탐사 단계를 통해 어느 지점에 석유가 얼마나 숨겨져 있는지 판단되었다면, 이제 석유가 매장되어 있을 가능성이 높은 유망한 구조! 즉 경제성이 기대되는 구조로 가서 본격적인 ‘개발’ 과정이 시작된다.

개발 단계는 탐사 단계에서 얻어진 정보를 종합적으로 분석해서 석유를 ‘최대한’ 생산할 수 있도록 준비하는 단계라고 할 수 있다.

생산 전 단계에서 이루어지는 유전평가, 생산정 시추, 생산시설을 건설하는 것까지 모두 개발 단계에서 이루어진다.

먼저 유전평가부터 알아보자. 탐사 단계에서 얻은 지질, 지구 물리, 시추 결과 등 모든 자료를 놓고 분석 작업을 실시한다. 석유가 흘러가고 있는 저류층의 특성을 파악해서 다양한 개발 시나리오를 만들고 이에 따라 매장량과 생산량을 예측하는 것을 토대로 개발 계획을 수립하는 것이다.

첫 시리즈에서 소개한 ‘저류층’을 기억해 보자. 저류층은 땅속 지질 구조에서 석유와 가스가 고여 있는 저류암, 그 속의 지층을 말한다. 탐사 단계에서 아주 큰 유망한 구조를 찾아냈다면 이제 이 구조 안에서 정확하게 어느 곳을 뚫게 될 것인지 정확도를 높여가는 과정을 개발 단계라고 할 수 있다.

여기서 등장하는 핵심 기술이 ‘저류층 특성화’와 ‘저류층 시뮬레이션’이다. 저류층 특성화는 말 그대로 저류층의 지질학적 정보, 주요 물성의 분포, 물리적인 특성 등을 고려해서 저류층의 특성을 규명하는 것이다. 저류층 시뮬레이션은 가상의 저류층 모델을 구성하고 이 모델을 활용해서 가상의 생산 시나리오를 만들어서 시간대별로 생산량을 예측하는 작업을 말한다. 저류층에 대한 분석이 끝났다면, 이 분석을 통해 얼마의 기간 동안 얼마나 생산을 할지에 대한 계획이 수립된다.

그다음은 생산정 시추 작업이다. 탐사 단계에서는 유망 구조를 찾기 위한 탐사정 시추를 진행했다면 개발 단계에서는 원유의 실제 생산을 위한 시추를 진행하는 동시에 생산 설비를 현장에서 조립 설치하는 작업이 함께 진행된다.

최대 생산을 목적으로 최적 지점에서 이뤄지는 ‘생산정 시추’가 마무리되면 ‘유정 완결’ 작업이 진행된다. ‘유정완결’은 시추를 마친 생산정에 생산 설비를 설치하는 작업을 말한다. 유정완결에서는 생산정의 아랫부분에 튜빙과 스크린 등의 생산설비를 설치하고 생산정과 저류층을 연결시켜주는 천공 작업들을 한다. 또 이 생산정의 상부에는 이 생산정을 열고 닫고 할 수 있는 수도꼭지 같은 장치가 필요한데, 이것을 ‘크리스마스트리’라고 한다. 크리스마스 트리처럼 생겼다고 해서 붙여진 이 장치는 수도꼭지처럼 생산정의 머리에 설치되어 석유의 생산량을 조절하고 온도와 압력을 측정하는 중요한 장치다.

그럼 이제 본격적으로 개발 단계에서는 어떤 생산 설비가 설치되는지 알아보자.

석유공사의 동해-1 가스전, 한 번쯤 본 적이 있을 것이다. 이 동해-1 가스전처럼 석유를 생산하기 위해서는 플랫폼을 직접 제작해야 한다. 그럼 석유 생산시설이 집약된 동해-1 가스전을 머릿속으로 떠올리며 생산 설비를 살펴보자.

개발 단계에서 제작되는 생산시설은 저류층을 통제하고 생산된 유체를 플랫폼까지 수송하는 ‘해저 생산시설’, 해상 처리 시설인 ‘해상 플랫폼’, 해상에서 1차 처리된 유체를 육상으로 이송하기 위한 ‘해저 파이프라인’, 해상에서 받은 원유를 공정 처리하는 ‘육상 처리 시설’로 구분된다.

먼저 바다 밑에 설치되는 시설을 살펴보자. 해저 시설의 대표는 위에서 설명한 크리스마스트리가 있다. 또 저류층에서 생산된 유체를 이송시설로 이송하는 Flow Line, 해저 시설의 전원 시스템과 생산 제어 시스템 등이 대표적이다.

해상 처리 시설인 해상 플랫폼에는 생산과 관련된 처리 시설과 작업자들이 생활할 수 있는 거주시설, 중앙 통제실, 소각탑, 크레인, 보트 접안 시설 등이 설치된다. 이 시설에서는 생산된 유체에서 석유와 가스 물을 분리하는 공정이 이뤄지며, 수분을 제거한 1차 처리된 유체는 해저의 파이프라인을 통해 육상으로 이송된다.

육상 처리 시설에는 해상 플랫폼에서 1차 처리된 유체를 다시 석유와 가스로 분리할 수 있는 시설, 그리고 파이프라인이나 유조선으로 수송하기 위한 시설까지 마련된다.

생산시설까지 건설되고 나면 이제 본격적인 생산 단계로 넘어간다. 이제 정말 땅속의 석유를 만날 수 있는 시간인 것이다. 다음 호에서는 석유와 가스가 어떤 공정을 거쳐 생산되는지, 그리고 최대치의 생산량을 끌어내기 위해 어떠한 작업들이 진행되는지 구체적으로 살펴보도록 하자.

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