KR101258794B1 - 다공성 코어의 회수율 측정 장치 - Google Patents

다공성 코어의 회수율 측정 장치 Download PDF

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장상엽
한정민
박대진
이영수
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한국가스공사
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Abstract

다공성 코어의 측면부로의 압력 누설을 방지할 수 있는 압력 누설 방지 유닛을 적용함으로써, 대기압 조건하에서도 손쉽게 유전 개발에 필요한 3차 회수 증진 공법의 선정을 위한 회수율 시험을 실시할 수 있는 다공성 코어의 회수율 측정 장치가 소개된다. 이러한 다공성 코어의 회수율 측정 장치는 주입 물질 저장용기(100)와, 주입 물질 이송 펌프(200)와, 다공성 코어(30)의 출구면(32)에 배출 배관(L2)을 매개로 연결되는 주입 물질 회수용기(300)와, 주입 압력을 조절하는 정압기(400)와, 상기 다공성 코어(30)의 입구면(31)의 압력을 검출하는 입구 압력 게이지(500)와, 상기 다공성 코어(30)의 출구면(32)의 압력을 검출하는 출구 압력 게이지(600)와, 상기 다공성 코어(30)에 설치되어 상기 다공성 코어(30)의 측면(33)으로 압력이 누설되는 것을 방지하는 압력 누설 방지 유닛(700)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

다공성 코어의 회수율 측정 장치{APPARATUS FOR TESTING RECOVERY RATE OF POROUS CORE}
본 발명은 다공성 코어의 회수율 측정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유전 및 가스전 개발시 생산량이 감퇴하여 3차 회수 증진 공법을 선정할 경우 손쉽게 경향을 예측해 볼 수 있는 다공성 코어의 회수율 측정 장치에 관한 것이다.
일반적으로 유전 및 가스전 개발은 1차 회수 단계, 2차 회수 단계 및 3차 회수 단계를 거쳐 이루어지며, 2차 회수 단계에서 원유 또는 가스의 회수율이 낮아질 경우에도 저류층에는 잔류 오일이 상당부분 존재하기에 3차 회수 단계를 통해 생산증진을 하게 된다. 한편, 3차 회수 단계에서는 여러가지 3차 회수 증진 공법 중 하나를 선정하여 실시하게 되며, 이러한 3차 회수 증진 공법의 선정을 위해 해당 유전 또는 가스전의 다공성 암석을 코어 형태로 추출하여 3차 회수 증진 공법 적용에 따른 경향을 예측하는 시험을 실시한다.
도 1에는 이러한 시험을 실시하기 위한 종래의 다공성 코어의 회수율 측정 장치의 일례가 도시되며, 도 1을 참조하면, 종래의 다공성 코어의 회수율 측정 장치는 폴리머, 이산화탄소, 계면활성제 등의 주입 물질이 저장된 주입 물질 저장용기(10)와 연결된 주입 물질 이송 펌프(20)가 이송 배관(L1)을 통해 다공성 코어(30)의 일면(31)에 연결된다. 한편, 상기 이송 배관(L1)에는 상기 주입 물질을 용액화하여 주입하거나 물과 교차로 주입하는 경우 등 주입 방식의 변화가 요구되는 경우 물을 공급하기 위한 물 주입 펌프(40)가 연결 배관(L3)을 매개로 추가적으로 연결될 수 있다.
상기 다공성 코어(30)의 입구면(31)으로는 주입 물질 또는 주입 물질과 물이 혼합된 혼합 유체가 주입되고, 다공성 코어(30)로 주입된 혼합 유체는 다공성 코어(30)의 출구면(32)을 통해 배출되며 배출 배관(L2)을 통해 후처리 과정으로 이송된다. 다공성 코어(30)에 대한 회수율은 상기 이송 배관(L1)과 배출 배관(L2)에 각각 형성된 입구 압력 게이지(50)와 출구 압력 게이지(60)에서 검출되는 압력의 차를 이용하여 계산되어 진다. 또한, 상기 이송 배관(L1)에는 주입 압력을 조절하기 위한 입구측 정압기(70)와 챔버(80)가 설치되고, 상기 배출 배관(L2)에는 후처리 과정으로 이송되는 유체의 압력을 조절하기 위한 출구측 정압기(90)가 설치된다.
그런데 종래의 다공성 코어의 회수율 측정 장치를 이용한 회수율 측정 시험을 실시할 경우 다공성 코어(30)가 위치하는 지하 2000~3000미터의 조건을 만족시키기 위해 다공성 코어(30)를 압력 용기(P)의 내부에 위치시키고, 압력 용기(P)에 에어 컴프레셔(C)를 연결하여 압력 용기(P)의 내부 압력을 지하 2000~3000미터의 압력과 유사한 고압의 압력으로 유지하였고, 압력 용기(P)의 내부 온도 조절을 위한 온도 조절기(T)를 설치하였으며, 다공성 코어(30)의 외측에 온도 센서(S)를 설치하였다.
하지만 위와 같은 별도의 압력 관련 장치들을 사용할 경우 압력이 누설되거나 충분한 압력을 가하지 못하는 경우가 발생하여 정확한 예측 결과를 도출하기 어렵게 되는 문제점이 있었고, 별도의 압력 관련 장치를 설치하기 위해 많은 비용이 소요되어야하는 문제점이 존재하였으며, 고압의 압력 관련 장치 주변에서 시험을 실시하는 연구자의 안전이 위협될 수 있는 문제점이 존재하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 다공성 코어의 측면부로의 압력 누설을 방지할 수 있는 압력 누설 방지 유닛을 적용함으로써, 대기압 조건하에서도 손쉽게 유전 개발에 필요한 3차 회수 증진 공법의 선정을 위한 회수율 시험을 실시할 수 있는 다공성 코어의 회수율 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다공성 코어의 회수율 측정 장치는 유전 또는 가스전의 암석 샘플인 다공성 코어로 주입되는 물질을 저장하는 주입 물질 저장용기와, 상기 주입 물질 저장용기와 상기 다공성 코어의 사이에 이송 배관을 매개로 연결되어 상기 다공성 코어의 입구면으로 상기 주입 물질을 가압 이송하는 주입 물질 이송 펌프와, 상기 다공성 코어의 출구면에 배출 배관을 매개로 연결되는 주입 물질 회수용기와, 상기 이송 배관에 설치되어 주입 압력을 조절하는 정압기와, 상기 이송 배관에 설치되어 상기 다공성 코어의 입구면의 압력을 검출하는 입구 압력 게이지와, 상기 배출 배관에 설치되어 상기 다공성 코어의 출구면의 압력을 검출하는 출구 압력 게이지와, 상기 다공성 코어에 설치되어 상기 다공성 코어의 측면으로 압력이 누설되는 것을 방지하는 압력 누설 방지 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 압력 누설 방지 유닛은 상기 다공성 코어의 측면에 밀착되어 다공성 코어의 측면을 밀폐하는 밀폐 부재와, 상기 다공성 코어의 입구측 단부에 설치되어 상기 다공성 코어의 입구면으로 이송 배관이 연결될 수 있도록 하는 입구측 밀폐 연결구와, 상기 다공성 코어의 출구측 단부에 설치되어 상기 다공성 코어의 출구면으로 배출 배관이 연결될 수 있도록 하는 출구측 밀폐 연결구를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 밀폐 부재는 열이 가해질 경우 상기 다공성 코어의 측면에 밀착되는 열수축 튜브인 것이 바람직하다.
상기 입구측 밀폐 연결구는 상기 밀폐 부재가 설치된 다공성 코어를 수용하는 원통형 케이스의 입구측 단부에 일체로 형성된 제1 플랜지와, 이 제1 플랜지에 결합하는 제2 플랜지와, 상기 제1 플랜지와 제2 플랜지 사이에 설치되어 상기 다공성 코어의 입구면과 원통형 케이스의 일 측면 사이를 밀봉하는 밀봉 부재와, 상기 제2 플랜지에 삽입 설치되어 일측은 상기 다공성 코어의 입구면을 향하고 타측은 이송 배관과 연결되는 입구측 배관 연결구를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 출구측 밀폐 연결구는 상기 밀폐 부재가 설치된 다공성 코어를 수용하는 원통형 케이스의 출구측 단부에 일체로 형성된 제3 플랜지와, 이 제3 플랜지에 결합하는 제4 플랜지와, 상기 제3 플랜지와 제4 플랜지 사이에 설치되어 상기 다공성 코어의 출구면과 원통형 케이스의 타 측면 사이를 밀봉하는 밀봉 부재와, 상기 제4 플랜지에 삽입 설치되어 일측은 상기 다공성 코어의 출구면을 향하고 타측은 배출 배관과 연결되는 출구측 배관 연결구를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 이송 배관에는 상기 주입 물질을 용액화하여 주입하거나 물과 교차로 주입하기 위한 물 주입 펌프가 연결 설치되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 다공성 코어의 회수율 측정 장치에 따르면, 다공성 코어의 측면부로의 압력 누설을 방지할 수 있는 압력 누설 방지 유닛을 적용함으로써, 대기압 조건하에서도 손쉽게 유전 개발에 필요한 3차 회수 증진 공법의 선정을 위한 회수율 시험을 실시할 수 있게 되고, 이를 통해 고압 장치의 설치를 위한 비용이 절감될 수 있게 되며, 고압 환경하에서 발생할 수 있었던 연구자에 대한 안전 문제가 해결될 수 있게 된다.
도 1은 종래의 다공성 코어의 회수율 측정 장치의 일례를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다공성 코어의 회수율 측정 장치를 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다공성 코어의 회수율 측정 장치에 적용된 압력 누설 방지 유닛 및 다공성 코어를 나타낸 도면.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다공성 코어의 회수율 측정 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다공성 코어의 회수율 측정 장치에 적용된 압력 누설 방지 유닛 및 다공성 코어를 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다공성 코어의 회수율 측정 장치는 유전 또는 가스전의 암석 샘플인 다공성 코어(30)로 주입되는 폴리머, 이산화탄소, 계면활성제 등과 같은 물질을 저장하는 주입 물질 저장용기(100)와, 상기 주입 물질 저장용기(100)와 상기 다공성 코어(30)의 사이에 이송 배관(L1)을 매개로 연결되어 상기 다공성 코어의 입구면(31)으로 상기 주입 물질을 가압 이송하는 주입 물질 이송 펌프(200)와, 상기 다공성 코어(30)의 출구면(32)에 배출 배관(L2)을 매개로 연결되는 주입 물질 회수용기(300)와, 상기 이송 배관(L1)에 설치되어 주입 압력을 조절하는 정압기(400)와, 상기 이송 배관(L1)에 설치되어 상기 다공성 코어(30)의 입구면(31)의 압력을 검출하는 입구 압력 게이지(500)와, 상기 배출 배관(L2)에 설치되어 상기 다공성 코어(30)의 출구면(32)의 압력을 검출하는 출구 압력 게이지(600)와, 상기 다공성 코어(30)에 설치되어 상기 다공성 코어(30)의 측면(33)으로 압력이 누설되는 것을 방지하는 압력 누설 방지 유닛(700)을 포함하며, 상기 정압기(400)의 일측에는 챔버(410)가 설치되며, 주입 물질 이송 펌프(200)에는 주입 물질을 보다 높은 압력으로 이송하기 위한 에어 컴프레셔(C)가 더 연결될 수 있다.
한편, 상기 이송 배관(L1)에는 상기 주입 물질을 용액화하여 주입하거나 물과 교차로 주입하는 경우 등 주입 방식의 변화가 요구되는 경우 물을 공급하기 위한 물 주입 펌프(800)가 연결 배관(L3)을 매개로 추가적으로 연결될 수 있다.
상기 압력 누설 방지 유닛(700)은 밀폐 부재(710)와, 입구측 밀폐 연결구(720)와, 출구측 밀폐 연결구(730)를 포함한다.
상기 밀폐 부재(710)는 상기 다공성 코어(30)의 측면(33) 전체에 밀착되어 다공성 코어(30)의 측면(33)을 밀폐하기 위한 것이며, 이러한 밀폐 부재(710)로는 열이 가해질 경우 상기 다공성 코어(30)의 측면(33)에 밀착되는 열수축 튜브가 사용되는 것이 바람직하다.
상기 입구측 밀폐 연결구(720)는 상기 다공성 코어(30)의 입구측 단부에 설치되어 상기 다공성 코어(30)의 입구면(31)으로 이송 배관(L1)이 연결될 수 있도록 하기 위한 구성으로서, 상기 밀폐 부재(710)가 설치된 다공성 코어(30)를 수용하는 원통형 케이스(740)의 입구측 단부에 일체로 형성된 중공의 원반 형상으로 이루어진 제1 플랜지(721)와, 이 제1 플랜지(721)에 결합하고 중공의 원반 형상으로 이루어진 제2 플랜지(722)와, 상기 제1 플랜지(721)와 제2 플랜지(722) 사이에 설치되어 상기 다공성 코어(30)의 입구면(31)과 원통형 케이스(740)의 일 측면(741) 사이를 밀봉하는 링 형상으로 이루어진 밀봉 부재(723)와, 상기 제2 플랜지(722)에 삽입 설치되어 일측은 상기 다공성 코어(30)의 입구면(31)을 향하고 타측은 이송 배관(L1)과 연결되는 입구측 배관 연결구(724)를 포함한다.
상기 출구측 밀폐 연결구(730)는 상기 다공성 코어(30)의 출구측 단부에 설치되어 상기 다공성 코어(30)의 출구면(32)으로 배출 배관(L2)이 연결될 수 있도록 하기 위한 구성으로서, 상기 밀폐 부재(710)가 설치된 다공성 코어(30)를 수용하는 원통형 케이스(740)의 출구측 단부에 일체로 형성된 중공의 원반 형상으로 이루어진 제3 플랜지(731)와, 이 제3 플랜지(731)에 결합하고 중공의 원반 형상으로 이루어진 제4 플랜지(732)와, 상기 제3 플랜지(731)와 제4 플랜지(732) 사이에 설치되어 상기 다공성 코어(30)의 출구면(32)과 원통형 케이스(740)의 타 측면(742) 사이를 밀봉하는 링 형상으로 이루어진 밀봉 부재(733)와, 상기 제4 플랜지(732)에 삽입 설치되어 일측은 상기 다공성 코어(30)의 출구면(32)을 향하고 타측은 배출 배관(L2)과 연결되는 출구측 배관 연결구(734)를 포함한다.
상기 다공성 코어(30)의 입구면(31)으로는 주입 물질 또는 주입 물질과 물이 혼합된 혼합 유체가 주입되고, 다공성 코어(30)로 주입된 혼합 유체는 다공성 코어(30)의 출구면(32)을 통해 배출되며 배출 배관(L2)을 통해 후처리 과정으로 이송된다. 이때, 상기 압력 누설 방지 유닛(700)의 밀폐 부재(710)가 상기 다공성 코어(30)의 측면(33) 전체에 밀착되어 다공성 코어(30)의 측면(33)을 밀폐함과 동시에 상기 다공성 코어(30)의 측면(33)과 원통형 케이스(740)의 내면 사이의 틈을 차단하고, 상기 압력 누설 방지 유닛(700)의 밀봉 부재들(723, 733)들이 상기 다공성 코어(30)와 원통형 케이스(740)의 틈새 단부를 밀봉하기 때문에 상기 다공성 코어(30)의 주위에 고압이 형성된 것과 같은 효과를 얻을 수 있게 된다.
한편, 상기 다공성 코어(30)에 대한 회수율은 상기 이송 배관(L1)과 배출 배관(L2)에 각각 형성된 입구 압력 게이지(500)와 출구 압력 게이지(600)에서 검출되는 압력의 차를 이용하여 계산되어 진다.
위와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 다공성 코어의 회수율 측정 장치를 적용하여 회수율 측정 시험을 실시한 결과 상당히 양호하고 신뢰성 있는 데이터를 얻을 수 있었으며, 별도의 압력 관련 장치들의 설치에 드는 비용이 필요치 않게 되어 종래 대비 약 1/10 수준의 비용으로 시험 장치를 구현하는 것이 가능해 질 수 있게 된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 다공성 코어의 회수율 측정 장치에 따르면, 다공성 코어의 측면부로의 압력 누설을 방지할 수 있는 압력 누설 방지 유닛을 적용함으로써, 대기압 조건하에서도 손쉽게 유전 개발에 필요한 3차 회수 증진 공법의 선정을 위한 회수율 시험을 실시할 수 있게 되고, 이를 통해 고압 장치의 설치를 위한 비용이 절감될 수 있게 되며, 고압 환경하에서 발생할 수 있었던 연구자에 대한 안전 문제가 해결될 수 있게 된다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음이 이해될 필요가 있다.
30 : 다공성 코어 100 : 주입 물질 저장용기
200 : 주입 물질 이송 펌프 300 : 주입 물질 회수용기
400 : 정압기 500 : 입구 압력 게이지
600 : 출구 압력 게이지 700 : 압력 누설 방지 유닛
710 : 밀폐 부재 720 : 입구측 밀폐 연결구
721 : 제1 플랜지 722 : 제2 플랜지
723 : 밀봉 부재 724 : 입구측 배관 연결구
730 : 출구측 밀폐 연결구 731 : 제3 플랜지
732 : 제4 플랜지 733 : 밀봉 부재
734 : 출구측 배관 연결구 740 : 원통형 케이스

Claims (6)

  1. 유전 또는 가스전의 암석 샘플인 다공성 코어(30)로 주입되는 물질을 저장하는 주입 물질 저장용기(100);
    상기 주입 물질 저장용기(100)와 상기 다공성 코어(30)의 사이에 이송 배관(L1)을 매개로 연결되어 상기 다공성 코어의 입구면(31)으로 상기 주입 물질을 가압 이송하는 주입 물질 이송 펌프(200);
    상기 다공성 코어(30)의 출구면(32)에 배출 배관(L2)을 매개로 연결되는 주입 물질 회수용기(300);
    상기 이송 배관(L1)에 설치되어 주입 압력을 조절하는 정압기(400);
    상기 이송 배관(L1)에 설치되어 상기 다공성 코어(30)의 입구면(31)의 압력을 검출하는 입구 압력 게이지(500);
    상기 배출 배관(L2)에 설치되어 상기 다공성 코어(30)의 출구면(32)의 압력을 검출하는 출구 압력 게이지(600); 및
    상기 다공성 코어(30)에 설치되어 상기 다공성 코어(30)의 측면(33)으로 압력이 누설되는 것을 방지하는 압력 누설 방지 유닛(700);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 코어의 회수율 측정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 압력 누설 방지 유닛(700)은 상기 다공성 코어(30)의 측면(33)에 밀착되어 다공성 코어(30)의 측면(33)을 밀폐하는 밀폐 부재(710)와, 상기 다공성 코어(30)의 입구측 단부에 설치되어 상기 다공성 코어(30)의 입구면(31)으로 이송 배관(L1)이 연결될 수 있도록 하는 입구측 밀폐 연결구(720)와, 상기 다공성 코어(30)의 출구측 단부에 설치되어 상기 다공성 코어(30)의 출구면(32)으로 배출 배관(L2)이 연결될 수 있도록 하는 출구측 밀폐 연결구(730)와, 상기 다공성 코어(30)를 수용하는 원통형 케이스(740)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 코어의 회수율 측정 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 밀폐 부재(710)는 열이 가해질 경우 상기 다공성 코어(30)의 측면(33)에 밀착되는 열수축 튜브인 것을 특징으로 하는 다공성 코어의 회수율 측정 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 입구측 밀폐 연결구(720)는 상기 밀폐 부재(710)가 설치된 다공성 코어(30)를 수용하는 원통형 케이스(740)의 입구측 단부에 일체로 형성된 제1 플랜지(721)와, 이 제1 플랜지(721)에 결합하는 제2 플랜지(722)와, 상기 제1 플랜지(721)와 제2 플랜지(722) 사이에 설치되어 상기 다공성 코어(30)의 입구면(31)과 원통형 케이스(740)의 일 측면(741) 사이를 밀봉하는 밀봉 부재(723)와, 상기 제2 플랜지(722)에 삽입 설치되어 일측은 상기 다공성 코어(30)의 입구면(31)을 향하고 타측은 이송 배관(L1)과 연결되는 입구측 배관 연결구(724)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 코어의 회수율 측정 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 출구측 밀폐 연결구(730)는 상기 밀폐 부재(710)가 설치된 다공성 코어(30)를 수용하는 원통형 케이스(740)의 출구측 단부에 일체로 형성된 제3 플랜지(731)와, 이 제3 플랜지(731)에 결합하는 제4 플랜지(732)와, 상기 제3 플랜지(731)와 제4 플랜지(732) 사이에 설치되어 상기 다공성 코어(30)의 출구면(32)과 원통형 케이스(740)의 타 측면(742) 사이를 밀봉하는 밀봉 부재(733)와, 상기 제4 플랜지(732)에 삽입 설치되어 일측은 상기 다공성 코어(30)의 출구면(32)을 향하고 타측은 배출 배관(L2)과 연결되는 출구측 배관 연결구(734)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 코어의 회수율 측정 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 청구항에 있어서,
    상기 이송 배관(L1)에는 상기 주입 물질을 용액화하여 주입하거나 물과 교차로 주입하기 위한 물 주입 펌프(800)가 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 다공성 코어의 회수율 측정 장치.
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