KR101703639B1 - 저류층 내 협재된 셰일층 교차 시추 파괴를 통한 석유 생산 방법 - Google Patents

저류층 내 협재된 셰일층 교차 시추 파괴를 통한 석유 생산 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저류층 내 협재된 셰일층 교차 시추 파괴를 통한 석유 생산 방법에 관한 것으로서, (a) 오일샌드 지층에 생산정을 시추하는 단계, (b) 오일샌드 지층에 주입정을 시추하는 단계, (c) 오일샌드 지층에 협재된 셰일층의 표면에 시추공을 삽입하여 상기 셰일층의 하부 및 상기 셰일층의 상부에 번갈아가며 교차 관통시켰다가 제거함으로써 상기 셰일층을 교차방향으로 일부 파괴하여, 상기 셰일층에 관통공 형상의 뚫린 부분을 형성하는 단계, (d) 상기 주입정에 형성된 배출공을 통해 스팀을 배출하는 단계, (e) 배출된 상기 스팀이 상기 오일샌드 지층과, 상기 (c) 단계로부터 상기 셰일층이 파괴되어 형성된 상기 셰일층의 뚫린 부분을 통해 상기 셰일층 상부에 형성된 상기 오일샌드 지층을 각각 투과하며 오일샌드로부터 액체 상태의 석유가 생산되고, 생산된 상기 액체 상태의 석유가 상기 생산정에 유입되는 단계, 그리고 (f) 상기 생산정에 유입된 상기 액체 상태의 석유를 외부로 토출하는 단계를 포함하여 오일샌드 지층에서 액체 상태의 석유를 시추하는 것을 특징으로 한다. 이러한 방법으로부터, 스팀이 셰일층이 파괴되기 전보다 많은 오일샌드 지층을 관통하며 액체 상태의 석유가 되어 생산정으로 유입되므로, 석유 생산량이 향상되는 효과가 있다.

Description

저류층 내 협재된 셰일층 교차 시추 파괴를 통한 석유 생산 방법{METHOD OF OIL PRODUCTION BY CROSS DESTRUCTING INTERBEDDED SHALE LAYER IN RESERVOIR}
본 발명은 저류층 내 협재된 셰일층을 교차 시추 파괴하여, 석유를 효율적으로 생산하기 위한 저류층 내 협재된 셰일층 교차 시추 파괴를 통한 석유 생산 방법에 관한 것이다.
오일샌드(oil sands)란 원유를 포함한 다공질 사암으로, 캐나다 중서부의 알버타 주에 많은 매장량을 가지고 있으며, 모래에 석유가 끈적끈적하게 묻어있는 상태의 자원이다.
이러한 오일샌드로 이루어진 지층인 오일샌드 지층은 지하 수십 미터 아래에 매장되어 있어 채굴이 용이한 편이며, 증기(steam)를 방출하는 주입정(injection well)과, 주입정에서 방출된 스팀이 오일샌드 지층을 통과하며 액체 상태가 된 석유를 유입받는 생산정(production well)을 이용하여 오일샌드로부터 석유를 추출한다.
그러나, 도 1에 도시한 것처럼 오일샌드가 매장된 지층에 진흙 등으로 형성된 퇴적암 층인 셰일층(2)으로 협재되는 경우, 도 5의 (a)에 도시한 것처럼 주입정에서 방출된 스팀이 셰일층(2)에 막혀 오일샌드 층 상부를 통과하는 양이 적고, 이에 따라 생산정에 유입되는 액체 상태의 석유량은 셰일층(2)이 존재하지 않을 때 생산정에 유입되는 석유량보다 줄어든다.
따라서, 오일샌드로부터 석유를 생산하기 위해 셰일층을 파괴하여 효율적으로 석유 생산량을 증대시킬 수 있는 저류층 내 협재된 셰일층 파괴공법이 필요한 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제2011-0096389호
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 오일샌드가 매장된 지층에 협재되어 오일샌드로부터 석유 추출 효율을 떨어뜨리는 셰일층을 효율적으로 파괴함으로써 오일샌드로부터 석유 추출 효율을 증대시키기 위한 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 저류층 내 협재된 셰일층 교차 시추 파괴를 통한 석유 생산 방법은 (a) 오일샌드 지층에 생산정을 시추하는 단계, (b) 오일샌드 지층에 주입정을 시추하는 단계, (c) 오일샌드 지층에 협재된 셰일층의 표면에 시추공을 삽입하여 상기 셰일층의 하부 및 상기 셰일층의 상부에 번갈아가며 교차 관통시켰다가 제거함으로써 상기 셰일층을 교차방향으로 일부 파괴하여, 상기 셰일층에 관통공 형상의 뚫린 부분을 형성하는 단계, (d) 상기 주입정에 형성된 배출공을 통해 스팀을 배출하는 단계, (e) 배출된 상기 스팀이 상기 오일샌드 지층과, 상기 (c) 단계로부터 상기 셰일층이 파괴되어 형성된 상기 셰일층의 뚫린 부분을 통해 상기 셰일층 상부에 형성된 상기 오일샌드 지층을 각각 투과하며 오일샌드로부터 액체 상태의 석유가 생산되고, 생산된 상기 액체 상태의 석유가 상기 생산정에 유입되는 단계, 그리고 (f) 상기 생산정에 유입된 상기 액체 상태의 석유를 외부로 토출하는 단계를 포함하여 오일샌드 지층에서 액체 상태의 석유를 시추하는 것을 특징으로 한다.
상기 (c) 단계는, (c-1) 상기 시추공이 상기 셰일층의 상부에서 하부 방향을 따라 상기 셰일층을 관통하는 단계, (c-2) 상기 시추공이 상기 셰일층의 하부 표면 방향을 따라 이동하는 단계, (c-3) 상기 시추공이 상기 셰일층의 하부에서 상부 방향을 따라 상기 셰일층을 관통하는 단계, 그리고 (c-4) 상기 시추공이 상기 셰일층의 상부 표면 방향을 따라 이동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 (c-1), (c-2), (c-3) 및 (c-4) 단계는 역순으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 (c) 단계로부터 상기 뚫린 부분은 복수 개 형성되고, 복수 개의 상기 뚫린 부분은 일정한 간격으로 셰일층에 형성된 관통공인 것을 특징으로 한다.
상기 (c-1) 단계에서, 상기 셰일층을 관통하는 상기 시추공과 상기 셰일층의 상부 표면 사이에 형성된 각도는 45도 이상 90도 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 (c-3) 단계에서, 상기 셰일층을 관통하는 상기 시추공과 상기 셰일층의 하부 표면 사이에 형성된 각도는 45도 이상 90도 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 (c-2) 단계에서 상기 시추공이 상기 셰일층의 하부 표면 방향을 따라 이동하는 거리 및 상기 (c-4) 단계에서 상기 시추공이 상기 셰일층의 상부 표면을 따라 이동하는 거리는 상기 시추공이 상기 (c-1) 단계 및 상기 (c-3) 단계에서 상기 셰일층을 관통하는 거리보다 작거나 같은 것을 특징으로 한다.
이러한 특징에 따르면, 셰일층의 교차방향으로 셰일층을 관통하여 삽입되는 파괴용 시추공에 의해 셰일층 일부에 셰일층을 관통하는 파괴부위가 형성되고, 주입정에서 방출된 스팀이 셰일층의 파괴부위를 관통하여 셰일층 상부의 저류층으로 확장되어, 셰일층에 파괴부위가 형성되지 않았을 때보다 많은 양의 오일샌드 층을 투과하게 되어, 생산정으로 유입되는 액체 상태의 석유량이 효율적으로 증대되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 저류층 내 협재된 셰일층 교차 시추 파괴를 통한 석유 생산 방법을 설명하기 위해, 셰일층이 협재된 오일샌드 매장층을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 저류층 내 협재된 셰일층 교차 시추 파괴를 통한 석유 생산 방법을 설명하기 위해, 종래의 오일샌드 시추 방법의 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 저류층 내 협재된 셰일층 교차 시추 파괴를 통한 석유 생산 방법을 적용했을 때 셰일층에 시추공이 삽입된 형태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 저류층 내 협재된 셰일층 교차 시추 파괴를 통한 석유 생산 방법을 적용했을 때 셰일층에 삽입된 시추공이 제거된 형태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 저류층 내 협재된 셰일층 교차 시추 파괴를 통한 석유 생산 방법을 적용하기 전과 후에 따른 오일샌드 생산을 대비한 도면이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 저류층 내 협재된 셰일층 교차 시추 파괴를 통한 석유 생산 방법을 적용하였을 때의 효과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 저류층 내 협재된 셰일층 교차 시추 파괴를 통한 석유 생산 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 저류층 내 협재된 셰일층 교차 시추 파괴를 통한 석유 생산 방법을 설명한다.
먼저, 도 1을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 저류층 내 협재된 셰일층 교차 시추 파괴를 통한 석유 생산 방법을 적용할 셰일층 및 이를 포함하는 오일샌드 지층에 대해 설명하면, 도 1의 (a)에 도시한 것처럼 오일샌드 지층(1)에 셰일층(2)이 협재되어 있고, 이때, 셰일층(2)의 두께(A)는 2m 이내이고, 석유 시추를 위한 오일샌드 지층(1)의 깊이(B)는 20m 정도이다.
그리고, 셰일층(2)이 협재된 오일샌드 지층(1)에서 석유를 생산하기 위해서는, 도 1의 (b)에 도시한 것처럼, 스팀을 배출하는 배출공(110)이 형성된 주입정(100)과 주입정(100)에서 배출된 스팀이 오일샌드 지층(1)을 투과하여 형성된 액체 상태의 석유를 유입받아 오일샌드 지층(1) 상부로 토출하는 생산정(200)을 셰일층(2) 하부로 삽입한다.
한 예에서, 셰일층(2)이 협재되지 않은 오일샌드 지층(1)에서는 도 2에 도시한 것처럼 주입정(100)에서 배출된 스팀이 검정색 화살표를 따라 배출되어 오일샌드 지층(1)의 오일샌드를 투과하며 액체 상태의 석유가 되어 흰색 화살표를 따라 생산정(200)에 유입된다.
그러나, 도 1에 도시한 것처럼 셰일층(2)이 협재된 오일샌드 지층(1)의 경우 도 5의 (a)에 도시한 것처럼, 주입정(100)에서 배출된 스팀이 오일샌드 지층(1)의 오일샌드를 투과함에 있어서, 주입정(100)에서 배출된 스팀이 검은색 화살표와 같이 오일샌드 지층(1)의 오일샌드를 투과하다가 셰일층(2)에 가로막히게 되어 셰일층(2)이 협재되지 않았을 때보다 스팀이 투과하는 오일샌드의 양이 줄어들고, 이로 인해, 흰색 화살표를 따라 생산정(200)에 유입되는 액체 상태의 석유량도 도 2와 같이 셰일층(2)이 협재되지 않았을 때보다 현저히 줄어든다.
따라서, 본 발명의 한 실시예에 따른 저류층 내 협재된 셰일층 교차 시추 파괴를 통한 석유 생산 방법에서는 오일샌드 지층(1)에 협재된 셰일층(2)을 교차 시추 파괴하여 셰일층(2)에 뚫린 부분을 형성함으로써, 주입정(100)에서 배출된 스팀이 셰일층(2)에 형성된 뚫린 부분을 통해 셰일층(2)을 관통하여 셰일층(2) 하부에 형성된 오일샌드뿐 아니라 셰일층(2) 상부에 형성된 오일샌드도 투과하여 생산정(200)에 유입되는 액체 상태의 석유량을 증대시키는 것을 목적으로 한다.
이러한 본 발명의 한 실시예에서, 시추공(300)은 셰일층(2)의 상부에서 하부로 이동하는 방향과 하부에서 상부로 이동하는 방향을 따라 셰일층(2)의 상부와 하부를 교차하여 이동하도록 삽입된다.
이때, 시추공(300)이 셰일층(2)을 관통하도록 삽입되되 셰일층(2)의 상부에서 셰일층(2)의 하부 방향으로 삽입될 때는, 셰일층(2)의 상부에 위치하는 시추공(200)은 셰일층(2)의 두께를 완전히 관통하여 셰일층(2)의 하부에 이를 수 있을 정도로 삽입되어야 하고, 동시에, 시추공(300)의 단부가 배출공(100)에 닿지 않는 깊이만큼 삽입되어야 한다.
그리고 이때, 셰일층(2)의 상부에서 하부에 이르도록 셰일층(2)을 관통하며 삽입된 시추공(300)은 셰일층(2)의 하부에서 셰일층(2)의 형성 하부 표면 방향과 평행하는 방향, 즉, 셰일층(2)의 하부 표면을 따라 소정 길이 삽입된다.
반대로, 시추공(300)이 셰일층(2)을 관통하도록 삽입되되 셰일층(2)의 하부에서 셰일층(2)의 상부 방향으로 삽입될 때는, 셰일층(2)의 하부에 위치하는 시추공(200)이 셰일층(2)의 두께를 완전히 관통할 수 있을 정도로 삽입되어야 하고, 동시에, 시추공(300)의 단부가 오일샌드 지층(1) 표면 외부로 벗어나지 않도록 이동해야 한다.
그리고, 셰일층(2)의 하부에서 상부에 이르도록 셰일층(2)을 관통하며 이동된 시추공(300)은 셰일층(2)의 상부에서 셰일층(2)의 상부 표면 형성 방향과 평행하는 방향, 즉, 셰일층(2)의 상부 표면을 따라 소정 길이 삽입된다.
셰일층(2)의 상부에서 셰일층(2)의 하부 방향으로 셰일층(2)을 관통하여 삽입되거나, 셰일층(2)의 하부에서 셰일층(2)의 상부 방향으로 셰일층(2)을 관통하여 삽입되는 시추공(300)은 시추장비가 모터를 제어하여 시추공(300)의 삽입 깊이를 제어함에 따라 이루어지는데, 시추장비의 모터 제어를 통한 깊이 조절은 당업자에게 자명한 사항이므로 본 명세서에서는 이를 자세히 기재하지 않는다.
셰일층(2)의 상부에서 셰일층(2)의 상부 표면을 따라 소정 길이 이동하거나 셰일층의(2) 하부에서 셰일층(2)의 하부 표면을 따라 소정 길이 이동하는 시추공(300)의 이동 역시 시추장비의 모터 제어로부터 길이가 결정되며 이를 자세히 설명하지 않도록 한다.
한 예에서, 셰일층(2)의 상부 및 하부 방향을 따라 셰일층(2)을 관통하여 이동 삽입되고, 셰일층(2)의 상부 표면방향 및 하부 표면방향을 따라 소정 길이 이동하는 시추공(300)은 도 3에 도시한 것처럼 셰일층(2)의 하부를 시작으로 교차 이동될 수 있지만, 다른 예로써, 시추공(300)은 셰일층(2)의 상부를 시작으로 교차 이동될 수 있으며, 이를 한정하지는 않는다.
또한, 셰일층(2)의 하부에서 셰일층(2)의 상부로 이동하도록 셰일층(2)을 관통하며 삽입되는 시추공(300)은 셰일층(2)을 관통하는 방향, 예를들면 셰일층(2)의 하부 표면 또는 셰일층(2)의 상부 표면에 소정의 각도를 갖도록 삽입되는 것이 좋다.
한 예에서, 셰일층(2)의 하부에서 셰일층(2)의 상부 방향으로 셰일층(2)을 관통하는 시추공(300)의 경우, 셰일층(2)을 관통하여 삽입된 시추공(300)과, 도 3을 기준으로 셰일층(2)에 수평방향으로 형성된 하부 표면이 이루는 각도는 45도 이상 90도 이하인 것이 좋다.
바람직하게는, 셰일층(2)을 상부 방향으로 이동하며 관통하는 시추공(300)과 셰일층(2)의 하부 표면의 각도는 75도 내지 90도 정도로 형성되는 것이 좋다.
반대로, 셰일층(2)의 상부에서 셰일층(2)의 하부 방향으로 셰일층(2)을 관통하는 시추공(300)의 경우, 셰일층(2)을 관통하여 삽입된 시추공(300)과 도 3을 기준으로 셰일층(2)에 수평방향으로 형성된 상부 표면이 이루는 각도는 45도 이상 90도 이하, 바람직하게는 75도 내지 90도 범위인 것이 좋다.
이때, 셰일층(2)을 관통하는 시추공(300)과 셰일층(2)의 상부 표면 또는 하부 표면 사이의 각도가 가파를수록, 즉, 90도에 가까울수록 그 각도가 작을 때보다 셰일층(2)을 관통할 수 있는 횟수가 증가한다.
그리고 이때, 셰일층(2)의 상부 표면을 따라 삽입되거나 셰일층(2)의 하부 표면을 따라 삽입되는 시추공(300)의 이동 길이는 셰일층(2)을 상향 관통 또는 하향 관통하는 시추공(300)의 관통길이와 같거나 그보다 작다.
그러나 이때, 셰일층(2)의 상부 표면을 따라 삽입되거나 셰일층(2)의 하부 표면을 따라 삽입되는 시추공(300)의 이동 길이는 짧은 것이 좋으며, 짧게 형성함에 따라 셰일층(2)의 관통 횟수를 증가시킬 수 있다.
이처럼, 셰일층(2)의 하부에서 상부 방향으로 셰일층(2)을 관통하거나, 셰일층(2)의 상부에서 하부 방향으로 셰일층(2)을 관통하고, 셰일층(2)의 상부에서 셰일층(2)의 상부 표면을 따라 이동하고, 셰일층(2)의 하부에서 셰일층(2)의 하부 표면을 따라 이동하는 형태로 셰일층(2)의 상, 하부를 교차하며 셰일층(2)을 관통하므로 시추공(300)의 관통에 따라 셰일층(2)이 파괴되며, 이로 인해, 해당 시추공(300)의 삽입 및 관통이 끝나고 셰일층(2)으로부터 제거되었을 때, 셰일층(2)에는 도 4에 도시한 것처럼 복수 개의 뚫린 부분(300a; 310a, 320a, 330a, 340a, 350a, 360a, 370a)가 형성되게 된다.
이때, 셰일층(2)에 형성된 복수 개의 뚫린 부분(300a)은 시추공(300)이 관통한 부분에 각각 대응되어 형성되고, 시추공(300)의 관통 각도가 90인 경우, 도 4에 도시한 것처럼 뚫린 부분(300a)이 셰일층(2)의 표면 방향에 수직하는 형태로 형성된다.
관통공 형상을 갖는 뚫린 부분(300a)은 시추공(300)의 직경과 대응되는 크기로 형성될 수 있으며, 이때, 시추공(300)이 셰일층(2)을 관통하며 발생하는 진동에 의해 시추공(300)이 직접 관통하는 부분의 주변이 조금 더 파괴되어, 뚫린 부분(300a)의 크기는 시추공(300)의 직경보다 조금 더 큰 형태로 형성될 수 있다.
그리고 이때, 도 4의 (a)에 도시한 것처럼 셰일층(2)에 형성된 복수 개의 뚫린 부분(300a)은 셰일층(2)의 두께 방향을 따라 셰일층(2)의 세로 방향, 즉, 셰일층(2)의 표면에 수직하는 방향을 따라 완전히 관통하고 있어, 셰일층(2)을 상부에서 본 평면도를 살펴보면 셰일층(2)에 형성된 복수 개의 뚫린 부분(300a)을 통해 셰일층(2) 하부에 위치하던 오일샌드 지층(2)이 보이게 된다.
그러나 도면에 도시하지는 않았으나, 셰일층(2)을 관통하는 시추공(300)이 셰일층(2)과 이루는 각도가 90도보다 작은 경우, 시추공(300)의 관통에 의해 형성된 셰일층(2)의 뚫린 부분(300a)은 도 4에 도시한 것과는 달리 비스듬하게 형성될 수 있다. 이때, 셰일층(2)의 뚫린 부분(300a)이 비스듬하게 형성되는 경우, 해당 뚫린 부분(300a)의 내부 기울기는 셰일층(2)을 관통한 해당 시추공(300)의 삽입 기울기와 대응됨은 자명한 사항으로 해석되어야 할 것이다.
한 예에서, 복수 개의 뚫린 부분(300a)은 일정한 간격으로 형성되는 것이 좋다.
그리고 이때, 한 개의 뚫린 부분(310a)과 인접하는 다른 한 개의 뚫린 부분(320a) 사이의 거리는 25m 정도인 것이 좋다.
이처럼, 시추공(300)이 셰일층(2)을 교차 방향으로 파괴함에 따라 형성된 복수 개의 뚫린 부분(300a)을 통해, 도 5의 (b)에 도시한 것처럼, 주입정(100)에서 배출된 스팀이 검정색 화살표를 따라 셰일층(2)의 복수 개의 뚫린 부분(300a; 310a, 320a, 330a, 340a, 350a, 360a, 370a)을 따라 셰일층(2) 상부에 위치하는 오일샌드 지층(1) 부분까지 확산되어 도 5의 (a)에 도시한 것처럼 셰일층(2)에 가로막혀 생산정(200)에 유입되는 석유량이 적었던 단점을 극복하고 더 많은 양의 액체 상태의 석유가 생산정(200)에 유입될 수 있다.
예로써, 도 6의 그래프에 도시한 것처럼, 셰일층의 상부에서 하부에 이르도록 교차 파괴하여 복수 개의 뚫린 부분(300a)을 형성했을 때의 초기 석유 생산량은 파괴되지 않은 셰일층(2)을 향해 스팀을 배출했을 때보다 현저히 높은 것을 시뮬레이션 결과를 통해 알 수 있다.
즉, 파괴되지 않은 셰일층(2)이 오일샌드 지층(1)에 협재된 상태에서는 주입정(100)에서 배출된 스팀이 셰일층(2)에 가로막혀 도 5의 (a)에 도시한 것처럼 셰일층(2) 하부에 형성된 오일샌드 지층(1) 부분만을 관통하여 액체 상태의 석유로서 생산정(200)으로 유입되지만, 본 발명에서 제시한 방법을 이용하여 셰일층(1)을 교차 방향으로 파괴하면 도 5의 (b)에 도시한 것처럼 셰일층(1)의 일부 파괴된 부분인 복수 개의 뚫린 부분(300a;310a, 320a, 330a, 340a, 350a, 360a, 370a)을 통해 주입정(100)에서 배출된 스팀이 이동할 수 있어, 스팀은 보다 많은 양의 오일샌드 지층(1)을 관통하며 액체 상태의 석유가 되어 생산정(200)으로 유입되므로, 석유 생산량이 향상되는 것이다.
그리고, 시추공(300)을 이용한 셰일층(2) 교차파괴는 수압을 이용하여 셰일층(2)을 파괴하는 종래의 방법에서 야기되는 문제점인 지표면 손상, 주입정(100)에서 배출된 스팀의 누수 등의 문제점을 극복할 수 있는 효과가 있다.
이처럼, 본 발명의 한 실시예에 따른 셰일층 교차 파괴를 통한 석유 시추 방법은 도 7에 도시한 흐름도와 같이, 생산정을 시추하는 단계(S100), 주입정을 시추하는 단계(S200), 복수 개의 파괴용 시추공을 셰일층(2)의 표면에 교차하는 방향으로 시추하고 제거함으로써 오일샌드 지층(1)에 협재된 셰일층(2)을 복수 군데 교차방향으로 관통하여 파괴하는 단계(S300), 주입정(100)의 배출공(110)을 통해 스팀을 배출하는 단계(S400), 배출공(110)에서 배출된 스팀이 오일샌드 지층(1)을 투과하여 액체 상태의 석유가 되어 생산정(200)에 유입되는 단계(S500), 그리고 생산정(200)에 유입된 액체 상태의 석유가 생산정(200)에 형성된 펌프에 의해 외부로 토출되는 단계(S600)를 포함하여 이루어짐으로써, 오일샌드 지층(1)으로부터 석유를 시추한다.
이때, 시추공 시추 및 제거를 통한 셰일층 교차 파괴 단계(S300)는 시추공(300)을 셰일층(2)에 교차시켜 관통하는 형태로 시추되며, 셰일층(2)의 하부에서 상부로 이동하며 셰일층(2)을 관통하는 단계, 셰일층(2)의 상부 표면을 따라 소정 길이 이동하는 단계, 셰일층(2)의 상부에서 하부로 이동하며 셰일층(2)을 관통하는 단계 및 셰일층(2)의 하부 표면을 따라 소정 길이 이동하는 단계를 한 주기로, 주기가 반복되어 동작이 수행된다.
위의 주기는, 위에서 이미 설명한 것처럼, 반대 순서로 진행될 수도 있으며, 이를 한정하지는 않는다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1 : 오일샌드 지층 2 : 셰일층
100 : 주입정 110 : 배출공
200 : 생산정 300 : 시추공
300a : 뚫린 부분

Claims (7)

  1. (a) 오일샌드 지층에 생산정을 시추하는 단계,
    (b) 오일샌드 지층에 주입정을 시추하는 단계,
    (c-1) 시추공이 셰일층의 상부에서 하부 방향을 따라 상기 셰일층을 관통하는 단계,
    (c-2) 상기 시추공이 상기 셰일층의 하부 표면 방향을 따라 이동하는 단계,
    (c-3) 상기 시추공이 상기 셰일층의 하부에서 상부 방향을 따라 상기 셰일층을 관통하는 단계,
    (c-4) 상기 시추공이 상기 셰일층의 상부 표면 방향을 따라 이동하는 단계,
    (d) 상기 주입정에 형성된 배출공을 통해 스팀을 배출하는 단계,
    (e) 배출된 상기 스팀이 상기 오일샌드 지층과, 상기 (c-1) 단계, 상기 (c-2) 단계, 상기 (c-3) 단계, 상기 (c-4) 단계로부터 상기 셰일층이 파괴되어 형성된 상기 셰일층의 뚫린 부분을 통해 상기 셰일층 상부에 형성된 상기 오일샌드 지층을 각각 투과하며 오일샌드로부터 액체 상태의 석유가 생산되고, 생산된 상기 액체 상태의 석유가 상기 생산정에 유입되는 단계, 그리고
    (f) 상기 생산정에 유입된 상기 액체 상태의 석유를 외부로 토출하는 단계
    를 포함하여 오일샌드 지층에서 액체 상태의 석유를 시추하는 것을 특징으로 하는 저류층 내 협재된 셰일층 교차 시추 파괴를 통한 석유 생산 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (c-1), (c-2), (c-3) 및 (c-4) 단계는 역순으로 수행되는 것을 특징으로 하는 저류층 내 협재된 셰일층 교차 시추 파괴를 통한 석유 생산 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상기 (c-1) 단계, 상기 (c-2) 단계, 상기 (c-3) 단계, 상기 (c-4) 단계로부터, 상기 뚫린 부분은 복수 개 형성되고, 복수 개의 상기 뚫린 부분은 일정한 간격으로 셰일층에 형성된 관통공인 것을 특징으로 하는 저류층 내 협재된 셰일층 교차 시추 파괴를 통한 석유 생산 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (c-1) 단계에서, 상기 셰일층을 관통하는 상기 시추공과 상기 셰일층의 상부 표면 사이에 형성된 각도는 45도 이상 90도 이하인 것을 특징으로 하는 저류층 내 협재된 셰일층 교차 시추 파괴를 통한 석유 생산 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (c-3) 단계에서, 상기 셰일층을 관통하는 상기 시추공과 상기 셰일층의 하부 표면 사이에 형성된 각도는 45도 이상 90도 이하인 것을 특징으로 하는 저류층 내 협재된 셰일층 교차 시추 파괴를 통한 석유 생산 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (c-2) 단계에서 상기 시추공이 상기 셰일층의 하부 표면 방향을 따라 이동하는 거리 및 상기 (c-4) 단계에서 상기 시추공이 상기 셰일층의 상부 표면을 따라 이동하는 거리는 상기 시추공이 상기 (c-1) 단계 및 상기 (c-3) 단계에서 상기 셰일층을 관통하는 거리보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 저류층 내 협재된 셰일층 교차 시추 파괴를 통한 석유 생산 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009046825A (ja) * 2007-08-15 2009-03-05 Ihi Corp 重質油の採掘方法及び装置
KR20110096389A (ko) 2010-02-22 2011-08-30 대우조선해양 주식회사 로터리 테이블 하부에 머드 회수를 위한 유도관을 갖는 부유식 시추설비

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009046825A (ja) * 2007-08-15 2009-03-05 Ihi Corp 重質油の採掘方法及び装置
KR20110096389A (ko) 2010-02-22 2011-08-30 대우조선해양 주식회사 로터리 테이블 하부에 머드 회수를 위한 유도관을 갖는 부유식 시추설비

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