Tamamlama donanımı çıkarıldıktan sonra kuyunun başına bir pompa yerleştirilir. Pompa sistemindeki elektrik motoru bir dişli kutusunu çalıştırır ve bir kol vasıtasıyla perdahlanmış-çubuk aşağı yukarı hareket eder. Çubuk, bir emme-çubuğuna, bu da bir pompaya bağlıdır. Sistemin pompaya verdiği kuvvetle yaratılan emmeyle petrol kuyudan dışarı çekilir (Şekil-1).
Petrol çıkarma yöntemleri birinci (primer) ve ikinci (sekonder) veya EOR (enhanced oil recovery) üretim teknikleri olarak iki sınıfta toplanabilir. Ayrıca bu iki sınıfa girmeyen bazı diğer üretim türlerinden de bahsedilebilir.
Şekil-1: Bir petrol kuyusu pompası
1. Üretim Teknikleri
Bir kuyudan yapılan üretim genellikle üç grup altında toplanır; birincil üretim, ikincil üretim ve üçüncül üretim.
· Birincil üretimde kuyudaki petrolün örneğin, %A kadarı elde edilir.
· İkincil üretim metotlarıyla, kuyudaki petrolün %B’sinin daha elde edilmesi mümkün olur.
· Üçüncül üretim teknikleriyle aynı kuyudan %C kadar daha petrol elde edilmesi sağlanabilir.
Sonuç olarak aynı kuyudan yapılan toplam üretim % (A+B+C) dir.
İkincil ve üçüncül üretim teknikleri ‘artırılmış petrol’ anlamına gelen ‘Enhanced Oil Recovery; EOR’ olarak tanımlanır.
1.1.Birinci Üretim
Birincil yöntemde petrol, kuyu açıldıktan sonra rezervuardaki doğal koşullardan yararlanılarak çıkarılır; bunlar, petrol içindeki çözünmüş gazların neden olduğu gaz iticiliği, rezervuarda bir gaz kep bulunması halinde oluşan gaz şapkası iticiliği veya su tabakası tarafından yapılan su iticiliğidir.
Çözünmüş Gaz İticiliği: Bu mekanizma başlangıçta herhangi bir gaz şapkasının olmadığı rezervuarlarda gözlenir. Üretim başlayınca basınç düşer ve bunun sonucu olarak başlangıçta petrol içerisinde çözünmüş olarak tutulan gazlar hemen kabarcıklar haline dönüşmeye başlar. Kabarcıklar büyüdükçe meydana gelen basınç petrolü açılan sondaj deliğinden dışarı yüzeye iter. Üretim ilerledikçe veya zaman geçtikçe rezervuarın tepesinde bir gaz şapkası oluşur. Bu kritik gaz saturasyonu rezervuar için tehlikelidir ve zamanla gazın ters konileşmesine neden olabilir. Bu durumu önlemek için üretim yavaşlatılmalı ve elde edilen gaz yeniden rezervuara basılmalıdır (Şekil-2). Bir yerdeki petrolün yaklaşık %25-30’u çözünmüş gazların itici gücüyle çıkarılabilir.
Şekil-2: Çözünmüş gaz iticiliği; üretimden önce petrol zonu, ve üretim sırasında gaz şapkası oluşumu ve gaz-petrol zonu
Gaz Şapkası (Kep) İticiliği: Bir petrol rezervuarında sıvı petrol tabakasının üzerinde bir gaz tabaka (doğal gaz), yani bir “gaz şapkası” varsa petrol ve gaz ayrı ayrı zonlarda bulunurlar. Üretim yapıldıkça basınç düşeceğinden gaz genleşir ve be genleşmeyle oluşan enerji petrolü sondaj borusundan dışarı ittirir. Ayrıca petrol içinde çözünmüş olan gaz bileşikler de petrol fazını terk ederek gaz bölgesine geçerler; dolayısıyla üstteki gaz şapkası büyür ve genişler, petrol-gaz dokanağında bir gazlaşma geçiş zonu oluşturulur. Hızlı üretim yapılırsa bu sistemde aşağı doğru bir gaz konileşmesi gelişebilir. Bu tür petrol sahalarında üretilebilirlik faktörü % 20-50 dir (Şekil-3).
Su İticiliği: Bazı rezervuarlarda su tabakası petrol tabakasına basınç yapar durumdadır. Sondaj kuyusu açıldığında su tabakaları, rezervuar kayaçlarının gözeneklerindeki petrolün basınçla dışarı atarak gözeneklerde onun yerini alır. Petrol üretildikçe su boşalan yeri doldurur ve sürekli olarak petrolün akışını sağlar. ancak bazen su petrol ile girişim yapar veya konileşerek petrol gelişinin durmasına neden olur. Girişimin nedeni rezervuardaki permeabilite düzensizliği, konileşmenin nedeni ise hızlı üretimdir. Su gücü ile üretim yapılan kuyularda maksimum üretilebilen petrol % 75’lere kadar çıkabilir (Şekil-4).
Şekil-3: Gaz fraksiyonların petrolden ayrılarak (gazlaşma zonu) oluşan gaz-petrol dokunağının kuyu yakınındaki görünümü
Şekil-4: Su gücü ile üretim mekanizması
1.2. İkinci Üretim Metotlar (Enhanced Oil Recovery; EOR)
Birinci üretim teknikleriyle bir yataktaki petrolün en fazla %75 i kazanılabilir, kalan kısmın da alınabilmesi için çeşitli araştırmalar yapılmaktadır. Kalan petrol rezervuarın ulaşılamayan bölgelerindedir ve/veya gözeneklerde kapiler basınç etkisiyle yerleşmişlerdir. Daha fazla petrol verimi için bazı ek metotlar, EOR ‘Enhanced Oil Recovery’ teknikleri veya birinci üretim tekniklerinin yerini alabilecek ikinci üretim teknikleri geliştirilmiştir. Ek metotlar maliyeti artıran unsurlar olmasına karşın rezervuardan alınan petrol miktarını artırması bakımından yaygın olarak kullanılan yöntemlerdir ve bu metotlarla genellikle orijinal petrolün yaklaşık olarak %33 kadarı kazanılabilmektedir. EOR teknikleri özellikle eski kuyulardan petrol üretiminde başarıyla kullanılmaktadır; bunlara ‘ikincil üretim kuyuları’ da denilmektedir.
Üretim sırasında azalan rezervuar enerjisini artırmayı amaçlayan EOR teknikleri arasında suyla yüzdürme, buharla yüzdürme, alevle yüzdürme gaz, injeksiyonu, v.s., gibi çeşitli yöntemler vardır. Günümüzde en çok uygulanan EOR yöntemleri su enjeksiyonu ve buhar enjeksiyonudur.
Su İnjeksiyonu
Keşfi tamamlanmış bir petrol alanında rezervuarın özelliklerine göre farklı mesafelerde kuyular açılır; almaşık kuyulara (alternate wells) su pompalandığında tüm rezervuarın basıncı sabit kalır veya biraz yükselir, dolayısıyla kuyulardan alınan petrol üretim hızı artar. Ayrıca su, fiziksel olarak petrolü yukarı doğru iteceğinden petrol üretim verimi de artar (~%30). Kil miktarı çok az ve düzenliliği çok yüksek olan bazı rezervuarlarda suyla yüzdürme yöntemiyle rezervuardaki petrolün %60’dan fazlasının elde edilmesi mümkündür.
Buhar İnjeksiyonu
Bazı hallerde petrol çok ağırdır ve yeterli derecede akışkan değildir. Bu durumlarda rezervuara ikinci bir sondaj yapılarak buradan basınçla buhar injekte edilir; buhar ısısını yağa transfer ederek yağın viskozitesi düşürür, dolayısıyla akışkanlığını artırır. Böylece akışkan hale gelen ağır petrol fraksiyonları az bir basınç uygulanmasıyla kuyudan yükselir (Şekil-5).
Şekil-5: Çift sondajlı bir kuyu; buharla yüzdürme, karbon dioksitle yüzdürme, kimyasal yüzdürme
Alevle Yüzdürme
Alevle yüzdürme tekniğinde rezervuara hava injekte edilerek petrolün bir kısmı tutuşturulur. Alev, hava enjeksiyon kuyusundan üretim kuyusuna doğru ilerlerken, önünde bulunan petrolü ısıtır ve akışkanlığını artırır.
Gaz Enjeksiyonu
Bu yöntemde, rezervuardaki by-pass bölgeler içinde gazla kanallar açılarak buralarda bulunan petrolün akıtılması sağlanır. Bu iş için ekonomik oluşuna göre CO2, N2, flue (yakıt) gaz ve doğal gaz kullanılabilirse de en çok uygulaması olan gaz CO2’dir. Bu teknikte rezervuara CO2 injekte edilir. Petrolle karıştırılan gaz, petrolü rezervuarın gözeneklerinde tutan kuvvetleri zayıflatarak su gibi bir akışkanla kolayca üretim kuyusuna akmasını sağlar.
1.3. Diğer Üretim Teknikleri
Rezervuarlardaki petrolden daha ekonomik ve daha verimli azami ürün alınabilmesi için yapılan araştırmalar devam etmektedir.
Geliştirilen yeni teknolojiler arasında, yukarıda anlatılan yöntemlerden başka, kimyasal yöntemler, mikrobiyal prosesler, Novel metotlar, bilgisayar simülasyonları sayılabilir. Günümüzde de sürdürülen çeşitli projelerle ulaşılamayan petrol ve gaz rezervlerine giriş teknikleri üzerindeki çalışmalara devam edilmektedir.
Kimyasal metotlar alkali-sörfaktan-polimerler (ASP) üzerine odaklanmıştır. Bu yöntemlerden biri, rezervuara misel-polimerler enjeksiyonuna dayanır; bu maddeler suyla hampetrol arasındaki yüzey gerilimi düşürerek petrolün serbest kalmasını, dolayısıyla kazanımını sağlar. Bu yöntem rezervuardan alınabilen petrole ilave bir %28 lik artış kazandırır. Kimyasal metotların ancak ekonomik yönü henüz avantajlı değildir.
Asitlendirme, asitle çözünebilir yapıda olan bir oluşuma asit injeksiyonu işlemidir; örneğin, karbonat kayaçları gibi. Bu işlemle mevcut boşluklar genişleyerek oluşumun geçirgenliği artar.
Şekil-6‘da asitlendirmeden önce (A) ve asitlendirmeden sonra (B) oluşumdaki kanalların durumu görülmektedir. Meydana gelen kırıklardan üretim alanındaki petrol kanallara girer.
Mikrobiyal prosesler, mikropların hidrokarbonları fermente etmeleri ve yan ürün olarak petrol oluşumunu artırmayı amaçlar. Proseste, rezervuar kayacındaki dar ve küçük kanallar tıkanarak petrolün geniş gözenekli alanlara yönlendirilmesi sağlanır. Mikropların çoğalması ve performanslarına yardımcı olmak için rezervuara şekerler, fosfatlar veya nitratlar gibi yiyecekler injekte edilir. Mikropların ürettiği sörfaktanlar ve karbon dioksit petrolün yer değiştirmesine yardımcı olur. Mikrobiyal proseslerde fazla enerji harcanmaz ve hampetrolün fiyatı diğer yöntemlerde olduğu karar etkilenmez.
Yeni metotlar rezervuar kayacının elektrikle ısıtılması, mikrodalgalarla ısıtılması ve sismik dalga stimulasyonudur (tahrik). Bilgisayarla rezervuarın simülasyonu (benzeri) yapılarak ne tür proseslerin uygulanabileceği belirlenir. Geliştirilen donanım ve programlarla çok hızlı veri toplamak mümkündür.
Şekil-6: Asitlendirmeden önce (A) ve sonra (B) oluşumdaki kanalların durumu
2. Saha Prosesleri ve Petrolün Taşınması
Kuyudan çıkarılan hampetrol, gaz ürünler, çeşitli sıvı fraksiyonlar ve su içeren bir karışımdır. Bu karışıma, petrol sondaj sahası içinde bazı ayırma işlemleri uygulanarak hampetrol, gaz ve rezervuarda doğal olarak bulunan zararlı bazı kirlilikler (H2S gibi) ayrılır. Bu prosesler dehidrasyon (su giderme), sweetening (H2S) uzaklaştırma ve stabilizasyon (çözünmüş hafif gaz bileşenlerinin ayrılması) işlemleridir.
Elde edilen gaz ve petrol (veya hampetrol de denir) depolanır, boru hattıyla veya tankerlerle taşınarak rafinerilere gönderilir.
Dünya petrol rezervlerinin çoğu pazar yerinden çok uzaktadır. Petrolün çıkarıldığı alanlardan rafinerilere taşınması en ekonomik olarak deniz ve demiryolu tankerleri ve boru hatlarıyla yapılır.
GERİ (hampetrolden petrokimyasallara)
