PETROL ARAMADA JEOFIZIK YÖNTEMLER

Petrol aramak son derece zor, zahmetli ve masrafli bir istir. Yatirimlarin karsilanmama riski çok yüksektir. Petrol arama çok disiplinli bir çalismayi gerektirir. Ancak arama ve saha gelistirme asamasinda en fazla görev jeolog ve jeofizikçilere düsmektedir. Bugün petrol sirketlerinde en çok tercih edilen kisiler yari jeofizikçi-yari jeolog olan kisilerdir.

Jeolojik çalismalar jeoloji harita alimi, stratigrafi kesitlerinin ölçülmesi, yapisal ve tektonik arastirmalar, fasiyes arastirmalari, porozite ve permeabilite tayini, organik jeokimya, yeralti haritalarinin yapilmasi gibi saha ve laboratuar arastirmalarini içerir.

Magnetik, gravite ve sismik gibi jeofizik arastirmalar ise arama, sondaj ve saha gelistirme esnasinda kullanilirlar.

---

PETROL ARAMADA JEOFIZIK YÖNTEMLER

Petrol aramaciliginda kullanilan çok sayida jeofizik yöntem olmakla birlikte bunlardan üç tanesi son derece önemlidir:
1-MAGNETIK 2-GRAVITE 3-SISMIK

MAGNETIK YÖNTEM Kayalar içerisindeki mineraller yerin miknatislanma kuvvetine bagli olarak manyetik özellikler kazanirlar. Manyetik metodun amaci kayalarin miknatislanma özelliklerindeki farkliliklara dayanarak farkli kayalarin belirlenmesidir.

Petrol aramalarinda magnetik arastirmalarla belirli bir sahadaki magnetik alanin siddeti ölçülür. Bir bölgede magnetik alan siddetindeki farkliliklar yerin magnetik alanindaki degisimler ile o bölgede bulunan kayalarin hacim ve magnetik süseptibilite (geçirgenlik) lerinin bir sonucudur.

Bölgedeki yer magnetik alani belli ise oradaki kayalarin magnetik siddeti dogrudan ölçülebilir.

Magnetik arastirmalar karadan, gemiden veya uçakla yapilabilir. Magnetik alan siddeti magnetometre ile ölçülür.

Magnetik arastirmalar petrol aramalarinin ilk asamalarinda gerçeklestirilir. Havza temelinin topografyasini belirlemede Faylari belirlemede

Magmatik veya metamorfik kayalarin çökel kayalardan ayrilmasinda Volkanik kayalari, dayk ve enjeksiyonlari, lav akintilarini belirlemede kullanilir.

Dünyanin magnetik alani zaman içerisinde degisiklikler gösterir. Bu degisimler anlik, günlük veya yüzlerce yillik olabilir. Günesten kaynaklanan manyetik firtinalar sonucu gelisen günlük degisimler önemlidir ve magnetik prospeksiyonlarda bu degisimler düzeltilerek etkileri giderilmelidir.

Bu düzeltmeler sonucunda o bölgedeki magnetik firtinalardan dogan anomaliler giderilerek jeolojik nedeni olan anomaliler bulunmaya çalisilir.

Ölçülen magnetik alan siddeti bileseni degerlerine göre gerekli düzeltmeler yapildiktan sonra bu degerler bir harita üzerine konarak münhanili bir harita yapilir. Magnetik alanin yatay ve çogunlukla da düsey bileseni ölçülür.

Petrol aramalari ile ilgili magnetik çalismalarda elde edilen anomaliler genellikle arama yapilan havzanin temel kayalarini olusturan ferromagnezyen mineraller açisindan zengin magmatik veya metamorfik kayalardan ileri gelir. Çünkü çökel kayalarin magnetik süseptibiliteleri ve süseptibilite farklari genellikle küçüktür. Bu nedenle çökel kayalar magnetik anomali haritalarinda bariz bir anomali vermezler.

GRAVITE YÖNTEMI

Dünyamiz tam ve homojen bir küre olsaydi yeryüzündeki her kütleye esit bir çekim uygulanacakti. Ancak dünyanin sekli ve yapisindaki farkliliklar nedeniyle farkli bölgelerde farkli ivme degerleri ölçülmektedir. Gravite metodunun amaci bu farkli ivme degerlerinin belirlenmesi ve buna neden olan unsurlarin belirlenmesidir.

Ivme degerlerindeki farkliligin baslica nedenleri sunlardir:

Dünyanin dönmesi
Bulunulan enlem
Yükseklik
Topografya
Jeolojik özellikler

Gravite metodunda gravimetreler yardimi ile arastirilan bölgede yerçekimi ivmesindeki degisimler ölçülür. Ivme birimi gal (Galieo) dir. 1 miligal 1/1000 gal’dir.

Gravimetre ölçümleri iki nokta arasinda deniz seviyesine göre iki nokta arasindaki fark elde edilecek sekilde yapilir. Daha sonra diger faktörlerin bu degisime etkileri ortadan kaldirilarak gravite anomalisine neden olan jeolojik faktörler yorumlanmaya çalisilir.

Eger bir kaya kütlesinin yogunlugu çevreye nazaran büyükse pozitif, küçükse negatif anomalilere neden olur.

Gravite haritalari çökel havzalarinin genel mimarisini anlamada kullanilirlar. Düsük yogunluklu çökellerle dolu olan çökel havzalari negatif anomalilerle belirgindir. Yüksek yogunluklu temel kayalarinin olusturdugu yükselimler, sirtlar vb. ise pozitif anomalilerle belirgindir. Gravite metodu ile bilhassa çevreye nazaran düsük yogunluklu tuz domlari ve yüksek yogunluklu resifler iyi belirlenebilir.

SISMIK YÖNTEM

Sismik metod dogal ya da suni olarak yaratilan titresimlerin (deprem dalgasi) kayalar içerisinden geçerken ugradiklari degisimlerin incelenmesi esasina dayanir. Deprem dalgalari esas itibariyle ikiye ayrilir:

1- Cisim Dalgalari
P dalgalari
S dalgalari
2-Yüzey Dalgalari
Rayleigh dalgalari
Love dalgalari
CISIM DALGALARI : P DALGALARI

Hizlari en fazla olan ve kayit merkezine ilk gelen dalgalardir. Titresim hareketleri yayilma dogrultusundadir. Bu nedenle boyuna dalgalar olarak da bilinirler. Içinden geçtikleri cisimlerin zerrelerini birbirine yaklastirir ve uzaklastirilar. Bu nedenle kompresyon veya dilatasyon dalgalari adi ile de anilirlar.

Sivi ve gaz gibi rijid olmayan maddeler içerisinden de geçerler. Sismik arastirmalar genellikle P dalgalari yardimi ile yapilir

CISIM DALGALARI : S DALGALARI

Kayit merkezine ikinci olarak gelen dalgalardir. Hizlari P dalgalarina göre daha düsüktür. Titresim hareketleri yayilma dogrultusuna dik düzlem üzerinde asagiya ve yukariya dogrudur. Bu nedenle enine dalgalar adiyla da bilinirler. Sivi ve gaz gibi rijid olmayan birimler içerisinden geçmezler.

YÜZEY DALGALARI

Cisim dalgalarina göre hizlari az, periyodlari büyük ve boylari daha uzun dalgalardir. Kayit merkezine en son gelen dalgalardir. Yeryüzünde veya yeryüzüne yakin yayilirlar. Rayleigh dalgalari yerin serbest yüzeyinin olusturdugu dalgalar, Love dalgalari ise elastik dalga hizlari farkli tabakalarin bulundugu ortamlarda olusan yüzey dalgalaridir.

Sismik prospeksiyonun esasi yeryüzünde veya yeryüzüne yakin yerlerde sismik bir titresim yaratarak bu hareket sonucunda olusacak dalgalarin yeraltindaki tabakalardan geçip yansima ve kirilmasindan sonra geri dönen dalgalarin gelis zamanlarini ve amplitüdlerini ölçmeye dayanir.

Sismik prospeksiyonda refraksiyon (kirilma)dan çok refleksiyon (yansima) dalgalari incelenir.

Eger kayalarin akustik hizlari biliniyorsa refleksiyona neden olan arakesit düzlemlerinin derinlikleri hesaplanabilir:

SISMIK VERILERIN TOPLANMASI

Sismik prospeksiyonda ya yeryüzünde patlayici kullanilarak ya da bir agirlik düsürülmek suretiyle sismik dalga olusturulur.

Bu dalgalarin yeraltindan yansiyip yeryüzüne dönüs zamani belirli sekilde düzenlenmis jeofonlar araciligiyla alinarak kayit merkezine gönderilir ve burada kaydedilir.

Atis noktasi ile jeofonlar arasindaki uzaklik yeraltinda inilmek istenen derinlige bagli olarak degisir. Deniz sismiginde bu is için düzenlenmis özel gemiler kullanilir.

SISMIK VERILERIN ISLENMESI ve YORUMU

Jeofonlar ve bunlara bagli kayit cihazlari tarafindan kaydedilen sismik veriler bilgisayar programlari yardimiyla islenerek çesitli yan etkilerden arindirilir, kalitesi artirilir ve kesitler halinde çizilirler. Elde edilen kesitler mevcut yüzey ve kuyu jeolojisi verilerinin de yardimi ile jeolog ve jeofizikçiler tarafindan yorumlanir.

UZAKTAN ALGILAMA

Petrol aramada bilhassa baslangiç asamasinda kullanilan ve son derece ucuz ve verimli bir yöntem olan uzaktan algilama birkaç metre yüksekten üst atmosfer yüksekligine kadar yapilabilir. Petrol aramaciliginda görsel, radar ve multispektral yöntemler kullanilmaktadir.

Belli hatlar boyunca ve belli bir yükseklikten uçan özel donanimli bir uçakla çalisma alaninin hava fotograflari çekilir. Bunlar üç boyutlu bir görüntü olusturacak sekilde asmali olarak çekildikleri için stereoskoplarla incelenir ve yorumlanarak çalisilan bölgenin jeoloji haritasi olusturulur.

Uçak veya bir uydudan yeryüzüne mikrodalga radyasyonlari gönderilip bunlarin yansimalarinin resmedilmesi esasina dayanir. Bu yöntemde bulut, sis vb. gibi atmosfer olaylari resim kalitesine etki etmez, gece ve gündüz kullanilabilir. Radar görüntülerinin sihhat ve detayi çekimi yapan uçagin altina yerlestirilen antenin özelliklerine bagli olarak degismektedir.

SONDAJ ASAMASI

Eski dönemlerde petrol sizintilardan elde edilir, sig petrol için maden ocaklari gibi ocaklar açilirdi. 19. Yüzyilin sonuna kadar kablolu sondaj aletleri kullanildi. Bunlar darbeli sondajlarin bir türüdür ve kablo ucuna baglanan bir delici ucun belli bir ivme ile kuyuya düsürülmesi esasina dayanirdi. Günümüzde petrol arama ve isletmede rotary sondaj sistemleri kullanilmaktadir. Bunlar kara ve kiyi ötesi petrol alanlari için farkli sistemler halinde dizayn edilmislerdir.

ROTARY SONDAJ

Bir borunun ucuna takilan bir matkabin boru ile birlikte çevirilmesi esasina dayanir. Boru içerisinden kuyuya sondaj çamuru denilen özel bir sivi verilerek, kirintilarin yüzeye getirilmesi, matkabin sogutulmasi ve kuyu basincinin kontrol edilmesi saglanir.

Kuyu büyük matkapla delinmeye baslanir, belli bir derinlige gelinince muhafaza borusu indirilerek bununla kuyu cidari arasi çimentolanir. Daha küçük bir matkapla kuyu delinmeye devam edilir. Rezervuardan zaman zaman karot alinir, bu is için karotiyerler kullanilir.

FORMASYON DEGERLENDIRME

Sondajlardan edinilen bilgiler bir sahanin arastirilmasi ve gelistirilmesi açisindan son derece önemlidir. Kuyulardan gelen kirintilar sürekli olarak incelenir ve gerekli yerlerden karot alinir. Karot alimi son derece pahali oldugu için mecbur olunmadikça bu yola gidilmez. Kesilen formasyonlarin degerlendirilmesi sondaj esnasinda sürekli olarak ölçülen kuyu loglari yardimi ile yapilir.

Petrol sondajlari esnasinda alinan baslica loglar elektrik, radyoaktivite ve sonik loglardir. Bu loglarla formasyonun litolojisi, porozitesi, permeabilitesi, basinci, sicakligi, bulundurdugu akiskanin cinsi vb. özellikleri belirlenir.

KUYU JEOFIZIGI

Kuyularda log alimi kuyu muhafaza isleminden önce yapilir. Silindir biçimli sonda cihazlari kablo ile kuyu içerisine sarkitilir ve istenen derinliklerde gerekli ölçümler kaydedilir. Log alimi ve yorumu özel bir ihtisas dalidir ve bunun için log analizcileri yetismistir.

ELEKTRIK LOGLARI: SP LOGU

SP (Spontaneous Potential, dogal potansiyel) logu en eski loglardan biridir. Kuyu içerisinde sonda yukariya dogru çekilirken sonda içerisindeki elektrod ile yeryüzüne yerlestirilmis elektrod arasindaki dogal elektrik akimi kaydedilir.

Kuyu içerisini doldurmus olan sondaj çamuru geçirgen madde görevi yapar. SP ye neden olan akim sondaj çamuru ile formasyon suyu arasindaki tuzluluk farkina dayanir. Na+ ve Cl- iyonlari daha konsantre sividan daha seyreltik siviya dogru akar ve böylece bir elektrik akimina neden olur. Formasyonun permeabilitesi ile ilgili olan bu elektrik potansiyeli milivolt cinsinden ölçülür. SP ölçümü esnasinda kayit aleti seyl çizgisi denilen bir baz çizgisinden saga veya sola dogru hareket ederek bir egri çizer. Seyl çizgisinden sola olan sapmalar negatif (normal) sapma, saga dogru olanlar ise pozitif (ters) sapmalardir.

Normal sapma formasyonun gözenekli kumtasi veya kireçtasi oldugunu, ters sapma ise formasyon suyunun sondaj çamurundan daha tatli oldugunu gösterir. Eger sapma yoksa veya zayifsa bu da formasyonun geçirimsiz oldugunu ya da formasyon suyu ile sondaj çamurunun ayni tuzlulukta oldugunu isaret eder. Sapmanin büyüklügü formasyonun permeabilitesi ve formasyon suyu ile sondaj çamuru arasindaki tuzluluk farki ile dogru orantilidir.

SP egrisinin sekil ve büyüklügünü etkileyen baslica faktörler sunlardir:

• Tabaka kalinligi
• Alt ve üstteki tabakanin rezistivitesi
• Kuyu çapi
• Çamurun geçirgen tabakaya nüfuz derinligi
• Geçirgen tabakalar içerisindeki ince tabakalar ve kil miktari

ELEKTRIK LOGLARI: REZISTIVITE LOGU

Formasyonlarin elektrik akimina karsi göstermis olduklari görünür direnci (rezistivite) ölçme esasina dayanan bir logdur. Rezistiviteyi etkileyen faktörler sunlardir:

• Formasyon rezistivitesi
• Rezistivitesi ölçülen birimlerin alt ve üstündeki birimlerin rezistivitesi
• Formasyon kalinligi
• Çamurun rezistivitesi
• Kuyu çapi
• Çamur istila zonunun rezistivitesi
• Formasyonlarin elektrik rezistivitesini ölçmek için 3 ana yol vardir:
  • 
    NORMAL LOG:

    Bu yöntemde kuyu dibine sarkitilan sonda ile yüzey elektrodlari arasinda bir elektrik potansiyeli ve bir akim olusturulur. Sonda üzerinde genellikle bir çift elektrod vardir. Sonda yukariya çekilirken bunlar formasyon rezistivitesindeki degisimleri kaydeder. Akimin verildigi elektrod ile kayit yapan elektrod arasindaki mesafe 16 inç (kisa normal), 64 inç (uzun normal) ya da 8 ft 8 inç (uzun lateral) seçilebilir. Bu mesafe verilen akimin kuyudan formasyon içerisine ne kadar nüfuz ettigi ile iliskilidir.

LATEROLOG:

Bu sistemde formasyon içerisine yatay olarak akim verilir. Böylece yanal olarak birimlerin içerisine daha fazla nüfuz saglanarak daha dogru rezistivite degerleri ölçülür. Akim elektrodunun üzerinde ve altinda iki tane koruyucu elektrod vardir. Bunlar akim elektrodundan verilen akimin yukari veya asagiya geçmesine engel olur ve yanal hareketi saglarlar. Sonda hareket ettirildikçe rezistivite degerleri okunur.

INDÜKSIYON LOGU:

Bu sistem tatli su çamurlarinda veya petrollü çamur sisteminde kullanilir. Sonda üzerinde yüksek frekansli alternatif (degisken) akim veren bir verici ve bir alici vardir. Alternatif akim manyetik bir alan olusturur, bu da formasyon içerisinde halka seklinde Fourcault akimlarina neden olur. Olusan bu akim formasyonun rezistivitesine göre degisim gösterir ve alici tarafindan kaydedilir. Bu yöntemde formasyon ile sonda arasinda bir iletkene yani çamura ihtiyaç yoktur.

REZISTIVITE LOGU YORUMU:

Kati kayalar, içerisinde tatli su, petrol veya gaz bulunduran poroz kayalarda oldugu gibi yüksek elektrik rezistivitesine sahiptir. Seyl ve tuzlu su içeren gözenekli kayalar ise çok düsük rezistiviteye sahiptir.

SONDAJ ÇAMURUNUN REZISTIVITEYE ETKISI:

Sondaj çamurunun görevlerinden biri geçirgen formasyonlardan kuyu içerisine akiskan girmesine engel olmaktir. Kuyu içerisindeki çamur kuyu çeperlerine yapisarak çamur pastasi (mud cake) denilen bir siva olusturur. Çamur formasyon içerisine de girerek formasyon içerisindeki orijinal sivi veya gazi öteler. Bu nedenle çamurun nüfuz ettigi zonun rezistivitesi ile çamurun ulasamadigi yerin rezistivitesi farklidir. Bazen de bu ikisi arasinda bir geçis zonu olusur. Çamur tarafindan istila edilen zonun rezistivitesi Rxo ile gösterilir ve bu mikrorezistivite logu ile ölçülür. Rezistivite ve SP logu birlikte alindiginda petrollü zonlarin tespit edilmesi daha kolay olur.

RADYOAKTIVITE LOGLARI: GAMMA-RAY LOG

Kayalarin radyoaktiviteleri arasindaki farklardan yararlanarak hazirlanan bir logdur. Gamma loglari kayalardaki radyoaktif maddelerin bozunmasi sonucu açiga çikan gamma isinlarini API derecesi cinsinden ölçer.

Kayalardaki en yaygin radyoaktif element potasyumdur. Bu mineral en bol olarak illitler içerisinde, daha az miktarda da feldspat, mika ve glokoni içerisinde bulunur. Zirkon, monazit ve çesitli fosfat mineralleri de radyoaktiviteye sahiptir.

Organik maddeler bünyelerinde uranyum ve toryum biriktirirler. Bu nedenle petrol anakayalari, petrollü seyller, sapropeller ve algli kömürler radyoaktiftir. Gamma logu kuyu çapindan etkilenen bir log oldugu için kuyu çapini ölçen kaliper logu ile birlikte kullanilir. Gamma logu muhafaza borusu dösenmis kuyularda da kullanilabilir. Gamma logunun kullanildigi alanlar

Litolojik ayirim
Rezervuarlarin seyl veya kil oranlarinin belirlenmesi
Kuyu korelasyonu
NÖTRON LOGU:

Bu log alimi esnasinda formasyon radyoaktif bir kaynak tarafindan nötron bombardimanina tutulur. Bu bombardiman sonucunda içerisindeki hidrojen miktarina bagli olarak kayadan gama isinlari çikar ve bunlar sonda üzerindeki bir alici vasitasi ile kaydedilir.

Hidrojen, formasyon içerisindeki minerallerde bulunmamasina karsilik bütün formasyon sivilarinda (petrol, gaz, su) mevcuttur. Bu nedenle nötron bombardinmanina kayanin verecegi tepki dogrudan kayanin gözenekliligi ile ilgilidir. Nötron logu da kuyu çapindan etkilendigi için kaliper logu ile birlikte degerlendirilir. Nötron logu kireçtasi (LPU) veya kumtasi porozite birimi (SPU) olarak ölçülür.

YOGUNLUK LOGU:

Gamma isinlarinin formasyon içerisine gönderilip geri dönen miktarin ölçülmesi esasina dayanan bir radyoaktivite logudur. Gamma-gamma aleti yardimi ile ölçülür. Gamma isinlarinin geri dönme miktari formasyon içerisindeki atomlarin elektron yogunlugu ile, bu da formasyonun asil yogunlugu ile ilgilidir.

Formasyon içerisinde gaz bulunmasi yogunlugu düsürür, yüksek porozite degeri verir.

SONIK veya AKUSTIK LOG:

Formasyonun akustik hizinin ölçülmesi esasina dayanan bir logdur. Sismik dalga hizini derinlerde tayine yarar. Kuyu içerisine sarkitilan aletin bir ucundan bir ses dalgasi gönderilerek diger ucundan dönüs zamani ölçülür. Bu zaman kayanin gözenek miktari ile denetlenir. Mikrosaniye/foot cinsinden ölçülen sesin transit zamanindan bir formül yardimi ile kayanin porozitesi hesaplanir. Sonik log muhafazasiz kuyularda kullanilabilir.

POROZITE LOGLARI KOMBINASYONU:

Formasyonun porozitesini belirlemeyi amaçlayan elektrik, radyoaktivite ve akustik loglar formasyon porozitesinin yanisira litoloji, kil ve gaz içeriginden etkilenirler. Bu nedenle tek baslarina kullanilmaktan çok birarada kullanildiklarinda daha dogru sonuçlar verirler.

Örnegin gaz zonlarinda nötron logu çok düsük porozite degerleri verirken yogunluk logu çok yüksek porozite degeri vermektedir. Bu farkli porozite degerleri birlikte degerlendirilerek bir avantaja dönüstürülebilir.

DIPMETRE (EGIM) LOGU:

Kuyu içerisine sarkitilan Dipmetre sondasi denilen bir aletle kuyuda kesilen birimlerin egimleri ölçülür. Bu alet ease itibariyle bir çok kollu bir rezistivite logudur ve içerisinde aletin yönünü tayin eden bir pusula mevcuttur.