Petrol nasıl oluşur? Petrol nasıl çıkarılır? Petrol nasıl işlenir?

Petrolün yeraltından çıkartılmasından tutun, benzin pompalarına kadar uzanan büyüleyici yolculuğunu merak ediyorsanız okumaya devam edin. Yazımızda Petrol nedir? Petrol nasıl oluşur? Petrol nasıl çıkarılır? Petrol nasıl işlenir? Petrol sondajı nasıl yapılır? Neden petrol kuyularından devamlı yanan bir ateş görünür? Petrol rafinerisi nasıl çalışır? Ham Petrolün işlenmesi nasıl olur? Dünyada petrol kaynakları biter mi? Dünyada en çok hangi ülkenin petrol rezervi var? Petrol pompaları kaç türlüdür? sorularının cevaplarını bulabileceksiniz.

Petrol nedir?

Petrol, yalnızca hidrojen ve karbondan oluşan hidrokarbon moleküllerinin bir karışımıdır. Aynı zamanda az miktarda oksijen, nitrojen, kükürt, tuz ve su içerir. Karbon ve hidrojen atomları arasındaki kovalent bağlar, petrol yakılınca açığa çıkan kimyasal enerji rezervlerini oluşturur. Her molekül, yapısına ve uzunluğuna bağlı olarak farklı özelliklere sahiptir. Bu da petrolü çok yönlü bir madde haline getirir. Metan (CH4) gibi kısa bir molekül yüzey koşullarında gaz halindeyken daha uzun zincirli hidrokarbonlar sıvı veya katı olur. Hidrokarbonları seçip çapraz bağlayarak plastikten kayganlaştırıcıya kadar birçok farklı ürün üretilebilir.

Petrole bağımlıyız. Arabalarımızı çalıştıran yakıtlar, aldığımız ilaçlar ve her gün kullandığımız plastikler ham petrolden elde ediliyor. Ham petrolü çok az insan gözleriyle görse de onun varlığı, modern toplumun temellerini oluşturuyor.

Petrol endüstrisi ilk adımlarını 19. yüzyılda gazyağıyla çalışan lambaların yaygınlaşmasıyla attı ama asıl talep patlaması, içten yanmalı motorun icat edilmesiyle yaşandı. Şu sıralar dünyanın dört bir yanındaki insanlar her gün 90 milyon varil (14,3 milyar litre) “siyah altın” tüketiyor.

Dünya genelindeki petrol rezervleri (varil) hesabı yapıldığında ilk 6 sıralama şöyle;

1. Venezuela 298 milyar
2. Suudi Arabistan 268 milyar
3. Kanada 173 milyar
4. İran 155 milyar
5. Irak 141 milyar
6. Kuveyt 104 milyar

Böylesine devasa kaynakları olmasına rağmen ilk sıradaki Venezuella olmasına rağmen en kötü ek0nomisi de olması sizcede şaşırtıcı değil mi? Yazımızı okuduğunuzda petrolü çıkarmanın o kadar da basit ve ucuz bir yöntem olmadığını göreceksiniz.

Ama önce gelin petrolün öyküsünü en baştan alalım. Öykü çok çok uzun zaman önce başladı.

Petrol nasıl oluşur? Petrol nasıl çıkartılır? Petrol nasıl işlenir?

Milyonlarca yılda oluşan fosil yakıtlar listesindeki ilk sıradaki doğal kaynak Ham petrol’dür. Süreç, 400 milyon yıl önce tarih öncesi denizlerde başladı. Plankton gibi mikroorganizmalar öldükçe kalıntıları deniz dibinde birikerek yavaş yavaş kayaçlar oluşturdu. Artan basınç ve sıcaklığın da etkisiyle bakteriler ve kimyasal tepkimeler, tortul tabakalarının altına gömülen organik maddeleri önce kerojene sonra da petrole dönüştürdü. Rezervuar kayaçlarda biriken bu petrol bazen katı kayaçların arasına sıkışarak günümüzde kullandığımız petrol sahalarını oluşturuyor.

Petrolün oluşması için kaynak kayacın gömülü olduğu derinlikteki sıcaklık çok önemli. 80 derecenin altında organik maddeler kerojen halinde kalıyor, 120 derecenin üzerinde ise Doğalgaz hidrokarbonları gelişiyor. Sıcaklık, hangi hidrokarbonların oluşacağını belirliyor ve her petrol sahasından çıkarılan petrole o konuma has bir “parmak izi” kazandırıyor.

Petrol nasıl çıkartılır?

Bir petrol sahasının oluşması için üç koşul gerekli. İlk olarak, organik madde açısından zengin bir kaynak kayaç doğru derinliğe gömülmüş olmalı. İkinci olarak, petrolün birikmesi için gözenekli bir rezervuar kayacı gerekli. Son olarak, sızdırmaz bir “örtü kayaç”, petrolün yüzeye kaçmasını önlemeli.

Jeologlar bu üç koşulu sağlayan yerleri tahmin ederek olası petrol sahası konumlarını belirleyebiliyor.

Petrol yataklarını bulmak için çeşitli teknikler kullanılıyor. Önce jeologlar yeraltı kayaç oluşumları hakkında ipucu toplamak için hava fotoğrafçılığından yararlanıyor. Dünya’nın yerçekimi kuvvetini ölçmek, kayaçların yoğunluğunu gösteren küçük varyasyonları ortaya çıkarabiliyor. Ardından sismik araştırma yapılıyor. Toprağa akustik dalgaları ateşlenerek yeraltındaki kayaçlardan nasıl sektikleri ölçülüyor ve 3B bir yeraltı haritası oluşturuluyor.

Petrolün sondajı

Bilim insanları potansiyel petrol sahalarını bulduktan sonra sondaj hazırlıkları başlıyor. Karada sondaj yapıları kurmak oldukça basit ama denizde şiddetli rüzgârlar, dalgalar ve akıntılarla mücadele etmek gerekiyor. Sığ sularda, deniz tabanına uzanan ayaklarla sabitlenen yükselebilir platformlar kullanılıyor. 100 metreyi aşan derinliklerde ise yarı batık platformlar lemirleme sistemleriyle yerlerine sabitleniyor. Son alarak, en derin yerler için sondaj gemileri kullanılıyor. Karada ise döner sondalar yaygın. Bunlarda sondayı yeraltına indirmek için kule vinç kullanılıyor.

Sondaj çalışmalarının yanıt aradığı sorular belli: Petrol var mı ve çıkarma maliyetlerini karşılayacak kadar bol mu?

Test kuyuları kazıldıkça bilim insanları kayaç oluşumunun yapısını ve ne kadar petrol bulunduğunu ortaya çıkaran örnekler alıyor. Radyoaktivite, rezervuarın direnci, gazların ve sıvıların basıncı ve sıcaklığı gibi özellikleri ölçmek için başka aletler de yeraltına indiriliyor. Yeterince petrol yoksa iş burada bitiyor ama petrol yeterliyse üretime geçiliyor. Petrol sahası açık denizdeyse taşınabilir sondaj ünitelerinin kalıcı bir petrol platformuyla değiştirilmesi gerekiyor.

Sondaj ilerledikçe kuyunun çökmesini önlemek için çimento kaplama yapılıyor. Yüksek basınçlı gaz ve petrol boşlukları aletlere zarar verebilir, atlamalara ve sızıntılara neden olabilir. Bu basıncı dengelemek için kuyuya “çamur denilen ağır bir mineral karışımı dökülüyor. Ayrıca, sondaj hattını kapatmak için karadaki kulelerin altına ve deniz tabanına “patlama önleyici” denilen vanalar yerleştiriliyor.

Petrolün sondajı nihai derinliğine ulaşınca kaplamada delikler açılıyor. Petrol bu deliklerden dar bir boruya geçiyor. Kireçtaşı kayaçta kanallar açmak için asit kullanılıyor. Tortul kayaçtaki çatlakları genişletmek içinse yüksek basınçlı sıvı kullanılabiliyor. İlk başta petrolün basıncı onu yüzeye çıkarmaya yetebilir ama geride kalan her damla başka tekniklerle çıkarılıyor.

İlk olarak, basınç oluşturarak petrolün akmasını sürdürmek için aşağıya atık su pompalanıyor. Ardından, geride hiç petrol kalmadığından emin olmak için buhar, gazlar ve başka kimyasallar enjekte ediliyor.

En zorlu aşama artık sona erdi ama ham petrolün kullanılmadan önce rafine edilmesi gerekiyor.

Petrol rafinerisi

Açık denizde çıkarılan petrol ya boru hattıyla ya da petrol tankerleriyle karaya taşınmyor. Ham petrol tankerleri dünyanın en büyük gemileri arasında. Bazıları 3 milyon varil (477 milyon litre) taşıyabiliyor. Tabii kazalara karşı önlem almak şart. Oksijene maruz kalan petrol buharı oldukça patlayıcı bir karışım meydana getiriyor. Bunu önlemek amacıyla, oksijen seviyesini düşük tutmak için tanklara inen gaz pompalanıyor. Devamlı yanan bir gaz alev topunu kuyularda yada rafinelerde görmenin nedeni bu.

Petrol boru hatları tipik olarak 25-122 cm çapında, yerin veya suyun üzerine veya altına döşenen plastik veya metal borulardan oluşuyor. Kuyulardan çıkan petrolü toplayan boru hatları genelde birkaç yüz metre oluyor. Petrol ürünlerini tüketicilere ulaştıran iletim hatlarıysa binlerce kilometre uzanabiliyor.

Ham petrol veya rafine ürünler ilk tedarik istasyonunda enjekte ediliyor. Yolun çeşitli noktalarındaki pompa istasyonlarıysa petrolün ilerlemesini sağlıyor. Boru hattında dolaşan otomatik sondalar, ultrason veya elektromanyetik dalgalar kullanarak sızıntıya yol açabilecek hasarları izliyor.

Petrol boru hatları genellikle en ekonomik ulaşım şekli olsa da uzun mesafelerde bazen petrol trenleri kullanılıyor. Raydan çıkmanın neden olduğu bazı kazalar yüzünden bu trenlerle ilgili yasal düzenlemeler sıklaştırıldı. Trenler ve raylar daha sık denetleniyor, fren sistemleri de güçlendirildi.

Ham Petrolün işlenmesi

Ham petrolün benzin pompasına giden yolculuğunun ilk durağı rafineri. Bu haliyle pek bir işe yaramayan ham petrolde yüzlerce farklı hidrokarbon bulunuyor. Önce ana bileşenlerinin damıtılarak ayrılması; sonra da işlenerek petrol, motor yağı veya diğer faydalı kimyasallara dönüştürülmesi lazım.

Rafinasyon süreci damıtmayla başlıyor. Hidrokarbon moleküllerinin boyutlarına ve yapılarına bağlı olarak farklı kaynama noktalarına sahip olmaları damıtmayı mümkün kılıyor. Isıtılan petrol, uzun bir damıtma kolonunda yükselirken soğuyan bir buhar oluşturuyor. Uzun ve ağır moleküller sütunun dibine yakın bir yerde, daha erken yoğuşuyor; kaynama noktası düşük olan hafif moleküllerse tepeye yükseliyor.
Buharların her rafta yoğuşması sayesinde, hafif gazlardan ağır katrana ve mumlara kadar çeşitli petrol fraksiyonları ortaya çıkıyor.

Daha sonra hidrokarbonlar kimyasal işlemlerden geçerek kullanışlı ürünlere dönüştürülüyor. En çok talep gören ürün; otomobilleri ve diğer taşıtları çalıştıran benzin. O yüzden işlemlerin çoğu, üretilen benzin ve dizel miktarını artırmaya odaklanıyor. “Kraking” işleminde büyük hidrokarbonları küçük ve hafif hidrokarbonlara ayırmak için ısı kullanılıyor. Bunun tersi olan “birleşme” işlemindeyse küçük moleküller birleştirilerek büyük moleküller oluşturuluyor.

Son olarak, “değişme” ise moleküllerin yapısını yeniden düzenleyen bir süreç. Örneğin, alkilasyon, bir katalizörün varlığında düşük molekül ağırlıklı iki bileşiği tepkimeye sokarak yüksek oktanh hidrokarbonlar üretiyor. Bunlar benzinle karıştırılarak motor vuruntusunu azaltabiliyor.

Kükürt, nitrojen, oksijen, su gibi yabancı maddeler giderildikten sonra petrol rafineri, fraksiyonları yeniden birleştirerek kullanıma hazır malzemeler haline getiriyor. Benzin ve diğer ürünler, nihayet onları milyonlarca eve ve işletmeye ulaştıracak borulara giriyor.

Petrol pompaları 

1. At başı pompa. At başı pompa, karada en yaygın kullanılan pompa tasarımıdır. Motorun dönme hareketini testere gibi kesme hareketine dönüştüren at başı pompa, petrol çıkarmak için kuyuya bir pistonu daldırıp çıkarır. Basit, güvenilir, kurulumu ve bakımı kolay olmasına rağmen petrol basıncı dalgalandıkça pompa krikolarının elle ayarlanması gerekir.
2. Yarı batık. Hem taşınabilir sondaj hem de üretim için kullanılan yarı batık platformlar kocaman iki gövde üzerinde durur. Platform sondaj konumuna oturtulduktan sonra mürettebat dengeleme gövdelerini suyla doldurur. Böylece gövdeler suya batarken yukarıdaki platform stabilize olur. Bu platformlar kolay taşınabilir.
3. Direkli platform. Direkli platform, sualtında 200 metre uzanan silindirik bir gövdenin üzerine oturur. Platform deniz tabanının çok üzerinde olmasına rağmen gövdenin ağır tabanı platformu dik tutar. Deniz tabanına bağlanan kablolarda sağlamlığı artırır. Maliyet yüksek olsa da direkli platformlar en derin sahalara (3.000 metreye kadar) ulaşabilir.

Dünyada petrol kaynakları biter mi?

Giderek azalan petrol kaynakları konusunda  ama büyük ihtimalle gezegenimizdeki rezervleri son damlasına kadar tüketemeyeceğiz. Uzmanlara göre önümüzdeki on yıllar içinde petrol fiyatları artmaya devam edecek ve bir noktada diğer enerji kaynakları daha cazip hale gelecek. En ulaşılabilir ve kolay çıkarılabilir petrol rezervlerini çoktan tükettik. Geriye derin deniz yatakları ve katranlı kumlar gibi daha zorlu, petrol çıkarma maliyeti daha yüksek ortamlar kaldı.

Petrol sonrası bir toplumda benzinli veya dizel arabaların yerini elektrikli modeller alabilir. Bunlar rüzgâr, su veya güneş enerjisi gibi yenilenebilir kaynaklardan üretilen elektrikle şarj edilebilir veya taşınabiliryakıt hücrelerinde: enerji çekebilir. Depolarımızı bitkisel yağlar, hayvansal yağlar ve yosunlardan üretilen biyoyakıtlarla da doldurabiliriz. Bu tür yakıtlar karbon salınımlarını azaltarak iklim değişikliğini yavaşlatabilir.

Bitkisel yağlar, şu anda ham petrolden elde ettiğimiz plastiklerin ve diğer kimyasalların yerini alacak biyopolimerler ve diğer moleküller için de hammadde oluşturabilir.

Petrolsüz bir dünya bugünkünden çok farklı görünecek. Petrolü terk etmemizi sağlayacak teknolojileri şimdi geliştirmek, geçişin daha sorunsuz olmasını sağlayacak.

Ayrıca bakınız

• Petrol çıkartan ülkeler günlük üretimlerinde kesintiye başlıyacaklar!
• Suudi Arabistan Petrol Rezervlerinin son 2 yılda 4’de 1’ni eritti