KR101381686B1 - 가스 하이드레이트 함유 시추시료를 이용한 생산 실험연구용 장치 - Google Patents

가스 하이드레이트 함유 시추시료를 이용한 생산 실험연구용 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 가스 하이드레이트 함유 시추시료를 이용한 생산 실험연구용 장치는 가스 하이드레이트가 함유된 시추시료를 수용하는 수용공간이 형성되는 압력 셀과, 상기 압력 셀의 상부에 장착되어 시추시료를 가압하기 위한 축압피스톤을 구비하여 시추시료에 수직응력을 구현하기 위한 축압가압부와, 해수탱크를 구비하여 상기 압력 셀의 시추시료를 수용하는 수용공간에 해수를 주입하기 위한 해수주입부와, 상기 해수주입부에 의해 상기 압력 셀의 수용공간으로 주입되는 해수에 의한 시추시료의 공극압력을 조절하기 위한 배압조절부와, 상기 압력 셀의 수용공간에서 압력 셀의 외부와 연결되는 유체 유동 포트를 통해 시추시료에서 가스 하이드레이트의 해리에 의해 배출되는 가스 배출량을 측정하는 습식 가스미터를 구비하는 배출가스측정부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 하이드레이트 함유 시추시료를 이용한 생산 실험연구용 장치{Apparatus for production study using gas hydrate-bearing specimens}
본 발명은 가스 하이드레이트 함유 시추시료를 이용한 생산 실험연구용 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스 하이드레이트가 함유된 시추시료로부터 가스 하이드레이트를 해리시켜 생산가스 배출량과 물성변화를 측정할 수 있는 실험연구용 장치에 관한 것이다.
일반적으로 육상 또는 해저에서의 석유 또는 가스전의 생산 분석을 위해서는 시추지점에서 채취되는 시추시료가 많이 이용되고 있다. 한편, 해저퇴적물의 물성실험 분야에서는 시추된 코어시료를 이용하여 간단한 물성측정을 할 수 있는 장비가 개발되어 있으나, 단순히 물성측정에 그치고 있고 실제 생산 모사를 연구할 수 있는 장비가 없는 실정이다. 특히, 심해 퇴적층 가스 하이드레이트의 경우에는 저온 고압의 환경이 유지되어야 하므로 실제 현장조건에서의 실험연구가 더욱 어려운 실정이다.
선행기술문헌정보 : 한국에너지공학회(2007.11.) 추계학술발표회 논문집. p306-313 "열염수주입법을 이용한 가스하이드레이트 해리의 실험적 연구"(이호영 외 2명)
따라서, 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 심해 퇴적층에서의 수직응력과 공극압력을 구현하여 실제 심해 퇴적층의 환경하에서 가스 하이드레이트를 해리시켜 생산되는 가스의 생산거동을 연구할 수 있는 생산 실험연구용 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 가스 하이드레이트 함유 시추시료의 희소성을 감안하여 한 실험으로 보다 많은 자료를 획득할 수 있도록 다양한 센서가 장착된 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스 하이드레이트 함유 시추시료를 이용한 생산 실험연구용 장치는 가스 하이드레이트가 함유된 시추시료를 수용하는 수용공간이 형성되는 압력 셀과, 상기 압력 셀의 상부에 장착되어 시추시료를 가압하기 위한 축압피스톤을 구비하여 시추시료에 수직응력을 구현하기 위한 축압가압부와, 해수탱크를 구비하여 상기 압력 셀의 시추시료를 수용하는 수용공간에 해수를 주입하기 위한 해수주입부와, 상기 해수주입부에 의해 상기 압력 셀의 수용공간으로 주입되는 해수에 의한 시추시료의 공극압력을 조절하기 위한 배압조절부와, 상기 압력 셀의 수용공간에서 압력 셀의 외부와 연결되는 유체 유동 포트를 통해 시추시료에서 가스 하이드레이트의 해리에 의해 배출되는 가스 배출량을 측정하는 습식 가스미터를 구비하는 배출가스측정부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 장치는 상기 압력 셀의 수용공간내로 열염수를 주입하는 열염수 주입부를 더 포함하고,
상기 열염수 주입부는 염수를 공급하기 위한 염수 펌프와, 열선을 구비하여 상기 염수 펌프로부터 공급되는 염수를 가열하기 위한 가열 용기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압력 셀은 시추시료가 수용되는 수용공간이 형성되는 메인바디와, 상기 메인바디의 상부에 결합되고 시추시료에 축압을 가하는 상기 축압피스톤이 장착되는 상부 캡과, 상기 메인바디의 하부에 결합되는 하부 캡을 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 하부 캡에는 열자극에 의해 가스 하이드레이트의 해리를 촉진하기 위한 열선이 내장되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 축압가압부는 축압피스톤을 가압하기 위한 축압펌프를 더 구비한다.
또한, 상기 해수주입부에는 상기 해수탱크를 냉각시키기 위해 상기 해수탱크를 감싸는 쿨링 재킷과, 상기 쿨링 재킷으로 냉각수를 공급하는 냉각수 순환기가 더 구비되고, 상기 해수탱크에 보관되는 해수에 용존 메탄가스가 함유되도록 상기 해수탱크에 메탄가스를 공급하기 위한 메탄가스 실린더가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배압조절부는 상기 압력 셀의 유체 유동 포트와 연결되어 상기 해수주입부에 의해 상기 압력 셀의 수용공간으로 주입되는 해수에 의한 시추시료의 공극압력을 구현하기 위한 펌프와, 이 펌프에 의해 가해지는 시추시료의 공극압력을 조절하기 위한 배압 레귤레이터를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 배출가스측정부는 상기 유체 유동 포트를 통해 상기 압력 셀로부터 배출되는 생산 유체에서 기체와 액체를 분리하는 세퍼레이터를 더 포함하여 이루어져서 상기 세퍼레이터로부터 분리된 가스의 양이 상기 습식가스미터에 의해 측정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압력 셀에는 시추시료의 온도를 측정하기 위한 온도센서가 구비된다.
또한, 상기 시추시료는 그 외경이 상기 수용공간의 내경과 동일하게 형성되는 원통형의 시료 라이너에 삽입되어 상기 압력 셀의 수용공간에 배치됨으로써 다양한 직경의 시추시료도 사용가능하다.
또한, 상기 장치는 시추시료의 P파 전파속도를 측정하기 위한 P파 측정부를 더 구비하고,
상기 P파 측정부는 P파를 발생시키기 위한 펄스 제너레이터와, 상기 압력 셀 내에 설치되어 상기 펄스 제너레이터로부터 발생되어 시추시료를 통과한 P파를 수신하기 위한 P파 센서와, 상기 P파 센서로부터 측정된 P파를 표시하기 위한 오실로스코프를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압력 셀의 수용공간 내에는 상기 시추시료의 양단에 배치되어 상기 시추시료의 비저항을 측정하기 위한 한 쌍의 평판 비저항 전극이 더 구비된다.
또한, 상기 비저항 전극은 도전성 다공질 매개체로 이루어진다.
본 발명에 따르면 심해 퇴적층을 모사하여 가스 하이드레이트의 생산거동을 연구할 수 있는 가스 하이드레이트 함유 시추시료를 이용한 생산 실험연구용 장치가 제공된다.
도1은 본 발명에 따른 장치에 사용되는 압력 셀(100)의 구조이고,
도2는 본 발명에 따른 장치의 전체 시스템의 모식도이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스 하이드레이트 함유 시추시료를 이용한 생산 실험연구용 장치를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 장치에 사용되는 압력 셀(100)의 구조이고, 도2는 본 발명에 따른 장치의 전체 시스템의 모식도이다.
도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 장치는 가스 하이드레이트가 함유된 시추시료(S)를 수용하는 압력 셀(100)과, 상기 압력 셀(100)에 수용된 시추시료(S)에 수직응력을 구현할 수 있도록 압력 셀(100)의 상부에 축압피스톤(30)이 장착되어 시추시료(S)를 가압하기 위한 축압가압부(axial pressure applying portion)와, 시추시료(S)를 수용하는 압력 셀(100)의 수용공간(11)에 해수를 주입하기 위한 해수주입부와, 상기 압력 셀(100)의 수용공간(11)에 주입되는 해수에 의한 시추시료(S)의 공극압력을 조절하기 위한 배압조절부와, 상기 시추시료(S)의 가스 하이드레이트의 해리에 의해 시추시료(S)로부터 배출되는 가스 배출량을 측정하는 습식 가스미터(340)를 구비하는 배출가스측정부를 포함하여 이루어진다.
상기 압력 셀(100)은 중앙에 형성되는 메인바디(10)와, 메인바디(10)의 상, 하부에 각각 결합되는 상부 캡(20)과, 하부 캡(40)을 포함하여 이루어진다. 메인바디(10)는 내부에 가스 하이드레이트가 함유된 원통형 시추시료(S)를 수용하기 위해 시추시료에 대응되는 수용공간(11)이 원통형으로서 중앙에 형성되고 외측에는 수용공간(11)에서 압력 셀(100)의 외부와 연통되는 상, 하 두 개의 포트(12)가 형성되며, 이 포트(12)는 압력 게이지와 연결되어 있다. 그리고, 시추시료(S)는 원통형의 시료 라이너(a)에 삽입되어 압력 셀의 수용공간(11)에 배치되는데, 시료 라이너(a)의 외경은 수용공간의 내경과 동일하게 형성되어 수용공간(11)에 삽입된다. 시추시료(S)의 경우 다양한 직경을 가지는데, 시추시료(S)의 직경과 동일한 내경을 가지는 시료 라이너(a)를 사용하여 수용공간(11)에 배치됨으로써, 다양한 직경의 시추시료(S)도 본 장치의 실험에 사용가능하게 된다.
상부 캡(20)은 메인바디(10)의 상측에 결합되고 내부 중앙에는 수직으로 메인바디(10)에 수용되는 시추시료(S)에 축압을 가하기 위한 축압피스톤(30)이 장착된다. 축압피스톤(30)에는 외주면에 원형 돌기부(34)가 형성되어 상부 캡(20)의 내주면과 축압피스톤(30)의 외주면 사이 공간이 상, 하부 공간으로 구획되고, 상부 캡(20)의 외주면에는 상, 하측에 두 개의 포트(21, 22)가 수평으로 형성되는데, 상측의 포트(21)는 상부 캡(20)의 내주면과 축압피스톤(30)의 외주면 사이의 상부 공간으로 축압 펌프(210)에 의해 압력 유체가 유입되기 위한 것이고, 하측의 포트(22)는 상부 공간으로 압력 유체가 유입되어 축압피스톤(30)이 하강하면서 하부 공간의 유체가 배출되게 하기 위한 것이다. 또한, 축압피스톤(30)의 상부 일측에는 시추시료(S)에 축압을 가함에 따라 시추시료(S)의 변위를 측정하기 위한 변위측정기(33)가 구비된다. 하부 캡(40)은 메인 바디(10)의 하측에 결합되어 시추시료(S)를 지지하고, 시추시료(S)를 가열하여 가스 하이드레이트의 해리를 촉진하기 위한 열선(미도시)이 내장된다. 열선은 열자극 조절부(600)에 의해 온도가 조절되어 열자극에 의해 시추시료(S)에 함유된 가스 하이드레이트의 해리를 촉진하여 배출되는 가스의 양을 측정하기 위한 것이다. 또한, 하부 캡(40)에는 후술할 센서 설치를 위해 다수의 포트(41)와, 해수 주입부로부터 압력 셀(100)의 수용공간(11) 내로 해수를 주입하기 위한 유체 유동 포트(42)가 세로로 형성되며, 하부 캡(40)의 하측에는 지지판이 설치된다.
상기 축압가압부는 시추시료(S)에 현장의 수직유효 응력을 구현하기 위한 것으로, 상부 캡(20)의 내부 중앙에 장착되어 수용공간(11) 내에 배치되는 시추시료(S)를 상측에서 가압하기 위한 축압피스톤(30)과, 축압피스톤(30)을 가압하기 위한 축압펌프(210)를 포함하여 이루어진다. 축압피스톤(30)의 외주면에는 상부 캡(20)의 내주면과 축압피스톤(30)의 외주면 사이의 공간을 상, 하로 구획하도록 원형 돌기부(34)가 둘레방향으로 고리모양으로 형성되고, 축압피스톤(30)의 내부에는 상단에서 하단까지 축압피스톤(30)의 하단에 설치되는 센서를 위한 다수의 포트(31)와, 유체 유동 포트(32)가 세로로 형성된다. 압력 셀(100)의 수용공간(11)에서 압력 셀(100)의 외부로 연결되는 유체 유동 포트(32)를 통해 압력 셀(100)의 수용공간(11) 내의 해수 및 생산가스로 구성되는 생산 유체(fluid)가 이동하게 되고, 유체 유동 포트(32)는 배압 레귤레이터(320)와 연결되어 배압 레귤레이터(320)에 의해 시추시료(S)의 공극 압력이 조절됨과 동시에 유체 유동 포트(32)를 통해 가스 하이드레이트의 해리에 의해 생성되는 가스가 압력 셀(100)로부터 배출되게 된다. 그리고, 축압피스톤(30)의 하단 중앙에는 P파 센서(53)가 구비된다.
축압펌프(210)는 상부 캡(20)의 상측 포트(21)를 통해 상부 캡(20)의 내주면과 축압피스톤(30)의 외주면 사이의 상부 공간으로 압력 유체를 유입시켜 축압피스톤(30)이 시추시료(S)를 가압하여 현장에서의 수직응력을 구현하게 된다.
상기 해수주입부는 압력 셀(100)내의 시추시료(S)가 수용되는 수용공간(11)에 해수를 주입하기 위한 것으로, 해수가 보관되는 해수탱크(410)와, 해수탱크(410) 내의 해수를 냉각시키기 위해 해수탱크(410)를 감싸는 쿨링 재킷(420)을 포함하여 이루어지고, 쿨링 재킷(420)에는 쿨링 재킷(420)으로 냉각수를 순환공급하기 위한 냉각수 순환기(430)가 구비된다. 이에 의해 쿨링 재킷(420)으로 인해 해수탱크(410)에 저장되는 해수가 심해 퇴적층과 같은 온도로 냉각되고(대략 2℃) 해수탱크(410)와 압력 셀(100)을 연결하는 주입관이 하부 캡(40)의 유체 유동 포트(42)와 연결되어 수용공간(11)으로 주입된다. 또한, 가스 하이드레이트가 매장되어 있는 심해 퇴적층의 실제 해수에는 용존 메탄가스가 포함되어 있는데 이를 구현하기 위해 해수탱크(410)로 메탄가스를 공급하기 위한 메탄가스 실린더(440)가 더 구비된다.
상기 배압조절부는 압력 셀(100)의 수용공간(11) 내로 공급되는 해수에 의한 시추시료(S)의 공극압력을 구현하고 이 공극압력을 조절하기 위한 것으로, 압력 셀(100)의 유체 유동 포트(32)와 연결되어 압력 셀(100)의 수용공간(11)으로 주입되는 해수에 의한 시추시료의 공극압력을 구현하기 위한 펌프(310)와, 이 펌프(310)에 의해 가해지는 시추시료의 공극압력을 조절하기 위한 배압 레귤레이터(back pressure regulator, 320)로 구성된다.
해수주입부에 의해 압력 셀(100)의 수용공간(11)에 공급되는 해수는 다공질 매개체로 이루어지는 비저항 전극(50)의 공극을 지나 유체 유동 포트(32)를 통해 펌프(310)까지 전달되는데, 배압조절부의 펌프(310)에 의해 해수에 의한 시추시료의 공극압력이 심해 퇴적층에서의 공극압력(약 1500~2000psi)까지 구현되고, 압력 셀(100)과 펌프(310) 사이에 형성되는 배압 레귤레이터(320)에 의해 이 공극압력이 조절되게 된다.
상기 배출가스측정부는 시추시료(S)에 포함된 가스 하이드레이트의 해리에 의해 압력 셀(100)에서 배출되는 가스의 양을 측정하기 위한 것으로, 세퍼레이터(330)와 습식가스미터(340)를 포함하여 이루어진다. 세퍼레이터(330)는 배압 레귤레이터(320)와 연결되어 유체 유동 포트(32)를 통해 압력 셀(100)로부터 배출되는 생산 유체에서 기체와 액체를 분리하고, 습식가스미터(340)는 세퍼레이터(330)로부터 분리된 기체가 공급되어 기체 즉, 가스의 양을 측정하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 장치에는 열염수 주입부(500)(hot brine supplying portion)가 더 구비된다. 열염수 주입부(500)는 시추시료(S)가 수용되는 압력 셀(100)의 수용공간(11)으로 열염수를 주입하여 이에 의해 해리될 생산 가스의 양을 측정하기 위한 것으로, 염수를 공급하기 위한 염수 펌프(520)와, 염수 펌프(520)로부터 공급되는 염수를 가열하기 위한 가열 용기(510)를 포함하여 이루어진다. 가열 용기(510)는 가열 용기(510)에 채워지는 가열액(heating liquid, 511)과, 가열액(511)을 가열하기 위해 가열 용기(510)에 내장되는 열선(미도시)과, 가열액(511) 속에 배치되어 염수 펌프(520)로부터 공급되는 염수가 통과하는 튜빙코일(512)을 포함하여 이루어진다. 따라서, 열선에 의해 가열 용기(510)에 채워지는 가열액(511)이 가열되고 염수 펌프(520)로부터 공급되는 염수가 튜빙코일(512)을 지나면서 가열액(511)에 의해 가열되게 된다. 이와 같이 가열 용기(510)에 의해 일정 온도로 가열된 열염수는 가열용기(510)와 압력 셀(100) 사이 주입관을 통해 압력 셀(100)로 공급되고, 다시 하부 캡(40)의 유체 유동 포트(42)와 비저항 전극(50)의 공극을 통해 압력 셀(100)의 수용공간(11)으로 공급된다. 따라서, 열염수 주입부(500)에 의해 고온의 염수가 시추시료(S)로 공급되고 이로 인해 해리된 생산가스의 양을 배출가스측정부에 의해 측정한다.
또한, 상기 압력 셀(100)의 수용공간(11)에는 시추시료(S)의 비저항(resistivity), 온도, p파를 측정하기 위한 센서가 설치된다. 먼저, 비저항을 측정하기 위한 한 쌍의 비저항 전극(50)은 시추시료(S)의 양단에 배치되는데, 하나의 비저항 전극(50)은 축압피스톤(30)의 하단에 형성되고, 나머지 비저항 전극(50)은 시추시료(S)의 하부에 배치되는 하부 캡(40)의 상측에 형성된다. 각각의 비저항 전극(50)은 도전성 다공질 매개체로 이루어져서 하부 캡(40)의 유체 유동 포트(42)를 통해 공급되는 유체가 하측의 비저항 전극(50)의 공극을 지나 수용공간(11) 내로 공급되고 또한, 수용공간(11)으로부터 외부로 배출되는 생산 유체(해수 및 가스)는 상측의 비저항 전극(50)의 공극을 지나 상부 캡(20)의 축압피스톤(30)에 형성된 유체 유통 포트(32)를 통해 압력 셀(100)의 외부로 배출되게 된다. 본 실시예에서는 쇠구슬을 압착하여 제조된 두께 10mm 평판 비저항 전극(50)이 사용되며 한 쌍의 비저항 전극(50) 사이에 전류를 흘려 비저항을 측정하게 된다. 그리고, 시추시료(S)의 상단에 배치되는 비저항 전극(50)은 축압피스톤(30) 하단에 탈부착가능하게 결합되고, 시추시료(S)의 직경과 동일한 직경의 비저항 전극(50)이 사용된다.
시추시료(S)의 온도를 측정하기 위한 온도센서(52)는 수용공간(11) 내에 시추시료의 상하측에 두개가 설치되는데, 한 쌍의 비저항 전극(50)의 통공(51)에 각각 삽입되어 시추시료(S)와 접하게 된다. 본 실시예에서는 온도센서(52)로 열전대(thermocouple)가 사용되었다.
시추시료(S)의 P파 전파속도를 측정하기 위한 P파 측정부는 P파를 발생시키기 위한 펄스 제너레이터(60)(pulse genarator)와, 시추시료(S)에 설치되는 P파 센서(53)와, 오실로스코프(61)로 구성된다. 이에 의해 펄스 제너레이터(60)에 의해 발생된 P파는 시추시료(S)의 상측에 배치되는 P파 센서(53)를 통해 전달되고 시추시료(S)를 통과한 P파는 시추시료(S)의 하측에 배치되는 P파 센서(53)에 수신되어 오실로스코프(61)에 표시되게 된다. 본 실시예에서는 상측의 P파 센서(53)는 축압피스톤(30)의 하부에 설치되고, 하측 P파 센서(53)는 하부 캡(40)의 상측에 각각 설치된다.
그리고, 압력 셀(100) 수용공간(11)내의 압력 측정은 압력 셀(100)의 메인바디(10)의 측면에 형성된 포트(12)와 연결된 압력 게이지 또는 상부 캡(20)의 유체 유동 포트(32)의 상부에 형성되는 압력 센서(미도시)를 통해 압력을 측정한다.
다음으로 전술한 구성을 가지는 본 발명의 작동방법에 대해 설명한다. 먼저, 액체 질소에 보관된 가스 하이드레이트 함유 시추시료(S)를 상부 캡(20)이 제거된 압력 셀(100)의 메인 바디(10)의 수용공간(11)에 배치한 다음 메인 바디(10)의 상부에 상부 캡(20)과 축압피스톤(30)을 결합시키고 축압피스톤(30)이 시추시료(S)의 상면에 접촉하도록 축압피스톤(30)을 하강시킨다. 그 다음, 하부 캡(40)의 유체 유동 포트(42)를 통해 해수 주입부로부터 공급되는 해수를 압력 셀(100)의 수용공간(11) 내로 주입하고, 수용공간(11) 내의 시추시료(S)를 6~8℃, 1500~2000psi의 온도, 압력 조건으로 맞춘 다음 현장의 수직응력(예를 들어, 최대 3MPa)까지 축압가압부의 축압피스톤(30)에 의해 시추시료(S)에 축압을 가한다. 축압에 의한 수직응력은 단계적으로 증가시키면서(본 실시예에서는 3단계로 하였다), 변위측정기(33)를 이용하여 축압의 증가에 따른 시료변위를 측정하고, 단계적으로 축압단계하에서 압밀이 완성되면 P파 센서(53)를 이용하여 P파 속도를 측정하고, 다음 축압단계의 압밀을 시작한다. 또한, 이러한 작동과정 동안 온도, 압력, 시추시료(S)의 수직변위, 비저항에 대한 모니터링은 연속적으로 이루어지고, 작동과정 동안 해당 센서에 의해 얻어지는 데이터는 데이터 습득부(700)를 통해 컴퓨터(800)로 저장되게 된다.
현장 수직응력까지 단계적 압밀이 완성되면 그 다음으로 감압기법, 열자극기법, 또는 열염수 주입기법을 선택적으로 적용하여 가스 하이드레이트의 해리를 유도하고 이에 의해 배출되는 가스의 양을 측정한다.
먼저, 감압기법에서는 배압조절부의 배압 레귤레이터(320)를 이용하여 해수로 인한 시추시료(S)의 공극압력을 감압시켜 하이드레이트의 해리를 유도한다. 열자극기법에서는 열자극 조절부(600)에 의해 온도가 조절되는 하부 캡(40)의 열선에 의해 시추시료(S)를 가열하여 가스 하이드레이트의 해리를 유도한다.
그리고, 열염수 주입기법에서는 열염수 주입부(500)의 염수 펌프(520)에 의해 공급되는 염수를 가열 용기(510)로 가열하고, 이에 의해 고온의 염수를 압력 셀(100)의 수용공간(11)으로 주입함으로써 하이드레이트의 해리를 유도하게 된다.
이와 같이 감압기법, 열자극기법 또는 열염수 주입기법을 선택적으로 수행하여 가스 하이드레이트의 해리를 유도하고, 이에 의해 압력 셀(100)로부터 유체 유동 포트(32)를 통해 배출되는 생산 유체는 배압 레귤레이터(320)에 연결되어 있는 세퍼레이터(330)를 이용하여 액체로부터 가스를 분리시킨 다음 습식가스미터(340)로 가스의 양을 측정한다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 장치는 시추시료(S)에 대해 최대 약 3MPa의 수직응력과, 최대 약 20MPa의 공극압력을 가하여 심해 퇴적층의 조건을 구현하고 감압, 열자극, 열염수주입 등의 방법에 의한 생산가스의 양을 측정함으로써 보다 정확한 가스 하이드레이트의 가스 생산을 예측할 수 있게 되었다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 당해 기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능할 수 있을 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 메인바디 20 : 상부 캡
30 : 축압피스톤 40 : 하부 캡
100 : 압력 셀 210 : 축압펌프
320 : 배압 레귤레이터 330 : 세퍼레이터
340 : 습식가스미터 410 : 해수탱크
420 : 쿨링 재킷 430 : 냉각수 순환기
440 : 메탄가스 실린더 500 : 열염수 주입부
600 : 열자극 조절부

Claims (13)

  1. 가스 하이드레이트가 함유된 시추시료를 수용하는 수용공간이 형성되는 메인바디와, 상기 메인바디의 상,하부에 각각 결합되는 상,하부 캡으로 구성되는 압력 셀과,
    상기 압력 셀의 상부에 장착되어 상기 시추시료를 가압하기 위한 축압피스톤과 상기 축압피스톤을 가압하기 위한 축압펌프를 구비하여 상기 시추시료에 수직응력을 구현하기 위한 축압가압부와,
    해수탱크를 구비하여 상기 압력 셀의 시추시료를 수용하는 수용공간에 해수를 주입하기 위한 해수주입부와,
    상기 해수주입부에 의해 상기 압력 셀의 수용공간으로 주입되는 해수에 의한 시추시료의 공극압력을 조절하기 위한 배압조절부와,
    상기 압력 셀의 수용공간에서 압력 셀의 외부와 연결되는 유체 유동 포트를 통해 시추시료에서 가스 하이드레이트의 해리에 의해 배출되는 가스 배출량을 측정하는 습식 가스미터를 구비하는 배출가스측정부와,
    상기 압력 셀의 상부캡에 형성되어 상기 축압피스톤에 의해 시추시료에 축압을 가함에 따라 시추시료의 변위를 측정하기 위한 변위측정기를 포함하여 이루어지고,
    상기 하부 캡에는 열자극에 의해 가스 하이드레이트의 해리를 촉진하기 위한 열선이 내장되며,
    상기 압력 셀의 수용공간 내에는 상기 시추시료의 양단에 배치되며 도전성 다공질 매개체로 이루어져 상기 시추시료의 비저항을 측정하기 위한 한 쌍의 평판 비저항 전극이 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 하이드레이트 함유 시추시료를 이용한 생산 실험연구용 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 상기 압력 셀의 수용공간내로 열염수를 주입하는 열염수 주입부를 더 포함하고,
    상기 열염수 주입부는 염수를 공급하기 위한 염수 펌프와, 열선을 구비하여 상기 염수 펌프로부터 공급되는 염수를 가열하기 위한 가열 용기를 포함하여 이루어지는 가스 하이드레이트 함유 시추시료를 이용한 생산 실험연구용 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 해수주입부에는 상기 해수탱크를 냉각시키기 위해 상기 해수탱크를 감싸는 쿨링 재킷과, 상기 쿨링 재킷으로 냉각수를 공급하는 냉각수 순환기가 더 구비되고, 상기 해수탱크에 메탄가스를 공급하기 위한 메탄가스 실린더가 더 구비되는 가스 하이드레이트 함유 시추시료를 이용한 생산 실험연구용 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 시추시료는 그 외경이 상기 수용공간의 내경과 동일하게 형성되는 원통형의 시료 라이너에 삽입되어 상기 압력 셀의 수용공간에 배치되는 가스 하이드레이트 함유 시추시료를 이용한 생산 실험연구용 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 시추시료의 P파 전파속도를 측정하기 위한 P파 측정부를 더 구비하고,
    상기 P파 측정부는 P파를 발생시키기 위한 펄스 제너레이터와, 상기 압력 셀 내에 설치되어 상기 펄스 제너레이터로부터 발생되어 시추시료를 통과한 P파를 수신하기 위한 P파 센서와, 상기 P파 센서로부터 측정된 P파를 표시하기 위한 오실로스코프를 포함하여 이루어지는 가스 하이드레이트 함유 시추시료를 이용한 생산 실험연구용 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
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