석유가 담겨 있는 용기 : 저류암 (2가지 이야기)

탄성파 탐사 시대로의 진입

지하 지층에 구조도에서 비약적인 대약진은 탄성파 기술이 도입된 1920년 대였습니다. 두 번째의 비약은 1950년대의 디지털 컴퓨터의 도입이었습니다. 탄성파 탐사는 다음의 네 가지 과정으로 이루어집니다.

 

저그 핸들러 & 지오픈

육상이든 해상이든 자료취득의 목적은 지하의 지층과 지층이 이루고 있는 구조의 생생한 그림을 보여줄 수 있는 탄성파 자료를 얻는 것입니다. 육상에서는 저그 핸들러들이 지오폰 또는 저그라고 부르는 탄성파 감지기들을 큰 충격파를 발생시킬 발파지점 주위 수천m에 걸쳐서 설치합니다. 해양에서는 탄성파 탐사선이 길이가 수천미터까지 되는 플라스틱 튜브 형의 스트리머를 견인합니다. 탐사선은 에어건이라는 탄성파 음원장치도 함께 선박의 후미를 견인합니다. 에어건에 압축된 공기를 채우고 마치 풍선을 터뜨리는 것처럼 순간적으로 공기를 발사합니다. 이것이 전형적인 탄성파 탐사자료 취득방법입니다.

육상의 사람들이 많이 거주하는 곳에서는 트럭에 장착된 판을 지표면에 접촉시켜서 20초 정도까지 연속적으로 진동시켜서 탄성파를 발생시킵니다. 사람들의 거주 지역으로부터 먼 곳이나 사막, 늪지와 같은 곳에서는 다이너마이트를 발파시켜서 탄성파를 발생시킵니다. 

탄성파,즉 음파가 바닷물이나 땅속으로 전파되면서 지층의 경계에서 반사되어 되돌아오는 신호를 해수면의 스트리머에 장착된 하이드로폰이나 지표면의 지오폰이 기록하게 됩니다. 각각의 수신 장치들이 각각 다른 각도로 반사되어온 신호를 기록합니다. 깊은 지층에서 반사되어온 신호일수록 수신장치에 도달하는 시간이 오래 걸립니다. 게다가 지층들은 암질과 지층 내 공극에 포함되어 있는 유체에 따라서 다양한 음향학적 성질들을 갖고 있습니다. 지층 고유의 구성성분, 밀도, 공극의 유체 등이 반사 신호의 속도에 영향을 주기 때문에 탄성파 탐사자료를 해석할 수 있는 것입니다.

 

탄성파 기록지

각각의 탄성파 기록은 기록지에서 꼬불꼬불한 파형의 검은 실선으로 표시됩니다. 그림의 기록지에서 탄성파 실선(지구물리학자들은 탄성파 트레이스라고 부름)의 세기 (또는 진폭), 즉 꼬불꼬불한 정도를 색깔로 표시하였습니다. 탄성파 탐사에서 기록되는 자료의 양은 실로 엄청납니다. 때로는 한 번의 탐사에서 수의 자료를 취득하기도 합니다.

3,000m 깊이의 지층에서 반사되어 돌아오는 탄성파의 진행시간(주시)은 보통 1.5~3초 정도입니다. 탄성파 탐사에는 보통 10초 이내에 해당하는 자료를 취득합니다. 반사되어온 아날로그 탄성파 신호는 디지털화되고 탄성파 탐사선이나 탐사차량의 기록계에 저장됩니다.

만약에 수신장치가 일직선으로 배치됐다면 탄성파 자료는 2차원 자료입니다. 즉, 탄성파가 수진장차의 바로 아래의 지층에서 반사되어 온 것만을 기록 한것입니다. 3차원 자료를 취득하려면 그림의 탐사선에서 보는 것처럼 탄성파 탐사선이나 저그 햄들러들의 여러개의 나란한 일직선으로 수진장치를 배열해야 합니다. 자료처리 과정에서 이렇게 나란하게 취득된 자료를 연속적인 3차원의 입방체, 즉 탄성파 큐브로 변환합니다. 

 

자료처리

자료처리의 일부는 자료를 정리하기 위해서 자료취득 장소에서 이루어지지만 이후의 모든 자료처리는 대용량 컴퓨터를 갖춘 자료처리 회사나 석유회사의 자료처리실에서 이루어집니다.

자료에서 먼저 불량한 자료, 표면에서 발생한 잡음의 교정, 같은 지층에 두번 이상 반사되어 돌아온 다중 반사 신호 등이 제거됩니다. 이 과정에서 매질에서의 탄성파의 진행과 관련된 수학적인 원리로부터 개발된 일련의 소프트웨어 프로그램을 이용합니다. 마지막으로 탄성파 자료는 우리의 지층을 눈으로 확인할 수 있도록 탄성파 트레이스를 차례로 배열하여 도시합니다. 

자료도시, 탄성파 자료의 분석은 시각화 기법에 크게 의존합니다. 종이로 출력하거나 컴퓨터 화면으로 도시된 그림과 같은 2차원 탄성파 단면은 지층의 지질에 대한 1차적인 정보를 제공합니다. 3차원 탄성파 탐사자료의 경우 탄성파 큐브를 수평적으로 자른,즉 시간 수평단면도도 도시할 수 있습니다.

처음에는 탄성파 탐사자료 해석전문가들의 눈이 엄청난 수의 탄성파 트레이스들이 빽빽하게 프린트된 흑백의 탄성파 자료에 압도됐습니다. 그러나 탄성파 트레이스를 다양한 조합의 칼라로 표시하게 되면서 더 이상 문제가 되지 않았습니다. 탄성파 자료 해석전문가들은 1980년대까지만 해도 색연필로 자료를 해석하영ㅆ습니다. 색 연필을 이용한 해석은 때로는 신뢰도를 떨어뜨리기도 했지만 탄성파 자료 해석전문가들의 정교함 때무넹 너그러운 평가를 받았습니다. 결국에는 소프트웨어 프로그램의 개발로 해석하는 사람들 마음대로 탄성파반사 신호의 진폭, 간격,등 여러 가지 특성들의 색깔을 자유롭게 선택할 수 있게 됐습니다.

 

마무리

지금은 지질학적 자료와 공학적 자료가 3차원 탄성파 자료와 통합되어 특별하게 제작된 시각화실에서 영상화됩니다. 이 시각화실에서는 지하 지층의 모습이 고화질의 화면과 벽에 영상화되어 특수 3d안경을 착용하면 마치 지하의 지층 속에 자료를 여러 각도에서 보고 있는 것과 같이 착각하게 만듭니다.