유동 안정성과 생산량을 고려한 2단 생산튜빙 디자인

Abstract

전통적으로 석유생산은 하나의 내경만으로 이뤄진 단일튜빙을 사용한다. 최근에는 생산량 증대를 위한 방법으로 다른 두 내경의 2단 튜빙을 이용한 기법이 제안되고 있다. 본 연구에서는 다양한 2단 튜빙조합을 고려하였으며 그 중 각 목적에 부합하는 조합들을 제시하였다. 기존연구에서 고려한 생산량뿐만 아니라 유동 안정성을 확보하는 결과를 제시하였다. 유동 안정성은 tubing pressure traverse, 액체부피비, 유동패턴, 운영조건의 안정성을 통해 분석하였다. Tubing pressure traverse를 통해 마찰압력손실이 전체압력손실 차이의 주요 원인임을 확인하였다. 액체부피비의 경우 튜빙 하단에서 비교했을 때 단일튜빙보다 2단 튜빙에서 작은 값을 보였다. 유동패턴은 대부분 slug flow를 보였으며 일부 튜빙조합에서만 튜빙하단에서 annular flow가 발생했다. 운영조건의 안정성은 tubing performance relationship의 기울기가 양일 때 확보된다고 가정하고 이를 만족하는 경우만을 고려하였다. 본 연구에서 분석한 가상유전의 경우 순현재가치가 가장 높은 2단 튜빙은 하단이 4.5 in. 내경에 길이가 2000 ft이며 상단은 5.5 in. 내경에 길이가 8000 ft인 조합이다. 또한 2단 튜빙을 통해 낮은 마찰압력손실을 유지할 수 있었다. 2단 튜빙간의 마찰압력손실 차이는 크지 않았기 때문에 단일튜빙과 비교했을 때 보다 다양한 조합이 가능했다. 튜빙하단에선 liquid loading 현상의 방지를 위해 작은 액체부피비를 유지하는 것이 중요한데, 이는 2단 튜빙하단에서 작은 내경을 사용함으로써 가능했다. 이처럼 생산운영의 전반적 분석결과로부터 목적에 따라 다양한 튜빙 디자인이 가능함을 확인했다.