초임계 상태의 CO2 주입시 주입관내 유동 특성의 수치해석적 연구 : 포항분지 중소규모 CO2 지중저장 실증 사업에 적용

Abstract

본 연구는 기존 연구에서 다루었던 기체상태의 CO2를 송출시 주입관내 상변화 및 유동특성 연구의 계속으 로 액체 상태의 CO2를 송출하여 초임계 상태로 주입시의 연구 결과이다. 지중에 CO2를 저장하는 기술은 높은 주입성, 저장량 및 경제성으로 기후 변화를 완화하는 효율적인 방법중 하나이다. 심부 대수층에 CO2를 주입 및 저장하는 실증 프로젝트인 포항분지 CO2 지중저장 사업은 미래 대규모 CO2 지중 저장 사업에 필요한 기술 을 개발하는데 목적이 있다. 이 사업의 설계 단계에서 고려해야 하는 문제 중 하나는 CO2를 주입시 주입관내 CO2의 상(phase)변화 및 그에 따른 유동특성의 분석이다. 이러한 문제 해결을 위해 주입량에 따른 압력, 온도 및 열역학적인 물성값 등을 계산하여 주입설비의 송출 조건을 결정한다. 본 연구를 위해 액체 상태의 CO2를 송출하고 초임계로 변하는 주입관내 상변화 및 유동 특성을 OLGA 프로그램을 사용하여 수치해석적으로 분 석하였다. 결과를 통하여 CO2의 주입 시스템과 저장소의 공저압을 연계하는 주입 송출 조건을 제시하였다.

This paper is the continuation of our previous paper, which we refer to as numerical analysis of phase behavior and flow properties in an injection tubing during gas phase CO2 injection. Our study in this pa- per show the results during supercritcal CO2 injection under the same project. Geological CO2 storage technol- ogy is one of the most effective method to decrease climate change due to high injectivity and storage capacity and economics. A demonstration-scale CO2 storage project was performed in a deep aquifer in the Pohang ba- sin, Korea for a technological development in a large-scale CO2 storage project. A problem to consider in the early stage design of the project was to analyze CO2 phase change and flow characteristics during CO2 injection. To solve this problem , injection conditions were decided by calculating injection rate, pressure, tem- perature, and thermodynamic properties. For this research, we simulated and numerically analyzed CO2 phase change from liquid to supercritical phase and flow characteristics in injection tubing using OLGA program. Our results provide discharge pressure and temperature conditions of CO2 injection combined with a pressure of an aquifer.