Kaya Gazı nedir?

Gelecekte enerji üretimi daha çok su yoğun, su temini de daha çok enerji yoğun olacak dendiğinde burada sözü edilen geleceğin bu kadar yakın olduğunu kimse tahmin etmemişti.. Geleneksel klasik gaz üretimine göre “su yoğun” bir teknoloji olan Kaya Gazı teknolojisi dünyanın birçok ülkesi için umut haline geldi. Ancak bu yeni kaynak bir yandan enerji talebini karşılamakta büyük avantaj sağlarken diğer taraftan su yönetimini sektörel tahsisler ve kirlenme açısından zorlayacak.

Peki petrol fiyatlarını yüzde 40 aşağı çekebileceği haberleriyle gündeme gelen Kaya Gazı tam olarak nedir? Cumhuriyet gazetesinden Dursun Yıldız Kaya Gazı'nı ne olduğunu, nasıl çıkarıldığını ve çevreye ne gibi etkileri olduğunu yazdı:

Kaya Gazı (Şeyl Gaz) nedir?

Kaya gazı (Şeyl Gaz) kayaç denilen formasyonların içinde sıkışmış olan doğal gazdır. Hidrolik çatlatma adı verilen işlemle kaya katmanlarının içinde kırılmalar üretilerek açığa çıkması sağlanır. Bu

çatlatmalarda su basıncı kullanılır. İşte Kaya Gazı devrimi ile suyun ayrılmaz ilişkisi burada başlar.

Petrol ve doğal gaz, oluştuğu ana kayayı terk ederek farklı kayaçlar içerisine yerleşir. Ancak bu göç sırasında oluşan petrol veya doğal gazın bir bölümü ana kayada kalır. Sözü edilen şeyl gazı (kaya gazı) oluştuğu ana kayayı terk etmeyen ve oluştuğu kayacın gözeneklerinde kalan petrolden elde edilen gazdır.

İlk Şeyl Gazı üretimi, Amerika Birleşik Devletleri, New York eyaletinde 1821 yılında gerçekleştirilmiş ve 1970 yılında endüstriyel ölçekte üretim sağlandı.

Ana kaya doğal haliyle geçirgen değildir. Bu nedenle öncelikle hapsettiği gazı serbest bırakacak duruma getirilmesi gerekmektedir.Bunun için yüksek basınçla hidrolik çatlatma işlemi uygulanır. İlk olarak 1950’li yıllarda ABD’nin Ohaio Eyaletinde uygulanmış olduğu bilinen hidrolik çatlatma yöntemi günümüzde çok gelişmiştir.Bugün ABD’deki yaklaşık bir milyon kuyuda bu yöntemin kullanıldığı ileri sürülmektedir. ABD’de hâlihazırda 34 eyalette toplam 450.000 kaya gazı kuyusu faaliyet halindedir.

Gaz nasıl çıkarılır?

Hidrolik çatlatma amacıyla kullanılan çatlatma sıvısı %97,5 oranında su,% 2,5 oranında ise ince kum ve bazı kimyasallardan oluşur. Bu sıvı kuyuların içine çok büyük bir basınçla verilir.Böylece kaya gazının bulunduğu bölgede çatlaklar ve kılcal damarlar yaratılır.

Çatlatma sıvısındaki ince daneli kum açılan çatlakların içine girer.Hidrolik çatlatma işleminin sonunda basınç kaldırıldığında bu madde ince çatlakları açık tutarak kaya gazının toplanmasını ve kuyuya doğru akışını sağlar.Bu sıvı içindeki bazı kimyasallar ise bu çatlatma işleminin başarılı bir şekilde gerçekleştirilmesine yardımcı olur. Çatlatma sıvısı içinde kullanılan kimyasalların cinsi ve miktarı jeolojik formasyona sondaj derinliğine ve kayaç özelliklerine bağlı olarak değişir. Çatlatma sıvısında genellikle akışkanlaştırıcı ve biocide kullanıldığı,diğer kimyasalların ise jeolojik formasyona bağlı olarak nadiren kullanıldığı yazılmaktadır.(King, 2012)

Çatlatma sıvısı hidrolik çatlatma sonrasında kuyu içindeki basınç düşürülerek dışarıya alınır. Böylece kuyudan gaz üretimi başlar .Geriye alınan suyun bir bölümü arıtılır ve tekrar kullanılır.

Ne kadar su gerekli?

Kaya Gazı üretiminde su, hem düşey sondaj ile kuyunun delinmesinde, hem de hidrolik çatlatma sıvısı için kullanılır. Kuyunun delinmesi sırasında bir miktar suya ihtiyaç olsa da suyun %90’ı hidrolik çatlatma için kullanılmaktadır. Kaya Gazı çıkartma işleminde kullanılacak olan su miktarı kuyunun uzunluğuna, kayanın özelliklerine ve çatlatma işlemi sayısına bağlı olarak değişir. Kullanılan suyun miktarı yatay sondajın uzunluğu, sondaj derinliği ve kuyu sayısı arttıkça artar. Yatay sondaj uzunluğu gelişen teknoloji ile bugün 2000 metreye çıkmıştır. Kaya Gazı üretimi için bir yerleşim planı ile enjeksiyon ve üretim kuyuları açılır. Bu kuyuların üretim ömrünün formasyona göre değişerek 5- 15 sene arasında olacağı ileri sürülmektedir. UNEP (2011a).

Literatürde ortalama bir kuyunun işletme süresi boyunca su ihtiyacının 11 000-30 000 m3 arasında olacağı belirtilmektedir (Cothren 2012). Ortalama 20 000 m3 olarak kabul edilirse her kuyu için 25x50 m ebadında ve 2 m derinliğinde olimpik bir havuzun suyu kadar su kullanıldığı söylenebilir.

Birim enerji üretimi için farklı enerji kaynaklarının çıkartılması ve işlenmesinde kullanılan su miktarı kaya gazında, klasik doğal gazdan daha fazladır. Ancak fuel oil, kömür ve biyodizel gibi yakıtlardan daha azdır. Kaya Gazı üretiminde kullanılacak olan suyun talebi sürekli olacağı için özellikle kurak dönemlerde ve yaz aylarında diğer sektörel kullanımlarıyla rekabet yaşanmaktadır.

Suyun ne kadarı geri dönüyor?

Kuyulardan geri gelen çatlatma sıvısı mineral ve acı suları da içinde barındırır. Bu suyun % 30‘u ile % 70’i orijinal çatlatma sıvısıdır. Buna ilave olarak doğal formasyon suları da bu suyla karışarak dışarı çıkar.

Kaya gazı üretiminde hidrolik çatlatma işleminden sonra basılan suyun %10’u ile %40’ının geri döndüğü belirtiliyor (Katie 2011). Geri dönen suların kalitesi de kuyu yerlerine ve derinliğe göre değişken olup bunlar ancak çeşitli seviyelerde arıtmaya tabi tutularak ve temiz su ilave edilerek kullanılabiliyor.

Arıtma gerekli

Geri dönüş suyunun içerisinde yüksek miktarda sodyum ,kalsiyum,magnezyum bulunur . Bu nedenle tekrar kullanılmadan veya atık olarak biriktirilmeden önce arıtılmalıdır

Özellikle suyun arıtma maliyetinin yüksek olması nedeniyle hidrolik çatlatmada su ihtiyacını en aza indirecek yeni teknolojiler üzerine çalışmalar yapılıyor. Bu çalışmalar su yerine sıvı propan, karbondioksit, nitrojen gazı kullanma ve herhangi bir sıvı olmadan ses dalgaları ile çatlatma gibi alternatifler üzerine yoğunlaştı. Bu yöntemle kuyu açılması için özel ekipmanların geliştirilmesine de çalışılıyor. Hala başlangıç döneminde olmasına rağmen çatlatma malzemesi olarak gaz ve Jellerinin kullanılmasında artış görülüyor. Ancak bu gazların yeraltındaki patlayıcı gazlarla oluşturacağı güvenlik riskleri de bu kullanımın güvenliğinin sorgulanmasına neden oluyor. Geri dönüş suyu ve üretimde çıkan formasyon suyu kuyu bölgesinde kurulan bir arıtma sisteminde, bölgedeki yerel yönetimlerin arıtma sisteminde ya da özel bir arıtma tesisinde arıtılmaktadır.

Ancak arıtma ihtiyacı duyulan atık suyun miktarı ve belediye arıtma tesislerinin bu suların arıtılması için uygun teknik özellikte olmaması ABD’nin bazı bölgelerinde tartışma yaratmıştır.

Yeraltı suyunu kirletiyor mu?

Kaya Gazı üretiminde yeraltı suyunun kirletilmesi bir iddia olarak gündemdedir. Bunun için bir gözlem kuyuları sistemi kurulmakta ve işletme başlamadan önce tespit edilen yeraltı suyunun özelliklerinde değişme olup olmadığı sürekli olarak yapılan ölçümlerle izlenmektedir.

ABD Massachusetts Institute of Technology (MIT) tarafından 2011 yılında yayımlanan raporda son 10 yılda hidrolik çatlatma uygulanan 20 000 kuyuda tespit edilen sorunlar incelendi ve sadece 43 ciddi su kirliliği olayına rastlandı. Bu 43 vakanın 21’inde yeraltı suyunun gaz ve hidrolik çatlatma sıvısı ile kirlendiği, 15 inde şantiye çevresinde yüzeyde kirlilik oluştuğu, 4 ünde su çekimi ve hava kirliliği sorunlarının ortaya çıktığı diğer 3 ünde ise atık toplama sorunlarının bulunduğu görüldü.

MIT tarafından hazırlanan raporda 20 000 kuyudan çok büyük bir bölümünde hiçbir soruna rastlanmamasının olumlu bir sonuç olduğu belirtildi. Ancak aynı raporda“ bu konudaki riskin büyük olduğu ve sadece birkaç kuyudaki hatalı işletmenin bile ciddi çevre sorunları yaratabileceğine dikkat edilmesi gerektiği “de ifade edildi.

Çünkü Kuzeydoğu Pensilvanya ve New York da yer alan Marcellus ve Utica kaya gazı formasyonlarındaki akiferlerde yapılan araştırmalarda sistematik olarak içme suyunda kaya gazı çekimi ile ilgili metan karışımı bulunmuştur (Osborn 2011). İncelenen 316 000 kuyunun %4.5’uğunda sızıntı saptandı (Nygaard 2010). Yeraltı suyunu kirleten karışımın ana kaynağının yüzeyde kazayla yayılan sıvı ve katı malzemeler olduğu belirlendi.

Çıkartılan dersler

Kaya Gazı üretiminde farklı ülkeler farklı bölgesel jeolojik karakteristiklere ve özgün kayaç tabakası özelliklerine sahip olmalarından dolayı su konusunda da farklı sorunlarla karşılaşmaktadır.

ABD’deki deneyimler Kaya Gazına yapılacak su tahsisinin kurak dönemlere göre planlanmasının önemli olduğunu ortaya koydu. Bunun yanı sıra bölgedeki su kaynaklarıyla ve doğal çevreyle ilgili sürekli kalite gözlemi yapılmasının gereği de görülmüştür. Kaya gazı için kullanılan su bazı bölgelerde çiftçilerle gaz üreticilerini karşı karşıya getirdi.

Enerji ve su kaynakları ilişkisi artmaktadır. Teknolojik gelişmeler bir yandan suyun verimli kullanılması olanağını sunarken diğer taraftan enerjide su kaynakları üzerindeki baskının artmasına neden olmaktadır. Kaya Gazı da bu baskıyı uygulayan alanlardan biri oldu. Su, ABD’nin kaya gazı devriminde çok önemli bir rol oynamıştır.Teknoloji bu alanda suyun yerine bir başka madde arayışında olmasına rağmen bunu sonuçlandıramadı.

Ülkemizde de araştırma safhasında olan kaya gazı üretimi için ABD ‘deki olumsuzluklar mutlaka dikkate alınmalıdır. Kaya Gazı potansiyeli olan bölgelerimizde hangi su kaynaklarının kullanılabileceği ve geri dönüş sularının nasıl arıtılacağına yönelik planlama çalışmalarının şimdiden yapılması gerekir.