셰일오일 저장층은 이질성이 크고, 목표 주변의 지압과 암석 역학 특성, 그리고 이질성이 뚜렷하여 셰일오일 수평정의 각 천공 클러스터 지점에서 파열 압력이 크게 차이나게 된다. 압력파쇄 구간 내 각 클러스터 균열은 불균형한 균열 개시 및 확장 현상을 보이며, 이는 저장층 개조 부피와 개조 효율에 심각한 영향을 미친다. 이러한 문제를 해결하기 위해 연구에서는 먼저 압력파쇄 구간 내 각 천공 클러스터 파열 압력 차이를 최소화하는 방향으로 천공 클러스터 위치를 최적화하였고, 다중 클러스터 균열 간의 균열 간 응력 간섭 효과를 고려하여 저장층 파쇄 기간 동안 불균일 응력장을 계산하였다. 이어서 셰일오일 다중 클러스터 유압 균열 확장 모델을 구축하고, 최종적으로 셰일오일 다중 클러스터 균형 확장 조절 방법을 도출하였다. 셰일오일 수평정 NC1공을 사례로 하여, 각 천공 클러스터 파열 압력 차 최소화를 목표로 비균일 천공 클러스터 배치를 최적화하였다. 최적화 전후의 균열 확장 상태에 대해 시뮬레이션 및 비교 분석을 실시하고, 최적화 후 균열 조절 효과를 평가하였다. 연구 결과, 최적화 후 전 구간 평균 파열 압력 차는 7.04 MPa에서 1.03 MPa로 감소하였고, 모든 구간 평균 균열 길이 변이 계수는 0.22에서 0.09로 낮아졌으며, 각 구간 균열 길이 변이 계수도 작아졌고 각 구간 모든 클러스터 균열이 모두 개시되었다. 고주파 압력파 켑스트럼 역산 결과 NC1공 각 구간 각 클러스터 균열의 유체 투입량 표준편차가 10 미만으로, 각 클러스터 균열의 유체 투입량 분포가 비교적 균일하였다. 이는 유압 균열의 개시 및 확장 조절 효과가 뚜렷함을 의미한다. 본 연구는 셰일오일 수평정 천공 클러스터 파쇄의 유효성과 각 클러스터 균열 균형 확장 조절을 향상시키기 위한 이론적 방법을 제시하며, 현장 셰일오일 수평정 다중 클러스터 천공 설계에 지침이 된다.

셰일오일; 파열 압력; 불균일 천공 클러스터 배치; 균열 길이 변이 계수; 균형 확장