Oil & Gas 01-02-04 매장량(Reserve)과 자원량(Resources), 그리고 상업성

4) 매장량(Reserve)과 자원량(Resources), 그리고 상업성

매장량에 대해 조금 더 이야기 하면, 매장량은 상업성이 확보된 양이라 말했습니다. 이 때 상업성은 경제적 제한과 계약상의 제한을 생각해 볼 수 있습니다.

상업성과 매장량에 대해 조금 더 생각해 보면 다음과 같습니다.

아래와 같이 X축은 시간이고, Y축은 생산량을 나타내는 생산 곡선이 있다고 가정해 보겠습니다. 이 때 상업성을 고려하지 않은, 이론적으로 생산 가능한 부분은 자원량이 됩니다.

상업성을 고려할 때 우선적으로 생각할 수 있는 것이 경제적인 제한인 유가 및 생산 비용입니다. 경제적인 제한이 주어질 때 경제성이 없어지는 시점 이후에는 생산을 안 하게 되므로 매장량은 (A)가 아닌 (B)가 됩니다.

그런데 경제적 제한 외에 계약 상의 제한도 생각해 봐야 합니다. 계약이 만료된 시점에서 재계약을 검토할 때 해당 리스계약 기간 내에 경제성이 없는 구간이 된다면, 생산을 중단하는 시점은 경제적 제한이 있는 시점보다 빠른 계약 종료시점이 됩니다. 그러면 Reserves는 (B)가 아닌 (C)로 줄어들게 됩니다.

에스프레소

십여년전. 선배가 커피 한잔 하자고 해서 커피 전문점에 갔습니다. 우유를 좋아하는 난 라떼. 선배는 에스프레소. 당시로서는 꽤나 신선한 메뉴였죠.

선배가 자리에 앉고 나는 커피를 받아갔습니다. 선배는 화들짝 놀랍니다.

"아니 이게 뭐야? 이걸 누구 코에 붙이라고."

"에스프레소라서 그런 거 아니에요?"

그때까지 에스프레소를 즐기는 사람을 본적없던 나는 자신없이 말했습니다.

"말도 안돼. 미국에서는 안 이래."

씩씩대던 선배는 항의하러 가시습니다.

"손님, 에스프레소는 원래 이렇게 나옵니다"

"뭐 이런 경우가 다 있어? 한국은 이래서 안된다니까."

"커피 원액을 더 드릴 수는 없고 큰 잔에 옮겨 물에 희석이라도 시켜드릴까요?"

"그렇게라도 주세요."

선배는 원하던 대로 큰 잔에 받았습니다.

"미국에서는 원래 이렇게 먹어. 촌스럽게 작은 잔에 주다니."

선배는 투덜거렸고 선배는 유학파였기에 나는 원래 그런가 보다 생각했습니다.

지금 생각하면 웃기죠. 그 선배가 있던 곳은 정말 그랬었는지 모르겠지만... 그렇게 마시는 것이 일반적인 것은 아니죠. 자신있게 말하는 것과 사실이 언제나 일치하는 것은 아닙니다. 전문가라면 자기영역에서는 그것을 구분할 수 있어야 겠죠.

Oil & Gas 01-02-03 매장량(Reserve)과 자원량(Resources), 원시부존량(Petroleum Initially in Place)

조금 버겁다는 생각이 들며 왜 시작했을까 싶기도 하지만....

3) 매장량(Reserve)과 자원량(Resources), 원시부존량(Petroleum Initially in Place)

이를 표로 나타내면 다음과 같이 다소 복잡해 보이는 모습이 됩니다. SPE Petroleum Resources Definition (2000)에 실린 내용을 약간 수정한 표인데, 자세히 보면 이해하는 데 도움이 되리라 생각됩니다.

계속 중복되는 것 같아 건너 뛰셔도 될 듯 하지만..

묻혀있는 것으로 추정되는 총량은 총 원시부존량입니다. 자연적으로 발생한 탄화수소 집적구조 내에 본래부터 존재하는 것으로 평가되는 석유의 양으로 정의되지만 그냥 묻혀있는 것으로 추정되는 총량으로 보시면 됩니다.

이는 발견 여부에 따라 발견 원시부존량(Discovered in Place)과 미발견 원시부존량(Undiscovered in Place)으로 구분됩니다. 발견되었다는 것은 석유를 직접 눈으로 확인했다는 뜻이 아니라 이미 석유가 묻혀있을 것으로 추정되는 구조가 이미 알려져 있다는 뜻입니다. 발견 원시부존량은 그러한 알려진 탄화수소 집적구조에 포함되어 있을 것으로 평가되는 석유의 양을 말합니다. 미발견 원시부존량은 반대로 특정시점에 아직 발견되지 않은 탄화수조 집적구조에 포함되어 있을 것으로 평가되는 석유의 양이됩니다.

미발견 원시부존량은 탐사에 의해 발견되는 탐사자원량(Prospective Resources)이 됩니다. 여기에서 말하는 탐사는 물리탐사자료 해석만으로 평가된 양으로 시추에 의해 석유가 발견되기 이전의 단계입니다.

발견 원시부존량은 상업성이 확보되었는지 여부에 따라서 매장량(Reserves)과 자원량(Resources)로 나뉘게 됩니다.

이 중 상업성이 확보되지 않은 부분을 발견잠재자원량(Contingent Resource)이라 하는데 시추에 의해 석유의 부존이 확인되었으나, ① 판매시장을 확보하지 못한 사업이나, ② 현 유가, 기술수준 등으로는 아예 상업성이 없는 사업 등을 말합니다.

발견잠재자원량과 탐사자원량은 확실성에 따라 최소 추정(Low Estimate), 최적 추정(Best Estimate), 최대 추정(High Estimate)으로 나뉘어 집니다. 확실한 것만 추정하면 가장 적은 양을 추정하고, 확실하지는 않더라도 가능성 있는 것까지 포함하면 많은 양을 추정하게 되니 최소 추정이 가장 확실하고, 최대 추정은 가장 확실성이 낮은 추정치입니다.

시추를 통해 석유의 존재가 확인되고, 현재 기술로 상업성이 확보된 석유의 양을 매장량이라 부르는데 매장량도 확실성에 따라 확실성이 높은 순서대로 확인 매장량(proved reserves), 추정 매장량(probable reserves), 가능 매장량(possible reserves)으로 나뉩니다. 확인 매장량은 P1, 추정 매장량은 P2, 가능 매장량은 P3라고도 부릅니다.

발견잠재자원량의 최초 추정(1C)에 대응하는 것은 매장량에서 1P라고 부르는 확인 매장량(1P=P1)입니다. 최적 추정(2C)에 대응하는 것은 매장량에서 2P라고 부르는 확인 매장량과 추정 매장량의 합(2P=P1+P2)입니다. 최대 추정(3C)에 대응하는 것은 아시겠죠? 확인 매장량과 추정 매장량, 그리고 가능 매장량의 합인 3P(=P1+P2+P3)입니다.

그리고 이미 생산된 양은 생산량(Production)이 됩니다. 원시부존량과 자원량은 그만큼 차이가 나게 됩니다. 자원량(Resources)은 지구의 표면이나 내부에서 자연적으로 발생한, 시추를 통해 발견되거나 발견되지 않은 석유의 총량으로 표에서는 매장량 + 발견잠재자원량 + 탐사자원량 + 회수불능 발견 및 미발견 부존량의 합으로 볼 수 있습니다.

매장량의 경우 개발되었냐 개발되지 않았냐에 따라 또다시 세부적으로 나뉘는데 그 부분은 나중에 다시 이야기 하도록 하겠습니다.

위와 거의 비슷한 표인데 사업 성숙도 및 사업단계에 따른 분류를 추가하면 다음과 같이 됩니다. 위로 갈수록 사업성숙도(Maturity)는 증가하고, 사업단계도 탐사단계 → 개발단계 → 생산단계로 나아가게 됩니다. 그 이전까지는 탐사단계이며, 상업성이 확인된 매장량 단계부터 개발에 들어가게 됩니다. 그리고 매장량은 생산단계인 것도 있고, 개발단계도 존재하게 됩니다.

내가 있는 곳

#1

학교 다닐 적...

한 후배가 말했습니다..

자기가 요즘 제 정신이 아닌 것 같다고...

그날도 변함없이 술을 마시고 삼성역에서 지하철을 탔다고 합니다.

꾸벅꾸벅 졸다가... 눈을 떠보니... 다시 삼성역. 순환선이니 한바퀴를 돈 셈이죠.

후배는 이번에는 잠들지 않으리 다짐했지만... 다시 깜빡 졸고... 또 다시 눈을 떠보니.. 또 다시 삼성역....

하지만 어이가 없었던 건...

정신을 차려보니.. 자기가 지하철 조차 타지 않고 있었다는 것.


#2

그 녀석이 토요일 새벽에 연락이 왔습니다.

차가 끊겼는데 택시비가 없다고...

혼자 자취를 하던 녀석이다 보니 부를 가족이 없다는 걸 알기에... 차를 가지고 녀석을 데리라 갔습니다.

"형, 미안해요. 부탁할 사람이 형밖에 없어서..."

나밖에 없다는 건 전적으로 동감했습니다. 녀석 지인들 중에 금요일 밤 ~ 토요일 새벽에 맨정신으로 있을 사람은 나밖에 없을 테니.. 자다 일어나서 나도 뭐 맨정신이라고 하기는 그렇지만..

"너 또 지하철 역에서 졸다 이렇게 되었냐?"

"아뇨, 이번에는 제대로 막차를 타긴 했는데... 지하철에서 졸다가 잠결에... 출입문 닫겠습니다...하는 소리에 엉뚱한 데서 얼떨결에 달려나왔어요..."

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참 오래된 일입니다. 문득 그때 일이 생각나는 건.... 내가 있는 곳을 돌아보며....

원하는 곳을 가기 위해서는 올바른 목적지가 있어야 합니다. 그리고 지금 내가 어디있는지를 알아야 하죠. 지하철 안에 있는지 밖에 있는지, 안에 있다면 어느 역에 있는지.

그것을 모르면 헤맬 수 밖에 없습니다.

Oil & Gas 01-02-02 매장량(Reserve)과 자원량(Resources) 관련 개념도

2) 매장량(Reserve)과 자원량(Resources) 관련 개념도

여러가지에 대해 고민하는 것은 결국 얼마나 묻혀있는지 얼마나 캐낼 수 있는지 알고자 하는 것입니다. 그런데 깊은 땅속에 있다 보니 여러가지 탐사를 해도 알아내기 힘듭니다.

이러한 불확실성은 두 가지 관점에서 생각해 볼 수 있습니다. 하나는 얼마나 있는게 확실한가이고 다른 하나는 캐내는 게 돈이 될거냐는 것입니다.

경제성이 있느냐 없느냐에 따라 자원량(resources)과 매장량(reserve)으로 구분하게 됩니다. 자원량은 경제성을 고려하지 않은, 매장되어 있는 것으로 추정되는 양입니다. 이 중 기술적∙경제적으로 생산 가능한 경우, 즉 상업성이 있다고 판단되는 경우 매장량으로 분류하게 됩니다.

투명하게 들여다 보는게 아니다 보니, 묻혀있을 것 같은데 확실성에서 차이가 납니다. 확실성이 높으면 확인 매장량(Proved), 가능성이 높긴 한데 확인 매장량 보다 낮을 경우 추정 매장량(Probable), 있을 것 같기는 한데 가능성이 높지 않을 경우 가능 매장량(Possible)로 구분을 합니다.

경제성이 없거나 경제성이 확인 되지 않은 자원량에 대해서도 묻혀있을 것으로 생각되는 확실성이 차이가 날 수 있는데 이를 최소 자원량(Low Estimate), 최적 자원량(Best Estimate), 최대 자원량(High Estimate)으로 분류하게 됩니다.

순서도로 나타내면 다음과 같습니다.

우선 다양한 탐사 방법을 통해 묻혀있는 것으로 추정되는 양은 자원량입니다. 이렇게 묻혀있을 것으로 생각되면 시추 등을 통해 확인하게 되는데, 확인이 되면 자원량 중에서도 발견 자원량(Discovered Resources)가 되고, 시추를 아직 하지 않았거나 시추했는데 확인되지 않은 경우 미발견 자원량(Undiscovered Resources)이라고 합니다.

발견된 경우 현시점에서 생산 여부를 결정하게 됩니다. 상업성이 없다고 판단되는 경우 매장량이 되지 못합니다. 이러한 부분은 잠재 가채량(Contingent Recovery)이라고 부르게 되며, 유가스 가격이 오르거나, 기술이 발달하는 경우 언제든 생산을 할 수 있습니다.

생산을 결정하게 되면 궁극 가채량(Ultimate Recovery)으로 분류됩니다. 이 중 이미 생산한 양은 생산량(Production)이 되며, 생산하지 않은 양이 매장량이 됩니다.

이때 매장량은 확실성에 따라 확인 매장량, 추정 매장량, 가능 매장량으로 나뉘게 됩니다.

Oil & Gas 01-02-01 원시 부존량(Petroleum Initially in Place)과 회수가능 매장량(Estimated Ultimate Recovery)

쉽게 풀어쓴 자원개발 이야기. 이제 두번째 꼭지인 '매장량과 자원량'입니다.

2. 매장량(Reserve)과 자원량(Rescources)

1) 원시 부존량(Petroleum Initially in Place)과 회수가능 매장량(Estimated Ultimate Recovery)

일반적으로 매장량하면 묻혀있는 총량을 생각하게 됩니다. 하지만 자원개발에 대해 아시는 분들은 그렇지 않다는 걸 기본적으로 아실 겁니다.

아주 기본적인 내용이지만 그런 분들을 대상으로 쓰고 있고 또 중요한 내용이기도 하니 조금 시간을 할당해 보겠습니다.

원래 묻혀있는 것으로 생각되는 총량을 원시 부존량이라고 합니다. 그냥 묻혀있는 양이기에 정적인 개념으로 볼 수 있습니다. Petroleum Initially in Place(PIIP), 원유인 경우 OIIP(Oil Initially in Place), OOIP (Original Oil In Place), 가스인 경우 GIIP(Gas Initially in Place), OGIP (Original Gas In Place) 등 다양하게 부릅니다.

그리고 그 중 회수가 가능하다고 생각되는 부분을 회수가능 매장량 또는 궁극회수가능 매장량(Estimated Ultimate Recovery, EUR) 이라고 부릅니다. 생산자산 거래시 가치평가 대상은 부존량이 아닌 매장량만을 대상으로 하게 됩니다. 회수라는 행동과 관련되기에 동적인 개념으로 볼 수 있습니다.

수식으로는 ‘회수가능 매장량(EUR) = 원시부존량 x 회수율(recovery factor)’로 나타낼 수 있으며, Oil의 경우 부존량의 10~40%가 회수 가능하고, 100% Gas의 경우 회수율이 좀더 높아 60~70%까지 회수가 가능하다고 합니다.

사업적 관점에서는 계약기간 내 상업적으로 회수 가능한 석유의 합계가 됩니다.

잔여회수가능 매장량(ERR, Estimated Remaining Recovery)이라는 개념도 있는데 궁극회수가능 매장량이 최초 시점에서 회수 가능할 것으로 예상되는 매장량이라면, 잔여회수가능 매장량은 평가시점에서 회수가 가능할 것으로 예상되는 매장량입니다.

수식으로는 궁극회수가능 매장량(EUR)에서 그동안 생산된 생산량을 차감한 양으로 표시 됩니다. ERR = EUR – Cumulative Production

땅속에 묻혀있다 보니 정확히 알 수 없고, 여러가지 탐사 및 평가 방법 등을 통해 추정하게 됩니다. 이러한 방법을 통해 확실성을 갖게 되는데, 확실성 정도에 따라 매장량은 다시 Possible, Probable, Proved로 구분 됩니다.

셰일가스 관련 여러 생각들

여전히 국내에서는 뜨거운 주제인 셰일가스. 셰일가스와 관련된 의견은 크게 3~4가지로 나뉩니다.

우선 셰일가스가 세상을 바꿀거라는 의견입니다.

전세계 셰일가스의 추정 매장량 1,500억톤. 세계 천연가스 공급량이 2010년 약 25억톤이었으니 엄청난 양입니다. 전 세계가 60년간 사용가능한 매장량이라고 하고, IEA에서는 천연가스 황금시대(Golden Age of Gas)에 돌입했다고 전망하기도 했습니다.

셰일가스 부존량이 862Tcf인 미국은 2035년경 미국 총 가스생산의 49%인 2.9억톤을 생산할 전망이며, 2035년까지 신규 발전설비의 60%를 가스발전으로 확충할 거라고 합니다.

미국의 경우 2008년 $9/MMBTU에 달하던 가스가격은 2012년 3월에는 $2 수준까지 떨어졌고, 같은 기간 도매 전력 가격은 $69 수준이었던 도매전력가격은 $31 수준까지 떨어졌습니다. 발전연료 비중은 가스가 18%에서 29%로 증가하고, 석탄이 51%에서 35%로 떨어졌죠.

엄청난 양의 가스가 생산되며 가스가격을 끌어내릴 거라는 의견은 긍정적 의견과 부정적 의견으로 다시 나뉩니다.

(1)긍정적 의견은 북미 가스의 도입으로 국내 가스 가격 하락, 발전단가 하락, 관련 산업인 플랜트 및 조선, 철강 산업의 투자기회를 만든다는 의견입니다.

미국은 수출 물량 통제 가능성이 높다는 의견에 대해, 북미 Target은 미국이 아닌 캐나다는 LNG 수출시장 확보에 적극적이어서 수출 통제 가능성이 낮다고 대응하죠.

국내 석유화학산업의 원료도 비싼 석유 부산물인 납사 중심에서 저렴한 셰일가스 부산물인 프로판과 에탄 중심으로 변화되며 수익성이 개선될 것으로 봅니다.

미국 투자 증가에 따른 관련 인프라 사업 수출도 증가할 것으로 기대합니다.

(2)그러나 부정적 의견이 더 많아 보입니다. 가스가격이 하향 안정화 추세인 것은 맞더라도 지역별 차별화를 듭니다. 전세계 가스 가격이 지역별 차이를 보이고 있습니다. 미국이 가장 낮고, 유럽, 아시아 등 차별화가 존재합니다. 미국과 캐나다가 수출을 한다고 하지만 인프라 구축에 시간이 걸리고, 특히 미국의 경우 에너지 안보를 이유로 소극적일 거라는 시각입니다. 그러면 미국의 셰일가스 개발로 인한 가스 가격은 미국이 가장 큰 혜택을 보게 됩니다. 발전단가 하락으로 미국 제조업의 가격 경쟁력 회복, 제품원가 하락에 따른 가스화학의 발달 등은 국내 기업에 위협이 됩니다. 더우기 290억톤으로 세계 최대 셰일가스 매장국인 중국마저 셰일가스를 개발하게 되면 그 이익은 중국만 향유하며 한국 제조업의 경쟁력은 급격히 떨어질 수 밖에 없다는 우려입니다. 수자원 문제, 핵심기술 부족 등 당면한 문제는 있지만, 결국 해결될 거라고 봅니다.

셰일가스 생산국은 원가절감으로 제조업 경쟁력이 강화될 것으로 봅니다.

특히, 석유화학 부문은 셰일가스 부산물인 에탄을 활용한 원가 절감이 예상됩니다. 이미 에탄을 활용한 방안은 진행 중인데 미국은 2010년 22백만톤이었던 에탄크래커를 2020년까지 32백만톤으로 10백만톤 확충을 계획하고 있습니다.

미국 셰일가스의 경우 에틸렌 제조원가가 $600/t으로 중동 에탄 $200/t보다는 높지만, 한국이나 일본의 나프타 $1,000/t 보다는 훨씬 경쟁력이 있습니다.

미국의 철강은 원료를 석탄에서 가스로 대체하며 생산 비용이 $8~10/t 정도 절감될 것으로 추정됩니다.

(3)하지만 셰일가스에 대한 기대 또는 걱정이 지나치다고 보는 시각도 여전히 존재합니다. 그러한 시각에서는 일단 셰일가스의 매장량 및 생산량이 과장되었다고 봅니다. 상승 압력을 완화시킬 수는 있지만, 기술적 한계, 환경규제, 비용 문제 등을 고려시 파괴력은 없다고 봅니다. 심지어, 해외에서는 이미 한물 간 셰일가스 이슈가 최근 갑자기 부각된 것은 누군가가 의도적으로 만들어내고 있는 거품이라는 음모론까지 존재합니다.

(4)그리고 또 다른 의견은 개인들의 입장차이에 기인한 설명입니다. 실제로는 어느 정도 가격 하향 압력은 되지만, 제한적이라는 시각입니다. 그리고 셰일가스에 대한 과도한 기대는 셰일가스 전문가들이 자신의 입장에서 만든 논리이고, 셰일가스 음모론은 전통 석유 전문가들이 자신의 입장에서 만들어 내는 논리일 뿐이라는 거죠. 실제로는 그 중간 어딘가일거라고 봅니다.

비전문가로서 어떻다 말하기는 어렵지만... 단기적으로는 (1)이나 (2)의 가능성은 높지 않아 보입니다.

① 북미산 LNG 본격 도입은 2017년 이후로 보고 있습니다. 2017년 7%에서 2020년 20%까지 증가할 것으로 보고 있죠.

② 가격 측면에서도 가격은 하향 안정화 될 수 있겠지만 생각보다 하락폭은 크지 않다고 봅니다. 향후 가격이 변동하겠지만, 일단 대략적으로 볼 때 미국의 가스 가격이 $4~7인데, 액화 및 수송비가 $6~7 정도입니다. 거기에 위험 프리미엄이 또 붙는다고 합니다.

북미에서는 거액을 들여 수출 설비를 만들었는데, 다른 지역의 가스가격 하락으로 북미에서 도입하는 가스물량이 줄어들까봐 걱정을 한다고 합니다. 그래서 장기계약을 맺을 때 수출물량 감소 우려 위험 프리미엄을 얹게 되고, 실제 수입국에서 체감하는 가스 가격 하락폭은 셰일가스 생산국과는 현저한 차이가 있을 수 밖에 없다고 합니다.

그러다 보니 가스 가격은 하락하긴 하겠지만 기대만큼 큰 폭으로 떨어지기는 어렵다고 합니다.

③ 중국의 셰일가스 개발. 시간이 흐르면 기술이 발전하고 개발되겠지만, 수자원 부족, 주로 묻혀있는 곳이 내륙이어서 인프라 투자 필요, 미국 기업을 인수하고 있지만 여전히 핵심 기술 부족 지속 등을 고려시 중국 내 셰일가스 개발은 당분간은 현실적인 문제라기 보다는 가능성에 대한 이슈에 불과하지 않을까 싶습니다.

(3)이나 (4)에 대해서는 잘 모르겠습니다. 전문가도 아니고, 해외에서 어떻게 진행되고 있는지도 모르기에. 다만, 셰일가스에 대한 기대와 관심이 지나친 것일 수도 있다는 생각이 듭니다.

다만, (1), (2), (3), (4)와 상관없이 중장기적으로 한국 기업들에게는 기회보다는 위협 요인이 더 클 거라 여겨지며 그나마 다행이라 할 수 있는 것은 아직 시간이 있다는 것입니다.

전반적으로는 어렵겠지만 개별 기업들이 어떻게 대응하느냐가 중요하겠죠.

Oil & Gas 01-01-08 석유부존을 위한 4대 요건과 셰일석유

8) 석유부존을 위한 4대 요건과 셰일석유

셰일가스/오일(Shale Oil/Gas)의 경우 근원암과 저류암이 같은 층이 됩니다.

셰일층에서 석유가 생성되었는데 근원암인 셰일층이 너무 치밀하다 보니 생성된 석유가 위로 올라가지 못하고 셰일층에 그대로 갇혀 있는 것입니다.

그러다 보니 트랩이나 덮개암의 중요성은 덜하고 플레이라고 부르는 일종의 구조 또는 방법이 중요하게 됩니다.

셰일가스/오일의 경우 새로 발견된 것은 아닙니다. 그런 형태로 묻혀있다는 것은 예전부터 알려져 있었으나 기술적 경제적 이유로 상업성이 없다고 여겨지던 석유가 유가의 상승과 기술의 발달 등으로 상업성이 생긴 경우입니다.

비슷하지만 셰일층이 아니고 올라가다가 다른 층에 붙들린 경우는 치밀석유(Tight Oil/Gas)라고 합니다.

셰일층은 유체투과율(permeability)이 낮은 특징이 있습니다. 그러다 보니 셰일층을 개발하기 위해서는 셰일층을 잘개 쪼개어주는 파쇄법이 필요하고, 다른 저류암과 달리 얼마나 잘 쪼개어지는 지를 나타내는 Fracability(Brittleness, 취성, 메짐)가 중요합니다.

다만, 셰일층이라고 다 같은 특성을 지니고 있지는 않다는 점을 주의해야 합니다.

Oil & Gas 01-01-07 덮개암(Cap Rock)

7) 덮개암(Cap Rock)

액체를 담기 위해서는 모양이 중요합니다. 그게 바로 구조죠. 하지만 똑같이 오목한 모양이어도 종이로 만들었냐 유리로 만들었냐에 따라 액체를 담을 수 있는지는 차이가 납니다.

여러 종류의 암석 중 구조를 막아줄 수 있는 재질의 지층을 덮개암 또는 모암(帽岩)이라고 합니다.

즉, 덮개암은 석유가 묻혀있는 위를 덮어서 석유가 위로 못 빠져나가게 하는 유체가 투과하기 힘든 암석인 것입니다. 저류암과는 반대로 공극률(孔隙率)과 투수율(透水率)이 아주 낮아야 덮개암의 기능을 하게 됩니다.

덮개암도 여러 종류가 있을 수 있는데 셰일, 이암(泥岩) 및 치밀한 석회암이 포함됩니다.

특히 쇄설성(碎屑性) 저류암의 경우 셰일이 덮개암 기능을 하며, Shale 층이 덮개암 노릇을 하고 있는 유전이 60~65%에 달한다고 합니다. 탄산염 저류암인 경우에는 증발암(evaporite, 蒸發岩)이 덮개암 노릇을 하며 20~25%을 차지합니다. 탄산염(carbonate, 炭酸鹽)[석회암(limestone, 石灰岩) 및 백운석(dolomite, 白雲石)] 역시 덮개암 노릇을 하기도 하는데 그 비중은 많지 않아서 약 2% 정도라고 합니다.

이상과 같은 근원암(Source Rock), 저류암(Reservior rock), 덮개암(Cap rock or Seal), 구조(Trap)를 석유부존을 위한 4대 요건이라고 합니다.

발견 가능성은 보통 위 요소들에게 확률을 부여한 후 각 요소들의 곱하기로 결정하게 됩니다.

이는 전통적인 개발과 관련된 이야기이고, 비전통적인 개발에서는 근원암(Source Rock)과 Play가 중요하게 됩니다.

Oil & Gas 01-01-06 저류암(貯留巖 , Reservoir Rock)

6) 저류암(貯留巖 , Reservoir Rock)

구조는 오목한 모양의 그릇을 거꾸로 놓은 것이 비교할 수 있지만, 그 안이 텅 비어 있지는 않습니다. 암석으로 차 있는 곳에 유체가 들어가게 되는데, 그 안에 무엇이 차 있느냐에 따라 물이 들어가는 양은 다르게 됩니다.

위의 그림에서 보면 똑같은 높이로 물을 채우더라도, 왼쪽과 오른쪽에 채워지는 양은 차이가 납니다. 알갱이 간의 틈 사이가 차이가 나기 때문입니다.

석유와 같은 유체가 채워져야할 구조에 들어가서 석유를 품고 있는 암석을 저류암(貯留巖, reservoir)이라고 합니다. 사암, 석회암, 돌로마이트 등이 이에 해당되며 화성암이나 변성암의 틈에도 집적이 됩니다.

저류암의 특징을 이야기 할 때 중요한 것은 공극률(Porosity)과 유체투과율(Permeability)입니다.

육안으로 볼 수는 없지만 암석도 자세히 보면 알갱이로 구성되어 있고, 그 알갱이 사이에 공간이 존재하게 됩니다. 그 공간을 공극이라고 부르며 암석 전체 부피에서 석유 같은 유체를 저장할 수 있는 공간의 비중을 공극률(Porosity)이라고 부릅니다. 공극률이 높을 수록 저류암의 공간 내에 보다 많은 석유가 있을 수 있기에 저류암의 물리적 성질이 좋다고 할 수 있습니다. 건마다 다르겠지만, 대체적으로 경제적으로 생산성이 있는 저류암의 공극률은 5~35% 범위로 본다고 합니다.

공극률이 석유를 얼마나 담을 수 있냐는 양의 문제라면 유체투과율[Permeability, 침투성(浸透性)]은 그 안에 있는 석유를 얼마나 쉽게 뽑아낼 수 있냐는 회수의 문제로 볼 수 있습니다.

유체투과율이 크면 유체가 쉽게 이동할 수 있습니다. 그러다 보니 같은 양이 묻혀있더라도 더 많은 양의 원유나 가스를 생산할 수 있기에 저류층의 가치가 커집니다.

아무리 공극률이 크고 매장량이 많은 저류층이라 하더라도 유체투과율이 작다면 경제성은 낮을 수 밖에 없습니다.

절대적 기준은 아니나 대략적 이해를 위해서 말씀드리자면, 표준 온도 및 압력 상태에서 공극률 20%, 유체투과율 2~5 darcies일 경우 경제적으로 바람직한 상태라고 합니다. 또한 공극률 5%, 유체투과율 25 millidarcies일 경우 경제적 가치는 낮다고 볼 수 있습니다.