최첨단 기술을 활용한 운영

SpiceRack과 함께 하는 해저 탐험

해양 탄성파 데이터 수집(Marine seismic data acquisition)은 석유 및 가스 자원을 나타내는 잠재 지표를 찾기 위해 해저에 무엇이 있는지 탐색하는 것으로, 측량의 한 형태로도 볼 수 있다. 일반적으로 탄성파 데이터를 수집할 수 있는 센서를 배치하기 위해서는 긴 케이블이나 원격으로 작동하는 장치를 사용해야 한다.

아람코 연구원들은 큰 비용과 많은 시간이 소요되는 이러한 방법을 대신할 더욱 효율적인 대안이 있을 것이라고 믿었고, 결국 탄성파 측량 방식을 혁신하는 솔루션을 개발하게 되었다.

아람코는 로봇 공학의 강력한 역량을 활용하여 파트너와의 협력을 통해 해저 이미징으로 탄성파 데이터를 기록하는 자율수중차량(AUV, autonomous underwater vehicle)인 SpiceRack을 개발했다.

그리고 현재까지 200대의 AUV가 탄화수소를 찾기 위해 방대한 수중 지역을 탐사했다. AUV는 수중 방출 후 데이터 수집을 위해 자동으로 해저에 도달하게 된다. 데이터가 수집된 후, 스스로 수면으로 돌아와 그 이후 수집 및 분석이 진행된다. SpiceRack은 기존 방법 대비 절반의 시간으로 조사 과정을 수행할 수 있으며, 30% 낮은 비용으로 효율성을 높일 수 있다.

Sensor Ball을 통한 데이터 확보

데이터는 우리가 하는 모든 일에 동력을 제공한다. 데이터를 분석하면 패턴, 추세, 그리고 알려지지 않은 연관성을 파악하는 데 도움이 된다. 예를 들어, 자율 압력∙온도 센서를 사용하여 생산 과정 및 주입공(injection well)을 모니터링하면 각 유정의 성능을 유지하는 데 핵심적인 데이터를 얻을 수 있다.

아람코 소속 과학자들은 유정 내부에서 안전하고 자율적으로 데이터를 수집한 후 수면으로 떠오르는 장치인 센서볼(Sensor Ball)을 설계했다. 이 장치는 유정 안에 떨어뜨리면 필요한 깊이에 도달하여 데이터를 수집한다. 센서볼이 수면 위로 떠오르면 현장 기술자가 회수한 다음 저장된 메모리를 컴퓨터에 로드하고, 수집된 데이터를 활용하여 유정과 저류층의 상태를 모니터링한다.

이 기술은 유체 흐름과 유정 완공 부속품(시추 후 유정을 완공하고 생산을 준비하는 데 사용되는 장비)의 이상 징후를 조기에 감지할 수 있게 해준다. 또한 이 장치는 부식으로 인한 누출이 발생하기 전에 경고 징후를 감지할 수 있다.

Nanosilica를 활용한 물 차단 강화

석유 생산에 수반되는 생산수(produced water)는 특히 고갈된 저류층(depleted reservoir)에서 흔히 나타나는 도전 과제이다. 저류층에서 탄화수소와 공존하는 생산수는 염분 함량이 높아 파이프라인, 선박, 기타 시스템의 부식 등의 문제를 초래할 수 있다.

아람코 소속 과학자들은 나노 기술을 활용하여 원치 않는 물의 생산을 줄이는 보다 비용 효율적이고 지속 가능한 대안을 찾아냈다.

이는 'Nanosilica'라고 불리는 유체 기반 솔루션으로, 물이 생산되는 지층 내부의 다운홀에 배치하면 젤 형태로 변한다.

듀얼로 작용하는 두 가지 성분으로 구성된 이 젤은 저류층 암석의 다공성 또는 균열 구조를 차단하여 물 생산을 방해하는 밀폐제 역할을 한다.

JumpStart를 통한 제거 간소화

아람코 소속 과학자들은 전 세계의 작업자들이 유정 및 가스정에서 유체를 제거할 때 직면하는 도전과제를 해결하기 위해 JumpStart라는 아이디어를 고안했다. 이 제거 작업은 시추 공정에 뒤따르는 중요한 단계로, 유정을 처리하는 데 사용된 유체를 역류시키거나 제거하여 안전과 효율성을 보장하는 작업이다.

기존의 역류 및 세척 방식은 기존의 코일형 튜브를 통해 질소 가스를 다운홀에 주입하여 유정에서 유체를 역류시키고 생산을 준비하는 순서로 이뤄진다.

JumpStart 개발자들은 이 공정을 간소화하는 고유한 솔루션을 찾아냈다. 유정에 설치하기 쉬운 슬릭 라인을 통해 전기수중펌프(ESP) 시스템을 적용하여 유전이 생산을 시작하기 전에 무거운 유체를 제거하는 것이다. 작업 완료 후 완전히 회수할 수 있는 ESP 시스템을 사용하면 역류 시간이 50%까지 단축되고 작업 관련 비용도 절감된다.