E-Dergi Oku 
ÜRET BRÜLÖR
200x200 piksel Reklam Alanı

Kaya Gazı (Shale Gas)

Kaya Gazı (Shale Gas)

13 Åžubat 2013 | TEKNÄ°K MAKALE
175. Sayı (Kasım-Aralık 2012)
9.810 kez okundu

GiriÅŸ
 
2010 yılında ABD’deki kaya gazı üretiminin 4.87 Tcf’ye ulaÅŸarak, ülkedeki toplam gaz üretiminin %23’ünü oluÅŸturması tüm dünyanın dikkatinin bu yeni alternatif enerji kaynağına yönelmesine neden oldu. 2000 yılındaki kaya gazı üretiminin sadece 0.39 Tcf olduÄŸu göz önüne alındığında kaya gazı üretimindeki bu hızlı artışın, ABD için ne kadar önemli olduÄŸu anlaşılır. Ä°thal gaza olan gereksinimin giderek azalması ve gaz fiyatlarının düÅŸmesi sadece ABD’yi deÄŸil, tüm dünyayı etkileyecek bir geliÅŸme olarak deÄŸerlendirilmektedir. EIA’nın (U.S. Energy Information Administration) 2012 yılı raporunda kaya gazı üretiminin 2035 yılında 13.6 Tcf’e yükseleceÄŸi ve bunun ABD’nin toplam gaz üretiminin %46’sını oluÅŸturacağı öngörülmektedir. Aynı kuruluÅŸun bir baÅŸka çalışma raporunda kaya gazı olarak adlanan bu alternatif enerji kaynağının ABD ile sınırlı olmadığı, 32 farklı ülkedeki 48 havzada belirli bir potansiyelin (5750 Tcf teknik olarak üretilebilir rezerv) bulunduÄŸu öne sürülmüÅŸtür. Dünyadaki konvansiyonel gaz rezervlerinin uzun vadede sadece bazı OrtadoÄŸu ülkeleri ile Rusya’da kalacağı gözetildiÄŸinde, kaya gazının bu dengeyi kökten deÄŸiÅŸtiren ve sadece ekonomiyi deÄŸil uluslararası politikayı da etkileyecek bir yeni enerji kaynağı olduÄŸu anlaşılır.
Bu makale, varlığı çok uzun zamandır bilinmekle birlikte, üretim teknolojisindeki bazı geliÅŸmeler sonucunda ancak 2000’li yıllarda ekonomik bir yer altı zenginliÄŸi olarak gündemimize giren kaya gazı konusunu Türkiye’deki ilgili kesimlere ve kamuoyuna kısaca tanıtmak üzere hazırlanmıştır. Makalede; konvansiyonel olmayan yakıtlar arasında bulunan kaya gazının tanımı, nasıl oluÅŸtuÄŸu ve nasıl üretildiÄŸi, Dünyadaki ve Türkiye’deki durumu özet olarak sunulacaktır. Konunun anlaşılırlığına katkıda bulunmak amacıyla daha önce petrol ve gaz oluÅŸumunun ana hatları ile konvansiyonel petrol ve doÄŸalgaz yataklarına da kısaca deÄŸinilecektir.
 
Konvansiyonel Petrol ve Gaz Yatakları
Petrol ve doÄŸalgaz, bünyesinde yeterli miktar ve uygun özelliklere sahip organik madde içeren kayaların ki bunlar ana (kaynak) kaya olarak adlanırlar, derinlere gömülmesi sonucunda artan sıcaklığın etkisiyle organik maddenin kimyasal deÄŸiÅŸim geçirmesi (olgunlaÅŸması) sonucunda oluÅŸur. Sıcaklığın 60-70 oC’ye ulaÅŸtığı derinliklerde önce petrol, gömülmenin devam etmesi durumunda sıcaklığın 100-120 oC’ye çıktığı derinliklerde ise gaz oluÅŸur. OluÅŸan petrol ve gaz ana kayayı terk ederek göç olarak adlanan hareketine baÅŸlar. Göç, petrol ve doÄŸalgazın hareket edebileceÄŸi özelliklere (yeterli gözeneklik ve geçirgenliÄŸe) sahip taşıyıcı ve/veya hazne kayalar boyunca yukarıya doÄŸru gerçekleÅŸir. Bunun nedeni petrol ve doÄŸalgazın özgül ağırlığının hazne kayaların gözeneklerini dolduran sudan daha küçük olmasıdır. Göç, petrol ve doÄŸalgazın birikebilmesine olanak veren koÅŸulların bulunduÄŸu yerlere kadar sürer. Bu kesimler “kapan” olarak adlanırlar. Kapan oluÅŸumu için petrol veya gazın birikebileceÄŸi bir hazne kayaya, birikme için uygun bir geometriye ve petrol veya gazın yukarıya doÄŸru hareketine izin vermeyen geçirimsiz bir baÅŸka kaya türüne (örtü kaya) ihtiyaç vardır. Bu koÅŸulların saÄŸlandığı bölgelerde petrol ve doÄŸalgaz birikmeye baÅŸlar ve konvansiyonel petrol-doÄŸalgaz yatakları oluÅŸur (Åžekil-1). Bu yatakların oluÅŸabilmesi için Åžekil-1’deki unsur (ana-hazne-örtü kaya, kapan) ve süreçlerin (oluÅŸum, göç, birikme) doÄŸru yer ve zamanda petrol sistemi içindeki yerlerinde bulunmaları gereklidir. Petrol ve doÄŸalgaz hazne kayanın gözeneklerinde serbest petrol ve gaz fazı olarak bulunurlar ve açılan kuyulara akarak üretilirler.
 
Åžekil 1- Petrol Sisteminin unsur ve süreçleri. Konvansiyonel petrol-doÄŸalgaz yatakları unsur ve süreçlerin doÄŸru zaman ve yerlerde bir araya gelmeleri durumunda oluÅŸurlar.
 
Konvansiyonel Olmayan Petrol ve Gaz Oluşumları
Yukarda tanımlandığı gibi oluÅŸan petrol ve doÄŸalgaz yataklarının yanı sıra yine hidrokarbon (petrol ve doÄŸal gaz) kaynağı olmakla birlikte, oluÅŸum, bulunuÅŸ veya üretimlerindeki farklılıklar nedeniyle konvansiyonel bu yataklardan ayrılan bir dizi enerji kaynağı konvensiyonel olmayan (unconventional) enerji kaynakları baÅŸlığı altında deÄŸerlendirilmektedir. Bunlar; Bitümlü Åžeyl (Oil shale), Gaz Hidratlar (Gas hydrates), Sığ Biyojenik Gaz (Shallow biogenic gas), Üretilmesi Güç Petrol ve Gaz (Tight oil and gas), Kömür Gazı (Coalbed Methane) ve Kaya Gazı (Shale gas) olarak tanımlanmaktadırlar. Bu oluÅŸumların her biri oldukça farklı bir ÅŸekilde oluÅŸmakta, bulunmakta ve iÅŸletilebilmektedir. Ortak olan nokta her birinin alternatif bir fosil yakıt enerji kaynağı olarak kullanılabilmesidir.
 
Kaya Gazı 
Kaya gazı, yeterince derine gömülerek gaz oluÅŸturma aÅŸamasına (olgunluÄŸuna) ulaÅŸmış ana (kaynak) kayaların bünyesinde hapsolmuÅŸ gaz olarak tanımlanmaktadır. Metan, etan ve propan gibi hidrokarbon gazlarının bir karışımı söz konusu ise de, çoÄŸunlukla metan ağırlıklı (>%90) bir gaz bileÅŸimi söz konusudur. Bir diÄŸer tanımlama ile konvansiyonel petrol sisteminde ana kayalar içinde oluÅŸan ve ancak bir kısmı göç yoluyla ana kayayı terk eden gazın, ana kayanın bünyesinde kalan kısmıdır. Bir kısım gazın ana kayanın bünyesinde kalmasının nedeni, özellikle organik maddenin yüzeylerinde adsorpsiyon mekanizması yoluyla tutulması ve bunun yanı sıra küçük ve baÄŸlantısız veya kötü baÄŸlantılı gözeneklerde serbest gaz fazı halinde birikmesidir. Ana kayalardaki geçirgenliÄŸin çok küçük oluÅŸu ve adsorpsiyon, birikmeyi kontrol eden iki temel mekanizmadır. Adsorpsiyon bir maddenin iyon, atom veya moleküllerinin bir baÅŸka maddenin yüzeyinde tutulması olayı olup, kaya gazı özelinde gazın özellikle organik madde ve bir ölçüde de kayayı oluÅŸturan minerallerin yüzeyinde basınçla doÄŸru orantılı olarak tutulmasıdır. Bu mekanizma ile tutulan gazın miktarı kayadaki organik madde miktarı, yüzey alanının büyüklüÄŸü ve basınçla doÄŸru orantılıdır. Adsorpsiyon maddelerin yüzeyinde gerçekleÅŸen bir süreç olup, maddenin boÅŸluklarının doldurulması olarak tanımlanabilecek absorpsiyondan farklıdır. Önemli farklardan biri de adsorpsiyon olayının geriye döndürülebilmesi, yani yüzeyde tutulan maddenin basıncın azalması sonucu serbest kalabilmesidir. Bu süreç ise desorpsiyon olarak adlanmaktadır. 
Ana kayaların bünyesinde bu ÅŸekilde biriken gazın varlığı çok uzun bir süredir bilinmektedir. Hatta 19. Yüzyılın baÅŸlarında çok sığ kuyular yardımıyla ÅŸeyl türü ince taneli kayaların bünyesindeki bu gazlardan yararlanılmıştır. Büyük ölçekli üretim ise ancak bu tür kayaların bünyesindeki gazın ekonomik olarak üretilmesine imkân saÄŸlayan teknolojilerin 1990’larda geliÅŸtirilmesi sonucunda baÅŸlamıştır. Söz konusu teknolojiler “yatay sondaj (horizontal drilling)” ile “suyla çatlatmadır (hydrofracturing)”. Bunun için önce düÅŸey olarak açılan sondaj kuyuları vasıtasıyla bünyesinde gaz bulunan kayalara ulaşılır. Daha sonra yatay veya eÄŸik sondaj yardımıyla bu birim içerisinde olabildiÄŸince uzun bir mesafe boyunca ilerlenir (Åžekil-2). Yüksek basınçlı su kullanılarak gaz içeren bu kayalarda çatlaklar oluÅŸturulur ve oluÅŸturulan çatlakların temiz ve iyi boylanmış kumla doldurularak tekrar kapanmaları önlenir. Bunun sonucunda, gazın açılan kuyuya doÄŸru hareketlenmesine olanak saÄŸlayan bir aÄŸ yapısı oluÅŸturulmuÅŸ olur. Suyla çatlatma operasyonu için özel donanım ve ekiplerden yararlanılır (Åžekil-3). Bu operasyonunun baÅŸarılı bir ÅŸekilde yapılabilmesi için kayanın kırılgan-çatlatılabilir olması gereklidir. Bunun için de kayaların kırılganlığı saÄŸlayan kuvars ve kalsit gibi minerallerce zengin olması zorunludur. Bir diÄŸer tanımla bünyesinde gaz bulunan tüm kayalardan kaya gazı üretimi için yararlanmak mümkün deÄŸildir.
 
Åžekil 2- Kaya gazı üretiminde kullanılan yatay sondaj ve suyla çatlatma (hydrofracturing) teknolojisinin ÅŸematik gösterimi
 
Åžekil 3- Suyla çatlatma (hydrofracturing) operasyonu için kullanılan donanım. 
 
Bu iÅŸlemin ardından kuyuda basıncın düÅŸürülmesi yoluyla desorpsiyonun baÅŸlatılmasıyla da, hem adsorbe olmuÅŸ gazın, hem de baÄŸlantısız veya kötü baÄŸlantılı boÅŸluklarda birikmiÅŸ olan gazın oluÅŸturulmuÅŸ olan geçirimliliÄŸi yüksek aÄŸ yapısını kullanarak kuyuya doÄŸru hareketi saÄŸlanır ve üretime geçilir. 
Yukarda özet olarak verilen oluÅŸum ve üretim süreçlerinden anlaşılacağı gibi, kaya gazı potansiyeli sadece belirli özelliklere sahip kayalarda bulunmaktadır. Bu özellikler aÅŸağıda maddeler halinde bir kez daha sıralanmıştır:
· Kayalardaki Toplam Organik Karbon (TOC) miktarı  %2’den büyük olmalıdır.
· Kayalardaki organik madde gaz oluÅŸturacak olgunluÄŸa eriÅŸmiÅŸ olmalıdır. Örg. Vitrinit Yansıması (Ro) deÄŸeri % 1.1’in üzerinde olmalıdır.
· Kayalar, olgunlaÅŸmayı saÄŸlayacak kadar yaÅŸlı olmalı veya yeterince derine gömülmüÅŸ olmalıdır.
· Kayalardaki kil oranı mümkün olduÄŸunca düÅŸük, kuvars ve kalsit gibi kırılganlığı arttıran minerallerin oranı ise olabildiÄŸince yüksek olmalıdır.
· Kaya içerisindeki stres dağılımı mümkün olduÄŸunca çift yönlü olmalıdır. Bu yönlere dik olarak oluÅŸturulacak yapay çatlaklar kanatlarda geliÅŸmelidir. 
· Kayaç içerisinde gaz oluÅŸumuna baÄŸlı “normalden yüksek basınç (overpressure)” zonu bulunmalıdır.
Kaya gazı potansiyeli yukardaki özellikleri taşıyan kayaların yeterli kalınlığa ve yayılıma sahip olduÄŸu bölgelerde, jeolojik baÄŸlamda havzalarda, bulunabileceÄŸinden, arama çalışmalarında öncelik havzalarda bu özellikleri taşıyan birimlerin araÅŸtırılması, özelliklerinin belirlenmesi, yayılımlarının ortaya konması ve deneme sondajları için en uygun lokasyonların saptanmasını içeren jeolojik ve jeofizik çalışmalara verilmelidir. Bunların olumlu sonuçlanması durumunda üretim amaçlı sondaj ve suyla çatlatma ve ardından test üretimi aÅŸamalarına geçilmelidir.
 
Dünyada Kaya Gazı
GiriÅŸ bölümünde de kısaca deÄŸinildiÄŸi gibi kaya gazından alternatif bir enerji kaynağı olarak ilk kez ABD’de yararlanılmaya baÅŸlamıştır. Arama ve üretim çalışmaları ilk olarak Texas’ın orta-kuzeyinde yer alan Ft. Worth havzasındaki Barnett Shale isimli biriminde gerçekleÅŸtirilmiÅŸtir.  Havzadaki ilk kuyu 1981 yılında konvansiyonel üretime yönelik olarak açılmıştır. 1981-1990 yılları arasında da bu ÅŸekilde üretim yapmak üzere yaklaşık 100 adet kuyu daha açılmıştır. 1997’den sonra “suyla çatlatma-hydrofracturing”  teknolojisi kullanılmaya baÅŸlanmış ve konvensiyonel olmayan üretime geçilmiÅŸtir. 2000’li yıllarda yatay sondaj teknolojisinin de kullanılması sonucunda bu havzadaki arama ve üretim faaliyetleri çok hızlı artmış ve diÄŸer bazı havzalarda da arama çalışmalarına baÅŸlanmıştır. Günümüzde ABD’de 17 farklı havzada kaya gazı arama çalışmaları yapılmaktadır. Bu havzalar ÅŸunlardır: Appalachian, Black Warrior, Michigan, Williston, Montana, Greater Green River, Uinta-Piceance, Paradox, San Juan, Raton, Permian, Ft. Worth, Palo Dura, Arkoma, East Texas, Forest City, Ä°llinois. ABD kaya gazı arama ve üretiminde öncü ülke olarak başı çekmektedir.
ABD’nin yanı sıra kaya gazı çalışmaları yapılan diÄŸer ülkeler ve ilgili havza veya birimler ÅŸunlardır: Kanada/Horn River ve Montney; Polonya/Siluriyen Åžeylleri, Ä°sveç/Alum Åžeyli, Avusturya/Mikulov Seyli; Çin ve Hindistan’daki çok sayıda havza; Avustralya/Amadeus, Cooper and Georgina havzaları; Yeni Zelanda/East Coast Basin ve North Island Havzaları
 
Türkiye’de Kaya Gazı
Ülkemizdeki Kaya Gazı (Shale Gas) çalışmaları henüz baÅŸlangıç aÅŸamasında olmasına karşın, ulusal petrol ÅŸirketimiz Türkiye Petrolleri Anonim Ortaklığındaki (TPAO) petrol arama çalışmaları sonucunda oluÅŸturulmuÅŸ olan bilgi birikimi sayesinde, 2012’de Shell ÅŸirketiyle birlikte GüneydoÄŸu Anadolu Bölgesi’nde sondajlı kaya gazı arama çalışmaları baÅŸlatılmıştır. Bu çalışmada hedef bölgedeki ana kayalardan biri olan DadaÅŸ Formasyonudur. Siluryen-Devoniyen yaÅŸlı bu birim organik madde miktarı ve olgunluk açısından uygun özelliklere sahiptir. Suyla çatlatma operasyonunun baÅŸarısı açılmakta olan kuyuda test edildikten sonra üretim çalışmalarına baÅŸlanabilecektir. Türkiye’de bu amaçla çalışılmakta olan bir diÄŸer bölge Trakya Havzası olup, bu bölgede deÄŸerlendirilen birim Oligosen yaÅŸlı Mezardere Formasyonudur. Bu iki bölge dışında da Toroslar, Tuz Gölü ve Batı Karadeniz bölgelerindeki bazı birimler için de kaya gazı potansiyeli söz konusu olabilirse de, bu potansiyelin kesinleÅŸtirilmesi için yeni çalışmalara gereksinim vardır. Zonguldak Havzası’nda yapılmış olan Kömür Gazı (CBM) çalışmaları bu yöredeki kaya gazı çalışmalarına da önemli katkılar saÄŸlayabilecek bir veri ve bilgi birikimi saÄŸlamış durumdadır.
 
Sonuç
Henüz sadece, özellikle de ABD’deki çalışmalarla doÄŸrulanmış olsa da kaya gazının konvansiyonel olmayan bir alternatif enerji kaynağı olarak dünyanın gündemine oturduÄŸu kesindir. Uluslararası Enerji Ajansı BaÅŸ Ekonomisti Fatih Birol, Atlantik Konseyi Enerji ve Ekonomi Zirvesi’nin “Geleneksel Olmayan Gaz Tartışması” panelinde yaptığı konuÅŸmada, bazı Avrupalı uzmanlarca dile getirilen kaya gazı kaynaklarındaki artışın Avrupa’yı etkilemeyeceÄŸi görüÅŸünün tamamen yanlış olduÄŸunu, Avrupa’nın ÅŸimdiden etkilenmeye baÅŸladığını dile getirmiÅŸtir. Buna örnek olarak da, ABD’nin elektrik üretiminde kömür yerine kaya gazı kullanmaya baÅŸlaması sonucunda, önemli miktarlardaki kömürün Avrupa pazarında ucuz fiyatlarla kullanıma sunulmasını göstermiÅŸtir. GiriÅŸ bölümünde de belirtildiÄŸi gibi, dünyadaki konvansiyonel gaz rezervlerinin uzun vadede sadece bazı OrtadoÄŸu ülkeleri ile Rusya’da kalacağı paradigması, kaya gazının devreye girmesiyle, geçerliliÄŸini yitirecektir. Bunun da sadece ekonomiyi deÄŸil uluslararası politikayı da etkileyecek bir geliÅŸme olduÄŸu açıktır. Bu nedenle tüm ülkelerin enerji ve enerji güvenliÄŸi politikalarını bu yeni alternatif enerji kaynağının ışığında gözden geçirmeleri ve yeniden oluÅŸturmaları gerekmektedir.
 
Prof. Dr. M. Namık Yalçın
Ä°stanbul Üniversitesi, Jeoloji MühendisliÄŸi Bölümü, Avcılar-Ä°stanbul

 

R E K L A M

İlginizi çekebilir...

Giderek Artan Enerji Açlığına LNG Çözümü

Vana endüstrisindeki trendler ve öne çıkanlar, 3 - 5 Aralık 2024 tarihleri arasında Düsseldorf'ta düzenlenecek VALVE WORLD EXPO'da deneyimlene...
18 Temmuz 2024

DIKKAT! Gazla Çalışan Sıcak Sulu Sistemden Isı Pompasına mı Dönüştürdünüz?

Yakın zamanda yapılan bir ısı pompası dönüşümü, gazla çalışan sıcak sulu sistemden yüksek verimli bir ısı pompasına dönüşümün ekonomik olarak uygulana...
26 Haziran 2024

Doğalgaz Sayaçlarında Mühür Bozma Suçu Üzerine Hukuki İnceleme

Doğal gaz dağıtım şirketlerinin başta gelen yükümlülüğü, sorumluluk alanı içerisindeki abone ve serbest tüketicilerin dağıtım şebekesine 'erişimin...
14 Mayıs 2024

 
Anladım
Web sitemizde kullanıcı deneyiminizi artırmak için çerez (cookie) kullanılır. Daha fazla bilgi için lütfen tıklayınız...

  • Boat Builder Türkiye
  • Çatı ve Cephe Sistemleri Dergisi
  • Enerji ve Çevre Dünyası
  • Su ve Çevre Teknolojileri Dergisi
  • Tersane Dergisi
  • Tesisat Dergisi
  • Yalıtım Dergisi
  • Yangın ve Güvenlik
  • YeÅŸilBina Dergisi
  • Ä°klimlendirme Sektörü KataloÄŸu
  • Yangın ve Güvenlik Sektörü KataloÄŸu
  • Yalıtım Sektörü KataloÄŸu
  • Su ve Çevre Sektörü KataloÄŸu

©2025 B2B Medya - Teknik Sektör Yayıncılığı A.Åž. | Sektörel Yayıncılar DerneÄŸi üyesidir. | Çerez Bilgisi ve Gizlilik Politikamız için lütfen tıklayınız.