해저 석유생산시스템에서 유동안정성 확보를 위한 왁스집적 제어기술

임종세,강판상,유승렬 한국자원공학회 2013 한국자원공학회지 Vol.50 No.2

Wax has been serious problem of flow assurance in low temperature environment such as subsea petroleum production system. In reservoir condition, wax is liquid phase, however, it can be crystallized at the temperature under wax appearance temperature. Wax crystal tends to be agglomerated and deposited containing oil, which becomes wax deposits. Wax deposition mechanisms in subsea petroleum production system are molecular diffusion, shear stripping reduction, aging, particle diffusion & inertia effect, shear dispersion, brownian diffusion and gravity settling. Commonly, temperature gradient between internal wall and center flow is major influential factor on wax deposition among oil composition, pressure, flow rate and roughness of flow line wall. To mitigate wax deposition in the subsea production system, thermal management, wax inhibitor and pigging have been widely applied. These technologies and applications at King field, Gannet D field and Cottonwood field are investigated in this study. 해저와 같은 저온환경에서 석유생산 시 빈번히 집적되는 왁스는 저류층에서 석유에 용해되어 있으나 석유의 온도가 왁스생성온도 이하가 되면 결정으로 석출된다. 왁스결정은 서로 결합하면서 오일 등을 함유한 왁스고형물이 되고 석유생산 환경에 따라 분자확산, 전단응력효과, 왁스경화, 확산관성효과, 전단확산, 브라운확산, 중력침전으로 유동관 내벽에서부터 집적된다. 온도, 석유성분, 압력, 유량, 유동관 내벽 거칠기가 왁스집적에 영향을 미칠 수 있으나 일반적으로 유동관 내벽의 온도와 유동단면적 중앙의 온도구배가 왁스집적에 가장 큰 영향을 미친다. 석유의 온도감소율이 커서 왁스집적속도가 가장 빠른 유동관에서의 주요 왁스집적 제어기술은 유동관을 단열 또는 석유를 가열하여 왁스생성온도 이상으로 유지시키는 열제어법, 왁스결정의 성장을 막거나 용해시키는 왁스억제제 주입법, 유동관에 집적된 왁스를 긁어 제거하는 피깅이 있고 이들을 멕시코 만에 위치한 King 유전, Gannet D 유전과 북해에 위치한 Cottonwood 유전의 해저 석유생산시스템에 적용한 사례를 조사하였다.

한국의 경제위기 안정성 확보를 위한 적정 외환보유고 추정

김미자 한국산업경제학회 2015 한국산업경제학회 정기학술발표대회 논문집 Vol.2015 No.05

1997년 외환위기와 2008년 글로벌 금융위기 이후 한국은 지속적으로 외환보유고를 늘려왔으나, 미국의 양적완화 축소와 금리인상, 일본 엔저의 영향으로 원화는 절상되고 외환유동성은 낮아져 있는 상태이다. 본 연구에서는 외환보유고가 안전판(self-insurance)으로서 대외여건 변화에 따른 위험에 가장 직접적인 대응방안이 될 수 있다고 보고 한국의 적정외환보유고의 규모를 추정해보았다. 최근 자본시장 개방으로 그 규모가 확대되고 있는 외국인 투자자본의 유출입 규모를 고려한 외환보유고의 적정성 기준을 제시하였다. 특히 외국인 투자자본 중 외국인 주식투자 비중과 더불어 외국인 채권투자 비중의 증가하고 있는 추세이므로 적정외환보유고 규모를 추정하는데 있어 외국인 주식과 채권을 모두 고려하여 경상수입대금 3개월치 + 유동외채(단기100%)+ 오차 및 누락 *100%+ 외국인포트폴리오투자(외국인주식투자금*1/3+외국인채권투자금*1/3)을 적정외환보유고의 규모를 추정하는 기준으로 제시하였다. 연구 결과, 한국의 외환보유고는 외환시장의 위험을 완충하기에는 부족한 규모로 나타났다. 한국 외환시장의 안정성을 확보하고, 적정외환보유고 확보를 위해서는 경상수지 흑자 운영 및 외화유동성 확보가 필요하다.

다상 유동 시 해저 유동관 내벽 코팅에 따른 왁스 집적 분석 실험 연구

황순혜,강판상,임종세 한국자원공학회 2015 한국자원공학회지 Vol.52 No.5

Internal coating, which is one of flow assurance technologies in subsea oil production system, can control the wax deposition without interrupting oil production if appropriately designed coating is installed. Water cut is increased during producing the oil, then emulsion frequently occurs by mixing the water and oil if mixed production fluid passes through a narrow section. In this study, the effects of various internal coating materials (epoxy, polyurethane, PTFE, DLC, silica and titanium dioxide) on wax deposition were analyzed in single-phase (oil) and multi-phase (water-oil) flow with emulsion condition using cold finger apparatus and crude oil. As a result, heat insulating performance in single-phase and hydrophilicity in multi-phase affected amount of the wax deposits more than roughness and olephilicity of coating properties. 해저 석유생산 시 유동안정성 확보를 위한 왁스 집적 제어기술 중 내벽 코팅법은 생산 환경에 적합하게설계하여 적용할 경우 석유 생산을 중단하지 않고 효과적으로 왁스 집적 제어가 가능하다. 석유 생산이 진행될수록 물 생산량이 증가하게 되며, 단면적이 좁은 구간을 통과할 때 물과 오일이 혼합된 에멀젼이 빈번히 생긴다. 따라서 이 연구에서는 현장오일을 이용하여 단상(오일) 및 에멀젼이 생성된 다상(물-오일) 유동조건에서 에폭시, 폴리우레탄, PTFE, DLC, 실리카, 산화타이타늄 코팅이 왁스 집적에 미치는 영향을 고형물생성유도장치를 이용하여 실험적으로 분석하였다. 연구 결과 코팅의 거칠기, 친유성 정도보다 단상 조건에서는 단열성능, 다상 조건에서는 친수성 정도가 왁스 집적 감소에 주요하게 영향을 미치는 요소로 나타났다.

해저 석유생산시스템에서 유동안정성 확보를 위한 왁스집적 영향요소 분석 연구

정선영(Sun-Young Jung),강판상(Pan-Sang Kang),임종세(Jong-Se Lim) 한국마린엔지니어링학회 2015 한국마린엔지니어링학회지 Vol.39 No.6

해저 석유 생산시스템 내 유동안정성 확보를 위한 불투명 오일의 왁스생성온도 측정법

임종세(Jong-Se Lim),백승영(Seung-Young Back),강판상(Pan-Sang Kang),유승렬(Seung-Ryul Yu),김효상(Hyo-Sang Kim),박지홍(Ji-Hong Park) 한국마린엔지니어링학회 2012 한국마린엔지니어링학회지 Vol.36 No.1

석유생산 시 유동안정성 확보를 위한 불투명 오일의 왁스생성온도 결정 연구

강판상(Pan-Sang Kang),황순혜(Soon-Hye Hwang),손비룡(Bi-Ryong Son),임종세(Jong-Se Lim) 한국에너지학회 2015 에너지공학 Vol.24 No.2

해저 석유생산시스템에서 유동안정성 확보를 위한 왁스억제제 선정 실험연구

이록상,임종세,강판상 한국자원공학회 2013 한국자원공학회지 Vol.50 No.5

Wax inhibitor for flow assurance can control the wax deposition effectively if it is properly selected in a subsea petroleum production system in low-temperature environments. In this paper, wax inhibitors are classified according to the mechanism and main purpose. In addition, a method is proposed to select an appropriate wax inhibitor. The selection method is as follows. In stage 1, properties and composition of produced oil are measured. In stage 2, maximum concentration of the wax inhibitor is set for confirming the effectiveness of the wax inhibitor. In stage 3, wax inhibitors considered to maximum concentration are tested to select the effective wax inhibitor depending on its main purpose. In stage 4, the most effective wax inhibitor is chosen by stage 3. In stage 5, The test is conducted to determine the optimal concentration. For application of the proposed method, we carried out the test with produced oil samples. As the results of test, MMA for lowering the pour point of an oil sample, TW for lowering the rate of wax deposition and xylene for removing the deposited wax were selected. 해저 저온환경의 석유 생산시스템에서 왁스 집적 제어를 위한 유동안정성 확보 방법 중 왁스억제제 주입법은 적합한 물질을 선정할 경우 효과적으로 왁스집적을 제어할 수 있다. 본 연구에서는 작용 메커니즘 및 주요 사용목적에 따라 왁스억제제를 분류하고 왁스억제제 선정방법을 제안하였다. 선정방법은 총 5단계로 1단계는 분석대상 오일시료의 물성과 성분을 파악하고, 왁스억제 효과 확인을 위해 최대 농도를 2단계에서 설정한다. 3단계는 최대 농도에 따라 사용목적에 적합한 왁스억제제 선정 실험을 수행하며, 결과를 통해 4단계에서 적합한 왁스억제제를 선정한다. 5단계는 왁스억제 최적농도 선정을 위한 평가를 수행한다. 선정방법을 실제 생산된 오일시료에 적용한 결과, 석유 유동점을 낮추는 경우는 유동점강하제인 MMA, 왁스집적속도를 낮추는 경우는 분산제인 TW, 집적된 왁스제거를 위한 경우는 용매제인 Xylene이 선정되었다

해양가스전 생산시스템 설계 시 고려할 유체 특성: 서호주 가스전 사례 연구

김자경,서유택,임종세,양동우,장대준 한국자원공학회 2013 한국자원공학회지 Vol.50 No.3

This paper discusses the effect of chemical and physical properties of produced fluids on the design of offshore gas-condensate production system. The status of Western Australian gas projects is reviewed along with the expected composition of natural gas from offshore wells. NWS, Pluto, and Gorgon projects in Carnarvon Basin are reviewed and then Browse and Ichthys projects in Browse Basin are reviewed as well. It is noted that the carbon dioxide concentration in natural gas from Gorgon wells is 14.0 mol%, which is higher than that of any other gas wells in Carnarvon basin. When selecting the field development concept, it needs to consider the product, reservoir production strategy, surface production facilities, and production rate. This paper details each topics considering the status of Western Australian gas fields. During the design of offshore production facilities flow assurance issues has to be considered. Among various issues of flow assurance, hydrate, wax, and corrosion are discussed in this paper along with the detailed design modification in one of Western Australian offshore gas fields. 이 논문에서는 천연가스 생산을 위한 해양 플랜트 설계과정에서 생산 유체의 물리 화학적 특성이 미치는 영향을 살펴보았다. 서호주 지역에서 진행 중인 가스전 프로젝트들의 진행상황을 살펴보고, 생산되는 천연가스의 조성을 통해 생산 유체의 특성을 논하였다. Carnarbon Basin의 NWS, Pluto, Gorgon 프로젝트를 살펴보고, 이어서 Browse Basin의 Browse와 Ichthys 프로젝트를 살펴보았다. Gorgon 가스전의 경우 생산되는 천연가스의 이산화탄소 농도가 14.0 mol%로 가장 높았으며, Browse와 Ichthys 가스전도 각각 9.8, 8.5 mol%로 높다. 따라서 이산화탄소의 분리 및 주입 프로젝트가 별도로 진행 중이다. 가스전 개발을 계획하는 단계에서의 고려 사항과 생산 시스템 설계에서 유동안정성 확보를 위해 고려해야할 사항을 함께 고찰하였다. 하이드레이트와 왁스, 부식 문제를 중점적으로 살펴보았으며, 실제 가스전 설계에서 해당 문제들을 해결하기위해 적용된 설계 사례를 고찰해보았다. 모든 서호주 가스전에서 하이드레이트 문제로 인해 MEG 주입 및 재생 공정이 생산 시스템에 추가되었으며, 왁스의 경우에는 특정 가스전에서만 문제시 되는 경향이 있다. 부식의 경우 천연가스에 포함된 이산화탄소의 농도가 높은 경우 문제가 되기 때문에, 이를 해결하기 위해 부식억제합금을 배관에 적용하고 있다.

영상 처리기법을 이용한 오일의 왁스생성온도 측정

황순혜(Soon-Hye Hwang),강판상(Pan-Sang Kang),임종세(Jong-Se Lim) 한국에너지학회 2016 에너지공학 Vol.25 No.1