DOĞAL GAZ

DOĞAL GAZ; yeraltında eski oluşumlar sonucu meydana gelmiş olan gaz. Yaygın olarak kullanılır ve mâliyeti düşüktür. Yeraltında ve denizaltında yalnız veya petrolle ilgili olarak yaygın olarak rastlanır. Yeni gaz alanlarının keşfedilmesi, boru hatlarmdaki gelişmeler ve sıvılaştırılmış doğal gazın kullanılması, doğal gaz sanâyiinin gelişmesini sağlamıştır. Doğal gaz dünyâ enerji ihtiyâcının % 20’sini sağlamakta ve sürekli olarak gelişmektedir. Meselâ ABD’de toplam enerji ihtiyâcının üçte biri doğal gazdan elde edilmektedir. Kullanımı: Doğal gaz ısı, ışık elde etmek için ve kimyâsal maddelerin üretiminde ham madde olarak kullanılır. Yakıt olarak; soba ve ocaklarda, sıcak su elde edilmesinde, havalandırmada, elbise temizleme işinde, buzdolaplarında ve çöplerin yok edilmesinde ve diğer çeşitli ev âletlerinde kullanılır. Doğal gazdan, antifriz, deterjanlar, sun’î gübreler, haşerat ilâçları, plastikler, çözücüler ve sun’î elyaflar ve benzeri kimyâsal maddeler elde edilir. Karbon siyahı asetilen ve etilen de doğal gazdan yapılır. Amonyak, üre, nitrik asit ve me- tanol da hava ve doğal gazdan îmâl edilir.
Meydana gelişi: Doğal gaz muhtemelen organik maddelerin bozulması sonucu meydana gelmiştir. Çok büyük bitki ve hayvan kalıntıları eski okyanus diplerinde tortu tabakaları altında gömülü kalmışlardır. Çok uzun zaman sonra, üstte bulunan tabakaların basıncı ve dünyânın merkezinden gelen ısı, bu organik maddelerin kömür, petrol ve doğal gaza dönüşmesini sağlamıştır. Rastlanması: Doğal gaza yeryüzünde binlerce metrelik tortul tabakaların altında rastlanır. Ga- zın yoğunluğu çevredeki kayaya göre düşük olduğu için gaz kayada bulunan boşluklardan ve çatlaklardan yukarı çıkmaya çalışır. Bu arada bir geçirgen olmayan örtü kayası altında toplanır. Doğal gazın toplandığı değişik jeolojik oluşumlar mevcuttur. Bunlardan en basiti, aşağı doğru konkav olan kapak kayasıdır. Böyle durumda gaz, alttaki kum- taşı, kiltaşı veya dolomit gibi geçirgen olmayan kapak kayası altında toplanır. Geçirgen olmayan kapak kayası, kabuk veya susuz tabakalarından meydana gelebilir. Bileşimi: Havzadan havzaya değişmek üzere, doğal gazda değişik oranlarda çeşitli gazlar bulunur. Doğal gazda bir doymuş hidrokarbon olan metan CH4 çoğunluğu teşkil eder. Diğer bileşimleri daha ağır doymuş hidrokarbonlar meydana getirir. Ayrıca halkalı hekzan ve metil halkalı hek- zan gibi halkalı parafinler, benzen ve toluen gibi halkalı hidrokarbonlar, karbon dioksit, hidrojen sülfür, su ve helyum, argon ve azot gibi gaz elementler de vardır. Bu gaz elementlerden hiçbiri doğal gazı destekleyici değildir. Mevcudiyetleri ile doğal gazın ısıtma gücü azalır. Helyum çok az bulunmasına karşılık, doğal gazda ticârî kıymete sâhip tek elementtir. Karbondioksit (C02) de arasıra rastlanan bir bileşiktir. Miktarı az olmasına rağmen, yanıcı olmadığı için kuyu çıkışında kimyâsal işlemle doğal gazdan alınır. Pekçok havzadaki doğal gazda hidrojen sülfüre (H2S) rastlanır. Kokusunun keskinliğinden dolayı böyle gaz “ekşi gaz” olarak isimlendirilir. Hidrojen sülfür mevcut değilse böyle gaza “tatlı gaz” denir. Zehirli ve konrosif özelliği olan hidrojen sülfür kimyâsal muâmele ile doğal gazdan uzaklaştırılır. Doğal gazdaki hidrojen sülfürden yan ürün olarak önemli miktarda element sülfürleri elde edilir. Su, bütün gaz havzalarında sıvı veya gaz olarak mevcuttur. Sıvı su mevcutsa, doğal gazda buza benzeyen hidrat denilen katı parçacıklar meydana gelebilir. Meselâ, metan ve su 15,6°C’de 140 kg/cm2 basınç altında bir hidrat meydana getirirler. Yaklaşık olarak, dört su molekülü bir metan molekülü ile birleşerek metan hidrat meydana getirir. Hidratlar, boru hatlarını tıkadığı için arzu edilmezler.Normal bir tatlı gazda % 82 metan, % 4 etan, % 3 propan, % 3 bütan, % 2 hekzan ve yaklaşık % 5 heptan ile ağır hidrokarbonlar mevcuttur. Tipik bir ekşi gazda ise, % 52 metan, % 8 etan, % 11 propan, % 10 bütan, % 5 pentan, % 3 hekzan, % 2 heptan ile ağır hidrokarbonlar ve % 9 hidrojen sülfür vardır. Doğal gaz boru hattına eriştiğinde, karbon di- oksit ve hidrojen sülfürden kimyâsal olarak arı- tılmıştır. Ağır hidrokarbonlar, doğal benzin yapmak amacıyla alınır, propan ve bütanın büyük bir kısmı da alınarak sıvılaştırılmış, petrol gazı (LPG) olarak satılır. Böyle bir gazda % 93 metan, % 5 etan ve % 2 propan vardır. Özellikleri: Saflaştırılmış doğal gaz, renksiz ve kokusuzdur. Sülfür ihtivâ eden bileşenler ilâve edilerek, doğal gaza koku verilir. Böylece gazın havada patlama yapacak şekilde kaçağı önlenmiş olur. Gazın yoğunluğunun aynı sıcaklıktaki hava yoğunluğuna oranı olarak bilinen özgül yoğunluk yaklaşık olarak 0,6 civârmdadır. Herhangi bir muâmeleden geçmemiş kuyudaki gazın ısı değeri 31.800 – 45.900 Btu/m3 civâ- rmdadır (1 BTU=252 kaloridir). Boru hattındaki gaz esas olarak metandan ibâret olup az miktarda etan ve propan da ihtivâ eder, ısı değeri ise 36.400-38.800 Btu/m3 civârmdadır. Metanın ısı değeri 35.738 Btu/m3, etanın 62.966 Btu/m3 ve propanın 90.300 Btu/m3tür. Üretimi: Üretim; havzaların araştırılması, kuyuların açılması, gazın muâmeleden geçirilmesi, iletim, dağıtım ve gazın depolanmasından ibâret- tir. Buradaki değişik bölümler, farklı şirketler tar- fından yapılır. Bir kısım şirketler araştırmada ihtisas kazanırken diğerleri kuyu açmada ihtisas sâ- hibi olurlar. Üretim şirketleri havzadaki techizât- la çalışırken, boru hattı veya iletim şirketleri, üretim şirketlerinden büyük miktarda gazı satın alarak belirli merkezlere iletirler. Dağıtım şirketleri de boru hattından gazı alarak tüketiciye dağıtırlar. Arama: Doğal gazın araştırılması, yüzey jeolojisinin incelenmesiyle başlar. Kaya tabakalarının yüzeydeki ve yakın çevredeki durumu incelenerek yüzey altındaki kaya tabakalarının muhtemel düzeni tahmin edilmeye çalışılır. Muhtemel gaz havzaları jeofizik ölçmelerle bulunur. Bu aşamada esas olarak sismik dalga yansımaları, magnetik alan ölçümleri ve yerçekim alanı ölçümleri olmak üzere üç metot kullanılır. Sismik dalga yansımaları en iyi araştırma yoludur. Yüzeye yakın olarak yapılan patlamadan doğan ses dalgaları derindeki kayadan yansıyarak yüzeye geri döner. Bunlar uygun âletlerde kayıt edilerek bilgisayarlarda incelenir. Gaz ve petrol bulunabilecek kayalar tesbit edilmeğe çalışılır. Sismik yansıma, özellikle kıyı ötesi havzaların
incelenmesinde uygundur. Bu yolla ses dalgalarında yapılan kayıtlardan okyanus tabanı altındaki kaya tabakaları belirlenmeye çalışılır. Havza rezervlerinin ölçümü: Bir doğal gaz havzasının kuyu açma ve ihtiyâç olunan yerlere boru döşenmesini ekonomik kılacak gaza sâhib olması gereklidir. Tahminî olarak elde edilebilecek gaz miktarı o havzanın rezervi olarak isimlendirilir. Rezervler, genellikle trilyon metre küplerle ölçülür. Ekonomik açıdan, bir kuyu rezervinin boru hattına en az 20 sene gaz verebilmesi beklenir. Bir havzadaki rezerv miktarını belirlemek için, havzanın hacmini ve havzadaki gazın basıncını bilmek gerekir. Basınç, oldukça hassas bir şekilde ölçü âletleri ile belirlenebildiği hâlde, hacmin dolaylı metotlarla belirlenmesi gerekir. Boşluk hacmi metodunda gazın hacmi, bir kaya tabakasındaki gaz dolu boşluklar, kayanın boşluk durumu, kalınlığı ve kapladığı yer hakkmda- ki jeolojik bilgiler kullanılarak tahmin edilmeye çalışılır. Basınç, azalma metodunda ise, havzadan alınan gaz hacmine bağlı olarak basınçta meydana gelen değişim ölçülür ve gaz hacmi bulunmaya çalışılır. İki ölçüm arasındaki basınçta büyük düşüş, hacmin küçük olduğuna; küçük düşüş ise hacmin büyük olduğuna işâret eder. Sondaj ve kuyunun idâresi: Doğal gaz kuyularının çoğu dönme metoduyla açılır. Bu yöntemde sondaj ağzı aşağı yukarı hareket ederken döner. Alt tarafta dönüşle, kaya parçalana parçalana kuyu açılarak ilerleme yapılır. Bu sırada yukarıdan pompalanan çamur borunun içinden geçer ve kaya parçalarını borunun dışından yukarı getirir. Gaz keşfedildiği zaman, çıkış debisi ölçülerek, kullanılma imkânı kontrol edilir. Daha sonra kuyuya boru yerleştirilir. Yüzeye çıkan kısma vanalar konularak çıkış kontrol edilir. Vanaların çokluğundan bu kısma “Noel Ağacı” ismi de verilir. Bâzı havzalarda gazı bulunduran kaya tabakasının geçirimliliği o kadar azdır ki gaz buradan geçemez. Gaz akışı havzalarda hidrolik çatlatmayla, asitleme ile veya patlayıcı maddelerin kullanılmasıyla sağlanabilir. Hidrolik çatlatma, su veya petrolle kum karıştırılarak uygun basınçla kayaya çatlak meydana getirecek ve mevcut çatlağı büyütecek şekilde kum pompalanmasıdır. Bu işlemde kum çatlaklara girer ve onları açarak gazın çıkmasını sağlar. Asidasyon işleminde, kullanılan asitle kayanın çözülmesi ve akım için boşluk bırakması amaçlanır. Çatlaklar, kuyunun dibinde nitrogliserin ile veya nükleer patlama yapılarak meydana getirilir. İlk barışçı nükleer patlama 10 Aralık 1967’de New Mexico (ABD)da bir gaz havzasında gerçekleştirilmiştir.Gaza yapılan işlemler: Boru hattına verilmeden pekçok doğal gazların bâzı işlemlerden geçirilmesi gereklidir. Bu tür işlemlerde, gazdan su, hidrokarbon, karbon dioksit ve hidrojen sülfür alınarak uzaklaştırılır. Doğal gazdan sıvı su ve sıvı hidrokarbonun alınması için ayrılma hazneleri kullanılır. Alınan sıvı hidrokarbon benzin îmâlâ- tmda kullanılır. Doğal gazdan absorbsiyon yoluyla ilâve hidrokarbonlar da alınabilir. Bu tür işlemde gaz, hidrokarbonların çözülmesi amacıyla petrolden geçirilir. Bu çözülen hidrokarbonlar da kalorifer yakıtı tarafından alınır. Hidrokarbonlar ayrıca gazdan katı, tânecikler üzerine yapılacak ad- sorpsiyon yoluyla da ayrılabilir. Karbondioksit ve hidrojen sülfür asidik gazlar olup, monoetandamin gibi bazik çözeltilerde absorbsiyon yoluyla alınabilir. Boru hattında meydana gelebilecek yoğunlaşmayı ve korozyonu önlemek amacıyla su buharının da gazdan alınması gerekir. Bu amaçla, etil glikol da absorbsiyon ve katı kalsiyum klorür yataklarında adsorbsiyon işlemi kullanılır. Doğal gazın pek çoğu daha sonra çok düşük sıcaklıkta distile edilerek, helyum, etan ve propan gibi kıymetli bileşenlere ayrılır. Boru hatları: Boru hatları, gaz kullanımında vazgeçilmez bir öneme sâhiptirler. İlk gaz boruları içi boşaltılmış, ziftlenmiş ve kuvvetlendirilmiş ağaç kütükleriydi. Bunlar 75 yıla kadar dayanabiliyorlardı. İlk önemli demir boru hattı 1872’de Titusville (ABD) şehrine gaz vermek için kurulmuştur. Çelik borular ise ilk defâ 1887’de kullanılmıştır. 1931’de de çelik boruların elektrik ile kaynaklanması başlamıştır. Karada sıvı ve gaz naklinde boru hatları en ekonomik vâsıtalardır. Yaklaşık olarak tüketiciye iletilen doğal gazın dörtte bir mâliyetini boru hattına sarf edilen para meydana getirir. Bu mâli- yete, önerilen boru hattı çizgisinin topografik incelenmesinin yapılması, haritaya işlenmesi ve geçiş hakkının elde edilmesi dâhildir. Ayrıca, bir haberleşme ağının kurulması, bakım merkezlerinin teşkili, ölçüm istasyonları ve pompalama istasyonlarının kurulması, korozyonun önlenmesi için tedbirler, vanalar ve emniyet âlet ve techizâtmm yerleştirilmesi boru hattı için gereklidir. Tüketiciye dağıtım: Çeşitli Avrupa ülkelerinde ve Amerika’da mahallî şirketler, nakliyât şirketlerinden gazı satın alarak tüketiciye dağıtırlar. Doğal gaz büyük caddelere çapı 7,5-90 cm arasında değişen borularla iletilirken, evlere çapı 1,8 cm olan küçük borularla dağıtılır. Caddelerde gaz basıncı 1,75- 2,5 kg/cm2 civânnda bulunur. Tüketiciye ise gaz atmosfer basmcmın biraz üzerinde iletilir. Mevcut gaz dağıtım borularının çoğu çelik olmasına karşılık, plastik boruların kullanılması yaygınlaşmaktadır.
Türkiye, 1984 yılındaki çalışmalarla Sovyet- ler Birliğinden 25 yıl süreyle yıllık 5-6 milyar metreküp olmak kaydıyla doğal gaz alım anlaşması imzâladı. Sovyetler Birliği doğal gaz yataklarından Türkiye’ye boru hattı döşendi. 1988’de Ankara’ya getirilen doğal gaz şehir şebekesine bağlı hava- gazının yerine geçti. İstanbul’da da doğal gazın kullanımına başlanmış olup, hızla yayılmaktadır. Diğer büyük şehirlerde ise tesislerin yapımı sürdürülüyor (1993). Depolama: Gaza ihtiyaç, mevsimlere bağlı olarak değişir. Yaz aylarında kullanılma sahalarına yakın yerlere taşınıp yeraltı depolarında bekletilen gaz, ihtiyacın fazla olduğu kış aylarında kullanılır. Depolarda gaz basıncı, sonbaharda en yüksek ve ilkbaharda en düşük olmak üzere değişir. Boru hatlarında basınç arttırila- rak bir ölçüde depolama işlemi yapılır. Jeolojik yapının müsâade ettiği bâzı yerâltı bölgelerinde de gaz depo edilebilir. Bu tür bölgeler gaz havzalarının bütün özelliklerine sâhiptir, sâdece gaz yerine su ihtivâ ederler. Su uzaklaştırılarak gaz depolanır. Bu tür yerler büyük hacimdeki gazın ekonomik ve kolay depolanması için uygundur. Ancak, çoğu zaman yeryüzüne gaz kaçağı ortaya çıkar. Dünyâ üretimi: ABD, Eski Sovyet Cumhû- riyetleri, Kanada, Romanya, Meksika, İtalya, Venezüella, Hollanda, Fransa, Almanya, Arjantin ve Macaristan önemli rezervlere sahip ülkelerdir. Önemli doğal gaz havzaları: Bâzı havzalar çok verimlidir. Bunlardan bâzıları tek bir büyük havzadan meydana gelirken, bâzıları da benzer jeolojik karakteristiklere sâhip birleştirilmiş tekil küçük havzalardan ibârettir. Doğal gazın önemli bir kısmı, petrol havzalarından elde edilir.1956’da keşfedilen Hassi R’mel Cezayir havzası en büyük havzalardandır. Burada ayrıca büyük Rhourde-Nouss havzası da mevcuttur. Batı Avrupa’da en büyük havza 1965’te keşfedilen Groningen (Hollanda) havzasıdır. Özbekistan, Türkmenistan, Ukrayna ve Rus Cumhuriyetinde büyük doğal gaz havzaları mevcuttur. ABD’de Teksas, Louisiana, Oklahoma, New Mexico* Kansas ve California önemli havzaların bulunduğu eyâletlerdir. En büyük havza 1922’de keşfedilen Hugoton havzası olup, Teksas, Oklahoma ve Kansas eyâletlerine uzanmaktadır. Dünyâ rezervi: 1950’lerden sonra Sovyetler- de yapılan keşifler bu ülkeyi en önemli doğal gaz rezervleri olan ülke durumuna getirmiştir. Bu arada önemli havzalar da dâhil olmak üzere yaklaşık olarak 400 havza keşfedilmiştir.