최근 지중저장기술(예, 온실가스 심지층 처분, 인공지열저류층 발전 등)이 활발히 수행됨에 따라, 유체 주입과 저장부지 안정성 사이의 역학적 관계에 관한 정량적 이해의 중요성이 인지되...
http://chineseinput.net/에서 pinyin(병음)방식으로 중국어를 변환할 수 있습니다.
변환된 중국어를 복사하여 사용하시면 됩니다.
https://www.riss.kr/link?id=A108415876
2022
Korean
유체 주입 ; 유발지진 ; 지표 변위 ; 다공탄성 ; COMSOL ; PyLith ; 쿨롱 파괴 응력 변화 ; fluid injection ; induced earthquake ; surface displacement ; poroelasticity ; COMSOL ; PyLith ; Coulomb failure stress change
KCI등재,SCOPUS
학술저널
643-659(17쪽)
0
상세조회0
다운로드국문 초록 (Abstract)
최근 지중저장기술(예, 온실가스 심지층 처분, 인공지열저류층 발전 등)이 활발히 수행됨에 따라, 유체 주입과 저장부지 안정성 사이의 역학적 관계에 관한 정량적 이해의 중요성이 인지되...
최근 지중저장기술(예, 온실가스 심지층 처분, 인공지열저류층 발전 등)이 활발히 수행됨에 따라, 유체 주입과 저장부지 안정성 사이의 역학적 관계에 관한 정량적 이해의 중요성이 인지되고 있다. 지중 유체 주입은 공극압 및 지중응력 교란과 지층의 역학적 불안정성을 야기할 수 있어, 유체 주입에 대한 다공탄성 수치 모형 구축이 요구된다. 본 연구에서는 순차적인 COMSOL-PyLithCOMSOL 유체 주입-유발지진 다공탄성 수치 모사를 수행한다. 유한요소 상용 소프트웨어인 COMSOL을 이용해 단층에 가해지는 쿨롱 파괴 응력(CFS) 변화를 시간에 따라 추적하였고, CFS 변화량이 임계값(예, 0.1 MPa)을 초과할 경우, 모형의 정보(기하구조, 물성 등)를 유한요소 오픈소스 코드인 PyLith로 이동시키는 알고리즘을 구축했다. PyLith는 단층의 미끄러짐을 모사하고, 미끌림에 의한 변위장을 획득한다.
이후 변위장을 COMSOL로 이동시켜 지진에 의한 응력 및 표면 변위를 계산한다. 수치 모사 결과, 주입 기간 중엔 주입정 근거리에서 큰 변화(공극압, CFS 변화 등)를 보였고, 주입 종류 후에는 잔류 응력이 원거리 영역으로 확산하는 양상이 나타났다. 이는 주입 종료 후 지속적인 모니터링의 필요성을 제안한다. 또한, 단층과 주입층 물성(예, 투수계수, Biot-Willis 계수)에 따른 CFS 변화량 비교는 주입정 위치 선정 시 주입층및 주변 지층에 대한 물성 파악이 중요함을 의미한다. 단층 미끄러짐 양에 따른 표면 변위 및 이암층에 가해지는 편차응력은 다양한 단층 미끌림 시나리오 설정의 필요성을 지시한다.
1 이정인 ; 민기복, "지반진동이 지상구조물 및 환경에 미치는 영향평가-발파진동 사례를 통한 EGS 수리자극에의 활용-" 한국암반공학회 23 (23): 521-537, 2013
2 임주휘 ; 민기복, "유체 주입 중단이 유발 지진 규모에 미치는 영향에 대한 수리역학적 기초 연구" 한국암반공학회 32 (32): 203-218, 2022
3 이혁재 ; 소병달, "약한 탄성 단층을 적용한 유한요소 모형을 이용한 지진 변형과 지진 후 변형에 대한 수치모사 연구" 대한지질학회 56 (56): 771-787, 2020
4 김현섭 ; 김민수 ; 김나원 ; 소병달, "섭입대의 형태가 지진 후 변형에 미치는 영향에 관한 유한 요소 수치 모사 연구" 대한지질학회 58 (58): 191-203, 2022
5 Dütschke, E., "What drives local public acceptance-Comparing two cases from Germany" 4 : 6234-6240, 2011
6 Rathnaweera, T. D., "Understanding injection-induced seismicity in enhanced geothermal systems : From the coupled thermo-hydro-mechanical-chemical process to anthropogenic earthquake prediction" 205 : 103182-, 2020
7 Safari, R., "Three-dimensional poroelastic modeling of injection induced permeability enhancement and microseismicity" 84 : 47-58, 2016
8 Bagge, M., "Three-dimensional finite-element modelling of coseismic Coulomb stress changes on intracontinental dip-slip faults" 684 : 52-62, 2016
9 Wang, H., "Theory of linear poroelasticity with applications to geomechanics and hydrogeology(Vol. 2)" Princeton University Press 304-, 2000
10 Brunsting, S., "The public and CCS : The importance of communication and participation in the context of local realities" 4 : 6241-6247, 2011
1 이정인 ; 민기복, "지반진동이 지상구조물 및 환경에 미치는 영향평가-발파진동 사례를 통한 EGS 수리자극에의 활용-" 한국암반공학회 23 (23): 521-537, 2013
2 임주휘 ; 민기복, "유체 주입 중단이 유발 지진 규모에 미치는 영향에 대한 수리역학적 기초 연구" 한국암반공학회 32 (32): 203-218, 2022
3 이혁재 ; 소병달, "약한 탄성 단층을 적용한 유한요소 모형을 이용한 지진 변형과 지진 후 변형에 대한 수치모사 연구" 대한지질학회 56 (56): 771-787, 2020
4 김현섭 ; 김민수 ; 김나원 ; 소병달, "섭입대의 형태가 지진 후 변형에 미치는 영향에 관한 유한 요소 수치 모사 연구" 대한지질학회 58 (58): 191-203, 2022
5 Dütschke, E., "What drives local public acceptance-Comparing two cases from Germany" 4 : 6234-6240, 2011
6 Rathnaweera, T. D., "Understanding injection-induced seismicity in enhanced geothermal systems : From the coupled thermo-hydro-mechanical-chemical process to anthropogenic earthquake prediction" 205 : 103182-, 2020
7 Safari, R., "Three-dimensional poroelastic modeling of injection induced permeability enhancement and microseismicity" 84 : 47-58, 2016
8 Bagge, M., "Three-dimensional finite-element modelling of coseismic Coulomb stress changes on intracontinental dip-slip faults" 684 : 52-62, 2016
9 Wang, H., "Theory of linear poroelasticity with applications to geomechanics and hydrogeology(Vol. 2)" Princeton University Press 304-, 2000
10 Brunsting, S., "The public and CCS : The importance of communication and participation in the context of local realities" 4 : 6241-6247, 2011
11 Stanislavsky, E., "The minimum depth of fault failure in compressional environments" 29 (29): 8-1, 2002
12 Zienkiewicz, O. C., "The finite element method for solid and structural mechanics" Elsevier 736-, 2005
13 Goebel, T. H. W., "The 2016 Mw5.1 Fairview, Oklahoma earthquakes: Evidence for long-range poroelastic triggering at >40 km from fluid disposal wells" 472 : 50-61, 2017
14 De Simone, S., "Superposition approach to understand triggering mechanisms of post-injection induced seismicity" 70 : 85-97, 2017
15 King, G. C., "Static stress changes and the triggering of earthquakes" 84 : 935-953, 1994
16 Willson, J. P., "Simulating spatial and temporal evolution of multiple wing cracks around faults in crystalline basement rocks" 112 : B08408-, 2007
17 Nolte, K. A., "Shear-wave anisotropy reveals pore fluid pressure-induced seismicity in the U.S. midcontinent" 3 : e1700443-, 2017
18 Keranen, K. M., "Sharp increase in central Oklahoma seismicity since 2008 induced by massive wastewater injection" 345 : 448-451, 2014
19 Ge, S., "Review: Induced seismicity during geoenergy development—A hydromechanical perspective" 127 (127): 2022
20 Piombo, A., "Post-seismic fluid flow and Coulomb stress changes in a poroelastic medium" 162 : 507-515, 2005
21 Hughes, K. L. H., "Poroelastic stress-triggering of the 2005 M8.7 Nias earthquake by the 2004 M9.2 Sumatra-Andaman earthquake" 293 : 289-299, 2010
22 Deng, K., "Poroelastic stress triggering of the December 2013 Crooked Lake, Alberta, induced seismicity sequence" 43 : 8482-8491, 2016
23 Altmann, J. B., "Poroelastic contribution to the reservoir stress path" 47 : 1104-1113, 2010
24 Ahrens, J., "Paraview: An end-user tool for large data visualization, The Visualization Handbook" 717-731, 2005
25 McCormack, K. A., "Modeling the poroelastic response to megathrust earthquakes : A look at the 2012Mw 7. 6 Costa Rican event" 114 : 236-248, 2018
26 McCormack, K., "Modeling the contribution of poroelastic deformation to postseismic geodetic signals" 47 (47): 2020
27 Papadimitriou, E. E., "Mode of strong earthquake recurrence in the central Ionian Islands(Greece) : Possible triggering due to Coulomb stress changes generated by the occurrence of previous strong shocks" 92 (92): 3293-3308, 2002
28 Haug, J. K., "Local acceptance and communication as crucial elements for realizing CCS in the Nordic region" 86 : 315-323, 2016
29 Terwel, B. W., "It’s not only about safety : Beliefs and attitudes of 811 local residents regarding a CCS project in Barendrecht" 9 : 41-51, 2012
30 Hui, G., "Investigation on two Mw 3.6 and Mw 4.1 earthquakes triggered by poroelastic effects of hydraulic fracturing operations near Crooked Lake, Alberta" 126 : 2021
31 Cipolla, C., "Integrating microseismic mapping and complex fracture modeling to characterize fracture complexity" cp-285-, 2012
32 Chang, K. W., "Injection-induced seismicity on basement faults including poroelastic stressing" 121 (121): 2708-2726, 2016
33 Segall, P., "Injection-induced seismicity : Poroelastic and earthquake nucleation effects" 120 : 5082-5103, 2015
34 Ellsworth, W. L., "Injection-induced earthquakes" 341 : 1225942-, 2013
35 Chang, K. W., "Hydromechanical controls on the spatiotemporal patterns of injection-induced seismicity in different fault architecture : Implication for 2013-2014 Azle earthquakes" 125 : 2020
36 Zhang, Y., "Hydrogeologic controls on induced seismicity in crystalline basement rocks due to fluid injection into basal reservoirs" 51 (51): 525-538, 2013
37 Weingarten, M., "High-rate injection is associated with the increase in US mid-continent seismicity" 348 (348): 1336-1340, 2015
38 Biot, M. A., "General theory of three-dimensional consolidation" 12 : 155-164, 1941
39 Jin, L., "Fully dynamic spontaneous rupture due to quasi-static pore pressure and poroelastic effects:An implicit nonlinear computational model of fluid-induced seismic events" 123 : 9430-9468, 2018
40 Rinaldi, A. P., "Fault reactivation during CO2 sequestration : Effects of well orientation on seismicity and leakage" 5 : 645-656, 2015
41 Yeck, W. L., "Far-field pressurization likely caused one of the largest injection induced earthquakes by reactivating a large preexisting basement fault structure" 43 : 10198-10207, 2016
42 Chang, D., "FEM analysis of dynamic soil-pile-structure interaction in liquefied and laterally spreading ground" 29 (29): 733-755, 2013
43 Rutqvist, J., "Estimating maximum sustainable injection pressure during geological sequestration of CO2 using coupled fluid flow and geomechanical fault-slip analysis" 48 : 1798-1807, 2007
44 Williams, C. A., "Effects of material property variations on slip estimates for subduction interface slow-slip events" 42 : 1113-1121, 2015
45 Segall, P., "Earthquakes triggered by fluid extraction" 17 : 942-946, 1989
46 Deichmann, N., "Earthquakes induced by the stimulation of an enhanced geothermal system below Basel(Switzerland)" 80 : 784-798, 2009
47 Wetzler, N., "Earthquake swarms triggered by groundwater extraction near the dead sea fault" 46 : 8056-8063, 2019
48 Pampillón, P., "Dynamic and quasi-dynamic modeling of injectioninduced earthquakes in poroelastic media" 123 : 5730-5759, 2018
49 Horton, S., "Disposal of hydrofracking waste fluid by injection into subsurface aquifers triggers earthquake swarm in central Arkansas with potential for damaging earthquake" 83 : 250-260, 2012
50 이현주 ; 김강주 ; 박기훈 ; 박은규, "DRASTIC 모델 및 지하수 수치모사 연계 적용에 의한 부여읍 일대의 지하수 오염 취약성 평가" 한국지하수토양환경학회 13 (13): 77-91, 2008
51 Rutqvist, J., "Coupled reservoir-geomechanical analysis of CO2 injection at In Salah, Algeria" 1 (1): 1847-1854, 2010
52 Cao, W., "Coupled poroelastic modelling of hydraulic fracturing-induced seismicity: Implications for understanding the post shut-in ML 2.9 earthquake at the Preston New Road, UK" 127 : e2021JB023-, 2022
53 Jha, B., "Coupled multiphase flow and poromechanics : A computational model of pore pressure effects on fault slip and earthquake triggering" 50 : 3776-3808, 2014
54 Shan, B., "Coulomb stress evolution along Xianshuihe-Xiaojiang Fault System since 1713 and its interaction with Wenchuan earthquake, May 12, 2008" 377-378 : 199-210, 2008
55 Hoffmann, J., "Comparison of electromagnetic field solvers for the 3D analysis of plasmonic nano antennas" 7390 : 174-184, 2009
56 Xue, L., "Climate-driven stress changes and normal fault behavior in the Lake Malawi(Nyasa)Rift, East Africa" 593 : 117693-, 2022
57 Yeo, I. W., "Causal mechanism of injection-induced earthquakes through the Mw 5.5Pohang earthquake case study" 11 : 1-12, 2020
58 Kraeusel, J., "Carbon capture and storage on its way to large-scale deployment : Social acceptance and willingness to pay in Germany" 49 : 642-651, 2012
59 Stephens, J. C., "Assessing innovation in emerging energy technologies : Socio-technical dynamics of carbon capture and storage(CCS)and enhanced geothermal systems(EGS)in the USA" 38 : 2020-2031, 2010
60 이승현 ; 소병달, "Arbitrary Lagrangian Eulerian 알고리즘과 격자 재구성 기법을 이용한 슬랩 분리에 관한 2차원 유한요소 수치 모형 개발" 대한지질학회 55 (55): 663-682, 2019
61 van Egmond, S., "Analysis of a prominent carbon storage project failure-The role of the national government as initiator and decision maker in the Barendrecht case" 34 : 1-11, 2015
62 Kim, S., "Above-zone pressure monitoring and geomechanical analyses for a field-scale CO2 injection project in Cranfield, MS" 4 (4): 81-98, 2014
63 Agathos, K., "A well-conditioned and optimally convergent XFEM for 3D linear elastic fracture" 105 : 643-677, 2016
64 Barbot, S., "A unified continuum representation of post-seismic relaxation mechanisms : Semi-analytic models of afterslip, poroelastic rebound and viscoelastic flow" 182 (182): 1124-1140, 2010
65 Shukla, R., "A review of studies on CO2 sequestration and caprock integrity" 89 (89): 2651-2664, 2010
66 Tapia, J. F. D., "A review of optimization and decision-making models for the planning of CO2 capture, utilization and storage(CCUS)systems" 13 : 1-15, 2018
67 Aagaard, B. T., "A domain decomposition approach to implementing fault slip in finite-element models of quasi-static and dynamic crustal deformation" 118 : 3059-3079, 2013
경남 농촌 지역 비소 오염 지하수의 시나리오별 위해성 평가
제주도 한림 재암천굴과 도로 교차구간의 CaveBIM 구축
강원도 농촌지역에서 토지이용에 따른 토양수분의 시계열적 변동 특성 및 토양 투수성 비교