원유의 조성,기름과 가스의 저장

1.3. 원유의 조성


원유의 조성은 매우 다양하지만 주성분은 탄화수소(수소와 탄소로 이루어진 화합물)이
다. 원유를 이루고 있는 화합물의 분자구조는 다양하지만 대부분의 원유에는 무게비로
82~87%의 탄소와 12~15%의 수소가 들어 있다. 대부분의 원유는 파라핀, 나프탈렌, 방
향족 화합물 계열 등 3가지 계열의 혼합물로 되어 있다. 파라핀 계열은 천연 가스를
형성하는 메탄에서부터 정제되어 가솔린이 되는 액체 상태의 결정성 왁스에 이르기까
지 가장 광범위하다. 나프탈렌 계열은 휘발성 액체에서 타르 아스팔트까지를 포함하고


있다. 방향족 계열은 주로 벤젠으로 이루어진다. 또한 석유는 휘발성·색·비중과 같은 물
리적 성질도 다양하다. 원유를 구성하고 있는 수많은 탄화수소 화합물 이외에도 황·질
소·산소 등이 소량 존재하며 종종 많은 양이 포함되어 있기도 하다. 실제 황은 원유를
구성하는 원소 중 3번째로 풍부한 원소이다.

 

 

기름과 가스의 저장
유전은 기름 혹은 가스를 저장하고 있는 몇몇 거대한 지하 공동으로 생각해선 안 된
다. 탄화 수소들은 사실 물을 많이 머금은 스폰지와 유사한 구조의 작은 구멍이 많은
바위들의 안쪽에 존재한다. 이런 형태의 바위는 가스를 위로 보낼 수 있고 아래로 기
름을 바위의 불투수층(종종 혈암 또는, 지하수와 만나는 면)에 모일 수 있도록 해준다.
이 천연 장애물들은 탄화 수소 생산물들이 더 멀리 이동하는 것을 막아 준다. 그리고
기름과 가스가 축적되는 것을 도와준다. 기름과 가스의 축적은 오직 기름과 가스와 유
전 구조(traps)의 상승을 막아주는 seal 이 되는 저장 바위의 위쪽에, 그리고 주위에서
이루어진다. 이러한 seal은 덮개암 (cap rock)으로 알려졌다. 이동되는hydrocarbons는
매장지의 가장 높은 일부를 채운다，seal 이 상승의 이동을 멈추지 않는 누
출 지점으로 어떤 과잉의 기름과 가스가 새어 나온다. 

 

가스는 기름에서 거품(bubble)의 형태로 존재할 수도 있고, 기름보다 위에 가스층

(gas gap)을 만들지도 모른다. 더 깊고 압력이 높은 상태에서 가스는 기름에 용해되어 있는 상태이다. seal 이 완전하지 않은 상태에서는, 기름과 가스가 대부분이 유전 구조 (traps)로부터 천천히 빠져나갈 것이다. 북해의 Brent와 Ekofisk 유전지대처럼, 많은 유 전지대에서는 들어오는 기름과 가스는 이 손실의 균형을 잡는다. 가스는 유전 구조 (traps)로부터의 이동과 누출이 기름보다 쉽게 이루어진다. 그러나, 북해의 남쪽의 바로 아래에는 소금 층에는, 소금은 어떤 구멍 공간을 포함하지 않고, 스스로 녹아서 재 봉 인하기 때문에 매우 효과적인 seal이 되어 많은 가스가 모이게 된다. 아래의 <그림 1.4-2>은 주된 유전 구조(traps)를 보여준다.

구조상 유전 구조(traps)는 바위가 적당한 형태 또는 습곡이 형성되면서 굴곡면에 매장지를 형성하거나(A), 또는 매장지 와 sealing rocks 은 단층선에 의하여 병렬로 형성 될 수도 있다(B). 유전 구조(traps)는 또한 바위층이 소금 덩이(기둥)가 특이 하게 상승하여 반구형의 형태를 이룰지도 모른다.(C) 층위 트랩(Stratigraphic traps) 은 바위 타입의 적당한 조합이 특별한 환경 (D)（예를 들면 강의 수로와 같은 형태를 이뤘던늪에서 투과성이 높은 강 모래의 저장 바위가 점토에 의해 seal 되는 곳에 축적되기 시작한다. 실제로는，대부분의 traps 은 더 복잡한 특별한 작용의 연속에 의해 이루게 되 고，그렇게 엄격히 분류될 수 없다. 예를 들어, 자원 바위는 첫번째로 지각 변화에 의해 구부러지고，그 곳에서 축적이 시작된다. 그 다음 축적되었던 구조 위에 나중에 쌓이는 비투과성의 바위에 의해 봉하게 되었다.

 

환경의 특별한 조합은 유한 유전 구조(traps) 구조 또는 저장지의 바위와 함께 일군의 기름 또는 가스전을 생산하기 위해 결합된다. 이것은 'play'라고 부르게 된다(E). 이동하고 있는 기름과 가스가 모여 저장되기 위해서는, 탄화 수소(석유)가 생성되기 이전에 이러한 구조가 존재해야만 한다. 대부분의 원유는 지하에서 산출되지만 몇몇 석유 호수나 타르 갱(坑)도 알려져 있다. 그 좋은 예로는 미국 로스앤젤레스의 라브레이아 타르 갱을 들 수 있다. 육지에 존재하는 것으로 알려진 유전의 4/5 정도는 지금 개발되고 있으며, 1960 년 이후부터는 인근해(隣近海) 유전개발의 중요성이 커지고 있다. 1860 년초에 석유탐사가 시작된 후로 지금까지 약 4 만 개의 유전이 발견되었다. 하지만 이들 유전의 90% 이상이 세계 석유생산량에 별 영향을 미치지 않는다. 유전은 크게 초거대유전과 거대유전으로 나뉜다. 초거대유전은 5 조(兆) 배럴 또는 그 이상의 원유까지 채유할 수 있으며 거대유전은 5,000 억~5 조 배럴의 원유를 채유할 수 있다.

 

현재까지 지구상에서는 37 개의 초거대유전만이 발견되었는데 지금까지 발견된 모든 석유의 51%가 이들 유전에 들어 있다. 이들 초거대유전 중 26 개가 페르시아 만 지역에 있는 아랍-이란 퇴적 분지에 분포되어 있다. 나머지 초거대유전의 분포를 보면 미국에 2 개, 소련에 2 개, 멕시코에 2 개, 리비아에 2 개, 알제리에 1 개, 베네수엘라에 1 개, 중국에 1 개가 있다. 이들 37 개의 초거대유전과 함께 세계 도처에서 지금까지 발견된 300 개 정도의 거대유전에 지구상에서 채유할 수 있는 석유의 80% 정도가 들어 있다.

 

이외에도 5,000~5,000 억 배럴의 석유를 포함하고 있는 대유전(大油田)이 1,000 개 정도 알려져 있다. 이들 대유전에 현재 알려진 석유량의 15% 정도가 들어 있다. 즉 현재까지 알려진 유전의 5% 이하에 지금까지 알려진 지구상의 모든 석유의 95% 정도가 들어 있다. *층위 트랩: 유층(油層)이 옆으로 간 암상변화 또는 불연속 때문에 생기는 트랩의 총칭. 층서적 유민(oil trap)이라고도 한다. 크게 1 차적 층위트랩과 2 차적 층위트랩으로나뉜다.

 

렌즈상 저류암 ·슈스트링 저류암 ·초(礁) 저류·화성암렌즈저류암 등은 1 차적 층위트랩에 속하고, 부정합 및 용해·응고 작용 때문에 생기는 트랩 등은 2 차적 층위트랩에 속한다. 석유·가스의 트랩을 거시적으로 지향사 퇴적물 가운데서 보면 층위트랩은 1 차적이고 구조트랩은 2 차적이라 할 수 있다. 구조트랩에서는 보통 동일 구조내에서 수직적으로 여러 층에 이르는 유층이 존재하나, 층위트랩에서는 보통 수직적으로는 1 개 유층이, 수평적으로는 여러 유층이 분포하는 경우가 많다. 구조 트랩의 탐광은 지표지질조사와 물리탐광으로 실시가 가능하나, 층위트랩은 많은 갱정(坑井)의 층서 자료를 얻은 뒤에야 가능하다. 이 밖에 지층이 퇴적할 때 진퇴적(進堆績;overcap)이 일어나서 생기는 진퇴적 트랩도 층위트랩의 하나이다. 또한 구조트랩과 층위트랩의 조합으로 형성되는 콤비네이션트랩도 전형적인 유전구조의 하나이다