EOR (Enhanced oil recovery)과 미국 및 주요 산유국 EOR 비율 (feat. 2023년 세계 최대 석유 생산국 순위)

EOR: Enhanced oil recovery

 

원유 채굴은 3단계로 나뉜다.

1단계: 압력 보강 없이 자연 상태의 압력을 이용

2단계: 물이나 기름, 가스를 넣어 압력을 보강

3단계: 에너지를 가하는 단계

 

1,2단계에서는 유전에서 원유를 20~40% 정도 밖에 못 끌어올리지만,

3단계를 사용하면 30~60%정도까지도 추출이 가능함

​

석유회수증진법 (Enhanced Oil Recovery, EOR)은 3단계에서 물이나 가스를 주입하여 생산량을 증대시키는 방법.

 

자연압으로 생산되는 석유는 20%정도로, 채굴속도가 느려지기 시작하면 EOR을 통해 ​생산량을 높이는데

 

물이나 가스를 주입하여 지하 압력을 보충해주는 수주입법과 가스주입법

원유의 배유운동을 촉진하는 화학물질 주입법

원유의 점성도를 낮춰 유속을 증가시키는 열주입법 등이 있다.

 

 

"미국이 2023년 가장 많은 석유를 생산한 국가인데, 미국의 EOR방식의 비율은 어떻게 될까?"

 

2008년 자료이긴 하지만 미국 원유추출작업의 EOR 사용비율은 다음과 같다

가장 많은 비율을 차지하는 CO2 Miscible는 CO2가스를 주입하여 EOR을 하며, 지구온난화의 주범인 CO2를 처리할 수 있는 방식이다.

 

Thermal Method는 앞서 설명한 열 주입법.

 

CO2 Immiscible 방식을 합쳐서 약 55%의 비율로 CO2가 사용되는 것을 알 수 있다.

 

미국이 전세계에서 CO2를 얼마나 많이 사용하는데?

 

 

2011년 Global CCS Institute에서 나온 보고서를 보면,

 

the global demand for CO2 was estimated at 80Mtpa, of which:

• 50Mtpa is utilized for Enhanced Oil Recovery, almost exclusively in North America, and
• the remaining 30Mtpa represents the global demand of all other uses, predominantly the mature industries of beverage carbonation and food industry uses.

 

글로벌 CO2 수요는 대략 8천만톤 정도였고, 그중 50만톤 정도는 거의 전적으로 북미 지역에서 EOR에 사용되었다고함.

 

참고)

2023년 세계 최대 석유 생산국 순위

 

순위	국가	하루 생산량 (단위: 만배럴)
1	미국	1,290
2	러시아	1,010
3	사우디아라비아	970
4	캐나다	460
5	이라크	430
6	중국	420
7	이란	360
8	브라질	340
9	UAE	340
10	쿠웨이트	270

 

왜 미국이 대부분의 CO2 수요를 가져가는지? 다른러시아, 사우디,캐나다 등의 산유국은 EOR을 어떤 방식으로 하길래?

 

 

미국이 특이하게 CO2 EOR을 많이 사용하며 전세계적으로 봤을땐, 열주입식이 50% 그리고 기체 주입식이 45%의 비중을 차지한다

 

미국이 CO2를 활용하여 EOR을 하는 이유는,

 

• 미국은 많은 성숙 유전을 보유하고 있어 EOR 기술이 특히 유용( 이미 1970년대부터 관련 기술을 개발)
• 대규모 자연 CO2 매장지가 있어 공급이 용이(특히 뉴멕시코, 콜로라도 등 지역)

 

결국 각 국가가 선택하는 EOR 방식은 주로 자원 가용성과 지질 조건 때문

 

1. 중동 지역

• 대부분 thermal methods와 가스 주입법을 선호
• 풍부한 천연가스 매장량 덕분에 가스 주입이 경제적
• 고온의 사막 기후로 인해 thermal methods가 효과적
• CO2 포집 인프라가 부족하고 운송 비용이 높다

2. 캐나다

• 오일샌드가 많아 주로 steam injection 같은 thermal methods를 사용
• 오일샌드란 원유에 해당하는 비투맨(bitumen), 모래(quartz sand), 점토(clay), 물 및 미량의 미네랄로 이루져 있음
• 비투 맨 성분은 지역에 따라 1~18% 범위로 매장되어 있는데, 보통 6% 이하 비투맨을 함유한 오일샌드는 채굴하여도 경제성이 부족하고, 12%이상의 비투맨을 함유한 오일샌드가 경제성이 있다고 알려져 있음
• 대개 채굴한 오일샌드 2 톤에서 1 배럴(159 리터)의 합성원유 (SCO, synthetic crude oil)를 생산할 수 있다
• 천연에서 비투맨의 점도는 약 100,000 cP 이상 (최대 5,000,000 cp 정도) (상온에서 물의 점도를 1 cp, 꿀의 점도를 3,000 cp, 토마토 캣첩의 점도를 50,000 cp)
• 열을 가하면 비투멘의 점성도가 크게 감소, 스팀 주입 후 약 10 cP 정도로 감소

3. 러시아

• 대규모 가스전 보유로 가스 주입법을 선호
• 혹한 기후로 인해 CO2 운송/저장 인프라 구축이 어렵다

4. 북해 지역 (영국, 노르웨이 등)

• 해상 유전이 많아 water injection이 주로 사용
• 해상 플랫폼에서의 CO2 취급이 기술적으로 어렵고 위험