투과도의 정의 및 계산 방법

안녕하세요.

엔지니어앤트맨 입니다.

 

오늘은 석유공학을 전공하는 학생이라면 가장 먼저 배우는 개념중의 하나인 투과도(Permeability)에 대해서 정리 해보겠습니다.

 

 

영문으로는 심플하게 Permeability라고 불리지만 한국어로는 전공 및 책에 따라서 투수도, 투수율, 투과율, 투과도 등의 여러 이름으로 불리고 있습니다. 

 

"XX율" 이라는 말은 비율을 의미하므로 올바른 표현은 아닌 것 같고, 투수율은 매개체가 물인 경우에 대해서만 해당하므로 모든 유체에 대해서 적용하기 위해서는 투과도가 가장 적합한 용어라고 교수님께 배웠던 기억이 납니다.

 

투과도의 정의

투과도를 단순하게 이거다! 라고 정의하기는 매우 어려습니다.

 

투과도는 암석이 석유 또는 천연 가스를 얼마나 효과적으로 저장하고 전달하는지를 나타내는 중요한 물리적 특성이라고 할 수 있습니다.

 

투과도는 암석의 미세 구조와 다공성에 관련이 있으며, 이것을 이해함으로써 우리는 석유 및 가스의 포집과 생산을 최적화할 수 있습니다.

 

Darcy의 법칙 (Darcy's Law)

투과도와 관련된 가장 중요한 식 중 하나는 Darcy의 법칙(Darcy’s Law) 입니다. 이 식은 암석 내부의 유체 흐름을 설명하는데 사용됩니다. Darcy의 법칙은 다음과 같이 표현됩니다:

• Q = -K * A * (ΔP / Δx)
• 여기서,
• Q는 유체의 유입 또는 유출 비율,
• K는 투과도 (permeability),
• A는 교차면적,
• ΔP / Δx는 압력 그라디언트 (압력 변화/거리)입니다.

투과도의 중요성

투과도는 석유 및 가스 산업에서 중요한 역할을 합니다. 높은 투과도를 갖는 저류층은 석유와 가스를 효과적으로 저장하고 빠르게 생산할 수 있습니다. 따라서, 투과도는 잠재적 생산량을 평가하는 데 필수적입니다.

 

투과도의 결정

투과도는 암석 코어 샘플을 통한 실험, 지진 탐사, 및 생산평가시험 등을 통해 결정됩니다. 이러한 정보를 사용하여 저류층의 투과도를 결정하고 석유 및 가스 저류층의 경제적 가치를 평가할 수 있습니다.

 

투과도는 석유 및 가스 산업에서 핵심적인 역할을 하는 물리적인 특성 중 하나입니다. 이것을 이해하고 이를 측정하고 예측함으로써, 우리는 석유 및 가스 생산을 효율적으로 관리하고 자원을 효과적으로 활용할 수 있습니다.

 

예제 문제 - 암석 코어의 투과도 및 유체 유동 계산

아래의 정보를 사용하여 바위 코어의 투과도와 유체 유동을 계산하세요.

• 암석 코어의 길이 (L): 10 미터
• 암석 코어의 교차면적 (A): 0.1 제곱미터
• 압력 구배 (ΔP / Δx): 1000 파스칼/m

Darcy의 법칙(Darcy's Law)을 사용하여 암석 코어의 투과도(K)와 유체 유동량(Q)을 계산하세요.

 

문제 풀이:

• 먼저, Darcy의 법칙에 주어진 값을 대입합니다:
  Q = -K * A * (ΔP / Δx)
• 주어진 값들을 대입하여 계산합니다:
  Q = -K * 0.1 m² * 1000 Pa/m
• 결과를 계산합니다:
  Q = -K * 100 Pa·m²/s
• 유체 유동량(Q)은 음수 값일 수 있으므로 절대값을 취하여 양수로 표시합니다.
  Q = 100K Pa·m²/s
• 마지막으로, 암석 코어의 투과도(K)를 계산하기 위해 Q를 사용합니다:
  K = Q / 100 Pa·m²/s K = 1/100 Pa·m²/s K = 0.01 m²/s

따라서, 바위 코어의 투과도(K)는 0.01 m²/s이고, 유체 유동량(Q)은 1 Pa·m²/s입니다.

 

투과도의 이해는 석유 및 가스 엔지니어링 분야의 학생들에게 매우 중요한 주제 중 하나이며, 이것이 어떻게 실제 현장에서 적용되는지에 대한 이해가 필요합니다.

 

오늘은 투과도에 대해서 알아보았습니다.

포스팅 관련해서 궁금한 점이 있으신 분은 자유롭게 댓글로 남겨주세요!

감사합니다.

 

마지막 수정: '24년 9월 19일