학위논문(석사) -- 서울대학교대학원 : 자연과학대학 지구환경과학부, 2022.2. 김영희. ; 그로닝언 가스전(Groningen gas field)은 유럽에서 가장 큰 가스전이자 세계에서 10번째로 큰 가스전이며 1963년부터 생산을 지속해왔다. 하지만 지속적인 지반침하와 유발지진에 대한 우려로 2014년 네덜란드 정부는 2022년까지 가스생산량을 대폭삭감하기로 결정했다. 그 과정에서 Groningen 전체에 많은 수의 천부지진계를 설치하면서 유발지진에 대한 모니터링을 강화했지만, 여전히 저류층 압밀(reservoir compaction), 압력(pressure), 수평응력방향 (horizontal stress)과 같은 주요한 저류층의 특징과 변화들은 시공간적으로 제한된 in-situ 데이터에 의존되고 있다. 이러한 맥락에서, 본 연구에서는 Groningen 천부 지진계 네트워크에서 S파 분리현상(shear-wave splitting, SWS) 측정을 통해 얻어진 지각의 지진학적 비등방성을 이용해 Groningen 저류층 특성의 시공간적 변화를 제시한다. 우리는 2014년부터 2020년 사이의 Groningen의 유발 지진기록을 사용했으며, 세가지 SWS 측정 방법을 사용해 SWS변수인 비등방성 세기 (δtn) 그리고 비등방성 방향 (φ) 값의 신뢰성을 높였다. 우리는 시간적 분석과 더불어 자세한 공간적 분석을 위해 각 지진계에서 변수들의 평균값을 제시하는 것뿐만 아니라, δt 토모그래피 (Tomography) 역산과 φ의 공간평균 계산을 수행했다. 여기에 더해 가스공극압과 음의 상관관계를 보이는 것으로 알려진 P파와 S파 속도비 (V_p/V_s ratio)를 측정해 SWS변수의 공간적 분포와 비교했다. 본 연구에서는 저류층을 관통하는 긴 단층선과 유정의 가스생산량을 기준으로 연구지역을 몇 개의 섹터로 나누어 변수들의 공간적 분포를 분석했다. Groningen의 δtn 변화는 이 지역의 가스생산량과 생산에 따른 지반침하와 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다. 우리는 δtn의 공간적분포를 분석해 가장 큰 저류층 수축이 일어난 것으로 알려진 Groningen 북서부 지역에서 가장 낮은 δtn을 관측할 수 있었고, 높은 δtn은 그 주변으로 나타남을 보였다. δtn의 시간적인 분포는 생산을 계속한 유정 근처에서 감소하는 장기적 추세를 보이지만 단기적으로 생산량이 증가할 때마다 δtn값이 같이 증가하는 모습을 보였다. 생산을 중단한 유정에서는 장기적으로 큰 변화를 보이지 않지만, 단기적으로는 다른 생산 유정의 생산량에 영향을 받아 주기적인 δtn값의 진동을 보였다. 이를 통해 우리는 생산을 중단한 유정주변에서도 다른 유정에서의 가스추출에 의한 가스유출이 지속적으로 일어나고 있음을 주장한다. V_p/V_s 값은 저류층 수축이 크게 일어난 지역에서 2.194 ± 0.12, 그 바깥쪽 지역에서 2.167 ± 0.14으로 차이를 보이며 δtn분포와는 음의 관계를 보이는데, 이는 본 연구에서 지각의 비등방성에 우세한 영향을 미치는 유체의 상태가 기체임을 지시한다. 지진계별 null측정값 개수의 비율 역시 저류층 수축이 크게 일어난 지역에서 뚜렷하게 크게 나타난다. 이를 통해 Groningen 중서부와 같이 비등방성의 세기가 작은 지역에서 null 측정값 개수 비율이 비등방성을 지시할 수 있는 새로운 변수가 될 수 있음을 보였다. 마지막으로 φ를 통해 추정되는 이 지역의 전체적인 최대수평응력방향 (maximum horizontal stress, S_Hmax)은 NNW-SSE 그리고 WNW-ESE 방향이다. 이 방향은 1개의 심부 지오폰, 그리고 이 지역에서 in-situ로 측정된 최대 수평 응력 방향과 일치한다. φ의 공간평균은 φ의 분포가 Groningen의 서부에서 NNW-SSE, 동부에서 E-W로 뚜렷한 차이가 있음을 보인다. 동부지역의 섹터 P2-1은 δt 토모그래피를 통한 시공간적 분석에서 2017년부터 2020년까지 δtn의 빠른 증가를 보였으며, 이 섹터의 단층방향으로부터 유추되는 S_Hmax와 수직한 방향의 φ가 관찰되었다. 이러한 S파 극성의 90°-flip 현상은 이 섹터의 유체공극압이 과압력화 ...