Deprem Mühendisliği Dersi Kapsamında Hazırlanmıştır.

1. REZERVUAR JEOFİZİĞİYLE
PETROL ARAMA
Fatma Ekiz
İstanbul Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Mühendislik Bilimleri Bölümü
ÖZET
Son yirmi yılda, Genlik Karşı Offset
(AVO) tekniği, hidrokarbon (petrol,
doğalgaz vb.) kaynaklarının keşif
araştırmalarında kullanılmaktadır. Bu
teknik, petrol endüstrisinde, rezerv
kaynakların yer ve rezerv tespitleri
aşamasında sismik veri yığınlarının
iyileştirilmesi amacıyla geliştirilmiştir.
Bu çalışmada AVO analizi ve yöntemleri
ile hidrokarbon araştırma aşamaları
anlatılmaktadır.
Anahtar kelimeler: AVO tekniği, Petrol
aramaları
GİRİŞ
Yeraltında petrol ve/veya doğalgaz içeren
yerlere rezervuar adı verilmektedir.[1]
Genel olarak, faydalı gözenekleri bulunan
her kayaç rezervuar olabilir. Doğada
görülen rezervuarların hemen hepsi
metamorfizmaya uğramış sedimanlardan,
çoğunlukla kumtaşlarından, kalkerlerden
ve dolomitlerden oluşmuştur. Bu bağlamda
rezervuar koşullarının (gözeneklilik ve
geçirgenlik vs.) ortaya konulması
aramacılık ve üretim açısından son derece
önemlidir (Owen, 1993) ( Schneider,
1994).
Yeraltında doğal hali ile sıvı halde bulunan
ve atmosferik basınç koşullarına maruz
kaldığında da sıvı halde bulunan
hidrokarbon karışımına petrol denir. [2]
Gravite büyüdükçe yoğunluk küçülmekte
ve petrolün kalitesi yükselmektedir.
Petrolün oluşması için temel öğeler
Elements of Petroleum Geology (R.C.
Selley,1996 ) çalışmasından özetlenerek
aşağıda verilmiştir.
Kaynak kayanın;
Organik maddelerce zengin, yeterli basınç,
sıcaklık altında ve yeterli oranda
gözeneklilik geçirimliliğe sahip olmalıdır.
Bu kayanın üstünde geçirimsiz bir örtü
kaya olmasının yanı sıra, Rezervuar ve
örtü kayanın bir kapan oluşturması gerekir.
Bu temel öğelerin geçirmesi gereken
süreçler şunlardır:
Kaynak kaya içerisindeki organik
maddeler ısıya maruz kalarak petrole
dönüşür (türüm/emanation). Bu petrol
rezervuar kayaya doğru yol alarak
(göç/migration) rezervuar kayadaki
gözeneklere yerleşir (kapan/trap). Bu
sürecin tamamlanabilmesi için bu petrolün

2. gidecek hiçbir yer bulmaması
(korunum/accumulation) gerekir.
Petrol, genellikle çökel havzalarında
olduğundan, çökel kayalarda (sedimentler)
kalın ve geniş alanları kaplayan boşluğu
(porosity) ve geçirgenliği (permeability)
uygun formasyonlarda (kum taşı, kireç taşı,
dolomit,şeyl) aranabilmektedir. Büyük
jeosenklinallerin kıyı bölgeleri petrol için
en umutlu alanlar olarak düşünülmektedir.
Dünya petrollerinin çoğunluğu Alpin
kıvrımlanma ile şekillenmiş kapanlardan
elde edilmektedir (İlkışık,1996). Petrollerin
büyük çoğunluğu tersiyer yaşındaki
formasyonlarda bulunur bunun en büyük
nedeni denizel sedimanlar bulundurması ve
örtü tabakalarının sağlam olmasıdır.
Volkanizma ve metamorfizmadan
etkilenmiş alanlar da petrol bulunma
olasılığı yüksektir.
Petrol ve doğalgaz sahalarının bulunması
için sırasıyla jeolojik ve jeofizik etütler
yapılır. Jeolojik etütlerle petrolün
bulunabileceği muhtemel yerler tespit
edilir. Bunun için havadan ve uzaydan
çekilen fotoğraflardan yararlanılır.
Özellikler sedimanter kayaçların olduğu
bölgeler tercih edilir. Devamında çeşitli
jeofizik yöntemlerle (gravite, manyetik
rezistivite vb.) yerin fiziksel özellikleri
tespit edilerek yer altında bulunan petrol,
su vb. maddelerin türü tespit edilir. [3]
Yeraltındaki hidrokarbon birikintilerini
bulmak için en çok kullanılan yöntem olan
sismik, suni bir kaynaktan yeraltına
gönderilen ses dalgalarının çeşitli
kayalardan yansıyarak yeryüzüne dönmesi
ve jeofon adı verilen aletlerle
kaydedilmesidir (Peter M.Shearer). Bu
kayıtlar, bilgisayar programlarıyla işlenir
yorumlanır ve muhtemel petrol
birikintilerinin yerleri tespit edilir. Ancak
yeraltındaki bir petrol ve doğalgaz
rezervuarı açılan kuyularda test üretimi
yapılarak belirlenebilir. Kuyu açma süreci
Petrol İşleri Genel Müdürlüğü web
sitesinden özetlenerek aşağıda verilmiştir.
Bu süreç sırasıyla; ilk olarak petrol
sahası bulma ümidiyle kuyu açılır (arama
kuyusu). Bu kuyuda doğal gaz ve petrol
bulunabileceği gibi hiçbir şey de
bulunmayabilir (kuru kuyu). Bazen bu
kuyulardan su çıkabilir (sulu kuyu). Eğer
bu kuyularda petrol veya doğalgaz
bulunuyorsa, keşfi teyit etmek ve sahanın
büyüklüğünü belirlemek için tekrar kuyu
açılır (tespit kuyusu). Daha sonra petrol
bulunan alanın büyüklüğü ve üretilebilir
petrol miktarı belirlendikten sonra bu
petrolü yer yüzeyine çıkarmak için açılan
kuyu üretim kuyusu ya da tespit kuyusu
olarak adlandırılır.
YÖNTEM
Bir sismik arama çalışması; proje, veri
toplama, veri-işlem, yorum ve kuyu tespiti
adımlarından oluşmaktadır.(Karslı H.2006)
AVO yöntemi hidrokarbon aramalarında,
litoloji tanımlamalarında ve akışkan
değişkenlerin analizinde yaygınca
kullanılmaktadır.
AVO modellemesinde elastik P ve S dalga
hızlarını ve yoğunluklarını, gözeneklilik su
doygunluğu gibi litoloji değişimlerinin
ölçülmesine katkı sağlar. Gözeneklerdeki
akışkanların tanımlanması AVO analizinin
en önemli amacıdır. Sismik yansımalardaki
parlak benekler (bright-spot) o bölgede
gaz olduğuna işaret eder (Şekil1) (Russel
2014).
Şekil-1: Sismik yansımalardaki parlak
benekler(bright-spot) (Russel, 2014)

3. AVO yöntemi ; sismik yansıma ve
empedans yöntemi olarak iki bölümde
incelenir. Analizin bilinen temel aşamaları;
True Amplitude Recovery (TAR), Wave
Number Frequency Filtering (F-K Filter),
Deconvolution ve Radon Transform (RT)
olarak sıralanabilir. Sonra sismik
kesittlerdeki yığılmalar karşılaştırılır
(Chiburis ve diğ.1993)
Sismik yansıma yöntemi yer altını
görüntüleyerek ayrıntılı tabakalanma
(stratigrafik) kesitlerin elde edilmesinde
kullanılmaktadır. Yansıma çalışmalarında
amaç; yerin bozucu yüzeyleriyle ilgili
detay geometrisinin belirlenmesinde veri
olarak kullanılarak yansıyarak geri dönen
sismik dalgaları kaydetmektir.
Yer altının modelini temsil eden yansıma
katsayısının bir dalgacıkla evrişimi sismik
izleri oluşturur. (Çiftçi C. ve diğ). Farklı
yüzeylere gelen sismik enerji P dalgası ve
P dalgasının diğer dalgalara dönüşümüyle
yayılmaktadır. Ara yüzeylerden etkilenen
enerji yayılımı ortamların yoğunluğu, hızı,
poission oranı gibi elastik özelliklerin
farklılıklarından etkilenir. İki tabaka ara
yüzeyden geçen dalga yayılımının tanımını
Zoeppritz yapmıştır. Karl Bernhard
Zoeppritz tarafından 1919 da bu
denklemler bulunmuştur. Yansıyan ve
kırılan dalgaların genlikleri, Zoeppritz
denklemleri olarak bilinen potansiyel
fonksiyonlarının kullanılması ile sınır
koşullarından elde edilir. Bu potansiyel
fonksiyonları, dalga denklemlerinin
çözümleri olup, türevlerinden yer
değiştirmeler hesaplanabilir. Yatay bir ara
yüzeye sıfır ve daha büyük açılarla P
dalgası gelmesi durumunda ara yüzeyde
gerçekleşen enerji paylaşımını açıklayan
Zoeppritz denklemleri AVO çözümünde
matematiksel model olarak kullanılmıştır
(Bath, M. 1973). Zoeppritz denklemleri
Bortfeld’s (1961), Aki & Richards’ (1980)
ve Shuey tarafından geliştirilmiştir. En
gelişmiş olan Shuey denklemleridir.
Aşağıda verilmiştir.
R(θ) = R(0) – Asin2
θ
ve
A = 2 Vs
2
( ∆ρ +2 ∆Vs )
Vp
2
ρ Vs
Belirli bir doğrultu boyunca çok sayıda
patlama yaparak ve bu dalgaların birçok
jeofondaki kayıtlarını yan yana koyup
çizerek yeraltının ayrıntılı bir görüntüsü
elde edilebilmektedir. Şekil 3a’da arazideki
kayıt düzeni, sismik ışın yolları ve Şekil
3b’de antiklinal biçiminde bir yapı
üzerinde sismik yansıma kayıtları
görülmektedir. 0.8 s’de üst katmandan
gelen güçlü yansıma dikkati çekmektedir.
Şeklin ortasında 1.2 s’deki yatay yansıma
petrol kapanındaki gaz-su sınırıdır.
Şekil-3a: Antiklinal biçiminde arazideki kayıt
düzeni, sismik ışın yolları(İlkışık,O,M.1996)
Şekil-3b: Antiklinal biçiminde bir jeolojik yapı üzerinde
alınmış sismik kayıt örneği (İlkışık,O,M,1996)
AVO tekniğinin diğer bir alt bölümü olan
empedans metodu; yansıma tahminlerinin
ters çözüm esasına dayanır. Bu çözüm
akustik empedans ve kayma empedansı ile
yapılır.

4. AVO sıklıkla hidrokarbon gaz göstergeci
olarak kullanılır. Poisson oranı yoğunluğa
bağlıdır. Gazların yoğunlukları düşük
olduğu için Poisson oranı düşer ve
başlangıç açısı büyür bu da genliğin
ofsetten itibaren artmasına neden olur.
(Şekil4).
.
Şekil-4: Genliğin ofsetten itibaren artması
( Lumley , 2001)
Gaz-kum kontak aramalarında
karakteristik düşük Vp/Vs oranına
rastlanılması umulur. Yeni veya eski fark
etmez düzgün olarak alınmış her sismik
veriye AVO analizi uygulanabilir. İşlemin
hedefi yansıma sinyallerinin şekillerini ve
genliklerini korumaktır.
Genliklerin uzaklık ile değişimlerinden
kayaya ait Poisson oranının tespit
edilebileceği ve bu oranın kayaç litolojisi
ile direk ilişkili olduğu geneline dayanır.
Poisson oranı kayacın sıkıştırmazlığının
(incompressibility) bir göstergesi
olduğundan, gözenekler içerisindeki
birikimlerinin cinsine duyarlıdır.Genelde;
yansıma katsayılarını açının fonksiyonu
olarak yazarsak ;
Z(θ)=Z0+Gsin(θ)
denklemini elde ederiz. Bu bir doğu
denklemidir.
Bu doğrunun eğimi;
G= (kΔσ Z0)
Δσ poisson oranı
Z0=1/2(ΔV/V)+1/2(Δρ/ρ)
k= sabit
σ =4 ıslak kum
σ= 3 petrollü kum
σ= 1 gazlı kum
olarak verir.
SONUÇ
AVO verilerinin analizi, düz ve/veya ters
çözüm yaklaşımları ile belirlenen genlik
anomalileri bölgeye ait kuyu bilgileri ile
ilişkilendirilerek petrol ve doğalgaz
alanlarının bulunmasında önemli katkılar
sağlar. AVO verilerinin düz çözüm
yaklaşımı ile olası hidrokarbon kapanı
içinde ne tür bir akışkan olduğu ve bu
akışkanın miktarı hakkında kestirimlerde
bulunulabilir. Elde edilen düz çözüm
sonuçları ile saha verileri karşılaştırılarak
yeraltı hakkında daha detaylı
yorumlamalar yapılabilir.
KAYNAKLAR
N. Alpaslan, D. Koca, 2012,( Petrol Arama
Çalışmalarında Kullanılan Jeofizik
yöntemlere Genel Bakış), Batman
Üniversitesi
Ç. Canan, Ö. Zafer, K. Züheyr,
(Hidrokarbon Aramacılığında Bir Sayısal
Jeolojik Modelin Açılıma Bağlı
Reflektivite (AVO) Analizi), Süleyman
Demirel Üniversitesi
[1], [3] Petrol İşleri Genel Müdürlüğü
[2]Türkiye Petrolleri Anonim Ortaklığı
http://www.agl.uh.edu/pdf/russell-
2010.pdf
http://atilasefunc.synthasite.com/resourc
es/Seismic%20Attributes.pdf
http://geop.eng.ankara.edu.tr/files/2014/
03/00_yildizel.pdf
http://jeofizik.kocaeli.edu.tr/notlar/sism
oloji_I.pdf