Şeyl Yağının Tanımı：
Şeyl yağı, organik açıdan zengin, nano ölçekli gözenekli şeyl oluşumlarında depolanan petrolü ifade eder. Olgun organik şeyl yağının kısaltmasıdır. Şeyl, petrol için hem kaynak kaya hem de rezervuar kayadır. Şeyl yağı, adsorbe edilmiş ve serbest formlarda bulunur ve genellikle hafif ve düşük viskozitelidir. Öncelikle nano ölçekli gözenek boğazlarında ve çatlak sistemlerinde, lamel boyunca veya lamellere paralel olarak dağılmış olarak depolanır. Organik açıdan zengin şeyller genellikle bir havzanın merkezinde geniş, sürekli alanlarda birikir, genellikle petrol taşır ve büyük bir kaynak boyutuna sahiptir. Şeyl yağının çekirdek bölgesinin değerlendirilmesindeki temel faktörler arasında rezervuar alanı dağılımı, rezervuar kırılganlık indeksi, şeyl yağı viskozitesi, oluşum enerjisi ve organik açıdan zengin şeylin boyutu bulunur. Şeyl gazının başarılı bir şekilde çıkarılması, şeyl yağı çıkarımı için teknik bir referans sağlar. Yatay kuyu hacmi kırılması ve yeniden kırılması gibi yapay geçirgenlik uyarım teknolojileri, şeyl yağının etkili bir şekilde geliştirilmesi için temel teknolojilerdir. Şeyl petrol kaynakları arasında, endüstriyel üretim için birincil türler kondensat petrol veya hafif petrol olabilir [6,11]. Kondensat ve hafif petrol moleküllerinin çapı 0,5 ila 0,9 nm'dir. Teorik olarak, yeraltında yüksek sıcaklık ve yüksek basınç altında, şeylin nanometre ölçeğindeki gözenek boğazlarında daha kolay akabilir ve geri kazanılabilirler.
Elverişli Şeyl Yağı Dağıtım Alanlarının Temel Özellikleri:
Şeyl petrolü, birikim mekanizmaları, rezervuar alanı, akışkan özellikleri ve dağılım açısından kaynağından ve rezervuarından ayrı tutulan geleneksel petrol ile kaynağına yakın bir yerde biriktirilen sıkı petrolden önemli ölçüde farklılık gösterirken, şeyl gazı ile daha fazla benzerlik taşımaktadır.
Kaynak-Rezervuar Entegrasyonu, Tutma ve Biriktirme:
Şeyl yağı, entegre kaynak ve rezervuar, tutulma ve biriktirme ve sürekli dağıtım ile karakterize edilen tipik bir petrol birikimi örneğidir. Organik açıdan zengin şeyller hem kaynak hem de rezervuar katmanları olarak hizmet eder. Şeyl gazının aksine, şeyl yağı öncelikle organik madde evriminin sıvı hidrokarbon üretim aşamasında oluşur. Organik açıdan zengin şeyllerin sürekli petrol üretim aşamasında, petrol şeyl rezervuarında tutulur ve biriktirilir ve yalnızca şeyl rezervuarının kendisi doyduktan sonra dağılır veya dışarı doğru göç eder. Bu nedenle, sıvı hidrokarbon üretim aşamasındaki herhangi bir organik açıdan zengin şeyl, şeyl yağı biriktirme potansiyeline sahiptir. Şu anda, şeyl kırık yağı Kuzey Amerika deniz katmanlarında ve Çin kıtasal katmanlarında keşfedilmiştir [12], ancak bodrum şeyl yağı keşfine dair hiçbir rapor yoktur. Organik madde açısından zengin ve yüksek olgunluk Organik madde, şeyin petrol açısından zengin olmasının temelidir. Yüksek verimli ve zengin şeyl petrol katmanlarının TOC değeri genellikle %2'den büyüktür ve Ro değeri genellikle %0,7 ila %2,0 arasındadır ve üretime elverişli hafif petrol ve kondensat yağı oluşturur. Gelişmiş nano ölçekli gözenek boğazları ve kırık sistemleri Şeyller genellikle milimetre-santimetre ölçekli laminalar geliştirir. Nano ölçekli gözenek boğazları, gözenek çapları çoğunlukla 50 ila 300 nm arasında değişen şeyl petrol rezervuarlarında yaygın olarak gelişir. Mikron ölçekli gözenekler yerel olarak gelişir ve gözenek tipleri arasında taneler arası gözenekler, taneler içi gözenekler, organik gözenekler ve kristaller arası gözenekler bulunur. Şeyl petrol rezervuarlarında mikro çatlaklar da çok gelişmiştir ve tipleri çeşitlidir. Doldurulmamış yatay tabaka kırıkları ana olanlardır, bunları büzülme kırıkları izler. Dikey veya eğik yapısal kırıklar fay zonunun yakınında gelişir. Şeyllerin çoğu, kil minerali lamelleri, karbonat lamelleri, organik lamelleri ve pirit de dahil olmak üzere iyi gelişmiş lamellere sahiptir. Şeyl yağı, bu lamellerde ve bu tabakalanma düzlemlerine paralel mikro çatlaklarda yaygın olarak bulunur.
Rezervuar kırılganlık indeksi yüksektir:
Kırılgan minerallerin içeriği, şeylde mikro çatlakların gelişimini, petrol içeriğini ve kırılma uyarım yöntemlerini etkileyen önemli bir faktördür. Şeyldeki kaolinit, montmorillonit ve hidromika gibi kil minerallerinin içeriği ne kadar düşük ve kuvars, feldispat ve kalsit gibi kırılgan minerallerin içeriği ne kadar yüksekse, kaya o kadar kırılgan hale gelir ve dış kuvvetler altında doğal ve indüklenmiş çatlakların oluşumuna daha duyarlı hale gelir ve böylece şeyl petrolünün çıkarılması kolaylaşır. Çin'in organik açıdan zengin gölsel şeylleri genellikle %40'ı aşan yüksek kırılgan mineral içeriğine sahiptir. Örneğin, Ordos Havzası'ndaki Yanchang Formasyonunun Chang 7 Üyesi'ndeki gölsel şeyl, kuvars, feldispat, kalsit ve dolomit gibi kırılgan minerallerin ortalama içeriğine sahiptir ve %41'e ulaşır. Kil minerali içeriği %50'den azdır. Chang 72 ve Chang 73 Alt Üyelerindeki şeyl, ortalama %9,0 oranında yüksek pirit içeriğine sahiptir.
Yüksek Formasyon Basıncı ve Hafif Petrol:
Şeyl petrolü açısından zengin alanlar, yoğun petrol üretiminin gerçekleştiği olgun, organik madde açısından zengin şeyl oluşumlarında bulunur. Bu alanlar genellikle yüksek oluşum enerjisine sahiptir ve basınç katsayıları 1,2 ile 2,0 arasındadır. Ordos Havzası'ndaki Yanchang Formasyonu gibi birkaç düşük basınçlı formasyonun basınç katsayıları ise yalnızca 0,7 ile 0,9 arasındadır. Petrol genellikle hafiftir ve ham petrol yoğunlukları 0,70 ile 0,85 g/cm³ ve viskoziteleri 0,7 ile 20,0 mPa·s arasında değişir. Yüksek gaz-petrol oranı, nano ölçekli gözenekli rezervuar sistemlerinde akışı ve üretimi kolaylaştırır.
Geniş, sürekli dağıtım, yüksek kaynak potansiyeli:
Şeyl petrolü dağılımı yapısal olarak kontrol edilmez ve net kapan sınırları yoktur. Bunun yerine, petrol taşıyan aralığı, petrol üretim penceresi içindeki organik açıdan zengin şeylin dağılımı tarafından kontrol edilir. Şeylden üretilen petrol büyük ölçüde şeyl içinde tutulur ve genellikle toplam üretilen petrolün %20 ila %50'sini oluşturur; bu da önemli bir kaynak potansiyeline işaret eder. Örneğin, Ordos Havzası'ndaki Mezozoik Chang 7 Üyesi şeyli (alt Chang 72 Üyesi'nde ve Chang 73'ün çoğunda yoğunlaşmıştır), şeyl petrolü açısından zengin aralıklar içerir. Ön tahminler, 10 milyon ila 15 milyon ton arasında çıkarılabilir şeyl petrolü kaynağı olduğunu göstermektedir. Kuzey Amerika deniz şeylleri yaygın olarak dağılmış olup, kararlı kalınlıklara, yüksek organik madde bolluğuna ve yüksek olgunluğa sahiptir ve bu da hafif ve kondensat şeyl petrolünün oluşumunu destekler.
Organik Zengin Şeyl Tortul Modelleri:
Şeyller denizel, geçişli ve karasal tortul ortamlarda oluşabilir. Organik madde açısından zengin siyah şeyllerin oluşumu iki temel koşulu gerektirir: yüksek verimlilik ve bol miktarda organik madde temini; ve tortul organik maddenin korunmasına, birikmesine ve dönüşümüne elverişli koşullar.
Organik açıdan zengin siyah şeyller için dört ana çökelme modeli vardır: denizel (göl) transgresyon, su tabakalaşması, eşik ve okyanus akıntılarının yükselmesi. Kıtasal göl havzalarında bu modellerden yalnızca üçü gerçekleşir: transgresyon, su tabakalaşması ve eşik. Transgresyon modeli, derin sularda yaygın anoksik koşullara neden olan göreceli göl seviyesi yükselmesini içerir. Bu, organik maddenin gömülmesine ve korunmasına ve siyah şeyllerin (yoğun bölümler) oluşmasına olanak tanır. Bu, genellikle çöküntü havzalarında daha yaygındır. Su tabakalaşması modeli, sıcaklık, tuzluluk veya diğer faktörlerdeki farklılıklar nedeniyle su toplama havzasının üstünde ve altında su sirkülasyonunun engellenmesini içerir ve bu da yerel olarak alçakta yatan, durgun alanlarda anoksik koşullara ve organik açıdan zengin siyah şeyllerin oluşumuna yol açar. Su tabakalaşması, organik açıdan zengin şeyl oluşumunun en yaygın biçimidir. Eşik sedimantasyon desenleri, öncelikle su derinliğine bağlı olarak yüksek eşikli ve düşük eşikli olarak kategorize edilir. Yüksek eşikli örüntü, faylı ve ön ülke göl havzaları gibi derin havzalarda meydana gelir ve burada "threshold", dış suyun derin suları etkilemesini engeller. Sonuç olarak, su tabakalaşması anoksik bir ortam yaratarak siyah şeyllerin oluşumuna yol açar. Düşük eşikli örüntü, sığ ve durgun su alanlarında (bataklıklar gibi) meydana gelir. Biyolojik bozunma büyük miktarda oksijen tüketerek indirgeyici bir ortam ve daha yüksek bitki organik maddesinin korunmasına neden olur ve bu da kömür içeren şeyllerin oluşumuna yol açar. Düşük eşikli örüntünün en belirgin özelliği, su tabakalaşmasının olmamasıdır.
Göl seviyesindeki periyodik dalgalanmalar sırasında, su derinliği ve tortu giriş oranları da periyodik olarak değişir ve bu da tortul profil boyunca toplam organik karbon içeriğinde düzenli değişimlere yol açar. Sediman sınırları, daha sığ su, hızlı tortu birikimi ve aktif oksidasyon ile karakterize edilir ve genellikle profil boyunca minimum toplam organik karbon değerleriyle sonuçlanır. Maksimum göl taşkın yüzeyine yakın yerlerde, tortu arzı yavaştır ve bu da yetersiz telafi edilmiş sedimantasyona neden olur. Organik madde nispeten zengindir ve genellikle maksimum toplam organik karbon seviyelerine sahiptir. Bu yoğun aralık, dizideki en uygun organik açıdan zengin şeyl aralığıdır. Ancak, yoğun aralıklar tüm göl havzalarında maksimum göl taşkın yüzeyine yakın oluşmaz. Kıtasal göl havzaları havza tipine ve evrim aşamasına göre değişir ve küçük havza alanı, çoklu kaynaklar ve göl seviyesi dalgalanmaları gibi faktörler nedeniyle, organik açıdan zengin şeylin dizi içindeki dikey dağılımı karmaşıktır. Doğu Çin'deki faylı göl havzalarındaki yoğun aralıklar, yüksek su seviyesi sistem alanlarının alt kısımlarında veya transgresif sistem alanlarında meydana gelebilir. Ortabatı'daki havzalar öncelikle transgresif sistem alanlarında yer almaktadır.
ABD, kaya petrolü üretiminde küresel bir öncüdür ve kaya petrolü öncelikle birkaç temsili havzada bulunur:
Bakken Şeyl: Kuzey Dakota ve Montana'da bulunan Bakken Şeyl, Amerika Birleşik Devletleri'nde büyük ölçekli endüstriyel üretime ulaşan ilk şeyl petrolü bölgesidir. Petrol üretimi, ağırlıklı olarak 0,79-0,85 g/cm³ arasında yoğunluğa ve düşük viskoziteye sahip hafif ham petroldür, bu da çıkarılmasını kolaylaştırır. Teksas ve New Mexico'yu kapsayan Permiyen Havzası, hafif petrol ve kondensat açısından zengin, kalın ve sürekli rezervuarlara sahiptir ve bu da onu Amerika Birleşik Devletleri'ndeki şeyl petrolü üretiminin temel alanı haline getirir.
Güney Teksas'ta bulunan Eagle Ford Şeyl, yüksek TOC değerleri ve yüksek olgunluğuyla bilinir. Hafif petrol ve yüksek gaz-petrol oranı, yatay kuyu hacim kırılması kullanılarak üretime uygun olmasını sağlar.
Bu bölgelerdeki kaya petrolü Çin'dekilerle benzer özellikler taşıyor:
Organik açıdan zengin ve oldukça olgun (Ro genellikle %0,7 ila %2,0 arasındadır);
İyi gelişmiş nanometre ölçeğinde gözenek boğazları ve mikro çatlak sistemleri, iyi rezervuar sürekliliği sağlar;
Hafif yağ ve düşük viskozite, kolay akışa izin verir;
Olgun kırılma uyarım teknolojisi, birincil üretim yöntemi olarak yatay kuyular ve çok aşamalı kırılma ile.
Şeyl Yağının Yapay Kaldırma ile Üretiminin Olanaklılığı:
Şeyl petrol rezervuarları çoğunlukla nanometre ölçeğindeki gözenek boğazlarından oluşur ve bu da petrol ve gaz için düşük doğal geçirgenliğe neden olur. Bu nedenle, kuyu üretimini artırmak için genellikle yapay kaldırma kuvveti gerekir. Yaygın yöntemler şunlardır:
Emme Çubuğu Pompası (SRP)
Avantajları: Olgun teknoloji, basit kullanım, küçük çaplı, yüksek viskoziteli kuyular için uygun;
Dezavantajları: Verimlilik, derinlik ve petrol viskozitesinden önemli ölçüde etkilenir ve bu da çok düşük geçirgenliğe sahip, nano gözenekli şeyl oluşumları için uygun değildir.
Elektrikli Dalgıç Pompa (ESP) / Progresif Boşluk Pompası (PCP)
ESP: Büyük çaplı, yüksek verimli kuyular için uygundur, hafif petrol ve düşük viskozitede en iyi performansı gösterir ve sürekli üretime olanak tanır;
PCP: Orta-düşük verimli, yüksek viskoziteli kuyular için uygundur ve yüksek kum veya mum içeriğine sahip bazı kuyuları da kullanabilir.
Hafif ABD kaya petrolü (Eagle Ford ve Bakken kaya petrolü gibi) için, düşük petrol viskoziteleri, yüksek verimleri ve pompa gövdesinin yatay kuyular veya uzun yatay bölümler için uygunluğu nedeniyle boru pompaları daha uygundur.