1990년대에 들어와서 미국을 비롯한 석탄자원 부국들은 석탄층메탄가스자원을 에너지로 이용하는데 성공하였으며 현재 그 생산과 이용규모를 빠르게 확대해 나가고 있다. 우리나라의 경우 약 15억 톤의 무연탄자원이 확인되지만 수요처 상실로 1980년대 후반부터 석탄합리화 과정을 통해 석탄생산량은 2700만 톤/년에서 400만 톤/년 이하로 급감 했으며 가행탄광 수도 350여 개에서 10개로 감소됐다. 이러한 추세로 보면 국내무연탄자원은 사실상 사장 화 될 처지에 놓이게 된 것이다. (중략)
We investigated reservoir properties of coalbed methane and typical development of drilling, completion, and stimulation methods. We optimized selection technique for development methods by consifering characteristics of coalbed methane resercoir in the San Juan, Black Warrior and Powder River basins of United States. Finally, well-optimized development methods for coalbed methane in the Barito Basin, Indonesia are suggested. This study may be useful to select economical and efficient drilling, completion, and stimulation methods in coalbed methane development especially in Indonesia.
Methane burns more clearly than any other fossil fuels. Coalbed methane(CBM) is natural gas contained in coal beds. This gas is usually producted from coal that is either too deep or too poor-quality to be mined commercially. While global coalbed methane resource estimates are rough, they indicate between 84 and 377tcm, which compares with proven natural gas reserves of 180tcm. Coalbed methane resources are currently only produced on a major scale in the United States, Canada, Australia and China. In this study, we analysed total 109 published papers for the CBM during the 1990~2012 periods by the programs of 'web of science'. The results of analysis, the CBM study led by the United States, the follow India and Australia. In subject area(web of sciences), Energy Fuels is 57, Engineering 58 and Geology 41 papers, respectively.
The CBM(Coalbed Methane) development technology being developed in mid 1980s is the technology to produce the methane gas absorbed in the coal bed. CBM is easy to be developed and its coal deposit is abundant. Therefore, the CBM industry has a large potential as an energy source as well as to deal with the global regulations for reducing greenhouse gas emission. In order to produce coal, the CBM should first be developed as a preliminary action for mine security. So CBM is advantageous in reducing the global greenhouse gas as well as its advantage not being influenced by the changes in gas market. The ECBM (Enhanced Coalbed Methane) is a new technique producing the methane gas which is substituted and disorbed from coal by injecting $CO_2$ or $N_2$ gas into a coal bed. Especially, $CO_2$-ECMB is a low-carbon, green-growth technology, so can expect to the effect of green gas reduction as well as the improved productivity of methane gas. CBM technology is being developed in about 40 nations including Canada, Australia, China, India, Indonesia and Viet Nam, and the coal output using this technology is continually being increased. The CBM is expected to contribute in changing the energy source paradigm from current coal & petroleum energy to unconventional gas.
Chun, Jong-Hwa;Hwang, In Gul;Lee, Wonsuk;Lee, Taehun;Kim, Yuri
Economic and Environmental Geology
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v.55
no.3
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pp.261-271
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2022
Six gas samples were collected from coal and coaly shale from core AA-1, which was acquired from the Asem-Asem Basin, southeast Kalimantan, Indonesia. These coalbed gas samples were analyzed for the molecular composition, carbon isotope (δ13CCH4, δ13CC2, and δ13CCO2), hydrogen isotope (δDCH4), hydrocarbon index (CHC), and carbon dioxide-methane index (CDMI) to document their origin and methanogenic pathways. Core AA-1 successively consists of lower clastic sedimentary rocks (Sedimentary Unit-1, SU-1) containing coal and coaly shale, and upper limestone (Sedimentary Unit-2, SU-2), unconformably underlain by serpentinized basement interpreted as part of the Cretaceous Meratus subduction complex (MSC). The coal and coaly shale (SU-1) were deposited in a marshes nearby a small-scale river. Compositions of coalbed gases show that methane ranges from 87.35 to 95.29% and ethane ranges from 3.65 to 9.97%. Carbon isotope of coalbed methane (δ13CCH4) ranges from -60.3 to -58.8‰, while hydrogen isotope (δDCH4) ranges from -252.9 to -252.1‰. Carbon isotope of coalbed ethane (δ13CC2) ranges from -32.8 to -31.2‰, carbon isotope of coalbed carbon dioxide (δ13CCO2) ranges from -8.6 to -6.2‰. The coalbed CO2 is interpreted to be an abiogenic origin based on a combination of δ13CCO2 and CDMI and could have been transported from underlying CO2 bearing MSC through faults. The methanogenic pathways of coalbed gases are interpreted to have originated from primary methyl-type fermentation and mixed with CO2 reduction, affecting thermogenic non-marine coal-type gases based on analyses of isotopic ratios and various indexes.
This study presents the experimental results to measure the adsorption amount of methane gas by coal according to the conditions of a coalbed methane (CBM) reservoir. Adsorbed gas to coal seam particles was measured under reservoir conditions (normal pressure ~ 1,200 psi pressure range, temperature range15 ~ 45℃) using coal samples obtained from random mines in Kalimantan Island, North Indonesia. The obtained amount of absolute adsorbed gas was applied to triangular with linear interpolation to calculate the maximum amount of adsorbed gas according to temperature and pressure change, at which no experiment was performed. As a result, it was revealed that the amount of adsorbed gas to coal particles increased as the pressure increased and temperature decreased, but the increase of the amount of adsorbed gas decreased at more than an appropriate depth(1,000 ft). In the cleat permeability and cleat porosity for each depth of the coal bed considering the effective stress, the cleat permeability was 28.86 ~ 46.81 md, and the cleat porosity was 0.83 ~ 0.98%. This means that the gas productivity varies significantly with the depth because the reduction of the permeability according to the depth in the coal seam is significant. Therefore, a coalbed depth should be considered essential when designing the spacing of production wells in a coalbed methane reservoir in further study.
In this study, a model was developed for estimating deliverability considering the pressure dependent permeability and predicting production profile with Material Balance Equation(MBE) for Coalbed Methane(CBM) fields. The estimated deliverability was compared with the conventional deliverability based on CBM well testing data with coefficient of determination($R^2$). As a result, the former was 0.76 and the latter was 0.69. It was confirmed that the deliverability which consider the pressure dependent permeability is more adoptable when representing the productivity of CBM fields. Through this process, in order to calculate pressure dependent permeability when well testing data exist, a method to infer reservoir pressure within the radius of investigation was proposed. The production profile of 31 gas wells was predicted for 15 years, using the estimated deliverability and the MBE. After that, the results was compared with simulation results of the literature. The simulation results did not account the pressure dependent permeability and the developed model results considered that. As the applied field permeability rised 1.17 times, field production rate was increased approximately 15% than the literature results. According to other researches, the permeability of CBM fields can be rise 6 ~ 25 times. For these cases, the production profiles may have significant difference with conventional gas fields.
The most critical factor in developing coalbed methane(CBM) reservoir is absolute permeability. Both productivity and economics of the CBM depend on the absolute permeability. The methods to estimate it are core analysis and well test. However, absolute permeability determined by core analysis cannot be a good representative of CBM reservoir. Therefore, it is generally estimated by well test. In this study, well test methods applicable of CBM reservoir were classified with their characteristics. Merits and demerits of each well tests were also analyzed. Based on those parameters, design considerations and procedures of well test were derived. After each well tests was performed, the procedure of well test interpretations to estimate reservoir properties such as absolute permeability and skin factor was presented.
Kim, Suhyun;Yoo, Youngdon;Ryu, Jaehong;Byun, Changdae;Lim, Hyojun;Kim, Hyungtaek
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2010.11a
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pp.129.1-129.1
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2010
석탄가스화로부터 얻어진 합성가스는 CO, $H_2$가 주성분으로, 그 자체를 연료로 사용하여 발전을 하거나 또는 적절한 정제, 분리 및 합성을 통해 다양한 원료물질을 생산할 수 있다. 이러한 석탄의 청정 사용 기술은 최근의 에너지 분야에서 많은 관심을 불러일으키고 있는 고유가 현상 및 석유자원 고갈에 대비할 수 있는 현실적인 방법의 하나로 여겨지고 있다. 석유를 대체할 에너지원으로서 석탄을 이용하는 다양한 응용 방법 중의 하나로 가스화 반응을 통해 발생하는 합성가스를 이용한 SNG 제조 공정을 들 수 있는데, 이는 석탄 등의 고체 시료를 이용하여 메탄이 주성분인 연료가스를 생산하는 것이다. SNG(Synthesis Natural Gas 또는Substitute Natural Gas)는 합성천연가스 또는 대체천연가스로 불리어지는데 주로 석탄의 가스화를 통해 얻어진 합성가스(syngas 또는 synthesis gas)인 CO, $H_2$를 촉매에 의한 합성반응을 통해 얻을 수 있다. SNG 합성 반응(메탄화 반응)은 보통 수성가스 전환 공정과 가스 정제 공정을 거친 합성가스를 $CH_4$로 전환하는 것으로 석탄을 이용한 SNG 제조 공정에서 가장 핵심 공정인 메탄화 반응은 높은 발열반응으로 주로 니켈 촉매를 사용하며 $250{\sim}400^{\circ}C$에서 반응이 이루어진다. SNG 합성 반응은 공급되는 합성가스의 조성($H_2$/CO 비), 공급되는 합성가스의 유량과 반응기에 충진된 촉매의 부피와의 관계를 나타낸 공간속도, 반응온도 등의 조건에 따라 반응 특성이 달라질 수 있다. 가스화 반응을 통해 생성되는 합성가스를 이용한 SNG 합성반응(메탄화 반응)의 특성을 파악하기 위하여 Lab-scale 규모의 고정층 반응기를 이용하여 Ni 함량이 다른 2종류의 촉매를 대상으로 반응온도 및 압력에 따른 CO 전환율, $CH_4$ 선택도, $CH_4$ 생산성 변화를 파악하였다. 실험 결과 반응기의 온도가 350도 이상의 조건에서 CO 전환율은 99.8%이상, $CH_4$ 선택도는 90.7%이상으로 나타났으며, 공간속도가 2,000 1/h 이상의 조건에서는 $CH_4$ 생산성이 500 ml/g-cat, h을 만족하였다.
This study presents a well spacing design for coalbed methane(CBM) reservoirs using the experimental results of methane gas adsorption measurement of coal samples obtained from North Kalimantan Island, Indonesia. The gas productivity analysis shows that the cumulative gas production increases as the Langmuir volume increases. This indicates that the maximum gas adsorption directly affects the gas production. In addition, the maximum gas production increases with the increase of reservoir permeability, and the dewatering period is shortened. In particular, the cumulative gas production increases as the production influence area increases. However, when comparing productivity per unit well, the maximum cumulative gas production is found between 2,000 ft of depth and 80-160 acres of the influence area. When reservoir depth and production influence area are considered simultaneously, the results of the appropriate well depth and spacing calculations show that gas productivity is highest between 600-2,000 ft. In this case, it is appropriate to design well spacing in the range of 80-160 acres. Therefore, well spacing design considering coalbed depth in undeveloped CBM reservoirs can be accomplished using gas sorption test results from coal samples.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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