Petrol, kömür ve bitümlü şeylerle beraber fosil yakıtlar denilen grubu oluşturur. Kömürler % 55 ile % 95 arasında serbest ve bileşim halinde karbon içeren, katı, organik kökenli kayaçlar olup, yandıklarında değişik miktarlarda kül bırakırlar. Genel olarak bitkisel kökenlidirler. Bitümlü şeyler, kömüre nazaran karbon miktarı az fakat içerdikleri inorganik mineralleri çok daha fazla olan ve genellikle killi bir ana kayaçla bütünleşmiş organik maddelerden ibarettir. Petroller, gaz, sıvı veya katı halde bulunabilen hidrokarbonlar olup, genellikle bir hazne kayaç içerisinde depolanmışlardır. Sıvı hidrokarbonlara ham petrol gaz halindekine doğal gaz ve katı olanlarına da bileşimlerine göre asfalt, parafin veya bitüm adı verilmektedir.
PETROLÜN OLUŞUM TEORİLERİ
Fosil yakıtlardan olan petrolün kökeni hakkında öne sürülmüş, inorganik ve organik teoriler olmak üzere, iki ayrı teori bulunmaktadır. İnorganik teoriyi ortaya atanlar ve destekleyenler çoğunlukla kimyagerlerdir ve dayanaktan da laboratuvarda inorganik maddelerden sağladıkları metan, etan, asetilen ve benzol gibi hidrokarbonlardır. Bu hidrokarbonların tabiatta da benzeri işlemlerle oluştuğu henüz ispatlanmamıştır. İnorganik teorilerde, başta arzın derinliklerindeki kimyasal reaksiyonlar olmak üzere, volkanik faaliyetler ve bir de arzın soğuması sırasında petrolün oluştuğunu ileri süren astronomik olaylar söz konusu edilmektedir.
Organik teorileri de yine kimyagerler öne sürmüştür. Laboratuvarlarda organik maddeleri (bitkisel ve hayvansal) ısıtarak ve damıtarak, petrole benzer bir sıvı hidrokarbon elde etmişlerdir. Böylece, petrolün kökeninin organik maddeler ve oluşum mekanizmasının da organik maddenin ısı ile parçalanması olduğunu rapor etmişlerdir.
Bilim adamları, her iki teorinin gerekçelerini ve teorileri çürüten verilerini karşılaştırmışlardır. Çoğunluğunun benimsediğine göre petrolün kökeninin organik ve denizlerde yaşayan organizmalar olduğu kabul edilmektedir. Petrol için hammadde olması muhtemel bu deniz organizmalarını iki grupta toplamak mümkündür.
- Bitkiler: Yosunlar, diatomlar, mantaralar, bakteriler, dinoflagellatlar ve algelsporlardır.
- Hayvanlar: Foraminiferler, radyolarya, protozoa’lar, süngerler, mercanlar, kurtlar, brozoa’lar, moolüsk’ler ve nihayet omurgalılardır.
Organik hammaddelerin petrol haline dönüşebilmesi için, gerekli enerji kaynakları 4 ana grupta özetlenebilir. Bunlar,
- Isı ve basınç, 2. Katalitik reaksiyonlar, 3. Radyoaktif bombardıman ve 4. Bakteri etkileridir.
Bunlara ek olarak organik maddenin oksijensiz bir ortamda petrole dönüşmesi gerekmektedir.
PETROL VE DİĞER ORGANİK MADDELERİN İLİŞKİLERİ
Petrol, kömür ve diğer organik maddeler arasındaki kimyasal ve genetik bağıntı şekilde gösterilmiştir. Burada, glikoz, şeker kamışı, selüloz, odun, turba, linyit, taşkömürü ve grafitin doğrusal olarak dizilişleri kömürlerin selüloz gibi odunsu maddelerden, genellikle oksijen kaybı ile evrim geçirerek türemiş olduklarını açık bir şekilde göstermektedir. Hidrokarbonların ise daha çok protein ve yağlarla ilişkili olduğu görülmektedir.
PETROLÜN FİZİKSEL VE KİMYASAL ÖZELLİKLERİ
Petrolün yoğunluğu, hacmi ve vizkozitesi başlıca fiziksel özellikleridir. Diğerleri de kırılma indisi, flüoresans özelliği, renk ve kokusu ve kalorilfik değeridir. Petrol için yoğunluk birimi olarak API (American Petroleum Institute) değeri tanımlanmıştır. Bu değer, petrol fiyatlarının tespitinde önemli rol oynamaktadır ve 60°F sıcaklık ve 1 atmosfer basınç şartlarında verilmektedir. API değerlerine göre ham petrolü üç ana grupta toplamak mümkündür; bunlar çok hafif petrol (70-45 API), hafif petrol (45-25 API) ve ağır petroldür (25-10 API). API değeri yüksek olan petrole kaliteli petrol denilmektedir.
Hidrokarbonlar, molekül içerisindeki karbon atomlarının sayısına ve dizilişine bağlı olarak normal sıcaklık ve basınç şartlarında gaz, sıvı ve katı hallerde bulunurlar. 5 karbonluya kadar olan moleküller gaz halinde olup doğal gazı, 5 ile 17 karbonluya kadar olan moleküller ise sıvı halde olup gazyağı, mazot, benzin gibi ürünleri, 17 ile 22 karbonluya kadar olan petrol bileşimlerini ve 23 karbonludan daha büyük olanlar ise katı olup parafin, asfalt, zift gibi maddeleri oluştururlar. Karbon atomunun diğer karbon atomları ya da başka element atomları ile bağlanabilecek 4 bağı mevcuttur. Hidrojen atomu ise tek bağlı olup, ancak tek bir değişik element atomu ile bağlanabilir. Hidrokarbon bileşimleri pek çok homolog bileşimler teşkil etmektedirler. Petrolün bileşimi bakımından en önemli olan hidrokarbonlar şunlardır;
- Parafin serisi (CnH2n+2),
- Olefin serisi (CnH2n),
- Asetilen serisi (CnH2n-2),
- Aromatlar serisi (CnH2n-6)
Ham petrol yalnız H ve C’dan oluşmamıştır. Diğer elementlerse kükürt (S), Azot (N), Oksijen (O)’dir Ayrıca eser miktarda Si, Fe, Al, Ca, Mg, Cu, Pb, Sn, As, Sb, Zn, Ag, Ni, Cr, Mo, V ve U’dur. Bunların bir kısmı metalorganik, bir kısmı da organik kökenlidir.
PETROLÜN DOĞADAKİ DURUMU
Petrolün içinde oluştuğu çamurtaşı, kiltaşı gibi ince taneli, organik maddelerce zengin kayaçlara ana kayaç denilmektedir. En önemli ana kayaçlar, deniz ortamındaki killi kayaç, resital ortamdaki karbonatlı kayaç ve deltaik ortamdaki humuslu killi kayaçtır. Killi ana kayaçlarda zerreler halinde bulunan petrolün çeşitli etkenlerle daha bol gözenekli ve geçirgen bir kayaç olan hazne kayaca (rezervuar) göçüne birincil göç denir. Daha sonra uygun bir kapanda birikinceye kadar, hazne kayacın içinde hareket etmesine de ikincil göç denir. İkincil göç sonucunda hazne kayacına gelen hidrokarbonlar yoğunluklarına göre gaz-petrol-su diye kapan içinde yerleşirler. Hazne kayaçlar genellikle kumtaşı, kalker ve dolomitlerdir.
Rezervuar sıvılarının toplandığı ve muhafaza edildiği jeolojik yapılara kapan denilmektedir. Kapanlar yapısal, stratigrafik ve kombine olmak üzere üç ana grupta sınıflandırılmaktadır.
PETROLÜN ARANMASI VE ÜRETİLMESİ
Petrol ve doğal gaz arama faaliyetlerinin amacı petrolün bulunduğu kapanın araştırılıp, bulunması demektir. Petrol kapanları yeryüzüne çok yakın olabilecekleri gibi, çok derinlerde de olabilirler. Petrol kapanlarının hepsinde petrolün varlığına rastlamak mümkün değildir. Petrol aramalarına denizlerde ve karalarda devam edilmektedir. Deniz sondajlarının maliyeti karalarda yapılan sondajlardan 2-3 misli daha fazladır. Bu nedenlerle petrol arama faaliyetleri çok riskli ve pahalı bir iştir.
Petrol arama metodları jeolojik, jeofizik, jeokimyasal, sondaj ve kuyu ve saha verimliliğinin belirtilmesinden ibarettir. Bir arama kuyusundan petrol veya gaz bulunduğunda kalitesi, miktarı ve sahanın büyüklüğü dikkate alınarak, ekonomik olup olmadığını araştırmak gereklidir. Petrollü sahada açılan ilk arama kuyularından sağlanan jeoloji ve üretim verileri, üretilebilecek hidrokarbon miktarı ve rezervuar hakkında bilgi verir. Üretim kuyularının, belli bir geometrik plana göre açılması gereklidir. Eğer kuyular birbirlerine çok yakın açılırsa, petrol sahasına yapılan yatırım çok yüksek olacak ve işletme kârı azalacaktır. Eğer kuyular çok seyrek açılırsa, üretilebilecek hidrokarbon miktarı azalmış ve üretim verimliliği düşürülmüş olacaktır.
Petrol yeraltından, ya kendi enerjisi ile ya da yüzeye veya yeraltına yerleştirilen pompa ile çıkartılmaktadır. Bu şekilde yapılan üretime birincil üretim denilmektedir. Üretimin ekonomik olmayan seviyeye düşmesi ile üretimi yükseltebilmek için rezervuara ek bir enerji verilmesi gerekecektir. Bu enerji ısısal kurtarım teknikleriyle, gaz ve kimyasal madde enjeksiyonuyla ve diğer tekniklerle sağlanabilmektedir.
TÜRKİYE’DE PETROL ARAMA FAALİYETLERİ
Türkiye’de petrol aramalarına Petrol Arama ve İşletme İdaresi tarafından 1935 yılında başlanmıştır. Bu işler daha sonra kurulan Maden Tetkik ve Arama Enstitüsü (MTA) eliyle yürütülmüştür. Ülkemizde geniş çapta aramaya, ancak Petrol Kanunu’nun (1954) yürürlüğe girmesiyle başlanmıştır. Yabancı şirketlerin de aramalara başlamasıyla birlikte Türkiye Petrolleri Anonim Ortaklığı (TPAO) adı altında kurulan ulusal, kurumumuz, MTA tarafından bulunan Raman ve Garzan petrol sahalarını işletmeye başlamıştır.
Ülkemizin jeolojik yapısı ve tektonizması nedeniyle üretim sahalarımız küçük boyutlu ve fazlasıyla bölünmüş durumdadır. Bulunan petrol rezervlerinin zengin olmaması ve çok derinlerde bulunması, üretilecek ham petrolün maliyetini yükseltmektedir. Ülkemizde 18 bölgede petrol aramalarına devam edilmektedir. Bölgelerimizden Güneydoğu Anadolu Bölgesi petrol üretiminde, Trakya Bölgesi de gaz üretiminde en önde gelen yerlerdir. Ülkemizde ilk bulunan saha 1945 yılında keşfedilen Raman sahası olup, halen bilinen en büyük sahamız Batı Raman’dır.
Türkiye’deki petrol üretiminin büyük bir kısmı TPAO ve NVTC Shell şirketlerince yapılmaktadır. Yeni sahaların bulunmaması veya üretimi yükseltici tekniklerin uygulanmaması durumunda, her iki şirketin petrol üretimleri azalmaya devam edecektir. TPAO bazı sahalarında karbondioksit gazı enjeksiyonu ile üretimi yükseltme çalışmalarına başlamış bulunmaktadır. TPAO, 29 adet çalışan petrol sahasından günde yaklaşık 28000 varil petrol üretmektedir.
PETROLÜN ENERJİ KAYNAKLARI İÇİNDEKİ YERİ
Petrol ürünlerinin enerji kaynağı olarak ilk kullanıldığı yer, Birinci Dünya Savaşı’ndaki savaş gemileri olmuştur. Henry Ford’un 1911 yılında otomobil imalâtını seri hale getirmesiyle, petrol ürünleri kısa zamanda enerji maddesi olarak, önemini büyük çapta arttırmıştır. Ancak, petrolün değer kazanması diğer enerji kaynaklarına olan talebi azaltmamıştır. Halen bitkisel ve hayvansal enerji kaynakları kullanılmaktadır. Petrol üç önemli özelliğiyle böyle bir yüksek değere sahip olmuştur:
- Petrol hareketli araçların ana yakıtıdır,
- Petrol bir ısı yakıtıdır;
- Petrol, petro-kimya, makina yağları ve gübre sanayiinde kullanılan ana kimya maddesidir.
Birincil enerji kaynaklarından olan kömür, doğal gaz, petrol, nükleer ve hidrolik enerjilerin birim başına sağladıkları enerji miktarları farklılık göstermektedir. Enerji kaynaklarının birim başına sağladıkları enerji bakımından mukayeselerinin yapılabilmesi için, eşdeğer ölçü birimlerinin kullanılması lazımdır.
Türkiye’nin sahip olduğu rezerv miktarları Orta Doğu ülkeleri içinde yer almaktadır. Bu miktar ham petrol için 139 milyon varil ve doğal gaz için 514 x109 ft3 kadardır. Tablo-3’ten görüldüğü gibi, dünya ham petrol rezervlerinin en büyük kısmı % 58.6’lık pay ile Orta Doğu ülkelerine aittir. Orta Doğu ülkeleri içinde bu pay sırasıyla Suudi Arabistan, Irak, Kuveyt, Abu Dabi, İran ve diğerlerinindir. Dünya doğal gaz rezerv miktarında Doğu Avrupa (% 38.3) ve Orta Doğu (% 30,2) ülkeleri en başta gelmektedirler. Bunların içinde Sovyetler Birliği 1 337 400 x 109 ft3 ile başta ve sonra 498 000 x 109 ft3 ile İran ikinci sırada yer almaktadır.
Türkiye, Avrupa ve Asya arasında köprü vazifesi gören ülke konumundadır. Batı tipindeki endüstriyel ekonomiye yönelmiş olduğundan, son 20 yıl içerisinde petrole olan talebi, ani bir şekilde iki katın üzerine çıkmıştır ve halen petrol tüketimi artmaktadır. Ülkemizin giderek artan enerji talebinin, bugün için bilinen kaynaklarla karşılanmasının yetersiz kalacağı bilinmektedir. Fakat sağlıklı bir yaklaşımla enerji talebinin karşılanabilmesi için, ülkemizin bölgesel enerji planlarının yapılması ve dolayısıyla bölgesel enerji kaynakları, kaliteleri, bölgelerin enerji tüketimleri hakkındaki bilgilerin sağlanması gereklidir. Yerli ve yeni enerji kaynaklarımızın geliştirilmesine hız verilmesi, özellikle hidrolik, linyit, petrol ve doğal gaz arama ve üretme faaliyetlerinin maliyet gereksinimlerini sağlayarak gelişmelerine yardımcı olunmalıdır. Ayrıca, ülkemizin nükleer enerjiden yararlanma politikası da belirlenerek gerekli çalışmalar yapılmalıdır.