When depressurization method is applied to the methane hydrate-bearing sediment, prediction of fluidly induced movement of particles plays an important role in methane gas production. The fine grains of the hydrate deposit layer are moved due to the flow of the fluid generated during the depressurization, and the movement of such fine grains is the main reason for the shear failure of the well and the decrease in productivity. Movement of particles induced by fluid flow is influenced not only by characteristics of fine particles but also by characteristics of fluid and characteristics of host network. These characteristics are combined to determine the nature of the fines migration. Those combinations of properties determine the nature of fines migration, and that makes difficulties in predicting the movement of fine particles and its generalizations. The aspect of particle movement at the present time is not yet fully considered in both the simulation and the field. In this study, it is designed to see migration and pore blockage behavior of fine grains by multiphase fluid flowing through sand network using 1D flow cell. Ottawa 20/30 sand is used as a host sediment and for the fines both kaolinite clay and silica silt are used. Two samples with high and low fines content are used for the sample. The single phase flow test conduct by making water flow, and multiphase fluid test conduct by mixing air bubbles to this. The pressure gradient during the experiment is monitored, and collect the sample in 5 parts after the experiment. The final fines content is obtained as the average value of the sampling result after experiment. Factor that have the greatest influence on the movement of fine granules have been revealed to the type of fine granules through experiments. In all cases, the movement of the clay was smaller than the silt. This is explained with two properties of clay particles. One is the effect of surface charge and the other is flocculants structures when they flow through the network. In the sample mixed with the same particles, the amount of initial fine particles does not have a large influence. The results show that fine grains are produced at a constant rate regardless of the amount of initial fine grains. The presence or absence of air greatly affect the movement of particles. It is considered that the effect of the capillary effect and the surface charge acting on the particle at the air-water interface increased the movement of the particle. Based on the permeability measured through the experiment and the fines content, it is compared with the permeability predicted using the Kozeny-Carman model. The Kozeny-Carman model well predicts the change in permeability according to the fines content of silt mixed samples, but the result of clay mixture did not match with the Kozeny-Carman model. This discrepancy is caused by the local fines migration in the mixed sample of clay greatly affects the water permeability but the local fines content is not displayed in the section fines content.
메탄하이드레이트 퇴적층에 감압 법을 적용하는 경우, 유체 유동으로 야기되는 입자 이동의 예측은 메탄 가스 회수에 중요한 역할을 한다. 감압 동안 생기는 유체의 흐름으로 인해서 하이드레이트 퇴적층의 세립자가 이동되게 되고, 이러한 세립자 이동은 우물의 전단 파괴와 생산성 저하의 주된 이유가 된다. 유체의 흐름에 의해 유발되는 입자의 이동은 세립자의 특성뿐만이 아니라 유체 특성 및 호스트 네트워크 특성에 의해서도 영향을 받는다. 이러한 각기 특성들이 조합되면서 세립자 이동 양상이 결정된다. 특성들의 조합으로 인해 결정되는 세립자 이동의 성질이 세립자 이동을 예상하고 세립자 이동을 일반화하기 어렵게 한다. 현재 시점에서 입자 이동의 양상은 시뮬레이션과 현장 모두에서 아직 충분히 고려되고 있지 못 하다. 이 연구에서 1D 셀을 사용하여 모래 네트워크를 통해 흐르는 다상 유체로 인한 세립자의 이동 및 기공 막힘 거동을 볼 수 있도록 설계하였다. 오타와 20/30 모래를 퇴적층으로 사용하고, 미분으로는 카올리나이트 점토 및 실리카 실트를 사용하였다. 시료의 세립자 함량은 높은 것과 낮은 것 두 개를 사용하였다. 단상 흐름으로는 물을 흘려주고 다상 유체는 이에 공기 방울을 섞는 방식으로 만들어서 실험을 진행하였다. 실험 중 압력 차이를 관측하고 실험이 종료 된 후 샘플을 5 부분으로 나누어 수집한다. 최종 세립자 함량은 사후 샘플링 결과의 평균값으로 얻어진다. 실험을 통해서 세립자 이동에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 세립자의 종류로 밝혀졌다. 모든 경우에 있어서 점토의 이동은 실트보다 작았다. 이는 진흙의 표면 전하로 인해 모래 표면에 점착되는 효과와 진흙이 이동되면서 응집제 구조를 형성하기 때문으로 설명된다. 같은 입자를 혼합 한 시료에서 초기의 세립자의 양은 큰 영향을 주지 않았다. 초기 세립자의 양에 관계 없이 일정한 비율대로 세립자가 생산 되는 결과를 보였다. 공기의 유무는 입자의 이동에 큰 영향을 미쳤다. 공기 - 물 계면에서 입자에 작용하는 모세관 효과 및 표면 전하 효과가 입자의 움직임을 증가시킨 것으로 생각된다. 실험을 통해 측정된 투수율과 세립자 양을 바탕으로 Kozeny-Carman 모델을 사용하여 예측한 투수율을 비교하여 보았다. Kozeny-Carman 모델은 실트 혼합 시료의 세립자 양에 따른 투수율 변화를 잘 예측 하였지만, 점토 혼합 시료의 결과는 Kozeny-Carman 모델과 일치하지 않았다. 이러한 불일치는 점토 혼합 시료에서 국지적인 세립자 이동이 투수율에 큰 영향을 주지만 국지적인 세립자 함량이 구간 세립자 함량에 나타나지 않아서 생기는 것으로 생각된다.
