A..F.F. Dner Sermaye Iletmesi Yaynlar No: 46

PETROL JEOLCU S

Prof. Dr. Nurettin SONEL A.. Fen Fakltesi

Ankara 1997

A. .I.F.F. Dner Sermaye Iletmesi Yaynlar No: 46

PETROL JEOLOJ S

Prof. Dr. Nurettin SONEL A.. Fen Fakltesi

Ankara 1997

N S Z

Bu kitap, Ankara niversitesi Fen Fakltesi, Jeoloji Mhendisli i Blmnde Petrol Jeolojisi ile ilgili okuttu um Lisans ve Lisans st derslerinin nuhtevas dikkate alnarak haz rlanmtr. Uzun yllarn birikimi olan ve ilmi alimalarmda karlatm problemler ve aranan zm yollar ndan da faydalanlarak ortaya konan bu eserin Ozellikle gen Yerbilimcilere byk yararlar sa layaca inancndaym. Memleketimizde Petrol Jeolojisi konusunda yaz lm Trke eserin mevcut olmay nedeniyle bu eserin gen yerbilimciler a sndan ne kadar nemli olaca takdir edilmelidir. Kitabn yazlnda ve dzenlenmesinde elbette hatalar olabilir. Saygdeer meslekdalarmm yapc tenkidleri ve katk laryla eserin daha kullanl ve faydal hale gelmesi salanabilir. Petrol Jeolojisi adli kitabn hazrlanmasnda eme i geen e im Glten SONEL'e, yaz m ve izim ilerinin yap lmasnda eme i geen Fahrettin TA -1N ve dierlerine te ekkar bir bor bilirim. Bu eser 243 sayfa olup 155 adet ekil ve 15 adet tablo ile donat lmtr. Bylelikle bu eserin daha kolay anla lr hale geldiine inanmaktaym.

Prof. Dr. Nurettin SONEL A.. Fen Fakltesi

Ankara 1997

IINDEKILER

GENEL BILGILER BLM - 1 Petroln Kkeni norganik Kken Teorisi Organik Kken Kerojen Kerojen Tipleri Asfalt BLM - 2 Petroln Bileimi BLM - 3 Ideal Anakaya Kriterleri Rock-Eval Analizleri Olgunlama Petrol Anakayas Hakknda Genel Bilgiler Anakayanm Jeokimyasal Ko ullar Organik Maddenin Petrole Dn m BLM - 4 Petrol Oluumunda Jeotermal Gradyan ve Is aksu= nemi Petrol Oluumunda Scakln nemi Petrol Aramalarnda Scaklktan Faydalanma imkanlar BLM - 5 Tabii Kat Petrol Bitmnnun Petrolojisi ve Adland rlmas BLM - 6 Petrol Ya larnun Fiziksel zellikleri BLM - 7 Petrol Hazne K ayas 72 66 62 50 . 52 59 23 29 30 35 37 39 18 11 12 13 14 14 17

5

BLM - 8 Petrol Kap anl ar Tavan veya rt Kayac BLM - 9 Petroln Birinc;I ve ikincil Gc Ilmh Gmlm Sedimanlarda Petrol Olu umu ve G Jeolojik Ilikilere Ba l Olarak Petrol Olu umu ve G' BLM - 10 Yaplan lmler Sondaj Kuyularmda Y SP-lmleri Rezistivite Lo u Mikro Log Latero Log Mikrolatero Log Sonik Log Radiyoaktivite lmleri g Tabii R adiyoaktivite LOU Ntron Lo u Yogunluk lm 1ndksiyon Lo u Scaklk Lo u Kaliper Lo u Dipmeter lmleri Sondalana Sresi Lo u BLM -- 11 Yeralt Jeolojisi Kuyu Jcologunun Grevleri Yeralt Jeolojisi Laboratuvar Metodlar Korelasyon Litostratigrafik nite Biyostratigrafik nite' Krono-Stratigrafik Unite Korelasyonda Karlalan Glkler Yerlat Harita e itleri Yap Haritalar' zopak ve Izokor Ha ritalar Fasiyes Haritalar" Paleontoloji Haritas Jeofizik Haritas Dier Yeralt Haritalar' BLM - 12 Sondaj amuru Kil-Su a nurlarmn Multevas ve zellikleri {;Ime-S nflana 199 199, 202 161 161 166172

82 103

106 125 126

128 129 133 135 137 137 138 143 143 144 146 148 150 151 152 153

173 175 176 178 179 180 182 189 193 195 197

6

amur Yapmnda Kullanlan Su Killer ve Seyillerin Verimi Tuz, Ca ve Mg ihtiva Eden Sularda Killerin Kullan lmas Sondaj amurunun Fonksiyonlar amur yap m Kat Madde ve Mayi Muhteviyat Tayini, Emilsiyon Sondaj amurunm Terkibi Sirklasyon Kayp Zonlarnun Tespitine Yarayan Metod ve Aletler BLM - 13 Dnyada Petrol Dnya Enerji Kaynaklar BLM - 14 Enerji Kaynaklar= Ta Kmr Linyit Asfalt Bitumlu it Petrol ve Do an Gaz Hidrolik Enerji Nkleer Enerji Hayvan ve Bitki Artklar Gne Enerjisi Jeotermal Enerji Biyomas Rzgar Deinilen Belgeler

202 204 205 206 210 212 214 215

217 223

226 226 227 227 228 228 229 230 230 231 231 232 232 237

GENEL BILGILER.

Petrol jeolo u; kazand bir tak m bilgileri sentez yaparak ekonomik miktaida petrol ve gaz bulma& al r. Ekonomik miktarda petrol ve gaz bulabilmesi iin de de iik bilgilere ihtiyac vardr. Bu bilgiler ona yol gsterecektir. Ayr ca elde etti i bilgileri di er yakn meslekdalaryla da tartarak en uygun yolu semesi gerekir. Kendisine rehberlik edebilecek zel alanlar a ada gsterilmi tir.Petrol Jeolo u Fizik jeofizik Termodinamik Mhendislik Alskanlar mekani i Fiziksel Jeoloji " Tarihsel Yapsal " Paleontoloji " Stratigrafi Yerst harita al m Mineraloji Petroloji Sedimantoloji Petrografi Jeomorfoloji Yeralt harita altn Jeokimya Matematik Tasar geometri Fizikokimya

te bu konularda edinece i bilgileri ve sentezleri ile ekonomik miktarda petrol ve gaz bulma onun esas grevi olmal dr. Petrol; Petra-kaya, oleum-ya , ta ya anlamna gelir. Kimyasal olarak petrol, hidrokarbon (HC) yani hidrojen ve karbondan oluan bir bileiktir. Bu hidrokarbon bileikleri ok karmak bir yap gsterirler. Yabanc madde olarakta az miktarda Azot, Kkrt ve Oksijen kapsar. Ham petroln, sv hidrokarbonlardan yap lm yas bir grnm- 'vard r. Petrol gazn' suni gazdan ayrt etmek iin tabii gaz, do al gaz, yer gaz (Erdgas, natural gas) ad verilir. Bu daha hafif HC'lardan olu mu tur, en fazla da metan bulunur. 9

Petrol, yar kat ve kat halde ar HC'lardan yap lmta olabilir. Bunlara Asfalt, Katran, Zift,Albertit, Gilsonit veya Grahamit gibi adlar Hidrokarbon; petroln herhangi bir ekli iin petrol yerine kullanlan bir ba ka genel terimdir.

10

BLM IPETROLN KKENI

Petroln kkeni hakndaki ilk teoriler basit Ilidrokarbonlarm iner-

ganik kimyasal reaksiyonlarma dayanan sentezlerle yap lmtr. DahaSonralar ayrntl incelemelere devam edilmi tir. Bilhassa modern cihazlarm gelitirilmesivle petrol olu turan elemanlarn ayrntl incelemeleri . mmkn olmntur. Bunlarn banda kromato ram denen cibazIar vardr. Bu alet yardmyla Hiclrokarbonlarn ayrntl zellikleri belirlenmeye allr Buna ra men ham petrol reten reaksiyonlar kesin olarak bilinmemektedir. Ham petrol olu turan karma k yaplarda ayrca bunu -gstermektedir. Bitki ve hayvanlarda btn canl maddeler, genellikle protein, karbonhidrat, lipid ve boya maddelerinden yap lmtr. - Bunlardan lipid ya asitleri hidrokarbona dn m salayan en etkin maddedir. Burda bakterilerin dikarboksilasyonu ile oksijen bile enleri d ar kartbr ve geride parafinik bir hilrokarbon kal r. Anaerobik (havas z ortam) bir ortamda ya asitlerinden oksijenin kmas daha kolay olmaktad r. Anaerobik ortamn kant olarak, ham petrolde oksijenin varb nda bozulabilecek bileenlerin bulunmas ve tabii gazda hidrojen slfre (H2S) sk sk rastlanmas dr. Deniz suyunda, derinlik veya dola m yoklu u ile oksijeninsiz koullara eri ilebilir, rnek (aradeniz. Petrol, o unlukla s kehre koullar yanstan ortamlarda, oksijenin . eksikli i ile bayatlam (koku mu) sularda biriken sedimanlar iinde olu ur. Anaerobik ortaiim varl iin basit olarak bilhassa slfrlerin (pirit), siyah veya koyu renkli sedimanlarin bul nuu gsterilebilir. Eer deniz dibi ker ve sedimautasyon hzl olursa, bakterilerle indirgenmi ya aSiti.rnlerini ieren sedimanlar birikme ,e balar. Bu ham petrol rnlerinin (veya protopetrol) ne olaca bilinmemektedir. Belkide

bu dier organik bile enlere kat larak, kil v e eyillerdeki organik maddenin 90'mn oluturan "K E R OJ E N "i meydana getirirler. Btn eyil ve karbonatlar, bnyelerinde da lm (disseminated) tip organik madde, ierirler. 1. zlebilir sv hidrokarbonlar 2. zlebilir asfalt 3. zlemiyen organik macld; K EROJEN (Ii d ve Jemiesan, 1956). O halde petroln ince dokulu. tortullardaki organik maddeden olu tu una dair phe kalmamtr.

NORGANK KKEN TEORLER Bu teoriler ok eski olup u anda nemlerini tamamen kaybetmi lerdir. Dayanaklar , inorganik gereten ba layarak laboratuvarlarda metan, etan ve benzen hidrokarbonlarm n yaplabilnesidir. Fakat bunlarn ayn tarzda olduklarna dair belirtiler bulunamam tr. Petrolde bulunan birok HC bile enleri organik kkenlidir. Yap lan organik kimyasal analizlerle bu kan tlanmtr. ok seyrek olmak artyla, petrol nadiren volkanizma rnleriyle birlikte bulunabilir. Bu durumlarda, petroln daha derindeki tortu! malzeme ile ilgili olduu sonucuna varlmtr. Denize! organik maddelerde % 7-10 H, petrollerde ise < 3,/,, 11-15 H bulunur. Arada kk bir fark vard r. Tortullarda serbest Win bulunmasda ola an deildir. Volkaularda ise ok hidrojen vard r. Bn belkide ar snm su buharndan ileri gelir. Bu Magnetitin Hematite indirgemesiyle tremitir. Hematit Magnetit 2 Fe304 H 2O--. 3 Fe20 3 Kayalardan kurtulan Hidrojen organik maddeye dokunabilir ve birleerek Hidrojenlenmeyi meydana getirebilir. Bu hidrojenle me yerkresi iinde tremi olaylarn veya bakteri etkinli inin sonucudur. Eer petrol kozmik kkenli olsayd , yer yuvarla nda daha hitevil yaplmas ve eski kayalarda da bulunmas gerekirdi. Halbuki Prekambl2

riyen, Kambriyen, Triyas ve Pleistosen de gzenekli ve geirinni kayalar mevcut isede pek az hidrokarbon vard r. ORGAN K KKEN Protopetrol; petroln ilk kaynak rndr. Protopetroln organik olduuna dair zellik vard r. 1. Organik madde sedimanter ktleler iinde byk miktarlarda bulunur. Bitki ve hayvan kalntlarnda karbon ve hidrojen oran yksektir. Bakteri etkinli iyle de karbon ve hidrojen geli mektedir. 2. ou ham petrolde porfirin pigmenti bulunur ve hemen hepsinde bulunan azot az ok organik kkeni anlat r. Azot hidrolize protein olan amino asitlerinin (CII 2 (N1-1,)) COOH, yani btn canl maddelerin temel bir bile imidir. Bir kelde var olan organik maddenin miktar n bulmada azot veya karbon kapsam ndan yararlanlr. . Azot, petrolde ba lca karma k hidrokarbonlarm bir bile imi olarak bulunur 3. Polarize n, polarize dzlemini dndren gc (yani optik etkinli i) ou petrollerin bir zelliidir. Bu zellik inorganik maddeler de grlmez. Ortalama kaynama noktas na malik kesimlerde optik faaliyet en oktur ve damtma sresince bitevil de ildir. Optik etkinlik organik maddedeki kolestroln (C 26H45 0H) varl dolaysyladr ve bu madde hem hayvan hem de bitkilerde bulunur. Bu nedenlerle de petroln kkeninin organik olduu kabul edilmektedir. Petrol hidrokarbonlar ve hidrokarbon bik iklerinin birok canl organizmalarda de imi veya de imemi olarak bulunuu ve bunlarnda kellerle birlikte sedimanlar aras nda varoluu, petrol kkeninin organik oldu una dair kuvvetli delillerdir. Bu hususta ayrntl aratrmalar yaplm ve yaplmaktadr. Btn bu eyilterle karbonatlarda genel olarak tip organik madde belirlenmitir. Bunlar; a) erir s v hidrokarbonlar, b) erir asfalt. e) erimiyen kerojedir. Eriyebilen petrol hidrokarbonlardan ba ka, organik madde iinde pek ok erimeyen HC bileikleri, asfalt ve karmak organik maddeler vardr. Bunlardan baz lar bakteri etkisi, s, basn veya kataliz etkisiyle petrol HC'larna dnm olabilir. 13

Karmak yaph erimeyen organik maddeler kerojeni olu tururlar. Bu kerojen bir Pirobitum'dur. o u canl organizntalar; hidrokarbonlar, hidrokarbon bile ikleri, ya asitleri v.b. kapsarlar. Bunlar n hepside eyil ve karbonat kayalarda az bir de iiklik veya de imeksizin do rudan doruya sedimanla iine kar mlard r. Hazne kayalarda bulunan petroln organik maddeye k yaslannasvla a a daki veriler elde edilmitir.Sediman iinde Organik madde % Karbon 52-71 Hidrojen 5-10 Oksijen _5-20 Nitrojen 4-6 Kkrt i

Hani Petrol % 83-87 11-15 nadir - 4 - 4 4

KEROJEN zlebilir HC'lara ilave olarak tortullardaki organik maddenin birok zlemeyen hidrokarbon bile ikleri, asfaltlar ve karma k organik maddeler varlna deinilmitir. Bu zleme:57-en karmak maddeler bir pirobitiim olan kerojeni olu tururlar. Hazne kaya. olmyan sedimanlarda rastlanan % 85-95 aras nda bir deere ulaan organik madde. o u zaman kerojendir. Kerojen ola an organik zclerde erimeyen kat bir pirobitmdr. Paralanmas iin s gereklidir. Element haline gre kerojen ba lca karbon, hidrojen ve oksijen ile daha az oranda nitojen ve kkrtden yap lmtr. Kerojen, bakterilerle de itirilmi, bitki ve hayvan kahntlarndan meydana gelmi ve organik zclerde ve asitlerde zlmeyen ve ton.tullar iinde dan& halde bulunan koyu renkli bir maddedir. Kkeni itibariyle tip kerojen mevcuttur. KEROJEN T PLER 1. TP: Genellikle, algal lipidlerden veya mikrobiyolojik faaliyetleri sonucu lipid oran ykselmi organik maddelerden tremitir. Petrol ve gaz oluturma oran yksektir. 2. TP: Denize! organik maddelerin indirgeme ortam nda kelnesi sonucu meydana gelirler. Petrol ve gaz retme oran 1. tipe gre daha dktr. 14

3. T P: Gelimi karasal bitkilerden itibaren olu makta ve sadece gaz retebilmektedir. Kerojen tipinin belirlenmesi Rock-Eval analizleriyle yap lr. Kerojenin kimyas de ikendir. Isim olarak daha ziyade art k maddeler dizisini sembolize eder. Molekl a rl 3000 civarnda, temel yaps azot, kkrt ve oksijen atorrilar ndan oluan aromatik halka le halarmn kmelenmesinden oluur. Levhalarn kenarlarnda, normal parafinleri ieren e itli organik bileikler balannutr. Issal paralanma (Thermal craking) ana kerojen moleklnden bunlar ayrr ve durayl parafin bile iklerini olu turur. Ham petrol, 150C den fazla s caklklara dayanamayan, sya hassas pek ok bile ikleri ierir. Dolay syla ham petrol, bir zamanlar ileri srld gibi kerojenli killerin veya eyillerin yksek s-distilasyonu neticesi olu manutn; fakat ana kaya potansiyeline haiz byle bir kaya, ok uzun sre ile daha hafif stmaya tabi tutulursa Kerojen rnoleklleri paralanabilir ve parafin halkalar serbest kalabilir. Daha uzun sreli snma, bitiik kil minerallerinin katalizrl ve jeostatik basn neticesinde zlebilir. "Bitm" bile iklerinden eitli doymu, doymarru hidrokarbonlar, asfahlar v.d. olu abilir. Normal paralanna ilemi petroln ana kayasmda ba lar hazne kavaya gnden sonrada devam edebilir. zet olarak, Bugnk gelitirilmi teknik ve Laboratuvar esaslanyla artk petroln organik kkenli oldu unu vurgulayan birka nemli hususta unlardr. Bu veriler imdiye kadar yaplm aratrmalarn sonucunda elde edilmi tir. a) Petrol organik kkenden olu mutur. b) Petroln kken materyali organik bile imler olup genellikle de suda yaayan kk yaratklardr (bitkisel planktonlar, bakteriler, hayvansal planktordar). Bunlar kk miktarlarda hidrokarbonlar ve indirgenmi bileimler, fakat o unlukla da oksitli bileikler ihtiva ederler. e) Bu ana k maddeleri yer yer denizel amurlarda ve deniz taban amurlarnda bulunurlar. Bylece organik materyal ihtiva eden amurlar oluturur. Bu organik maddenin orada korunmas havasz, ortam koullarnda mmkn olur. 15

d) Sedimanlarda, oksitlenmi bileiklerin indirgenmesi, mikrobiyolojik olaylar nedeniyle ncelik ta r. Buna radyoa.ktiv olaylarda yardmc olabilir, fakat de iim h z ok yava olur. Organizmalarda olumu hidrokarbonlar bu olay ykseltir. e) indirgeme ile elde edilen basit hidrokarbonlar killerin katalitik etkisiyle daha yksek bile enlere dntrlebilir. Bu esuada bakterilerin etkisi mmkndr'. Petroln ana k maddesini oluturan organik maddeler genellikle 3 farkl trdendirler. 1. Bileim ve ekilce, hazne kayada bulunan ham petroln a r kesimine benzerler. 2. Bileim ve ekilce, ham petroliin asfalt k bile imini andranlar. 3. ou hazne olu turruayan kellerdeki organik maddenin ounu meydana getiren, erimeyen Pirohitum cinsinden organik maddeler halinde kerojen. Erdman, kellerde bulunan de iik petrol HC'larm incelemi hem petrolde hem de kellerde olduka nemli miktarlarda bulunan bu maddelerin bir sentezini yapm tr. 1. Dk molekll aromatik hidrokarbonlar, petroln o e varan bir kesirini olu tururlar. Bunlarn kavnama noktalar 250C olup benzen, naftalin, tolen, etilbenzen, ksilen ve di erleri gibi. Bunlar daha ziyade eski kellerde mevcup olup yeni kellerde bulrumazlar. 2. Hafif alifatik (parafinler) hidrokarbonlar (Metan, Etan, Propan, Btan, Pentan v.b) ham petroln ay rtman kesiridirler. Canl organizmalarn bilinebilen en dk a amadaki hidrokarbonlar olan C 5 veya Mheptan yelerinden olu mulardr. Proteinler ne nlidirler, belkide alifatik HC'larn kayna n aklayacak yeterliktedirler. Proteinleri olu turan o u aminoasitlerin bilinen tepkimeleri btn gerekli alifatik izomerleri verebilirler. Eski kellerde birok aminoasitler bulunursa da bu gnn kellerinde bunlar daha ok say da ve bol miktardad rlar. 3. Orta ve a r alifatik, naftanik ve aromatik hidrokarbonlar, hem kellerde hemde ham petrolde bulunurlar. Bunlar n bazlarnn bitkilerle hayvanlar n lipit bileiminde olutuklar ve durayllklar sayesinde jeolojik zaman sresinde az de iikli e urad klar ileri srlmektedir.

16

ASFALT kellerdeki ve petrollerdeki organik ksmn koyu renkli, hidrokarbon olmyan blmn oluturur. Bunlar oksijen, nitrojen, kkrt ile metal Vanadyum ve Nikel gibi elementlerle karbon ve hidrojenden olumutur. Bunlar karma k yapl yksek molekl arlkl maddelerdir. Bazan ham petrolde % 50'ye kadar bulunabilir. Asfaltlar canl organizmalarda rastlanmyan karmak bileiklerdir. Bunlar selloz, lignin, klorofil gibi maddelerden tremi lerdir. Klorofil ve hemoglobinle ilikili doal pigmentler olan porfirinlerin hem petrolde varl, petroln biyolojik kkenli oldu una iaret eder.

17

BLM HPETROLN BILE IMI

Petrol tabii bir bitum grubuna ait olup yerkabu unda veya yzeyde grlebilir. Genellikle s v olup pelterasi ve kat halde olanlar da mevcuttur. Esas bile imi karbon ve hidrojen olup bnyesinde az miktarda kkrt, azot, oksijen ve tali elementlerde ihtiva eder. Ham petroln element analizleri, yakla k olarak % 83-88 karbon, (),,'' 11-14 Hidrojen ve en fazlada (),/,) 5 kadar di er bile enler bulunabilece ini gstermitir. Ham petrol iinde nadir elen entlerden Vanadiu u ve Nikel bileenleri, a.norganik tuzlar bulundu u gibi 11 2 S ve suda bulunur. Ayr ca hampetrol optik bakmndan. aktivdir. Petrol bile imini olu turan hidrokarbonlar ana grupta toplayabiliriz. A- Parafinler, genel formiiller CnE1 2 ,-F2 dir. Bunlar;

H(CH4 ) HCH Metan (gaz halde)

II H (C 2 H6 ) HC--CH HH H H H (C 3H 8) H H H 18 . Propan (gaz halde) Etan (gaz halde)

(C4ll o)

Btan (gaz halde)

( C5 1-1 1 2 )

CCCCC

I

Pentan (gaz halde)

Karbon says 5'e kadar olanlar gaz halde bulunurlar., [

(c6H14)C7H16 C 8 11 18 C9 H20

CCHeptan Oktan Nonan

C

C

C

C

Hexan sv halde

Normal ko ullarda karbon says C S denC15 e kadar olan parafinler s v, C 16 dan

daha fazla olan parafinlerde kat halde bulunurlar.

1: 1 0112, Dekan

Parafinler dallanmam yani dz zincir eklinde olabilirler, buna normal parafin, e er dallanmlarsa iso-parafin olarak isimlendirebiliriz. Parafinleri doymu hidrokarbon olarakta isimlendirmemiz mmkndr. Karbon say s C 37 den C59 e kadar elemanlara Cerosin veya ilmi olarak Alkanlar ad verilir. ~artm "iso-parafin" parafinlere rnek verecek olursak C 4H io Btan(gzhlde)

CCC --C-

11

1

1

'-C Dallanm parafin (Iso-Biitan)

1

1

Dallanmam parafin (Normal Btan)

rnekleri art rabiliriz. iso-pentan, normal pentan gibi B-Siklo parafin (Naftenler) Bu bile enlerin genel forml C n H 2 ,1 dir. Bunlar doymam hidrokarbon bile enleri olarakta adland rlrlar.1

9

Bunda karbon atomlar kapal bir devre olu tururlar. rnek olarak; Cyclohexan (C 6H ,) H2 C H2C H2C C H2 Cyclopentan (C5H o) H2C H,C C H2 eklinde olabilece i gibi, bu halkalar e itli ekillerde yanyana gelerek balanabilirler. / rnek olarak: H2 CH 2 CH 2 CH, C--112

H2

HH C / \ / \\ / \\ H 2C C CH2 C H 2C \\

C

1C I

C H\ /C

CH2 /

1

\/H

c

H2 H2 ki hexan halkasnn kenetlemnesi C- Aro natiar Doymam hidrokarbon olarakta isimlendirilen bu grupta halkalar arasnda ift ba lar bulunur. 20

rnek: C6H6 Benzol H C HC HCC

CH CH

i

ii

H Bu grubun eitli genel formlleri mevcuttur. Hidrokarb onlar iinde % 5 e kadar bir aran olu turan kkrt, oksijen ve azot bile ikleri mevcuttur. Bu bileenler eitli yaplar iinde yani parafin, Naften ve Aromatlar bulunabilirle. M-Kresol H C HC HC CCH3 CH Dimethylpyridin CH3 C HC HC N Azot bileeni Petrol; ana maddesi kerojen veya pyrobitum olan bir bile enin s ve basn altnda deiiminden tremitir. Petrol iinde % 25 e kadar, Reie % 25 e kadar asfalt maddeleri bulunabilir. Bunlar ana maddenin rengine etki eden zellikler sunarlar. Reine maddesinin molekl a rl 200-650, Asfalt maddesinin molekl a rl 1000 ve daha fazlad r. Her iki grup arasnda yalan kimyasal benzerlik vardr. 21 / CH CCH3 CH3CH 2SH A thyl mercaptan HC HC S / Thiophen CH CH

Kkrt bile eni

COH Oksijen bileeni

Grld gibi ham petrol bile enlerini oluturan grubun olduka kark olmakla beraber okta de iik tipleri vard r. Bu gruplarn ham petro3 iindeki oranna gre petrole isim yenilebilir. Parafince zengin olanlara parafinli petrol, Naftenler o unlukta ise Naftanik petrol olarakta adlar verilebilir. Petrol bile enlerinin, petrol iindeki oran ham petroln olgunluk safhasn gsterir. Petrolde mevcut uucu ve s v maddelerin ortadan kaybolmasyla geride kat artklar (Ozokerit, Reine gibi) kahrlar. Bir petrol haznesinde bulunan ham petrol de de iik seviyeler de deiik bileenler sunar. stte : Naften'ce zengin petrol (Reine ve Asfaltca zengin) Kark petrol Parafince zengin petrol

Ortada : Hazne kayan n Altta

Organik maddenin jeolojik zamanlardaki de iimi ile Petrol oluumunu a adaki ema gstermektedir ( ema - A),

S4 Z

lOrganizmalaAktel Sedimanlar

---* Linin. Karbonhidrat. Protein.1,1frld

Fulvikasit Humikasit Humin

KATAJENEZ

Is sal Paralanma Petrol Zonu

Ham Petrol Hidrokarbonl HC lYksekMN

A MB

t

Metan ve Hafif Hidrokarbonlar [Kar bonart I

Gaz

EMA - A: ORGANIK MADDENIN ZAMANLA DE I IMI VE PETROL OLU UMU

22

BLM III IDEAL ANA KAYA KRITERLERI

Petrol Ana Kayas : Genel bir tan m olarak; ideal bir ana kayan n ince tekstrl, koyu renkli, pirit ve organik maddece zengin planktonik faunaya sahip olmas gerekir (Guillomot, 1964). Ana kayamn kriterlerine gelince: 1. Organik madde ve tm organik karbon miktar : Bir kayadaki organik madde miktar ve cinsi, ana kaya potansiyeli hakknda fikir verir (Huni ve Meinert, 1954). Btn tortul kayalardaki organik madde kaya ktlesinin ortalama % 2 sini te kil eder. Hapsedilmi ham petrol miktar ise ortalama % 1,25 x 10 -6 civarndadr. Bu demektirki, szkonusu % 2 lik organik maddeden bu kadar ham petrol olu abilir. A.B.D.lerinde yap lan bir incelemeye gre eyillerdeki organik madde miktar % 5'e kadar kabilmektedir. Rusya'da yap lan bir aratrmaya grede Rus platformunda, Devoniyen ya l eyillerde % 0.25 organik madde belirlenmi tir (Ronov, 1958). Bu nedenle Ronov, eyil ana kayalarda organik madde iin % 1 ve organik karbon ;in ise % 0.5 de erlerini en d k limit olarak belirlemitir. Gehman (1962) ise ortalama organik madde miktar nn eyiller iin % 1.14; kireta lar iin % 0.24 olduunu tespit etmi tir ( ekil - 1). Sonu olarak; Ana kaya kriterlerinden birincisi ,/, 1 veya daha fazla organik madde iermesidir. Hidrokarbon olu umu iin, organik maddenin, kayamn ya na bal olarak belirli bir minumum s cakla kadar snmas gerekti ine inamlmaktadr ( ekil - 2). E er ekstrak edilen normal parafinler "Tek say oklu u" gsterirlerse kayan n kafi derecede snmad sonucuna varlr. 23

35

30

zrr

25 Qo 5 o

aktel kireta lar , batabano krfezi (64 numune)

aktel kil tortullar (74 numune)

w

5

z

O3o (461 numune)

eski $eyiller (13661366 n ,mune )

252

20

15ortalaa10

: or talama

Qi

, 03

.06

12

. 25

5

1

2

4

8

16

32

ekil 1. Aktel ve Eski eyi! ve Kireetaslannada Tm Organik Madde Miktar (Gehnan, 1962)

Dier taraftan, e er kerojen tamamen kararm , yani karbonlam ise ve yksek derecede yans ma gsteriyorsa (vitrinit yans mas), kayann ok fazla smd sonucuna varlr. Bu durumda s v petrol imkan ok azalr fakat gaz ihtimali artar.2. Hidrokarbon miktar:

Hunt ve Meinert (1954) almalar neticesinde a adaki sonuca varmlardr. a) Arh'ga gre, 130 ppm. den fazla hidrokarbona sahip eyiller,iyi

24

H DROKARBONOLU -_ A...---

OLU UM UOK A R go 0.3 AR,

HUS

41013

EINOKiAININSA L SAZ

genIlartetter s kira lllam75:5 (. 41Nl i N ,3 0 =KU R1.1 ;ISO" F 41,5C

s

Ilt

PETROLHAF F ...~1..11

o 1g untestulles petrol iin ana affira mit*Asi ella rabiptkeI

GAZ

7i,er

;30F 7.14.cre

organik metamorfizma ,k,cH4~ek kira 014 ign ims'eniyll erir.

ekil 2. Genel Hidrokarbon Olu umunu Gsterir ematik Diyagram; Tissot (1971, 1974), Sokolov (1969), Kartsev (1971 ve Urban (1975) den alumu tir.

b) Arla gre, 40 ppm. den az hidrokarbona sahip eyiller kt, ana kayadrlar. Fakat Phillipi (1957) yapt almalar sonucu 500 ppm. den daha fazla hidrokarbon ihtiva eden sedimanlarm Y bir anakaya, 500 ppm. den az ihtiva edenlerinde ekonomik olm yan anakaya potansiyeline sahip olaca grndedir. Gehman (1962) de hem eski hemde aktel kireta ve eyillerde yapt analizlerde, almabilir hidrokarbon ortalama miktar nn birbirine yakn 100 ppm civarnda olduu sonucuna varmtr ( ekil - 3). Baker (1962), A.B.D. de Pensilvaniyen de yapt bir incelemede blgede bulunan "Cherokee" eyillerinin blgedeki petroln ana kayas olduunu gstermi tir. Aratrmac, blgede grd eyillerin ayrntl bir incelemesini yapmtr ( ekil 4). Yre eyilleri de iik oranlarda karbon ve hidrokarbonlar iermektedir. 25

80

aktel karbonatlar (64 numune)

40

aktel kil tortullari

30z

(74 nuaune)ssssss

ir 20 zZ

O

talana

O 30

eski kiretaolari (346 numun )

eski eyiller (1066 nuhune)

20

s/.....

u

z 10Z

ortalama

3

12 2 5 50 100 20:) 400 800RIDROKARBONLAR PPM

3700 6400 12 000

ekil 3. Akte e eski kireta ve eyillerde hidrokarbon miktar (Gehman, 1962) Organik karbon % (A rlk)

a. Yeilimsi gri eyiller; ,/, 0,1-1 karbon, 100 ppm. den az hidrokarbon. b. Gri eyiller; % 1-2 karbon, 50-200 ppm. hidrokarbon. e. Siyah eyiller; % 2--20 karbon s e 100nx 1000 ppm Hidrokarbon d. Kmr numuneleri hidrokarbonca zengin e. Kumta numunelerinde gm hidrokarbonlar belirlenmi tir. 26

1 0.0 ekil 4. Cherokee eyiderinde hidrokarbon ile tm karbon rnikta O yeilimsi gri eyiller()

100

1000

arasndaki ili ki (Baker, 1962)

gri eyiller siyah eyiller

s krrl killer kumta -I- aktel denizel killer

Verilerden grlehilece i gibi siyah eyiller blgedeki petroln ana kayasm olutururlar. kinci kriter olarak, ideal ana kayan n 100 ppm. der, fazla petrol tipi hidrokarbon iermeleri gerekir. 3. Hafif Hidrokarbonlarn varl: Dunton ve Hunt (1962) aktel ve eski tortullarda, ana kayalardan alnan karot ve krnt numunelerde yaptklar analizlerde, nemli oranda benzin aralnda (C4-C 8) hidrokarbonlara rastlam lardr. Erdman (1967) da aktel tortullarm hafif hidrokarbon ihtiva etmediine de imni tir. ideal bit ana kaya iin, nc kriter de "hafif hidrokarbonlarm" (Benzin ve daha hafif) varl dr. 27

Karot ve krnt rnekleri anakaya de erlendirmesi iin yeterli ip ular verebilir. Bir anakayan n deerlendirilmesinde ana unsurun belirlenmesi gerekir. A Organik Maddenin Tipi : a. Odunumsu organik madde ekseriyetle gaz olu turur. b. Odunumsu olmyan organik madde, siyah ve bitki kab :ruh ise petrol ve gaz olu turu . c. Alglerden olu an organik madde genellikle petrol olu turur. B Organik Maddenin Miktar : a. Tm organik karbon miktar (TOK); kayan n organik maddece zenginliinin bir lsdr. b. Ekstrak edilebilen organik madde miktar (EOM); alifatik, aromatik ve asfaltik fraksiyonlara uygulanan kromatografik ay rm, petrole dnm hakknda ilerlemeyi gsterir. Olgun numunelerde asfaltik bileenler azal r. c. Karbon tercih indisi (KTI); normal parafinlerin tek-ift karbon saysnn oramdr. Gen olgunla mam kayalarda (KTI) de eri yksek ham petrol de ise 1 e yak ndr. KTI deeri bire yaknsa o kaya iyi bir ana kaya olabilir. C Organik maddenin olgunluk derecesi : a. Karbon serisi (coalrank); Kerojen stldnda kmrleir ve sonunda grafite dn r. Fosil polen tanelerinin (Palinomorflar) koyuTa ma dereceleri llr. Bu olu um ana kayann olgunluu hakknda bilgi verir. b. Kil minerallerinin billurla mas, illit kil minerali yeniden billiirla rsa bu organik metamorfizman n son safhas n gsterir. c. Kerojendeki vitrinit taneciklerinin yans mas (Ro) deerlerinin llmesi (vitrinite reflectance); elde edilen bir l izelgesiyle ana kaya= olgunluk safhas bulunabilir. Petrol olu umu Ro =0.5-1,3 aras nda gerekle mektedir ( ekil 2). d. Gzlem metodu: Organik maddenin renk hassasiyetinin belirlenmesiyle olur. e. Olgunlama indisi (maturation index) f. Gzlem indisi (Visiu.al index) 28

ROCK-EVAL AN AL ZLER : Kayalardaki organik madde tr ve evriminin belirlenmesi iin, son senelerde geli tirilen modern laboratuvar analizleri uygulanmaktad r. Bu sz konusu analizlere Rock eval analizleri denmektedir (Espitalie ve di ., 1977). Bu alet ile nmuneler zel bir s program altnda, oksijensiz bir ortamda piroliz yap lmaktad r (Tissot ve Welte, 1978). Piroliz sresince srasyla serbest hidrokarbonlar (S,), karojenin iindeki karbondioksitin (S 3 ) ve S2 nin u noktas ndaki scakln (Tnax) de erleri bulunur. Bu Rock Eval analizleriyle zel olarak u veriler elde edilebilir. Corg. (,/) - Organik madde miktar S i (mg ig) - Serbest hidrokarbonlar S i 4- S, (nig g)-

Jenetik potansiyel

(H) Hidrojen indeksi(i0) Oksijen indeksi

( H) ----,

S2

Corg %

( -10) =

S3Corg

S i S S, ) 4-1

retim indeksi

T max - Maksimum scakl (S 2 nin)rnek Pesinler-2 (S.Pelin, 1982) Derinlik 1624 m. Corg % 0.76 S, Si+S, 430 O 107 S, S, + S, 0.44/371

0.44 1 3.71

Ana kaya tipinin belirlenmesinde kerojen tiplerinin belirlenmesi gerekir. Bilindi i gibi tip kerojen vardr. Bunlarn kkenleri farkldr. Bu kerojen tiplerinin petrol ve gaz oluturma zellikleride farkl dr. Kerojen tipinin belirlenmesi yine Rock Eval analizlerinden elde edilen Hidrojen ve oksijen indeksleri ile yap lmaktadr. Rock Eval analizleri Ana kaya potansiyelini bulmada yard mc olur. Si deeri, jenetik potansiyelin derhal hidrokarbonlara dn ebilen miktarlarm, S2 ise jenetik pothisiyelin, kerojenin ssal krlmas sonucu ortaya kan hidrokarbon miktarn gsterir. Jenetik potansiyelin 29

(S ] S,) bir ton ana kavada kilogram l ldrokarbon cinsinden ifadesine ana kaya potansiyeli denir. Bir ana kayan n jenetik potansiyeli Welte ve Tissot (1978)'a gre s,;yledir; (S 1 S, 2 kg /ton: Petrol ana kayas olamaz, nadiren do al gaz ana kayas olabilir.

2 Kg/ton S2 S g < 6 kg/ton: Orta derecede ana kaya -potansiyele sahiptir. S2 6 kg /ton: yi derecede potansiyele sahip ana kaya.

OLGUNLA MA Petrol olu nnumn son safhasnda, birincil gme veya daha sonra, hazne kaya veya yak n civarnda olgunla mann gerekle tii birok aratrmaclar tarafndan kabul edilmektedir. Bu safla daha ar bileenlerden d k molekl a rlnda hidrokarbonlarn meydana gelmesini yanstan bir dizi de iimleri ierir. Bu safhaya OLGUNLA MA ad verilmektedir ( ekil 5).

PETROL OLU UMU ORGANIK DOKULAR ESAS (PROTO) GEN OLGUN --HAM PETROL HAM PETROL HAM PETROL

ekil 5. Petroln Olgunla rna Safhalar.

Buna gre petroller iki gruba ayr lmaktad r. A. GEN (Nafta veya Asfalt tabanl ): Yksek molekl ve d k API arlkl, dk N ve C oran , yksek slfr ve oksijen miktar var dr. API de eri (American Petroleum Institut) bir a rlk keidir. API nn yksek deerleri zgl a rln dk deerine kar gelir. API nn dk deerleri de zgl a rln yksek olduunu gsterir. .A.PI 141.5 60' de 0F zgiil a rl 131.5 t r

Bana benzer, Avrupa'da ba ka bir lek kullan lr. Bu Baume derecesidir. Her iki lekte zgl a rlkla ilikilidir. 30

Baume derecesi

140 60F de zgl a rlk

130 dur.

B. OLGUN (Parafin Tabanl); Sedimanlar iinde da lm organik madde artan s ve basn etkisiyle bileiminde de iikliklere maruz kalr. Bu de iiklikler eitli-aratrmaclar taraf ndan ayrntl bir ekilde incelenmi .ve de iik isimlendirmeler verilmitir: ekil 2'de gen, olgun ve organik metamorfiznaa safhalar ayrd edilmitir. Bu ayrt edilen safhalarda artan derinlik, s caklk ve basncn rol byktr. Organik maddenin bu ko ullar karsndaki davramlarda farkl olmu ve eitli safhalarda retilebilecek hidrokarbonlarda ekilde gsterilmi tir.

Ismin olgunlamadaki etkisi : Birok ara trmac hidrokarbon oluumunda snn nemine de inmilerdir (Stevens, Bray ve Evens). Ayrca aktel tortullarda az miktarda bulunan hidrokarbonlardaki n-parafinlerin da'lmyla ham petrol ve ana kayadakilerin ok farkl olduunu grmlerdir.Philippi (1965); ABD de Ventura havzas nda miyosen ya l ana kaya tortullarnda petroln 115 C'i a an rt ssnda olutuunu ve eyil-hidrokarbon bileiminin olgunlamas iinde 150C rt ssma ihtiya oldu unu gstermi tir. Daha nce, petroln tortullar iinde da lm organik maddenin termokimyasal ilemlerle olutuuna iaret edilmitir. Petrol olu umunu salayan ssal paralanma (thermal craking) reaksiyonlar iin, kil minerallerinin katalizrl ile uzun sre etkin s gereklidir. Issal enerji, dnyan n merkezinden yzeye do ru kayalarn zelliklerine bal olarak s aknuna dnr. Bu s akm jeotermal grady an (Geothorrnal Gradient) deyimi ile ifade edilir. Bu derinlik ile snn artn gsterir. Jeotermal Gradyan de erleri 1.8C /100 m ile 6C /100 In aras nda deiir ( ekil-6). ekil-6'da derinlik /jeotermal gradyan ili kilerini ve petrol olu umunu gstermektedir. Genel olarak petrol olu umunun 65C ile baladn ve 149C a kadar devam etti ini kabul etmekteyiz ( ekil 2, 7). ekil 7, Petrol oluumunun, Jeotermal Gradyan ve derinli e bal olarak nasl gelitiini gstermektedir. Kartsev ve di erleri (1971); Hedberg (1974); Tissot ve di . (1974) 1000 m. ile 4500 m. arasnda bir sv penceresinin olutu una inanma31

7000/lt

l

,,

I6000

6 0 D iklerin kmas 1101 )01 2 0zUlmez 1 ztilabilir Fulvik asit

Hamik asit

ekil 14. Organik maddenin humik ve fulvik aside dbmisinn

Kerojen ve karbonlu materyallerin zlas maddesi olarak altrunaszyla petrol kkeni :Petrol kkeninin aklanmasnda deiik jeolojik faktrlerin dikkate alnmas gerekir. Petroller Kambriyen sonu ile Tersiyer sonuna kadar tannmaktadr. Kambriyenden ba lamak suretiyle Devon'a kadar petrol iin k maddesi yalnz denizel organizmalar ve bilhassa fitoplanktonlar sz konusudur. Daha sonra artan bir lde petrol ana kaya fasiyesine gre karasal bitki materyalleride kat lmtr..

Aktel sedimanlarda petrol olu umu iin kesin bir delil yoktur. petroln k maddesi dikkate ahndmda petrol olu umu iin minimum kme derinliinin 500 m olmas gerekmektedir. Bugn petrol oluumlar]. 7000-8000 n . derinlie kadar ular. Fakat bu derinliklerde yalnz gaz bulunmutur. Dnyadaki tannm petrol yataklarmda s caklk 1 50-160C aras nda bulunmaktadr. Hemen hemen dnyadaki petrol yataklar= hepsi sedimanter kayalar iindedir. Kum ta lar % 60 ve karbonath kayalarda % 40 oran nda reze vuar oluturmaktad rlar. Petrol yataklamun byk o unluktaki petroln kayna ince taneli ve.

45

EfYOK KI YASAL DE $1 M 131RtriM DIYAJENEZ ZLM EZLI

KEROJE N

s sA

pE i imKAIAJE

NET

R. , 2 Karbon art. karbontasmo METAJENEZ

0ru ieri i'

20 40 60 80 petrol ieri i %

loo

ME1AMORFt7

ekil 15. Organik maddenin evriini ve petrol olu umu CH-karbonhidrat AA-aminoasit FA-fulvikasit "HA-hrmikasit L- lipid

karbonea zengin anakayalar gsterilmektedir. Bugn iin denize!, bataklk ve gl sedimardarmda petrol olu tuu bilinmektedil. Hatta kmrl damarlarn bulunduu yerlerde bile ekonomik olmayan petrol oluumlar' grlmtr. Yukar da yanstil n bu jeolojik ko ullar alt nda a adaki sonulara varabiliriz: Yerel jeotermal gradyana ba l olarak petrol olu umu iin ana kay- ann ninimum 500-1000 m grlmesi ve snn en az ndan 50-60T, ykselmesi lzu rm vard r. -- Petrol olu umu iin kaba olarak birka yzy l veya milyon sene gemesi gerekir. Aktel sedimanlardaki bitum ile petrol bile imi kyaslanrsa, aktel bitumlarm petrole gre ok az bidrokarbon (% 3-12) atomlar 46

ihtiva etmektedir. Bitumlar n dk derecede kaynayan aromatlar ve asfalt ihtiva etmedi i grlr. Jeolojik gzlemlere uygun olarak petrol olu umu u ekilde takdim edilebilir. Taze sedimanlarda ince da lm organik materyal, artan arlk ve derinlik ile diyajenetik de iikliklere u rar. Artan s etkisi ile zlmeyen organik maddeden znr bitum ve bununla beraber hidrokarbonlar ayr lr. Hidrojence zengin maddelerin ayr lmas ile geride kalan zlmeyen organik maddelerdeki aromatla ma derecesi gittike artar Metamorfizma veya kmrle me ykselir. Sedimanlardaki ince da lm organik maddeler petrol literatrnde umumiyetle kerojen olarak isimlendirilmi tir. Bu yksek polimerli, organik zeltilerde erimez ve yksek slarda oksijen yoklu unda hidrokarbonlar retir. Bundan dolay petroln nenli k maddesi olarak grlr. Yaplan laboratuvar analizleri ile kerojenin byk bir k smnn karbonlu materyal, organik ve bitkisel kkenli oldu u anlalmtr. Petrollerin kabaca farkl kkenli fraksiyondan olutuunu syleyebiliriz. Bunlardan a) 350, b) 350-500, e) 500'den byk molekl a rlkl olanlardr. Kerojen veya karbonlu maddelerdeki bozulma, kompleks bileiklerden 'balayarak metana do ru devam ederek sona erer. Kerojenin ssal paralanmas ile ilgili yaplan deneyler mevcuttur. Bu deneyler petroll istler zerinde Almanya'da gerekle tlrilmitir (Welte, 1965). Eosen ya l petrollii eyillerde yap lan bu deney sonular aada iizetlenmitir ( ekil-16).

1 O llJ

0

200 300 Deney s s 4 00

500

ekil 16. Seyillerde la: ve ekstrakt iligkisi

47

Grlebilece i gibi s artyla birlikte ekstrak miktar da artmaktad r. Deneyde 300C a kadar ekstrak miktar daha fazla, daha yksek slarda ise bu ykseli daha yava olarak devam etmektedir. Deneyde gzlenen di er bir geli me ise 350-410C aras nda gaz knn daha yksek olduudur. zlen ekstrak ile bu ekstrak iinde bulunan hidrokarbon oranlarda deiik sonular vermektedir, Ekstrak-Hidrokarbon oran 20-30 aras nda oldu u zaman s 200 C't gstermektedir. 300-350C civarnda bu oran 100-150 aras nda, 350C in stnde ise oran 180 civarna ykselmektedir. Deney ssna bal olarak elde edilen ekstraksiyonlardaki de iik hidrokarbonlarm (parafinler, aromatlar ve heterokomponentler) miktar ekil 17 ve 18 de gsterilmi tir.

Itoetarokosponantler en 300 lromatlar E 200 "-> 200 300

E

7:n

Llooo 200 300 400 Deney

500 C

200 300 400 500 600 Deney 5 51

c

ekil 17. eyillerde s ve ekstrakt ili kisi

ekil 18. eyillerde s ve hidrokarbon ilikisi

ekil 17'de aromatlar ve heterokomponentlerde 350C a kadar kuvvetli bir art gstermektedir. 350C dan sonra da yine belirgin bir art grlmektedir. 400C den sonra heterokomponentlerin azald da ileri srlmektedir. ekil 18'de grlen doymu HC'larda 350 C'a kadar yine kuvvetli bir art gstermektedir. Bu deneylerle ayr ca heterokomponent, arornat ve parafin hidrokarbon miktarlar = deney ssna bal olarak toplam ekstrak miktarndaki durumlarda akla kavu turulmutur. Deney sonucu aromatlarm hemen hemen sabit kald , heterokomponentlerin s artyla azald ve doymu HCIarnda artt belirlenmitir ( ekil-19). Bu deneyler petroll istlerdeki kerojenin ssal paralanmas yla petrole dn mn yanstmaktadrlar. 48

B

I

TtIM

EK

STR

AK

TI

Parafin veya doymu HC Aromatik PC

n Parafin izo Parafin Naften veya siklo Parafin

Naften Aromatlar Aromatlar Reine veya N50 l3ile ikleri Asfaltlar

1

0.eterokomponentler

ekil 19. Bitum Ekstraktunn sutun kromatografisiyle aynlmas

Deney sonular n yle zetleyebiliriz. 1. Suni olarak organik maddenin ssal paralanmas yla meydana gelen deiiklikler tabiattaki derine gmlme ve zaman faktryle oluumuna byk bir benzerlik gsterir. 2. Kerojenden ssal paralanma ile zlebilir s nrl miktarda organik madde elde edilebilir. Genellikle HC'lar n byk bir ksm 300-350C arasnda elde edilmektedir. Bu snn stndeki veriler nemsiz grlmektedir. 300-350C aras ndaki ekstrak HC oran 20-30 arasndadr. Bu da HCIann en yksek de erini gsterir. Bu analizler petrol ana kaya anlam veya belirlenmesi iin ok nemlidir; 3. Petrollerin ve sedimanlarn jenetik snflamalar nda doymu HC larn kullanlmas aromatlardan daha uygun olur. Grld gibi bitum ekstrakt stun kromata rofisiyle avnlabilmektedir ( ekil-20).

Parafin hidrokarbonlarx ',;100 E60U.I

kronatlar - Motarokoaponantlar

E o E. 20 o 200 300 Deney s s 400

ekil 20. Ekstraksiyondaki hidrokarbonlann ili kileri

49

BLM IvPETROL OLU UMUNDA JEOTERMAL GRAD V AN VE ISI AKISININ NEMI

Tarifler :Daha nce s cakln ve jeotermal gradyan n petrol oluumundaki nemine ksaca de inilnitir.

Jeotermal gradyan (Geothermal Gradient) :Yeryznden yerin derinliklerine do ru inildiinde scaklk artmaktadr. Birim derinlikteki s caklk art miktarma jeotermal gradyan denir. Jeotermal gradyan birimi C /100 m, C /Km. F /100 m, F /Km olarak ifade edilebilir. Jeoterm-al gradyan, bulunan yerin jeolojik yap s ve sedimanlarn litolojisine gre de i iklik gsterir. (Lysak, 1970). Sedimanlar n litolojisindeki nemli deiiklikler jeotermal gradyan e risi zerinde grlebilir. Yeryznn ortalama gradyan 1.4 F /100 In. dir. Bu de er jeotermal sahalarda art lar gsterir. rnek verecek olursak, mperial Valley (A.B.D.) de 65.4 C /100 m. dir. Italya'daki Larderello sahas nda 80 C /100 m.dir. Jeotermal gradyan yan nda kullanlan dier bir terimde jeotermal ad mdr (Geothermal step). Bu 1 C s caklk art iin, gerekli olan derinliktir ve n / C olarak ifade edilir.

Is Ak s (Heat Flow) :Yer kabu unm derinliklerine do ru gidildike scaklk artar, yerin merkezinden d ksma yani kabu a doru bu snn (enerji) yay lmas olur. Buna s aks denir (Lysak, 1970; Klemme, 1975). Yer derinlikle50

rinden gelen bu enerji yzeye ordan da atmosfere da lr. Denizlerde ise deniz suyuna verilir. Is aksnn birimi nicro-caljem2.san. veya ksaltlm ekli HFU (Heat Flow Unit) dir. Yeryznn normal' s aks 1.5 10 % HFU dur (Lee ve Uyeda, 1965; Elder, 1965). Is aks deerleri 0-3 HFU arasnda yayhrsa "Normal alanlar", 3 den byk HFU olan yerler "Termal olanlar" olarak kabul edilir. Yerin jeolojik yap s da s aksmn deimesine neden olur. rnek verecek olursak;

YER Kalkerler Paleozoyik yal orojenik alanlar Mesozoyik-Senozoyik ya l Oroj enik alanlar Okyanus ha% zalar Okyanus ortas srtlar j Okyanus ukurlar

ISI AKI I 0.92 0.17 1.23 0.4 1.92 1.28 1.82 0.99 . 049 0.53 1.56 0.61

Tablodan da grlecei gibi Paleozoyik ya l blgelerde s aks dk, Mesozoyik ve Senozoyik ya l alanlarda ve okyanus ortalar nda jeotermal enerji alanlar nda s aks ok yksektir. rnek talya'da Larderello sahas s aks 6-16 HFU, Japonya'da Hokkaido sahas nda ise 15 HFU. Yine fay zonlarnda da s aks yksek de erler gsterir (Lysak, 1970). I stsal iletkenlik (Ther nal Conductivity) :

B kayacn kendisine has s iletme zelliidir. Birimi mili.calemC. san. olarak verilir. eyillerin ssal iletkenlii yaklak 2, kiretalarnda 3.2, kumtalarnda 4.15, kuvars mineralinde 15 tir. (Gupta ve dier, 1970). Jeotermal gradyan, s aks ve ssal iletkenlik aras nda q = KT gibi bir ba lant vardr. q-s aks, K-ssal iletkenlik, T-Jeotermal gradyan, K mili cal /cm C san. olarak bulunur. Herhangi bir yerin jeotermal gradyam ve buna ba l olan s aks, jeolojik gemite bugnknden farkl olabilir. Petrol olu umunda etkili olan bu parametrenin birbirleriyle olan ili kileri ekil 21'de gsterilmektedir. ekilde ak bir durumda petrol oluumunu ve geliiminde scaklk, Jeotermal gradyan ve derinlik aras nda ilikiler grlmektedir. 51

1.0

1.2

JEOTERMAL GRADYAN 1.6 1.4 1,3

1.8

2.0

5000

2 00S AZ?F ? 4 R(3 \-- \I)

1 5000

NP'.

3, C \P .,-*

50 00 50 00

,t

0 Vs

25000

P."--

(L,

o35000

ekil 21. Yeralt Scakhma bal olarak hidrokarbonlarda dikey zonlanma (Landes, 1967)

PETROL OLU UMUNDA SICAKLI IN NEMI Daha nceki bilgilerimizde petrol ve tabii gaz n organik kkenli olduunu, bununda sedimanlar iinde biriken organik maddelerin (kerojen) ssal de i imi ile petrol anakayasindan tredi ini sylemitik. Petrol olu umunun organik kkenli oldu u ara trmaclarn byk bir ksm tarafndan kabul edildi i aklanmtr (Vassoevi ve dig. 1970-1972; Tissot ve Espitaiie, 1975; Guillemot, 1964; Levorsen 1967; Welte 1965 v.d.). Petrol olu umunda snn en nemli bir faktr oldu u da yine ara trmaclar taraf ndan kuvvetli bir ekilde vurgulanmaktad r. Organik maddenin petrole dn mesinde etkili olan faktrleri yle sralayabiliriz. a. Scaklk b. Jeolojik zaman e. Basn d. Bakteri etkisi e. Kimyasal etkenler. 52

Scakln petrol olu umu zerindeki etkisini belirlemek iin saha gzlemleri ve laboratuvar analizleri yap lmtr (Tissot ve Pelet, 1971; Maksimov ve Safanova, 1973; Week, 1971 ve Levorsen, 1967). a. Laboratuvar Deneyleri: Laboratuvarlarda, ana kayadan al nan rneklerden sv ve gaz hidrokarbonlar elde edilebilir. Backer (1974) de petrol kuyular ndan ald ana kaya rneklerinden kapal kaplar iinde ve oksijensiz ortamda stmak suretiyle s v ve gaz hidrokarbonlar elde etmi tir. Bu deneylerde scaklk devaml ve dakikada 9C artrlmtr. 130C sya kadar, ana kaya iinde bulunan ve jeolojik zamanlar boyunca olu mu ve ana kayadan g etmemi hidrokarbonlar srv latrlmtr. Bundan sonra 480C ye ula ldnda ana kayadaki kerojenden, yeni s v ve gaz hidrokarbonlar tremi tir. Ayn ekilde dier ara trmaclarda (Bordonare 1970; Durand ve Espitalie 1973; Tissot ve Pelet, 1971) buna benzer sonular elde etmilerdir. Dier yandan bitmlu istler zerinde yap lan deneyler kerojenin petrole dn mesinde scakln nemini belirgin bir ekilde ortaya koymutur. Bitml istler, bol oranda kerojen ieren ince taneli sedimanter kayalard r. Bu kayalardan s caklk yardm ile (yaklak 500 C) ist petrol elde edilebilir. Bu petrol ham petrole ok benzer. Bitumlu istlerden petrol retimi bilhassa 1973 y lndaki petrol krizinden sonra hzlanmtr. Bu yolda yeni metodlar geli tirilmi ve de gelitirilmektedir. Ayn ekilde kmrlerden petrol ve gaz retimi de h zlanmtr. Bu ilemler iin gelitirilmi metodlar kullanlmakta ve daha da modern ve ekonomik metodlarm geli tirilmesine allmaktadr. Bilhassa B. Almanya'da 1973 ylndaki petrol krizinden sonra gerek bitmlu istlerden ve gerekse kmrlerden azami enerji retimine ba lanmtr. Memleketimizde ise bu metodlarn kullanlmas henz ekonomik grlmemektedir. Bu yntemlerle elde edilecek enerji retiminden nce bitmlu istlerin bu konuda ekonomik olup olmad n belirlemek gerekir. M.T.A. Enstitsnde bu hususta ara trmalar grlmse de yeterli nem ve hassasiyet verilmemi tir. Oysaki biz de ok blgelerde bitumlu istler ve asfalth istler mevcuttur. b. Saha Gzlemleri: Petrol yataklar nda yaplan gzlemler sonucu, yzey den derinliklere doru hidrokarbon zonu belirlenmi tir. Alta doru: a) est gaz zonu, b) Petroll zen, c) Petrol-gaz zonlar dr (Sokolov, 1975; Vassoevic ve di erleri, 1972). 53

a) st gaz zonunda sadece metan gaz vardr. Bu gaz biyokimyasal kkenlidir. Yani aerobik ve anaerobik bakterilerin organik maddeye etkisiyle olu ur. Bu yolla olu an metana (CH 4 ) bataklk gaz, (marsh gas veya vamp gas) denir. Batakl k gaz C i ynnden daha zay f olduu iin scaklk etkisiyle olu mu olan dier derindeki gazdan kolayca ayrhr. Gazn olu um derinliini baz yazarlar 800-1200 n . olarak ve oluum ssn da 50C a kadar kabul etmektedirler. Daha altta s caklk etkisiyle alnan metan gaz na bu gei te d nlmektedir (Hedberg, 1974). b) Petrol zonu; bu zonda en ok petrol yer al r. Burda petrolle birlikte elbette gaz da bulunur. Petrol zonu.nun derinli i ve kalnl deiiktir. Ihtiva etti i petroln yo unlu u yukardan a a azalr. Petrol zominun st yzeyinin s cakl 60C alt s cakl ise 135C olarak kabul edilmektedir (Vassoevic ve dig. 1970), Baz yerlerde alt yzey scakl 175C ye kadar kabilir. Baz yazarlara gre de bu zon 60-160C aras nda smrlanmtr. e) Petrol ve gaz zonu; Landes (1967) kuyu loglar ndan elde etti i bilgilerle ekil 21'de hidrokarbonlarda gzlenen d ey zonlamay vermitir. Bu petrol zonlar nn derinli i blgenin jeotermal gradyan na baldr. Pusey (1973) yer yzndeki nemli petrol yataklar nda yapt aratrmalar sonucu petrol olu umunun 65-150C aras nda oldu unu benimsemekte ve bu zona s v penceresi ad m vermektedir (liquid window) ( ekil 22). Daha altta yani 300F veya 150C den sonra s v bidrokarbonlar s etkisiyle gaza dn t "termal gaz zonu" yer al r. Buradan da s v lidrokarbonlar n bulunduu derinlik blgenin jeotermal gradyana ba ll ortaya kar. Buraya kadar sz edilen s cakhklar ( ekil 2 ve ekil 21 de) petroln ana kayadaki durumlar iin geerlidir. Oysaki bugn bu s caklk deerlerinden daha kk petrol yataklar mevcuttur. te burda, petroln olu tuktan sonra g etti ini hatrlamamz gerekir. Bu konuya ayr ca deinilecektir. Ayrca buna, jeolojik geli imler, blgesel ykselmeler ve yrenin s ak sndaki de i ikliklerde neden olabilir. Kmrl sahalarda, sedimanlar iinde s v penceresi olmaks zn gaz olu umlar' grlr. 54

2 000 U-

4000-J Z

60000

8000 2 4 3 JEOTERMAL GRADYAN 5 6

ekil 22. Yeralt scaklgna bal olarak hidrokarbonlarda gzlenen zonlanma (Pusey, 1973)

ekil 23'te imdiye kadar anlat lan hidrokarbon birikimindeki dikey zonlamay zetleyebiliriz. Verilen derinlik de erleri yaklak olup, hidrokarbon zonlar yine blgenin jeotermal gradyaruyla. ilgilidir.T R

BIYO_ ENIK- I E 2-J 3

C, AZ-0-6-- T- s cakl k R - vitrinit o yans mas

zLU 4

Vj, PE T '' OL '.I ..,. GAZ .

300

13.--

0D

3,0

ekil 23 Hidrokarbon zonlar (Urban, 1976; Vassoyevich, 1970; Sokolov, 1976)

Yzey ve kuyu numunelerinden elde edilen de iik derinlikteki Tersiyer ve Jura ya l eyil rnekleri ayrntl olarak incelenmi tir. Her bir rnekteki hidrokarbon, reine ve asfalt miktarlar yla toplam organik karbon miktar hesaplanm Hidrokarbon Reine Asfalt .. goToplam Organik Karbon 55

mlme arttka ve scakl k ykseldike, yukardaki oranda nemli art lar grlmektedir. Kerojen miktar nda ise bir azalma olmaktad r ( ekil 24). Buradaki art bilhassa 1500 m'den sonra a k olarak grlmektedir.

500

DE R NL K 1m )

1000 1500 2000 2 500

LC Reeine Asfalt Top1.0rganik Karbonasfalt/Topl. Org . karbon'a oran

ekil 24. Paris Havzas , Jura yal eyillerdeki HC Reine (Tissot ve di erleri, 1971)

Sedimanter havzalarda diyajenez'den sonra geli en gmlme ve buna paralel olarak artan s cakln etkisiyle gerek ana kayan n mineral bileiminde ve gerekse ana kaya iinde bulunan organik maddenin (kerojen) kimyasal ve fiziksel zelliklerinde nemli de iiklikler olur. Scaklk artyla oluan bu gelimeleri bir tablo halinde gsterebiliriz. Bu isimlendirmeler yazarlara gre de iiklerde sunabilir ( ekil 25). Bilindii gibi e it kerojen mevcuttur. Kerojenden, artan s ile hidrokarbonlar retilebilir. Bu hidrokarbonlar n yannda da H 20, CO 2 gazlarda d ar kar. Bu kerojenden kan rnlerin oran , kerojen tipine ba ldr. Kerojen, sapropel ynnden zengin ise, daha ok s v HC olu acaktr. E er kerojen hmsce zengin ise esas olarak HC lar olu ur. Doada ise bu maddelerin m terek bulundu u kerojen mevcuttur. Kerojen tiplerinden artan s ile olu an HC'lar ekil 26 da gsterilmitir. Scakln etkisiyle kerojende olan de iiklikler : Petrol ana kayas nn gmlmesiyle kerojenin fiziksel ve kimyasal zelliklerinde nemli de iiklikler gzlenir. a. Element yzdesi ve oranlar ndaki de iiklikler. 56

L TO J E N E Z SED MANTOjENEZ

OLUAN PETROL VE GAZ

M PROTOD YAJENEZ

ETAN

C 13 -ynnden fakir MESODIYAJZVEZ APODYAJENEZ PROTOKATAJENEZ MEOOKATAJENEZ APOKATAJENEZ METAJENEZ .ekil 25. Litojenez ve hidrokarbon olu um ilikisi

PETROL OLU UM FAZI GAZ FAZI

Kaya metamorfizmas organik maddenin grafite dOn wesi

0.1

0.2

ekil 26. Kerojen tipleri ve hidrokarbon retimi (Tissot ve Espitaile, 1975)

Kerojeni oluturan C, H, O, N ve S elementlerinin yzde ve oranlarnda, kerojenin geirdi i scaklk geliimine gre deiiklikler olur. Ana kayamn gmlmesi artt ka, kerojendeki C yzdesi artar, 0 ve S yzdeleri azalr. H ve N. yzdelerinde ise pek belirgin bir de iiklik 57

O grlmez. Kerojendeki H /C = H (Hidrojen ndeksi) ve 0 /C (Oksijen indeksi) oranlar bilinen kerojenin hangi tr olduunu ve hangi hidrokarbonun tiiretilebilece ini gsterir (Jonathan, 1976; Tissot ve Espitalie, 1975).h. Vitrinit k yansma gcnde de iiklikler: Karasal kkenli bitkilerin linyit krntlarndan olan vitrinit, kerojen iinde belirli oranda bulunabilir. Bu maddenin yanstm.a gc parlat lm yzey zerine gnderilen ktan yans yan miktarnn emilene oramdr. Bu oran, Ro olarak bilinir ve % ekliyle ifade edilir. Vitrinitin yanstma gc, kerojenin geirdi i metamorfizmaya gre de iir. Metamorfiz na artt ka yans ma gc de artar. Vitrinit yans ma de erleri HC larn olgunluk safhalarm yansitmas nedeniyle nemlidir. Ro = 0-0.50 % ise ok az petrol olu umu

Ro

0.50-1.0 % ise bol petrol olu umu

Ro ---- 1.0-3 ,/,, ise ya ve kuru, gaz olu umu grlr. Petrol olu musa bile gaza - dnr.R, '> 3 ise gaz ve s v HC bulunmaz. Bu organik maddenin n.etamorfize_ oldu unu yani grafite dn tn gsterir: e. Spor ve pollenlerin renk ve k geirgenliklerinde de iiklikler: Organik maddenin metamorfizmayla spor ve pollenlerin renk ve k geirgenlik zellikleri de iir. kelme esnasnda beyaz, kirli beyaz ve k geirgen olal lu fosiller ilerleyen gmlme ve artan s de erleriyle sar, kahve ve siyah renkli olurlar. Sar renk st gaz zonunu, kahve renk petrol zonunu, siyah renkte alt gaz zonunu gsterir (Urhan, 1976). Spor ve pollenlerin bu zellikleri ya mikroskop alt nda gzle veya k miktarn lmek suretiyle saptanr (Raynould ve Robert,

1976).d. Fluoresans zellikte de iiklikler Kerojen, floresans Zelli i olan bir organik maddedir. Organik meAamorfizma - derecesi artt ka kerojenin bu zelli i azalr. Vitrinit yan- suna gc % 1.5 oldu unda, -Kerojenin floresans zelli i tamamen kaybolur (Rynould ve Robert, 1976). 58

Laboratuvar deneyleri yakla k 300F (150C) ta kerojenin bu zelliinin tamamen kayboldu unu gstermi tir. Organik maddenin bu zelliiyle de HC'un olgunla na derecesi ve dolays yla petrol ihtimali belirlenebilir. PETROL ARAMALARINDA SICAKLIKTAN FAYDALANMA IMKANLARI Daha nceleri belirtti imiz gibi, petroln byk bir ksm kumta hazne kayalar nda bulunmaktad r. Gerek saha ve gerekse laboratuvar gzlemleri derinliin artmas yla buna bal olarak scaklk ve bas ncn, da artt n gstermitir. Petrol hazne kayas olan kumta larmn da gzeneklilii do ru: orant kolarak azal r ( ekil 27). Bu hususta ok ayrntl incelemeler yap lMt r.

V> GO ZENEKL111K 20 15 10 2b 30 35

15000

Z 10000 C;)

39 C

95C SICAKL K C

144 C

ekil 27, Kumta gzeneklili inin derinli e bal olarak de iimi (Klemme, 1975)

Artan derinlikle birlikte s caklkta artmakta ve petroln viskositesi azalmaktad r. Bu verilere gre, yksek jeotermal gradyan veya s aks yksek olan sahalarda petrol ve gaz s ortamlarda olu acaktr. Yksek scaklktan dolay a dahhk d ecek ve dolaysyla petroln g kolayla acaktr. S ortamlardaki gzeneklilik daha byk olacak, nemli miktarda petrol ve gaz hazne kay-ada toplanacakt r. .59

Sonu olarak, yksek s aks olan alanlarda k rntl hazne kayalar iinde petrol bulma imkanlar daha byk olacakt r. Fakat bu sonu o sahada petrol ana, hazne ve rt kaya fasiyesleriyle kapanlar n mevcut olmas yla geerli olur. Jeotermal alanlar ise s aksnn ok yksek olmas dolaysyla petrol aramac lnda nemli de ildir. Sovyetler Birliinde petroll alan n jeotermal gradyan de eri 1.4-2.7F /100' fit aras nda yer alr. Viyana havzasnda petroll alan n jeotermal gradyan 1.4-2.0F 100' fit aras ndadr. Texas eyaletindeki petrol yakalar nda bu de er 1.4-2.7F /100' fit aras nda yer alr. Miyosenden bu yana okyanusla makta olan E e denizinde 1-2.7 HFU arasnda s aks de erleri belirlenmitir. Yunanistan E e denizinde Ta oz adas yaknlarnda petrol yataklar bulmu ve retmektedir. E e denizinin dier yerlerinde de petrol bulma ihtimali yksektir. Bu denizde gelecekte elbette petrol aramalar yaplacaktr. Bunun iin gerekli zaman ve teknolojinin seimi ve tedariki yap ldnda balanabilir. Grabenlerde, yksek s aks yannda petrol olu umu ve kapanlanmasna ok elveri li zel bir sedimantasyonun bulundu unu belirtmek gerekir. Yukarda verilen rneklere gre s als 1.5-3.0 HFU, jeotermal gradyan 1.4-5.0F /100'fit aras nda olan krntl sedimantasyonun bulunduu alanlar ekonomik miktarda petrol verebilir. Petrol olu tuktan sonra ge zorland ndan, bu g esnas nda s da petrol ile birlikte daha az s cak ortamlara ta nacaktr. Bylelikle petroll blgeler evreye oranla daha fazla sya sahip olurlar. Bylece petroll blgelerin jeotermal gradyan ve s aks daha byk, izoterm e rileri yzeye daha yakn olacaktr. Grld gibi, jeotermal gradyan ve s als petrol aramalarnda ok nemli ip ular vermektedir. Organik madde zerine snn etkisi ve HC olu umunu, kmrl maddelerle karlatrdmzda aadaki tablo elde edilir ( ekil 28). Bu karlatrma tablosu, Reynolud ve Robert, 1976; Hood ve (lig. 1975, tarafndan verilmitir. 60

ekil 28. Organik metamorfizman n mitleri-hidrokarbon olu umu ve bunlarn karkulatulmam

THYIL ti(111d >1

vitrinit yans mas

karbon %

florr. sana

spor pollen ronji

s oaklk hidrokarbos olussau oc 1

a; ;., ... +.,U4 *

2111

0.2 0.25 0.3

< Ti

&T,

7 0.4 0.5 0.6

SI

P ITR 01.if,Of

77 . 87. 91 2.6[O I

(175 oc)

135 C

YA GAZ.

1.5 2.0

KURU GlZ"f I :

G Z03

& I S:MUT:V 3.0

GAZ TOK 93.5

BLM TABII KATI PETROL B TUMUNUN PETROLOJ S VE .ADLANDIRILMASI

Kat petrol bitundar nadir olarak petrol yataklar olu tururlar (Helmut Jacob, 1976). Bunlar sedimanlar iinde kristal bo luklarn' dolduran, atlaklarda, fosil bo luklarnda ve dier mikroho luklarda dolgu olarak ok s k bulunurlar. Byle mikro bitundar petrol ana kayas ve hazne kayalarda da grmek mmkndr. Kat petrol bitumlar sert linyit safhas ndan grafit safhas na kadar meydana gelebilirler. Grafit safhas ndaki bitum kimyasal olarak bitum olmay p yalnz bitum kkenindendir. Morfolojik grn kat bitumlarm ay-r mmda hi bir bilgi vermez. Yalnz optik zellikleri (reflexiyon zelli i) yardmyla petrol immersiyonunda ay rmak mmkndr. Asfalt ve asfaltitler az veya ok petrol irnmersiyonunda zlrler. Bu nedenle bu tip bitumlar mersiyonunda filme almak ve daha sonra petrol-immersiyonunda reflexiyon zelli ini bulmak gerekir. Kat hitumlar < % 0.2 kadar bir reflexiyon deerine sahiptirler. Reflexiyon de erleri yalnz hitumlarn ayrmnda yeterli olmamaktad r. Bunun yannda Floresans zelliklerinin veya dierlerinin de belirlenmesi gerekmektedir. Asfaltlarda reflexiyon de eri hemen hemen % 0 iken grafite -dnm bitumlarda A, 10 kadardr. Bitumlardaki .Floresans de erleri de ' 0 ile > ,4, 20 aras nda yaylr. .Ayrtman olan di er bir zellikte apraz nikel alt ndaki davranlardr.. Zayf yanstma zelliine. sahip olan bitumlar optik olarak izotroptur. Petrol, Gaz ve Ozokerit burda bir istisna te kil eder. Ozokerit optik olarak anizotrop ve de iik bir kristal yap s sunar. Di er benzer bir zellikte bit tmn znrl veya mikro ak noktasdr. Bu gzlem zel bir mikroskop alt nda yaplr. 62

Kat petrol bitumunun isimlendirilmesi ve s n fland rlmas : Bu .snflama fiziksel ve kimyasal analizlere dayanmaktad r. Bu s niflama byk bir o unlukla kabul edilmitir. Kniirler bu s nflamaya alnmamlardr. Snflama: a) Ozokerit b) Asfalt, Gilsonit. Glanzpech ve Grahamit e) Liverit, Wurzilit ve Albertit d) Epi-, Meso-, ve Kata-impsonit Gruplarn Petrolojik zellikleri : Bu gruplarn nemli zelliklerine ksaca de inilecektir. , a) Ozokerit : Floresans, zellii kuvvetli-ok kuvvetlidir. Optik olarak anizotrop ve petrolszdr. Bu zelli i nedeniyle optik. izotrop olan Asfalt ve Wurzilitten ayr lr. Petrol ihtiva eden Ozokerit.; optik olarak izotrop ve floresans de eri ok fazlad r. Bu zellikle petroldekine benzer, fakat aggregat durumuyla petrolden ayr lr. b) Asfalt, Gilsonit, Glanzpech ve Grahamit Bu grup bir geliim ilerleme srasn karakterize eder. Bu s ralamada, reflexiyon de eri artar fakat floresans de erleri azalr. Asfalt ve dier asfaltitler az veya ok olarak ya -immersiyonunda zlr. Bu nedenle su-immersiyonunda incelenmesi gerekir. mmersiyon ya veya Benzinde ziilme zelli i, zlmiyen Wurzilit ve Albertitt'en ay rtman zellik olarak kullan lr. c) Liverit, Wurzilit ve Albertit : Bu bir geliim srasn gsterir. Liveritten Albertit'e do ru reflexsiyon de erlerde bir art floresans de erlerde ise bir azalma grlr. Liverit naftanik bir asfaltt r. Optik zellikleriyle imdiye kadar normal asfaltlardan ayrlamamtr. Wurzilit ve Albertit immersiyon yanda ve benzinde zlmez. Bu zellikleriyle Asfalt ve Asfaltitlerden ayr lr. 63

d) mpsonitler : Bunlar karbon karakterli olup metamorfik bitum rndrler. mpsonitler hem Grahamit hem de Albertitlerden olu abilir. Bunlarn alt reflexsiyon de erleri % 0.8 -st reflexiyon de erleri ise yakla k % 10 dur. Bu geni yaylml Reflexsiyon de erleri nedeniyle yazar EpiMeso ve Kata impsonitlere ay rmtr. Epi-mpsonitlerde reflekoryan 0.8 2.8 % MesoKata77 "

2.83.5% 3.5 10 %

99 "

Btn impsonitler floresans zelli i gstermezler. mnersiyon yanda ve benzinde zlmez ve akma noktas na sahip de ildirler. Kat petrol bitumlarnm smflandrlmas aada tablo halinde verilmitir ( ekil 29).

KATI PETROL B TUMU (OLGUN OLMIYAN PETROL)

Asfaltca zengin Asfaltit Gilsonit Glanzpecp Grahamit

Ar Parafinik Petrol 1 Hafif parafinik petrol Ozokerit

Naftani k asfalt Liverit Wurzilit Albertit

1 Epi-Impsonit Meso-mpsonit Kata-mpsonit ekil 29. Kat petrol bitumunun deiik gruplarnn kkeninin ematik gsterilii.

Kat petrol bitumlar nn karakteristik ay rtman zellikleri olan floresans ve refleksiyon ili kileri ekil 30 ve 31'de verilmitir.

64

2.5

N 0

o

ASFALTIT, G LSONIT, GLANZPECH, MPSONT O WURZ LiT OZOK E R T

1.5 O O N OC. o

ffi

S1CIL-3O

oo.s

oWURZ IL TASFALT T

WWRZ T

GILSONI T

O O O

GLANZPECH RAHAM T

ERI - I MPSON I T

1.5

O oo

05

.

.

1.0 REFLEKS YON

k O

0.3

O OO

ASFALT, G L SON T, GLANZPECH O WURZ L IT ALBERT T

/. FL U O RESA NS

EKIL-31

0.1

G'ILSONIT O ou O OO O 00 O O WURZ LIT

e

e

GLANZPECH O 0 0 O

ALBERT T 01 0.2

0 3, '4 REFLEKS YON

ekil 30. ve 31. Tabii kat petrol bitumlarnn fluoresans ve refleksiyon iligkileri

65

BLM VI PETROL YAGLARININ FIZIKSEL ZELLIKLERI

Petrol jeologu iin, petrol ya larnn nemli olan zellikleri a a dadr. 1. Yo unluk (zgl arlk) 2. Hacim 3. Adalhk (Viskosite) 4. Krlma indisi 5. Floresans zelli i 6. Optik etkinlik 7. Renk 8. Doku 9. Akma noktas 10. Patlama ve yanma noktas 11. Genileme katsays . 1. Younluk (Ozgl Arlk): Bir maddenin yo unlu u belli bir hacminin a rldr. ABD'de ayak kp ba na libre ile anlat lr veya gr Ic n 3 cinsinden verilir. zg' a rlk, bahis konusu madde ile saf suyun e it hacimlerinin ai,;-; rlklarmn orandr. Hacim; s caklk ve basntan etkilendi i durumlarda, hacim ve s caklk koullar belirtilmelidir. ABD'de uygulama da 60F (15,4C) ve 1 atmosfer bas ntaki petrol ve suyun birim hacimlerinin a rl karlatrlr. De iik scaklkta yap lan lmler sz konusu s caklk koullarna dn trlr. Ham petroln fiyat nn yo unlu u ile ilgili ol66

mas nedeniyle yo unluun tayini ve bilinmesi nemlidir. Yo unluk petroln bile imi ve ihtiva ettii gaz miktar na ba ldr. Doymu hidrokarbonlar (Metan v.d) hafif molekll Hidrojen iyonlar ihtiva ettii iin yo unluklar daha kktr. Aromatlarda ise daha fazlad r. Bu durumda gaz miktar yo unluu d rc etkide bulunur. Petrollerin younluklar 0.5-1.0 aras nda yaylr. Yo unluk iin de iik birimler kullanl r. ABD'de API, Avrupa'da ise Baume dereceleri ayn amala kullamlr. Petroln bulundu u derinlie gre yo unluk azalr. Fakat kuraldan ayrlan durumlarda grlmektedir. Bilhassa s cakln artmas ile petroln yo unluu kuvvetli bir ekilde azalr. API a rl ; zgl arlk, viskosite ve zgl a rlkla ilgili dier fiziksel zelliklere bal olmayp arzuya gre al nm bir arlk le idir. API'nn dk deerleri, zgl a rln yksek deerlerine kar lk gelmektedir. API 141.5 60F de zgl a rlk 131.5

Buna benzer bir birimde Avrupa'da kullan lr. Buna Bauma derecesi denmektedir. Bauma 130 formlyle veriler.

60F de zgl arlk

Younluk ile bu birimler arasnda. aadaki ili kiler vardr. Yo unluk 60F (15.4C) 1.0000 0.9333 0.8750 0.8235 0.7778 Bauma Derecesi 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 API Arl 10.0 20.1 30.2 40.3 50.4

Scakln zgl a rla olan etkisi: Scaklk 60F 100F 200F 300F zgl arlk 1.00 0.98 0.96 0.92 API Deeri 10.0 12.9 15.9 22.3 67

Grld gibi scakln art younluun dmesine neden olmaktadr. Ham petroln farkl scaklklardaki a rl 60F'ta a rlk 0.90 0.80 0.70 API deeri 25.7 45.4 70.6 0.00036 0.00039 0.00049

C her bir (1 F) s caklk deiimi iin arlktaki de iim miktardr. Ham petrol yo unluunun derinlik ile azald n sylemitik. Buna aadaki veriler rnek olabilir. Derinlik (Fit) 500-2000 2000-5000 5000-6000 2 Hacim: Petol ve gaz beraberce bir petrol yata nda meydana gelmektedir. Her ikiside birbiri iinde kolaylkla zlebilir. Petrol iinde znen gaz miktar, basnla do ru orant ldr. Yani basn ne kadar yksek ise zlebilecek gazda o oranda yksek olur. Petrol iinde her bir gaz tanecii o ortamda yaln z bulunuyormu gibi zlr. Artan bas nla orantl olarak petrol daha fazla gaz olarak hacmini geni letir. Bu durum doygunluk bas ncna eriinceye kadar devam eder. E er petrol zerindeki basn doygunluk basncndan daha fazla artacak olursa petrol iinde artk gaz zlemez ve bu noktaya eri tikten sonra da artan bas nla petroln hacminde azalma olur ( ekil 32). 3. Adablk = Viskosite: Viskosite, petroln akellnn bir lsdr. Yksek viskositeli bir sv a r olarak hareket eder. Viskositenin birimi poise olarak al nr. Bunun yzde biri Centipoise (cp) dir. Ayr ca bir de kinematik viskosite vard r. Bu viskosite Poise'nin yo unlua blnmesinden elde 68 API 30-35 35-40 40-45 Younluk 0.88-0.85 0.85-0.82 0.82-0.80

ILK

HACIM h, 100

DOYG 'J NL UK NOKTAS

70 50 20 (BAS N )ekil 32.. Petrol'de basn-hacim ili kisi

edilir. Ham petroller 1-120 cp aras nda bir viskositeye sahip olurken tuzlu su 0.5 cp gibi bir viskositeye maliktir. Viskosite, petrol iinde zlm gaz miktarna baldr ve petroln bile imi ile ok yakndan ilgilidir. Ar molekll petroller (Aromatlar) daha viskosdurlar, doymu hidrokarbonlar (metan vd.) ise daha az viskos olup retimleri bu nedenle daha kolaydr. Viskositesi yksek olan a r petrollerin i letilmesi iin deiik metodlarla onu akc hale getirmek mmkndr. Bu metodlarm banda scak su buhar , CO 2 verme v.b. gelmektedir. rnek olarak 50 at ve normal yatak s caklnda B. Almanya'da yaplan deneylerden petrollerde Rhme Lingen Lben Rhlermoor Reitbrook 4. Krlma indisi: Krlma indisi petroln kimyasal bile inine bali olan karakteristik bir byklktr Krlma indisi deerleri petroln yo unluuna gre 1.39-1.60 arasnda yay hr. Krlma indisi, petroln yo unluu ve kimyasal bile imi ile ok yakndan ilgilidir. ndis lmleri Abbeen Refraktometresi yard myla llebilir. 69 8 5,5 - 4 115 55 viskosite de erleri bulunmu tur.

35. Floresans: Petrol ve petrol l tumlar ltraviyole n saan kuvars lambas altnda floresans zelli i gsterir. Fliioresans renkleri sar , kahve rengi, yeil ve mavidir. Kk miktarlardaki petrol s vlar bile CC1 4 iin de belirgin bir floresans gsterirler. Bu floresans renklerinin belirmesiyle karot ve krnt numuneler de mevcut petrol hidrokarbonlarm n varl ortaya konabilir. Bu analiz CC1 4 iinde zlm numunenin karanl k bir odada ltraviyole lambas kullanmak suretiyle yap lr. Bu deneyde esas sar ve kahve rengin elde edilmesi o numunede petrol hidrokarbordarm n varlna iaret eder. Ultraviyole renkleri petrol miktar nn ve petrol mevcudiyetinin lsn gsterir: Esas petroln varl sar rengin elde edilii ile anlalr. 6. Parlama Noktas: Petroller kark bileimleri nedeniyle belirli donma ve kaynana deelerine sahiptirler. nk her bir komponant kendine zg de erlere maliktir. Bu nedenle petrollerin komponantlara ayr lmas iin kaynana analizleri yaplabilir Burda e itli s kademelerinde destile edilebilen rn miktarlar tayin edilir Hafif komponantlar metan-hidrokarbonlar gibi daha dk slarda kaynama a balar, ar hidrokarbonlar (aromatlar) ise daha yksek s derecelerinde kaynayabilirler. Petrollerin ilenmesi ve ta nmas iin onun fiziksel zelliklerini tanmak gerekir. Bu zelliklerden biri de parlama ve yanma noktalar dr. Eer bir petrol s vs zerine bir alev tutacak olursak, yava yava stlan petroln buharlar ilk bir ate lenmeye maruz kal rlarsa, bu alevlenme noktas petroln parlama noktas olarak kabul edilir Bu stma ile petrol yanma noktas na erimi demektir. Eer stlmakta olan bir petrol, normal gravite etkisiyle 40 m n. lik geni bir borudan akamayacak bir durumdaki s deeri onun akma noktasn verir. Akma noktas petroln parafin miktarma ba l olup, 32 C ile 55 C aras nda bulunur. Fazla kat parafin de erleri yksek akma noktas na neden olurlar. zet olarak: Bir dizi fiziksel zellikler petroln yataktaki davran m, retimini ve ayn ekilde yklenme ve naklini, kuvvetli bir ekilde etkiler. Bu nedenle sz konusu zelliklerin tan nmas nemlidir. Yksek viskosite kt ak na zelliklerine neden olur. Bu ya gaz zeltisini art r70

mak veya ykselen s ile azaltlabilir. Bu her iki metodta retim, ta ma ve petrolden arndrmada kullanlr. Dk yo unluk, retim esnas nda sondaj borusundan kuvvetli bir ykselmeye neden olur. Yukar daki zellikler petroln ihtiva etti i gaz miktar ile etkilenirler. Petrol jeolo unn esas grevi, mmkn oldu u kadar bu gaz miktar n yksek tutmak ve petrol yata ndan daha fazla retim yapmakt r. retim esnas nda gazn abuk ayrlmas ve petrol yata nn basncnn da hzl bir ekilde d mesi arzu edilmeyen bir durumdur. Onun abuk ayr lmas hem enerji kayna nn yok olmasna hem de retimin gle mesine neden olur. Grld gibi petrollerin fiziksel zellikleri retim, petrolden ar ndrma, tama ve ilemeye etki ederler. Petrollerin bu zelliklerinin nceden belirlenmesi; ilerimizin kolay, sratli ve ekonomik bir ekilde yrmesini Salar.

71

BLM VII PETROL HAZNE KAYASI

GENEL BILGILER: Petrol olu umu mekanizmas n dnecek olursak, sedimanlar iinde ince da lm organik maddelerin jeolojik zamanlar sresince geirdikleri de iiklikler sonucu olu maktadr, fakat bu sedimanlar iinde petrole dn en organik maddeler ilk anda damlacklar halinde bulunurlar. Ilerleyen zamanla birlikte bu damlac klar bir araya gelecek ve olu tuu ortamdan kurtularak kendilerine daha msait olan ortamlara g edecektir. G konusu ise daha sonra ele alnacaktr. te petroln olu tuktan sonra kendine buldu u msait ortam onun hazne kayas n oluturur. Petrol olu tu u sedimanlardan (petrol ana kayas ) mutlaka kurtulup bir yerde birikmeliki biz de ekonomik miktarda petrol elde edebilelim. Petrol olu tuu ana kaya iinde damlacklar halinde dalm bir vaziyette bulundu u srece ordan ekonomik miktarda petroln elde edilmesi mmkn olamaz. Bizim arzumuz petrol olu tuktan sonra gmesi ve uygun bir ortamda birikmesidir. Ite o biriktirdi i ortam ve kayac petroln hazne kayasn oluturur. Bir petrol yata nn olu mas iin; petroln gmesi, gzenekli ve geirgen bir ortam n bulunmas ve uygun bir yap nn da varl gereklidir. , Burda biz, bu hazne kayan n petrol ihtiva edebilmesi iin ne gibi zelliklere sahip olmas gerekti i zerinde duralm. Bir petrol hazne kayasmn gzenekli ve geirgenlik derecesinde iyi olmas gerekir. Bir hazne kayan n gzenekli olmas , taneler aras nda bo luklar ihtiva etmesi demektir. Bu bo luklarn da birbiriyle irtibatl olmasyla ideal hazne kaya zelliini gsterir. Porozite bir kayataki gzenek hacminin kayacn tm hacmna oran olarak ifade edilir ve yzde olarak gsterilir.v P Vb

Vp gzenek hacmiX 100 Vb Kaya hacmi

S

=

72

E er kaya gzenekleri birbiriyle irtibath ise kullan lr poroziteden sz edilir Bilindii gibi bir kaya iinde 2 tip gzenek bulunabilir. Bunlardan biri, birbirleriyle irtibath di eri ise irtibatszdr. Bizim iin nemli olan birbirleriyle irtibath olan gzeneklerdir. Gzeneklerin byklkleri kayacn litolojisine baldr. Bunlar kayac oluturan partikllerin taneboyu, boylanma derecesi, yuvarlakl k derecesi ve paketlenme zellikleriyle tayin olur. Bu elbetteki kumta lar iin geerli zelliklerdir. En ideal hazne kayalar kumta lar ve kireta lardr. Ideal bir hazne kaya olabilmek iin onun yaln z gzenekli olmas yetmez, ayr ca gzeneklerin bykl nn iindeki gaz veya ham petroln akmasna msaade etmesi gerekir. Bir kayataki gzeneklilik deerinin iyi olmas geirgenliinin de iyi olduuna iaret eder (kil ta lar hari) Bir kumta dnelim, bu kumtam oluturan partikllerin kre eklinde olduklarn kabul edersek, partikllerin dizili leri o kayacn gzeneklilik ve geirgenli -ine etki edecektir. ' ' Bildiimiz gibi iki tip paketlenme vard r ( ekil 32 A). s s sss 01s

me.

ffil

aKbisal

bHegzagonal

ekil 32 A.: Paketlenme tipleri

Paketlenme tipleri a. Kbisal b, Hegzagonal

Gzenek tipleri , a. Taneler aras b. Kristaller aras e. Erime bo luu d. Kanal atlak e. Kristal ii f. Reisif ii

Kbisal paketlenmede, e er tane boylar da e itse teorik olarak en byk gzeneklilii verir. Bu de erde yzde 47.5 dur, E er tane boylar eitse bu gzenek bo luu yani deliklilik krelerin bykl ile bir balants yoktur. 73

Hegzagonal paketlenmede teorik olarak gzeneklilik % 25.9 dur. Bu nedenle ok ince taneli kayalar (kil ve marnlar) kaba taneli (ak l) kayalar kadar gzenekli olabilir. Fakat geirgenlik biraz daha de iik grnr. Geirgenlik, bu durumda s vnn veya gaz n gzeneklerden geerken kar lat dirence ba ldr. nce taneli kayalarda s vnn veya gazn gemesine kar gsterilen diren kaba taneli kayalardan daha fazlad r. te bu nedenle de ince taneli kayalarda geirgenlik daha d ktr. E er gzenek bo luklar iinde hareket eden s v veya gazn molekl boyundan daha kk olacak olursa kaya tamamen geiri nsiz olur. E er, klcal bas ncn nedeni olan taneciklerin yzey gerilim kuvvetleri ok yksek ve hareket eden ortamn molekl boylar gzenek deliklerinden kk olacak olursa, kaya iinde hibir hareket olm yacaktr. Bu da kaya iinde mevcut hidrokarbonun normal ko ullarda d ar alnamyaca n gsterir. 0 halde hazne kayan n nemli parametlerinden biri de, k lcal basncn kaya iindeki s v veya gaz darya atabilecek derecede yksek olmasdr. Hazne kayalartnn Jeolojik ve Petrografik zellikleri : Biz sediman kayalarm amac mza uygun olarak kabaca klastik ve kimyasal keller diye ay rt edebiliriz. Klastik kayalar daha nce olumu kayalarn paralanmas ndan meydana gelen materyalden oluur. Kimyasal kayalar ise keltilerden kimyasal ve biyokimyasal yollarla olu urlar. Klastik hazne kayalarda tane bykl ve boylanma dereceleri sk olarak de iir. Bunlar kaya paralar , fosil paralar veya organik krntlardan oiuabilir. Jeolojik olarak klas tik kayalarm olu umu, kuvvetli bir ekilde yerel ko ullardan depolanma ortaM; iklim, ortam ekli, jeokimyasal evre, beslenme alan, tanm.a, depolanma ortam nn su hareketlili i, biyolojik ve dier faktrlerle s k skya bamldr. Bu tip kayalar zelliklerini yatay ve d ey ynde kuvvetli olarak ve uzun mesafelere kadar devam ettiremezler. Bunlar s k olarak merceksi killenmis, veya killerle parmaklanm olabilirler. Bilhassa sahil olu umlar havza iine doru daima killi olu umlara geerler. Nehir kumlar uzun, dar eritler veya parmak eklinde delta depolanmalar olutururlar. Klastik olu umlar denizci, karasal veya glsel olabilirler. Bunlar kaynak alan yaknnda kaba taneli ve kt boylanmal olabilir, sudaki ta nin.a vastasyla tane bykl ne gre bir boylanma ve de iik tane boylu kayalar 74

oluabilir. Bilhassa iyi boylanm temiz kumlar deniz sahilinde olu ur ve kil ieltilerinden yoksundurlar. Bu nedenle eski deniz sahilleri petrol hazne kaya olu umu iin ideal yerlerdir. Bu kumlar en iyi petrol hazne kayac olup tane boylar 0.06-0.3 mm. arasndadr. Karasal ol unlarda s k olarak iyi hazne kaya olma zellikleririe sahip olabilirler. Buna rnek olarak in, Venezuella ve A.B.D. baz hazne kayalar verilebilir. Burda ayr ca karasal oluuklardan nehir yataklarnda kelen kumlarda iyi hazne kaya rneklerine sokabiliriz. Kimyasal olarak kelen kayalar genellikle karbonatlard r. Bunlardan kireta lan, dolomitler, marnl kayalar vard r. Dnyadaki petrol retiminin yap ld hazne kayala ' byk bir o unlukla kumtalar ve karbonath kayalard r. Kimyasal olarak kelmi karbonath kayalar ince taneli ve bu nedenle de primer (ilksel) gzeneklili i az ve dolay syla da geirgenlikleri dktr. Bilhassa organik keltiler (bol fosilli kireta lan) petrol hazne kayac ynnden idealdirler. Bu gibi kayalar byk bir ilkel gzeneklilik ve" dolaysyla da iyi bir geirgenlik sunarlar. Bunlardan baka resifal kireta lan ise ok ideal hazne kayaland r. Bu gibi kayalar koloni halde yaayan organizmalar taraf ndan olu turulurlar (Korallen, Algler, Mercanlar). Bu kireta larnn ilksel gzeneklilikleri ok yksektir. Diyajenez evresinde de geirdikleri olaylar n etkisiyle daha da artabilir. Diyajenezin ilk ve daha sonraki evrelerinde kireta larnn dolomitlemesiyle de gzeneklilikte yakla k olarak yzde on civar nda bir art olabilir. Bu da hazne kaya ynnden iyi bir geli medin. te bu nedenlerle kireta larndAi dolomitle neler petrol aramac lnda nemli bir yer alr. Oolitik kayalarda (kireta ve oolitik dier kayalar) byk bir ilkel gzeneklili e sahiptirler. Kimyasal sedimanlarda ilksel gzeneklilie sahiptirler. Kimyasal sedimanlardaki ilksel gzeneklilik genellikle diyajenetik gelimeler ve deiikliklerle daha iyiye gider. Kayalar iindeki su dolam= deiik etkileri vardr. Bunlarn banda eritrne, atlaklar bytme ve bo luklar geniletme olarak syleyebiliriz. Bu olaylarda kayalann gzeneklilik- ve geirgenli ini artran faktrlerdir. Kimyasal yollarla oluan kayalar, dedritik kayalara nazaran daha devaml ve uzun mesafelere kadar gidebilir, karakterleri ayn kalabilir ve kalmlklan daha fazla olabilir. 75

Tektonik etkilerle; s k dokulu kayalar (kilta , silisli kayalar, kireta lar , dolomitler ve marnl kayalar) ikincil bir gzeneklilik kazanabilirler. Bu geli imler bazen daha ileri safhalara giderek kaya paralanabilir ve daha gzenekli hale dnebilir. Bu geli imlerde petrol aramaclnda nemlidir. Zira kayac n gzeneklilik ve geirgenlili ini artrrlar ve dolay syla petrol ve gaz birikme alanlar oluturabilirler. Bu yolla petrol ve gaz birikintileri magmatik ve metamorfik kayalar bnyesinde de depolanm olabilir. Bunlar n rnekleri vard r. Bu grniinler veya geliimler petroln magmatik ve metamorfik kayalarda geli tiini gstermezler. Yalnz birikmenin bu tr kayalarda da olabilece ine i aret eder. Kaliforniya ve Venezuella da buna benzer rnekler grlmtr. Volkanik lavlar ve tflerde olduka iyi birincil gzeneklilikler gstermektedir. A.B.D. ve Arjantin'de bu tr kayalardan gaz retimi yaplmaktadr. Levorsen (1967)'e gre bir hazne kayan n porozite ve permeabilite deerleri ve de erlendirmesi a ada verilmitir.% Gzeneklilik ! Geirgenlik (md)O 5 5-10 10-15 15-20 20-25

Deerlendirme I nemsiz Fakir Olduka iyi iyi ok iyi

1.0 10.0 10.0 100 100 1000

Deerlerden grlebilece i gibi porozite ile permeabilite aras nda doru bir orant vardr. Porozitenin artmas geirgenliinde artmasna neden olmaktad r. Bu ilgiyi yle gsterebiliriz ( ekil 33).

1Sk

K t rndekil 33. Gzeneklilik-geirgenlik ili kisi

76

Porozite de erleri kayacn gmlme derinli iyle ters orantl olarak geliir. Yani derinlere inildike kayalar n gzenekliliklerinde bir azalma olmaktadr (ekil 34).

GZENEKL .1 1:1 K )0 20 30ol e

40

0

E

2000

40000

G000

ekil 34. Deriiik-gzeneklilik ilikisi

Hazne kayalarda yaplan deneyler sonucu bu yarg ya varlmtr. Buna neden olarak, grlen katmanlarm zerine gelen yeni sediman arlklar= yapt basn gsterilebilir. Petrol, ikincil bir g mekanizmasyla ana kayadan daha gzenekli ve geirgen kayalara hareket etmesi ve uygun yap larda birikmesiyle olu ur. Petroln biriktii ortamlar yani kapanlar daha sonra sz konusu edilecektir. O halde petrol hazne kayalar olarak sahil kumlar', karbonatlar, nehir yataklarndaki kum depolar, nehir dolgular, karbonatli kayalar, kanal dolgular , bar kumlar, deha dalm kanallarn" dolduran kumlar ve en nemlisi de resifal kireta lar grlmektedir. Klastik kayalar yaklak olarak % 60 ve karbonatl kayalardan % 40 orannda hazne kaya oluturmaktadr. 77

Petrol hamle kayalan 4 zelli e sahip olmal d r. Bu zellikler petrol birikintisinin yeri ve boyu bak m ndan farkl derecede nemlidirler. Bunlar; 1. Hamle kayamn yay lm: Hazne kayamn bile imi ile dokusunun devaml l veya devams zligi petrol jeolojisi a s ndan nemlidir. Bu zellik hazne kayamn yay lm alann gsterdi i gibi kapsayacak al kan miktanna da etkili olur. Bu nedenle hazne kayamn kal nl ve yaylm nemli bir parametre olu turur: Petrol birikimi hazne kayamn tmnde olmaz ancak uygun yapnn geliti i alanlarda gerekle ir. Elbetteki bu petrol hazne kayasnda birikecek ak kan miktanna daha ba ka faktrlerde etkili olacaktr. 2. Giizenek alan : Bir kayac n gzeneklilii, kayac n.gzenek alan nn kayacm tm hacmna oran olarak alnr ve birim olarakta yzde ile ifade edilir. b

X 100 formlyle verilir.

Yine gzeneklili in de iik oldu una de inmitik. 'Etkin gzenek alan petrol gmcsi, birik nesi ve kapanlanmas iin nemlidir. Bir kayacn balantl gzeneklerinden bir ak kann gemesine gsterilen kolayln ls de geirgenli i ifade etmektedir. Kayalar n geitgerilikleri deiik metodlarda llebilir. Bilhassa laboratuvarlarda geli tirilen ve hava ile yap lan geirgenlik - deerleri daha fazla nem ta rlar. nk burda suyun kullanlmamas hazne kaya iinde bulunabilecek killi ieltilerden do abilecek hatalar n nne geilmi olur. Bilindii gibi killi ieltiler kayalardaki su veya petrol ak mn! nler. Bu ince taneli olan kilin taneler arasndaki yksek klcallk kuvvetinden ileri, gelmektedir. Bu nedenle killi kayalar iinden s v akm zordur. Geirgenlik Darcy kanununa gre bulunur. Darcy'ni verdii forml k = n .L p . F . t dir.

k- geirgenlik, n- ortam n (s vnn) viskositesi cp., o- ortamdan akan sv miktar cm 3 , F- Sv akmna msaade eden alan cm 2, p- bas n fark , t- zaman, L- numune uzunlu u, geirgenlik birimi darey (d) dir. 78

Eer bir kaya 1 d. lik geirgenli e sahipse, 1 em 3 'lk sv , viskosileri 1 cp, 1 cm2 alandan, 1 cm'lik mesafeyi, 1 sn'de geiyor demektir. 3. Akkan kapsam : Hazne kayadaki etkin gzenek alan n dolduran ak kandr (sv , petrol, gaz v.s.). Hazne kayan n tamam hi bir zaman s v, gaz veya petrol ile doldurulmam tr. Ancak hazne kayan n belirli blgeleri dol duralar. Hazne kaya iindeki ak kanlar hareketli veya hareketsiz olabilirler. Jeolojik zamanlar boyunca ak kann basnc , scakl , yo unlu u ve kimyasal bile imi deiik ko ullar altnda (anma, kelme, biim de itirme ve daha ba ka nedenler) geici veya srekli olarak de itirilebilir ve akkanlar hazne kaya iinde hareket ederler. Bylece ak kanlar yksek enerji potansiyelli alanlardan daha d k enerji potansiyelli alanlara do ru hareket ederler. 4. Hazne kapana: Bu bir birikintideki petrol ve gaz bulundu u yerde tutan zelliktir, Baz jeologlar. kapan denince petroln yer alt nda birikmesine yolveren hazne kayann eklini anlarlar. Kapanlar, hazne kayan n alkanlarmn kazand basn gradyanlanyla da olu abilir. Kapanda, hazne kayan n hem ekli hem de gzenek alan anla lmaldr (Bu konuya ayrca g blmnde de inilecektir.).,

Hazne kapanlan, hazne kayan n yap ve stratigrafi niteliklerinin ok e itli bileenleriyle olu ur. Kapanda o u zaman stte geirimsiz rt yani tavan kayas veya rt kayas vardr. Bu tavan kayas petrol veya gaz n kapandan kurtulup kamas n nler. Bu rt kayas ince taneli sk dokulu kayalardan olu ur. Kapanlara alttan bakt mzda i bkeyli grlrler. Kapan n tavan kavisli olduu gibi al da olabilir. Kapann yap ykselimi iine alabilece i petroln miktarn gsterir. Kapanlar de iik ekillerde olabilirler bu nedenle de s nflandrmalanda deiiktir. Kapan olu turan hazne kayalar n kapan alan ndaki ksm bazen tamamen doldurulmu olabilir. Petrol kapanlannda biriken ,ham petrol, gaz ve su yo unluklanna gre kapan iinde bir dizilime tabi tutulurlar. Her kapanda mutlaka bu akkan bulunmayabilir. Kapan iinde ak kanlarm dizilii a a da grld gibi olur ( ekil 35). 79

Hazne K yoo

ekil 35. Antiklinal bir kapanda hidrokarbonlarm yogunluklarma gre dizilimi

Bir kapanda grlen al kanlar petrol /gaz, petrol /su ara yzeyleriyle birbirlerinden ayr lrlar. Petrol /su ara yzeyinin alt ndaki hazne kaya gzenekleri su ile doldurulmu tur. Bu clokanak dzlemleri yatay veya e ik olabilir. E er alttaki su ktlesi hareketsiz duruyorsa ara yzeyler yatayd r. ayet petrol /su ara yzeyi altndaki su ktlesi hareketli ise ara yzeyler e ik olacaktr. Bazen hareket halindeki bu su ktlesi o kadar kuvvetli bir ak kan potansiyeline sahip olur ki, kapandaki birikinti kapamn kenarna itildii gibi kapandan da uzaklatrlabilir ve dolaysyla kapan bo kalr. Ideal hazne kapanlar aadaki ko ullara sahip olmaldr. a. Hazne kaya ekonomik birikintiyi kapsayacak byklkte olmaldr. b. Hazne kaya iyi bir gzenekliklik ve geirgenlik de erlerine sahip olmaldr. e. Hazne kaya, gaz veya petroln kamas n nleyecek yapsal veya stratigrafi ko ullarn sunmaldr. Bir petrol birikintisi ke fetmek demek yukardaki zellikleri bir arada bulmak demektir. Hazne kayalar kkenlerine gre bir s nflama yaplabilir. Bilindii zere petrol birikintileri byk bir o unlukla tortu! kayalar iinde grlmektedir. Kkenlerine gre u smflama yaplabilir a) Krntl kayalar b) Kimyasal ve biokimyasal kayalar c) Dier e itli kayalar

80

Hazne kayalar olu um zelliklerine gre de a. Denizci hazne kayalar b. Denizci olmyan hazne kayalar. Bu iki snflama birletirilerekte yap labilir. rne in; denizel kireta, karasal kumta gibi, Jeolojik ya a grede smflama yaplabilir. Kretase kireta , Eoson kutam eklinde. Hazne Kayann Adlandu lnan : Petrol retilen hazne kayaya ba msz bir ad vermek ah la gelmi bir adettir. Bu ad raporlara yay nlara ve hatta mukavelelere geer. rnek verecek olursak Midyat Formasyonu, Germav Formasyonu gibi sonunda ise gazl veya petroll kum, verimli kum v.s. adlar kullanlr. Hazne kaya adland rmalar kayacn bileimi kullanlarakta yap labilir. Wilcox, simposon kum gibi. Petrol; denizci, karasal, glgesel ve batakl k keltilerin de bulunmutur. Bu ortamlarda olu an kayalar petroln hazne kayas nda olutururlar. Demekki lzumlu koullarn yerine getirilmesiyle yukarda saydmz kaya e itleri ekonomik miktarlarda petrol verebilirler. Bunlara rnekler vermek mmkndr.

81

BLM VIII PETROL KAPANLARI

Petrol aramac lnda nemli olan birka unsur vard r. Bunlar; 1. Petrol ana kaya fasiyesi 2. Petrol hazne kaya fasiyesi 3. rt kaya fasiyesidir. Sedimanter bir ortamda anakaya zelli ine sahip bir formasy-ondan olu ma a ve birikme e ba layan hidrokarbon damlac klar kendilerine daha uygun gzenekli ortamlara (Hazne kaya fasiyesine) e itli jeolojik kuvvetlerin etkileriyle, birincil veya ikinci! gme tarz nda hareket etmeye zorlan rlar. Petroln bu ekildeki g ile kapanlanmas mmkn olur. Petroln kapanlanmas na msait olan yap lar (petrol kapanlar) e itli jeolojik kuvvetlerin ve ko ullarn etkisiyle e itli ekillerde meydana gelmi tir. Bir petrol kapan nda hidrokarbonlar n kapanlanabilmesi iin o kapan n mutlaka geirimsiz bir katman ile rtlm olmas gerekmektedir. Bir petrol kapan nda hazne kaya yannda rt kayan nda mutlaka yer almas gerekmektedir. Petrol ana kayas kapan bnyesinde veya kapan haricinde olabilir. O halde petrol kapanlar, eitli jeolojik kuvvetlerin ve jeolojik kelme koullarnn meydana getirdi i ve dolaysyla iinde petrol ve gazn alkonulduu yaplardr. Kapan n petrol birikintisi kapsayan k smna petrol haznesi denir. Birikinti kapan n hepsini veya bir ksm n doldurabilir. Petrol haznesinin kapsad petrol miktar : 1, Hazne kayan n hacmna 2. Hazne kayan n etkin gzenekliine

3. B asncna4. Scakha 5. Petrol ile gaz ve su oranlar na ba l d r. 82

Petrol aramalar na, genellikle potansiyel hazne kayalarda petrol kapanlar aramakla ba lanr. Daha nceki d ncelerimizden petrol ve gazn dk potansiyel d erleri ihtiva eden uygun jeolojik yap lar sunan alanlarda birikti ini bilmekteyiz. O halde ya basncn minimum veya klcal kuvvetlerin evreye gre daha d k deerde oldu u blgelerde hidrokarbon birikimi mmkn olmaktad r. E er su ile doldurulmu bir blge kabul edersek, kapanlanma hidrostatik bas ncn relativ minumum bir de ere sahip olmas veya kaya gzeneklili inin bykl ile karakterize edilir. E er hidrostatik bas n a adan yukarya do ru azalyorsa, kapma= en kk bas nca sahip olan en yksek tepede olacakt r. E er burada klcal bas nlar kuvvetli etkili oluyorsa, bu durumda kapan m yapnn en yksek yerinde olmyacaktr. Bilkis kapanm her iki kuvvetin uygun bir de ere eri tii yerde olacakt r. Hidrodinamik gradyanda, bklm bir yapnn en yksek noktasndaki kapanlanmaya kar gelebilir. Petrol kapanlarm n snfland rlmasnda buna etkili olan faktrlerin kullan lmas gerekir. Tabiatta saf bir tipin mevcut olmad n bilkis o unlukla bir tak m faktrlerin etkili oldu unu bilmek gerekir. Kapanlarn olu masnda etkili olan iki kuvvet hidrostatik bas n ve klcal basntr. Hidrostatik bas n etkisiyle yap sal kapanlar, klcal basn etkisiyle de Litoloji (=fasiyes) veya stratigrafi kapanlar oluur. Petrol kapanlar deiik yazarlar tarafndan e itli ekillerde s nflamaya tabii tutulmu lardr. Bunlara birka rnek olarak a adaki snf lamalan verebiliriz.

Clapp'n S nflanmas :1. Antiklinal yaplar 2. Senklinal yap lar 3. Homoklinal yap lar 4. Doma yap lar 5. Diskordanslar 6. Merceksel kumlar 7. Dier yap lardan ayr yark ve bo luklar 8. Yarlmlanma ile gelimi yaplar 83

Heroy'un S nflamas : 1. kelme kapanlar 2. Diyajenez kapanlar 3. ekil deiimi ile oluan kapanlar Wilson'un S nflamas 1. Kapal Hazne Kapanlar a) Katmanlarn yersel biim de itirmesiyle kapanm hazneler b) Kapann farkl gzeneklili i ile kapanm hazneler e) K vrmlanma ve de iik gzeneklilik birle mesiyle oluan kapanlar. d) Yarlmlanma (Normal ve ters faylar) ve de iik gzeneklilik birlemesiyle olu an kapanlar. 2. Ak kapanlar Heald'n S nflamas 1. Katmanlarm yersel biim de iimiyle oluan kaplar 2. Deiik geirimliliin neden oldu u kapanlar Wilhlm'in S nflamas 1. D Bkeylilik gsteren kapanlar 2. Geirimli zonlarda olu an kapanlar 3. Kamalanma ile olu an kapanlar 4. Tuz domlarnda oluan kapanlar Beckmann (1976)'n Snflamas 1. Antiklinal Tipi kapanlar 2. Fay tipi kapanlar 3. Diskordans tipi kapanlar 4. Fasiyes-Stratigrafi kapanlar 5. Tuz domlarmda oluan kapanlar 6. Resif ve Biyohermlerde olu an kapanlar

7. Gml tepelerde olu an kap anlar 8. Jeosenldinal ilerlemelerinde veya graben yap lannda olu an kaplar 9. Dierleri.

Meinhold (1962)' S nflamas1. Yapsal Kapanlar a) Antiklinaller ve domalar b) Normal ve Bind