수압파쇄

수압파쇄란

수압파쇄는 고압 유체로 시추공 벽에 인장균열을 만드는 공법이다.

시추공에 물을 세게 밀어 넣어 벽을 찢고, 그 틈을 키운다.

핵심 키워드는 파쇄압력, 재개구압력, 순간폐쇄압력이다.

시험 구성

시험 장치는 가압 펌프에서 시추공 벽까지 이어진다.

패커가 시험 구간을 밀폐해 그 구간만 가압한다.

압력이 높아지면 시추공 벽이 찢어지고 균열이 자란다.

해석식

수직 시추공에서는 Hubbert-Willis 식을 많이 쓴다.

재개구압력을 읽으면 최소 수평주응력 σh를 바로 얻는다.

최대 수평주응력 σH는 σh, Pb, T를 이용해 구한다.

여기서 Pb는 파쇄압력, T는 암반 인장강도다. 재개구압력이 핵심 값이다.

계산 예제

예시로 수치를 대입해 균열 개시압을 구해 보자.

σh 4, σH 6, T 1을 식에 넣으면 3×4-6+1이 된다.

계산 결과 균열 개시압은 7 MPa다.

7 MPa는 얕은 암반 시험에서 흔한 크기라 상식 범위의 값이다.

직접 풀어 보기

방금 본 식을 다른 값에 적용해 보자.

세 값을 식에 넣으면 파쇄 압력은 얼마인가?

정답과 시험 포인트

정답은 5 MPa다. 3×3-5+1을 계산하면 된다.

시험에서는 파쇄 압력과 재개구 압력을 구분해 읽어야 한다.

재개구압력은 최소수평주응력과 같으므로 시험의 핵심 값이다.

개념을 쓸 때는 목적과 지진 규모 범위를 함께 적는다.

정리

요약하면 수압파쇄는 고압 유체로 균열을 만드는 공법이다.

균열은 주입 압력이 인장강도와 최소 주응력의 합을 넘을 때 생긴다.

재개구압력을 읽어 최소수평주응력을 구하는 것이 시험의 핵심이다.