셰일 저장층에는 나노 규모의 기공이 널리 발달해 있으며, 강한 제한 효과로 인해 유체의 상 상태 특성이 벌크 조건과 크게 다르게 나타나 일반적인 상 상태 이론이 셰일 유전에는 적용되기 어렵다. 제한된 유체 상 행동을 탐구하기 위해 미세-나노 유체 제어 기술을 이용해 10 μm 및 100 nm 기공 크기에서 이슬점 실험을 수행했고, 제한된 기공 내 유체 응축 행동과 액상 분포 특성을 체계적으로 관찰하였다. 이슬점 실험 결과는 다음과 같다: 다양한 기공 크기에서 응축 메커니즘은 대체로 일치하며, 모두 액막 또는 액교량 형성, 확장 후 최종적으로 액주로 진화하는 전형적인 단계를 거친다. 그러나 기공 크기 차이는 유체 응축 동역학과 액상 분포 특성에 유의미한 영향을 미친다; 예를 들어 10 μm 기공에서는 응축이 주로 모서리에서 발생하지만 최종 기공 내 액상 비율은 낮다; 반면 100 nm 기공에서는 응축 위치가 더 이상 모서리에 국한되지 않고 입구에서 우선 발생하는 경향이 있으며, 기공 내 액체의 석출량이 크게 증가하고 액상 분포가 더 균일하다. 측정된 이슬점 압력과 Peng-Robinson 상태 방정식 모델 예측값 비교 결과 전통적인 모델이 나노 규모 제한된 상 행동 기술에 한계가 있음을 보여준다. 제한 공간 내 유체 상 행동의 정확한 예측을 위해 기존 모델에 모세관력, 흡착 효과 및 임계 성질 이동 등의 영향을 종합적으로 도입하여 제한 공간 유체 상 평형 예측 모델을 구축하였다. 검증 결과 수정된 모델이 제한 유체 상 행동을 정확히 표현할 수 있으며, 최대 상대 오차는 5.30%에 불과하다. 추가 분석 결과 제한 효과는 저온 저압 조건에서 가장 두드러지며 온도 상승에 따라 점차 약화된다. 본 연구는 이론 모델링과 실험 검증의 결합을 통해 나노 기공 내 유체 상 평형 기술을 위한 실험적 근거와 이론적 참고를 제공하며, 셰일 저장층 내 상 상태 예측 모델의 수정 및 적용을 위한 새로운 아이디어를 제시한다.

셰일 저장층;제한 효과;유체 상 행동;Peng-Robinson 상태 방정식;미세-나노 유체 제어 실험