비전통식 셰일 오일 및 가스 생산 - 세계 최고의 사례

Jim Cahill

에머슨 프로세스 매니지먼트

이 글에서는, 에머슨 Flow Solutions Group(유량 솔루션 그룹)의 업스트림 오일 및 가스 팀에 재직 중인 Michael Machuca가 Emerson Exchange Stuttgart 컨퍼런스에서 발표한 프레젠테이션인 ‘Unconventional O&G Shale Production - Leveraging Best Practices Globally(비전통식 셰일 오일 및 가스 생산 - 세계 최고의 사례)’을 통해 공유한 내용을 소개하려고 한다.

이하는 프레젠테이션을 요약한 내용이다.

셰일 오일 및 가스 생산은 북미에서 혁신을 일으키고 있으며, 전 세계적으로 확대되는 중이다. 하지만, 비전통식 셰일 자산의 복잡성으로 인해, 셰일 개발의 전체 단계, 즉 유정 계획 및 건설, 시설 배치, 운영 전반에서 상당한 난제를 겪고 있다. 또한, 셰일 사업체들은 유정 시설의 급속한 개발 및 배치, 생산의 급격한 감소, 규제 환경의 변화 등과 분투하고 있다. 이 프레젠테이션에서는, 셰일 사업체들이 경제적으로 실현 가능한 생산을 달성하고 유지하는데 활용한 기술에 입각하여 이들이 구현한 최고의 입증된 사례들에 대해 설명하고자 한다.

Michael의 프레젠테이션은 셰일에 대한 정의로 시작됐다. 셰일은 오일과 천연 가스를 포함할 수 있는 세립질의 퇴적암으로, 타이트 오일 및 가스(tight oil & gas)로 알려져 있는 오일 및 가스의 이동을 억제하는 낮은 투과성을 가지고 있다. 경제적으로 실현 가능한 셰일의 생산을 위해서는 수평 시추와 수압 파쇄(일명 fracking)가 필요하다.

상대적으로 복잡한 수평 시추 공정에서, 수평 방향 측면은 1 ~ 2 마일(1.6 ~ 3.2 km) 길이로부터 확장된다. 미국의 경우, 수평 시추가 점차 일반화되는 추세로 온쇼어(onshore) 개발의 67%를 차지하고 있다. 셰일층의 생산과 관련된 쟁점에는, 급속한 생산 감소, 유정의 대량 건설, 운영비용 증가, 고가의 탐사, 규제 준수, 수압 파쇄 공정에 사용되는 수자원 관리 등이 포함된다.

Michael은 프레젠테이션을 통해 상기 도표와 같이 운영 자동화 전략을 설명했다. 첫째, 감시(surveillance)에는 계장과 실시간 데이터가 포함된다. 둘째, 분석(analyze)은 실시간 정보 및 데이터 유효성 검사가 포함된다. 셋째, 최적화(optimize)는 실시간 개입 및 통합적 작업 흐름을 고려한다. 넷째, 변환(Transform)에는 혁신적 비즈니스 솔루션 및 공정이 포함된다.

더불어, Michael은 특정 감시 애플리케이션을 강조했는데, 여기에는 유정 무결성 모니터링, 유정구 외장 케이싱(casing), 배관 압력, 온도, 화학물 주입 모니터링, 모래/부식 모니터링, 분리기/HT 생산 데이터 수집, 탱크 볼륨, 재정 측정/LACT(생산 임대지 내 자동 상거래), 데이터 수집 등이 언급되었다.
이러한 공정의 최적화는 생산 지연 방지, 유지 보수비용 절감, 과도한 분출 감소에 도움이 될 것이다.