Doğal Gaz Üretimi

Doğal gaz, küçük canlıların milyonlarca yıl süren çürümeleri sonucu oluşmuş, genelde petrol bölgelerinde bulunan fosil yakıt türü olarak tanımlanabilir.

İngiltere doğal gaz kullanımını ticaretleştiren ilk ülkedir. 1920’lerde boru hattı taşımacılığı yöntemlerinin kullanılmaya başlaması ile birlikte dünyada hızla artan doğal gaz tüketimi, özellikle II. Dünya Savaşı’ndan sonra sürekli olarak gelişmiştir.

Doğal gazın atmosferik basınçta yaklaşık -162˚C’ye soğutulması ile elde edilen LNG (Liquified Natural Gas/Sıvılaştırılmış Doğal Gaz) kokusuz, renksiz ve zehirli olmayan bir sıvı yakıttır. Sıvı fazda taşınır ve depolanır, tüketime ise gaz fazında sunulur. Doğal gaz sıvılaştırılması sırasında, bünyesindeki ağır hidrokarbonlar ayrıştırıldığı için LNG doğal gaza oranla daha temizdir ve daha yüksek enerji değerine sahiptir.

Küresel Doğal Gaz Rezervleri, 2014 yılına ilişkin veriler çerçevesinde 197 trilyon m3 olarak kaydedilmiştir. Bu rezervlerin %40,3’ü Orta Doğu’da, %31,2’si eski SSCB ülkelerinde, %8,7’si Afrika’da, %7,9’u Orta ve Güney Amerika’da, %7,8’i Asya-Pasifik ülkelerinde, %6’sı Kuzey Amerika’da ve %3,8’si Avrupa’da bulunmaktadır (Bkz. Şekil 5.2). OECD ülkelerinin doğal gaz rezervi ise 8,6 trilyon m3 olup toplam rezervin yaklaşık %10’unu oluşturmaktadır.

Konvansiyonel olmayan yani alışılagelmiş olmayan doğal gaz kaynakları, oluşum, bulunuş ve üretimlerindeki farklılıklar nedeniyle konvansiyonel yani alışılagelmiş doğal gaz yataklardan ayrılan ve konvansiyonel yöntemler ile üretilmesi, taşınması ve işlenmesi mümkün olmayan kaynaklardır.

Petrol ve doğal gaz ile ilgili merak edilen önemli unsurlardan biri de rezerv ömrüdür. Petrol ve doğal gaz rezervlerinin ömrü, kanıtlanmış toplam rezerv miktarının (R) yıllık toplam üretime (P) bölünmesi ile bulunur (R/P).

İdeal gaz yasasının kapsadığı varsayımlar aşağıdaki gibidir: 1. Gaz moleküllerinin toplam hacmi, içinde bulundukları kabın hacmi yanında ihmal edilebilecek düzeydedir.

2. Gaz molekülleri arasındaki çekim ve/veya itme kuvvetleri ihmal edilmektedir.

3. Gaz moleküllerinin kendi aralarında çarpışmaları sonucunda enerji kaybetmedikleri varsayılmaktadır.

PV = NRT (7.1)

Bu eşitlikte, P : Basınç, (atm) V : Gazın içinde bulunduğu kabın hacmi, (litre) N : Gazın mol saysı, (mol) R : Evrensel gaz sabiti, (=0,08206 litre-atm/mol-K) T : Sıcaklık, (K) anlamına gelmektedir.

Petrol endüstrisinde, yüksek basınç altındaki gazlar için en sık kullanılan hâl denklemi gerçek gaz yasası olarak isimlendirilmektedir. Gerçek gaz yasası, ideal gaz yasasına bir sıkıştırılabilme katsayısı (z) eklenerek elde edilmektedir. Doğal gaz için basınç, sıcaklık, hacim gibi fiziksel özellikler hesaplanırken düşük basınçlarda ideal gaz yasası kullanabilir ancak yüksek basınçlarda gerçek gaz yasası kullanılmalıdır.

PV = zNRT

Bir gazın bir ml veya bir cm3 ’ünün sahip olduğu ağırlık o gazın yoğunluğu olarak tanımlanmaktadır. Gaz molekülleri arasındaki çekim kuvveti katı ve sıvılara oranla çok daha zayıf olduğu için moleküller serbestçe hareket edebilmektedir. Bu nedenle, gaz molekülleri arasındaki uzaklık ve dolayısıyla birim hacimdeki molekül sayısı katı ve sıvılara oranla oldukça azdır; başka bir deyişle, gazların yoğunluğu katı ve sıvılardan oldukça düşüktür. İdeal gazların yoğunlukları ideal gaz yasası kullanılarak hesaplanabilir.

Bir gazın 15,5˚C ve 1 atm basınçtaki yoğunluğunun aynı koşullardaki havanın yoğunluğuna oranına gazın gravitesi denir ve SGg ile gösterilir.

Viskozite ya da akmazlık bir akışkanın akmaya karşı direnci olarak tanımlanır. Sıvıların akmazlık değerleri gazlara göre çok daha yüksektir; yani gazlar daha kolay akabilmektedir. Ancak sıcaklık artışı ile birlikte gazların akmazlıkları artar, sıvılarınki ise azalır. Akmazlık, akışkanın, yüzey gerilimi altında deforme olmaya karşı gösterdiği direncin ölçüsü olarak da tanımlanabilir. Süper akışkanlar hariç tüm gerçek akışkanlar yüzey gerilimine karşı direnç gösterir.

Katı maddeler, molekülleri arasında boşluk bulunmadığı için sıkılaştırılabilme özelliğine sahip değildir. Sıvı maddelerde moleküller arası boşluklar az miktardadır ve bu nedenle, sıvılar çok az miktarda sıkıştırılabilir ve konuldukları kabın şeklini alacak akışkan yapıdadırlar. Gazlarda ise moleküller arasındaki boşluk oldukça fazladır; bu nedenle sıkıştırılabilme özelliğine sahiptirler ve içinde bulundukları kabı tamamen kaplarlar. Gazların hacimsel değişiklikleri (sıkıştırılabilirlikleri) sahip oldukları basınç ile ters orantılıdır.

Kalorifik değer kısaca birim miktarda (birim kütle veya birim hacim) yakıt yandığında açığa çıkan ısı olarak tanımlanabilir. Doğal gazın kalitesini ve fiyatını etkileyen en önemli unsurlardan biri de kalorifik değeridir. Doğal gaz bir karışım olduğu için bileşenlerinin kalorifik değerleri de incelenmelidir

Karışımın Toplam Kalorifik Değeri = ∑yi *(Bileşenin kalorifik değeri)i

Patlayıcı ortam; yanıcı maddelerin gaz, buhar, sis ve tozlarının atmosferik şartlar altında hava ile oluşturduğu ve herhangi bir tutuşturucu kaynakla temasında tümüyle yanabilen karışım olarak ifade edilebilir. Doğal gaz, sızıntı sonucu hava ile karıştığında parlama, yanma ve patlama riski taşıyan gazlardan biridir. Hava ile doğal gaz belli oranlarda karıştığında parlayarak ısı vermektedir. Alevlenme noktası bir gazın ya da sıvı buharının alev ile temasında geçici olarak alev aldığı (parlama), fakat yanmaya devam etmediği en düşük sıcaklık olarak tanımlanabilir; alevin etkisi ortadan kalkınca parlama biter.

Petrol ve doğal gaz sektöründeki faaliyetler “upstream” ve “downstream” olarak iki ana grupta toplanır. Arama ve üretim faaliyetlerini kapsayan grup “upstream”; üretim sonrası, yani taşıma, rafinaj, depolama ve dağıtım faaliyetlerini kapsayan ikinci grup ise “downstream” faaliyetleri olarak adlandırılır. Arama faaliyetleri, petrol ve doğal gaz bulmak amacıyla yapılan jeolojik, jeofizik ve sondaj çalışmaları kapsar. Bu çalışmalar, arama alanı ve arama alanının yer aldığı havzada daha önce yapılmış olan bütün jeolojik, jeofizik, jeokimyasal araştırmalardan ve sondaj kuyularından elde edilen yeraltı verilerinin toplanmasıyla başlar.

Jeolojik çalışmalar; harita belirlenmesi, stratigrafi kesitlerinin ölçülmesi, tektonik ve yapısal araştırmalar, porozite ve permeabilite tayini, yeraltı haritalarının yapılması gibi saha ve laboratuvar çalışmalarını kapsar. Jeofizik metotlar; fizik yasaları ile birlikte matematik, jeoloji ve görüntüleme tekniklerini kullanarak yeraltının anlaşılmasını sağlayan, sismik, manyetik, gravite bazlı, elektriksel, elektromanyetik, radyotermik ve jeotermik yöntemlerdir. Jeokimyasal araştırmalar ise yeraltında oluşmuş tüm hidrokarbonların yeryüzüne mikro (ppb düzeyinde) ya da makro boyutta sızıntı yaptığı ilkesi üzerine kurulmuştur. Bu araştırmalar ile yeryüzüne yakın noktalara kadar sızmış hidrokarbonların veya onlardan türeyen ürünlerin kimyası araştırılarak keşfedilmemiş doğal gaz rezervleri hakkında bilgi elde edilebilir.

Geleneksel (konvansiyonel) olmayan gazlar kaya (şeyl) gazı, kömür yataklı metan ve sıkı kumtaşı gazı olarak üç ana başlıkta değerlendirilmektedir.

Kurutma İşlemi

H2 S ve CO2 Giderimi

Ağır Hidrokarbonların Ayrıştırılması

• Boru hatlarında depolama

• Sıvılaştırılmıs doğal gaz (LNG) depolanması

• Yüksek basınçlı tanklarda depolama

• Yeraltında açılan boşluklarda depolama

• Akiferlerde depolama

• Terk edilmiş petrol ya da gaz rezervuarlarında depolama