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논문

물리탐사를 이용한 이산화탄소 지중저장 모니터링의 국외 사례 분석

A Review of CO2 Storage Monitoring Based on Geophysical Methods

허철|민동주|박권규|김원기|강민지
한국자원공학회 (The Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers)|2012.06|한국자원공학회지 (Journal of the Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers)|제49권 제3호|pp. 426-451|DOI http://dx.doi.org/

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Monitoring모니터링시간 경과Time-lapse국외사례이산화탄소 지중저장물리탐사Geophysical explorationCarbon storageStorage sites abroad
주제분류자원공학

초록

최근 들어 이산화탄소를 줄이기 위한 효과적인 방법으로 이산화탄소 지중저장 기술이 주목 받고 있다. 지중저장된 이산화탄소의 거동을 파악하고 환경에 대한 영향 및 안정성을 평가하기 위해서는 지속적인 모니터링이 필요하며, 효과적인 모니터링을 위해 저장지 특성에 맞는 최적의 모니터링 방법을 선택하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 대표적인 이산화탄소 지중저장 프로젝트인 슬라이프너, 웨이번, 로스트 힐, 웨스트 펄 퀸, 나가오카, 인살라, 프리오, 오트웨이, 케진 등의 사업에서 적용된 모니터링 프로그램에 대해 살펴보았다. 이들 모니터링 프로그램을 조사한 결과 일반적으로 시간 경과 탄성파탐사가 가장 많이 이용되었는데 저장지 특성에 따라 3차원 탄성파탐사와 시추공-시추공 탄성파 토모그래피 및 수직 탄성파탐사가 수행되기도 하였다. 이외에도 중력탐사, 인공위성탐사, 레이다탐사, 전기비저항 토모그래피 및 전자탐사 등이 수행되었다. 해외 사례를 분석해 본 결과 효과적인 모니터링을 위해 저장지 특성에 따라 각기 다른 종류의 물리탐사 방법들이 이용되고 있음을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 수행된 국외 사례분석은 추후 우리나라 지중 후보지가 선정되었을 때 최적의 모니터링 기법을 검토하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract

Carbon Capture and Storage (CCS) is considered to be one of the most effective methods to remove CO2 from the atmosphere. To understand the behavior of CO2 underground and assess its stability and safety, CO2 storage site should be monitored periodically. To properly monitor the behavior of CO2, it is important to choose appropriate monitoring techniques for the properties of storage sites. In this paper, we review what kinds of geophysical methods have been used to monitor CO2 storage sites abroad. We introduce monitoring programs for Sleipner, Weyburn, Lost Hills, West Pearl Queen, Nagaoka, In Salah, Frio, Otway, and Ketzin. In most cases, time-lapse seismic methods have been applied. Gravity, satellite airborne radar interferometry (InSAR), ground penetrating radar (GPR), electrical resistivity tomography, and electromagnetic imaging methods have also been used for CO2 monitoring. From these case histories, we note that it is very important to choose proper geophysical methods to effectively monitor the behavior of CO2 at the storage site. We hope that this review paper will contribute to determining which methods are appropriate to monitor Korean CO2 storage site in the near future.

참고문헌 (59)

  1. 홍원희, "이산화탄소 포집 및 저장기술", pp.1~499 (2008), 청문각
  2. 김희준, "해설 : 시간 경과에 따른 반복적 물리탐사 기법을이용한 이산화탄소의 지중처리 모니터링", 지구물리와물리탐사, 8(4), pp.280~286 (2005)
  3. 유동근, "한반도 주변 해양의 이산화탄소 지중 처분 가능성", 한국자원공학회지, 44(6), pp.572~585 (2007), 한국자원공학회
  4. Archie, G, "The electrical resistivity log as an aid in determining some reservoir characteristics", Transactions of the American Institute of Mechanical Engineers, 146, pp.54~62 (1942)
  5. Arts, R, "Monitoring of CO2 injected at Sleipner using time-lapse seismic data", 6th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies, 29, pp.1383~1392 (2004)
  6. Arts, R, "Ten years’ experience of monitoring CO2 injectionin the Utsira sand at Sleipner, offshore Norway", FirstBreak, 26, pp.65~72 (2008)
  7. "Role of Enhanced Oil Recovery in Carbon SequestrationThe Weyburn Monitoring Project, a case study" (2001)[URL]
  8. Chadwick, A, "Geophysical monitoring of the CO2 plume at Sleipner, North Sea, In Advances in the Geological Storage of Carbon Dioxide: NATO Science Series: IV: Earth and Environmental Sciences", pp.303~314 (2006)
  9. "Monitoring of CO2 Injection—Using Seismic Methods At The CO2CRC Otway Project" (2010)[URL]
  10. "CO2CRC" (2011)[URL]
  11. "West Pearl Queen CO2 Sequestration Pilot Test and Modeling Project 2006-2008" (2008)[URL]
  12. Daley, T.M, "Time-lapse crosswell seismic and VSP monitoring of injected CO2 in a brine aquifer", Environmental Geology, 54(8), pp.1657~1665 (2008)
  13. "Borehole Seismic Monitoring at Otway Using the Naylor-1 Instrument String" (2010)[URL]
  14. Durucan, S, "In Salah CO2 storage JIP: Carbon dioxide plume extension around KB-502", Energy Procedia, 4, pp.3379~3385 (2011)
  15. Elsayed, S.A, "Multidisciplinary reservoir characterization andsimulation of the Weyburn Unit", J. of Petroleum Technology, 45, pp.930~974 (1993)
  16. Förster, A, "Baseline characterization of the CO2SINK geological site at Ketzin, Germany", J. of Environmental Geoscience, 13(3), pp.145~161 (2006)
  17. Freund P, "International developments in geological storage of CO2", Exploration Geophysics, 59(1), pp.1~9 (2006)
  18. Gassmann, F, "Über die elastizität poröser medien", Vieteljahrsschrift der Naturforschenden Gesllschaft inZurich, 96, pp.1~23 (1951)
  19. Gritto, R, "Joint cross-well and single-well seismic studies at Lost Hills, California", Geophysical Prospecting, 52, pp.323~339 (2004)
  20. "CO2 gas/oil ratio prediction in a multi-componentreservoir by combined seismic and electromagnetic imaging" (2002)[URL]
  21. "Update on the Frio Brine Pilot: eight months after injection" (2005)[URL]
  22. IPCC, "Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage", pp.1~442 (2005), Cambridge University Press
  23. Juhlin, C, "3D baseline seismic at Ketzin, Germany: The CO2SINK project", Geophysics, 72(5), pp.121~132 (2007)
  24. Kazemeini, H, "Monitoring CO2 response on surface seismic data; a rock physics and seismic modeling feasibility study at the CO2 sequestration site, Ketzin, Germany", J. of Applied Geophysics, 71(4), pp.109~124 (2010)
  25. Kikuta, K, "Field test of CO2 Injection in Nagaoka, Japan In: E.S. Rubin, D.W. Keith and C.F. Gilboy, Editors", Proceedings of seventh international conference on greenhouse gas control technologies, 2, pp.1367~1372 (2005)
  26. Lüth, S, "Time-Lapse Seismic Surface and Down-Hole Measurements for Monitoring CO2 Storage in the CO2SINK Project (Ketzin, Germany)", Energy Procedia, 4, pp.3435~3442 (2011)
  27. "Geophysical monitoring of small scale CO2–injection into a deep saline aquifer the Ketzin pilot site" (2011)[URL]
  28. Majer, E. L, "Cost-effective imaging of CO2 injection with borehole seismic methods", The Leading Edge, 25(10), pp.1290~1302 (2006)
  29. Mathieson, A, "Satellite Imaging to Monitor CO2 Movement atKrechba, Algeria", Energy Procedia, 1, pp.2201~2209 (2009)
  30. Mathieson, A, "In Salah CO2 Storage JIP: CO2 sequestration monitoring and verification technologies applied at Krechba, Algeria", Energy Procedia, 4, pp.3596~3603 (2011)
  31. Michael, K, "Geological storage of CO2 in saline aquifers-A review of the experience from existing storage operations", J. of Greenhouse Gas Control, 4(4), pp.659~667 (2010)
  32. "AUSTRALIAN REGULATORY GUIDING PRINCIPLES" (2005)[URL]
  33. Mito, S, "Case study of geochemical reactions at the Nagaoka CO2 injection site, Japan", International journal of Greenhouse Gas Control, 2, pp.309~318 (2008)
  34. "Global Status of Geologic CO2 Storage Technology Development" (2011)[URL]
  35. Nooner, S. L, "Constraints on the in situ density of CO2 within the Utsira formation from time-lapse seafloor gravity measurements", International Journal of Greenhouse Gas Control, 1, pp.198~214 (2007)
  36. Onuma, T, "Detection of Surface Deformation related with CO2 Injection by DInSAR at In Salah, Algeria", Energy Procedia, 1, pp.2177~2184 (2008)
  37. Pawar, R. J, "Overview of a CO2 sequestration field test in the West Pearl Queen reservoir, New Mexico", Environmental Geosciences, 13(3), pp.163~180 (2006)
  38. "Lost Hill CO2 Pilot: Evaluation, Design, InjectivityTest Results, and Implementation" (2000)[URL]
  39. Ringrose, P, "Plume development around well KB-502 at the In Salah CO2 storage site", First Break, 27, pp.85~89 (2009)
  40. Saito, H, "Time-lapse crosswell seismic tomography for monitoringinjected CO2 in an onshore aquifer, Nagaoka, Japan", Exploration Geophysics, 37, pp.132~137 (2006)
  41. Sodagar, T.M, "Seismic modeling of CO2 fluid substitution for the Heartland Area Redwater CO2 Storage Project (HARP), Alberta, Canada", Energy Procedia, 4, pp.3338~3345 (2011)
  42. "Statoil" (2011)[URL]
  43. "CO2 Underground Storage Costs as Experienced at Sleipner and Weyburn" (2004)[URL]
  44. Underschultz, J, "CO2 storage in a depleted gas field: An overview of the CO2CRC Otway Project and initial results", International Journal of Greenhouse Gas Control, 5(4), pp.922~932 (2011)
  45. Urosevic, M, "Time-lapse seismic monitoring of CO2 injection into a depleted gas resevoir - Naylor Field Australia", The Leading Edge, 29(2), pp.164~169 (2010)
  46. Urosevic, M, "Seismic monitoring of CO2 injection into a depleted gas reservoir - Otway Basin Pilot Project, Australia", Energy Procedia, 4, pp.3550~3557 (2011)
  47. "Near surface geophysics for the structural analysis of a mine rock pile, northern New Mexico" (2005)[URL]
  48. Vidal-Gilbert, S, "Geomechanical analysis of the Naylor field, Otway Basin, Australia: Implications for CO2 injection and storage", International Journal of Greenhouse Gas Control, 4, pp.827~839 (2010)
  49. Wells, A. W, "The use of tracers to assess leakage from the sequestration of CO2 in a depleted oil reservoir, New Mexico", Applied Geochemistry, 22(5), pp.996~1016 (2007)
  50. Westrich, H, "Sequestration of CO2 in a Depleted Oil Reservoir: An Overview", J. of Energy and Environmental Research, 2(1), pp.64~74 (2002)
  51. "IEA GHG Weyburn CO2 Monitoring and StorageProject Summary Report 2000-2004" (2004)[URL]
  52. Whittaker, S, "A decade of CO2 injection into depleting oil fields: monitoring and research activities of the IEA GHG Weyburn-Midale CO2 Monitoring and Storage Project", Energy Procedia, 4, pp.6069~6076 (2011)
  53. White, D, "Monitoring CO2 storage during EOR at the Weyburn-Midale field", The Leading Edge, 28(7), pp.838~842 (2009)
  54. White, D, "Geophysical monitoring of the Weyburn CO2 flood: Results during 10 years of injection", Energy Procedia, 4, pp.3628~3635 (2011)
  55. Wilson, T. H, "Ground Penetrating Radar Survey and Tracer Observations at the West Pearl Queen Carbon Sequestration Pilot Site, New Mexico", The Leading Edge, 24(7), pp.718~722 (2005)
  56. Xue, Z, "Estimation of CO2 saturation from time-lapse CO2 well logging in an onshore aquifer, Nagaoka, Japan", Exploration Geophysics, 37(1), pp.19~29 (2006)
  57. "Detecting and monitoring CO2 with p-wave velocity and resistivity from both laboratory- and field scales" (2009)[URL]
  58. Yordkayhun, S, "2D and 3D Seismic Surveying at the CO2SINK Project Site, Ketzin, Germany: The Potential for Imaging the Shallow Subsurface", 박사, pp.2008
  59. "Zero" (2011)[URL]

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