1) Kırıntılı Hazne Kayaçlar : Bu kayaçlar, eski kayaçların aşınıp, taşınıp belirli çökelme bölgelerinde birikmesiyle oluşan tortul kayaçlardır. Kırıntılı kayaçların en önemli özelliği bunların taneler ile bu taneleri birbirine bağlayan bir çimentodan oluşmalarıdır. Hazne kaya olarak en önemli kırıntılı kayacı kumtaşları oluşturur. Daha sonra siltaşı ve konglomeralar önemli yer tutar. Bunlar dünyada işletilen petrol haznelerinin yaklaşık %60'nı oluştururlar. Bazı kumtaşları sadece kuvars tanelerinden oluşmuştur. Bunlara kuvars kumtaşı denir. İçinde %25'den fazla feldspat içeren kumtaşlarına arkoz denir.
Bileşenlerinin büyük çoğunluğu kayaç parçası olan kumtaşlarına litik kumtaşı denir. Özellikle kuvars kumtaşları ve arkozlar içerisinde killi karışımlar bulunmadığı zaman çok iyi hazne kaya özelliği gösterirler. Killer petrol jeolojisinde büyük önem taşırlar. Hemen her tip kayaç içinde değişik oranlarda bulunurlar. Bunlar rezervuarların porozite ve permabilitesine etki yaparlar. Ayrıca çakıltaşları ve siltaşları çimentolanma durumuna göre hazne kauaç özelliği taşıyabilirler.
2) Kimyasal Hazne Kayaçlar : Bu kayaçlar kimyasal veya biyokimyasal yolla çökelmiş olan kayaçlardır. Kayacın oluşumunda herhangi bir taşınma söz konusu değildir. Bunlar doğrudan doğruya bulundukları ortamlarda sulardaki eriyiklerin uygun şartlar altında çökelmesi ile oluşmuşlardır. Bunların en önemli grubunu karbonatlı kayaçlar oluşturur. Karbonatlı hazne kayaçların en yaygını kireçtaşları ve dolomitlerdir. Karbonat kayaçlarının hemen hepsi kalsit veya dolomit halindedir. Bazen bunlar birbirleriyle geçişli olabilirler. Biyokimyasal çökelmede ise, algler-mercanlar-baryozoalar gibi çeşitli organizmalar rol oynar. Bu organizmalar özellikle resif oluşumlarında çok önemlidir. Bu resifler hem kaynak kaya, hem de hazne kaya özelliği taşırlar. Kireçtaşları ve dolomitler dünya petrol yataklarının yaklaşık %40'lık bölümünün rezervuar kayacını oluştururlar.
3) Diğer Hazne Kayaçları : Dünya petrol yataklarındaki hazne kayaçların tamamına yakın bölümünü kırıntılı ve karbonatlı hazne kayaçları oluşturur. Ancak zaman zaman değişik tipte kayaçların da hazne kaya görevi yaptığını bilinmektedir. Bunlar arasında magmatik kayaçlar, metamorfik kayaçlar ve tuz domlarının da bulunduğu evaporitik kayaçları sıralıyabiliriz. Bu kayaçlarda boşluktan ziyade kırık ve çatlak şeklinde hazneler gelişmiştir. Petrol buralara göç yolu ile yerleşmiştir.
Hazne Kayaçların Genel Özellikleri
Bir hazne kayacın en önemli özelliği porozite ( gözenek ) ve permabilite ( geçirgenlik ) dir. Hazne kayaçların ekonomik değerde petrol veya doğal gaz içerebilmeleri için boşluklu olmaları gerekir. Ancak bu boşluklar petrolün yerleşmesi için yeterli değildir. Bunların birbirleriyle bağlantılı olması gerekir. Aksi halde böyle bir hazneden petrol almak mümkün değildir. Bu kayaçlar boşluklar oluşumları bakımından ikiye ayrılır.
1) Birincil Boşluklar : Kayacın oluşumu sırasında meydana gelirler. Bunlar, Kayacın çökelme ortamına, kayacı oluşturan materyalin özelliğine ve tanelerin büyüklüğüne ve homojenliğine bağlı olan birincil boşluklardır.
2) İkincil Boşluklar : Bu boşluklar kayacın oluşumundan sonra meydana gelirler. Bunlar, kırılma ve çatlamalar, erimeler ve yeniden kristallenme ve çimentolamaya bağlı ikincil boşluklardır.
Porozite ( Gözeneklilik )
Bir kayacın porozitesi, Kayaç içindeki boşlukların toplam hacminin o kayacın toplam hacmine oranı poroziteyi gösterir ve % olarak ifade edilir.
Formülde verilen poroziteye toplam porozite denir. Burada birbirleriyle bağlantılı olan veya olmayan bütün boşluklar hesaba dahil edilmiştir. Halbuki bir hazne kayacın porozitesi hesaplanırken ( petrol, doğal gaz veya su açısından ) sadece birbirleriyle bağlantılı olan boşlukların hacimleri hesaplanır. Bu şekilde hesaplanmış poroziteye de gerçek porozite denir. Bu porozite toplam poroziteden %5-10 daha düşüktür. Hazne kayaçların prooziteleri %5-40 arasında değişir. Çoğunda %10-20'dir Karbonatlı hazneler kırıntılı haznelerden daha düşük poroziteye sahiptirler. Buna karşılık daha yüksek permabiliteye sahip olabilirler. Genellikle porozitesi %5'en daha az kayaçlar ekonomik yönden önemli hazne sayılmazlar. Ancak kırık çatlak gibi ikincil porozite varsa önem taşıyabilirler. Porozite kabaca şöyle sınıflandırılabilir.
% 0-5 = önemsiz porozite
% 5-10 = düşük porozite
%10-25 = orta porozite
%15-20 = iyi porozite
%20-25 = çok iyi porozite
Porozitenin Ölçülmesi ve Değerlendirilmesi
Poroziteyi tam olarak ölçmek için laboratuvarda karot veya kırıntı örnekleri üzerinde ölçüm yapmak gerekir. Bu amaç için özel olarak yapılmış porozimetre adı verilen bir alet kullanılır. Bu alet yardımıyla hazırlanmış karot örneklerinin porozitesi sağlıklı bir şekilde ölçülür. Laboratuvar olmadığı durumlarda porozite değerleri yaklaşık olarak şu yöntemlerden biriyle bulunur.
1) Sp ve Özdirenç Logları : Kayaçların doğal elektrik potansiyelleri milivolt cinsinden ölçülür ve buna SP ( self potansiyel ) denir. Potansiyeli yüksek olan yerler geçirgen olan yani porozitesi iyi tabakalara karşılık gelir. Ayrıca özdirenç logları ( rezistivite loglarında) benzer durum söz konusudur.
2) Radyoaktivite Logları : Gamma ışını logu ölçü yapılan kayacın doğal olarak yaydığı ışınlarını ölçer. Nötron logları da, nötronların etkisiyle formasyondan çıkan gamma ışınlarını ölçer. Nötron logu birinci derecede hidrojenin varlığından etkilendiğinden, formasyon içindeki sıvıların (petrol,su gibi) az veya çokluğu ile ilgilidir. Formasyon içinde sıvıların bulunması demek, o kayacın porozitesi var demektir. bu yöntem daha çok kireçtaşlarının ve dolomitlerin porozitelerini ölçmek için kullanılır.
3) Kuyu Örneklerinin Mikroskobik Etüdü : Karot örneği olmadığı durumlarda kuyudan çamurla birlikte ggelen kırıntı örneklerinin mikroskop altında incelenmesi ile porozitenin olup olmadığın yaklaşık olarak tahmin edilir.
4) Delme hızı Logu : Sondaj yapılırken delme zamanı gösteren loglarda hızın birden bire artışı, yani matkabın çabuk ilerlemesi genel olarak porozitesi iyi olan bir kayacın delindiğini işaret eder.
5) Karot Kaybı : Sondajlarda bazen karot almak güç veya imkansız olur. Çünkü karot parçalanır ve tam olarak dışarıya çıkarılmaz. bunun sebebi genellikle formasyonun çok çatlaklı ve kırıklı yani iyi poroziteye sahip olmasından ileri gelir.
Permabilite ( Geçirimlilik )
Permabilite bir hazne kayacında aranan ikinci özellik olup, o hazne kayacın akışkanları geçirme yeteneğini ifade eder. Bir akışkan kayaçtan geçerken kayaçtaki boşluklardan ancak aralarında bağlantı olanalar işe yarayacaktır. Bir kayacın geçirimliliği permeametre adı verilen aletlerle ölçülür. bu aletlerde ölçüm, uzunluğu ve kesit alanı bilinen karot örneklerinin belirli bir akışkanı, belirli bir zaman dilimi içerisinde geçirmesi esasına dayanır. Bu aletle yapılan deneysel veri sonuçlarından Darcy kanununa göre bir kayacın geçirimliliği hesaplanmaktadır.
Geçirimlilik birimi Darcy olup, pratikte genel olarak Darcy'nin 1/1000 olan milidarcy kullanılmaktadır. Hazne kayaçları geçirgenlikleri 5-1000 kmilidarcy (md) arasında değişmektedir. Genel olarak porozite ile permabilite gerek yatay, gerekse dikey yönlerde değişir. Bir kayacın geçirimliliği zamanla değişebilir. Bir çok durumlarda sıvıların akışı ile zamanla geçirimliliğin azaldığı görülür. Özellikle killi kayaçların sıvılar tarafından küçük parçalara ayrılması ve meydana gelen parçacıkların akış anında gözenekleri tıkaması sonucu geçirimlilik değeri azalır. Darcy kanununun ön şartı poroziteye sahip bir cisim içinde geçen svının tek bir cinsi olması ve o cismi iyice doyurmuş olması gerekir. Halbuki petrol rezervuarlarında tek bir sıvı yerine petrol, gaz, tatlı su, tuzlu su gibi çeşitli akışkanlar vardır. Genellikle bunlardan biri diğerinin akışına engel olur. Dolayısıyla permabilite de azalır. Özellikle doğada çoğu zaman hazne içindeki sıvılar o haznenin bütün boşluklarını dolduramaz. bu durumda hazne kayacını tam olarak doyurmamış sıvının, mevcut diğer akışkanlar karşısındaki akış miktarına o kayacın gerçek ( efektif ) permabilitesi denir. Gerçek permabilite doğal olarak kayaç içinden geçen sıvıya ait olacak ve her sıvı içinde değişik olacaktır. %100 doyrulmuş bir hazneden elde edilen permabiliteye de tam permabilite denir. Kayaçların permabiliteleri genellikle 3 şekilde belirtir.
- 1-10 md = orta permabilite
- 10-100 md = iyi
- 100-1000 md = çok iyi
Permabilitenin Ölçülmesi ve Değerlendirilmesi
Kayaçların geçirimlilikleri en sağlıklı şekilde laboratuvar deneyleriyle elde edilir. Bu işlemde permeametre denilen alet kullanılır. Laboratuvarın bulunmadığı durumlarda yaklaşık şu yöntemlerden birisiyle geçirimlilik hakkında kabaca fikir elde edilir.
- Sondaj yaparken bir formasyondan gelen su, sondaj çamurunun yoğunluğuna etki edecek kadar çok ise formasyon geçirgen demektir.
- Sondajda çamur kaçması olayı, o formasyonun geçirgen olduğu durumlarda meydana gelir.
- Belirli bir formasyonu delmek için gerekli zaman hissedilir derecede, azalırsa yani delme hızı artarsa, bu takdirde formasyonun porozitesi çoğalmış, dolayısıyla permabilitesi artmış demektir.
- Formasyon testi yaparak permabilite anlaşılabilir. Bu durumda kuyu dibi basıncı, artan üretimle azalırsa geçirgenlik azdır. Fakat çok az basınç değişikliği gösterirse geçirgenlik yüksektir.
- Hazne kayaçları radyoaktif çamur gönderilir ve sonra Geiger cihazıyla radyoaktivite ölçülür. Geçirgenliği yüksek olan yerlerde radyoaktivite değerleri de yüksektir.