< 과업지시서 “600BPD급 웰패드 탑재 분리장치의 성능평가를 위한 비전통오일 물성 모사 및 정밀 수치해석 평가” 2026. 7. 한국건설기술연구원 >

<과업지시서>

1. 과업명

○ 600BPD급 웰패드 탑재 분리장치의 성능평가를 위한 비전통오일 물성 모사 및 정밀 수치해석 평가

2. 과업의 배경 및 목적

○ 웰패드 탑재 분리장치는 비전통오일 생산공정에서 생산유체 내 기체, 오일 및 물을 분리하는 핵심 설비로, 실증 운전환경에서의 분리성능을 사전에 예측하고 설계 적정성을 검토하기 위해서는 신뢰성 있는 수치해석 평가가 필요함.

○ 기존 수치해석 기법은 분리장치의 주요 성능지표를 검토하는 데 활용되어 왔으나, 실증 광구가 선정됨에 따라 해당 광구의 원유 특성, 유체 물성 및 운전조건을 보다 정밀하게 반영할 수 있도록 해석 기법을 고도화할 필요가 있음.

○ 비전통오일은 광구, 생산 조건, 온도, 압력, API degree, 점도, 밀도, 수분 함량 및 유화 특성 등에 따라 유체 물성이 상이하며, 이러한 물성 변화는 상 간 밀도차, 액적 침강속도, 계면 안정성, 액적 병합 및 분리 효율에 직접적인 영향을 미침.

○ 특히 원유의 조성 및 물성에 따라 분리장치 내 emulsion의 안정성이 달라질 수 있으며, 안정한 emulsion이 형성될 경우 액적의 병합과 침강이 저해되어 오일-물 분리성능이 저하될 수 있음. 따라서 분리장치 수치해석 시 단순한 3상 유동 모사뿐만 아니라 원유 물성 및 emulsion 형성 가능성이 분리성능에 미치는 영향을 고려할 필요가 있음.

○ 또한 분리장치 내부에서는 입구부 유동 교란, Inlet Diverter에 의한 운동량 변화, 압력강하, 국부 재순환 및 계면 교란 등이 복합적으로 발생할 수 있으며, 이로 인해 기포 발생, 액적 재비산, 기체 동반 액적 및 액체 내 기포 유입 등이 나타날 수 있음. 이러한 현상은 분리장치 성능 예측의 불확실성을 증가시키므로, 기존 해석 모델의 적용 한계와