다목적 최적화 알고리즘에 기반한 SAGD공법 운영조건 최적화

학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 에너지시스템공학부, 2017. 2. 강주명.이 논문에서는 다목적 최적화 알고리즘을 이용하여 오일샌드 저류층에서 회수율이 높으면서도 최적의 에너지효율을 갖는 SAGD(Steam Assisted Gravity Drainage)공법의 운영조건을 제안하였다. 과거에 수행된 오일샌드 저류층의 SAGD공법 운영조건 최적화 연구들은 고유가 시대에 수행되어 회수율 최대화만 고려하는 단목적 최적화에 집중하였다. 에너지효율을 평가하기 위해 누적증기오일비를 최소화하는 연구도 수행되었지만, 회수율 최대화 연구와 마찬가지로 단목적 최적화 기법을 사용하였기 때문에 하나의 운영 시나리오만을 산출하게 된다. 이 연구에서는 회수율 최대화와 누적증기오일비 최소화를 동시에 만족시키는 다목적 최적화를 통하여 다양한 유가 및 비용조건에서 최적 생산운영 시나리오를 선정하였다. 유가변동에 취약한 기존 단목적 최적화 연구의 한계를 개선하여 현 유가 55 $ 경우에 최대 23.4%가량 향상된 결과를 보였다. 이 연구에서 선정한 중요 운영인자는 민감도분석을 통해 증기 생산량과 증기 주입압력으로 검증하였다. 단순히 주입량을 조절하는 것보다 저류층 내에 높은 온도의 증기가 최대한 오랜 시간 동안 증기챔버를 형성하게 하는 운영이 최적임을 수치해석적으로 증명하였다. 또한, 유가와 운영비 변동에 따라 산출되는 다수의 최적해 가운데 현 상황에 가장 적당한 운영방법을 제시하였다. 한가지 운영 시나리오만을 도출하는 기존 기법과 달리 다양한 운영 시나리오들을 제공함으로써 유가상황 및 운영비용에 적합한 의사결정에 유용하게 활용될 것이다.1. 서론 1 2. 이론적 배경 5 2.1. 오일샌드 생산 공법 개요 5 2.2. SAGD (Steam-Assisted Gravity Drainage) 공법 7 2.3. 개체군집최적화 알고리즘 9 2.4. NSGA-II (Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-II) 10 3. 최적화 알고리즘을 이용한 SAGD공법 운영조건 최적화 기법 개발 14 3.1. 개체군집최적화 알고리즘을 이용한 단목적 최적화 14 3.2. NSGA-II를 이용한 다목적 최적화 16 4. 연구 결과 17 4.1. 저류층 모델 17 4.2. 운영조건의 민감도 분석 20 4.3. 최종 운영 시나리오 분석 28 4.4. 유가 및 비용 변동을 고려한 최적운영 시나리오 31 5. 결론 33 참고문헌 35 Abstract 38Maste