀있는 gas로써 매우 tight한 구조로 인해서 인위적인 기술 없이는 유동이 일어날 수 없다. 매우 낮은 nanodarcy를 갖는 셰일층에서 가스가 10m를 이동하기 위해서는 100여년이 소요된다고 한다. 즉 자연상태로의 상업적인 셰일가스 개발은 불가능하다.

 

이를 가능하게 해주는 가장 중요한 기술이 Hydraulic fracturing 기술인데 이는 이 치밀한 암석에 매우 고압의 물을 주입시켜서 치밀한 암석층에 인위적인 fracturing을 만들어줌으로써 gas가 wellbore로 유입될 수 있는 넓은 공간을 만들어준다. 수압파쇄는 크게 3가지 part로 나뉘며 pad, injection, flush구간이 있다.

 

물이 주입 된 후에 생성된 fracture를 지속적으로 보존하기 위해서는 (or 상부 지층압으로 인해 닫혀버린다 at closure pressure) proppant를 주입하여 그 유동공간을 확보해 주어야 한다. 이는 지하 석탄광에서 광로를 확보하기 위해 beam을 설치하고 안전장치를 설치하는 것과 같은 개념으로 보면 된다.

 

미국 EIA가 발간한 2011년 보고서에서는 셰일가스 매장량 순위를 중국, 미국, 아르헨티나 순으로 매기고 있다. 셰일가스는 석유자원 순수입국인 폴란드. 남아프리카, 터키, 우크라이나, 아시아국가등에 큰 파급력을 주고 있으며 폴란드는 이미 본격적인 탐사 및 개발에 들어간 상태이다. (폴란드의 경우 Major사들이 Shale gas개발을 위해 진출했지만 Russia정부의 압력으로 상업적인 개발이 진행되지 못하고 있는 실정이라고 한다.)