석유 탐사 시추 과정 정리

▶ 석유 탐사 및 시추 과정 정리

 
최근 동해안 앞바다에 석유와 천연가스가 매장돼 있을 수 있다는 소식이 많은 관심을 끌었죠. 정부는 빠르게 탐사 시추를 승인하며 기대감에 불을 지폈고, 이에 석유와 관련된 종목의 주가가 널뛰기도 했는데요. 과연 석유는 어떻게 찾고, 어떻게 뽑아낼 수 있는 걸까요?

 

▶ 석유 탐사 과정

석유는 대표적인 화석연료로, 화학적으로는 액체 탄화수소의 혼합물이에요. 쉽게 말해 탄소와 수소 중심의 분자 구조를 가진 다양한 화합물이 혼합된 액체죠. 이렇게 여러 화합물이 혼합된 천연 그대로의 석유를 원유(Crude Oil)라고 부르며, 원유를 목적에 맞게 정제하면 LPG, 휘발유, 등유, 경유, 중유, 나프타, 아스팔트 등을 얻을 수 있어요. 석유를 탐사하는 과정은 크게 지질조사, 물리탐사, 탐사 시추 3단계로 나뉘어요.

- 지질조사: 지질조사는 항공기나 인공위성 등을 사용해 지표 사진 찍고 이를 분석해 석유 매장 가능성을 계산하는 조사예요. 석유가 만들어지는 지형 구조인 배사 구조, 단층 트랩 구조를 찾고, 해당 지역의 암석 종류를 분석해 석유가 만들어질 수 있는 환경인지 파악하죠.

- 물리탐사: 지질조사 결과 석유 매장 가능성이 있는 지역에 대해서는 물리탐사가 진행돼요. 물리탐사에는 주로 탄성파(Elastic Wave)가 활용되는데요. 석유 매장 지역의 지층에 탄성파를 쏘면 탄성파가 지층을 통과하면서 굴절하죠. 만약 지층 아래에 석유가 매장돼 있다면 탄성파의 굴절 정도가 달라지는데, 이를 분석해 석유 매장 가능성을 해석해요.

- 탐사 시추: 물리탐사 결과 석유 매장 가능성이 높다면, 직접 구멍을 뚫어 석유 존재 여부를 파악하는 탐사 시추를 진행해요. 탐사 시추를 통해 더욱 정확한 석유 매장량과 정밀한 지하 정보를 얻을 수 있죠.

 

▶ 석유 시추 과정

석유를 시추하기 위해서는 비트(Bit)라는 회전 드릴로 지층에 구멍을 뚫어야 해요. 우선 지층에 구멍을 뚫고 구멍 외벽과 가깝게 강판 파이프를 설치하는 케이싱 단계를 거치는데요. 구멍 주변으로 파이프를 설치하고, 이후 파이프 바깥과 구멍 외벽 사이를 시멘트로 메우죠. 시멘트는 지층에서 흘러나오는 물에 포함된 황이나 염분이 파이프를 부식시키는 것을 막아줘요.

이렇게 구멍을 뚫고, 케이싱을 하고, 시멘트를 메우는 과정을 여러 번 반복해요. 한 번에 구멍을 깊이 뚫으면 구멍 아래쪽이 압력을 견디지 못하기 때문에, 여러 단계에 나눠 구멍을 뚫는데요. 깊이가 깊어질수록 구멍의 직경이 좁아지기 때문에 구멍은 아래쪽이 좁은 길쭉한 컵 모양으로 만들어져요. 현재 기술로는 보통 30분에 70m의 구멍을 뚫을 수 있으며, 보통 석유는 지하 1~4km에 존재해요. 따라서 석유가 얼마나 깊이 있느냐에 따라 시추의 비용과 난이도가 달라지죠.

- 시추 성공 가능성은?: 물리탐사 후 탐사 시추에 성공할 확률은 세계적으로 20% 내외라고 알려져 있어요. 물리탐사에서 석유 매장 가능성이 있어도 실제 시추를 했더니 석유가 없을 수도 있고, 석유가 있어도 너무 소량이거나 시추하기 어려운 환경에 있다면 실패죠. 단순히 석유가 존재하는 걸 넘어 시추가 기술적으로 가능하며, 석유의 양이 상업적으로 가치가 있을 정도로 풍부해야 성공이에요.

- 실제 생산을 위한 시추: 탐사를 마쳤고 석유 생산을 결정했다면, 이제 시추공과 생산정을 연결해요, 이후 석유가 나오는 시추공의 수도꼭지 역할을 하는 장비인 크리스마스트리를 설치하는데요. 크리스마스트리는 단순하게 그 모양이 크리스마스트리와 닮았다고 해서 붙여진 이름이죠. 여기에 더해 끌어올린 원유를 이동시킬 수송관도 설치해요.

시추를 시작하면 보통 처음에는 주변의 바닷물에 의한 높은 수압에 의해 석유가 자동으로 시추공을 따라 밀려 올라오고, 이후 압력이 낮아지면 펌프를 사용해 석유를 인위적으로 끌어 올리거나, 석유 매장지에 물을 밀어 넣어 석유를 끌어 올리게 되는 거에요.