석유의 생산
시추작업 과정에서 석유가 발견되면 개발,생산 단계로 전환된다. 지상에는 원유, 가스를 뽑아내는 크리스마스트리라 불리우는 생산장치를 설치하고, 해상에는 플랫폼을 설치하여 원유를 생산한다. 해상 플랫폼은 바다의 깊이, 유전의 규모, 육지로부터의 거리에 따라 다양한 규모로 설치되며, 강철과 콘크리트를 이용하여 해저에 고정된다. 가장 큰 규모의 플랫폼은 25층 건물 높이에 축구장보다 크며, 500여 명의 생산 기술자들이 상주하기도 한다.
유전 생산 초기에는 가스나 석유 밑에 깔려 있는 물의 압력에 의해 석유가 자연히 위로 분출하게 된다. 이것을 자연분출이라고 하는데, 이렇게 유층 내 자연적인 압력으로 생산되는 석유는 겨우 20% 내외에 불과하다.
석유와 가스생산량은 저류암의 성질, 지층압력, 원유의 점성도 등의 특성에 따라 다르다. 그러나 원유를 계속 생산하게 되면 시간이 갈수록 생산량이 줄어들게 된다. 즉, 유정들은 모두 생산속도가 감소된다. 이것은 지하의 원유를 회수함에 따라 저류층의 압력이 낮아지기 때문이다. 풍선에서 바람이 빠지는 것과 비슷하다.
다만 다공질 암석은 풍선과 달리 크기가 줄지 않는다는 점이 다르다. 남아 있는 원유는 모든 가용 공간을 채우며 분산된다. 기체인 가스는 압축성이 훨씬 강하지만 액체상태인 원유는 약간만 생산해도 유층 내 압력이 급속하게 감소될 수 있다. 최초 매장량에서 3%만 회수해도 저류압력은 생산정의 밑바닥 압력과 같아진다. 이렇게 되면 원유가 더 이상 생산정 안으로 밀려들어가지 않고 매장 석유의 97%가 저류층의 제자리에 그냥 남아 있게 된다. 이것을 1차 회수(Primary Recovery)라고 한다.
그러나 유층과 접촉하는 대수층의 물이 많으면 물이 자연스럽게 유입되어 강한 물 추진으로 석유회수율이 10~25%로 증가될 수 있다. 자연적으로 유출되지 않는 석유는 가스 또는 물을 주입하거나 펌프로 퍼올리는 방법이 널리 사용되고 있다. 또한 자연유출 유전에서도 압력을 유지하고 생산율과 긍극가채량을 최적으로 유지하기 위해 생산 초기부터 저류층에서 가스와 물을 주입하는 것이 보통이다.
저류층에서 석유를 마지막 한 방울까지 퍼올리기 위해 많은 방법이 시도되었다. 전략적으로 적절한 유정들을 선택, 유체를 주입하여 석유를 생산정으로 밀어 넣는 방법들이다. 가장 기본적인 방법은 물을 주입하는 것이다. 물 주입법(水攻法) 또는 2차회수(Secondary Recovery)로 알려진 이 공정은 오늘날에도 세계 각지에서 사용된다.
매장 원유의 점도가 높거나 그 밖의 다른 유동장애 요인들을 제거하여 석유의 생산을 촉진키는 방법들을 통틀어서 증진회수법(EOR : Enhanced Oil Recovery)이라고 한다. 화학물질을 통해 근처 유정의 문제들을 제거하거나 유출통로를 확장시키기 위해 석유부존층을 수압파쇄하는 방법이 자주 쓰인다. 수압파쇄법은 균일입자의 깨끗한 모래 수만 톤을 보강하여 저수층 주변보다 더 높은 투과율을 갖게 하는 것이다. 주입된 모래는 일종의 고속도로 같은 것을 만드는데, 석유가 이 고속도로를 따라 이동하여 생산속도가 높아지게 된다. 회수증진법은 석유의 생산량을 증대시킬 수 있으나 비용이 많이 든다. 유정에서의 석유 생산량 증진은 기술 이외에도 유가수준에 따라 변화될 수도 있다.
지하에서 지표로 올라온 석유는 가스와 물이 혼합되어 있으므로 먼저 석유로부터 가스와 물을 분리한다. 저류층의 물은 종종 대수층에서 유정 안으로 침입하여 석유와 함께 유출된다. 석유 생산비용 중 생산된 물을 분리하고 처리하는 데 가장 많은 비용이 들어간다. 물은 가끔 증발시켜 처리하기도 하지만 보통 다른 지하 저류층에 재주입하여 처리한다. 가스는 석유와 물을 분리하고 황화수소와 이산화탄소 같은 불순물을 제거하여야 한다. 석유와 가스는 유전에서 일시적으로 탱크에 저장된 후 파이프라인에 의해 목적지로 운반된다.
출처 대한석유협회 자료