현재 오프쇼어(Offshore) 사업자들은 보다 멀어지고, 지질학적으로 복잡한 해양으로 진출하면서 수반되는 여러 가지 난제에 직면하고 있다. 이와 동시에 생산 극대화와 비용 감소라는 지속적인 압박에 대한 고충까지 경험하고 있다.
사업자들은 언제나 상대적으로 오래된 현장에서의 생산 증가를 모색하고 있다. 하지만 이와 같은 기존 현장에도 노화 기술과 신기술 간에 존재하는 복잡한 상호 의존성 관계, 물 및 가스 유입에 대한 위험성 증가, 인프라의 부식 및 침식에 대한 취약성으로 대변되는 생산 보장에 대한 위협과 같은 일련의 문제들이 존재한다. 그렇다면 전 세계 평균 회수율인 25%를, 일부 북해 현장에서 나타나는 40%까지 증진시킬 수 있는 방안은 무엇일까?
관련된 분야에서 가장 향상된 영역은 Drilling & Completion Technology를 꼽을 수 있다. 회수율에 가장 큰 영향력을 미치는 저류층 모델링 및 지진에 의한 판단도 근접하게 발전했고, 해저 모니터링 기법에 대한 관심 역시 증대되는 추세다. 더불어, 이러한 기술력은 생산 극대화와 생산수명 주기 기간 동안 저류층 작용에 대한 이해를 증진해야 한다는 부분에 집중돼 왔다.
사업자들은 생산수명 주기 전반을 염두해, 초기에는 최적의 설계와 안정적 계장을 통해 생산을 시작하고 개선된 저류층 모니터링으로 생산을 가속화하고 있다. 그 후 해저 자산에 대한 정기적 모니터링과 현장 정지 시간 및 해저 현장 장애 최소화를 통해 현장의 수명 주기를 확장해야 한다. 이를 기반으로 자본 및 운영 경비는 감소하고, ROI는 향상시킬 수 있다.
해저 계장 애플리케이션 및 이와 관련된 석유 및 가스 수명 주기 전반에 걸쳐 현장 경제에 미치는 영향력을 세 가지 핵심 영역인 유량 보증과 저류층 관리, 생산 할당으로 나눠 고찰했다.
유량 보증은 탄화수소를 무결하면서도 비용 효과적으로 저류층에서 정유 시설까지 이동시킬 수 있도록 보장하는 데 그 의미가 있다. 이는 부식 및 수화물 관리, Multiphase Rate의 정확한 측정과 같은 다수의 영역을 포함하고 있으며, 물과 같은 생산에 대한 위협 요소의 제거까지 결부시키고 있다. 예를 들어, 멕시코 걸프만에 소재한 심해 Independence Hub 현장의 경우 유정마다 한 대의 해저 Wet Gas Meter와 한 대의 심해 화학물 주입 밸브를 설치해 생산 유량을 측정하고 수화물을 방지하고 있다.
주관 사업자인 Anadarko사가 보유한 해저 유정에서의 물 생성 특성을 예측하고 측정하는 역량은 생산 최적화, 파이프라인 내 수화물 및 부식 방지, 수화물 예방 전략 정보 제공, 공급 안정성 확보로 직결된다.
에머슨프로세스매니지먼트의 Wet Gas Meter로 수화물 형성을 초기에 측정함으로써 Anadarko사는 예측적/예방적 차원의 조치를 취할 수 있게 됐다. 이를 가능하게 한 해당 조치로는 MEG/물 혼합물의 pH 조정, 정확한 양의 부식 방지제 투입 등이며, 보다 극단적으로는 유정 폐쇄까지 포함된다. 또한, Roxar 해저 화학물 주입 밸브를 유량 보증 솔루션으로 통합해 현장의 수화물 방지제 투입에 대한 제어를 증진하고 있다. 현장이 가동되기 시작한 것은 2007년이었지만, 현장의 성숙도 증가와 함께 이 접근법 역시 그 효과성 저하는 예상되지 않는 상황이다.
둘째, 저류층 관리의 전반은 지속 가능한 생산 전략이다. 이를 위해서는 오일 및 가스 회수에 대한 강화가 필요함과 동시에 조기 유정 폐쇄에 대한 위험성 차단 보장 간 균형을 맞추는 것이 중요하다.
저류층 환경에서 해저의 Multiphase Wet Gas Meter와 다운홀 압력 및 온도 계기가 핵심적인 역할을 수행한다. 이집트 오프쇼어에 위치한 WDDMC(West Delta Deep Marine Concession) 현장의 경우 사업자인 Burullus사는 49 Roxar Wet Gas Meter를 설치해 수화물 생성 특성을 실시간으로 모니터링하고 있다.
불과 4개월 동안, 에머슨의 Roxar Wet Gas Meter는 2회의 물 유입(Water Breakthroughs)을 방지하고 수화물 생성 지역을 확인하며, 수용 및 통제 가능한 수화물 범위 내에서 가스 생산을 최적화하는 데 그 역할을 톡톡히 했다. 수화물 생성에 대해 조기에 경고함으로써, 이 계기는 Burullus와 협력사들이 물의 유입으로부터 세 곳의 유정을 보호하도록 도모해 지속 가능한 생산 전략의 진취적 수립을 이끌었다.
저류층 관리 및 자산 무결성 모니터링에 결부된 또 다른 핵심 요소는 모래의 관리 및 부식 모니터링이라고 할 수 있다. 일례로, 북해의 Heidrun 현장에서는 생산에 대한 영향력이 없는 범위에서 최대 모래량을 허용할 수 있도록 모래 모니터링 역량을 확충하기 위해, 에머슨과 Statoil사가 긴밀하게 공조 중이다.
마지막으로 할당과 관련한 쟁점이 존재한다. 오늘날 전 세계 다수의 오프쇼어 지역에서는 점점 더 많은 신규 업체들이 진출하고 있다. 시설 공유, 상이한 소유권 구조, 서로 다른 인허 계약으로 구속된 개발 사안 등이 할당을 더욱 복잡하게 만들고 있다. 이는 생산망의 입구 및 출구 지점에서의 오일, 가스, 물 측정에 필수적인 할당 문제와 더불어, 생산 할당 및 로열티 요구 사항에 대한 복잡성 가중을 야기해 왔다.
다시 한 번 Independence Hub 현장의 예를 들자면, Roxar 해저 Wet Gas Meter 및 Roxar Sand Detector를 2007년 7월부터 활용해 열아홉 곳에 달하는 생산 업체와 세 곳의 소유 업체들이 원하는 레포트 요구 사항을 충족해 왔다. 이 사례에서 미국 연방 기관인 MMS(Mine rals Management Service : 광물 관리 서비스 기구)에서는 각각의 Indepen dence Hub 유정에 대한 할당 용도로 정확한 실시간 해저 측정 및 할당을 제공하는 Roxar 해저 Wet Gas Meter의 사용을 인가한 바 있다.
해저 모니터링에는 실제로 더 많은 발전이 있을 것으로 예상된다. 예를 들어, 무선 기술의 발전을 통해, 운영자들은 이전에는 불가능한 것으로 간주했던 저류층 부분에 대한 정보를 얻을 수 있게 됐다.
한 가지 주목할 만한 사례는 신규 무선 계기인 Roxar Downhole Wireless PT Sensor System(다운홀 무선 PT 센서 시스템)이다. 이 계기는 업계 최초로 해저 생산 유정의 케이싱 외장 후면으로부터 압력 및 온도 정보를 제공한다. 이 같은 기능성은 고압에 대한 조기 경고, 케이싱 무결성 보호, 압력 상승 예방을 비롯해, 최악의 경우 천발 가스(Shallow Gas) 촉발까지 방지할 것으로 기대돼 생산 및 오프쇼어 안전성에 현저한 파급력을 미칠 것으로 예상되고 있다.
심해 사업자들의 난제는 가중되고 있지만, 이에 대처하기 위한 해저 기술 개발 설계 역시 더불어 확장을 거듭하고 있다. 사업자들에게 가장 중요한 마지노선은 회수율 향상, 위험성 이해 증진, 지능적이고 정교한 솔루션을 통한 생산 강화라고 할 수 있다.
본 기사는 에머슨프로세스매니지먼트(TEL. 02-3438-4600)에서 제공한 것입니다.
