PETROL ARAMADA SİSMİK GÜVENLİK

1. PETROL ARAMADA SİSMİK GÜVENLİK
Hamza Birinci1
ve Ali Osman Öncel1,2,3
1
İstanbul Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Jeofizik Mühendisliği Bölümü
2
İstanbul Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Mühendislik Bilimleri Bölümü
3
İstanbul Üniversitesi, Açık ve Uzaktan Eğitim Fakültesi, Acil Durum ve Afet Yönetimi Programı
GİRİŞ
Petrol, Doğalgaz ve Maden işletmeciliği gibi pek çok alanda
işletme güvenliğini yükseltmeyi önceleyen sismik izleme
çalışmaları yapılmaktadır
(https://www.esgsolutions.com/technical-
resources/case-studies) . Son zamanlarda ülkemizde sismik
güvenlik açığı ortaya çıkmıştır ve özellikle maden
işletmelerinde kayıp zirve yapmıştır
(http://www.iitk.ac.in/nicee/wcee/article/10_vol11_6519.pdf)
. Sismik güvenlik izleme ağımızın kısmen olmamasından
kaynaklı olarak maden işletme tabanlarında meydana gelen
lokal ve göreli olarak çevresel gerilmelerin değişimi
hususunda izleme yapılmamasından kaynaklı olarak Ermenek
ve Soma’da meydana gelen çöküntüler, insanlarımızın
ölmesine neden olmuştur. Bu tür maden sahası
güvenliklerinin yanına sismik güvenlik (seismic safety) adı
altında; sınır güvenliği, baraj güvenliği, petrol üretim sahası
güvenliği eklenebilir
(http://www.slideshare.net/oncel/sinir-gvenlnde-jeofzk-
kontrol), (http://www.slideshare.net/oncel/jeofizik-
zlemeyle-baraj) .
Türkiye ve genel olarak dünya, yere bağlı, yer altı
kaynaklarına, enerji yataklarına bağlıdır. Bu bakımdan yer
bilimi, yer bilimi mühendisliği ve bu alan üzerine çalışan
diğer disiplinlerin çalışmaları büyük önem taşımaktadır.
YÖNTEM
Şekil 1. Türkiye’nin Enerji Durumu
Şekil 2. Türkiye’nin Petrol ve Doğalgaz İthalat Oranları
Şekil 1’de görüleceği üzere Türkiye’nin petrolde %40
oranında ihtiyacı ve %93 oranında ithalatı vardır. Kömür
rezervi açısından iddialı olmasına rağmen %50’si ithal
edilmektedir. Doğalgazda da aynı şekilde %100 ithal etme
durumu söz konusudur. Türkiye büyük ölçüde yer altı
kaynaklarını ithal ederek karşılamaktadır.
Petrol ithalatı en çok (%32) İran başta olmak üzere, Irak,
Yunanistan, İtalya, Libya ve Hindistan’dan tedarik
gerçekleştirilmektedir (Şekil-2). Bu oranlardan görüyoruz ki
Türkiye, enerji konusunda dışa bağımlı bir ülkedir. Bunun
çözümü de yerin altının kapsamlı aranması vizyonunun
güncellenmesi ve bu amaçla yer bilimleri bölümleri ve
mezunlarından daha fazla yararlanılmasıyla enerji yataklarını
görüntüleme çalışmalarına önem verilmesi gerekir.
ÖZET
Türkiye, enerji açısından yer altına bağımlı ve aynı
zamanda kaynaklar açısından doygun topraklara sahip
bir ülkedir. Ankonvansiyonel yöntemler kullanılarak
petrol ve doğalgaz yatakları araştırılmalıdır. Hidrolik
kırma gibi yöntemlerle petrol üretiminin oluşturduğu
depremler için güvenlikli bir izleme yapılması gerekir.
Bu yapılmadığında çevreye verdiği hasarlar tehlikeli
olabilmektedir. Bu gibi durumları önlemek için sismik
güvenlik stratejilerinin iyi belirlenmesi ve yeraltı sismik
izleme ağlarının kurulması gerekmektedir.
Anahtar kelimeler: Petrol ve Doğalgaz,
Ankonvansiyonel, Hidrolik Kırma, Sismik İzleme Ağı

2. Şekil 3. Yeraltı Enerji Arama Aşamaları
Yeraltı enerji arama aşamaları oldukça kapsamlıdır. Yeraltı
mühendisliği, multi-disipliner bir mühendisliktir. Bu alanda
jeoloji, jeofizik, jeokimya, sondaj vb. disiplinler beraber
çalışmaktadır (Şekil-3). Türkiye’nin
enerji konusunda dışa bağımlı olmanın bir nedeni olarak,
yer bilimleri, petrol, maden üniversitelerinin, fakültelerinin
ülkemizde bulunmaması gösterilebilir.
Şekil 4. Yeraltı Enerji Aramalarında Jeofizik Yöntemler
Yeraltı enerji aramada çeşitli jeofizik yöntemler kullanılır.
Su kaynağı aramada elektrik yöntem, maden aramada gravite
ve manyetik yöntemler, çevre jeofiziğinde de radyoaktif
yöntem kullanılmaktadır (Şekil-4). Ancak şunu belirtmekte
fayda vardır ki dünyadaki petrol arama projelerinin neredeyse
%90’ı sismik tabanlıdır. Piyasadaki para akışının da büyük
bir kısmı bu sismik projelere akmaktadır. Amerika’daki
üniversitelerin jeofizik özelinde yüksek lisans programına
bakıldığı zaman sismoloji ve jeofizik olarak iki kısma
ayrılmıştır (http://grad-
schools.usnews.rankingsandreviews.com/best-graduate-
schools/top-science-schools/geophysics-seismology-
rankings). Türkiye’de ise jeofizik adı altında her şey dahil
bir program yürütülmektedir. Amerika, ayrı ve özgün bir
eğitim sistemi uyguladığı için dünyadaki petrolün %14’ünü
üretme kapasitesine ulaşmıştır ve petrolde dünyaya bağlı bir
ülke olma konumundan kurtulmuştur.
Şekil 5. Sondaj Noktalarındaki Verimlilik ve Sismik
Araştırmanın Önemi
Jeofizik mühendisliği uygulaması yapmadan sadece yüzey
jeolojisine bakılarak sondaj yoluyla petrol aranabilir. Ancak
bu yolla açılan kuyuların verimi oldukça düşük olmaktadır.
Şekil 5’de görüleceği üzere 9 tane verimsiz kuyudan çıkan
üretim ve kazanım, 1 tane verimli kuyudan çıkan üretim ve
kazanıma eşittir. Karada açılan bir sondaj kuyusunun
maliyetinin yaklaşık 50 milyon dolar, denizde ’kinin ise 200
milyon dolar olduğunu göz önüne alırsak petrol aramada
jeofizik yöntemlerin önemi daha iyi anlaşılacaktır.
Şekil 6. Kuyu Doğruluk Oranı ve Maliyet İlişkisi
Şekil 6, ne kadarlık bir doğrulukta araştırma yapmak
istenildiğini göstermektedir
(http://www.slideshare.net/oncel/petrol-aramada-ssmk-
blg-ynetm). Başarı oranı maliyetle doğru orantılı olarak
artmaktadır. 7 kuyulu bir yerde %70’lik bir başarı için 35
milyon dolar ödetilmesi gerekirken daha çağdaş yöntemler
(kablosuz sismik, 4 boyutlu sismik vb.) yardımıyla bu oran
%75’e çıkarılabilmektedir. Bunun için de yaklaşık 43 milyon
dolar harcanmaktadır. Buradaki maliyetlerin yüksek
görünmesinin yanında rastgele yerlere açılan verimsiz
kuyulara harcanan maliyet çok daha yüksek derecelerdedir.
Bu doğruluk payının artmasında kullanılan teknoloji ve
güvenlik faktörü büyük rol oynamaktadır.
2

3. Şekil 7. Rezervuar Tespitinde Kuyu İçin Jeofizik
Yerin altındaki topoğrafyayı jeofizik görüntüleme
mühendisliği verebilmektedir. Bu sayede uygun sondaj
noktası yorumu yapılabilmektedir. Yalnızca sondaj alındığı
zaman alınan noktanın altındaki düşey alanın bilgisi elde
edilir. O bölgedeki topografya ile ilişkili değişimler,
yükseltiler, kapanlar ve kıvrımların tespitinde ise bu yöntem
yeterli olmayacaktır. Kuyu içine uygulanan log yöntemleri bu
noktada jeofizik mühendisliğini yerin altını gören bir göz
konumuna getirmektedir. Şekil 7’de kuyu içinde alınan bir
Akışkanlık (Permability) ölçüsü ve elde edilen harita
gösterilmektedir. Akışkanlık, yeraltı sıvısının ne kadar
akabileceğini gösteren gözeneklilik faktörüdür
(https://pangea.stanford.edu/ERE/db/WGC/papers/WG
C/2015/13026.pdf). Mavi noktalar verimsiz noktaları,
kırmızı noktalar verimli noktaları göstermektedir. Sismik
güvenliği yükseltme amaçlı bir araştırma yapıldığında bu
harita elde edilerek verimli noktaların dağılımı
belirlenebilmektedir. Ancak bu yöntem izlenmediğinde
ağırlıklı olan mavi noktalar üzerinde kuyular açılabilmekte ve
bir süre sonra bu kuyularda verimsizlikten dolayı kapatılma
sıkıntısı yaşanmaktadır.
Şekil 8. Türkiye’de Enerji Aramak İçin Kurulan Sismik
Hatlar ve Kuyu Noktaları Haritası
Şekil 9. Türkiye’deki Petrol ve Doğalgaz Sahaları Haritası
Bu iki harita (Şekil-8 ve Şekil-9) yapılan jeofizik aramaları,
belirlenen potansiyel alanları, üretim kuyularını ve inceleme
kuyularını göstermektedir. Bu alanların sayısı oldukça
fazladır. Bu potansiyel alanlarda arama yapmaya bugün
başlansa en azından 20 milyar dolarlık arama bütçesi ve 20
senelik bir arama işçiliği gerektirir
(http://www.slideshare.net/oncel/ugur-gonulalan). Bu
alanlarda dış ülkelerden birçok firma arama yapmakta veya
bu cevherleri önce bulma noktasında çalışmaktadırlar
(http://www.dunya.com/15-sirket-petrol-alaninda-
isletme-ruhsati-aldi-243168h.htm). Bu konu günümüzde
hem yeraltı sismik güvenliği hem de yabancı firmalara karşı
bir güvenlik zafiyet görüntüsü verildiği şeklinde
yorumlanabilir.
Enerji Aramalarında Oluşabilecek Deprem Riskleri
Beşeri depremlerin nedenleri;
- Baraj doluluğu
- Atık suların yerin altına pompalanması
- Petrol üretimi
- Sıcak su çıkartılması (Batı Anadolu, dünyanın en
zengin sıcak su potansiyeline sahip
bölgelerindendir. Son zamanlarda yavaş yavaş
çıkartılmaya başlanmıştır.)
- Madencilik
- Nükleer denemeler
3

4. Şekil 10. Dünyada Enerji Aramaları Sonucu Beşeri Deprem
Örnekleri
Enerji araması sonucu oluşabilecek beşeri depremlere;
yeraltına sıvı enjekte etmek, madencilik, baraj ve petrol-
doğalgaz üretimleri neden olabilmektedir (Şekil-10). 1967
Mw=6.3 Koyna Depremi’ne orada yapılan büyük bir baraj
neden olmuştur. Aynı şekilde 1939’da Oklohama’da Mw=5.0
olan depreme bir baraj sebep olmuştur. 2011 Oklohama’da
kaydedilen bir depreme, doğalgaz üretimleri neden
olabilmektedir (Şekil-10). 10 Aralık 1967 Mw=6.3 Koyna
Depremi’ne orada yapılan büyük bir baraj neden olmuştur
(http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/world/events/1
967_12_10.php),
(http://bssa.geoscienceworld.org/content/59/3/1149.abst
ract) . Aynı şekilde 1939’da Oklohama’da Mw=5.0 olan
depreme bir baraj sebep olmuştur
(http://www.sourcewatch.org/index.php/Oklahoma_and
_fracking). 2011 Oklohama’da kaydedilen bir deprem,
doğalgaz arama amaçlı kaya parçalamanın (rock fracturing)
neden olduğu bir depremdir
(http://www.pbs.org/wgbh/nova/next/earth/oklahoma-
earthquakes-california-2014-partly-fracking/) .
Gelişmemiş ve kentsel dönüşümünü tamamlamamış, afete
açık ülkeler için bunlar ciddi depremlerdir.
Şekil 11. Hidrolik Kırma (Fracking) Metodu ile Petrol
Üretimi
Petrol ve doğalgaz yatakları fay zonlarına yakın yerlerde
bulunur. Bu fay zonlarında deprem üretemiyle gelişen bir
gerilme düzeni vardır. Bu aramalardaki hidrolik kırma
(fracking) metodu, bu gerilme düzenini hızlandırmaktadır ve
depreme neden olmaktadır. Hidrolik kırma, yüksek
basınçtaki suyun enjekte edilip üretim kuyusu tarafından
petrolün kolayca çekilmesine yarayan metottur (Şekil-11),
(http://earthquake.usgs.gov/research/induced/) . Basınçlı
su, yeraltındaki malzemeyi kırarak üretimi artırmaktadır.
Şekil 12. Amerika’da Ankonvansiyonel Yönteme Geçildikten
Sonraki Deprem Sayısı Artışı
Amerika, 2008’den sonra ankonvansiyonel yöntem olarak
adlandırılan hidrolik kırma (fracking) yöntemine geçmiştir.
Bu durum o bölgedeki deprem sayısında ciddi bir artışa
neden olmuştur. Şekilde 12’de görüleceği üzere, Amerika’da
1970 yılında magnitüdü 3’den büyük deprem sayısı 21 iken
bu sayı, 2005-2010 arasında 151’e çıkmıştır. Yani bu
dönemden sonra Amerika, deprem açısından güvensiz ve
tehlikeli bir ülke durumuna gelmiştir. Tabi ki bunun bedeli
olarak Amerika, yüksek oranda bir petrol üretim kapasitesine
sahip olmuştur. Bu depremlerin takibi, derin ve yatay sismik
izleme istasyonlarıyla mümkündür. Türkiye’de de hidrolik
kırılma yöntemine geçildiğinde bu tür haritalar
hazırlanabilecektir.
Şekil 13. Arkansas’da Şeyl Gazı Arama Depremleri
Kaya gazı (shale gas) aramalarında, yüzlerce sığ deprem
kaydedilmiştir (Şekil-13). En büyüğü olan Mw=4.7’lik
deprem çevre illerde hasara neden olmuştur. Bu bölgede
yaşayan halk, bu depremlere son verilmesi için sokaklara
dökülmektedir. 2011’de Arkansas’ta yeralan 2 ana enjekte
kuyusu durdurulduğunda ise deprem sayısının azaldığı
4

5. gözlenmiştir
(http://www.reuters.com/article/2013/08/27/us-usa-
energy-quakes-insight-idUSBRE97Q05N20130827) .
Yani bu araştırma kuyularının depremlere neden olduğu
açıkça anlaşılmaktadır.
Şekil 14. Türkiye Beşeri Deprem Haritası (2005-2014)
Türkiye’nin beşeri deprem haritası 2014 yılında
güncellenmiştir. 2005-2014 arasında sismometreler
tarafından patlatma kaynaklı deprem sayısı 6150 olarak
kaydedilmiştir (Şekil-14).
Şekil 15. Tetiklenmiş Depremlerin Oluşturabileceği
Büyüklük Grafiği
USGS’in yapmış olduğu bir araştırmaya göre
ankonvansiyonel yöntemlerin meydana getirdiği depremlerin
grafiği oluşturulmuştur (Şekil-15). Kırmızıyla gösterilen
noktalar sıvı enjeksiyonu (fluid injection) sonucu oluşan
depremleri, mavi renk ile gösterilenler ise diğer nedenlerden
oluşan depremleri temsil etmektedir. Görüleceği üzere
magnitüdü 1-6 arasında değişen büyüklüklerde oluşan
depremler sıvı enjeksiyonu sonucu oluşabilmektedir.
Şekil 16. Üretim, Enjeksiyon ve Deprem İlişkisi
Sıvı enjeksiyonu ne kadar artırılırsa o kadar üretim artışı
sağlanmaktadır (Şekil-16). Buna paralel olarak sismisitede
bir artış gözlenmektedir. Yani, üretim arttıkça deprem sayısı
da artmaktadır.
Şekil 17. 100 Metre Derinlikte Kurulması Planlanan Kuyu
İçi Sismik İzleme Ağı
Peki, bu depremlere karşı ne yapılmalıdır? Sismik risk
yönetimi nasıl yürütülmelidir? Yerin altına kurulan
sismometre ağlarıyla dinlenmelidir. Petrol üretimi için sıvı
enjeksiyonu yapılan yerlerde gerilmenin büyüdüğü noktalar
tespit edilerek üretim durdurulmalıdır. Gerilmenin düştüğü
yerlerde de üretim devam ettirilmeli veya artırılmalıdır. Buna
sismik güvenlik yönetimi denilmektedir. Türkiye’nin bunları
yapacak sismik güvenlik mühendislerine ve sismik güvenlik
izleme ağına ihtiyacı vardır.
Şekil 17, Amerika’daki bir petrol sahası için önerilen bir
sismik güvenlik sistemini gösteriyor. Bu sistem sayesinde
güvenlikli bir petrol üretimi sağlanmaktadır.
SONUÇ
Türkiye, enerji ihtiyacında petrole bağımlı bir ülkedir. Bu
ihtiyacın karşılanması ve daha hızlı petrol üretimi için
hidrolik kırma (fracking) yöntemiyle aramalara
başlanmaktadır. Hidrolik kırma yöntemiyle petrol üretiminin
oluşturduğu depremler için güvenlikli bir izleme yapılması
gerekir. Zira bu uygulama sonucu enjeksiyon oranı arttıkça
deprem oranı da artmaktadır. Bu güvenlik sağlanmadığı
takdirde çevreye verdiği hasarlar tehlikeli olabilmektedir.
5

6. Türkiye’de kentsel dönüşüm bitip Amerika standartlarında
bir arama düzenine geçtiğimizde depremler bizde de olağan
hale gelecektir. Bizler halkımızın, bu oluşacak depremler
üzerine sokağa dökülmesini istemiyorsak sismik güvenlikli
yönetim modeline geçmeliyiz. Bunun için de kuyu içi sismik
izleme ağları kurulmalıdır.
KATKI BELİRTME VE TEŞEKKÜR
28 Kasım 2014 günü Mimar ve Mühendisler Grubu ile
İstanbul Üniversitesi, Edebiyat Fakültesi Kurul Salonu’nda
“Petrol Aramada Strateji ve Sismik Güvenlik'' başlıklı bir
konferans düzenlemiştir. Bu konferansta Prof. Dr. Ali Osman
Öncel’in yaptığı “Petrol Aramada Sismik Güvenlik” isimli
sunumdan faydalanarak bu rapor hazırlanmıştır. Ayrıca bu
makalenin düzenlenmesine de katkı sağladığı için Prof. Dr.
Ali Osman Öncel’e şükranlarımı sunarım.
KAYNAK
https://www.esgsolutions.com/technical-resources/case-
studies
(http://www.iitk.ac.in/nicee/wcee/article/10_vol11_6519.pdf
http://www.slideshare.net/oncel/sinir-gvenlnde-jeofzk-kontrol
http://www.slideshare.net/oncel/jeofizik-zlemeyle-baraj
http://grad-schools.usnews.rankingsandreviews.com/best-
graduate-schools/top-science-schools/geophysics-seismology-
rankings
http://www.slideshare.net/oncel/petrol-aramada-ssmk-blg-
ynetm
https://pangea.stanford.edu/ERE/db/WGC/papers/WGC/2015
/13026.pdf
http://www.slideshare.net/oncel/ugur-gonulalan
http://www.dunya.com/15-sirket-petrol-alaninda-isletme-
ruhsati-aldi-243168h.htm
http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/world/events/1967_1
2_10.php
http://bssa.geoscienceworld.org/content/59/3/1149.abstract
http://www.sourcewatch.org/index.php/Oklahoma_and_fracki
ng
http://www.pbs.org/wgbh/nova/next/earth/oklahoma-
earthquakes-california-2014-partly-fracking/
http://earthquake.usgs.gov/research/induced/
http://www.reuters.com/article/2013/08/27/us-usa-energy-
quakes-insight-idUSBRE97Q05N20130827
http://www.youtube.com/watch?v=UuVnsLqFLE0
6

7. Türkiye’de kentsel dönüşüm bitip Amerika standartlarında
bir arama düzenine geçtiğimizde depremler bizde de olağan
hale gelecektir. Bizler halkımızın, bu oluşacak depremler
üzerine sokağa dökülmesini istemiyorsak sismik güvenlikli
yönetim modeline geçmeliyiz. Bunun için de kuyu içi sismik
izleme ağları kurulmalıdır.
KATKI BELİRTME VE TEŞEKKÜR
28 Kasım 2014 günü Mimar ve Mühendisler Grubu ile
İstanbul Üniversitesi, Edebiyat Fakültesi Kurul Salonu’nda
“Petrol Aramada Strateji ve Sismik Güvenlik'' başlıklı bir
konferans düzenlemiştir. Bu konferansta Prof. Dr. Ali Osman
Öncel’in yaptığı “Petrol Aramada Sismik Güvenlik” isimli
sunumdan faydalanarak bu rapor hazırlanmıştır. Ayrıca bu
makalenin düzenlenmesine de katkı sağladığı için Prof. Dr.
Ali Osman Öncel’e şükranlarımı sunarım.
KAYNAK
https://www.esgsolutions.com/technical-resources/case-
studies
(http://www.iitk.ac.in/nicee/wcee/article/10_vol11_6519.pdf
http://www.slideshare.net/oncel/sinir-gvenlnde-jeofzk-kontrol
http://www.slideshare.net/oncel/jeofizik-zlemeyle-baraj
http://grad-schools.usnews.rankingsandreviews.com/best-
graduate-schools/top-science-schools/geophysics-seismology-
rankings
http://www.slideshare.net/oncel/petrol-aramada-ssmk-blg-
ynetm
https://pangea.stanford.edu/ERE/db/WGC/papers/WGC/2015
/13026.pdf
http://www.slideshare.net/oncel/ugur-gonulalan
http://www.dunya.com/15-sirket-petrol-alaninda-isletme-
ruhsati-aldi-243168h.htm
http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/world/events/1967_1
2_10.php
http://bssa.geoscienceworld.org/content/59/3/1149.abstract
http://www.sourcewatch.org/index.php/Oklahoma_and_fracki
ng
http://www.pbs.org/wgbh/nova/next/earth/oklahoma-
earthquakes-california-2014-partly-fracking/
http://earthquake.usgs.gov/research/induced/
http://www.reuters.com/article/2013/08/27/us-usa-energy-
quakes-insight-idUSBRE97Q05N20130827
http://www.youtube.com/watch?v=UuVnsLqFLE0
6