- Kuyu örneklerinin tayini ve özelliklerinin bulunması.
- Detritik mineral analizi.
- Ağır Mineral Analizleri
- Erimeyen Kalıntı Analizleri
- Renk Analizi
- Su Analizi
- X-ışını ve Diferansiyel Termik analizler
- Flüoro-Analizi
- Elektron Mikroskopla Yapılan Tayinler
- Karot Analizi
- Mikropaleontolojik Tayinler
1. Kuyu örneklerinin tayini ve özelliklerinin bulunması
Bu incelemeler binoküler, optik ve elektron mikroskoplarla yapılır. Kuyu
örnekleri tayin edilirken daima bir sıra takip edilmeli ve bu sıra hiç
değiştirilmemelidir. Örneklerin tayininde şu sıra izlenmelidir:
- Litolojinin tespiti (kumtaşı, şeyl, kalker gibi)
- Renk
- Taşın yapısı ve gözenekliliği (porozite); tane büyüklüğü, değişik kumtaşlarının belirlenmesi, şeyllerde tabakalanma ve sertleşme dereceleri, taşın ara maddesini (matriks) oluşturan maddenin yapısı ve karakteri, karbonatlı taşlarda porozitenin ne şekilde olduğu gibi.
- Çimento (kalkerli, silisli, killi gibi)
- Aksesuar (tali) mineraller,
- Fosiller,
- Hidrokarbon emareleri; aynı zamanda karbon tetraklorür ile yapılan kesme (cut) tecrübesi ve kesme floresansı’nın tahmini
Bunlardan başka her örnek parçasını 1/10 luk HCl asit ile yoklamak lazımdır. Taş
üzerinde meydana gelecek olan köpürmenin az veya çok oluşuna göre, o taşın
içinde kalker veya dolomit mevcut olup olmadığı tahmin edilebilir. Asitle işlem
yapıldıktan sonra, asitle erimeyen kalıntının incelenmesi de bazen değerli bilgiler
verebilir. Özellikle killi kalker veya dolomitlerde kil ile ağır mineralleri, jips ve çörtü
bu yoldan tayin etmek mümkündür.
Asit ile işlem gören örnekte eğer bir miktar petrol varsa, bu taktirde taşın köpükleri
daha büyük kabarcıklı olurlar. Gerçi bu metod ancak yaklaşık olarak petrol
emaresini gösterse de oldukça faydalıdır.
Bir örneğin incelenmesi sırasında yapılan gözlemlerin en önemlilerinden biri de
gözenek (porozite) varlığının tespitidir. Eğer örnekte porozite tespit edilmişse,
mutlaka porozitenin tarifi çok iyi yapılmalı ve ister gözle görülsün, isterse
görülmesin porozitesi olan her örnek için CCl4 ile “kesme tecrübesi” yapılmalıdır.
2. Detritik mineral analizi
Kuyu karot ve kırıntı örneklerinin petrografik ve mineralojik etüdünü yapmak için
kullanılan metodlara genel olarak detritik mineral analizi adı verilir. Mineralojik
etütleri hem makroskopik hem de mikroskopik olarak tayin etmek gerekir.
Bunlara ek olarak basit kimyasal analizlerden ve diğer fiziksel testlerden de
faydalanmak mümkündür.
Kuyu örneklerinin mineralojik tayini yapılırken bazı özelliklerin bilinmesinde ve
bunların gerektirdiği bir veya birkaç metodun birden uygulanmasına ihtiyaç olabilir.
Her zaman ve her yerde aynı metodu kullanmak mümkün olmayabilir, veya aynı
metotla başka başka yerlerde değişik sonuçlar elde edilebilir. Mesela incelenecek
örneğin hangi sondaj yoluyla elde edildiğinin önemi büyüktür. Rotary ve
darbeli sondaj örnekleri başka başka olabileceği gibi, karot ile elde edilen örnekler
tamamen farklı bir karakter taşıyabilir.
Genelde binoküler ile yapılacak mineral tayinleri yeterli olabilir. Bir veya birkaç tayin
veyahutta bir seri tayinler yapmak amaca uygun olabilir. Bu gibi durumlarda başka
metotlara başvurup zaman ve para sarf etmek gereksizdir. Çünkü basit birkaç
tayinle gerekli korelasyonu yapmak mümkün olabilir. Ancak bu basit tayinlerin
yetmediği yerde, basitten ve kolayından başlamak üzere, daha fazla zaman ve para
isteyen diğer metotlara yönelmek lazımdır.
Çeşitli kuyu örnekleri ve özellikleri:
Yukarda da sözü edildiği gibi kuyulardan elde edilen örnekler rotary, darbeli
sondaj veya karot alma yoluyla elde edilebilir. Her üç şekilde de elde edilen
örneklerin kendilerine göre bazı özellikleri olup, bunları bilmekte fayda vardır.
Rotary sondaj:
Rotary sondajında, çelik bir matkap aşağıya doğru itilir ve aşındırma yoluyla
örnek elde edilir. Sondaj çamurunun devir yapması ile de, tabanda kesilen taş
parçaları yüzeye çıkar. Yeryüzündeki sallayıcı (shaker) tabla üzerinde çamurdan
ayrılan parçalar belli aralıklarla alınarak tayine yollanır.
Bu yöntemle elde edilen kırıntı örneklerinin şu özellikleri vardır ve bu özellikleri
dolayısıyla da her zaman iyi sonuç alınmaz., sınırlı olarak fayda sağlar:
- Çimento maddesi az veya hiç olmayan, killi veya şeylli tabaka kırıntıları sondaj çamuru içinde parçalanır. Hatta kısmen de çamurun içine karışır. Bu durumda yüzeyde elde olunan örnek, esas tabandaki kayacı temsil etmeyebilir. Bu sakıncayı önlemek için bazan sondaj çamuru ile gelen kırıntılar başka bir kap içinde toplanır, iyice çökeldikten sonra çamur yıkanarak geriye örnek bırakılır.
- Genelde rotary ile açılan kuyularda çelik boru konması (casing) sondaj tamamlandıktan sonra yapılır. Bu durumda yukarı tabakalardan göçük olma olasılığı yüksektir. Özellikle çamurun özelliği iyi kontrol edilmezse göçük olayı çok sık olur. 6 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları
- Küçük ve büyük parçalarla, yoğunluğu değişik olan parçalar yukarıya ayrı ayrı hızlarla taşınacaklarından, çeşitli seviyelere ait kayaç örneklerinin bir arada karışık olarak yüzeye çıkması mümkündür.
- Matkapla kesilen parçaların yüzeye kadar çıkmaları için belirli bir zamanın geçmesi gereklidir. Derinlik kontrolü ve doğrulaması yapılmayan kuyularda örneğin hangi gerçek derinlikten geldiğini tespit etmek çok güçtür.
Matkap kırıntıları genel olarak 9 mm den küçük taneler halinde yüzeye çıkar. Bu da
kayacın tayininde bazı özelliklerin tam olarak belirlenmesinde büyük engel olabilir.
Darbeli sondaj :
Darbeli sondaj yoluyla elde edilen örnekler, bir çelik halata bağlı ağırlığın
kaldırılıp bırakılması sonucunda tabanda toplanır ve daha sonra kaşıkla (bailer)
yukarıya çıkarılır. Her seferinde yaklaşık 1 veya 1,5 metrelik bir taş kalınlığı
delindikten sonra örnek kaşıkla yukarıya çıkarılır. Darbeli sondaj örneklerinin
aşağıdaki özellikleri nedeniyle yararlanma olanakları sınırlıdır.
- Genel olarak her darbeli sondajda üst seviyelerden göçen parçalar bulunur. Özellikle kesici ağırlığın inip çıkması sırasında tabandan başlayarak yukarıya doğru 2-3 metrelik tabakaların kırıntıları örneklere karışır. Ancak buna rağmen darbeli sondajda elde edilen örnekler, rotary sondajla elde edilen örneklerden daha iyi olup, esas tabakayı daha iyi temsil ederler.
- Sondaj kablosunun uzaması ile, sondaj derinliklerinin 5-6 metreden fazla yanlış olması mümkündür. Ara sıra çelik boru sarkıtılarak ölçme yaparak bu hatayı düzeltmek mümkündür. 7 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları
- Örnekler genel olarak 9 mm den küçüktürler.
- Çelik boru döşenmiş kuyularda elektrik logu alma imkanı olmadığı için, örnek etütleri için yardımcı bir metot yoktur.
- Darbeli sondajı yapan sondörler genel olarak rotary sondörleri gibi dikkatli olmazlarsa, örneklerin çıkarılmasında ve korunmasında birçok hatalar işlenebilir.
Karot:
rotary ve darbeli sondajlardan veya özel karot alma aletlerinden
yararlanılarak elde edilir. Karot almanın sakıncaları şunlardır.
- Yüksek maliyet,
- Zayıf ve eriyebilen örnek parçalarının karotla birlikte gelmemesi,
- Karotların korunması ve nakliyesi.
Elde edilen karot veya kırıntı örnekleri incelenirken hem gözle hemde binoküler
mikroskop veya optik mikroskopla çalışmak gerekebilir. Bu örneklerle
yapılabilecek analizler şunlardır:
- Kimyasal değişimler,
- Petrografik bulgular (kantitatif)
- Tane boyu analizleri,
- Boylanma,
- Yuvarlaklık,
- Taneler arası dokanak türü,
- Kumtaşları ve kireçtaşlarında değişim özellikleri ve değişim mineralleri,
- Gözeneklilik tipleri,
- Sedimanter yapılar,
- Hidrokarbon emareleri,
- Kırıntı ve karot örneklerinin makroskopik özellikleri
- Porozite
3. Ağır Mineral Analizleri
Yoğunlukları (özgül ağırlık) 2,86-2,96 arasında olan minerallere ağır mineral denir.
Az miktarda bütün kumlar ve kumlu kalkerler içinde bulunurlar. Ağır mineraller içinde
en çok görünenler turmalin, zirkon, granat, staurolit, çeşitli piroksen, ve
amfibollerdir. Farklı yoğunluklara sahip ağır mineralleri farklı yoğunluktaki sıvıları
kullanarak ayırmak mümkündür. Ayrılan ağır minerallerden ince kesitler yaptırılarak
her bir mineral optik ve mineralojik özelliklerine göre tayin edilebilir.
Ağır mineralleri stratigrafik birimlerin korelasyonunda ve tanınmasında kılavuz
olarak kullanmak mümkündür. Ayrıca yapılan analizlerle kayacın kaynak
alanları da belirlenmiş olur.
- Benzer minerallerin boyutları arasında büyük farklılık bunların kaynaklarının farklı olduğunu gösterir
- Bir sediman içindeki ağır minerallerin çeşitleri bunların hangi kökenden geldiğini gösterir. Mesela: Andaluzit, staurolit ve sillimanit mineralleri metamorfik kökeni gösterir. İlmenit, zirkon, rutil, apatit, olivin, titanit ve bazı turmalinler olası bir mağmatik kökeni gösterir.
- Çok yuvarlanmış herhangi bir ağır mineral, sedimanter kökeni gösterir.
4. Erimeyen Kalıntı Analizleri
Örnekleri asitlerle (HCl, H2SO4) muameleye tabi tuttuktan sonra erimeyerek geride
kalan kayaç kırıntılarına verilen analiz çeşididir. Erimeyen artıklar içinde kil, pirit, jips,
anhidrit, ve glokoni gibi maddelerde varsa da daha ziyade kuvars, kalsedon, silis,
çeşitli kuvarslar ve bir de alüminyumlu maddeler önemlidir. Bu analizlerde % 10 - %
15 lik asitler kullanılır. Uygulama esnasında deneyin ısıtılması reaksiyonu hızlandırır.
Kalıntılar arasında en diagnostik olanı çört tür. Dokusu, rengi, saydamlığı, parlaklığı
ve kristalleşme derecesi gibi özellikler çörtleri birbirinden ayırmağa ve dolayısıyla
korelasyona yarar.
5. Renk Analizi
Bu tür analizler çeşitli sıvılar yardımıyla parlatılmış taş yüzeyi veya ince kesit
yüzeylerinde uygulanabilir. Özellikle karbonatlı kayaçları oluşturan mineraller ve
feldspat çeşitleri için geliştirilmiş sıvılar mevcuttur. Bu sıvılar yardımıyla kayaç
içindeki mineral çeşidi ve yoğunluğu tespit edilebilir.
Kalsit ile Aragonit’in ayrılması: Parlatılmış taş yüzü veya ince kesit 20 dakika süre
ile kaynayan kobaltnitrat solüsyonu içine sokulur ve meydana gelen renk incelenir.
Aragonit: başlangıçta açık pembe, sonraları menekşe rengini alır.
Kalsit: aynı renkleri saatler sonra alır.
Kalsit ve aragonit taneleri birbirine karışmış ise, oluşan renkler (lekeler) etrafa
taşacağı için bunları ayırmak güç olur. Bu taktirde, kobaltnitrat ile işlem görmüş
aragonit amonyum sülfür içine batırılırsa, tanelerin siyah kobaltsülfür ile kaplandığı
görülür.
6. Su Analizi
Sondaj yapılan bölgelerde veya petrol ve gaz üretilen sahalarda çıkan suların analizi
ve korelasyonu ile petrol aramalarına ve üretimine büyük yararlar sağlanabileceği
bilinmektedir.
Kapanlar içinde birikmiş olan petrolle beraber bir miktar su da bulunur. Bilhassa
yoğunluk farkı nedeniyle en alttan başlayarak yüzeye doğru su/petrol/gaz dizilimi
oluşur. Bu sular tuzlu olup yüzey sularından farklıdır. Aynı bir petrol düzeyinin veya
zonunun suları, bazen geniş alanlar içinde farklılık göstermez. Su çeşitlerinin
saptanması ve korelasyonu etütlerde çok yararlı olur. Bilhassa ilerde açılacak
kuyularda aynı tip sulara erişilebilecek derinlikler tahmin edilerek yeni petrol birikim
alanları belirlenebilir.
7. X-ışını ve Diferansiyel Termik analizler
Bu analizler gerek kayaçlara gerekse de kil minerallerine uygulanabilir. Bilhassa kil
mineralleri çok iyi kantitatif neticeler verir. Bunların yapılması masraflıdır ve
yorumlanması özel bilgi gerektirir. Bu tür analizler için geliştirilmiş modern cihazlar
mevcuttur. Kil minerallerinin tayini petrol jeolojisi için özel bir önem ve anlam taşır.
Kil mineralleri, çökelme ortamlarının belirlenmesi ve organik maddenin
olgunluk derecesinin bulunmasında yardımcı olurlar. Petrol hazne kayacının
gözeneklerinde gelişen ve olumsuz etkileri olan ikincil kil minerali oluşumları da bu
yöntemle belirlenebilir. Ayrıca kil mineralleri korelasyon aracı olarak kullanabilir. Bu
da stratigrafik amaçlı araştırmalar için kullanılabilir.
8. Flüoro-Analizi
Işık enerjisi etkisinde kalan cisimler iki çeşit ışın yayarlar. Bunlardan birincisi
flüoresans diğeri ise fosforesansdır. Fosforesans ışık yayan cisimler ışık kaynağı
etkisi ortadan kalktıktan sonra ışık vermeye devam ederler.
Petrolün flüoresans özelliği de çok eskiden beri bilinmektedir. Yüzeye çıkartılan
petrol ışık etkisi altında yeşilimsi bir renk verir. Eğer ışık içinden geçerse renk
kırmızımsı olur. Bu renklerde biraz değişiklikler görülebilir. Fakat aynı bölgenin
petrolleri aynı renkleri gösterirler.
Ultraviyole ışınları, bu amaçla karanlık bir odada ültraviyole ışın saçan bir kuvars
lambası kanalıyla bu örnekler üzerine gönderilir. Fakat örneklerin daha önceden
organik çözücülerle analiz edilmesi gerekir. Bu yolla örnekler içinde petrol olup
olmadığı anlaşılır.
Ultraviyole ışınları sayesinde örnekler içinde mevcut olan çok az miktardaki petrol
dahi tespit edilebilir. Burada esas prensip hidrokarbonların organik çözücülerle
muamelesi, çözülmesi ve ultraviyole ışın altında renk vermesi prensibine dayanır.
Bu yolla flüoresans mikroskopları da geliştirilmiştir. Bu yöntemlerle tespit edilen
petrol emareleri için bir kuyuya ait olmak üzere Flüorologlar hazırlanabilir. Bu şekilde
petrol konsantrasyonları belirli bir sınırın üstüne çıkan yerler tespit edilerek petrollü
zonun bulunmasına çalışılır. Kuyular için hazırlanan Flüorologlar yüzeyden petrollü
zona doğru gittikçe artan oranlarda petrol gösterirler. Bu petrol konsantrasyonunun
artışı üretim kapasitesi hakkında da bilgi verir.
Arazide uygulanan bir diğer yöntemde örnekler kırılıp toz haline getirildikten
sonra bir tüp içine alınır ve üzerine kloroform veya karbontetraklorür (CCl4) ilave
edilir. Eğer örneklerde petrol veya petrol artığı varsa organik çözücüler
vasıtasıyla çözülür ve koyu siyah bir renk verir.
Laboratuarlarda kayaç içinde bulunan petrol soksolet cihazı yardımıyla damıtılır
ve elde edilen ürün modern organik jeokimyasal analizlere tabi tutulur. Bu yolla
da örnekler içindeki petrol miktarı ve bileşimi bulunabilir.
9. Elektron Mikroskopla Yapılan Tayinler
Elektron mikroskobu çok iyi geliştirilmiş bir mikroskop olup çok pahalıdır.
Büyütmesi normal mikroskobun büyütme kapasitesinden çok daha fazla olup
100.000 defaya kadar varabilir. Elektron mikroskobu yardımıyla çok küçük
taneler, yani atom boyutundaki taneler incelenebilir. Bu nedenle bilhassa kil
minerallerinin yapısı ve tayini için çok ideal bir araçtır.
10. Karot Analizi
Hidrokarbonların aranması, işletilmesi ve rezerv hesaplarında karotlar çok
önemlidir. Karot analiz sonuçları birimin üretim kapasitesi hakkında bilgi verdiği
gibi, formasyonun yapıdaki yeri ve kaya cinsinin belirlenmesinde de önemli
yararları vardır. Petrol hazne kaya analizlerinin yapılması ve değerlendirilmesinde
karot analizlerinin önemi büyüktür. Karotlar genellikle kumlu ve karbonatlı
birimlerden alınır. Çünkü bu kaya türleri petrol hazne kayaları olarak en ideal
olanlarıdır. Karot analizi denince aklımıza aşağıdaki analiz türleri gelmelidir:
- Gözeneklilik,
- Geçirgenlik, Kılcallık,
- Satürasyon (petrol, gaz ve su doygunluğu),
- Tane boyu,
- Yuvarlaklık-Tane tane ilişkisi,
- Boylanma,
- Litolojik özelliklerin belirlenmesi,
- Değişim özelliklerinin belirlenmesi,
- Gözeneklilik tipleri,
- Sedimantolojik özellikler,
- Fosil kapsamı, HCl emarelerinin tayini.
11. Mikropaleontolojik Tayinler
Kuyu korelasyonlarda kullanılan en emin yöntemlerden biridir. Fosillerin belirli yaşları
göstermeleri ve bunlar içinde yaşadıktan sonra yok olmaları, tabaka ve
formasyonların karşılaştırma ve korelasyonunda çok büyük rol oynarlar. Hatta
paleontolojik veya mikropaleontolojik yollardan doğru bir korelasyon yapmak mümkün
olursa, aynı amaç için kullanılan diğer bütün yöntemlerden vazgeçilebilir. Ancak
paleontolojik veriler bulunmadığı veya yeterli olmadığı durumlarda diğer tayinlere
başvurulur. Mikrofosillerin korelasyondaki yerleri çok önemlidir. Çünkü bunları
Prekambriyenden başlayarak günümüze kadar her türlü sedimanter kayaç içinde
bulmak mümkündür. Mikrofosiller sayesinde formasyonları değişik zonlara bölmek ve
detaylı olarak etüt etmek mümkün olmaktadır.
Mikrofosilleri etüt etmek için bunların şekillerini, grup halinde yaşayışlarını ve
organizmalarını tanımak gerekir. Binlerce çeşit mikrofosil olduğuna göre, bunların
etüdü ve bu sayede korelasyon yapılabilmesi paleontologların en önemli vazifesidir.
Nitekim kuyu mühendislerinin yaptığı korelasyon paleontologlardan gelen tayin
raporlarına dayanır. Böyle bir raporda, örnek içindeki mikrofosillerin isimlerinin tayini
ile yetinilmez ayrıca bu fosillerin sığ-su, deniz gibi ortamlardan hangisinde yaşamış
olduğu da belirtilir. Bu sayede etüdü yapılan sedimanların hangi ortamlarda ve hangi
koşullarda depolandıkları, petrol bakımından ümitli olup olmadıkları tahmin edilebilir.
Üç türlü mikrofosil mevcuttur: 1) Hayvan mikrofosilleri, 2) Bitki mikrofosilleri, 3) Kökeni
belli olmayan mikrofosiller.
En fazla görülen hayvan mikrofosilleri arasında:
- Foraminiferler: Küçük, tek hücreli hayvanlar, çoğunun kireç yapılı kabukları vardır (0.01-10 mm). Radiolarialar: Sferoid, yıldızlı veya çan şeklinde hayvancıklar olup çoğunun silisli veya stronsiyum sulfatlı kabukları vardır (0.1-0.5 mm),
- Ostrakotlar: Küçük çift kabuklu, özellikle denizel olmayan tabakalar içinde bulunur (0.2-2 mm). Konodontlar. Diş biçiminde fosiller olup özellikle Paleozoik yaşlı kayaçlarda bulunur (1-2 mm). En çok işe yarayan bitkisel fosiller:
- Kokolitler: Özellikle Mezozoik yaşlı kayaçlar içinde görülen tabak şekilli planktonlardır.
- Şarofitler (Charophytes): Devoniyenden günümüze kadar gelen alg cinsi fosillerdir.
- Diatomlar: Silisli hücre çeperine sahip, alg cinsinden ve iki tane üst üste gelmiş parçadan ibaret fosil (0.1-0.15 mm).
- Spor ve polenler: Bitkilere ait sporlar ve polenlerdir. Kitinli maddeden yapılıdırlar.
Yukarda sayılan mikrofosiller içinde en faydalı olanlar foraminiferlerdir. Ancak spor ve
polenler son zamanlarda daha faydalı olmaya başlamıştır. Çünkü foraminiferler
sadece deniz sedimanlarında bulunurken, spor ve polenler hem denizde hemde
karada meydana gelmiş formasyonlar içinde bulunabilmektedir. Bunlar rüzgar ve
böceklerin yardımıyla çok uzaklara taşınabilmektedir. Bu nedenle korelasyon için
büyük kolaylık sağlarlar.