92
A¤ustos 2006
B‹L‹M
ve
TEKN‹K
V u r a l A l t › n
Not Defteri
‘Petrol’ sözcü¤ü, Grekçe’de ‘kaya’ anlam›-
na gelen
petra
sözcü¤üyle ‘ya¤’ anlam›na ge-
len elaion veya
Latince oleum sözcüklerinin
birleflimi. ‘Kaya ya¤›’ anlam›na geliyor. Yerka-
bu¤unun baz› bölgelerinde üst kaya katman-
lar›nda var. Do¤adaki haline, rafine edilmifl
olan›ndan ay›rdetmek için ‘ham petroller’ de-
niyor. Ço¤ul, çünkü görünüflü ve bileflimi
hayli de¤iflken. Ço¤unlukla; halkal› (‘aroma-
tik’) yap›lar bar›nd›rmayan, tekli karbon kar-
bon ba¤lar›n›n düz veya dallan›p budaklanan
zincirlerinden (‘alifatik’) oluflan, metan ve
etan benzeri doymufl hidrokarbonlar›n (‘al-
kan’lar) karmafl›k bir bilefliminden olufluyor.
Azot, oksijen ve kükürt bileflenlerini de saf-
s›zl›k olarak içermekte. Fiziksel özellikleri,
keza hayli de¤iflken ve halk aras›nda yayg›n
olan kan›n›n aksine; kat›, s›v› veya gaz halin-
de olabiliyor. ‘Yüksek graviteli’ olarak nite-
lendirilen hafif petroller, genellikle aç›k kah-
ve, sar› ya da yeflil; ‘düflük graviteli’ a¤›r pet-
roller ise, koy kahverengi veya siyah renkli.
Oluflumu hakk›nda de¤iflik kuramlar var.
Jeologlar aras›nda en yayg›n kabul göreni, bi-
yoloji kökenli ‘biyojenik’ veya ‘organik’ ku-
ram. Bu kurama göre petrolün kökeni, mil-
yonlarca y›l önce yaflam›fl olan minik deniz
hayvanlar›yla tek hücreli yosunlar›n (‘alg’ler)
kal›nt›lar›na dayan›yor. Çünkü içeri¤inde
böyle kal›nt›lar var. Bu kal›nt›lar, deniz dibi-
ne çöküp çamurla kar›flt›ktan ve oksijensiz
ortamda çürüyerek bozunduktan sonra, üst-
lerinde biriken kal›n tortul katmanlar›n›n al-
t›na gömülmüfl. Oluflan organik malzeme, je-
olojik zaman ölçe¤ine yayg›n olarak çal›flan
bas›nç ve ›s› etkilerinin alt›nda ‘yap›sal dönü-
flüm’e (‘metamorfoz’) u¤rayarak petrole vü-
cut vermifl. Yüksek s›cakl›k ve bas›nç, kal›nt›-
lar›n önce, ‘kerogen’ denilen mumsu bir mal-
zemeye, sonra da ‘katagenez’ denilen bir sü-
reçle, s›v› ve gaz hidrokarbonlara dönüflmesi-
ne yol açm›fl.
Kerogen diye genel olarak, tortul kayala-
r›n bilefliminde genellikle var olan organik
malzemenin bir k›sm›n› oluflturan, kat› mum-
su yap›daki maddeye deniyor. 1000’i aflan
dev molekül a¤›rl›¤› nedeniyle s›radan orga-
nik çözücülerde çözünmeyen kimyasal bile-
fliklerden oluflmakta. Çözünebilen k›sm›, ‘bi-
tüm’ denilen katran türü. Gerçi bitüme do¤a-
da da rastlan›yor. ‘Katagenez’ ise, bu organik
kerogen malzemenin, petrol ve do¤al gaz gi-
bi hidrokarbonlara dönüfltüren ‘molekül par-
çalanmas›’ süreci. Sürecin bafllang›çtaki kero-
gen malzemesinin, h›zlar› s›cakl›k ve özellik-
le de bas›nca ba¤l› olan tepkime sabitlerinin
büyüklü¤üyle belirlenen paralel bir dizi par-
çalanma tepkimesi sonucunda, zamanla hid-
rokarbonlara dönüfltürdü¤ü düflünülüyor. Ni-
tekim, bu kerogen malzemesi, hidrokarbon
oluflum sürecinin erken bir aflamas›nda do-
nup kalm›fl oldu¤u san›lan ‘katranl› kumul-
lar’da (‘tar sands’) ve ‘yapraktafl› ya¤lar›’nda
(‘shale oil’) da var.
Katagenez sürecinin çal›flt›¤› ve jeologla-
r›n ‘s›cakl›k penceresi’ olarak adland›rd›¤›,
belli bir s›cakl›k aral›¤› var. S›cakl›k yeralt›n-
da derinlere inildikçe artt›¤›ndan, bu s›cakl›k
aral›¤›na bir derinlik aral›¤› karfl›l›k gelmek-
te. Yerkabu¤undaki s›cakl›k co¤rafi konuma
göre de¤ilebildi¤inden, tipik petrol derinli¤i 4
ile 6 km aras›nda. Ancak, oluflan hidrokar-
bonlar, içinde olufltuklar› bu derinliklerdeki
‘kaynak kayaç’tan, yüksek bas›nç nedeniyle
damlalar halinde s›zarak, kaya yap›lar›ndan
daha az yo¤un olduklar›ndan dolay›, geçit
buldukça yükselirler ve civarda varsa e¤er,
daha gözenekli bir yap›ya sahip olan bir ‘haz-
ne kayaç’ ya da ‘rezervuar’a göç ederler. Bu
katman›n gözenekleri aras›ndaki dikey geçit-
lerden yukar› do¤ru s›zarak t›rman›r ve geçir-
gen olmayan bir katmana rastlad›klar›nda, s›-
k›fl›p kal›rlar. Böyle; geçirimsiz bir ‘örtü ka-
yaç’›n alt›ndaki gözenekli yap›da s›k›flm›fl bu-
lunan, s›v› ve biraz da gaz fazlar›n›n kar›fl›m›
halindeki sulu hidrokarbon birikintisine ‘pet-
rol rezervi’ denmekte. K›sacas›, bir co¤rafya
konumunda petrol rezervinin bulunmas› için,
üç unsurun bir arada var olmas› gerekiyor:
Altta kaynak oluflturan bir katman, arada t›r-
manma kanallar› bar›nd›ran gözenekli bir
hazne kayaç ve üstte, petrolü oluflturan hid-
rokarbonlar›n yükselerek kaçmas›n› engelle-
yen geçirimsiz bir örtü kayaç. Hazne kayaç
içerisindeki hidrokarbonlar yo¤unluklar›na
göre, yukar›dan afla¤›ya do¤ru, gaz ve ham
petrol fleklinde s›ral›d›r. En altta ise su bulu-
nur. Örtü kayaçla karfl›lafl›lmad›¤› durumlar-
da, petrol yüzeye ulaflt›kça, oksijenin varl›¤›n-
da zamanla yanar.
Petrolün bir de; Eski Sovyetler Birli¤i dö-
neminde Nikolai Kudryavtsev taraf›ndan ge-
lifltirilmifl ve Bat›’da da, Avusturyal› astrofi-
zikçi Thomas Gold’un bafl›n› çektigi bir grup
bilim insan› taraf›ndan savunulmufl olan, ‘bi-
yoloji kökenli olmayan’ (‘abiyojenik’) bir olu-
flum kuram› var. Bu kurama göre gezegeni-
mizde do¤al olarak, bir k›sm› hidrokarbonlar
fleklinde olmak üzere, büyük miktarlarda kar-
bon bulunmakta. Hidrokarbonlar, di¤er sulu
gözenek ak›flkanlar›ndan daha az yo¤un ol-
duklar›ndan, derin çatlak a¤lar›ndan yukar›-
ya do¤ru yükseliyorlar. Yolda karfl›laflt›klar›
kayalarda yaflayan ‘s›cakl›¤a düflkün’ (‘termo-
filik’) bakterilerin kal›nt›lar›n› bünyelerine
katmalar›, petrolde rastlanan ‘biyolojik iflaret-
ler’in k›smi nedenini oluflturmakta. Kuram
ayr›ca, petrol biliminde daha önce aç›klana-
mam›fl olan baz› problemleri, örne¤in do¤al
petrolde gözlemlenen optik etkinli¤in as›l ve
içsel (‘intrinsic’) bileflenini, farkl› derinlikler-
deki petrol haznelerinin eser element özellik-
lerini baflar›yla aç›kl›yor. Öte yandan, kuram
savunucular›na göre, akademik bir öneri ol-
maktan ç›km›fl bir halde. Kiev’deki Jeoloji Bi-
limleri Enstitüsü’nde çal›flan Ukraynal› dört
bilim insan›n›n
1
bu kurama dayal› olarak bafl-
latt›klar› petrol aramalar›n›n, özellikle de
Petrol...
notDefteri 7/19/05 9:24 AM Page 92
93
A¤ustos 2006
B‹L‹M
ve
TEKN‹K
Not Defteri
Dinyeper-Don Havzas›’ndaki petrol ve gaz
alanlar›n›n keflfedilip gelifltirilmesine bulun-
duklar› katk›lar›n; 1951 y›l›na kadar ‘petrol
fakiri’ say›lan Rusya’y› bugün dünyan›n en
büyük petrol üreticisi ve ihracatç›s› durumu-
na getirmifl oldu¤u yönünde görüfller var. Bu
yüzden, sözkonusu dört bilim insan›na 1993
y›l›nda, ‘Bilim ve Teknoloji Alan›nda Ukrayna
Devlet Ödülü’ verildi. Fakat yine de bu ku-
ram, özellikle Bat›l› bilim insanlar› aras›nda
bir az›nl›k görüflü oluflturmakta. Konu gün-
deme, baz› havzalarda bazen, beklenmedik
ilave petrol s›z›nt›lar›yla karfl›lafl›ld›¤›nda
gündeme geliyor. Böyle durumlar kuram›n
karfl›tlar› taraf›ndan, ‘jeolojik gariplikler’ ola-
rak nitelendirilmekte. Bilindi¤i kadar›yla, Ba-
t›l› flirketlerin hiçbirisi aramalar›n› bu kura-
ma dayand›rm›yor.
Her halukarda petrol, ço¤u kez san›ld›¤›
gibi yeralt›nda göller halinde de¤il, uygun ka-
yaç katmanlar›n›n gözeneklerinde gizlidir.
Bu kayaç t›pk›, su emdirilmifl bir süngerin
plastik bir pofletin içine konduktan sonra, po-
fletin a¤z›n›n iyice ba¤lan›p olabildi¤ince s›-
k›lm›fl halinde oldu¤u gibidir. Rezervin aran-
mas› sürecinde, önce petrol bar›na¤› olmaya
uygun görünen jeolojik biçimlenmeler belir-
lenir. Petrolün ve de gözenekli hazne kayac›n
yo¤unlu¤unun görece düflük olmas›, yerçeki-
mi sabitinin rezerv yöresindeki de¤erinin bi-
raz düflük olmas›n› gerektirmektedir. Duru-
mun böyle olup olmad›¤›n› anlamak için ‘gra-
vimetre’ler kullan›l›r. Öte yandan, en d›fltaki
örtü kayac›n demir minerali içerme olas›l›¤›
yüksektir. Bu mineral ise, yerin manyetik ala-
n›nda m›knat›slabilir oldu¤undan, ek bir
manyetik alana yol aç›yor. Dolay›s›yla, aday
bölgelerdeki do¤al manyetik alan fliddetleri,
‘manyetometreler’le ölçülüyor. Toplanan veri-
ler, petrolün varl›¤›na dair güçlü bir olas›l›¤a
iflaret ediyorsa, s›ra kuyu açmaya gelmifl de-
mektir.
Kal›nl›¤› ortalama 50m civar›nda olan ör-
tü kayaçta bir kuyu aç›l›p da atmosfer bas›n-
c› afla¤›ya sark›t›ld›¤›nda, gözeneklerde bulu-
nan görece yüksek bas›nç alt›ndaki petrol,
kuyudaki düflük bas›nca do¤ru s›zmaya bafl-
lar. Hazne bafllang›çta bas›nç alt›nda oldu-
¤undan, petrol bir süre için kendili¤inden
yükselip yüzeye ulaflabilir. Bu durumda, haz-
nenin çeflitli noktalar›nda kuyular aç›p, kuyu
a¤›zlar›n› toplay›c› boru hatt› a¤›na ba¤lamak
yeterlidir. Kuyular birbirine fazla yak›n olur-
sa, kuyu bafl›na verim düfler. Kuyu açmak za-
ten pahal› bir ifllemdir. Öte yandan az say›da
kuyu, toplam üretim h›z›n›n düflük olmas› an-
lam›na gelir. Dolay›s›yla, haznenin topo¤raf-
yas›na, kayaç katmanlar›n›n yap›s›na, petro-
lün diffüzyon katsay›s›na ve yo¤unluk gibi di-
¤er fiziksel özelliklerine ba¤l› olarak matema-
tiksel bir model haz›rlan›p incelenir ve aç›la-
cak optimal kuyu say›s› önceden belirlenir.
Petrol e¤er ak›flkansa (viskozitesi düflük)
kuyu bafl›na verim (varil/gün) yüksektir. Fa-
kat, haznedeki petrol azald›kça gözenekli ya-
p› rahatlar, bas›nc› düfler ve petrol zerrecikle-
ri daha yavafl s›zmaya bafllar. Kuyu verimi
düflmüfltür. Buraya kadarki aflamaya ‘birincil
ç›kartma’ deniyor. Birincil ç›kartma yönte-
miyle, haznedeki petrolün ancak %20 kadar›
ç›kart›labilir.
Bundan sonra ‘ikincil ç›kartma yöntemle-
ri’ne baflvurulmas›, örne¤in devreye pompala-
ma gücünün sokulmas› laz›md›r. Bu ifllev, ya
petrol alanlar›nda s›kça görülen ve bir elek-
trik motoruyla çal›flt›r›lan ‘tahtarevalli pom-
pa’, ya da kuyu dibine indirilen elektrikli dal-
g›ç pompalar taraf›ndan sa¤lan›r. Ayr›ca, ya
ek kuyular aç›larak, ya da eski kuyulardan ba-
z›lar› kapat›larak, bunlardan içeri su pompala-
n›r. Amaç, hazne kayaçtaki bas›nc› artt›rarak
petrol zerrreciklerini daha h›zl› harekete zor-
layarak, yeryüzüne ç›kmalar›na yard›mc› ol-
makt›r. Pompalanan su s›cak olursa daha et-
kilidir. CO
2
enjeksiyonu veya petrolle birlikte
ç›km›fl olan do¤al gaz›n geri pompalanmas›,
daha da iyi sonuç verir. Fakat gaz› pompala-
mak zor ve pahal›d›r. Birincil ve ikincil ç›kart-
ma yöntemleri birlikte, haznedeki petrolün
%25-35’ini ç›kartabilir. S›ra, ‘üçüncül ç›kart-
ma yöntemleri’nin uygulanmas›na gelmifltir.
Üçüncül ç›karma yöntemleri, pahal› ifllem-
ler oluflturduklar›ndan, ekonomik bulunduk-
lar› takdirde uygulan›rlar. Bu yöntemlerle ça-
l›flt›r›lan kuyular, petrol fiyatlar›n›n düflük ol-
du¤u dönemlerde kapat›l›p, fiyatlar yükseldi-
¤inde tekrar iflletmeye al›n›r. Yöntemler, pet-
rolün ak›flkanl›¤›n› artt›rmaya yöneliktir. Bu
amaçla, surfaktan denilen ve petrol zerrecik-
lerinin yüzey gerilimini azalt›p ak›flkanl›¤›n›
artt›ran kimyasallar veya ayn› ifllevi yerine ge-
tiren bakteriler kullan›l›r. Ya da ‘petrolün ç›-
kar›lmas›n› ›s›yla kolaylaflt›rma’ (‘thermally
enhanced oil recovery’, TEOR) tekniklerine
baflvurulur. En s›k kullan›lan yöntem, ikincil
kuyulara su buhar› enjeksiyonudur. Bu ge-
nellikle, ›s› ve elektri¤in birlikte üretildi¤i bir
‘eflüretim’ (‘kojenerasyon’) santral›n›n yard›-
m›yla yap›l›r. Santraldaki gaz türbinleri elek-
trik üretirken oluflan at›k ›s›, buhar üretimine
yönlendirilmekte ve elde edilen buhar, hazne-
ye pompalanmaktad›r. Santral›n kulland›¤›
do¤al gaz bazen, petrolle birlikte ç›kan do¤al
gaz›n kendisidir. ‘Yerinde yakma tekni¤i’,
petrolün ç›kart›lmas›n› ›s›yla kolaylaflt›rma-
n›n bir di¤er yöntemidir. Bu yöntemde, haz-
nedeki petrolün bir k›sm› yerinde yak›l›r ve
kalan k›sm›n›n ›s›n›p, ak›flkanl›¤›n›n artmas›
sa¤lan›r. Üçüncül yöntemlerle, petrolün %5-
15 kadar›n› daha ç›karmak mümkün: Toplam
olarak %50 kadar›n›.
Petrolün kat› veya yar›kat› halleri do¤ada,
örne¤in asfaltit, yüzeyel yataklar halinde de
bulunuyor. Bilinen en eski asfaltit yataklar›,
Ölü Deniz’in kuzeyindeki Yeriko kentinde.
Milattan önceki dönemde, kerpiç evlerin yap›-
m›nda, tu¤lalar aras›nda yap›flt›r›c› harç mal-
zemesi olarak, ayr›ca gemilerde s›zd›rmazl›k
ve suya karfl› yal›t›m amaçlar›yla kullan›lm›fl.
Yeriko ayn› zamanda ve belki de bu yüzden,
Dünya’n›n içinde halen yaflan›lan ve kesinti-
siz yerleflime tabi olmufl olan en eski kenti.
Buradan ç›kart›lan asfaltitin yak›n co¤rafyala-
ra sat›ld›¤› ve hatta, Fenikeliler taraf›ndan de-
niz yoluyla Kartaca’ya kadar tafl›nd›¤› san›l›-
yor. Romal›lar›n ço¤unlukla kerpiçten yap›l-
m›fl bir Kartaca’y› yak›p yerle bir etmesini ko-
laylaflt›ran bir unsurun, tu¤lalar›n›n aras›nda-
ki asfaltit oldu¤u san›lmakta.
En eski petrol kuyusu, 4. Yüzy›l’dan önce
Çin’de; bir kam›fl›n ucuna afl›nd›r›c› bir metal
parças› tak›p, di¤er ucundan tutup döndüre-
rek ve afl›nd›r›c› uç derine indikçe, üstteki
uca baflka kam›fllar ekleyerek aç›lm›fl. Halen
yap›lmakta olana benzer flekilde. Kuyular›n
derinli¤i 243 metreyi buluyor. Çinliler petro-
lü yak›p, deniz suyundaki suyu buharlaflt›r›p
tuz elde etmek için kullanm›fllar. 10. Yüzy›l’a
gelindi¤inde, çeflitli tuz üretim merkezlerinin
birbirlerine, yine kam›fltan yap›lm›fl boru hat-
lar›yla ba¤lanm›fl oldu¤u görülüyor.
Orta Do¤u’da ise, eski Pers tabletleri, top-
lumun üst katmanlar›nda petrolün, t›p uygu-
lamalar›nda ve ayd›nlatma amac›yla kerosen
eldesi için kullan›ld›¤›ndan bahseder. ‹ran,
atefl yakman›n
Homo Sapien
’ler aras›nda er-
ken bir aflamada keflfedilip kullan›lmaya bafl-
land›¤›na dair kan›tlar bar›nd›ran ilginç bir
co¤rafya. Yüzeyel petrol yataklar›, Ahura
Mazda inan›fl›n›n (Zerdüfltlük) atefli simge
olarak kabulünü tetikleyip yay›lmas›na yar-
d›mc› olmufl ve atefl tap›naklar›n› ayakta tut-
mufl olabilir. Öte yandan, ‘bitüm’ sözcü¤ü-
nün Persçe karfl›l›¤›
mumiye
. Bu sözcük da-
ha sonra Arapça’ya
mumya
, bir olas›l›kla ora-
dan da ‹ngilizce’ye
mummy
olarak geçmifl.
Bugünkü kullan›m›ndaki anlam› Araplar›n,
sarg›s› aç›lm›fl mumyalar›n ten renginin siyah
olmas› nedeniyle, Eski M›s›rl›lar›n mumyala-
ma süreci s›ras›nda bedeni dezenfekte etmek
için bitüm kulland›¤›n› düflünmüfl olmalar›n-
dan kaynaklan›yor.
8. Yüzy›l’da Abbasiler, yeni baflkentleri
olarak infla ettikleri Ba¤dat’›n sokaklar›n›,
bölgedeki yüzeyel alanlardan elde ettikleri
petrolü dam›tarak ürettikleri katranla kapla-
m›fl. 9. Yüzy›l’da Azerbaycan’›n Baku kenti ci-
var›ndaki petrol alanlar›, nafta eldesi için kul-
lan›ma aç›lm›fl. 10. Yüzy›l co¤rafyac›s› Mesu-
di, anlat›mlar›nda bu alanlardan bahseder.
13. Yüzy›l’da ise Marko Polo, ç›kart›lan pet-
rolün ‘yüzlerce gemi dolusu’ oldu¤unu söy-
ler.
Fakat, petrolün ça¤dafl tarihi, Polonyal›
Ignacy Lukasiewicz’in 1852 y›l›nda, daha ön-
celeri kömürün dam›t›lmas›yla elde edilmekte
olan keroseni, daha kolay bulunabilen petrol-
den dam›tman›n yöntemini keflfiyle bafllar. ‹lk
petrol kuyular› ertesi y›l, Polonya’n›n güne-
yinde aç›l›r. Keflifler tüm dünyaya h›zla yay›-
l›r. 1861 y›l›nda Bakü petrol alanlar›nda ilk
Rus rafinerisi infla edilmifl olup, dünya petro-
lünün %90’› bu alanlarda üretilmektedir. Fa-
kat geliflme yavaflt›r. Çünkü petrolün hemen
tek kullan›m alan›, baflta sokak lambalar›nda
olmak üzere, ayd›nlatma amaçl› kerosen üre-
timidir. 20. Yüzy›l’›n bafllar›nda, içten patlarl›
motorun keflfi ve baflta ulafl›m olmak üzere
tüm sektörlere h›zla yay›lmas›yla birlikte, al›p
bafl›n› gider.
Devam etmek üzere...
1 V. A. Krayushkin, T. I. Tchebanenko, V. P. Klochko, Ye. S. Dvoryanin.
notDefteri 7/19/05 9:24 AM Page 93