Petrol, Doğal Gaz ve Jeotermal Enerji Hakkında Merak Edilenler


Cevaplar

"Ham" petrol nedir?

Yerküre içerisinde organik materyalin başkalaşımı ile oluşmuş ve gözenekli kayaçlar içerisinde depolanmış sıvı haldeki hidrokarbonlara ham petrol adı verilir. Petrolün başındaki "ham" terimi bir hammadde olduğunu ve henüz işlenmediğini gösterir. Ham petrol, rafinerilerde bileşenlerine ayrıştırılarak (damıtılarak) günlük yaşamımızda kullandığımız pek çok ara madde ve akaryakıt ürünleri elde edilir.

İngilizcede petrol yerine kullanılan petroleum terimi köken olarak Grekçe’den (Yunanca’dan) türemiş olup, taş anlamına gelen "petra" kelimesi ile yağ anlamına gelen "oleo" kelimelerinin birleşimidir ve taşyağı anlamına gelir.  Eski Grekler’den daha önce, Mezopotamya dillerinde naptu kelimesi taşyağı anlamında kullanılmıştır.  Daha sonra bu kelime nafta olarak evrimleşmiş ve bugün pek çok dilin kelime haznesine ham petrol veya petrolden elde edilen gazyağı ve benzin türü hidrokarbon sıvıları belirtmek üzere girmiştir.

 Petrol ve doğal gaz nasıl oluşmuştur?

Hidrokarbonların ve dolayısıyla petrol ve gazın yeraltında nasıl oluştuğu kesinlikle bilinmemekle birlikte, 20. yüzyılın başından beri süregelen bilimsel araştırma sonuçları, tüm hidrokarbonların yaşamını yitirmiş canlıların artıklarının durgun deniz ve göl gibi ortamların tabanında birikmesiyle oluşmaya başladıklarını ortaya koymaktadır.  Deniz, göl veya akarsularda yaşamını yitirmiş olan bitkisel ve hayvansal canlılar (yani ölü organizmalar) akarsuların bu ortamlara taşıdığı kum, kil ve mineral tanecikleri ile birlikte dibe çökerek yığılırlar.  Bitkisel ve hayvansal kökenli malzemeler mikroskopik boyuttan gözle görülebilecek boyuta kadar değişen büyüklüklerdeki organik artıklardan oluşurlar.

Milyonlarca yıl süren bu çökelme ve yığılma olayı tüm çökel malzemenin kalınlığının artmasına neden olur.  Ancak, artan kalınlıkla birlikte çökellerin tabana uyguladıkları ağırlıkta artar.  Önce çökelen ve altta kalan kayaç bileşenleri sürekli artan üst ağırlık etkisi altında sıkılaşmaya ve biribirlerine tutunmaya başlarlar.  Organik artıklar da, sıkılaşan katı tanecikleri arasında gözenek adı verilen çok küçük boşluklarda ve çatlaklarda su ile birlikte sıkışırlar ve yer altındaki ısı, radyoaktif element ışıması, bakteri etkisi ve üst ağırlık baskısı gibi etkenler altında kimyasal bozunmaya ve moleküler değişime uğrarlar.  Yüzbinlerce, milyonlarca yıl sürebilen ve katajenez adı verilen bu bozunma sürecinde organik kökenli katılar, sıvılar ve gazlar oluşmuştur.  Bunlardan sıvılar ve gazlar bozunmalarını sürdürerek bizim algıladığımız anlamda ham petrole ve doğal gaza dönüşmüşlerdir.

Organik hammaddenin katajenezi sırasında, bu maddelerin gözenek ve çatlaklarını doldurduğu kayaç da diyajenez adı verilen değişim süreci geçirir.  Diyajenez sırasında killer, kumlar, organik artıkların kabukları ve mineraller hem kimyasal hem de fiziksel olarak değişimler geçirirler ve sıkılaşarak taşlaşırlar, yeraltı kayaç katmanlarını oluştururlar.  Gözenekleri içinde petrol ve gaz oluşan bu kayaçlara hazne kayaç adı verilir. 

Bir hazne kayacın içerisinde içerisinde oluşan petrol ve gaz, kırılmaların oluşturduğu çatlak ve kırık yüzeyleri boyunca kaçarak daha gözenekli kayaçların gözenekleri ve/veya çatlakları içine göç edebilirler.  Bu olay petrol veya gazın birincil göçü olarak adlandırılır.  Göç olayı kilometrelerce uzağa kadar, yatay veya düşey yönde olabilir.  Yeter ki petrol ve gaz içine yerleşebilecekleri gözenekli ve geçirgen bir kayaç bulabilsinler…   Gözenekleri suya doygun, geçirgen bir kayaca göç etmeye çalışan petrol ve/veya gaz, sudan daha düşük yoğunluğa sahip olması nedeniyle yavaş yavaş su ile düşey yönde yer değiştirmeye başlar.  Bu olay petrol veya gazın ikincil göçü olarak adlandırılır.  Eğer petrol ve gaz bu kayaç gözenekleri içinde sıkışırlar ve bir başka kayaç içine göç edemezlerse, petrol ve gaz artık kapanlanmıştır.  Yoğunluğu düşük olan gaz üstte olmak üzere, onun altında petrol ve en altta da su, kayaç gözenekleri içinde aşağı doğru sıralanırlar.  Molekülleri petrolden çok daha küçük olan gaz bazan petrolün içine giremeyeceği yeni bir göç yolu bulup petrolden ayrılabilir.  İşte böyle gözenekleri içinde petrol ve gaz kapanlamış bir kayaç parçasına petrol rezervuarı, yalnızca gaz kapanlanmış bir kayaç parçasına da doğal gaz rezevuarı adı verilir.


Ham petrolden damıtma yoluyla elde edilen bileşenler nelerdir?

Ham petrolün rafinerilerde arıtılması ve işlenmesi sonucunda, ortalama olarak %43 benzin, %18 fuel oil ve motorin, %11 LPG (sıvılaştırılmış petrol gazı, propan veya propan-bütan karışımı), %9 jet yakıtı, %5 asfalt ve %14 diğer ürünler elde edilmektedir.


Yeraltında petrol ve doğal gaz nasıl bulunur?

Petrol ve doğal gaz yeraltında kayaçların mikroskopik gözeneklerinin ve çatlakların içerisinde bulunur. Petrolün yeraltında bir göl veya havuz içerisinde bulunduğu düşüncesi doğru değildir. Petrol ve doğal gazın aranması jeoloji, jeofizik ve petrol mühendisliği dallarının ortak çalışmasını gerektirir. Yeraltı formasyonlarında petrolün ve/veya gazın var olup olmadığı kesin olarak yalnızca sondaj yapılarak belirlenebilir. Petrolün varlığı ve ekonomik olarak üretilebilirliği sondajlarla kanıtlandıktan sonra üretim kuyuları delinerek petrolün yeryüzüne çıkartılması sağlanır. Petrol, yerin derinliklerinde bulunan kayaçların gözenekleri ve çatlakları içerisinden akarak üretim kuyusuna ulaşır.

Bir petrol veya gaz kuyusunun delinmesi işlemi petrol ve doğal gaz mühendisliğinin bir alt sınıfı olan Sondaj (kuyu delme) Mühendisliği'nin görev alanına girer.  Petrol veya gaz amaçlı delinen kuyuların pek çoğu petrollü veya gazlı çıkmaz ; kuru kuyu adıyla anılır ve terkedilirler.  Eğer bulunan petrol ve/veya gaz rezervi ekonomik ise, diğer bir deyişle üretim için yapılacak parasal yatırımı karşılayacak düzeyde ise, o zaman petrol ve gazın üretimi için sahanın geliştirme aşamasına geçilir. Ancak, bulunan petrol ve/veya gaz rezervi yapılacak parasal yatırımı karşılayamayacak kadar küçük ise, o kuyu petrollü veya gazlı dahi olsa, petrolün varil fiyatı yeterince yüksek düzeye erişene dek terkedilir.

Petrol ve gazın üretilmesi, boru hatları yoluyla ayrıştırma veya tüketim tesislerine aktarılması işlemi, petrol ve doğal gaz mühendisliğinin ikinci bir alt sınıfı olan Üretim Mühendisliği'nin görev alanına girer.  Ancak, yerin binlerce metre altındaki bir kayacın gözeneklerinde bulunan petrol ve gazın tamamının üretilebilmesi hemen hemen olanaksızdır. Petrol rezervuarından maksimum miktarda petrol üretebilmek, gözenekli ortamda petrol ve gaz akışın fiziğini belirlemeye yönelik zorlu ölçümler, ileri düzeyde matematik içeren hesaplamalar ve sayısal modelleme tekniklerinin kullanımını gerektirir.  İşin bu parçası da petrol ve doğal gaz mühendisliğinin üçüncü bir alt sınıfı olan Rezervuar Mühendisliği'nin görev alanına girer.


Doğal gaz nedir?

Doğal gaz; metan(CH4), etan(C2H6), propan(C3H8) gibi hafif moleküler ağırlıklı hidrokarbonlardan oluşan bir karışımdır. Yeraltında yalnız başına veya petrol ile birlikte bulunabilir. Petrol gibi doğal gaz da kayaçların mikroskopik gözeneklerinde bulunur ve kayaç içerisinde akarak üretim kuyularına ulaşır. Doğal gaz, yüzeyde ayrıştırılarak içerisinde bulunan ağır hidrokarbonlar (bütan, pentan.. vb) uzaklaşıtırılır. Doğal gaz, evlerimizde kullandığımız en temiz fosil yakıttır. Doğal gazın yanması durumunda karbondioksit, su buharı ve azot oksitler oluşur.

Petrol ve doğal gaz birbirinden farkli iki madde midir?

Petrol ve doğal gaz, ayni tip hidrokarbon moleküllerinden oluşmuş, sırası ile sıvı ve gaz fazlarındaki akışkanlara verilen isimlerdir. Doğal gaz yeraltında yalnız başına  bulunabileceği gibi, petrol rezervuarlarında gaz başlığı olarak ve/veya petrol içerisinde çözünmüş olarak da bulunur. Doğal gaz, çoğunlukla C1-C5 hidrokarbonlarından oluşurken, petrol içerisinde C1-C60+ (C60 ve daha ağır) hidrokarbonlar bulunur. Petrol içerisinde çözünmüş gaz, petrolün kuyuya akmasını sağlayan en önemli enerji kaynağıdır.
 
Aşağıda petrol ve doğal gazın yaklaşık olarak bileşimleri verilmektedir. Bu tablodan da görülebileceği gibi petrol ve doğal gaz, aynı hidrokarbon ailesine ait moleküllerin farklı bileşimlerde bir araya gelmesiyle oluşur.

 Bileşen
Doğal Gaz
Mol Kesri
Petrol
Mol Kesri
 Metan (CH4)
0.90
0.44
 Etan (C2H6)
0.05
0.04
 Propan (C3H8)
0.03
0.04
 Bütan (C4H10)
0.01
0.03
 Pentan (C5H12)
0.01
0.02
 Hexan ve daha ağır (C6H14 ve yukarısı)
<< 0.01
0.43



Petroller nasıl sınıflandırılır?

Ham petrolün kimyasal bileşimi oldukça karmaşıktır. Tipik bir ham petrol örneği, 18 farklı hidrokarbon ailesine ait yaklaşık birkaç bin kimyasal madde içerir. Petrolün içerdiği bileşenlerin tamamının detaylı analizi oldukça zordur. Petrolün yapısının bu derece karmaşık olması, basitleştirilmiş sınıflama tekniklerinin kullanılmasını zorunlu hale getirmiştir.

Yaygın olarak kullanılan bir sınıflama yöntemi petrolü parafin bazlı ve asfalt bazlı olarak ikiye ayırmaktır. Parafin bazlı petrollerden düşük sıcaklıklarda parafin adı verilen bir katı madde ayrışır. Parafin, asitlere karşı dayanıklı, eter, kloroform, karbon disülfit gibi kuvvetli solventler tarafından çözülemeyen bir katıdır.

Asfalt bazlı petroller, damıtma sonucunda artık olarak koyu renkli (siyah) bir katı faz oluştururlar. Asfalt, eter, kloroform, karbon disülfit gibi kuvvetli solventler tarafından çözülebilen bir maddedir.

Dünyada petrol tükenmekte midir?

Her yenilenemez enerji kaynağında olduğu gibi petrol rezervleri de sınırlıdır. Bununla beraber uzun yıllar yetecek petrol rezervleri mevcuttur ve yeni rezervler de yer altında keşfedilmeyi ve üretilmeyi beklemektedir. Gelişen teknoloji sayesinde petrol, derin deniz diplerinde ve yer içinin karmaşık yapıda olduğu bölgelerde dahi aranmakta, bulunmakta ve üretilmektedir. Yaygın olarak söylendiği gibi petrolün yaklaşık olarak 40 yıllık içerisinde tükeneceği varsayımı aslında yanlış bir anlamadan kaynaklanmaktadır (2011 yılı sonu dünya rezerv/üretim ortalaması 54.2 yıldır). Burada bahsedilen süre petrol şirketlerinin ellerinde tuttukları ekonomik olarak üretilebilir petrol rezervlerinin miktarından kaynaklanmaktadır. Yapılacak yeni keşifler ile artacak olan petrol rezervleri yakın gelecekte üretim/tüketim dengesini sağlayacak yeterliliktedir.

Kaynak: BP eneji istatistikleri

OPEC nedir?

Organization of Petroleum Exporting Countries kelimelerinin baş harflerinden oluşan OPEC sözcüğü, kısaca petrol ihraç eden ülkeler organizasyonunu betimlemek için kullanılır. OPEC'in kuruluş amaçlarından en önemlisi dünyada petrol fiyatlarını stabil hale getirmektir. 11 gelişmekte olan ülkenin katılımı ile oluşturulan organizasyonun üyeleri aşağıda verilmektedir :

 Cezayir  Kuveyt  Suudi Arabistan
 Endonezya  Libya  Birleşik Arap Emirlikleri
 İran  Nijerya  Venezuella
 Irak  Katar    

 

OPEC sepet fiyatı ne demektir?

OPEC sepet fiyatı petrol ihraç eden ülkeler organizasyonuna dahil ülkelerin uyguladığı fiyatlandırma mekanizması ile belirlenmiş ortalama fiyattır. Ortalama petrol fiyatı belirlenirken yedi farklı referans petrolün ortalaması kullanılmaktadır. Referans petrollerden altısı OPEC üyeleri tarafından üretilirken, yedincisi ise (Istmus) OPEC üyesi olmayan Meksika tarafından üretilmektedir. Referans petroller aşağıda gösterilmektedir :
 

 Arabian Light (Arap hafif petrolü),  Suudi Arabistan
 Dubai,  Birleşik Arap Emirlikleri
 Bonny Light,  Nijerya
 Saharan Blend,  Cezayir
 Minas,  Endonezya
 Tia Juana Light,  Venezuella
 Istmus,  Meksika

 

Dünyada en büyük kanıtlanmış petrol rezervlerine sahip ülkeler hangileridir?

2011 yılı sonunda kanıtlanmış petrol rezervleri en yüksek olan ilk yedi ülkenin sıralaması aşağıdadır :

 Ülke

 Kanıtlanmış Rezerv
 (109 varil)

R/P Oranı
 Venezuela 296.5 >100
 Suudi Arabistan

 265.4

 65.2
 Canada 175.2 >100
 Iran  151.2 95.8
 Irak  143.1 >100
 Kuveyt  101.5 97.0
 Birleşik Arap Emirlikleri 97.8 80.7

Kaynak: BP eneji istatistikleri

Dünyada en çok petrol üreten ülkeler hangileridir?

2011 yılı sonunda en çok petrol üreten ilk yedi ülkenin sıralaması aşağıdadır :

 Ülke

Günlük Üretim
 (106 varil)
 Suudi Arabistan 11.161
 Rusya Federasyonu 10.280
 Amerika Birleşik Devletleri 7.841
 İran 4.321
 Kanada 3.522
 Meksika 2.938
 Kuveyt 2.865

Kaynak: BP eneji istatistikleri

Jeotermal enerji nedir?

Bilinen tarihi kayıtlar Türklerin, Romalıların, Japonların, İzlandalıların ve Orta Avrupalıların jeotermal enerjiyi yıkanma, ısınma ve ısıtma (pişirme) amaçlı olarak kullandıklarını göstermektedir. Roma ve Osmanlı İmparatorluğundaki doğal hamamların, ılıca ve kaplıcaların  sağlık ve temizlik amacı ile kullanımı, toplumların sosyal yaşamları üzerinde termal enerjinin ne derecede etkili olduğunu göstermektedir. 

Jeotermal kaynaklara dünya üzerinde pek çok yerde rastlanmaktadır. Jeotermal enerji kaynaklarına çoğunlukla volkanik bölgelerde rastlanmakla birlikte, sedimanter formasyonlar içinde ılık yeraltı suları olarak da rastlanabilmektedir. Doğal çatlakları kullanarak yeryüzüne ulaşabilen jeotermal kaynaklar olabildiği gibi yeryüzünde herhangi bir belirti göstermeksizin yer içinde bulunan kaynaklar da görülebilmektedir.

Jeotermal enerji yer içinin ısısıdır. Doğal yollardan yüzeye ulaşabilen termal enerji bir kenara bırakıldığında, günümüzde jeotermal enerji olarak yararlanılan ısının tamamı delinen kuyular aracılığı ile sağlanmaktadır.

Tarihin eski dönemlerinde yıkanma şeklinde başlayan jeotermal enerji kullanımı, bugünkü sağlık turizmine dönüşerek yaygınlaşmıştır. Günümüzün gelişen ekonomilerinin artan enerji ihtiyacı, ısı enerjisinin doğrudan ya da elektrik enerjisine dönüştürülerek kullanılmasını ön plana çıkarmaktadır. Ayrıca jeotermal sular içerisinde çözünmüş halde bulunan gazların ve minerallerin de üretilmesi (CO2 ve tuz gibi) termal kaynakların kullanımını çeşitlendirmektedir.

Jeotermal enerjinin doğasının anlaşılması temel bilimlerin, yer içinde araştırılması yerbilimlerinin, geliştirilmesi ve işletilmesinde ise farklı disiplinlerdeki mühendislik bilimlerinin ilgi alanına girmektedir. Jeotermal rezervuarlaradaki kayaç ve akışkan özellikleri, basınç-sıcaklık-hacim ilişkileri, üretim/enjeksiyon yöntemleri ve stratejileri, üretim kuyularının özellikleri, üretilen enerjinin kullanım alanları bir jeotermal sahanın optimum ve verimli işletilmesini etkileyen parametrelerdir. Jeotermal mühendisliğindeki amaç jeotermal bir sahanın sürdürülebilir bir yöntem ile çevreye saygılı olarak verimli bir biçimde işletilmesidir.

Türkiye’de bilinen ve işletilen jeotermal sahaları çoğunlukla Batı Anadolu bölgesinde (Kızıldere, Germencik, Salavatlı ve Balçova gibi) yer almaktadır. Doğu Anadolu bölgesinde volkanik sistemlere bağlı olarak jeotermal sistemlerin varlığı tahmin edilmekle beraber, bugüne kadar yapılan araştırmalar sonucunda henüz ekonomik olarak işletilebilir bir saha bulunamamıştır.

Jeotermal enerji, konutların ve binaların ısıtılmasında ve soğutulmasında kullanıldığı gibi, sıcak su temininde ve ayrıca endüstrinin ısı gereksiniminin karşılanmasında da doğrudan kullanılır. Jeotermal enerjiden elektrik üretiminin yanı sıra seralarda, havuzlarda, bölgesel ısıtmada ve endüstriyel işlemlerde de yararlanılmaktadır. Ülkemizde Balçova-Narlıdere, Afyon, Gönen, Simav, Kızılcahamam, Kırşehir gibi yerlerdeki jeotermal bölgesel ısıtma projeleri ile on binlerce konutun ısıtılması gerçekleştirmektedir. Ülkemizde henüz yeteri kadar gelişmemiş olmakla beraber, jeotermal ısı pompaları dünyada birçok ülkede jeotermal enerjiden verimli yararlanmak üzere yaygın olarak kullanılmaktadır. 

Türkiye’de devletin girişimleriyle 1960’larda başlayan jeotermal enerji çalışmaları, son yıllarda özel sektörün jeotermal elektrik ve doğrudan kullanımdaki ticari etkinlikleriyle hız kazanmıştır. 2000 MWe büyüklüğünde bir potansiyele sahip olduğu tahmin edilen jeotermal elektrik üretiminde 2013 yılında 166 MWe kurulu kapasiteye ulaşılabilmiştir. Bununla birlikte önümüzdeki birkaç yıl içerisinde 300-400 MWe değerine çıkması beklenmektedir. Tahmini olarak 60 GWt olarak belirlenen jeotermal ısıl potansiyelinin ise mevcut koşullar altında10 GWt kadarı kullanılabilmektedir. 2013 yılı itibariyle 2200 MWt büyüklüğündeki kurulu kapasite (bölge ısıtma, termal turizm ve sera ısıtma uygulamalarıyla) doğrudan kullanımı olarak devrededir.

Türkiye’de jeotermal enerji arama-araştırma ve kullanımındaki hızlı gelişmeler sürerken, teknolojik, ekonomik, çevresel ve yasal sorunlar ve konular gündeme girmekte, çözüm yolları araştırılmakta ve geliştirilmektedir. Önümüzdeki dönemde jeotermal sektörünün büyümesi ve olgunlaşması beklenirken, üretim-geliştirmeye yönelik hareketlerin izleneceği bir süreç öngörülmektedir.

Nafta nedir?

Nafta ham petrolün atmosferik koşullarda damıtılması sırasında elde edilen (30-170°C ) renksiz, uçucu ve yanıcı sıvı hidrokarbon karışımlarına verilen bir addır. Nafta kelimesi tarihsel olarak Bakü ve İran da yeryüzüne kadar ulaşan bir tür hafif petrol sızıntısını adlandırmak için kullanılmıştır. Nafta kimyasal olarak parafinik, naftenik ve aromatik hidrokarbonlardan oluşur. Nafta yaygın olarak solvent (çözücü) ve diğer maddelerin üretildiği bir ara ürün olarak kullanılır.  Teknik açıdan arabalarımızda kullandığımız benzin ve kerosen nafta gurubu karışımlar arasında yer alır.

LPG nedir?

LPG (liquiefied petroleum gas - sıvılaştırılmış petrol gazı) çoğunlukla 3 ve 4 karbonlu (C3 ve C4) hidrokarbonları içeren ve düşük basınçlarda sıvılaşabilen gazları tanımlamakta kullanılan bir terimdir. Doğal haliyle LPG renksiz, kokusuz, toksik özelliği bulunmayan bir maddedir. Havadan daha yoğundur ve basınç altında sıvı halde depolanır. Kaçak oluşması durumunda kolayca farkedilmesi için içerisine kokulandırıcılar eklenerek kullanıma sunulur.

LNG nedir?

Doğal gaz atmosferik basınçta yaklaşık olarak -125°C sıcaklığına kadar soğutulduğunda sıvı hale geçer ve sıvılaştırılmış doğal gaz (LNG) olarak adlandırılır. Bir birim hacim LNG buharlaştırıldığında yaklaşık olarak 600 birim hacim doğal gaz elde edilir. LNG su yoğunluğunun yarısından daha düşük bir yoğunluğa sahiptir. LNG doğal haliyle kokusuz, renksiz, korozif olmayan ve zehirleyici bir özelliği bulunmayan bir sıvıdır. Buharlaştırıldıktan sonra kolayca farkedilmesi için içerisine kokulandırıcılar eklenerek kullanıma sunulur.

CNG nedir?

Yaklaşık olarak 2000-3600 psi basınca kadar sıkıştırılarak basınçlı kaplarda saklanan ve kullanıma sunulan "yoğunlaştırılmış" doğal gaza verilen isimdir. CNG genleştirilerek basıncı düşürüldükten sonra doğal gazın kullanıldığı her yerde ve şekilde kullanılabilir. CNG benzin ile kıyaslandığında daha düşük emisyon değerlerine sahip olduğundan yaygın olarak taşıt araçlarında kullanılır.

Biobenzin nedir?

Biobenzin (gasohol) %90 kurşunsuz benzin ve %10 tarımsal kökenli (tahıl veya şekerkamışı) etil alkol (etanol) karışımıdır. Biobenzin kurşunsuz benzine göre daha yüksek oktanlıdır. Bunun yanında emisyon miktarı da kurşunsuz benzine göre daha düşüktür.