Araştırma ve arazinin incelenmesi
Petrol araştırmalarına yön veren tek kesin bilgi, petrolün yalnız tortul havzalarda bulunmasıdır. Petrol yatakları bakımından o güne kadar incelenmemiş bir arazide petrol aranacağı zaman, havzanın tortul yapısını belirleyebilmek için yüzeyin jeolojik durumunu dikkatle incelemek ve sızıntı olup olmadığını araştırmak gerekir; daha sonra yüzeyde ve toprak yüzeyine yakın yerlerde ya yerçekiminin veya tabii magnetizmanın, ya da suni olarak yaratılan esnek dalgaların ölçülmesini hedef tutan jeofizik araştırmalara başvurulur; çünkü bu büyüklükler toprak altındaki tabakaların yapısına göre değiştiğinden arazi hakkında bilgi verir. Magnetik metot ile kayaların mıknatıslanma özelliklerinde ve kalıcı mıknatıslanma değerlerinde meydana gelen değişikliklere bağlı olan yer magnetik alanının distorsiyonları kaydedilir. Tortul araziler genellikle magnetik olmadığı için, bu araştırma özellikle tabanın, eski yanardağ kayalarının incelenmesini sağlar. Uçakla yapılan magnetik alan ölçümleri, çok geniş bölgelerin rölövesinin çıkarılmasını ve önemli yapı aykırılıklarının tespit edilmesini sağlar. Bu araştırmalarda kullanılan uçağın altında, Yer’in magnetik alanının vektörüne göre otomatik olarak yönelen ve Yer magnetik alanının toplam şiddetini ölçen bir cihaz bulunur.Yerçekimi metodu’yla, değişik yoğunluktaki tortul kayaların etkisiyle Yer’in çekim alanında meydana gelen değişimler ölçülür. Pratikte, yerçekimi ivmesinin g değerlerini birbiriyle karşılaştırmak yeterlidir; bu karşılaştırma «gravimetre» denen küçük bir burulma terazisiyle yapılır. Sismik metot’ta, patlayıcı maddelerle yaratılan suni dalga alanı meydana getirilir; bu alanın yayılması, toprak altındaki tabakaların esnekliğine bağlıdır. Toprak yüzeyine yerleştirilen detektörler, kırılarak (kayalar tarafından kırılan ve incelenen kayaların derinliğinden çok daha büyük mesafeleri aşarak geri dönen dalgalar) veya yansıyarak (sismograflar empülsiyon yayma bölgesine daha fazla yaklaştırıldığında, çeşitli tabakalar tarafından peş peşe yansıtılan dalgalar) geri dönen empülsiyonları kaydeder. Diğer bütün usuller arasında, yapı aykırılıklarının muhtemel konumu üzerine en fazla bilgi veren bu usuldür, fakat, araştırmanın en emin yolu yine de kuyu açmadır. Yalnız, maliyetinin çok yüksek olması (en ucuz kuyularda 50 000 ile 100 000 dolar, «wild-cat» tipi kuyular için 1 milyon dolar) jeofizik metotların daha çok kullanılmasına yol açar.
Kuyu açma, kontrol ve üretime başlama
Petrol kuyuları, «matkap ucu» denilen bir aletin döndürülmesiyle «rotary» metoduna göre açılır; bu usul, darbeli sonda veya darbeli kuyu açma usulünün yerini tamamen almıştır. Matkap ucu, iç içe geçerek vidalanan sondaj çubuklarına bağlıdır; sonda çubuğu bir Dizel motoruyle veya ender olarak bir buhar makinesiye çalıştırılır. Bununla beraber, kuyu dibine indirilen döner bir cihaz da (elektrik motoru veya hidrolik türbin) matkabı döndürebilir. Türbinle kuyu açma denemeleri çok başarılı sonuçlar vermiş ve bu yeni usul S.S.C.B.’de oldukça yaygınlaşmıştır. Kullanılan metot ne olursa olsun, tahkimat borularının ve delgi çubuklarının kuyuya yerleştirilmesi için «derrick» denen bir kule gerekir. Yumuşak bir arazide aletin dönme hızı dakikada 500 devire çıkabilir ve saatte birkaç metre ilerler; fakat sert bir kayaya rastlandığı zaman hız dakikada 30 devire, ilerleme ise 15 sm’ye düşer ve matkap ucu birkaç saat içinde tamamen aşınabilir. Bu durumda, bütün boru dizisini, bocurgat ve makaralı palanga yardımıyle yukarıya çekerek matkap ucunu değiştirmek gerekir. Bu fırsattan yararlanarak, kuyunun içine, hem delme sırasında, hem de petrol fışkırdığı zaman kuyu çeperlerini destekleyecek bir boru sistemi döşenir ve çimentoyla sağlamlaştırılır. Bu boruların çapı kuyu dibine doğru küçülür ve kuyu açma işlemi gitgide daha küçük bir matkap ucuyle yürütülür; böylece kuyu, 200 m’ye kadar 38 sm, 1 200 m’ye kadar 28 sm, 2 000 m’ye kadar 20 sm, daha sonra da 15 sm çapında kademeli bir görünüş kazanır. Kuyu açma tekniğinde kaydedilen çok önemli bir gelişme de, kuyu dibine akıtılan sondaj çamurlarının en iyi şekilde değerlendirilmesi olmuştur; bu çamurlar, kuyu içindeki kaya parçalarını dışarı atmağa ve petrol bulunduğu zaman, yatak basıncını dengeleyerek fışkırma tehlikesini azaltmağa yarar. Yoğunluğu ve başka özellikleri dikkatli bir şekilde incelenen çamur, pompalar yardimiyle, kuyu açma borularının içinden kuyu dibine gönderilir ve kuyu çeperiyle boru arasındaki halka şeklinde boşluktan yeryüzüne çıkar; burada toplanarak süzülür ve yeniden kuyuya gönderilir. Çamur içinden toplanan artıkların analizi, jeologa, kuyu açılan arazi hakkında fikir verir; fakat gerektiğinde incelemek için, özel bir matkap ucuyle araziden silindir şeklinde bir eşantiyon, «karot» kesilerek çıkarılabilir. Petrol arazileri okyanusların altında da uzanır ve denizde kuyu açma usulleri, son on yılda büyük bir hızla gelişmiştir; derrick ve bütün kuyu açma malzemesi bir sal üzerine veya su derin değilse, bir platform üzerine yerleştirilir. «Off shore» denen bu kuyu açma usulü tabii ki karada yapılanları daha pahalıya mal olur; fakat petrol yataklarının, özellikle A.B.D.’dekilerin gitgide kuruması, petrolü karalardan çok açık denizlerde arama zorunluğunu doğurmuş pek yakında binlerce metre derinlikteki okyanuslarda kuyu açarak petrole rastlanacağı ümit edilmektedir.Petrol yataklarının en verimli şekilde işletilmesi ve üretim
Açılan kuyu bir petrol yatağına ulaştığı zaman, hidrokarbonların varlığı, çamur ve artıklarda rastlanan petrol veya gazla belli olur ve kuyunun işletilmesine karar verilir; o zaman, bir üretim sütunu petrol yatağına kadar indirilir ve kuyunun başına, değişik boyutlu vanalarla kuyunun üretim debisini ayarlarlamağa yarayan rakorlar yerleştirilir; bu bütüne Verimi arttırmak için, ikinci üretim metotları kullanılarak (kuyudan çıkan gazın yeniden kuyuya gönderilmesi, petrolün bulunduğu oluşumun altına basınç altında supüskürtmesi) basıncı aynı seviyede tutmak gerekir.Böylece, hidrokarbonların yaklaşık olarak yarısı çıkarılabilir; verimli usullerle çıkarılamayan diğer yarısı da yatak içinde kalır.Petrolün ve tabii gazın nakli
Petrol alanları,çogu zaman kullanma yerlerinden çok uzakta bulunur; bu yüzden petrolü rafinerilere iletmek için, kuyudan en yakın yükleme limanlarına kadar uzanan pipeline’lar günden güne daha büyükleri yapılan tankerler kullanmak gerekir; günümüzde 150 000 t’luk akaryakıt gemileri servise konmuştur. Hava şartlarının bozuk olması veya bazı imkansızlıklar yüzünden seyrüseferde doğacak aksaklıkları karşılamak için gereken stoklar, yükleme ve boşaltma limanlarındaki depolarda yapılır. Kuveyt’teki dünyanın en büyük deposu, yakaşık olarak 100 000 m3 kapasitededir. Tabii gaz uzun zaman yalnız pipeline’larla iletildi; fakat «metan gemisi» denen ve düşük sıcaklıkta sıvılaştırılmış gaz taşıyan özel gemilerin servise konması, nakliyatın ucuza mal olmasını ve gazın daha rahat nakledilmesini sağladı.Rafinaj
Hem belirli nitelikte ürünler elde etmek, hem de elde edilen değişik damıtma ürünlerini en verimli şekilde kullanmak için, hammadde, «rafinaj» adı altında toplanan bazı işlemlerden ve dönüşümlerden geçirilir.Bir laboratuvar analizi, önce ham petrolden elde edilebilecek işlenmiş ürünlerin miktarı ve kalitesi hakkında bilgi verir; buhar basıncının yüksek olması petrolde gazların bulunduğunu, viskozite ve yoğunluğun fazla olması da, benzin oranının düşük veya parafin ile bitüm oranının yüksek olduğunu gösterir. Daha sonra yapılan damıtma denemeleri, ayrımsal damıtma ürünlerinin toplanmasını ve analizini sağlar; ürünler, bütün rafinaj işlemlerinin küçük ölçeklerde yapıldığı «pilot tesisler»de tam olarak incelenir; bu rafinaj işlemleri üç grupta toplanır: karmaşık hidrokarbon karışımlarının ayrılması istenmeyen elementlerin ayrılması; yeni maddelerin sentezi. Gerçekten de petrolün kimyasal yapısı çok değişkendir: sadece her yatağa göre değişen dört temel hidrokarbonun (parafinler, olefinler, naftenik ve aromatik hidrokarbonlar) oranına değil, kısmen veya tamamen giderilmesi gereken çeşitli maddelerin (gaz, kükürt hidrojen ve merkaptan gibi bileşikleriyle oranı yüzde 3'e kadar çıkabilir, az veya çok tuzlu su, oksijenli ve azotlu bileşikler, eser halinde madenler v.b.) oranına da bağlıdır. İşleme usulleri, katalizörler, sıcaklıklar, basınçlar, karışım oranlan ve diğer işlem şartları, ticari ve iktisadi incelemelerle elde edilen verilere (işlenecek ham petrolün ve elde edilecek işlenmiş ürünlerin niceliği ve niteliği) göre seçildiği için, başlıca iki tip rafineri usulü ayırt edilir: en çok kullanılan ürünlerin (yakıtlar) üretildiği rafineri usulleri ve bunlardan başka yağlama yağlan, parafinler, bitümler gibi ikinci dereceden maddelerin üretildiği rafineri usulleri. Rafinajın temel işlemi, sürekli ayrımsal damıtmadır, önceden 360°C’a kadar ısıtılan ham petrol, hafif ürünlerin ayrıldığı bir veya birkaç tablalı sütuna gönderilir; hafif ürünler damıtma kulelerinin baş kısımlarında damıtılarak yoğunla ştırılır; ara ürünler yan kısımlardan, artıklar ise kulelerin dibinden alınır. Bu ilk damıtmadan elde edilen ham ürünlerin, satışa çıkarılmadan önce mutlaka arıtılması ve işlenmesi gerekir. Ham petrolden damıtılan hafif benzinlerin kararlı hale getirilmesi, yani bileşimindeki bütan ve pıo-panın giderilmesi, daha sonra da aşındırıcı ve kötü kokulu kükürtlü bileşikleri yok eden bir katalizör veya ayıraç yardımıyle temizlenmesi gerekir.
Ağır benzinler, patlamalı motorlarda kullanılmak üzere reforming işleminden geçirilmelidir. Bu işlem, 500° C’ta ve 35 kg/sm2′lik bir basınç altında, bir platin katalizör eşliğinde yapıiır; hidrojen açığa çıkan tipik bir tepkime sırasında, düşük kaliteli naftenler aromatik hidrokarbonlara dönüşür. Bu tepkimeye, diğer tepkimeler, özellikle kükürt giderme tepkimeleri eşlik eder ve sıkıştırma oranı yüksek motorlarda kullanılan, oktan indisi yüksek süperyakıt elde edilir.
Uçak benzinleri, gaz halindeki hidrokarbonlardan sentez yoluyle elde edilir. «Alkilasyon» adı verilen bu işlemde, katalizör olarak sülfürik asit veya hidroflüorik asit kullanılır ve sadece, çok büyük bazı rafinerilerde uygulanır. Yakıtların kalitesi,en son kurşun tetraetil ve diğer bazı katılma ürünleri ilave ederek arttırılır.
Gazyağı, ham petrolün damıtılmasıyle elde edilen ürünler içinde, uzun süre, en çok kullanılanı oldu; elektrikle aydınlanmanın genelleşmesinden önce fitilli lambalarda yakıt olarak kullanılıyor ve petrolden elde edildiği için bu lambalara kısaca «petrol lambası» deniyordu. Gazyağı, lambalardan başka soba yakıtı olarak da çok kullanılır. Çabuk tutuşmasına yol açan benzinin gazyağına karışmasını bir dereceye kadar önlemek için, gazyağının parlama noktası 40° C’ı geçmemelidir. İşlenmemiş gazyağlarında, gazyağını isli yapan aromatik hidrokarbonlar bulunur ve bunların, sülfürik asitli, kükürt dioksitii özel rafinaj işlemlerinden veya diğer aromatik hidrokarbonları giderme işleminden geçirilmesi gerekir. Gazyağının günümüzdeki en önemli uygulama alanlarından biri de, reaktör yakıtı veya tepkili uçaklarda özel yakıt olarak kullanılmasıdır. Hızlı Dizel motorlarının yakıtı olan gazoil, katalitik hidrojenleme işlemiyle kükürtten temizlenmelidir. Ham petrolde benzinden daha fazla kükürt varsa, 500° C’ta, kobalt – molibden’li bir katalizör eşliğinde cracking işleminden geçirilebilir; böylece elde edilen benzin yüksek kalitelidir. Cracking ve damıtma işlemlerinin ağır artıkları, sanayide ve evlerde ısıtma için kullanılan “fuel-oilleri veya ağır mazotları meydana getirir. Ağır ürünler (yağlar, parafinler ve bitümler), ilk ayrımsal damıtma artığının vakum altında damıtılmasıyle ve bu artığın vakum altında asfalt giderme işleminden geçirilmesiyle elde edilir.
Bileşimlerindeki kararsız ve aromatik bileşiklerin çıkarılması için bu maddelerin bir eritici (fenol veya fürfürol) yardımıyle işlenmesi, sonra da döner tamburlar üzerinde, —20°C’ta filtre edilerek parafin giderme işleminden geçirilmesi gerekir. Parafin’in ve parafindeki petrol mumlarının ayrılması, propan veya keton gibi bir eriticiyle kolay-laştırılır; ayırma işleminden sonra, 200°C’ta, soğurucu killer yardımıyle yağın rengi açılır. Bazı rafinerilerde, yağlama yağlarının elde edilmesi veya renginin açılması yerine, katalitik hidrojenleme işlemi uygulanır. Çatı ve yol kaplamalarında kullanılan bitüm’ler, eritici vazifesi gören propanla çökeltiien değişik miktardaki asfaltın katılmasından sonra, vakum altında yapılan damıtmanın artığı olarak elde edilir. Bazı rafinerilerde, ağır ürünlerin ayrılması, kauçuk, mürekkep ve elektrot üretiminde kullanılan petrol koku’na. kadar sürdürülür.
İşlenmiş ürünlerin dağıtımı
Rafinerilerden çıkar perol ürünleri, sadece diğer sanayi kollarını beslemekle (gaz, fuel-oil, termik santrallar da, demir-çelik sanayiinde ve şebekelerde kullanılan diğer yakıtlar, kimyasal maddelerin üretiminde hammadde olarak kullanılan gaz ve benzin) kalmaz, ülkedeki sınai ve özel kuruluşların ihtiyacını da karşılar. «Dağıtım» adı altında toplanan stoklama, kalite kontrolü, satış ve alıcıya teslim işlemleri, evlerde büyük ölçüde kullanılan bütan, çeşitli benzinler, yakıtlar fuel-oil, motor yağları gibi ürünler ağır bastığı için, çok güçlü bir ticari ve teknik teşkilatlanma gerektirir. Dağıtım şekli, rafinerilerin bulunduğu yere de bağlıdır. Başlangıçta, rafinerilerin üretim yerlerinde kurulması (Pensylvania, Kafkasya, Romanya, İran) ve işlenmiş ürünlerin denizyoluyle kıyılardaki depolara nakledilmesi daha ucuza mal oluyordu. Fransa, büyük limanlarında (Dunkerque, Le Havre, Rouen, Bordeaux, Sete ve Berre gölü) petrol rafinerisi kuran ülkelerin ilkidir. Pipe-line tekniğinde ki ilerlemeler, bu çeşit petrol nakliyatı ile denizyollanyle yapılan nakliyat arasında rekabete yol açtı ve bunun sonucu, büyük tüketim merkezlerinde rafineriler kurulmağa taşlandı; nitekim, kıta Avrupa’sının petrol ihtiyacı, AVilhelms-haven, Rotterdam, Lavera ve Genes’den gelen pipeline’larla beslenen, Renanie, Alsace, Bavyera ve İsviçre’deki yeni rafinerilerle karşılanmaktadır.Rafinerilerden çıkan ürünlerin kamyon veya vagonlarla nakledilmesi ve bu ürünlerden bazılarının nakledilebilir hale getirilmesi için, biçok ara stoklama deposu kullanılır; nitekim propan ve bütan büyük alıcılara konteynerlerle, küçük tüketicilere ise tüplerle teslim edilir; yağlama yağları fıçılarda veya bidonlarda, bitümler fıçılarda veya çantalarda, parafinler karton kutularda, özel benzinler bidonlarda veya bazen cerikan’larda satılır. Buna karşılık fuel-oil gibi yakıtlar alıcıya tankerlerle teslim edilir; benzin ve mazotun büyük bir kısmı kara yollarındaki servis istasyonlarında satılır; uçak yakıtları ve reaktör yakıtları havaalanlarındaki depolara teslim edilir, buradan da tankerlerle uçaklara doldurulur; bazı büyük havaalanları, ucunda bir dağıtım ağzı bulunan yeraltı şebekeleriyle donatılmıştır. Gemilerin mazot yakıt ikmali, limanlarda fuel-oil ve mazot depolarından yapılır. Kıyılardaki depolar tankerlerle, diğer depolar da kamyonlarla, demiryolu veya pipe-line’larla rafineriler tarafından beslenir.
Petrolle ilgili sanayiler. Petrol sanayii, bir kısmı petrol şirketleri tarafından denetlenen, deniz ve nehir donanımı, pipe-line’la nakliyat, tabii gaz sanayii, petrokimya* gibi çeşitli yan kuruluşlarla tamamlanır.
