1.2 셰일

셰일 형성과 미사 형성은 지각에서 가장 풍부한 퇴적암입니다. 석유 지질학에서 유기 셰일 형성은 원 암일뿐만 아니라 석유와 가스를 가두는 봉인 암입니다 (Speight, 2014). 저수지 공학에서 셰일 형성은 흐름 장벽입니다. 드릴링에서 비트는 종종 저수지 모래보다 더 많은 셰일 볼륨을 만납니다. 지진 탐사에서 다른 암석과 접하는 셰일 형성은 종종 좋은 지진 반사체를 형성합니다. 결과적으로 셰일 지층의 지진 및 암석 학적 특성과 이러한 특성 간의 관계는 탐사 및 저수지 관리 모두에 중요합니다. 셰일 형성은 전 세계적으로 발생하는 현상입니다 (2 장 참조).

셰일은 일반적으로 미세한 퇴적물에서 파생 된 점토가 풍부한 지질 학적 암석으로 바다 나 호수 바닥의 상당히 조용한 환경에 퇴적되었습니다. 수백만 년 동안 묻혔습니다. 셰일 지층은 분지의 압력 장벽 역할을 할 수 있으며, 상부 봉인 역할을하며 셰일 가스 재생의 저수지 역할을합니다.

더욱 기술적으로 셰일은 입자가 대부분 미사 및 점토 크기 인 핵분열 성 지반 퇴적암입니다. (Blatt and Tracy, 2000). 이 정의에서 핵분열은 셰일이 침구를 따라 얇은 시트로 분할되는 능력을 말하며 terrigenous는 퇴적물의 기원을 나타냅니다. 많은 수조에서 수성 시스템의 유체 압력이 상당히 상승하여 수압 파괴 및 유체 유출이 발생합니다. 그러나 대부분의 분지에 존재하는 상황에서 자연 수압 파괴의 발생은 가능성이 낮은 과정입니다.

많은 양의 유기물이 퇴적물과 함께 퇴적 된 경우 셰일 암석에는 유기 고체 물질이 포함될 수 있습니다. (케로 겐). 셰일의 특성과 구성은 이암으로 알려진 퇴적암 범주에 속합니다. 셰일은 적층되고 분열되기 때문에 다른 이암과 구별됩니다. 셰일은 많은 얇은 층으로 구성되어 있으며 적층을 따라 쉽게 얇게 쪼개집니다.

셰일은 주로 점토 크기의 미네랄 입자로 구성되어 있습니다. 일반적으로 일 라이트, 카올리나이트 및 스멕타이트와 같은 점토 광물입니다. 셰일은 일반적으로 석영, 처트 및 장석과 같은 다른 점토 크기의 미네랄 입자를 포함합니다. 다른 성분으로는 유기 입자, 탄산염 광물, 산화철 광물, 황화물 광물 및 중질 광물 알갱이가 포함될 수 있으며 셰일 내 이러한 광물의 존재 여부는 셰일 성분이 있었던 환경에 따라 결정됩니다.

Shale은 유기물 함량을 기준으로 한 두 가지 일반적인 품종 : (i) 어둡거나 (ii) 밝음. 짙은 색 또는 검은 색 셰일 형성은 유기물이 풍부하고 밝은 색의 셰일 형성은 유기적 린입니다. 유기물이 풍부한 셰일 형성은 물에 산소가 거의 또는 전혀없는 조건에서 퇴적되어 유기물이 부패하지 않도록 보존했습니다. 유기물은 대부분 퇴적물과 함께 축적 된 식물 파편이었습니다.

검은 유기 셰일 형성은 세계의 많은 석유 및 천연 가스 매장지의 근원 암석입니다. 이 검은 셰일 형성은 셰일이 형성된 진흙과 함께 퇴적 된 유기 물질의 작은 입자에서 검은 색을 얻습니다. 진흙이 땅 속에 묻히고 따뜻해지면서 일부 유기물은 석유와 천연 가스로 변했습니다.

퇴적암의 검은 색은 거의 항상 유기물이 있음을 나타냅니다. 유기 물질의 1 % 또는 2 %만이 암석에 어두운 회색 또는 검은 색을 부여 할 수 있습니다. 또한,이 검은 색은 거의 항상 산소가 부족한 환경에서 퇴적물로 형성된 셰일을 의미합니다. 환경에 유입 된 산소는 부패하는 유기물 파편과 빠르게 반응했습니다. 다량의 산소가 존재한다면 유기물 쓰레기는 모두 부패했을 것입니다. 산소가 부족한 환경은 또한 대부분의 흑 혈암 퇴적물이나 지층에서 발견되는 또 다른 중요한 광물 인 황철석과 같은 황화물 광물의 형성을위한 적절한 조건을 제공합니다.

흑색 혈암 형성에 유기물 잔해가 존재하기 때문에 석유 및 가스 생산 후보. 매립 후 유기물을 보존하고 적절히 가열하면 기름과 천연 가스가 발생할 수 있습니다. Barnett 셰일, Marcellus 셰일, Haynesville 셰일, Fayetteville 셰일 및 기타 가스 생산 암석은 모두 천연 가스를 생산하는 짙은 회색 또는 검은 색 셰일 형성입니다.

석유와 천연 가스가 셰일에서 위로 이동했습니다. 저밀도로 인해 퇴적물 덩어리를 통과합니다. 석유와 가스는 종종 사암 지층과 같은 위에있는 암석 단위의 구멍 공간 내에 갇혀있었습니다. 이러한 유형의 오일 및 가스 퇴적물은 유체가 암석의 구멍을 통해 추출 정으로 쉽게 흐를 수 있기 때문에 기존의 저수지로 알려져 있습니다.

각 셰일 형성에는 영향을 미치는 서로 다른 지질 학적 특성이 있습니다. 가스를 생산할 수있는 방법, 필요한 기술 및 생산의 경제성. (일반적으로 큰) 셰일 퇴적물의 다른 부분은 또한 다른 특성을 가질 것입니다. 작은 스위트 스팟이나 코어 영역은 종종 투과성을 향상시키는 자연적 균열의 존재로 인해 형성의 나머지 부분보다 훨씬 더 나은 생산을 제공 할 수 있습니다 (Hunter와 Young, 1953).

천연 가스 생산과 일반적으로 관련된 천연 가스 액체 (NGL-메탄보다 분자량이 높은 탄화수소 (예 : 프로판, 부탄, 펜탄, 헥산, 헵탄 및 심지어 옥탄))의 양 가스에 존재하는 존재는 생산의 경제성에 중요한 영향을 미치면서 상당히 다를 수 있습니다. 미국의 대부분의 건식 가스 시장은 현재의 낮은 천연 가스 가격에서 비 경제적 일 수 있지만, 상당한 액체 함량을 가진 놀이는 액체의 가치에 대해서만 생산할 수 있습니다 (NGL의 시장 가치는 가스가 아닌 유가와 상관 관계가 있습니다). 가격), 가스를 본질적으로 자유로운 부산물로 만듭니다.

1990 년대 후반 천연 가스 시추 회사는 셰일의 작은 공극 공간에 갇혀있는 석유와 천연 가스를 해방하는 새로운 방법을 개발했습니다. 이 발견은 세계에서 가장 큰 천연 가스 매장지의 일부를 개방했기 때문에 중요했습니다.

텍사스의 Barnett 셰일은 셰일 저수지 암석에서 개발 된 최초의 주요 천연 가스전이었습니다. Barnett 셰일에서 가스를 생산하는 것은 셰일의 기공 공간이 너무 작아서 가스가 셰일을 통해 우물로 이동하는 데 어려움이 있기 때문에 어려운 일이었습니다. 시추공들은 셰일을 파괴 할만큼 충분히 높은 압력을 받아 우물 아래로 물을 펌핑함으로써 셰일의 투과성을 높일 수 있음을 발견했습니다. 이러한 균열은 기공 공간에서 일부 가스를 방출하고 가스가 우물로 흐르도록했습니다 (수압 파쇄, 수압 파쇄).

수평 드릴링 및 수압 파쇄는 드릴링 기술에 혁명을 일으켰고 여러 거인을 개발할 수있는 길을 열었습니다. 천연 가스전. 여기에는 Appalachians의 Marcellus 셰일, Louisiana의 Haynesville 셰일, Arkansas의 Fayetteville 셰일이 포함됩니다. 이 거대한 셰일 저수지에는 20 년 이상 미국의 모든 수요를 충족하기에 충분한 천연 가스가 있습니다.

유압 특성은 물, 기름 또는 천연 가스와 같은 유체를 유지하고 전달하는 능력을 반영하는 투과성 및 다공성과 같은 암석의 특성입니다. 이 점에서 셰일은 입자 크기가 매우 작아 틈새 공간이 매우 작습니다. 사실 그들은 너무 작아서 기름, 천연 가스, 물이 바위를 통과하기가 어렵습니다. 따라서 셰일은 석유 및 천연 가스 트랩의 캡 바위 역할을 할 수 있으며 지하수의 흐름을 차단하거나 제한하는 대수층이기도합니다.

셰일 형성의 틈새 공간은 매우 작지만 가능합니다. 상당한 양의 암석을 차지합니다. 이로 인해 셰일은 상당한 양의 물, 가스 또는 기름을 보유 할 수 있지만 낮은 투과성으로 인해 효과적으로 전달할 수 없습니다. 석유 및 가스 산업은 수평 시추 및 수압 파쇄를 사용하여 암석 내에 인공 다공성과 투과성을 생성함으로써 셰일의 이러한 한계를 극복합니다.

셰일에서 발생하는 일부 점토 광물은 흡수 또는 흡수 능력이 있습니다. 다량의 물, 천연 가스, 이온 또는 기타 물질. 셰일의 이러한 특성은 액체 나 이온을 선택적으로 끈질 기게 유지하거나 자유롭게 방출 할 수있게합니다.

따라서이 셰일 가스 자원은 비생산적인 암석에서 가스 생산을 달성하기 위해 필요한 기술 기반 자원으로 간주 될 수 있습니다. 기술 집약적 인 프로세스. 가스 회수를 극대화하려면 기존의 천연 가스 작업에서보다 훨씬 더 많은 우물이 필요합니다. 또한, 길이가 1 마일 이상인 수평 다리가있는 수평 우물은 가능한 한 최대한 저수지에 접근하기 위해 널리 사용됩니다.

다단계 수압 파쇄 (3 장 참조), 셰일 아래에서 균열이 발생합니다. 우물의 수평 부분을 따라 여러 곳에서 높은 압력은 가스가 통과 할 수있는 도관을 만드는 데 사용됩니다. 미세 지진 영상을 통해 작업자는 저수지에서이 골절 성장이 발생하는 위치를 시각화 할 수 있습니다. 그러나 기술 기반 자원으로서 셰일 가스의 개발 속도는 담수, 골절 지지대 또는 길이가 2 마일 이상인 우물을 시추 할 수있는 시추 장비와 같은 필요한 자원의 가용성에 의해 제한 될 수 있습니다.