ÜRETİM MÜHENDİSLİĞİ

Kuyu Tamamlama

Kuyu sondajı tamamlandıktan sonra, işletme şirketi formasyon üzerinde yapılan çeşitli testlerden elde edilen tüm verileri değerlendirir ve aşağıdakilerden birini yapar:

• Kuyuyu terk etmek.

• Üretim borusu yerleştirmek ve kuyuyu tamamlamak.

Eğer karar terk etmek ise, kuyu “kuru” olarak kabul edilir ve ticari miktarda petrol veya gaz üretme kapasitesine sahip değildir. Bu nedenle kuyunun tamamlama maliyetini şirket çıkaramaz. 

Eğer işletme şirketi üretim boruları yerleştirmeye karar verirse, kuyu tamamlama sürecine geçilir.

Kuyu tamamlama, petrol veya doğal gazın formasyondan yüzeye doğru akmasına olanak tanır. 

Bu, şu adımları içerir:

• Kuyuyu “casing” boruları ile güçlendirme,

• Formasyonun basıncını ve sıcaklığını değerlendirme,

• Kuyudan petrol ve doğal gazın etkili bir şekilde akmasını sağlamak için uygun ekipmanın kurma.

Kuyuya “casing” boruları yerleştirmek, hem sondaj hem de kuyu tamamlama sürecinin önemli bir parçasıdır.

“Casing” Boruları şu sebeplerden dolayı kullanılır:

• Kuyu deliğinin yanlarını güçlendirmek için,
• Kuyu deliğinden yüzeye çıkarılırken petrol veya doğal gaz sızıntısını önlemek için,
• Kuyu aracılığıyla formasyona diğer sıvıların veya gazların sızmasını engellemek için.
• Ardından çimento, kasayla sondaj deliği duvarı arasındaki boşluğa gönderilerek formasyonlar arasındaki sıvı hareketi engellenir.

Bazı “casing” tipleri şunlardır:

• “Drive” veya Yapısal Casing
• Dirigent Casing
• Yüzey Casing
• Orta Casing
• Liner Boru
• Üretim Casing
• Üretim casing veya petrol dizisi, çoğu kuyu için son casingdir. Bu, kuyunun yüzeyinden petrol üreten formasyona kadar olan bir geçişi sağlar.

Casing boruları, sıvıların kuyuya akmasını sağlamak için delinmelidir. Bu, delikli tamamlama anlamına gelir.

• Delme işlemi için en yaygın yöntem şekilli şarjlı patlayıcılardır.
• Bir tabanca, üretim bölgesine doğru kuyuya indirilir ve yüzeyden elektronik yöntemlerle ateşlenir. Delikler yapıldıktan sonra tabanca kuyudan çıkarılır.
• Delikler, sadece casing borularını ve çimentoyu delen, formasyona yani petrole uzanan deliklerdir.

Kuyu tamamlanması için “casing” yeterli olmaz. Yüzeye petrol veya gaz iletmek için kullanılan ince çaplı “tubing” adlı boru kullanılır.

“Packer” adı verilen bir cihaz, üretim bölgesinin hemen üstüne indirilen tüpün (tubing) etrafına takılır.

Bu sayede tüp ile casing borusu arasındaki boşluğu genişleterek ve kapataraak üretilen sıvıların tüpe girmesini ve yüzeye çıkmasını sağlar.

Bu işlemlerin tamamı yapıldıktan sonra bir dizi vanadan oluşan “Christmas tree”     adlandırılan bir araç, “casing” borusunun üstünde olacak şekilde yüzeye kurulur.

Bu alet hidrokarbonların ve diğer sıvıların kuyudan çıkışını kontrol eden tüpleri ve vanaları içerir.

Genellikle, Christmas tree kurulduğunda, kuyunun tamamlandığı söylenebilir.

ÜRETİM

Üretim kısmı, aşağıdakilerle ilgilenen bir işlemdir:

– Hidrokarbonları yüzeye çıkarma.

– Onları rafineriye veya işleme tesisine göndermek için hazırlama.

Üretim, kuyu sondajı ve kuyu tamamlama işleminden sonra başlar.

Kuyudan gelen petrol, gaz ve su karışımı yüzeyde ayrılır.

Su diğer sıvılardan ayrılır ve petrol ile gaz işlenerek ölçülür ve test edilir.

 Üretim operasyonları şunları içerir:

  • Petrolü ve gazı yüzeye çıkarma

  • Üretime devam etme

  • Arıtma, ölçme ve test etme.

KUYU UYARIMI

Bazen, petrol bir kuyuda bulunabilir ancak formasyonun geçirgenliği çok düşük olduğu için kuyuya kolayca akamaz.

Eğer formasyon, asitlerle çözünen kireç taşı veya dolomit gibi kaya türlerinden oluşmuşsa o zaman asitleme adı verilen bir teknik uygulanır.

Bir kuyuyu asitleme, asit (genellikle hidroklorik asit) enjekte etmesiyle anlamına gelir. Kireç taşı veya karbonat formasyonlarında, asit, formasyondaki kayanın belirli bölümlerini çözerek petrol akışına izin vermek için boşluklar açar.

Kumtaşı kayacı ticari miktarlarda petrol veya gaz içeriyor olsa da geçirgenliği çok düşük olduğundan, geçirgenliği (permeabilite) iyi bir seviyeye çıkarmak için kullanılan bir yöntem olan çatlama (fracturing) uygulanır.

Çatlama, bir sıvının kuyuya büyük bir basınç altında enjekte edilmesi anlamına gelir. Enjeksiyon, formasyon çatlayana kadar devam eder.

Enjekte edilen sıvıya ek olarak, formasyondaki yeni genişletilmiş çatlakları açık tutmak için “propping agents” adı verilen yöntem de kullanılır. 

Hidrolik çatlama ise suyun formasyona enjekte edilmesini içerir.

https://www.bbc.com/news/uk-14432401

PETROL KURTARMA ADIMLARI

Kuyu tamamlandıktan sonra, hidrokarbonlar rezervuardan yüzeye akar. Bir rezervuarın üretim ömründeki bu ilk döneme “birincil kurtarma” veya “birincil üretim” denir.

Bu aşamada, rezervuardaki enerji genellikle formasyonun gözeneklerinden hidrokarbonları itmekte ve kuyulardan yüzeye çıkmasını sağlamaktadır.

YAPAY ÜRETİM

Petrol rezervuarındaki basınçlar enerji ile üretilemeyecek kadar düştüğünde, yapay kaldırma yöntemi kullanılabilir.

Yapay kaldırma şu yöntemleri kullanır:

• Kuyunun dibindeki borular tarafından çalıştırılan pompalar
• Yüksek basınçlı sıvı tarafından çalıştırılan kuyunun dibindeki pompalar
• Rezervuardan petrolü çıkarmak için kuyunun dibindeki santrifüj pompalar.

Kara tabanlı kuyularda petrol çıkarmak için en yaygın yöntem, çubuklu pompalamadır.

Çubuklu pompalama, “sucker rods” adı verilen yukarı-aşağı hareket anlamına gelir.

“Sucker rod” dizisinin üst kısmı, içerideki tüpün içinde asılı durur. Bir “sucker rod pump” (çubuk pompası), kuyunun dibine yakın bir konumda bulunur.

GELİŞTİRİLMİŞ PETROL ÜRETİMİ

Bir kuyudan tüm yöntemler kullanılarak petrol çıkarıldığında, istatistiklere göre rezervuardaki orijinal petrolün %25 ila %95’inin hala bulunduğu görülmektedir.

Bu miktardaki petrol, piyasa fiyatları yeterince yüksekse kurtarılabilir ve kar edilebilir.

Geliştirilmiş Petrol Kurtarma;

• Rezervuarın doğal basıncı kullanılmadan bir rezervuardan petrolün kurtarılması anlamına gelir.
• Genellikle üretilen petrol miktarında artış sağlar.
• Bu yöntemin amacı petrolün akışına destek vermektir.

İKİNCİL PETROL ÜRETİMİ

İkincil kurtarma işlemleri genellikle;

Üretim rezervuarına su veya doğal gaz enjeksiyonundan oluşur.

Üçüncül kurtarma yöntemleri, ikincil kurtarma yöntemlerinin bittiği zaman kullanılır. Üç yöntem:

1) Termal yer değiştirme (buhar enjeksiyonu, “in situ” yanması)

2) Kimyasal yer değiştirme (polimer enjeksiyonu, polimer yayılması ve kaustik yayılma)

3) Karışabilir yer değiştirme (hidrokarbon yer değiştirme, CO2 enjeksiyonu ve inert gaz (azot) enjeksiyonu).

YÜZEYDE YAPILAN İŞLEMLER

Petrol ve gaz, genellikle kuyudan çıkarıldıkları gibi satılabilir durumda değillerdir.

Kuyudan akan sıvılar ve gazlar, hidrokarbon sıvıları ve gazlarının yüksek hızlı, turbulent ve sürekli genişleyen bir karışımıdır:

• Su ve su buharı,
• Kum ve şale sedimanları gibi katılar,
• Karbon dioksit ve hidrojen sülfür gibi kirleticiler.

Petrolü veya gazı taşımak için birkaç adım gereklidir.

Kuyu çıkarılan maddeler önce bir dizi ayırma ve işleme cihazından geçirilir:

• Sedimentleri ve suyu uzaklaştırmak için,
• Sıvıları gazlardan ayırmak için,
• Emülsiyonları su, katılar ve istenmeyen kirleticilerin daha fazla uzaklaştırılması için.

Petrol daha sonra stabilize edilir, depolanır ve saflık testinden geçirilir.

Gaz, hidrokarbon içeriği ve kirleticiler açısından test edilir ve borudaki gaz basıncına veya diğer taşıma normlarına uyacak şekilde ayarlanır.

Kuyu başında ayırıcılar, çözeltide kalan gazı ayırmak veya ayırıcıdaki basıncı ayarlamak için kullanılır.

• Su, yer çekimi farkından dolayı ayrılır.
• Ham petrol, ham petrol hattına yollanır.
• Gaz, gaz hattına iletilir.

DEPOLAMA

Ham petrol üretildikten sonra büyük tanklarda depolanır.

Doğal gaz depolanmadan önce sıvılaştırılır. (Sıvılaştırılmış doğal gaz veya LNG)

Ayrıca, doğal gaz yeraltı oluşumlarında da depolanır (tükenmiş gaz rezervuarları, akiferler ve tuz mağaraları).

Doğal gaz, talep düşükken uygun oluşumlara enjekte edilir ve talep yüksekken üretilir.

TAŞIMA

Petrol sahalarından alınan ham petrol, büyük pazarlara yakın rafinerilere şu yollarla taşınır:

• Boru hatları
• Tankerler

Bu taşıma farkı, kara veya su yoluyla taşınıp taşınmadığına bağlı olarak belirlenir.

Demiryolu tank vagonları ve kamyonlar, boru hatları ile ulaşılamayan alanlara ham petrol taşımak için kullanılabilir.

Doğal gaz genellikle boru hatlarıyla taşınır.

Bu nedenle gaz taşıma sistemi genellikle karada; toplama sistemleri, kıtalar arası boru hatları ve yerel dağıtım sistemleri ile gerçekleşir.

Sıvılaştırılmış doğal gaz (LNG) ve propan gibi sıvı gaz ürünleri gemi, baraj, kamyon, demiryolu ve boru hatları ile taşınır.

Sıkıştırılmış doğal gaz (CNG) tank kamyonetleri ile taşınır.

RAFİNASYON

Ham petrol genellikle koyu, yapışkan bir sıvıdır ve değiştirilmeden kullanılamaz.

Bir petrol rafinerisi, ham petrolün işlendiği ve benzin, dizel yakıt, asfalt temeli, ısıtma yağı ve sıvılaştırılmış petrol gazı gibi daha kullanışlı petrol ürünlerine rafine edildiği endüstriyel bir işleme tesisidir.

Rafinasyonun ilk aşaması, ham petrolü kaynayana kadar ısıtmaktır. Kaynayan sıvı, bir damıtma kolonunda farklı sıvı ve gazlara ayrılır.

REZERVUAR MÜHENDİSLİĞİ

Bir rezervuar, bir veya daha fazla yeraltı kaya formasyonundan oluşan, çoğunlukla sedimanter kökenli sıvı ve/veya gaz hidrokarbonlar içeren bir oluşumdur.

• Rezervuar kaya, gözenekli ve geçirgen olan, geçirgen olmayan “impermeable“ bariyerlerle sınırlandırılmış, hidrokarbonları hapsetmeye yarayan bir yapıdır.

R. Cosse, Basics of Reservoir Engineering, 1993

Rezervuar mühendisliği, aşağıdaki konularla ilgilenir:

• Petrol ve gaz rezervuarlarını ekonomik kazancını maksimize edecek şekilde üretmek,
• Petrolün üretildiği hızı maksimize etmek.
• Petrolle birlikte üretilen gaz ve su miktarının kontrolü
• Kuyuların yer seçimi
• Kuyular arasında uygun mesafe seçimi
• Rezervuara su veya diğer sıvıların enjekte edilmesi ve çıkarılan petrolün maksimize edilmesine yardımcı olacak birçok diğer yöntem kullanımı.

Rezervuarda önemli parametreler:
Rezervuarın görüntüsü: formları, sınırları, sıvıların dağılımı ve hacimleri.

Kuyu özellikleri: ortalama geçirgenlik. 

Kurtarma mekanizmaları: doğal itici güç, geliştirilmiş petrol kurtarma. 

Rezervuar Simülasyonu: rezervuar verilerini ve akış kurallarını tahmin etmek için bilgisayar modellerini entegre eden sıvı akışını öngörmek için.

(R. Cosse, Basics of Reservoir Engineering, 1993)

BİR REZERVUARDA CEVAPLAMAYA ÇALIŞINILAN SORULAR

• Su enjeksiyonu için hangi tip örnek kullanılmalıdır?
• Bir kuyu belirli bir konumda mı delinmelidir?
• Hızlanan üretim, nihai kurtarmayı nasıl etkiler?
• Kuyu aralığının etkisi nedir?
• Kiralık hatlar boyunca akış var mı?
• Gaz enjeksiyonu düşünülmeli midir? Eğer öyleyse ne kadar süreyle?
• Su enjeksiyonu düşünülmeli midir? Eğer öyleyse hangi oranlarda?

REZERVUAR SİMULASYONU

Rezervuar simülasyonu, bir rezervuar mühendisi için mevcut olan en güçlü tekniklerden biridir.

Bu teknik güçlü bir bilgisayar gerektirir çünkü haftalar, aylar, hatta yıllar sürebilir.

Bir model çalışmasından elde ettiğimiz veriler doygunluk ve basınç dağılımlarıdır.

REZERVUAR İTİCİ MEKANİZMASI

Önem sırasına göre, rezervuardaki sıvıları hareket ettiren üç doğal kuvvet şunlardır:

• Su itici

Rezervuardaki serbest su enerjisi yeterli olduğunda olur.

• Gaz itici
  • Çözünmüş gaz itici

  Kuyu rezervuardan basıncı azalttığında, yağdaki bazı hidrokarbonlar gaz haline gelir.

• Gaz tabakası itici

  Gaz, yağın üstünde bir tabaka oluşturur. Rezervuardaki yağ için bir kaçış yolu olduğunda, gaz tabakasının basıncı yağı iter.

• Yerçekimi drenajı 

Yerçekimi, suyun yağdan daha ağır olması nedeniyle yağın yukarı doğru göç etmesine neden olur.

         Gaz itici rezervi                    Su itici rezervi                              

Karma İtici

Çoğu petrol rezervuarı, bir kombinasyon itici olarak adlandırılan iki veya daha fazla rezervuar itici mekanizmanın etkisi altında üretim yapar.

Örnek olarak başlangıçta bir gaz tabakası ve daha sonra bir su iticisi olan bir petrol rezervuarı verilebilir.

Referanslar

Dr. Sevtaç BÜLBÜL, Dr. Betül YILDIRIM. (2022, March 3-9). ODTUClass2022s. Retrieved from ODTUClass: https://odtuclass2022s.metu.edu.tr/