TÜRKİYE’NİN YENİ ENERJİ HAMLESİ

Petrol denince çoğumuzun zihninde aynı görüntü canlanır: Yerin altında devasa bir petrol gölü vardır; sondaj yapılır, kuyu açılır ve petrol yüzeye çekilir. Gerçekte petrol bir göl gibi değil de geçirgen kayaların içine, adeta bir süngerin gözeneklerine dağılmış haldedir. Ancak petrol var olmasına rağmen bulunduğu kaya yapısı sıkı ve petrol odacıkları arasında yol yoksa bu yüzden petrol bir türlü hareket edemiyorsa, o zaman devreye son yıllarda geliştirilen kaya gazı/petrolü üretme tekniği ile üretim yapılabiliyor. Bu yazımızda hep duyduğumuz bu kaya gazı/petrolü nedir, nasıl bir teknikle üretilir onu ele alalım.

Günümüz enerji ekonomisinde sıkça karşımıza çıkan kaya petrolü ve kaya gazı tam olarak nedir? Bu kaynakları yeraltından çekip çıkarmak neden klasik metotlarla mümkün olmuyor ve daha da önemlisi, bu teknolojik yaklaşım Türkiye’nin jeolojik yapısına ve enerji haritasına nasıl uyarlanabilir?

Bu yazıda “kaya petrolü” denildiğinde Diyarbakır örneğinde olduğu gibi düşük geçirgenlikli kayaçlardan yatay sondaj ve hidrolik çatlatmayla üretilen petrol kastedilmektedir. Göynük ve Nallıhan’daki bitümlü şeyl ise farklı bir kaynak olup kerogenin ısıtılması yoluyla sentetik petrol üretimini gerektirir.

Geleneksel petrol ve doğal gaz rezervuarlarında süreç basittir. Petrol veya gaz, gözenekli ve yüksek geçirgenliğe sahip (sünger benzeri) kayaç yapılarının içinde bulunur. Bir kuyu açıldığında, hazne içerisindeki doğal basınç sayesinde hidrokarbonlar (petrol ve doğal gaz) rahatça kuyunun içine doğru süzülür ve yüzeye ulaşır. Bu sistemlerde temel problem, petrolün bulunduğu bölgeyi bulmak sonra petrol veya gazı yüzeye taşımaktan ibarettir.

Kaya Petrolü Sahalarında ise petrolün bulunduğu kayaçların geçirgenliği son derece düşüktür. Kayanın içinde petrol vardır ancak hareket edebileceği yollar yok denecek kadar azdır. Bu durumu şöyle düşünebiliriz; içi su dolu bir süngeri sıktığınızda su kolayca dışarı süzülür. Ancak aynı suyu geçirimsiz bir taşın içine hapsettiğinizi düşünün, taşı ne kadar sıkarsanız sıkın su dışarı çıkmaz. Burada hidrokarbon, son derece düşük geçirgenliğe sahip şeyl (marnlı kil taşı), sıkı kum taşı veya benzeri kayaçların mikroskobik gözeneklerine hapsolmuştur. Bir başka deyişle, kayanın içinde petrol veya gaz vardır ancak bunun akıp hareket edebileceği doğal kanallar ve akış yolları mevcut değildir. Kaya petrolündeki temel mesele tam olarak budur. Kaya gazında da durum farksızdır; tek fark, kayaların içinde hapsolan maddenin petrol değil doğal gaz olmasıdır.

Enerji dünyasında son 20 yıla damgasını vuran gelişmelerin başında hiç şüphesiz "geleneksel olmayan" (unconventional) hidrokarbon kaynakları geliyor yani kaya gazı ya da petrolü. Teknolojik olarak bu süreç genellikle tek bir kelimeyle ifade edilebilir yani "hidrolik çatlatma" (fracking). Bu süreç, aslında yer bilimleri ile ileri mühendislik disiplinlerinin kusursuz bir uyumla uygulandığı bir  teknolojiyi temsil ediyor.

Bu nedenle, konvansiyonel olmayan kaynaklardaki asıl zorluk varlığı bilinen hidrokarbonu bulmak değil; bu kaynağı bulunduğu sıkışık yapının içerisinden kuyuya aktarabilecek yapay koşulları oluşturmaktır. İşte üretim teknolojisinin mantığı da bu noktada şekillenir. Mühendislik müdahaleleriyle kayacın içerisindeki temas alanını maksimuma çıkarmak ve yapay akış yolları oluşturmaya çalışılır. Bunun için kaya petrolü ya da gazında, hidrokarbonun sıkı kayaç içinde hapsolması / düşük geçirgenliği aşmak için yatay sondaj ve hidrolik çatlatma yapılır ve petrolün akışı sağlanır.

Jeolojik çalışmaları tamamlayıp petrol içeren tabakayı bulduğumuzu ve kuyuyu açtığımızı varsayalım. Kaya geçirimsiz olduğu için petrol gelmeyecektir. Petrolü kayanın içinden nasıl çıkaracağız? Bu noktada kaya petrolü devriminin iki temel yöntemi devreye girer. Yatay sondaj ve hidrolik çatlatma. Geleneksel petrol kuyularındaki gibi sondaj önce dikey olarak aşağı iner, petrolün bulunduğu bölgeye gelince bir süre daha delme yapılır. Ardından sondaj yavaşça yön değiştirerek petrol taşıyan sıkı, geçirimsiz tabakanın içinde yatay olarak ilerlemeye başlar. Böylece kuyunun kaya ile temas ettiği mesafe kilometreleri bulabilir.

Yatay kuyu açılsa dahi etraftaki kaya hâlâ sıkı olduğu için petrol hemen akmaz. Bu aşamada kuyu içerisine yüksek basınçlı sıvı pompalanarak kayaçta kontrollü çatlaklar oluşturulur. Bu işleme hidrolik çatlatma (hydraulic fracturing veya yaygın adıyla fracking) denir. Buradaki amaç kayayı rastgele parçalamak değil, petrolün kuyuya akmasını sağlayacak bir yol ağı oluşturmaktır.

Basınç düşürüldüğünde oluşturulan bu kılcal çatlakların, kayanın kendi ağırlığıyla tekrar kapanmasını önlemek için hidrolik çatlatma sıvısının içine proppant adı verilen özel nitelikli kum tanecikleri veya sentetik seramik parçacıkları eklenir. Proppantlar çatlak aralarına yerleşerek bir tür "kolon" görevi görür ve petrolün/gazın akacağı açık kanallar bırakır. Kum, oluşan çatlakların arasına yerleşerek basınç geri düştüğünde kayanın kendi ağırlığı ile tekrar kapanmasını engeller ve petrolün geçebileceği kanalları açık tutar.

Kilometrelerce uzanan yatay bir kuyuyu tek noktadan çatlatmak verimsizdir. Gelişmiş sahalarda kilometrelerce uzanan yatay hat tek seferde çatlatılmaz. Hat bölümlere (stage) ayrılır ve her bölüm (segment) sırayla kuvvetli sıvı pompalanarak çatlatılır. Böylece petrolün devamlı akışı sağlanmaya çalışılır. Son yıllarda ivme kazanan otomasyon ve yapay zekâ kullanımı sayesinde, kuyu içi basınç verileri ile sismik izleme verileri anlık olarak işlenerek hangi çatlatma aşamasının ne kadar verim sağladığı sayısal modellemeler ile en uygun hale getirilmektedir.

Kaya petrolü veya kaya gazı üretimini "toprağa delik açıp su basmak" şeklinde basite indirgemek son derece yanıltıcıdır. Bu teknoloji yeraltında uygulanan yüksek bir mühendislik sanatı, yeni bir üretim teknolojisidir. Çağdaş bir saha geliştirme sürecinde; jeolojik modelleme, çok  yönlü sondaj ve çok aşamalı hidrolik çatlatma ile birlikte, destek malzemesi (proppant) teknolojileri ve sürekli veri analizinin bütüncül uygulandığı yoğun bir teknolojik sistemdir.

                         YÜZEY

                           │

                           │  (Dikey İlerleme)

                           │

                           │

                           └───────────────────────────────►

                                Yatay Kuyu (2-3 km)

                         Yatay Kuyu

═══════════════════════════════════════════════════════════

       ↑           ↑           ↑           ↑           ↑

     /   \       /   \       /   \       /   \       /   \     (Yapay Çatlaklar

    / * * \     / * * \     / * * \     / * * \     / * * \     & Proppant Kumları)

═══════════════════════════════════════════════════════════

Bu Teknolojiyi Türkiye’de uygulayabileceğimiz sahalar var mı? Bizim ülkemizde bu yöntem uygulanıyor mu? Dediğinizi duyar gibiyim. Evet, Türkiye'de bu yöntemler artık uygulanmaya başlanmıştır. Yatay sondaj ve basınçlı sıvı ile çatlatma teknolojisine sahip ABD şirketleri ile anlaşmalar imzalanmış ve bu teknolojinin Türkiye’de uygulanmasına geçilmiştir. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı açıklamalarına göre, Diyarbakır’ın Bismil ilçesinin kuzeyinde belirlenen 4 sahada 3 yıl içerisinde toplam 24 sondaj yapılması planlanmaktadır. İlk aşamada yaklaşık 600 km²'lik bir alan test edilmekte olup çevresinde 7.200 km²'lik geniş bir potansiyel saha yer almaktadır. Ancak bu durum 7.200 km²'nin tamamından derhal petrol çıkarılabileceği anlamına gelmez. Bu noktada teknik bir açıklama yapmak gerekir. Petrol sektöründe kaynak, rezerv ve ekonomik olarak üretilebilir rezerv kavramları birbirinden tamamen farklıdır.  

Saha değerlendirmelerinde ifade edilen yüksek miktarlı varil potansiyelleri, jeolojik anlamda "yerindeki toplam hidrokarbon" miktarını gösterir. Asıl kritik veri; test kuyuları, düşüm eğrileri (decline curves) ve kuyu başı üretim maliyetleri analiz edilerek elde edilecek olan "ekonomik olarak üretilebilir rezerv" miktarıdır. Çünkü sahada petrol içeren yapının bulunması, bu petrolün hepsinin üretilebileceği anlamına gelmez hatta sahada bulunan potansiyelin yüzde 15 kadarının üretilebilmesi başarı sayılır. Değişik teknikler kullanarak bu üretim bazen yüzde 30’lara kadar çıkarılabilmektedir.

Geleneksel olmayan bu üretim metotlarının Türkiye jeolojisinde sahadaki uygulamalar ile nasıl bir potansiyeli olduğunu her bölge için ayrı ayrı analiz etmeliyiz. Konuyu doğru okumak için potansiyeli olan hedef  üç farklı jeolojik bölgeyi ve bu bölgelerde uygulanacak tekniği birbirinden ayrı inceleyelim.

Güneydoğu Anadolu’daki Dadaş Formasyonu ve Trakya Havzası’ndaki Hamitabat Formasyonu’nda odaklanmamız gereken çalışma kaya petrolü ve gazı üretmek için yatay sondaj yapıp kayacın etkin geçirgenliğini artırmak ve hidrokarbonun kuyuya ulaşabileceği yapay çatlak ağları oluşturmaktır. Bolu/Göynük ve Ankara/Nallıhan formasyonunda bulunan bitümlü şeyller de yani bitümlü şeyl sahalarında açık ocak yöntemi ile üretim yapıp daha sonra bu kömürden sentetik petrol (Retort) üretimi hedeflenmektedir.                                                                                                       

Diyarbakır bölgesinde bulunan projede, küresel kaya petrolü modelinin yerli sahalara uyarlanması hedeflenmektedir. Önce dikey sondaj ile derine inilecek daha sonra formasyon içinde yatay olarak yaklaşık 3 km ilerlenecek, bölgesel olarak oda oda hidrolik çatlatma uygulanarak petrolün yüzeye akışı sağlanacaktır.     

Diyarbakır bölgesi Türkiye'nin zaten tarihsel olarak geleneksel petrol üretim merkezidir. Bu durum mevcut arama, iletim ve üretim altyapısının hazır olması sebebiyle önemli bir teknik uygulama üstünlüğü sağlamaktadır. Diyarbakır’da açılacak kuyuların başarısı tek başına tüm enerji ihtiyacını karşılamasa da kaya petrolünün üretilebilirliğini kanıtlaması açısından kritik bir eşiktir. TPAO’nun bölgedeki mevcut tecrübesi ve altyapısı (örneğin Katin-6, Derin Barbeş-1 ve Derin Barbeş-3 kuyularından üretilen gazın saha elektriğinde kullanılması) bu süreç için hazır bir zemin sunmaktadır.

Trakya Havzası, Güneydoğudaki petrol ağırlıklı yapının aksine, öncelikli olarak kaya gazı (shale gas) potansiyeliyle öne çıkmaktadır. Bölgedeki Hamitabat Şeyli, düşük geçirgenlikli gaz hazneleri barındırmaktadır. Diyarbakır sahasında uygulanan yatay kuyu ve hidrolik çatlatma mantığının bir benzeri, Trakya’da gaz moleküllerini serbest bırakmak amacıyla kullanılabilir.

Göynük ve Nallıhan da ise organik madde (kerojen) kayacın bünyesindedir. Kayaç madencilik yöntemleriyle (açık ocak) yüzeye çıkarılır, yüksek sıcaklıklarda ısıtma  (piroliz/retortlama) işlemine tabi tutularak katı yapıdan sentetik petrol ve gaz elde edilebilir. Dolayısıyla bu alan diğer iki alan ile hem jeolojik form yapıları hem de işletim teknolojileri bakımından birbirinden tamamen ayrıdır.

ABD’nin kaya petrolü başarısı yalnızca yeraltı zenginliğine değil, teknolojinin zamanla ucuzlamasına ve verimli hale getirilmesine dayanmaktadır. Türkiye için de belirleyici soru "Petrol var mı?" sorusundan ziyade "Petrolü varil başına kaç dolara çıkarabiliriz?" sorusudur.

Süreçteki gerçek başarı; petrolün varlığından ziyade, onun ekonomik, çevresel olarak yönetilebilir ve sürdürülebilir bir maliyetle yüzeye çıkarılmasıyla ölçülecektir. Türkiye böylece petrolü yalnızca arayan değil, onu sıkı kayaçların içinden teknolojisiyle üretebilen bir konuma geçmeyi hedeflemektedir.  

Toplam Okunma Sayısı : 154