KR101819957B1 - 셰일가스 채취장치 및 그 채취방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 셰일가스 채취장치에 관한 것으로, 베이스의 양측에 수직 설치된 캐니스터지지대에 수직으로 회전 가능하게 축설되고, 시추한 암석시료와 볼밀을 함께 밀폐 수용되는 수용공간이 형성되며, 상단 일측에 주입구를 갖는 캐니스터와; 상기 캐니스터에 수용된 볼밀이 혼합에 의해서 상기 암석시료가 파쇄되도록 상기 캐니스터를 요동시키는 구동수단과; 상기 캐니스터를 가열하는 가열수단과; 상기 캐니스터의 주입구에 순차적으로 착탈 결합되는 진공관, 압력관, 센서관, 주입관, 채취관을 포함하는 것을 특징으로 하는 셰일가스 채취장치와 더불어, 상기 셰일가스 채취장치를 이용하여 셰일가스를 채취하는 방법에 있어서, 시추된 암석시료와 볼밀을 함께 캐니스터의 수용공간에 밀폐 수용하는 투입단계와; 상기 캐니스터의 주입구에 진공관을 연결하여 캐니스터의 내부에 대기가스를 제거하는 제거단계와; 상기 캐니스터의 내부를 셰일층과 동일한 환경조건으로 제공하는 제공단계와; 상기 캐니스터에 연결된 센서를 통한 피드백으로 캐니스터의 내부 환경을 유지하는 유지단계와; 구동수단을 구동을 통해 상기 캐니스터를 요동시켜 볼밀에 의해 암석시료를 분쇄하는 분쇄단계와; 상기 캐니스터의 주입구에 주입관을 연결하여 캐니스터의 내부에 과포화 염화나트륨 용액 주입하는 주입단계와; 상기 캐니스터의 주입구에 채취관을 연결하여 암석시료로부터 분리된 셰일가스를 채취하는 채취단계를 포함하는 것을 특징을 하는 셰일가스 채취방법을 제공함으로써, 시추한 암석시료로부터 셰일가스 채취량을 분석하여 저류층의 정확한 매장량을 확인할 수 있으며, 셰일가스 채취장치를 기존에 회전방식과 달리 요도방식으로 그 구조를 변경함에 따라 부피를 최소화하여 경제성을 확보하는 효과를 기대할 수 있다.

Description

셰일가스 채취장치 및 그 채취방법{Shale gas sampling device and that sample method}
본 발명은 셰일가스 채취장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 시추한 셰일층의 암석시료에서 정확한 셰일가스 매장량을 측정하기 위해 셰일층과 동일한 압력 및 온도 조건하에 셰일가스를 채취하는 셰일가스 채취장치 및 그 채취방법에 관한 것이다.
일반적으로 셰일가스(shale gas)는 모래와 진흙 등이 단단하게 굳어진 퇴적암지층인 셰일층에 매장되어 있는 천연가스로 현재 통상적으로 시추되는 천연가스에 비해 더욱 깊은 지층에 매장되어 있다.
상기한 셰일층(shale; 점토(粘土)가 굳어져 이루어진 수성암(水成巖). 회색이나 검은 갈색을 띠며, 흔히 얇은 층(層)으로 되어 잘 벗겨지는 성질이 있다.)에는 과다한 양의 질소와 황화합물을 함유하고 있어 석유와는 다른 정제법을 가지기 때문에 정제과정에 있어서, 수소화분해 과정을 거쳐야만 셰일가스를 얻을 수 있으며, 여기에서 얻어진 유기물의 성분은 대개 나프타 성분이 적고, 경유나 등유의 제조에 적합한 유분 성분을 함유하고 있다.
이러한, 셰일가스 추출법은 1694년 영국에서 처음으로 개발되어 전세계에서 제한적 생산이 이루어졌으며, 1973년 오일쇼크 때에는 셰일가스와 오일(oil)에 대한 관심이 고조되기도 하였다.
또한, 사우디아라비아 등 중동의 산유국에서 생산되는 오일의 값이 계속 오르면서 셰일가스는 새로운 시추공법의 개발과 함께 상업적인 생산성을 확보하게 되었고 생산기술을 확보한 미국에서는 1980년대부터 대대적인 개발에 나서게 되었다.
더불어, 셰일층은 중국, 러시아, 미국, 캐나다, 멕시코, 호주, 프랑스, 브라질, 아르헨티나 등 여러 나라에 분포하며 향후 수십년 동안 채굴할 수 있는 정도의 많은 매장량을 추정하고 있으며 세계적으로 중국이 가장 많은 매장량을 가지고 있으므로 셰일가스 개발을 위한 저류층(원유나 천연 가스가 지하에 모여 쌓여 있는 층) 평가 요소 중 하나는 저류층 내에 포함되어있는 가스 량을 정확히 측정하는 것이다.
이를 위하여 시추코어를 이용한 직/간접으로 암석시료를 이용하여 셰일가스를 측정하고 있으며, 간접적인 방법으로는 실험실 내에서 흡탈착등온곡선 측정자료, 또는 관련 통계자료, 탄화 정도로부터 가스함유량 유추자료, 밀도검증 측정치와 밀도와 가스함유량 사이의 관계에 대한 자료 등을 이용하여, 셰일층 내의 셰일가스 부존 량을 간접적으로 측정하는 방법이다.
그리고, 직접적인 방법은 현장에서 시추를 수행하여 원위치 상태(In-situ)의 암석시료를 채취하고, 시료로부터 탈착되는 가스의 양과 가스가 탈착되는 속도를 측정하는 방법이며, 간접적인 방법에 비해 신뢰도가 높다.
직접적인 방법에 의한 셰일가스 함유량은, 암석시료의 시추 및 운반 중에 발생되는 손실가스량(Lost gas), 탈착 과정에서 발생되는 탈착가스량(Desorbed gas) 및 탈착 후 코어에 남아있는 잔류가스량(Residual gas)으로 구분되며, 총 가스함유량은 이 3개 측정치의 총계이다.
이중, 잔류가스량은 암석시료를 파쇄하고 암석시료 내부에 잔류하는 셰일가스의 양을 확인하는 방식으로 측정된다. 다시 말해, 잔류가스량은 암석시료의 파쇄된 무게에 대한 가스 량을 측정하는 것이다.
이때, 암석시료의 파쇄율이 낮으면, 암석시료 내에 존재하는 상당량의 잔류가스가 암석시료로부터 배출되지 못하기 때문에 측정된 잔류가스량에 대한 신뢰성이 매우 낮아지게 되므로, 60 메시(mesh)의 철망에 암석시료 파쇄물이 투과될 정도로 암석시료를 파쇄하게 된다.
그러나, 암석시료 파쇄물의 내부 미세 공극([air gap, (孔隙) 토양의 물리적 성질 가운데 하나로 토양 입자 사이의 틈을 말한다.)에 갇혀 빠져 나오지 못한 잔류가스가 존재한다. 즉, 신뢰성을 더 높이기 위해서는, 암석시료 파쇄물로부터 미처 빠져 나오지 못한 잔류가스를 추출할 수 있는 기술이 필요하다.
이에 대하여, 특허문헌 1은 공극 내 메탄가스 추출 시스템에 관한 것으로, 내부에 시추코어에서 시추한 암석 또는 퇴적물 및, 로드밀(Rod Mill)이 삽입되어 밀폐되는 원통형의 캐니스터와, 캐니스터를 회전시키는 동력부와, 캐니스터를 가열하는 가열장치를 포함하며, 코어시료의 내부 미세 공극에 갇혀, 코어시료가 파쇄되더라도 외부로 배출되지 못하던, 잔류가스를 헤드 스페이스법을 통해 추출할 수 있으므로, 측정된 잔류가스량의 신뢰성이 증대되는 효과가 있는 공극 내 메탄가스 추출 시스템을 제공하였으나, 셰일가스의 추출량에 대해 더욱 정확한 측정이 요구되며, 기존에 회전방식과 달리 요도방식으로 그 구조를 변경함에 따라 부피를 최소화하여 경제성을 확보가 더욱 요구되는 실정이다.
KR 10-1646988 B1
상기와 같이 요구되는 실정을 반영하여 본 발명은 시추한 암석시료를 볼밀과 함께 캐니스터에 밀폐 수용함과 아울러, 셰일층과 동일한 조건을 유지하면서 전동 연결된 크랭크로드에 의해 상기 캐니스터를 요동시켜 셰일가스 채취량을 분석하여 저류층의 정확한 매장량을 확인할 수 있으며, 기존에 회전방식과 달리 요도방식으로 그 구조를 변경함에 따라 부피를 최소화하여 경제성을 확보할 수 있는 셰일가스 채취장치 및 그 채취방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 베이스의 양측에 수직 설치된 캐니스터지지대에 수직으로 회전 가능하게 축설되고, 시추한 암석시료와 볼밀을 함께 밀폐 수용되는 수용공간이 형성되며, 상단 일측에 주입구를 갖는 캐니스터와; 상기 캐니스터에 수용된 볼밀이 혼합에 의해서 상기 암석시료가 파쇄되도록 상기 캐니스터를 요동시키는 구동수단과; 상기 캐니스터를 가열하는 가열수단과; 상기 캐니스터의 주입구에 순차적으로 착탈 결합되는 진공관, 압력관, 센서관, 주입관, 채취관을 포함하는 것을 특징으로 하는 셰일가스 채취장치를 제공한다.
여기서, 상기 구동수단은 베이스에 설치되며, 회전동력을 갖는 구동모터와; 상기 구동모터에 인접하여 베이스에 설치되며, 구동모터에 동력 연결되어 회전 작동하는 크랭크축과; 상기 캐니스터의 하측 일부분에 형성된 브라켓과 상기 크랭크축에 링크 연결되어 상기 크랭크축의 회전을 통해 커넥팅로드로 구성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 진공관은 상기 캐니스터의 주입구에 착탈 가능하게 연결되어 상기 캐니스터의 수용공간에 대기가스를 흡입 제거하여 진공시키고, 상기 압력관은 상기 캐니스터의 주입구에 착탈 가능하게 연결되어 상기 캐니스터의 수용공간에 질소가스를 주입하여 내부 압력을 상승시키며, 상기 주입관은 상기 캐니스터의 주입구에 착탈 가능하게 연결되어 상기 캐니스터의 수용공간에 과포화 염화나트륨 용액을 주입하여 암석시료에 셰일가스를 분리시키고, 상기 채취관은 상기 캐니스터의 주입구에 착탈 가능하게 연결되어 암석시료에 분리된 셰일가스를 흡입 채취하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 주입구에는 수용공간에 수용 및 주입된 내용물과 압력이 누출되는 것을 방지하기 위해 체크밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기한 구성의 셰일가스 채취장치를 이용하여 셰일가스를 채취하는 방법에 있어서, 시추된 암석시료와 볼밀을 함께 캐니스터의 수용공간에 밀폐 수용하는 투입단계와; 상기 캐니스터의 주입구에 진공관을 연결하여 캐니스터의 내부에 대기가스를 제거하는 제거단계와; 상기 캐니스터의 내부를 셰일층과 동일한 환경조건으로 제공하는 제공단계와; 상기 캐니스터에 연결된 센서를 통한 피드백으로 캐니스터의 내부 환경을 유지하는 유지단계와; 구동수단을 구동을 통해 상기 캐니스터를 요동시켜 볼밀에 의해 암석시료를 분쇄하는 분쇄단계와; 상기 캐니스터의 주입구에 주입관을 연결하여 캐니스터의 내부에 과포화 염화나트륨 용액 주입하는 주입단계와; 상기 캐니스터의 주입구에 채취관을 연결하여 암석시료로부터 분리된 셰일가스를 채취하는 채취단계를 포함하는 것을 특징을 하는 셰일가스 채취방법을 제공한다.
이때, 상기 제공단계는 상기 캐니스터의 주입구에 압력관을 연결하고 캐니스터의 수용공간에 질소가스를 주입하여 압력을 상승시키는 가압단계와; 상기 캐니스터의 바깥쪽에 구비된 가열수단을 통해 캐니스터의 수용공간을 가열하는 가온단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 시추한 암석시료로부터 셰일가스 채취량을 분석하여 저류층의 정확한 매장량을 확인할 수 있으며, 셰일가스 채취장치를 기존에 회전방식과 달리 요도방식으로 그 구조를 변경함에 따라 부피를 최소화하여 경제성을 확보하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 셰일가스 채취장치를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 셰일가스 채취장치를 나타내는 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 셰일가스 채취장치를 나타내는 정면도.
도 4는 본 발명에 따른 셰일가스 채취장치를 나타내는 측면도.
도 5는 본 발명에 따른 셰일가스 채취장치에서 캐니스터의 구성을 나타내는 단면도.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 셰일가스 채취장치에서 구동수단에 의해 암석시료의 분쇄과정을 나타내는 작동상태도.
도 8은 본 발명에 따른 셰일가스 채취방법을 나타내는 순서도.
이하, 본 발명에 대하여 동일한 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 셰일가스 채취장치는 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 패널 형상의 베이스(100)가 구비되고, 상기 베이스(100)의 상부에 구동수단(300)이 설치되며, 이 구동수단(300)의 상부 캐니스터지지대(120)에 의해 캐니스터(200)가 이격 설치되며, 상기 구동수단(300)의 구동을 통해 상기 캐니스터(200)를 요동시켜 내부의 수용공간(210)에 밀폐 수용된 암석시료(10)를 볼밀(20)에 의해 파쇄시켜 셰일가스를 채취하는 것이다.
상기한 구성에서 캐니스터(200)는 상기 베이스(100)의 양측에 수직 설치된 캐니스터지지대(120)에 수직으로 회전 가능하게 축설되고, 시추한 암석시료(10)와 볼밀(20)을 함께 밀폐 수용되는 수용공간(210)이 형성되며, 상단 일측에 주입구(220)를 갖는다.
이때, 도 1 및 도 3에 의하면, 상기 캐니스터지지대(120)는 상기 캐니스터(200)를 기준으로 양측에 각각 형성하되, 상기 베이스(100)의 상측으로 프레임(121)이 수직으로 연장 형성되고, 이 프레임(121)의 상부에 두 개의 지지바(123)를 링크 연결하고, 그 단부를 상기 캐니스터(200)의 둘레에 형성된 지지축(203)에 축결하여 물레방아와 같이 세로 방향으로 자유회전 가능하게 설치되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 가열수단(400)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 캐니스터(200)의 바깥쪽에 히팅코일로 이루어져 둘레를 감아 권취하고 안전을 위해 히팅코일을 커버하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 가열수단(400)에 연결되는 전선에 경우 축결된 캐니스터지지대(120)를 통해 베이스(100)로 연결하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 구동수단(300)은 도 4, 도 6, 도 7에 도시된 바, 상기 캐니스터(200)에 수용된 볼밀(20)이 혼합에 의해서 상기 암석시료(10)가 파쇄되도록 상기 캐니스터(200)를 요동시킨다.
이때, 상기 구동수단(300)은 베이스(100)에 설치되며, 회전동력을 갖는 구동모터(310)가 구비되고, 상기 구동모터(310)에 인접하여 베이스(100)에 설치되며, 구동모터(310)에 동력 연결되어 회전 작동하는 크랭크축(320)이 설치된다.
그리고, 상기 캐니스터(200)의 하측 일부분에 형성된 브라켓(201)과 상기 크랭크축(320)에 상기 크랭크축(320)의 회전을 통해 캐니스터(200)를 요동시키는 커넥팅로드(330)가 링크 연결된다.
또한, 상기 캐니스터(200)의 주입구(220)에는 순차적으로 착탈 결합되는 진공관(230), 압력관(240), 센서관(250), 주입관(260), 채취관(270)을 포함한다.
여기서, 상기 진공관(230)은 상기 캐니스터(200)의 주입구(220)에 착탈 가능하게 연결되어 상기 캐니스터(200)의 수용공간(210)에 대기가스를 흡입 제거하여 진공시킨다.
이는 정확한 측정을 위하여 암석시료(10) 투입시 수용공간(210)에 불순물 및 셰일가스 채취에 저해되는 가스를 모두 제거한다.
다음에, 상기 압력관(240)은 상기 캐니스터(200)의 주입구(220)에 착탈 가능하게 연결되어 상기 캐니스터(200)의 수용공간(210)에 질소가스를 주입하여 내부 압력을 상승시킨다.
이때, 히팅코일과 같은 가열수단(400)이 상기 캐니스터(200)를 가열시켜 질소가스 주입에 의한 압력 상승과 가열에 의한 온도 상승은 암석시료(10)가 셰일층에 매장된 상태의 환경조건을 제공하고자 한다.
다음으로, 상기 주입구(220)에 센서관(250)을 연결하여 이 센서관(250)의 센서를 통해 수용공간(210)의 압력 및 온도를 체크하여 필요시에 따라 압력관(240)을 다시 연결하거나 가열수단(400)을 통해 온도를 더 상승 시킬 수 있다.
한편, 상기 주입관(260)은 상기 캐니스터(200)의 주입구(220)에 착탈 가능하게 연결되어 상기 캐니스터(200)의 수용공간(210)에 과포화 염화나트륨(Nacl) 용액(이하, 포화용액이라 함.)을 주입한다.
이는 셰일가스가 빠져나간 암석시료(10)의 공극(孔隙, 작은 구멍이나 빈틈)에 포화용액이 자리를 차지하여 셰일가스가 다시 암석시료(10)에 붙는 것을 방지한다.
한편, 상기 채취관(270)은 상기 캐니스터(200)의 주입구(220)에 착탈 가능하게 연결되어 암석시료(10)에 분리된 셰일가스를 흡입 채취한다.
또한, 상기 주입구(220)에는 수용공간(210)에 수용 및 주입된 내용물과 압력이 누출되는 것을 방지하기 위해 체크밸브(221)가 더 구비되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 진공관(230), 압력관(240), 센서관(250), 주입관(260), 채취관(270)을 상기 주입구(220)에 교체방식을 통해 순차적으로 착탈 결합하면서 필요로 하는 작업을 수행함으로써, 상기 캐니스터(200)가 각 관들로부터 독립성을 갖는다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 셰일가스 채취장치를 이용하여 도 8에 도시된 바와 같이, 투입단계(S100), 제거단계(S200), 제공단계(S300), 유지단계(S400), 분쇄단계(S500), 주입단계(S600), 채취단계(S700)를 통해 셰일가스를 채취한다.
우선, 상기 투입단계(S100)는 상기 캐니스터(200)를 몸체(200a)에 뚜껑(200b)으로 분리하여 그 수용공간(210)에 시추된 암석시료(10)를 투입한 후 뚜껑(200b)을 결합하여 밀폐 수용한다.
즉, 종래 로드밀은 회전이라는 움직임에 제한을 받는 반면에 본 발명에 적용되는 쇠구슬 형상을 갖는 다수의 볼밀(20)이 캐니스터(200)의 요동에 의해 퇴적암의 암석시료(10)를 미세입자로 잘게 부셔낸다.
다음, 제거단계(S200)는 암석시료(10)와 볼밀(20)이 밀폐 수용된 상기 캐니스터(200)의 주입구(220)에 진공관(230)을 연결하여 캐니스터(200)의 내부에 대기가스를 제거한다.
다음에, 상기 제공단계(S300)는 시추된 암석시료(10)에 대해 매장 당시의 환경을 유사하게 제공하고자, 가압단계(S310) 및 가온단계(S320)를 포함한다.
상기 가압단계(S310)는 상기 캐니스터(200)의 주입구(220)에 압력관(240)을 연결하고 캐니스터(200)의 수용공간(210)에 질소가스를 주입하여 압력을 상승시킨다.
그리고, 가온단계(S320)는 상기 캐니스터(200)의 바깥쪽에 구비된 가열수단(400)를 통해 캐니스터(200)의 수용공간(210)을 가열한다.
즉, 상기 가압단계(S310) 및 가온단계(S320)를 통해 상기 캐니스터(200)의 내부를 셰일층과 동일한 환경조건으로 제공한다.
다음, 상기 유지단계(S400)는 상기 주입구(220)에 각종 센서를 갖는 센서관(250)을 연결하여 수용공간(210)의 내부 압력 및 온도를 측정하여 제어장치에 제공하거나 디스플레이 함으로써, 작업자를 통해 최적의 환경을 유지하고자 한다.
다음, 상기 분쇄단계(S500)는 구동수단(300)을 구동을 통해 상기 캐니스터(200)를 요동시켜 볼밀(20)에 의해 암석시료(10)를 분쇄한다.
다시 말해, 상기 구동수단(300)의 구동모터(310)의 회전구동력이 밸트 연결된 크랭크축(320)을 회전 시키게 되며, 이때, 크랭크축(320)에 연결된 커넥팅로드(330)를 크랭크축(320)의 회전운동을 직선운동으로 변환 시킨다.
이때, 회전 가능하게 지지된 캐니스터(200)에 형성된 브라켓(201)에 커넥팅로드(330)의 일단부가 연결됨에 따라 상기 캐니스터(200)를 상/하 반복적으로 회동 운동시킴에 따라 요동하게 된다.
즉, 도 6에 의하면, 크랭크축(320)에 의해 커넥팅로드(330)가 뒤로 물러나면서 상기 브라켓(201)을 잡아 당기게 되며 캐니스터(200)가 하 방향으로 회동하여 암석시료(10)와 볼밀(20)을 믹싱하고, 반대로, 도 7에 의하면, 크랭크축(320)에 의해 커넥팅로드(330)가 전진하면서 상기 브라켓(201)을 밀어 내어 캐니스터(200)가 상 방향으로 회동하면 마찬가지로 암석시료(10)와 볼밀(20)이 믹싱하므로 볼밀에 의해 암석시료(10)가 분쇄된다.
다음으로, 상기 주입단계(S600)은 상기 캐니스터(200)의 주입구(220)에 주입관(260)을 연결하여 캐니스터(200)의 내부에 과포화 염화나트륨으로 이루어진 포화용액을 주입하여 암석시료(10)의 공극으로 침입되는 포화용액을 통해 셰일가스를 암석시료(10)로부터 더욱 분리시킨다.
마지막으로, 상기 채취단계(S700)는 상기 캐니스터(200)의 주입구(220)에 채취관(270)을 연결하여 암석시료(10)로부터 분리된 셰일가스를 채취하여 측정장치로 전송한다.
상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 시추한 암석시료(10)로부터 셰일가스 채취량을 분석하여 저류층의 정확한 매장량을 확인할 수 있으며, 셰일가스 채취장치를 기존에 회전방식과 달리 요도방식으로 그 구조를 변경함에 따라 부피를 최소화하여 경제성을 확보하는 효과가 있다.
이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
10: 암석시료
20: 볼밀
100: 베이스
120: 캐니스터지지대
121: 프레임
123: 지지바
200: 캐니스터
200a: 몸체
200b: 뚜껑
201: 브라켓
203: 지지축
210: 수용공간
220: 주입구
221: 체크밸브
230: 진공관
240: 압력관
250: 센서관
251: 센서
260: 주입관
270: 채취관
300: 구동수단
310: 구동모터
320: 크랭크축
330: 커넥팅로드
400: 가열수단
S100: 투입단계
S200: 제거단계
S300: 제공단계
S310: 가압단계
S320: 가온단계
S400: 유지단계
S500: 분쇄단계
S600: 주입단계
S700: 채취단계

Claims (9)

  1. 베이스(100)의 양측에 수직 설치된 캐니스터지지대(120)에 수직으로 회전 가능하게 축설되고, 시추한 암석시료(10)와 볼밀(20)을 함께 밀폐 수용되는 수용공간(210)이 형성되며, 상단 일측에 주입구(220)를 갖는 캐니스터(200)와;
    상기 캐니스터(200)에 수용된 볼밀(20)이 혼합에 의해서 상기 암석시료(10)가 파쇄되도록 상기 캐니스터(200)를 요동시키는 구동수단(300)과;
    상기 캐니스터(200)를 가열하는 가열수단(400)과;
    상기 캐니스터(200)의 주입구(220)에 순차적으로 착탈 결합되는 진공관(230), 압력관(240), 센서관(250), 주입관(260), 채취관(270)을 포함하며,
    상기 구동수단(300)은,
    베이스(100)에 설치되며, 회전동력을 갖는 구동모터(310)와;
    상기 구동모터(310)에 인접하여 베이스(100)에 설치되며, 구동모터(310)에 동력 연결되어 회전 작동하는 크랭크축(320)과;
    상기 캐니스터(200)의 하측 일부분에 형성된 브라켓(201)과 상기 크랭크축(320)에 링크 연결되어 상기 크랭크축(320)의 회전을 통해 커넥팅로드(330)로 구성된 것을 특징으로 하는 셰일가스 채취장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 진공관(230)은 상기 캐니스터(200)의 주입구(220)에 착탈 가능하게 연결되어 상기 캐니스터(200)의 수용공간(210)에 대기가스를 흡입 제거하여 진공시키는 것을 특징으로 하는 셰일가스 채취장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 압력관(240)은 상기 캐니스터(200)의 주입구(220)에 착탈 가능하게 연결되어 상기 캐니스터(200)의 수용공간(210)에 질소가스를 주입하여 내부 압력을 상승시키는 것을 특징으로 하는 셰일가스 채취장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 주입관(260)은 상기 캐니스터(200)의 주입구(220)에 착탈 가능하게 연결되어 상기 캐니스터(200)의 수용공간(210)에 과포화 염화나트륨 용액을 주입하여 암석시료(10)에 셰일가스를 분리시키는 것을 특징으로 하는 셰일가스 채취장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 채취관(270)은 상기 캐니스터(200)의 주입구(220)에 착탈 가능하게 연결되어 암석시료(10)에 분리된 셰일가스를 흡입 채취하는 것을 특징으로 하는 셰일가스 채취장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 주입구(220)에는 수용공간(210)에 수용 및 주입된 내용물과 압력이 누출되는 것을 방지하기 위해 체크밸브(221)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 셰일가스 채취장치.
  8. 청구항 1에 의해 구성된 셰일가스 채취장치를 이용하여 셰일가스를 채취하는 방법에 있어서,
    시추된 암석시료(10)와 볼밀(20)을 함께 캐니스터(200)의 수용공간(210)에 밀폐 수용하는 투입단계(S100)와;
    상기 캐니스터(200)의 주입구(220)에 진공관(230)을 연결하여 캐니스터(200)의 내부에 대기가스를 제거하는 제거단계(S200)와;
    상기 캐니스터(200)의 내부를 셰일층과 동일한 환경조건으로 제공하는 제공단계(S300)와;
    상기 캐니스터(200)에 연결된 센서를 통한 피드백으로 캐니스터(200)의 내부 환경을 유지하는 유지단계(S400)와;
    구동수단(300)을 구동을 통해 상기 캐니스터(200)를 요동시켜 볼밀(20)에 의해 암석시료(10)를 분쇄하는 분쇄단계(S500)와;
    상기 캐니스터(200)의 주입구(220)에 주입관(260)을 연결하여 캐니스터(200)의 내부에 과포화 염화나트륨 용액 주입하는 주입단계(S600)와;
    상기 캐니스터(200)의 주입구(220)에 채취관(270)을 연결하여 암석시료(10)로부터 분리된 셰일가스를 채취하는 채취단계(S700)를 포함하는 것을 특징을 하는 셰일가스 채취방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제공단계(S300)는,
    상기 캐니스터(200)의 주입구(220)에 압력관(240)을 연결하고 캐니스터(200)의 수용공간(210)에 질소가스를 주입하여 압력을 상승시키는 가압단계(S310)와;
    상기 캐니스터(200)의 바깥쪽에 구비된 가열수단(400)를 통해 캐니스터(200)의 수용공간(210)을 가열하는 가온단계(S320)를 포함하는 것을 특징으로 하는 셰일가스 채취방법.
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