Trakya Havzası ve Batı Karadeniz Bölgesi Doğal Gaz Zuhurlarının Kararlı İzotop Jeokimyası Yöntemi ile İncelenmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Üniversitesi, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2001
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Hakan Hoşgörmez
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Mehmet Namık YALÇIN
Özet:1 ÖZET "TRAKYA HAVZASI VE BATI KARADENİZ BÖLGESİ DOĞAL GAZ ZUHURLARININ KARARLI İZOTOP JEOKİMYASI YÖNTEMİ İLE İNCELENMESİ" 1996 yılında doktora çalışması olarak başlanan bu çalışma doğal gaz üretimi yapılan Trakya havzasında ve Batı Karadeniz bölgesindeki gazların ana kayasını ve kökenini belirlemek amacıyla yapılmıştır. Trakya havzasında 7 farklı bölgeden sızdırmaz nitelikteki özel tüplere gaz örnekleri ve Ardıç- 1 kuyusundan karot örnekleri alınmıştır. Ayrıca Amasra bölgesinden Ak- 14 ve Ak- 16 kuyularından headspace ve karot örnekleri derlenmiştir. Amasra bölgesinin güneyinde yer alan Aslancı sızıntısından ise sadece yüzey sızıntısı örnekleri alınmıştır. Doğal gaz örneklerinde metan' dan - pentan'a kadar olan hidrokarbonlar ve CO, CO2, N2, H2S gazlarının moleküler bileşim ve miktarlarını belirlemek için (FED) - (TCD) dedektörü olan bir Fractovap 4160 Carlo Erba gaz kromatografisi cihazı kullanılmıştır. Metan, etan, propan bileşenlerinin 13C ve H/D izotop değerlerinin belirlenebilmesi amacıyla önce bileşenlere ayırma için bir gaz kromatografisi ve ayırma düzeneğinden oluşan toepler sistemi kullanılmıştır. Ayırma işleminden sonra izotop değerlerinin saptanması amacıyla gaz kromatografi-izotop oranı kütle spektrometresi (GC-IRMS) cihazıyla metan, etan, pentan ve hidrojen/ dötöryumun izotop oranları saptanmıştır. Olasılı ana kayalardan alınan karot örneklerinde kerojen izotop değerinin belirlenmesi amacıyla kerojenin yakılarak ölçüme hazırlandığı bir sistemden yararlanılmıştır. Karot örneklerinin organik madde miktarı ve diğer özelliklerinin belirlenmesi için LECO - ER-22 ve Rock-Eval piroliz cihazları kullanılmıştır. Karot örneklerindeki organik maddenin türü ve olgunluğunun belirlenmesi için mikroskopik gözlem ve vitrinit yansıması ölçümleri yapılmıştır. Ardıç- 1 kuyusu karot örneklerinde yapılan organik karbon miktarı ve olgunluk tayinlerinin yanısıra TPAO tarafından yapılan ölçümlerden de yararlanılarak havzada olasılı ana kayaların tanımlanmasına çalışılmıştır. Havzada yeterli organik madde miktarı ve olgunluk seviyesine sahip olup, olasılı ana kaya olabilecek birimlerin Hamitabat, Ceylan ve Mezardere formasyonları olduğu belirlenmiştir. Bu çalışma sırasında Ardıç- 1 kuyusu örneklerinde saptanan organik madde türünün Trakya havzasının tümünü temsil etmeyeceği düşünüldüğünden, olasdı ana kayaların organikmadde türleri eski incelemelerden yararlanılarak belirlenmiştir. Bu çalışma sonucunda havza geneli için daha önceki çalışmacılar tarafından detaylı bir organofasiyes çalışmasının yapılmadığı saptanmıştır. Önceki çalışmacılara göre havzada rezervuar kaya niteliğinde olan birimler, sırasıyla Hamitabat, Soğucak, Ceylan, Mezardere, Osmancık ve Danişmen formasyonlarıdır. Benzer şekilde önceki çalışmalarda belirlenen porozite ve permeabilite değerlerine göre Hamitabat, Ceylan, Mezardere, Danişmen formasyonlarına ait kiltaşları örtü kaya niteliğindedir. Trakya Havzasında petrol sisteminin önemli bir unsuru olan kapanlar ve oluşum yaşlarının ayrıntılı olarak değerlendirilmesi sonucunda, havzada genellikle yapısal kapanların ağırlık kazandığı, bazı bölgelerde de stratigrafik kapan ve bileşik kapanların bulunduğu saptanmıştır. Kapanların oluşum yaşları ise bunların havzanın yapısal evrimi süresince farklı dönemlerde meydana geldiklerini göstermektedir. Petrol sistemi süreç ve unsurları açısından Trakya havzasında yapılan bu ayrıntılı çalışma gazların izotop modellemesi sonucunda elde edilen verilerle birlikte anakaya - gaz korelasyonu için kullanılmıştır. Doğal gazların moleküler ve izotopik bileşimlerinin değerlendirilmesiyle ana kayalarının ve kökenlerinin belirlenmesi için farklı sınıflamalar ve modellemelerden yararlanılmıştır. Köken tayininde değiştirilmiş Bernard diyagramı ve moleküler oranlara karşılık 5 13C metan değerlerinin kullanıldığı grafiklerden yararlanılmıştır. Chung vd. [1] tarafından geliştirilmiş gazların izotop değerlerine dayalı model yardımıyla gazların bir karışım gazı mı, yoksa tek bir ana kayadan mı oluştukları belirlenmiştir. Bernard ve Faber [2] tarafından hazırlanan izotop karışım modeli esas alınarak değiştirilmiş bir izotop modeli yardımıyla gazları oluşturan ana kayaların organik madde türü ve olgunluğu belirlenmeye çalışılmıştır. Bu model, karasal ve denizel organik maddeden oluşmuş karışım gazlarının ana kayalarının özelliklerini belirlemek amacıyla da kullanılmıştır. Değirmen köy sahasında üç farklı rezervuardan alınan gazların karışım sonucu oluştukları belirlenmiştir. Kuzey Marmara gaz sahasından alınan gazın ağırlıklı olarak denizel bir ana kayadan oluştuğu ve çok az miktarda karasal organik madde içeren bir ana kayadan da karışma olduğu saptanmıştır. Karaçalı-2 kuyusundan alınan gaz örneğinin denizel organik madde içeren bir ana kayadan oluştuğu ve önemli miktarda biyojenik bir gazla karıştığı belirlenmiştir. Hamitabat sahasında Hamitabat- 1 kuyusundan alman gaz örneğinin Karacaoğlan-1 kuyusu ile aynı moleküler ve izotopik bileşimlere sahip olduğu ve denizel organik madde içeren bir ana kayadan oluştukları saptanmıştır. Hayrabolu-5 ve Tekirdağ-2 kuyularından alınan gaz örneklerinin termojenik kökenli gazları oluşturanana kayasının denizel organik madde içerdiği ve bu gazların geri kalan bölümünün farklı oranlarda biyojenik gaz içerdiği de belirlenmiştir. Sınıflama ve izotop modellemelerine göre yapılan bu çalışmada olası ana kayalarının olgunlukları ve organik madde türleri saptanabilmiş olmasına rağmen, inceleme alanındaki organik fasiyes dağılımına yönelik ayrıntılı bir çalışma olmadığı için gazların, izotop jeokimyası çalışmaları sonucunda hangi formasyonlardan oluştukları belirlenememiş, gaz-ana kaya korelasyonu yapılamamıştır. Anakaya-gaz korelasyonu, Trakya havzasındaki hidrokarbonların petrol sistemi çerçevesinde değerlendirilmesi ile havza ve izotop modellemesi sonucunda edinilen bilgilerin birlikte kullanılması yoluyla denenmiştir. Bu konuyu aydınlatmak üzere farklı noktalarda tek boyutlu modelleme çalışması öngörülmüştür. Önce havzadaki formasyonlara ait tavan yapı haritaları oluşturularak incelenen gaz sahalarının beslenme alanları saptanmıştır. Bilgisayar destekli modelleme çalışması beslenme alanları içinde seçilen noktalarda yapılmıştır. Modelleme çalışması sonucunda olasılı ana kayaların, izotop modellemesinde belirlenen olgunluk değerlerine farklı jeolojik zamanlarda ulaştıkları görülmüştür. Bu nedenle, bilgisayar destekli modelleme çalışması ve izotop modellemesinin yanısıra, bir diğer sınırlama parametresi olarak kapan oluşum yaşı göz önünde bulundurulmuştur. Böylelikle gazları oluşturan ana kaya ve/veya kayalar belirlenebilmiştir. A bölgesindeki Değirmenköy sahası Soğucak rezervuarmdaki gazın karasal organik madde içeren ana kayasının Al, A2 noktasındaki Ceylan formasyonu olduğu, denizel organik madde içeren ana kayasının ise Al noktasındaki Mezardere formasyonu olduğu ve Mezardere formasyonun aynı zamanda karasal organik madde içermesi nedeniyle Ceylan formasyonundan oluşan gaza ihmal edilebilir bir miktarda katkı da bulunduğu; Osmancık rezervuarmdaki gazın denizel ve karasal organik madde içeren ana kayasının Al noktasındaki Mezardere formasyonu; Danişmen rezervuarmdaki gazın karasal ve denizel organik madde içeren ana kayasının da benzer olarak Al noktasındaki Mezardere formasyonu olduğu saptanmıştır. A beslenme alanı içinde yer alan Kuzey Marmara sahasındaki gazın ise Al, A2, noktalarındaki Hamitabat formasyonundan oluştuğu belirlenmiştir. B bölgesindeki Karaçalı kuyusu Osmancık rezervuarmdaki gazın termojenik kökenli kısmının Bl noktasındaki Mezardere formasyonundan oluştuğu saptanmıştır. C beslenme alanı içinde bulunan Hamitabat ve Karacaoğlan gaz sahalarından, Hamitabat- 1 kuyusu gaz örneğinin, C3 noktasındaki Hamitabat formasyonundan; Karacaoğlan -1 kuyusundaki gazın ise C4 noktasındaki Hamitabat formasyonundan oluştuğu belirlenmiştir. Hayrabolu-5 kuyusundan alınan gaz örneğininDİ ve D2 noktalarındaki Mezardere formasyonundan oluşabileceği saptanmıştır. Yetersiz bilgiye sahip olunan Tekirdağ-2 kuyusundaki gazın ise El, £2 noktasındaki Mezardere formasyonlarından oluşabileceği öngörülmüştür. Amasra bölgesinde AK- 14 ve AK- 16 kuyularından alınan gaz örneklerinin moleküler ve izotop bileşimleri belirlenerek, gazların olasılı ana kayalarının saptanmasına çalışılmıştır. Petrol sistemi yaklaşımıyla değerlendirilen inceleme alanında, Yılanlı, Alacaağzı ve Kozlu formasyonları olasılı ana kayalar olarak belirlenmiştir. Karbonifer kömürlerinde birikmiş gazlarda desorpsiyon ve difüzyondan kaynaklanan ikincil etkilerin yanısıra yoğun bir bakteriyel etkinin bulunduğu belirlenmiştir. İki farklı bölümden oluşan gazların termojenik kısmını Karbonifer kömürlerinin oluşturduğu, biyojenik kısmının ise günümüzdeki bakteri etkinliği sonucu oluştuğu saptanmıştır. Gazların termojenik kısmını oluşturan kömürlerin olgunluklarının en çok 1.2 % Ro olabileceği belirlenmiştir. Ulus havzasının kuzey batısında yer alan Aslancı yüzey sızıntısından alınan gaz örneklerinin değerlendirilmesi için de benzer bir çalışma yapılmıştır. Yüzeyden alınan gaz örneklerinin termojenik kökenli olduğu saptanmıştır. İzotop modellemelerine göre, bu gazın denizel bir ana kayadan oluştuğu, bu ana kayanın olgunluğunun ise 1.0-1.2 % Ro arasında değiştiği belirlenmiştir. İzotop modellemesinde belirlenen özellikler ve önceki çalışmacıların organik jeokimyasal analiz sonuçlarına göre bu gazların ana kayasının Ulus formasyonu olduğu öngörülmüştür.