• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2003년도 Proceedings of the international symposium on the fusion technology
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• pp.272-280
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• 2003

A definite shut-in pressure in hydraulic fracturing techniques is needed for obtaining the correct information on the in-situ stress regimes in rock masses. The relation between the behaviour of hydraulically induced fractures and the condition of remote stress is considered to be major reasons of an ambiguous shut-in pressure in hydraulic fracturing pressure-time history curves. This paper describes the results of a series of numerical analyses carried out using UDEC(Universal Distinct Element Code, Itasca), which is based on the discrete element method, to compare several methods for determining the shut-in pressure during hydraulic fracturing. The fully coupling of hydraulic and mechanical analysis was applied, and the effects of four different discontinuity geometries in numerical modelling have been investigated for this purpose. The effects of different remote stress regimes and different physical properties on hydraulic fracture propagation have been also analyzed. Several methods for obtaining shut-in pressure from the ambiguous shut-in curves have been applied to all the numerical models. The graphical intersection methods, such as (P vs. t) method, (P vs. log(t)) method, (log(P) vs. log(t)) method, give smaller values of the shut-in pressure than the statistical method, (dP/dt vs. P). Care should be taken in selecting a method for shut-in pressure, because there can be existed a stress anomaly around the wellbore and fracturing from the wellbore by a constant flow rate may have a more complicate mechanism.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제10권6호
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• pp.10-19
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• 2005

수압파쇄 기법은 암반 내에 파쇄를 수압을 이용하여 생성하거나 확장시키는 기술로서, 이렇게 생성된 파쇄대는 지반 안에서의 흐름의 통로 역할을 하며, 지하수가 자유롭게 흐르도록 한다. 본 연구에서는 최근에 수압파쇄 기법이 수행된 12개 관정 결과를 바탕으로 암종별 특성을 분명하게 파악하기 위하여 7개의 관정에서 추가로 수압파쇄를 실시하였다. 총 19개소에 대해 화성암(9개소), 변성암(4개소), 퇴적암(6개소)으로 대분하여 암종에 따른 수압파쇄의 가능성을 평가하였으며, 시험결과 화성암은 평균 $93.4\%$, 변성암은 평균 $103\%$, 퇴적암은 $42.2\%$의 산출량 증가를 보였다. 본 연구에서 수행된 수압파쇄의 적용은 암종별로 차이를 보이지만, 전반적으로 관정의 산출량을 증대시키는 효과적인 방법임을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권8호
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• pp.17-28
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• 2023

본 연구에서는 화강암 시편을 대상으로 파쇄 유체의 점성과 주입 속도를 변화시키며 실내 수압 파쇄 실험을 수행하였고, 3D X-ray CT 촬영을 통해 파쇄 후 시편 내부를 관찰하였다. 이미지 처리에 탁월한 성능을 보이는 합성곱 신경망(Convolutional Neural Network, CNN) 기반 Nested U-Net 모델 구조를 활용하여 CT 이미지 내 수압 파쇄 균열 추출을 수행하였고, 복잡한 형상의 미세균열을 정교하게 추출할 수 있었다. CNN 기반 모델로 추출된 균열을 3차원으로 재구성하여 균열의 부피, 두께, 굴곡도, 균열면 거칠기를 분석하였다. 그 결과 파쇄 유체의 점성이 클수록 균열 부피와 두께가 증가하였고, 굴곡도와 균열면의 거칠기가 감소하는 경향을 보였다. 또한 균열면의 굴곡도와 거칠기 이방성이 존재함을 확인할 수 있었다. 본 연구는, CNN 기반의 균열 추출 모델을 활용해 전통적인 이미지 처리 방법보다 정교한 균열 추출을 수행하고, 이를 기반으로 수압 파쇄 균열의 정량 분석을 성공적으로 수행하였다.

• 한국가스학회지
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• 제20권3호
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• pp.1-11
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• 2016

수압파쇄된 석탄층 메탄가스(coalbed methaen, CBM) 수평정의 생산거동을 예측하고 궁극가채매장량(estimated ultimate recovery, EUR)을 산출하기 위해 감퇴곡선분석, 유동영역분석, 유동물질평형분석을 활용하여 CBM 생산자료를 분석하였다. 가상의 생산자료를 발생시키기 위해 미국의 아팔라치안 분지(Appalachian basin)의 CBM 물성자료를 기반으로 저류층 모델을 구축하였다. 생산자료 분석 결과, 약 6~16년간 천이유동이 발생하였으며, 그 후에 경계지배 유동이 발생하였다. 천이유동 구간의 자료를 활용하여 생산자료 분석을 시행할 경우 예측된 생산자료와 가상의 생산자료 간의 큰 오차가 발생하였으며, 생산거동 예측이 불가함을 확인하였다. 경계지배유동의 생산자료 분석 결과, 1년 이상의 자료를 가지고 있을 때 EUR 오차율 5%이내에서 생산거동 예측이 가능한 것으로 확인되었다.

• 지질공학
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• 제27권3호
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• pp.233-244
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• 2017

주입액의 점성도와 응력상태에 따른 균열전파 특성을 분석하기 위해 실험실 규모의 수압파쇄시험을 실시하였다. 시험에 사용된 시료는 시멘트 몰탈을 사용하여 제작되었으며, 각 변의 길이가 20 cm인 정육면체 형태이다. 제작된 시료는 최대강도를 갖기 위해 수중에서 약 1달간 양생과정을 거쳤다. 독립적인 가압시스템을 가지고 있는 진삼축압축장치로 시료에 압력을 가하여, 실제의 지반에서 작용하는 원위치응력 상태를 재현하였다. 시추 환경 재현을 위해 시료에 소형 시추공을 천공한 후, 일정한 주입속도로 수압파쇄시험을 실시하였다. 수압파쇄시험 과정에서 시추공에 주입된 유체의 압력을 실시간으로 측정하였으며, 동시에 미소파괴음(AE) 신호를 측정하였다. 수압파쇄시험의 모든 과정이 끝난 후 생성된 균열의 형태를 육안으로 관찰하였다. 일차파쇄압력은 주입액의 점성도 증가에 따라 지수형태를 보이며 증가하였다. 수압파쇄시험으로 인해 생성된 균열의 형태는 최대주응력과 최소주응력의 차이인 편차응력의 크기에 따라 서로 다른 양상을 보였다. 낮은 편차응력의 조건에서는 단일의 균열이 아닌 다중 균열이 생성되거나, 균열 성장과정에서 방향이 휘어지는 경향을 보였고, 이에 반해 높은 편차응력의 조건에서 생성된 균열은 단일 면상의 균열이 발생하였다. AE 분석에서도 편차응력이 클수록 미세균열이 단일 면상으로 집중되어 발생되는 경향을 보였다. 이러한 연구결과는 수압파쇄 방법을 이용한 암반파쇄에서 편차응력이 클 때보다 작을 때 더 복잡한 균열이 발생된다는 것을 보여준다. 따라서 셰일가스를 개발할 때 생산량을 높이기 위해서는 복잡한 균열을 발생시킬 수 있는 편차응력이 작은 조건에서 수압파쇄가 적용되는 것이 효과적일 것으로 판단된다.