PETROL JEOLOJİSİ KONU 11 SEDİMENTER ORTAMLAR, MEKANİZMALARI ve BUNLARIN PETROL JEOLOJİSİNDEKİ ÖNEMİ

Sedimenter mekanizmalar petrol jeolojisinde son derece önemlidir Sedimenter mekanizmalar petrol jeolojisinde son derece önemlidir. Sedimentasyon, çökme (sübsidans) ve mineral transformasyonu sonucunda ana kaya, rezervuar ve örtü kaya gelişir, organik madde petrole dönüşür. Havza ölçeğinde deniz düzeyi değişimlerinin de petrol üzerinde önemli etkileri vardır. Transgresyon esnasında havzada sedimentasyon yavaştır. Havza belli bir duraylılığa ulaşmıştır. Regresyon esnasında ise çökme hızı ve sedimentasyon artar. Transgresif periyodlarda platformlar üzerinde bazen kum setleri gelişir. Bunlar önemli stratigrafik kapanlar oluştururlar. Transgresyonun ileri aşamalarında gelişen ince taneli birimler alttaki daha önce çökelmiş kaba taneli birimler için örtü oluştururlar.

ÇÖKELME ORTAMLARININ KARAKTERİSTİKLERİ Sedimentasyonu etkileyen önemli faktörler paleotopoğrafya, hidrodinamik, biyodinamik ve iklimdir. Petrol jeolojisinde ortamın enerjisi de son derece önemlidir: Engelli havzalar ve açık deniz ortamları gibi düşük enerjili ortamlar genellikle kalın tabakalı karbonat ve şeyl depolarlar. Organik madde bakımından zengin bu birimler uygun koşullarda evaporitik nitelik de kazanabilirler. Porozite ve permeabilitesi düşük olan bu birimler ana kaya ve örtü kaya oluştururlar. Bu tür ortamlarda çökelen siyah şeyller ana kaya potansiyelleri açısından petrol jeolojisinde ayrı bir öneme sahiptir. Yüksek enerjili ortamlar genellikle iri taneli ve boylanmış kum depolarlar. Porozitesi ve permeabilitesi yüksek bu birimler iyi rezervuar kaya olurlar.

ÇÖKMEYE BAĞLI MİNERAL TRANSFORMASYONU Bir ortamda sedimentasyon hızı o havzadaki çökme (sübsidans) hızı ile yakından ilgilidir. Çökelme devam ettikçe daha alttaki birimler gömülür. Gömülen birimler içerisinde artan sıcaklık ve basınç nedeniyle mineral transformasyonları gelişir. Transformasyonu denetleyen başlıca faktörler basınç, sıcaklık ve zamandır.

BASINÇ Gömülmeye paralel olarak artan basınç sonucunda çökel kompaksiyona uğrar, gözenek suyunu atar ve gözenek oranı düşer. Gözenek içerisinde bulunan su hidrostatik basınç altında kalır. Bu basınç her 10 m derinlik için tatlı suda 1 bar, tuzlu suda 1,09 bar’dır. Hızlı çökelme basıncı artırır. Bu durumda oksijen ve bakteri etkisi azalacağından organik madde daha iyi korunur. Yavaş çökelme eğer yüksek enerjili bir ortamda ise burada organik madde birikmez, ancak rezervuar kaya gelişebilir.

Şeyllerde gömülme derinliği ile porozite arasında logaritmik bir ilişki vardır. Şeyllerin su muhtevasının çok önemli bir bölümü ilk 100 metrelik gömülme esnasında dışarı atılır. Şeyl içerisinde kumtaşı arakatkıları varsa su yana doğru, yoksa yukarı doğru atılır. Dışarı atılan sular kalan sulara oranla daha az tuzludur. Kompaksiyon arttıkça taneler mekanik ve fizikokimyasal değişimlere uğrarlar. Karbonatlar ilk 100 metrede kırıntılılar gibi davranır ancak daha derinlerde kimyasal reaksiyonlar ağırlık kazanır. Bu reaksiyonlarda sıcaklığın da önemi büyüktür.

Basınç arttıkça Porozite, permeabilite ve su muhtevası azalır Yoğunluk, rezistivite ve ses geçirgenliği artar Kimyasal ve mineralojik özellikler değişir

SICAKLIK Isı akısı termal geçirimlilikle jeotermal gradyanın çarpımına eşittir. Yeryuvarındaki sıcaklık mantodan, radyoaktiviteden ve orojenlerdeki kinetik enerjinin ısı enerjisine dönüşümünden kaynaklanır. Isı akısı bazı ortamlarda oldukça yüksek değerlere ulaşır. Buralar rift vadileri gibi gerilme tektoniğinin egemen olduğu bölgeler ile volkanik faaliyetlerin olduğu bölgelerdir. Isı iletkenliği kayaların litolojik ve petrofizik özelliklerine ve yoğunluğuna bağlı olarak değişir. Kayatuzu iyi, kumtaşı ve karbonatlar orta, şeyl kötü iletkenlerdir.

ZAMAN Sıcaklık ve basıncın etkisi zamana bağlı faktörlerdir. Bilhassa petrol oluşumu açısından zaman faktörü son derece önemlidir. Organik maddenin petrole dönüşümü, oluşan petrolün göçmesi ve kapanlanması sıcaklık, basınç ve zaman faktörlerinin ortak etkisi ile denetlenir.

TRANSFORMASYON MEKANİZMALARI Gömülmeye bağlı olarak çökeller sıcaklık ve basınç etkisi altında değişmeye başlarlar. Bu değişiklikler gömülme derinliğine bağlı olarak üç evreyi içerir. Bunlar: Diyajenez Katajenez Metajenez evreleridir.

DİYAJENEZ EVRESİ Diyajenez, fiziksel, biyokimyasal ve fizikokimyasal işlevlerin çökellerin taşlaşma öncesi evresinde neden oldukları değişimlerin tümüdür. Biyolojik işlevler ilk birkaç on veya yüz metrede bakterilerin neden olduğu değişikliklerdir. İlk önemli belirtileri indirgen koşulların oluşturulmasıdır. Bu evrede bakteriler organik moleküllere etki ederek onları bozar ve CO2, H2O, ve CH4 oluşumuna neden olurlar. 500 metreye kadar olan gömülmede gözenek suyu atılarak porozite azaltılır. Bu evrede kayanın karakteristikleri önemli ölçüde tane boyu, bileşimindeki kil minerallerinin niteliği ve miktarı, gözeneklerdeki elektrolit konsantrasyonu ile belirlenir.

İlk 500 metrede çökeller genellikle çok gözeneklidir İlk 500 metrede çökeller genellikle çok gözeneklidir. Gözenekler arasında serbestçe dolaşabilen suyun tuzluluğu çökelme ortamının tuzluluğunu yansıtır. Bakteriyel etki sonucu su giderek asitik bir nitelik kazanır. Yeryüzüne yakın derinliklerde suda bulunan Al ve Fe derinlere doğru amorf hidroksitlere dönüşür. Kompaksiyonla birlikte bu değişimler çökellerde ses geçirgenliğinin ve rezistivitenin de artmasına neden olurlar. 500 metrenin altındaki gömülme derinliklerinde sıcaklık etkili olmaya başlar. Porozite ve permeabilite daha da azaltılır. Çökel içerisindeki bileşenler yeniden düzenlenir. Gözenek suyu Ca bakımından zenginleşir, sülfat ve karbonatlar sudan ayrılarak çökeltilir. Feldspatlar çözünür ve su daha fazla alkali hale gelir. Sonuçta ortamda CO2, CH4, H2S ve kompleks polimerize organik maddeler (kerojen) meydana gelir.

KATAJENEZ EVRESİ Bu evrede kompaksiyon etkisi minimuma, sıcaklık etkisi ise maksimuma ulaşır. Bu evredeki transformasyonlarda su akıntıları önemli rol oynarlar. Smektit alkalen ortamda illite dönüşür. Bu dönüşüm 100 0C sıcaklık ve 2500-4500 metre gömülme derinliğinde gerçekleşir. Bu esnada gözenek suyu içerisinde potasyum miktarı fazlalaşır. Katajenez esnasında gözenek suyunun önemli bir kısmı dışarı atılır ki bu da petrolün göçünde önemli bir yer tutar. Katajenez evresinde dışarı atılan su toplam çökel hacminin % 15-17 lik bir kısmı kadardır.

Katajenez evresinde önemli oranda silis de çözünür Katajenez evresinde önemli oranda silis de çözünür. Bu da kumtaşlarında çimentolanmaya yolaçabilir. Katajenezin ileri evrelerinde yani gömülme 4-6 km yi aşınca basınç 1000-1500 bar’a ulaşır ve ortam kapalı-engelli bir hale gelir. Ortamda çatlak ve kırık yoksa killi çökeller bol miktarda formasyon suyunu konsantre ederler. Bu sıcaklık altında özellikle karbonlu organik maddeler sıcaklığa hassas oldukları için vitrinit refleksiyonu gösteririler. Bu refleksiyon her 1000 metrede % 0,15 artar. Katajenez evresinde organik madde olgunlaşır, sonuç olarak da kömür, petrol, yaş gaz ve nihayet kuru gaza (metan) dönüşür. Organik maddenin neye dönüşeceği onun bileşimine bağlıdır.

METAJENEZ EVRESİ Bu evre metamorfizmaya geçişi temsil eder. Çökeller içerisinde sadece killer illit veya klorit halinde korunur. Organik madde bu evrede aşırı olgundur ve ancak antrasit veya metan halinde korunabilir.