Petrol çıkarma süreci son derece pahalı ve zaman alıcıdır. Hammaddenin varlığını doğrulamak için bir dizi ölçüm, test, örnekleme ve son olarak kuyu açma gerektirir. Elbette, kayanın gözenekliliği veya alt tabakanın viskozitesi gibi bir dizi zorluk vardır. Geçmişte, keşfedilen yataktan yalnızca %10 ham madde çıkarılırdı ve geri kalanı yer altında bırakılırdı. Modern madencilik teknolojileri sayesinde ham petrol ve doğal gazın geri kazanım derecesi %60'ın üzerine çıkmıştır.
Doğal gazın çıkarılması
Doğal gaz, Dünya kabuğunun dış tabakasında, yani litosferde bulunur. Organik maddelerin milyonlarca yıldır devam eden farklı basınç ve sıcaklık koşulları altında dönüşümü sonucu oluşmuştur. Doğal gaz esas olarak metan (CH 4 ) ve homologlarından (C 3 -C 4 ) oluşur . Bileşimi büyük ölçüde çıkarıldığı tortunun türüne bağlıdır. Elbette, doğal gaz metan ve homologlarının yanı sıra azot, su, hidrojen sülfür veya karbondioksit gibi bir dizi istenmeyen bileşen de içerir.
Doğal koşullar altında gaz ham petrole eşlik edebilir veya ayrı olarak bulunabilir. Esas olarak iki biçimde bulunur: su veya petrolde serbestçe çözünmüş bir gaz olarak veya kayalar veya kömür tarafından emilmiş biçimde.
Endüstriyel yöntemlerle üretilen gaz
Endüstriyel yöntemlerle çeşitli gaz türleri elde edilebilir:
a) Sıvılaştırılmış gazlar – halk arasında LPG (Sıvılaştırılmış Petrol Gazı) olarak bilinir. Başlıca bileşenleri propan (C 3 H 8 ), bütan ve izobütandır (C 4 H 10 ). Esas olarak ham benzinin, ham petrolün stabilize edilmesi veya reform, kraking ve piroliz işlemlerinden elde edilen rafineri gazlarının işlenmesiyle elde edilirler.
b) Şehir gazı – kömürün düşük ve orta sıcaklıkta karbonizasyon koşullarında elde edilir.
c) Kömür gazı – yüksek sıcaklıkta kömür gaz giderme işleminde üretilir.
d) Kömür gazlaştırmasından elde edilen gaz – 900°C’nin üzerindeki sıcaklıklarda su buharı ve oksijen karışımı ile kahverengi kömür veya siyah kömür üzerinde etki ederek elde edilir. Bileşimi kullanılan gazlaştırma teknolojisine bağlıdır. En önemli ekonomik faktör, CO ve H 2 karışımının (sözde sentez gazı) üretilmesidir.
Gaz yakıtların uygulamaları ve avantajları
Gaz yakıtlarının birçok avantajı vardır. Bunlar öncelikle yüksek enerji verimliliği ile karakterize edilir. Ayrıca, sabit bir yanma sıcaklığı sağlar, kullanıcı için depolama gerektirmez ve duman olmadan yanar (kül ve kükürt oksit emisyonları olmadan). Doğal gaz değerli bir enerji taşıyıcısı ve endüstride önemli bir hammaddedir: kimyasal (sentez gazı üretimi), enerji (pistonlu yanmalı motorlar, gaz türbinleri, jeneratörler), inşaat (üretim, cam, çimento ve yapı seramikleri) ve metalurji (ısıtma fırınları).
Petrolün çıkarılması
Yeni bir petrol sahasının yerini seçmek oldukça karmaşık ve masraflı bir süreçtir. Petrol yatakları oluşturabilecek uygun jeolojik yapıları aramak için sismik araştırmalar yapılmasıyla başlar. Bu amaçla iki araştırma yöntemi kullanılır. Birincisi, yatağın yakınında yeraltı patlamaları yapmayı ve konumu ve boyutu hakkında bilgi edinmenizi sağlayan sismik reaksiyonları gözlemlemeyi içerir. İkinci yöntem, bu verileri doğal olarak oluşan sismik dalgalardan elde etmektir.
Petrol çıkarma işleminin ilk aşaması, zeminde derin bir delik açmaktır. Daha sonra, delinmiş deliğe bir muhafaza borusu (çelik boru) yerleştirilir ve tüm yapının stabilitesi sağlanır. Sonraki aşamada, çıkarılan petrolün daha fazla akışını sağlamak için daha fazla delik açılır. Açılan kuyudaki kirleticileri çözmek için genellikle karbonat ve kireç oluşumlarını etkili bir şekilde asitleştiren ve kireç, pas ve karbonit birikintilerini temizleyen hidroklorik asit kullanılır. Hidroklorik asit ayrıca delme işleminden sonra kalan çimento kalıntılarını temizlemek için de kullanılır. Bir sonraki aşamada, bazen "Noel ağacı" olarak adlandırılan kuyunun tepesine özel bir tesisat yerleştirilir. Petrol ve gazın basıncını ve akışını düzenlemek için tasarlanmış bir dizi kombine vana, boru ve bağlantı parçasıdır.
Tüm aparatın bağlanmasından sonra, birincil geri kazanım aşaması gerçekleşir. Bu işlemde petrol çıkarmak için, örneğin yerçekimi drenajı gibi birçok doğal mekanizma kullanılır. Birincil aşamadaki geri kazanım oranı genellikle %15’i geçmez. Daha fazla çıkarma ile yeraltı basıncı düşer ve petrolü yüzeye çıkarmaya devam etmek için yetersiz kalır. Bu noktada ikincil geri kazanım adımı başlar.
Petrolün ikincil geri kazanımı için birçok teknik vardır. Bunlar genellikle yeraltı basıncını artırmak için sıvılar (örneğin su) veya gazlar (örneğin hava, karbondioksit) enjekte edilerek yatağa harici enerji verilmesini içerir. Birincil ve ikincil petrol geri kazanımı işlemlerinden sonra ortalama geri kazanım oranı genellikle %45’i geçmez. Çıkarma işleminin son aşaması, çeşitli teknikler kullanılarak elde edilebilen sözde üçüncü derece geri kazanımdır. Bunlardan ilki, termal ısıtma yoluyla petrolün viskozitesini azaltır. İkincisi, yatağa gaz enjeksiyonudur (karbondioksit enjeksiyonu). Son yönteme kimyasal seller denir. Yoğun, çözünmeyen polimerlerin suyla karıştırılması ve yeraltına enjekte edilmesinden oluşur. Üçüncül geri kazanım, yataktan ek %15 petrol üretimine olanak tanır.
Kara petrol yataklarının rezervlerinin sona ermesi nedeniyle, deniz tabanının altındaki kaynaklarının aranması başlamıştır. Bu amaçla, karmaşık, pahalı ve zaman alıcı bir işlem olan sondaj platformları inşa ediliyor – madencilik platformunun inşası genellikle 2 yıl sürüyor. Bunlar kalıcı olarak tabana (90 m’ye kadar derinlik) sabitlenebilir veya bir çapa sistemiyle sabitlenmiş özel şamandıralar üzerinde sürüklenebilir. Açık deniz sondaj platformları genellikle gözenekli kayalarda petrol çıkaran birkaç düzine kuyudan oluşan bir ağa bağlanır. Sondaj platformunda petrol çıkarmanın yanı sıra gazdan da ayrılır. Böylece elde edilen hammadde bir boru hattı sistemi aracılığıyla bir rafineriye veya bir madencilik ve aktarma gemisine taşınır. Daha sonra petrol ve gaz, onu karaya taşıyan tankere gönderilir.
Elbette, geri kazanılan petrol miktarı yalnızca kullanılan sondaj tekniklerine bağlı değildir. Bu durumda temel faktörler, kaya geçirgenliği, doğal tahriklerin gücü, yatağın gözenekliliği veya petrolün kendisinin viskozitesi gibi jeolojik yönlerdir.
Ham petrolün işlenmesi
Çıkarılan ham petrol, yakıtlar, yağlar, yağlayıcılar, asfaltlar ve diğer ürünler elde etmek için rafinerilerde işlenir. Çoğu zaman ham petrol, bileşenlerinde kimyasal bir değişiklik yapılmadan fraksiyonlara ayrılır. Bu şekilde, oda sıcaklığında uçucu rafineri gazları, 35-60°C kaynama noktasına sahip petrol eteri, hafif ve ağır benzin, kerosen, farklı kaynama noktalarına sahip dizel ve mazut (yani 350°C’nin üzerinde kaynama noktasına sahip bir kalıntı) elde edilir.
Ham petrol, aşağıdakiler gibi çeşitli işlemlerden geçer:
a) Çatlatma – ağır mazot ve petrol fraksiyonlarında bulunan uzun alifatik hidrokarbonların, benzin ve dizel yağında bulunan daha kısa zincirli bileşiklere ayrışmasından oluşur. Kısa zincirli alifatik hidrokarbonlara ek olarak, işlemde metan, LPG, doymamış hidrokarbonlar ve kok da oluşur. Çatlatma, termal, katalitik veya radyasyon yöntemleriyle başlatılabilir.
b) Reformlama – bu, yüksek oktan sayısına sahip yakıtlar elde etmek için hafif petrol fraksiyonlarına veya çatlatmadan elde edilen ürünlere uygulanan bir işlemdir. İşlem, çok pahalı platin katalizörleri kullanılarak hidrojen varlığında gerçekleştirilir. Reformlama işlemi hidrojen, rafineri gazı, LPG’nin yanı sıra izobütan ve n-bütan üretir.
c) Damıtma – ham petrolü çeşitli sıcaklık aralıklarında kaynayan fraksiyonlara ayırmayı amaçlar. Bu işlem sayesinde kuru ve ıslak gaz, hafif ve ağır benzin, kerosen, dizel yağı, mazut ve gudron gibi temel fraksiyonlar elde edilir.
d) Alkilasyon – bu, olefinlerin izobütanla reaksiyonudur ve daha yüksek molekül ağırlığına ve oktan sayısına sahip izoparafinlerin oluşumuyla sonuçlanır. Alkilasyon işleminde, katalizör olarak sülfürik asit kullanılabilir.
e) Piroliz – çok yüksek sıcaklıklarda oksijen olmadan gerçekleştirilen bozunma işlemi. Ağır yağ fraksiyonlarını pirolitik benzine, yağlara ve katrana parçalamak için kullanılır.
PCC Group’un madencilik sektörüne yönelik teklifi
Petrol çıkarma ve işlemeyi iyileştirmek için çeşitli kimyasalların kullanımı temel öneme sahiptir. Soda külü ham petrol, mineral yağlar, zift ve bitüm rafine edilmesinde ve kaya gazı çıkarılmasında kullanılır. PCC Grubu’ndaki sodyum hidroksit , bir membran elektroliz işlemiyle üretilir ve yaklaşık %50 konsantrasyona sahip bir çözelti şeklinde tedarik edilir. Sodyum hidroksitin madencilik endüstrisindeki bir diğer uygulaması da kanalizasyon ve sıvı kok ürünlerinin arıtılmasıdır.
Petrol ve gazın çıkarılması ve üretiminde büyük kullanım alanı olan önemli bir ürün grubu yüzey aktif maddelerdir. Yüzey aktif maddeler ham petrol ve kaya arasındaki arayüz gerilimini azaltır. Bu yapışma kuvvetlerini azaltır ve petrol sahasından ek petrol salınabilir. Yüzey aktif maddeler ayrıca petrol ve diğer petrol sızıntılarından kaynaklanan ekolojik hasarı azaltmanın bir yolu olarak kullanılır. Ayrıca çıkarılan ham maddenin taşınması için gereken tankları ve kapları temizlemek için de kullanılabilirler.
Temizlik preparatlarında kullanılan en önemli yüzey aktif madde gruplarından biri, PCC Group tarafından SULFOROKAnol serisinde sunulan alkil eter sülfatlardır. Bu ürünler, anyonik karakterleri nedeniyle, diğer anyonik, iyonik olmayan ve amfoterik yüzey aktif maddelerle formülasyonlarda iyi çalışacaktır. Yıkama, emülsifiye etme ve köpürme özellikleri, onları farklı yüzeyleri temizleyen formüllerde bileşen olarak kullanışlı hale getirir. Alkilbenzensülfonik asit (ABS) ve tuzları, örneğin ABSNa da benzer kullanıma sahiptir.ABS/1 asidi, anyonik yüzey aktif maddeler grubuna aittir. Ham petrolde çözünürlüğü nedeniyle, yağ çıkarma ve işleme için kullanılan yardımcı maddelerin bir elemanı olabilir. Ayrıca, deterjan özellikleri sayesinde ABS/1 asidi , örneğin tankların ve gemilerin temizlik ve yağdan arındırma işlemlerinde kullanılır. Petrol endüstrisinde kullanılan temizlik ürünleri, ROKAmid ürün serisini de içerebilir. Küçük bir konsantrasyonda bile yoğun ve kararlı köpük oluşturma yeteneği ile karakterize edilirler. Sıvı formları sayesinde ROKAmid ürünleri depolama, taşıma ve dağıtımla ilgili tüm işlemleri önemli ölçüde kolaylaştırır.
Petrol ve gaz çıkarma işlemlerinde gerekli olan bir sonraki ürün grubu emülgatörlerdir. Bunlar endüstriyel petrol susuzlaştırma ve tuzdan arındırma yöntemlerinde kullanılır. Bu işlemler, elektro-dehidratör adı verilen bir cihazda emülgatörlerin eklenmesiyle petrolün ısıtılmasına dayanır. Bu şekilde ısıtılan karışım, eşmerkezli elektrot sisteminin boşluğundan zorlanır. Su damlaları deforme olur, yüklerini kaybeder ve birbirleriyle birleşmeleri daha kolay hale gelir, böylece petrolden ayrılırlar. Susuzlaştırılmış ve tuzdan arındırılmış ham petrol daha ileri işleme tabi tutulabilir. Endüstriyel susuzlaştırma ve tuzdan arındırma işlemlerinde emülgatör olarak ideal olanlar ROKAnol ürünleridir. Bunlar alkoksi yağ alkolleri grubuna ait iyonik olmayan yüzey aktif maddelerdir. ROKAnol ürünleri çok geniş bir sıcaklık aralığında ve asidik, nötr ve hafif alkali ortamlarda kullanılabilir. Bunlar ayrıca petrol endüstrisinde kullanılan yağ çözücü temizlik maddelerinin bir parçası da olabilir.
ROKwinol ROKwinol ve ROKwinol 80 gibi etoksillenmiş sorbitan ester türevleri de çok iyi emülsifiye edici özellikler sergiler. Bu ürünler petrol üretiminde kullanılan sondaj sıvılarının bileşenleri olabilir. Öte yandan, ROKwin ROKwin ve ROKwin 80 gibi sorbitan esterleri, dağıtıcı maddeler olarak petrol maddelerinin sulara sızmasında kullanılabilir.
