Geri Dön

Trakya havzası ve Batı Karadeniz bölgesi doğal gaz zuhurlarının kararlı izotop jeokimyası yöntemi ile incelenmesi

Investigation of natural gas occurences of the Thrace basin and the Western Black Sea region by stable isotope geochemistry

  1. Tez No: 105426
  2. Yazar: HAKAN HOŞGÖRMEZ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. M. NAMIK YALÇIN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Jeoloji Mühendisliği, Geological Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2001
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 209

Özet

1 ÖZET“TRAKYA HAVZASI VE BATI KARADENİZ BÖLGESİ DOĞAL GAZ ZUHURLARININ KARARLI İZOTOP JEOKİMYASI YÖNTEMİ İLE İNCELENMESİ”1996 yılında doktora çalışması olarak başlanan bu çalışma doğal gaz üretimi yapılan Trakya havzasında ve Batı Karadeniz bölgesindeki gazların ana kayasını ve kökenini belirlemek amacıyla yapılmıştır. Trakya havzasında 7 farklı bölgeden sızdırmaz nitelikteki özel tüplere gaz örnekleri ve Ardıç- 1 kuyusundan karot örnekleri alınmıştır. Ayrıca Amasra bölgesinden Ak- 14 ve Ak- 16 kuyularından headspace ve karot örnekleri derlenmiştir. Amasra bölgesinin güneyinde yer alan Aslancı sızıntısından ise sadece yüzey sızıntısı örnekleri alınmıştır. Doğal gaz örneklerinde metan' dan - pentan'a kadar olan hidrokarbonlar ve CO, CO2, N2, H2S gazlarının moleküler bileşim ve miktarlarını belirlemek için (FED) - (TCD) dedektörü olan bir Fractovap 4160 Carlo Erba gaz kromatografisi cihazı kullanılmıştır. Metan, etan, propan bileşenlerinin 13C ve H/D izotop değerlerinin belirlenebilmesi amacıyla önce bileşenlere ayırma için bir gaz kromatografisi ve ayırma düzeneğinden oluşan toepler sistemi kullanılmıştır. Ayırma işleminden sonra izotop değerlerinin saptanması amacıyla gaz kromatografi-izotop oranı kütle spektrometresi (GC-IRMS) cihazıyla metan, etan, pentan ve hidrojen/ dötöryumun izotop oranları saptanmıştır. Olasılı ana kayalardan alınan karot örneklerinde kerojen izotop değerinin belirlenmesi amacıyla kerojenin yakılarak ölçüme hazırlandığı bir sistemden yararlanılmıştır. Karot örneklerinin organik madde miktarı ve diğer özelliklerinin belirlenmesi için LECO - ER-22 ve Rock-Eval piroliz cihazları kullanılmıştır. Karot örneklerindeki organik maddenin türü ve olgunluğunun belirlenmesi için mikroskopik gözlem ve vitrinit yansıması ölçümleri yapılmıştır. Ardıç- 1 kuyusu karot örneklerinde yapılan organik karbon miktarı ve olgunluk tayinlerinin yanısıra TPAO tarafından yapılan ölçümlerden de yararlanılarak havzada olasılı ana kayaların tanımlanmasına çalışılmıştır. Havzada yeterli organik madde miktarı ve olgunluk seviyesine sahip olup, olasılı ana kaya olabilecek birimlerin Hamitabat, Ceylan ve Mezardere formasyonları olduğu belirlenmiştir. Bu çalışma sırasında Ardıç- 1 kuyusu örneklerinde saptanan organik madde türünün Trakya havzasının tümünü temsil etmeyeceği düşünüldüğünden, olasdı ana kayaların organikmadde türleri eski incelemelerden yararlanılarak belirlenmiştir. Bu çalışma sonucunda havza geneli için daha önceki çalışmacılar tarafından detaylı bir organofasiyes çalışmasının yapılmadığı saptanmıştır. Önceki çalışmacılara göre havzada rezervuar kaya niteliğinde olan birimler, sırasıyla Hamitabat, Soğucak, Ceylan, Mezardere, Osmancık ve Danişmen formasyonlarıdır. Benzer şekilde önceki çalışmalarda belirlenen porozite ve permeabilite değerlerine göre Hamitabat, Ceylan, Mezardere, Danişmen formasyonlarına ait kiltaşları örtü kaya niteliğindedir. Trakya Havzasında petrol sisteminin önemli bir unsuru olan kapanlar ve oluşum yaşlarının ayrıntılı olarak değerlendirilmesi sonucunda, havzada genellikle yapısal kapanların ağırlık kazandığı, bazı bölgelerde de stratigrafik kapan ve bileşik kapanların bulunduğu saptanmıştır. Kapanların oluşum yaşları ise bunların havzanın yapısal evrimi süresince farklı dönemlerde meydana geldiklerini göstermektedir. Petrol sistemi süreç ve unsurları açısından Trakya havzasında yapılan bu ayrıntılı çalışma gazların izotop modellemesi sonucunda elde edilen verilerle birlikte anakaya - gaz korelasyonu için kullanılmıştır. Doğal gazların moleküler ve izotopik bileşimlerinin değerlendirilmesiyle ana kayalarının ve kökenlerinin belirlenmesi için farklı sınıflamalar ve modellemelerden yararlanılmıştır. Köken tayininde değiştirilmiş Bernard diyagramı ve moleküler oranlara karşılık 5 13C metan değerlerinin kullanıldığı grafiklerden yararlanılmıştır. Chung vd. [1] tarafından geliştirilmiş gazların izotop değerlerine dayalı model yardımıyla gazların bir karışım gazı mı, yoksa tek bir ana kayadan mı oluştukları belirlenmiştir. Bernard ve Faber [2] tarafından hazırlanan izotop karışım modeli esas alınarak değiştirilmiş bir izotop modeli yardımıyla gazları oluşturan ana kayaların organik madde türü ve olgunluğu belirlenmeye çalışılmıştır. Bu model, karasal ve denizel organik maddeden oluşmuş karışım gazlarının ana kayalarının özelliklerini belirlemek amacıyla da kullanılmıştır. Değirmen köy sahasında üç farklı rezervuardan alınan gazların karışım sonucu oluştukları belirlenmiştir. Kuzey Marmara gaz sahasından alınan gazın ağırlıklı olarak denizel bir ana kayadan oluştuğu ve çok az miktarda karasal organik madde içeren bir ana kayadan da karışma olduğu saptanmıştır. Karaçalı-2 kuyusundan alınan gaz örneğinin denizel organik madde içeren bir ana kayadan oluştuğu ve önemli miktarda biyojenik bir gazla karıştığı belirlenmiştir. Hamitabat sahasında Hamitabat- 1 kuyusundan alman gaz örneğinin Karacaoğlan-1 kuyusu ile aynı moleküler ve izotopik bileşimlere sahip olduğu ve denizel organik madde içeren bir ana kayadan oluştukları saptanmıştır. Hayrabolu-5 ve Tekirdağ-2 kuyularından alınan gaz örneklerinin termojenik kökenli gazları oluşturanana kayasının denizel organik madde içerdiği ve bu gazların geri kalan bölümünün farklı oranlarda biyojenik gaz içerdiği de belirlenmiştir. Sınıflama ve izotop modellemelerine göre yapılan bu çalışmada olası ana kayalarının olgunlukları ve organik madde türleri saptanabilmiş olmasına rağmen, inceleme alanındaki organik fasiyes dağılımına yönelik ayrıntılı bir çalışma olmadığı için gazların, izotop jeokimyası çalışmaları sonucunda hangi formasyonlardan oluştukları belirlenememiş, gaz-ana kaya korelasyonu yapılamamıştır. Anakaya-gaz korelasyonu, Trakya havzasındaki hidrokarbonların petrol sistemi çerçevesinde değerlendirilmesi ile havza ve izotop modellemesi sonucunda edinilen bilgilerin birlikte kullanılması yoluyla denenmiştir. Bu konuyu aydınlatmak üzere farklı noktalarda tek boyutlu modelleme çalışması öngörülmüştür. Önce havzadaki formasyonlara ait tavan yapı haritaları oluşturularak incelenen gaz sahalarının beslenme alanları saptanmıştır. Bilgisayar destekli modelleme çalışması beslenme alanları içinde seçilen noktalarda yapılmıştır. Modelleme çalışması sonucunda olasılı ana kayaların, izotop modellemesinde belirlenen olgunluk değerlerine farklı jeolojik zamanlarda ulaştıkları görülmüştür. Bu nedenle, bilgisayar destekli modelleme çalışması ve izotop modellemesinin yanısıra, bir diğer sınırlama parametresi olarak kapan oluşum yaşı göz önünde bulundurulmuştur. Böylelikle gazları oluşturan ana kaya ve/veya kayalar belirlenebilmiştir. A bölgesindeki Değirmenköy sahası Soğucak rezervuarmdaki gazın karasal organik madde içeren ana kayasının Al, A2 noktasındaki Ceylan formasyonu olduğu, denizel organik madde içeren ana kayasının ise Al noktasındaki Mezardere formasyonu olduğu ve Mezardere formasyonun aynı zamanda karasal organik madde içermesi nedeniyle Ceylan formasyonundan oluşan gaza ihmal edilebilir bir miktarda katkı da bulunduğu; Osmancık rezervuarmdaki gazın denizel ve karasal organik madde içeren ana kayasının Al noktasındaki Mezardere formasyonu; Danişmen rezervuarmdaki gazın karasal ve denizel organik madde içeren ana kayasının da benzer olarak Al noktasındaki Mezardere formasyonu olduğu saptanmıştır. A beslenme alanı içinde yer alan Kuzey Marmara sahasındaki gazın ise Al, A2, noktalarındaki Hamitabat formasyonundan oluştuğu belirlenmiştir. B bölgesindeki Karaçalı kuyusu Osmancık rezervuarmdaki gazın termojenik kökenli kısmının Bl noktasındaki Mezardere formasyonundan oluştuğu saptanmıştır. C beslenme alanı içinde bulunan Hamitabat ve Karacaoğlan gaz sahalarından, Hamitabat- 1 kuyusu gaz örneğinin, C3 noktasındaki Hamitabat formasyonundan; Karacaoğlan -1 kuyusundaki gazın ise C4 noktasındaki Hamitabat formasyonundan oluştuğu belirlenmiştir. Hayrabolu-5 kuyusundan alınan gaz örneğininDİ ve D2 noktalarındaki Mezardere formasyonundan oluşabileceği saptanmıştır. Yetersiz bilgiye sahip olunan Tekirdağ-2 kuyusundaki gazın ise El, £2 noktasındaki Mezardere formasyonlarından oluşabileceği öngörülmüştür. Amasra bölgesinde AK- 14 ve AK- 16 kuyularından alınan gaz örneklerinin moleküler ve izotop bileşimleri belirlenerek, gazların olasılı ana kayalarının saptanmasına çalışılmıştır. Petrol sistemi yaklaşımıyla değerlendirilen inceleme alanında, Yılanlı, Alacaağzı ve Kozlu formasyonları olasılı ana kayalar olarak belirlenmiştir. Karbonifer kömürlerinde birikmiş gazlarda desorpsiyon ve difüzyondan kaynaklanan ikincil etkilerin yanısıra yoğun bir bakteriyel etkinin bulunduğu belirlenmiştir. İki farklı bölümden oluşan gazların termojenik kısmını Karbonifer kömürlerinin oluşturduğu, biyojenik kısmının ise günümüzdeki bakteri etkinliği sonucu oluştuğu saptanmıştır. Gazların termojenik kısmını oluşturan kömürlerin olgunluklarının en çok 1.2 % Ro olabileceği belirlenmiştir. Ulus havzasının kuzey batısında yer alan Aslancı yüzey sızıntısından alınan gaz örneklerinin değerlendirilmesi için de benzer bir çalışma yapılmıştır. Yüzeyden alınan gaz örneklerinin termojenik kökenli olduğu saptanmıştır. İzotop modellemelerine göre, bu gazın denizel bir ana kayadan oluştuğu, bu ana kayanın olgunluğunun ise 1.0-1.2 % Ro arasında değiştiği belirlenmiştir. İzotop modellemesinde belirlenen özellikler ve önceki çalışmacıların organik jeokimyasal analiz sonuçlarına göre bu gazların ana kayasının Ulus formasyonu olduğu öngörülmüştür.

Özet (Çeviri)

SUMMARY“INVESTIGATION OF NATURAL GAS OCCURENCES OF THE THRACE BASIN AND THE WESTERN BLACK SEA REGION BY STABLE ISOTOPE GEOCHEMISTRY”This PhD study commenced in 1996 with a scope of determining the source and origin of the natural gas occurences of the Thrace Basin and of the Western Black Sea region. The gas samples were taken from 7 different sites in the Thrace Basin, using special leakproof tubes. Core samples were also taken from the Ardıç- 1 well. As for the Black Sea region, headspace and core samples were taken from the Ak-14 and Ak-16 wells in the Amasra area. The Aslanci gas seepage, located to the south of the Amasra area, was the only surface gas sampling site in the Black Sea region. A Fractovap 4160 Carlo Erba gas chromatograph, equipped with a (FID) - (TCD) dedector, was used to determine the types of hydrocarbons present and the molecular composition and amount of CO, C02, N2, H2S gases in the natural gas samples. A gas chromotograph and Toepler system were first used to seperate the gas samples into components in order to obtain 13C and H/D isotopic compositions of methane, ethane and propane. The isotopes, including methane, ethane, propane and hydrogene/deutorium were then measured, using a gas chromatograph-isotope ratio mass spectrometer (GC-IRMS). Kerogene isotopes of possible source rock samples were also measured, using a system in which the kerogene was combusted prior to the analysis. Organic matter content and other characteristics of the core samples were measured with LECO-IR-22 and Rock-Eval pyrolysis instruments. Vitrinite reflectance and microscopic study was performed in order to determine the maturity and type of organic matter present in the core samples, respectively. In addition to the organic carbon content and maturity measurements in the Ardıç- 1 well core samples, the studies conducted by Turkish Petroleum Company were also used to define the possible source rocks in the Thrace Basin. As a result, the Hamitabat, Ceylan and Mezardere Formations were found to be the most probable source rocks in the Thrace Basin in terms of their high organic matter contents and maturity. Since the type of organic matter determined in the Ardıç- 1 well during this study can not represent the whole Thrace Basin, a literature survey of the previous work was carried out in order to determine the organo-facies of possible source rocks. Adetailed organo-facies study, however, has not been with in the frame of the previous studies. According to the previous work, the Hamitabat, Soğucak, Ceylan, Mezardere, Osmancık and Danişmen Formations can be considered as potential reservoir rocks. Similarly, based on the porosity and permeabilty values determined in the previous studies, the claystones of the Hamitabat, Ceylan, Mezardere, Danişmen formations comprise the cover rocks. An evaluation of the traps and age of formation of them in the Thrace Basin has led to a conclusion that structural traps are the most dominant while stratigraphic and combination traps do also exist in some areas. The age of trap formation indicates that they were formed at different stages during the structural evalution of the Thrace Basin. These detailed work of the Thrace Basin for petroleum sytem evaluation and its components, together with the data obtained from isotope modelling were used for the source rock-gas correlation study. Different classifications and models were used to establish the source rocks and origin of the natural gases based on their molecular and isotopic compositions. A modified Bernard diagram and molecular ratio versus 5 C methane graphs were used to determine the origin of the gas samples. A mixed gas origin versus generation from a single source rock was investigated using a model developed by Chung et al. [16]. A modified isotope model based on isotope mixing model of Bernard and Faber [23] was used to determine the type of organic matter and maturity of the source rock that produced the respective gases. The same model was also used to determine the source rocks of the mixed gases, generated from terrestrial and marine organic matters. The gases collected from three different reservoirs in the Değirmenköy field are found to be of mixed origin. The gas samples from the North Marmara gas field yielded largely marine source rocks, mixed with a gas that derived from a source rock, containing terrestrial organic matter. The gas sample from the Karacah-2 well was similarly found to be formed from a marine organic matter bearing source rock, but in this case the gas was contaminated largely with a biogenic gas. The gas sample taken from the Hamitabat- 1 well in the Hamitabat field has the same molecular and isotopic composition with that of the Karacaoğlan-1 well and was found to be derived from a marine organic matter bearing source rock. The source rock of the thermogenic component of the gas samples taken from the Hayrabolu-5 and Tekirdağ-2 boreholes comprises marine organic matter, while rest of the gases was found to be a mixture of biogenic gas of different proportions.Although the maturity of the source rocks and the types of organic matter were determined successfully during this study, the gas-source rock correlation, i.e. determination of the gas generating formations, could not be made due to the absence of detailed studies of organic facies distribution in the area. The source rock - gas correlation was, however, tried by evaluating the respective petroleum system and by using the isotope and basin modelling data of the Thrace Basin. ID modelling of different sites was performed to clarify the correlation problem. Isopach maps of different formations in the basin were prepared to locate the kitchen areas of the gas fields. Computer modelling studies were then conducted at selected sites within the possible kitchen areas. These studies have shown that the possible source rocks of the Thrace basin reached to that maturity obtained by the isotope modelling at different geological periods. Therefore, the age of trap formation is considered as another constraining factor, in addition to the computer and isotope modellings. Thus, the source rocks of the gases could be determined. The terrestrial organic matter bearing source rock of the gas in the Soğucak resorvoir of the Değirmenköy field of the Region - A was found to be the Ceylan Formation at Al and A2 sites, while marine organic matter bearing source rock was the Mezardere Formation at Al site. The Mezardere Formation was also found to have contributed, though in negligable amount, to the gas derived from terrestrial organic matter since the Mezardere Formation also contains some terrestrial organic matter. Marine and terrestrial organic matter bearing source rock of the gas in the Osmancık resorvoir was determined to be the Mezardere Formation at Al site. Similarly the Mezardere Formation was found to be the marine and terrestrial organic matter bearing source rock of the gas in the Danişmen resorvoir. The Hamitabat formation at Al, A2 sites was found to be responsible for the origin of the gas in the North Marmara gas field. Thermogenic portion of the gas in the Karaçalı borehole, the Osmancık resorvoir, was found to have originated from the Mezardere formation at Bl site. As for the Hamitabat and Karacaoğlan gas fields in the C area, the gas samples from the Hamitabat - 1 well and that of the Karacaoğlan- 1 well were found to have originated from the Hamitabat formation at C3 and C4 sites, respectively. The gas sample taken from the Hayrabolu-5 well may have formed from the Mezardere formation at Dl and D2 sites. The gas of the Tekirdağ- 2 well may have formed from the Mezardere formation at El and E2 sites. Molecular and isotopic composition of the gas samples collected from the AK-14 and AK-16 wells in the western Black Sea region was studied so as to determine the possiblesource rocks. The area was evaluated by using the petroleum system approach and as a result, the Yılanlı, Alacaağzı and the Kozlu formations were found to be possible source rocks. Secondary effects due to desorption and diffusion, and intense bacterial reworking were detected in the accumulated gas of the Carboniferous coals. The thermogenic portion of the gases was found to have originated from the Carboniferous coals while the biogenic portion was found to be the result of bacterial activity. Maturity of coals responsible from the thermogenic portion of the gases was obtained to be a maximum of 1.2 % Ro. A similar study was carried out to evaluate the gas samples collected from the Aslanci surface seepage, located to the north of the Ulus basin. A thermogenic origin was found for these surface gas samples. Isotope modelling has shown that this gas was originated from a marine source rock and maturity of the source rock was in between 1.0-1.2 % Ro. The Ulus formation is considered to be the source rock for these gases based on isotope modelling and the previous organic geochemistry data.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    855613

    Batı Karadeniz ve Trakya bölgesi pliyosen ve kuvaterneristiflerinin sedimantolojisi ve çökel sistemlerin incelenmesi, Türkiye

    Sedimentology and depositional systems of pliocene and quaternary sequences in western Black Sea and Thrace region, Turkey

    SONGÜL YILDIZ ÇİFTÇİ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Jeoloji MühendisliğiAnkara Üniversitesi

    Jeoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YUSUF KAĞAN KADIOĞLU

  2. Tez No

    427333

    The Ancient South Marmara Harbors

    Antik Güney Marmara Limanları

    SERKAN GÜNDÜZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    ArkeolojiUludağ Üniversitesi

    Arkeoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA ŞAHİN

    PROF. DR. MARTİNA SEIFERT

  3. Tez No

    374158

    Marmara Denizi, Batı Sırtı'nda gaz ve olası gaz hidrat birikimlerinin 2B ve 3B sismik veriler ışığı altında araştırılması ve haritalanması

    Mapping and exploration of gas and possibly gas hydrate accumulation in Western High, Sea of Marmara in light of 2D-3D high resolution seismic data

    HAKAN SARITAŞ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Deniz BilimleriDokuz Eylül Üniversitesi

    Deniz Bilimleri ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÜNAY ÇİFCİ

  4. Tez No

    15392

    Marmara akarsu havzasının Sarımeşe sırtları ile Marmara Ereğlisi arasındaki kesiminin jeomorfolojisi

    Başlık çevirisi yok

    HÜSEYİN ABDİOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1991

    Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi

    PROF.DR. M. YILDIZ HOŞGÖREN

  5. Tez No

    374151

    Marmara Denizi'nin Tekirdağ ve Orta Marmara çukurlukları arasındaki alanın jeolojisi ve Trakya Havzası ile korelasyonu

    Geology of the Marmara Sea between Tekirdag and Mid-Marmara basins and correlation with thrace basin

    ŞEBNEM ELBEK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Deniz BilimleriDokuz Eylül Üniversitesi

    Deniz Bilimleri ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ATİLLA ULUĞ

    PROF. DR. NACİ GÖRÜR

Geri Dön