질소(N2)는 내륙 석유 산업에서 다양한 용도로 사용됩니다. 불활성 가스는 저류층의 압력 증가부터 폭발 위험 저감에 이르기까지 석유 & 가스 공급망의 세 가지 단계에서 모두 없어서는 안 될 필수적인 요소입니다.
그러나 질소를 사용하는 경우에도 여러 가지 문제가 발생합니다. 물류, 안전 및 예상치 못한 조업 중단 상황을 생각해 보세요. 이 블로그 게시물에서는 질소 여과막이 이러한 문제를 어떻게 극복할 수 있는지 알아보겠습니다.
2019년 2월 27일 (수)
석유-천연가스 공급망에서 질소(N2)
차량의 연료 탱크에 휘발유를 가득 채우거나 집안을 난방하는 것은 긴 연료 공급망에서 마지막 단계에 불과합니다.
석유-천연가스 산업의 공급망은 업스트림, 미드스트림, 다운스트림의 세 부문으로 나뉘며 질소는 이 모든 부문에서 중요한 역할을 담당합니다.
1. 업스트림
업스트림(Upstream)은 원유 및 천연가스의 탐사 및 생산 부문에 해당됩니다. 질소(N2)는 업스트림 부문에서 다양한 용도로 사용할 수 있으며, 그 중 하나는 질소 주입입니다.
일반적으로 새 저류층에서 탄화수소를 회수하면 대체로 저류층 압력이 높기 때문에 이러한 탄화수소가 생산정(production well)으로 쉽게 추출됩니다. 하지만 시간이 흐를수록 저류층의 압력은 떨어집니다. 추출 압력을 높이기 위해 석유 업체들은 유정 내부에 질소를 주입합니다.
한편 저류층 내부의 탄화수소가 고착된 상태이기 때문에 세정(flush)이 필요할 수도 있습니다. 질소는 석유 및 물과 섞이지 않기 때문에 이러한 탄화수소를 유리시키는 작용제로 사용하기에 알맞은 가스입니다. 유정 내부에 질소를 주입하면 석유의 추출 유량을 높이고 탄화수소 생산량을 증가시킵니다.
2. 미드스트림
3. 다운스트림
다운스트림(Downstream)에는 휘발유, 연료유, 석유 기반 제품 등의 완제품으로 원유를 정제하는 공정(정유 부문)이 포함됩니다. 다운스트림 업계에서 다양한 질소 적용 분야 중 하나는 질소 차단(nitrogen blanketing)입니다.
불활성 가스는 탄화수소 저장조를 차단하여 불활성 상태를 유지하는 데 사용됩니다. 이러한 작업의 주요 목적은 폭발, 변색, 중합 반응과 그 외 바람직하지 않은 품질 변화를 방지하는 데 있습니다. 전체 공정은 불활성 가스 흐름의 유속과 압력 또는 배기 가스 내 산소 농도를 통해 모니터링됩니다.
또한 석유화학 공장에서는 누출 테스트를 수행하기 위해 질소(N2)를 사용합니다. 이러한 유형의 테스트에는 물이나 공기를 사용하지 않는 것이 좋습니다. 업체들은 누출을 감지하면 수리 후 다시 한 번 누출 테스트를 수행하기 전에 수리를 실시해야 합니다.
내륙 석유 산업에서 질소(N2)의 문제
질소는 사용하기가 까다로운 생성물입니다. 아트라스콥코 렌탈의 이전 블로그 게시물에서 우리는 액체 질소가 해양 근해 석유 산업에 야기하는 문제들을 검토했는데, 그렇다면 내륙 산업이 겪는 어려움은 무엇일까요? 질소 여과막과 같은 신기술을 사용하면 과연 이러한 문제들을 해결할 수 있을까요?
1. 물류 문제
석유-천연가스 산업 현장은 대체로 외딴 지역에 위치합니다. 액체 질소를 이처럼 외딴 지역으로 이송하는 과정은 아주 많은 시간이 소요되는 데다 비용도 많이 든다는 점에서 상당히 문제가 됩니다.
질소 여과막 기술을 사용하면 이러한 번거로움을 없앨 수 있습니다. 이 기술을 구현한 장비는 크기가 작고 안전하며 작업이 완료될 때까지 단 한 번의 이동으로 현장에서 계속 운용할 수 있습니다.
2. 안전 문제
액체 질소를 이송하여 현장에서 사용하는 경우, 특유의 극저온 특성이 있기 때문에 상당한 예방 조치를 취해야 합니다. 질소 누출은 상당한 위험을 초래하고 작업 현장에 많은 피해를 입힐 수 있으며 현장 직원들의 생명을 위협할 수 있습니다.
질소 여과막 발생기를 사용해 작업을 할 경우, 이러한 위험은 원천적으로 차단됩니다. 질소 여과막은 압축 공기 흐름을 사용하여 기체 질소를 다른 분자와 분리합니다.
3. 조업 중단/점검 정비 중 LIN의 가용성
기존 석유-천연가스 시설에서는 조업 중단과 점검 정비 상황이 종종 발생합니다. 이처럼 예상치 못한 상황이 발생하면 추가적인 질소 주입이 시급하게 필요합니다. LIN 공급업체는 이러한 막바지 수요를 충족하는 데 어려움을 겪고 있습니다. 반면에 질소 여과막은 질소(N2) 이송과 관련해 매우 신뢰할 수 있는 파트너를 형성합니다. 이 장비는 필요하다면 현장에 계속 비치하여 운용할 수 있기 때문에 이처럼 시급한 수요를 훨씬 더 쉽게 충족할 수 있습니다.
4. 이송 중 증발 손실
질소는 매우 낮은 온도에서만 액체 형태로 보관할 수 있습니다. 액체 질소를 이송할 때 온도가 상승하면 N2는 증발하기 시작하며 LIN의 부피는 계속 줄어듭니다. 이러한 증발 손실은 N2를 해양 플랫폼으로 이송할 때에도 문제가 됩니다.
이 모든 것은 질소 여과막이 내륙과 근해를 통틀어 석유 & 가스 산업의 사업자, 계약업체 및 최종 사용자를 위한 안전하고 간편하면서도 믿을 수 있는 솔루션이라는 것을 입증합니다.
