ŞEYL GAZI (KAYA GAZI)

Şeyl Gazı (Kaya Gazı) Nedir Doğal gaz olarak bildiğimiz ve tanıdığımız metan

gazı, kömür, petrol ve doğal gazın ana bileşenidir. Kömür, petrol, doğal gaz gibi kaynaklar konvansiyonel enerji kaynakları olarak anılırlar. Son yıllarda ülkemizde kömür ve bitümlü şeyl (oil shale) gibi yerli enerji kaynağı fosil yakıt arayışları sırasında şeyl gazı (shale gas) gündeme gelmiştir.

Konvansiyonel olmayan enerji kaynakları sınıflamasında yer alan ve ülkemizde kaya gazı olarak da anılan şeyl gazı, adını içinde bulunduğu kayaç türünden almaktadır. Kaya gazı, şeyl (shale) adı verilen, kil ile kuvars ve kalsit minerallerinden oluşan tortul kayacın küçük gözeneklerinde bulunan gazdır. Konvansiyonel olmayan enerji kaynakları içinde şeyl gazı ile birlikte sıkı kumtaşı ve kömür kökenli gaz da yer almaktadır.

Genellikle ince taneli ve tabakalı bir yapıya sahip, ayrıca kerojen adı verilen organik madde içermesinden dolayı ısıtıldığında petrol ve gaz üretilebilen tortul kayalar Bitümlü Şeyl olarak, bu kayalar içerisindeki gazlar iseŞeyl Gazları olarak adlandırılır.

Bütün dünyada petrol ve doğal gazdan kaynaklanan sıkıntılar, petrol ve doğal gaz oluşturmuş kayaların bünyesindeki gazın üretilebilirliğini gündeme getirmiştir. Ancak bütün şeyller, şeyl gazı (kaya gazı) içermez. Bu kayaların belirli oranda organik madde içermesi ve yeterli olgunluğa ulaşmış olması gerekir. Petrol ve doğal gaz, oluştuğu ana kayayı terk ederek farklı kayaçlar içerisine yerleşir. Ancak bu göç sırasında oluşan petrol veya doğal gazın bir bölümü ana kayada kalır. Sözü edilen şeyl gazı (kaya gazı) oluştuğu ana kayayı terk etmeyen ve oluştuğu kayacın gözeneklerinde kalan petrolden elde edilen gazdır.

20. yüzyılın ortalarından bu yana bilinen kaya gazının alternatif bir enerji kaynağı olarak gündeme gelmesinin ana nedeni, konvansiyonel doğal gazın stratejik öneminden dolayı dünyada yarattığı krizler yanında günümüzde şeyl gazı eldesinin geçmişe göre daha ekonomik düzeyde yapılabilir olmasıdır. Ana kaya doğal haliyle geçirgen olmadığından gaz üretimine elverişli değildir. Bu kayacın öncelikle hapsettiği gazı serbest bırakacak duruma getirilmesi gerekmektedir. Bunun için yüksek basınçla hidrolik çatlatma işlemi uygulanır. İlk olarak 1950’li yıllarda ABD’nin Ohaio Eyaletinde uygulanmış olduğu bilinen hidrolik çatlatma yöntemi günümüzde çok gelişmiştir. Bugün ABD’deki yaklaşık bir milyon kuyuda bu yöntemin kullanıldığı ileri sürülmektedir. ABD’de hâlihazırda 34 eyalette toplam 450.000 kaya gazı kuyusu faaliyet halindedir.

Doğal Gaz Kaynakları

Şeyllerin Şeyl (Kaya Gazı) Gazı İçermesi İçin Gerekli Şartlar;

• Kayalardaki Toplam Organik Karbon (TOC) miktarı %2‟den büyük olmalıdır.

• Kayalardaki organik madde gaz oluşturacak olgunluğa erişmiş olmalıdır

• Kayalar, olgunlaşmayı sağlayacak kadar yaşlı olmalı veya yeterince derine gömülmüş olmalıdır.

• Kayalardaki kil oranı mümkün olduğunca düşük, kuvars ve kalsit gibi kırılganlığı arttıran minerallerin oranı ise olabildiğince yüksek olmalıdır. Kaya içerisindeki stres dağılımı mümkün olduğunca çift yönlü olmalıdır. Bu yönlere dik olarak oluşturulacak yapay çatlaklar kanatlarda gelişmelidir.

• Kayaç içerisinde gaz oluşumuna bağlı “normalden yüksek basınç” zonu bulunmalıdır.

Konvansiyonel Doğal Gaz Kaynakları

a. Termojenik Metan Bitki ve hayvan kalıntıları gibi organik maddelerin

yer altında çok yüksek basınçlarda binlerce yıl sıkışıp kalmasıyla oluştuğudur. Buna “termojenik metan” denir.. b. Biyojenik Metan

Organik maddelerin “metanojen” denilen mikroorganizmalar tarafından kimyasal olarak parçalanmasıyla oluşan metandır. c. Abiyojenik Metan

Yer kabuğunun çok derinlerinde hidrojence zengin gazlar ve karbonlu moleküller bulunur.

Bu gazlar yavaş yavaş yeryüzüne doğru yükselirken yine yeraltında bulunan ve oksijen içermeyen minerallerle karşılaşırlar ve çeşitli reaksiyonlara girerler; reaksiyonlar sonunda nitrojen, oksijen, argon gibi elementler ile karbon dioksit ve su meydana gelir. Bu gazlar yüzeye doğru yükselirken çok yüksek basınç altındaysalar, termojenik metana benzer şekilde metan oluşumuna yönlenirler.

Konvansiyonel Olmayan Doğal Gaz Kaynakları

a. Derin Doğal Gaz Derin doğal gaz 15000 feet‟den daha derinlerde

bulunan gazlardır b. Sıkışmış (Tight) Doğal Gaz

Geçirimsiz ve poröz olmayan sert kayaçlar, kumtaşları veya kireç taşları gibi oluşumlar arasında sıkışmış doğal gazdır. c. Kömür Madeni Metanı

Diğer bir fosil yakıtı olan kömür de, yeraltında doğal gaz ve petrole benzer jeolojik koşullarda oluşan gazdır.

d. Jeopres Bölgeleri 10000‐25000 feet gibi çok derinlerde olduğundan aşırı

basınç altındaki doğal yeraltı oluşumlarıdır.

e. Devonik Şeyl (Shale) Doğal Gaz Devonik şeyller 350 milyon yıl kadar önceki sığ

denizlerdeki çamurlardan oluşmuşlardır. Shale çok ince tabakalara kırılabilen tortul kayaçlardır; yumuşaktır fakat nemli olduğundan dağılmaz. Bu kayaçlar özellikle iki tanesi sandviç yapısında bir araya geldiklerinde doğal gazı kolaylıkla tutar. Şeyllerin yapılarında absorblanmış olan ya da gözeneklerinde ve kırıklarında serbest halde bulunan doğal gazın bir kısmı yakınlardaki kum taşlarına doğru göç eder ve buralarda tutularak konvansiyonel gaz oluşumuna dönüşür.

ŞEYL GAZI NASIL ÜRETİLİR?

1. Teknik olarak hidrolik kırılma olarak bilinen “Fracking” işlemi gaz taşıyan kaya katmanlarının içinde kırılmalar üretip yer yüzüne çıkarmak için su basıncını kullanıyor.

2. Bu noktada su öncelikle toprakla ve süreci hızlandırmak için kullanılan katkı maddeleriyle karıştırılıyor. Bunlar, akiferle (yeraltı suyunu tutan ve ileten kayaç ortamı) temas etmemesi için bir yere betonla sabitlenmiş çelik boruların içinden kilometrelerce aşağıya doğru gaz içeren katmanın içine enjekte ediliyor.

3. Amerika‟da tartışmalar bu kırılma sürecinde kullanılan katkı maddelerinin kapsıyor. İngiltere‟de Caudrilla isimli şirket herhangi bir sağlık problemine yol açmayan katkı maddelerinin ne olduğunu ortaya çıkardı. Weeton bölgesinde su-kum karışımının yüzde 99,75′i oldukça seyreltilmiş hidrolik asit, biyosid ve poliakrilamid (birçok kozmetikte kullanılan kimyasal) ile birlikte kullanıldı.

4. Yaklaşık 90 gün sonra, kırılma süreci duruyor ve gaz küçük yüzey toplayıcılarının ve dağıtım ünitelerinin içine akmaya başlıyor. Böylece bu süreç bu şekilde onlarca yıl devam ediyor.

• İstenen formasyona kadar geleneksel yöntemle dikey sondaj yapılır.

• Daha sonra gaz ihtiva eden şeyller içinde hidrokarbon üretim kalınlığını arttırmak için ortalama 1000 – 1500 m. yatay sondaj yapılır.

• Çatlatma yöntemi ile dikey çatlaklar oluşturulur.

• Yüksek basınçlı su, yer altı su kaynaklarının kirlenmemesi için çelik boruların içinden kilometrelerce aşağıya yerin altına doğru, gaz içeren katmanın içine enjekte ediliyor.

• 1000 m. yatay bir kuyuda 20-30 tane ayrı ayrı çatlatma operasyonu yapmak gerekebilir.

• Her bir çatlatma kalınlığı en fazla 40 m. civarında olmalıdır.

• Sondaj kuyusu içine indirilen perfore (delikli) boru sayesinde basınçlı olarak kaya tabakasının içine belirli oranda ve yüksek basınçlı kum ve jel bulunan su veya diğer sıvılar enjekte edilir.(Fracking Yöntemi). Yaklaşık 90 gün sonra, kırılma süreci duruyor ve gaz küçük yüzey toplayıcılarının ve dağıtım ünitelerinin içine akmaya başlıyor.

• Kum , çatlakları açık tutmak ve akışın devamını sağlamak amacıyla kullanılmaktadır.

• Böylece kuyunun gaz üretmesi sağlanır.

• Her bir çatlatma operasyonunun fiyatı kuyunun derinliğine ve formasyon basıncına göre değişir.

• Ayrıca kuyular arası mesafe çok kısa olmalıdır. Her 0.5 km2 ye bir kuyu açılabilir.

• Her bir çatlatma maliyeti 200,000-500,000 ABD $ arasında olabilir.

OPERASYONDAN BİR GÖRÜNTÜ

Dünyada Şeyl Gazı(Kaya Gazı)nın Durumu Şeyl gazı (shale gas) kaynaklarının varlığı uzun yıllar

öncesinden bilinmesine rağmen endüstriyel olarak düşünülmesi konvansiyonel doğal gaz sahalarındaki üretim düşüşleri ile petrol ve doğal gaz fiyatlarındaki yükselişe bağlı olarak gelişmiştir.

İlk şeyl gazı üretimi, Amerika Birleşik Devletleri, New York eyaletinde 1821 yılında gerçekleştirilmiş ve 1970 yılında endüstriyel ölçekte üretim sağlanmıştır. Konvansiyonel kaynakların maliyetlerinin göreceli olarak uygun olması nedeniyle şeyl gazı üretimine devam edilmemiş, ancak 2000‟li yıllardan sonra ekonomik olması nedeniyle şeyl gazı üretimi gerçekleşmiştir. 2010 yılı sonu itibariyle, dünyada açılan toplam 15.467 kuyunun sadece on binde beşi Kuzey Amerika dışında kazılmıştır. Bu olgu, şeyl gazı üretim teknolojisinin Amerika kıtası dışında ne kadar yeni bir teknoloji olduğunu göstermektedir

Bu faaliyetler sonucunda, 2010 yılında Amerika Birleşik Devletleri‟nde doğal gaz fiyatları % 35 oranında düşmüş ve ülke doğal gaz ihraç edebilecek konuma ulaşmıştır. 2009 yılı itibariyle Kuzey Amerika kıtasında yedi bölgede, 146 trilyon m3 yerinde, üretilebilir düzeyde ise 20 trilyon m3 şeyl gazı (shale gas) ve sıkı kumtaşı rezervi tespit edilmiştir.

ABD‟de en yoğun çalışılan Teksas eyaletindeki Barnet şeyllerinde 2010 yılı üretimi 51 milyar m3 olarak gerçekleşmiştir Amerika‟da 1996 yılında 8,5 milyar m3 şeyl gazı üretimi yapılırken, bu miktar 2006 yılında 31 milyar m3 olarak gerçekleşmiştir. Diğer bir deyimle 2006 yılında Amerika‟nın toplam doğal gaz üretiminin %5,9 u şeyl gazından sağlanmıştır. Yapılan projeksiyonlar 2020 yılında Amerika‟nın toplam doğal gaz üretiminin yarısının şeyl gazından sağlanacağını göstermektedir.

Türkiye'de Şeyl Gazı(Kaya Gazı)’nın Durumu

Ülkemizde şeyl gazı potansiyeline sahip alanların başında Güneydoğu Anadolu Bölgesi ve Trakya Bölgesi yer almaktadır. Her iki bölgede tahmin edilen yerinde şeyl ve sıkı kumtaşlarında yer alan gaz rezervi 13 trilyon m3 tür. Bu rezervin üretilebilir miktarının ise, ABD‟deki kurtarım oranları dikkate alınarak bir hesaplama yapıldığında 1.8 trilyon m3 civarında olduğu tahmin edilmektedir. Ülkemizin 2011 yılı doğal gaz tüketiminin 43.8 milyar m3 olduğu düşünülürse bu rezervin bugünkü tüketim miktarı ile ülkemizin 40 yıllık ihtiyacını karşılayacak düzeyde olduğu ortaya çıkmaktadır.

Maden Tetkik Arama (MTA) Genel Müdürlüğü 2010 yılında bazı bölgelerde yaptığı kaya gazı araması sonucunda Konya-Ereğli ve Niğde-Bor havzasında, 8 milyar ton petrollü shale potansiyel kaynak rezervi saptamış. Söz konusu kayalardan 2.6 milyar varil ile 8.3 milyar varil arasında petrol çıkarılabileceği hesaplanıyor. Jeologlar, Tuz Gölü alanı ve denizlerde de kaya gazı yatakları olabileceği düşünüyor. Ergani-Abdul Aziz Dağı arasında içinde organik maddece zengin ana kaya niteliğinde şeyller (Dadaşformasyonu) Bulunduğunu göstermiştir.Bu şeyller 1560 km2lik bir alana yayılmıştır.Jeokimyasal olarak anakayanın içinden en fazla %15-20 oranında petrol göç edebilir. Bu yaklaşımla halen ana kaya içinde %80-85 arasında petrol veya ona eş değer gaz olabileceği hesaplanmaktadır.

ŞEYL GAZ VE ÇEVRE SAĞLIĞI

Çatlatma operasyonları için gerekli olan yüksek basınçtan dolayı küçük ölçekte de olsa bazı lokal depremciklerin ortaya çıkması.

Sığ derinlikler de yapılacak operasyonlar neticesinde enjeksiyon sıvısı içinde bulunan bazı kimyasalların yer altı suyu akiferlerine bazı fay veya çatlaklar vasıtasıyla ulaşacak olması. Hidrolik Çatlatmada Su

Çatlatma işlemine kullanılan su (Tahminen 4 milyon galon) yüzey su kaynaklarından veya bölgesel kuyulardan temin edilmektedir. Bu durum kurak bölgelerde su tablasının azalması, biyolojik çeşitliliğin etkilenmesi ve lokal ekosistemin bozulması gibi evrensel etkilere neden olabilir.

Yapılan bu operasyon sonucunda yer altına basılan sıvının %25 – 75’ı geri gelmektedir.Bu sıvının çevre ile izolasyonu yapılmış yeteri kadar büyüklükte bir havuza çevreyi kirletmesini önlemek amacıyla biriktirilmesi gerekmektedir. Daha sonra bu sıvının çevre için tehlike oluşturmayacak şekilde • Arıtılarak • Buharlaştırılarak • Enjeksiyon kuyularına tekrar basılarak zararsız hale getirilmesi gerekmektedir.

UYGULANAN SIVI NASIL GERİ GELİYOR

Enjekte edilen çatlatma akışkanının % 25-% 75 arası bölümü yüzeye geri döner. Potansiyel olarak, akiferlere ve yüzey su kaynaklarına ulaşma yolu bulabilir. Bu ihtimali sağlayan faktörler aşağıda verilmiştir • Kuyudaki arızalar • Hatalı/zayıf borulanmış ve

çimentolanmış ya da hatalı tapalanmış sondaj

• Hidrolik çatlatma işleminin yarattığı çatlaklar

• Doğal faylar ve çatlaklar

Bir diğer önemli nokta da %4 civarında kaçak metan emisyonlarıdır. Kaliforniya Üniversitesi’nden Paul Ekins “kaya gazı emisyonlarının % 3-9 arasında olması durumunda termik santral emisyon değerlerine eşit olacağını” bildiriyor. Ancak bu kaçak emisyonların oluşmaması tam anlamıyla sağlanabilirse, o zaman kaya gazı termik santrallerin yerine ciddi bir alternatif oluşturabilir.

Üretim ve dağıtımın her aşamasında tonlarca toksik (zehirli) uçucu bileşik kaçabilir ve dizel-yakıtla çalışan mobil ve sabit ekipmanın tüketiminden kaynaklanan azot-oksitler (NOx) ile karışarak yüzey katında ozon üretir. Böyle bir ortamda uzun süre kalan kişilerde bazı rahatsızlıklara sebebiyet verebilir

Bu operasyonlar yerin 2500m derinliğinde olmasından ve kapalı bir sistemde yani muhafaza borusu içinde yapıldığı için yeraltı sularına veya yer altı su tablosuna ulaşma şansı yok gibidir.

Genelde çatlatma yatay yönde 500m çaplı ve 200 metre boyunda bir silindir içinde meydana gelir. Bu durum yeraltı sularını kirletmez.

Ayrıca bu operasyonlar ya çok ince tabakalı şeyillerde yada porositesi çok az olan kumtaşlarında yapıldığı için zaten ortam geçirimsizdir ve de şeyiller zaten örtü kaya durumdadır. Oluşan çatlaklar en fazla 200m dikey yönde gelişebilir. Yeraltı su tablası en fazla yeryüzünden 300m derinde olduğuna göre bir sakınca yoktur denebilir.