PETROL JEOLOJİSİ

1. PETROL JEOLOJİSİ KONU 7 PETROL ARAMA YÖNTEMLERİ

2. Petrol aramak son derece zor, zahmetli ve masraflı bir iştir. Yatırımların karşılanmama riski çok yüksektir. Petrol arama çok disiplinli bir çalışmayı gerektirir. Ancak arama ve saha geliştirme aşamasında en fazla görev jeolog ve jeofizikçilere düşmektedir. Bugün petrol şirketlerinde en çok tercih edilen kişiler yarı jeofizikçi-yarı jeolog olan kişilerdir. • Jeolojik çalışmalar jeoloji harita alımı, stratigrafi kesitlerinin ölçülmesi, yapısal ve tektonik araştırmalar, fasiyes araştırmaları, porozite ve permeabilite tayini, organik jeokimya, yeraltı haritalarının yapılması gibi saha ve laboratuar araştırmalarını içerir. • Magnetik, gravite ve sismik gibi jeofizik araştırmalar ise arama, sondaj ve saha geliştirme esnasında kullanılırlar.

3. PETROL ARAMADA JEOFİZİK YÖNTEMLER Petrol aramacılığında kullanılan çok sayıda jeofizik yöntem olmakla birlikte bunlardan üç tanesi son derece önemlidir: 1-MAGNETİK2-GRAVİTE3-SİSMİK

4. PETROL ARAMADA JEOFİZİK YÖNTEMLER MAGNETİK METOD

5. Kayalar içerisindeki mineraller yerin mıknatıslanma kuvvetine bağlı olarak manyetik özellikler kazanırlar. • Manyetik metodun amacı kayaların mıknatıslanma özelliklerindeki farklılıklara dayanarak farklı kayaların belirlenmesidir. • Petrol aramalarında magnetik araştırmalarla belirli bir sahadaki magnetik alanın şiddeti ölçülür. • Bir bölgede magnetik alan şiddetindeki farklılıklar yerin magnetik alanındaki değişimler ile o bölgede bulunan kayaların hacim ve magnetik süseptibilite (geçirgenlik) lerinin bir sonucudur. • Bölgedeki yer magnetik alanı belli ise oradaki kayaların magnetik şiddeti doğrudan ölçülebilir.

6. Magnetik araştırmalar karadan, gemiden veya uçakla yapılabilir. Magnetik alan şiddeti magnetometre ile ölçülür. • Magnetik araştırmalar petrol aramalarının ilk aşamalarında gerçekleştirilir. • Havza temelinin topoğrafyasını belirlemede • Fayları belirlemede • Magmatik veya metamorfik kayaların çökel kayalardan ayrılmasında • Volkanik kayaları, dayk ve enjeksiyonları, lav akıntılarını belirlemede kullanılır.

7. MAGNETİK METOD Dünyamız büyük bir mıknatıstır ve kendine özgü bir magnetik alanı vardır. Bir mıknatısın kutupları arasındaki kuvvet A . M1 . M2 F = r2 Formülü ile ifade edilir. Burada F = İki kutup arasındaki kuvvet (Magnetik alan şiddeti) A = Sabit M1 ve M2 = Kutup şiddetleri r = Kutuplar arasındaki mesafedir.

8. Magnetik alan şiddeti birimi Gamma veya Oersted’dir. 1 Gamma = 10-5 Oersted’dir. • 1 Oersted birim magnetik kutuba bir din’lik kuvvet tatbik eden alan şiddetidir. • Dünyanın magnetik alanı zaman içerisinde değişiklikler gösterir. Bu değişimler anlık, günlük veya yüzlerce yıllık olabilir. Güneşten kaynaklanan manyetik fırtınalar sonucu gelişen günlük değişimler önemlidir ve magnetik prospeksiyonlarda bu değişimler düzeltilerek etkileri giderilmelidir. • Bu düzeltmeler sonucunda o bölgedeki magnetik fırtınalardan doğan anomaliler giderilerek jeolojik nedeni olan anomaliler bulunmaya çalışılır.

9. Ölçülen magnetik alan şiddeti bileşeni değerlerine göre gerekli düzeltmeler yapıldıktan sonra bu değerler bir harita üzerine konarak münhanili bir harita yapılır. Magnetik alanın yatay ve çoğunlukla da düşey bileşeni ölçülür. • Petrol aramaları ile ilgili magnetik çalışmalarda elde edilen anomaliler genellikle arama yapılan havzanın temel kayalarını oluşturan ferromagnezyen mineraller açısından zengin magmatik veya metamorfik kayalardan ileri gelir. Çünkü çökel kayaların magnetik süseptibiliteleri ve süseptibilite farkları genellikle küçüktür. Bu nedenle çökel kayalar magnetik anomali haritalarında bariz bir anomali vermezler.

10. Kuzey Anadolu’nun manyetik haritası

11. PETROL ARAMADA JEOFİZİK YÖNTEMLER GRAVİTE METODU

12. Dünyamız tam ve homojen bir küre olsaydı yeryüzündeki her kütleye eşit bir çekim uygulanacaktı. Ancak dünyanın şekli ve yapısındaki farklılıklar nedeniyle farklı bölgelerde farklı ivme değerleri ölçülmektedir. Gravite metodunun amacı bu farklı ivme değerlerinin belirlenmesi ve buna neden olan unsurların belirlenmesidir. • İvme değerlerindeki farklılığın başlıca nedenleri şunlardır: • Dünyanın dönmesi • Bulunulan enlem • Yükseklik • Topoğrafya • Jeolojik özellikler

13. Gravite metodunda gravimetreler yardımı ile araştırılan bölgede yerçekimi ivmesindeki değişimler ölçülür. İvme birimi gal (Galieo) dır. 1 miligal 1/1000 gal’dir. • Gravimetre ölçümleri iki nokta arasında deniz seviyesine göre iki nokta arasındaki fark elde edilecek şekilde yapılır. Daha sonra diğer faktörlerin bu değişime etkileri ortadan kaldırılarak gravite anomalisine neden olan jeolojik faktörler yorumlanmaya çalışılır.

14. Eğer bir kaya kütlesinin yoğunluğu çevreye nazaran büyükse pozitif, küçükse negatif anomalilere neden olur. • Gravite haritaları çökel havzalarının genel mimarisini anlamada kullanılırlar. Düşük yoğunluklu çökellerle dolu olan çökel havzaları negatif anomalilerle belirgindir. Yüksek yoğunluklu temel kayalarının oluşturduğu yükselimler, sırtlar vb. ise pozitif anomalilerle belirgindir. • Gravite metodu ile bilhassa çevreye nazaran düşük yoğunluklu tuz domları ve yüksek yoğunluklu resifler iyi belirlenebilir.

15. Farklı jeolojik ortamların gravite ve manyetik kesitlerdeki görünümü

16. Kuzey Anadolu’nun gravite haritası

17. PETROL ARAMADA JEOFİZİK YÖNTEMLER SİSMİK METOD

18. Sismik metod doğal ya da suni olarak yaratılan titreşimlerin (deprem dalgası) kayalar içerisinden geçerken uğradıkları değişimlerin incelenmesi esasına dayanır. • Deprem dalgaları esas itibariyle ikiye ayrılır: • 1- Cisim Dalgaları • P dalgaları • S dalgaları • 2-Yüzey Dalgaları • Rayleigh dalgaları • Love dalgaları

19. CİSİM DALGALARI : P DALGALARI • Hızları en fazla olan ve kayıt merkezine ilk gelen dalgalardır. • Titreşim hareketleri yayılma doğrultusundadır. Bu nedenle boyuna dalgalar olarak da bilinirler. • İçinden geçtikleri cisimlerin zerrelerini birbirine yaklaştırır ve uzaklaştırılar. Bu nedenle kompresyon veya dilatasyon dalgaları adı ile de anılırlar. • Sıvı ve gaz gibi rijid olmayan maddeler içerisinden de geçerler. • Sismik araştırmalar genellikle P dalgaları yardımı ile yapılır

20. CİSİM DALGALARI : S DALGALARI • Kayıt merkezine ikinci olarak gelen dalgalardır. • Hızları P dalgalarına göre daha düşüktür. • Titreşim hareketleri yayılma doğrultusuna dik düzlem üzerinde aşağıya ve yukarıya doğrudur. Bu nedenle enine dalgalar adıyla da bilinirler. • Sıvı ve gaz gibi rijid olmayan birimler içerisinden geçmezler.

21. YÜZEY DALGALARI • Cisim dalgalarına göre hızları az, periyodları büyük ve boyları daha uzun dalgalardır. • Kayıt merkezine en son gelen dalgalardır. • Yeryüzünde veya yeryüzüne yakın yayılırlar. • Rayleigh dalgaları yerin serbest yüzeyinin oluşturduğu dalgalar, Love dalgaları ise elastik dalga hızları farklı tabakaların bulunduğu ortamlarda oluşan yüzey dalgalarıdır.

22. S, P ve Yüzey dalgalarının etkileri

23. Bir P dalgası oluştuktan sonra yerkabuğu içerisinde ilerlerken hızları farklı olan tabakalarla karşılaştığında bu dalga enerjisinin bir kısmı yansır, bir kısmı da arakesit yüzeyinde kırılarak alttaki tabaka içerisinde yoluna devam eder.

24. Sismik prospeksiyonun esası yeryüzünde veya yeryüzüne yakın yerlerde sismik bir titreşim yaratarak bu hareket sonucunda oluşacak dalgaların yeraltındaki tabakalardan geçip yansıma ve kırılmasından sonra geri dönen dalgaların geliş zamanlarını ve amplitüdlerini ölçmeye dayanır. • Sismik prospeksiyonda refraksiyon (kırılma)dan çok refleksiyon (yansıma) dalgaları incelenir.

25. Eğer kayaların akustik hızları biliniyorsa refleksiyona neden olan arakesit düzlemlerinin derinlikleri hesaplanabilir: vt D = derinlik v= akustik hız t = gidiş-dönüş zamanı D = 2 v nin değeri kayaların elastisitesine ve yoğunluğuna bağlıdır. Çökeller kompaksiyona uğradıkça yoğunluk ve akustik hızları artar.

26. SİSMİK VERİLERİN TOPLANMASI • Sismik prospeksiyonda ya yeryüzünde patlayıcı kullanılarak ya da bir ağırlık düşürülmek suretiyle sismik dalga oluşturulur. • Bu dalgaların yeraltından yansıyıp yeryüzüne dönüş zamanı belirli şekilde düzenlenmiş jeofonlar aracılığıyla alınarak kayıt merkezine gönderilir ve burada kaydedilir. • Atış noktası ile jeofonlar arasındaki uzaklık yeraltında inilmek istenen derinliğe bağlı olarak değişir. • Deniz sismiğinde bu iş için düzenlenmiş özel gemiler kullanılır.

27. SİSMİK VERİLERİN İŞLENMESİ ve YORUMU • Jeofonlar ve bunlara bağlı kayıt cihazları tarafından kaydedilen sismik veriler bilgisayar programları yardımıyla işlenerek çeşitli yan etkilerden arındırılır, kalitesi artırılır ve kesitler halinde çizilirler. • Elde edilen kesitler mevcut yüzey ve kuyu jeolojisi verilerinin de yardımı ile jeolog ve jeofizikçiler tarafından yorumlanır.

28. Yorumlanmış sismik kesit

29. PETROL ARAMADA DİĞER YÖNTEMLER UZAKTAN ALGILAMA

30. Petrol aramada bilhassa başlangıç aşamasında kullanılan ve son derece ucuz ve verimli bir yöntem olan uzaktan algılama birkaç metre yüksekten üst atmosfer yüksekliğine kadar yapılabilir. Petrol aramacılığında görsel, radar ve multispektral yöntemler kullanılmaktadır.

31. UZAKTAN ALGILAMA : GÖRSEL YÖNTEM Belli hatlar boyunca ve belli bir yükseklikten uçan özel donanımlı bir uçakla çalışma alanının hava fotoğrafları çekilir. Bunlar üç boyutlu bir görüntü oluşturacak şekilde aşmalı olarak çekildikleri için stereoskoplarla incelenir ve yorumlanarak çalışılan bölgenin jeoloji haritası oluşturulur.

32. Stereografik fotoğraf çiftive jeolojik yorumu

33. UZAKTAN ALGILAMA: RADAR YÖNTEMİ Uçak veya bir uydudan yeryüzüne mikrodalga radyasyonları gönderilip bunların yansımalarının resmedilmesi esasına dayanır. Bu yöntemde bulut, sis vb. gibi atmosfer olayları resim kalitesine etki etmez, gece ve gündüz kullanılabilir. Radar görüntülerinin sıhhat ve detayı çekimi yapan uçağın altına yerleştirilen antenin özelliklerine bağlı olarak değişmektedir.

34. UZAKTAN ALGILAMA : MULTİSPEKTRAL YÖNTEM Bu yöntemde yeryüzündeki termal radyasyon hassas aletlerle ve bilgisayar yardımı ile sayısal olarak kaydedilir. Değerler diğer yöntemlerdeki gibi optik olarak kaydedilmediği için bilgisayarlar yardımı ile işlenerek çeşitli şekillerde değerlendirilebilir.

35. SONDAJ AŞAMASI • Eski dönemlerde petrol sızıntılardan elde edilir, sığ petrol için maden ocakları gibi ocaklar açılırdı. • 19. Yüzyılın sonuna kadar kablolu sondaj aletleri kullanıldı. Bunlar darbeli sondajların bir türüdür ve kablo ucuna bağlanan bir delici ucun belli bir ivme ile kuyuya düşürülmesi esasına dayanırdı. • Günümüzde petrol arama ve işletmede rotary sondaj sistemleri kullanılmaktadır. Bunlar kara ve kıyı ötesi petrol alanları için farklı sistemler halinde dizayn edilmişlerdir.

36. Kablolu sondaj

37. ROTARY SONDAJ • Bir borunun ucuna takılan bir matkabın boru ile birlikte çevirilmesi esasına dayanır. • Boru içerisinden kuyuya sondaj çamuru denilen özel bir sıvı verilerek, kırıntıların yüzeye getirilmesi, matkabın soğutulması ve kuyu basıncının kontrol edilmesi sağlanır. • Kuyu büyük matkapla delinmeye başlanır, belli bir derinliğe gelinince muhafaza borusu indirilerek bununla kuyu cidarı arası çimentolanır. Daha küçük bir matkapla kuyu delinmeye devam edilir. • Rezervuardan zaman zaman karot alınır, bu iş için karotiyerler kullanılır.

38. Kuyuda kullanılan matkap ve kesing çapları Rotary sondaj

39. SONDAJ ESNASINDA JEOLOGUN GÖREVLERİ • Kesilen formasyonun özellikleri hakkında sondaj mühendisine bilgi vermek • Yeraltındaki akışkanlar ve basınç koşulları hakkında bilgi vermek • Muhafaza borusu döşenecek ve karot alınacak yerleri belirlemek • Kuyu loglarının nerede ve ne zaman alınacağını belirlemek, bunların sonuçlarını yorumlamak • Kuyudaki petrol emarelerini değerlendirmek

40. KUYUDA PETROL ÇIKARSA Delinen bir kuyuda petrol çıkarsa ve kuyuda yeterli basınç varsa petrol kendiliğinden yüzeye çıkar. Bu durumda kuyuya muhafaza borusu döşenir, kuyu ağzına bir vana bağlanarak çıkan petrol tanklara alınır.

41. KUYUDA YETERLİ BASINÇ YOKSA Kuyudaki rezervuar basıncı yeterli değilse kuyuya pompa (at kafası sistemi) takılarak petrol çekilir.

42. FORMASYON DEĞERLENDİRME • Sondajlardan edinilen bilgiler bir sahanın araştırılması ve geliştirilmesi açısından son derece önemlidir. • Kuyulardan gelen kırıntılar sürekli olarak incelenir ve gerekli yerlerden karot alınır. Karot alımı son derece pahalı olduğu için mecbur olunmadıkça bu yola gidilmez. • Kesilen formasyonların değerlendirilmesi sondaj esnasında sürekli olarak ölçülen kuyu logları yardımı ile yapılır. • Petrol sondajları esnasında alınan başlıca loglar elektrik, radyoaktivite ve sonik loglardır. • Bu loglarla formasyonun litolojisi, porozitesi, permeabilitesi, basıncı, sıcaklığı, bulundurduğu akışkanın cinsi vb. özellikleri belirlenir.

43. Log cihazlarının yüklendiği kamyon

44. KUYU LOGU ALIMI • Kuyularda log alımı kuyu muhafaza işleminden önce yapılır. • Silindir biçimli sonda cihazları kablo ile kuyu içerisine sarkıtılır ve istenen derinliklerde gerekli ölçümler kaydedilir. • Log alımı ve yorumu özel bir ihtisas dalıdır ve bunun için log analizcileri yetişmiştir.

45. ELEKTRİK LOGLARI: SP LOGU • SP (Spontaneous Potential, doğal potansiyel) logu en eski loglardan biridir. Kuyu içerisinde sonda yukarıya doğru çekilirken sonda içerisindeki elektrod ile yeryüzüne yerleştirilmiş elektrod arasındaki doğal elektrik akımı kaydedilir.

46. ELEKTRİK LOGLARI: SP LOGU • Kuyu içerisini doldurmuş olan sondaj çamuru geçirgen madde görevi yapar. SP ye neden olan akım sondaj çamuru ile formasyon suyu arasındaki tuzluluk farkına dayanır. Na+ ve Cl- iyonları daha konsantre sıvıdan daha seyreltik sıvıya doğru akar ve böylece bir elektrik akımına neden olur. Formasyonun permeabilitesi ile ilgili olan bu elektrik potansiyeli milivolt cinsinden ölçülür.

47. SP ölçümü esnasında kayıt aleti şeyl çizgisi denilen bir baz çizgisinden sağa veya sola doğru hareket ederek bir eğri çizer. Şeyl çizgisinden sola olan sapmalar negatif (normal) sapma, sağa doğru olanlar ise pozitif (ters) sapmalardır. • Normal sapma formasyonun gözenekli kumtaşı veya kireçtaşı olduğunu, ters sapma ise formasyon suyunun sondaj çamurundan daha tatlı olduğunu gösterir. • Eğer sapma yoksa veya zayıfsa bu da formasyonun geçirimsiz olduğunu ya da formasyon suyu ile sondaj çamurunun aynı tuzlulukta olduğunu işaret eder. • Sapmanın büyüklüğü formasyonun permeabilitesi ve formasyon suyu ile sondaj çamuru arasındaki tuzluluk farkı ile doğru orantılıdır.

48. SP eğrisinin şekil ve büyüklüğünü etkileyen başlıca faktörler şunlardır: • Tabaka kalınlığı • Alt ve üstteki tabakanın rezistivitesi • Kuyu çapı • Çamurun geçirgen tabakaya nüfuz derinliği • Geçirgen tabakalar içerisindeki ince tabakalar ve kil miktarı

50. ELEKTRİK LOGLARI: REZİSTİVİTE LOGU • Formasyonların elektrik akımına karşı göstermiş oldukları görünür direnci (rezistivite) ölçme esasına dayanan bir logdur. Rezistiviteyi etkileyen faktörler şunlardır: • Formasyon rezistivitesi • Rezistivitesi ölçülen birimlerin alt ve üstündeki birimlerin rezistivitesi • Formasyon kalınlığı • Çamurun rezistivitesi • Kuyu çapı • Çamur istila zonunun rezistivitesi