PETROL OLUŞUM ORTAMLARI

Bugün petrolün kökeninin organik maddeler olduğu konusunda büyün araştırmacılar görüş birliği içerisindedir. Ancak bu organik maddeden petrolün nasıl oluştuğu konusunda bazı tartışmalar vardır. Hangi teoriye göre olursa olsun, petrolün oluştuğu ortamda kesinlikle oksijen yoktur, yani anaerobik bir ortamdır. Eğer ortamda oksijen olsaydı tortular içerisinde bulunan pirit mineralleri ile petrol içindeki porfirin maddesinin bulunması imkansız olurdu. Deniz suyunun oksijensiz olabilmesi için ya çok derin olması veya akıntısız olması ya da kapalı bir havza olması gerekir. Deniz içinde yaşayan ve plankton adı verilen mikroorganizmalar da öldükleri zaman deniz dibinde tortularla birlikte oksijensiz bir ortamda çürüyerek sapropel adı verilen siyah renki organik çamurlar oluştururlar. Sapropeller de çökellerle birlikte gömülüp, diyajenez geçirerek kerojeni oluşturur.

KEROJEN : Bir havzada çökellerle birlikte diyajenez geçirmiş C, H, N, S, O elemetlerinden oluşan bitkisel veya hayvansal kökenli organik maddelere kerojen denir. Organik çözücülerde erimez. Taşlaşmış organik maddedir. Tortul havzalarda, havza tabanında özellikle ısı ve basınç nedeniyle parçalanarak hidrokarbonları oluşturur.

KAYNAK KAYA (ANA KAYA)

Jeolojik devirler boyunca önemli miktarda petrol veya doğal gaz türetmiş ve organik maddece zengin gri, siyah renkli ince taneli çökeller petrol jeolojisinde kaynak kaya olarak adlandırılır. Kaynak kayanın yaygın olarak çökeldiği ve dolayısıyla petrolün ortamlar şunlardır :

• Planktonlarca zengin denizel ortamlardaki killi, marnlı, şeylli kayaçlar. Örneğim ; şeyller, kiltaşları, marnlar
• Koloni halindeki yaşayan canlılarca zengin resifal ortamlarındaki karbonatlı kayaçlar. Örneğin; resifler ve resifel kayaçlar ( ana kaya ve hazne kayaç )
• Planktonlar ve bitki kırıntılarınca zengin delta ortamlarındaki humuslu ve killi kayaçlar. 

Canlı hayatın bol olduğu ve biriken organik maddelerin oksidasyondan korunduğu bir ortamda oluşan organik madde içeren bütün kayaçlar kaynak kaya olabilir. Denizel olan veya olmayan anaerob bir ortamda çökelmiş tortular sülfür minerallerinin bolluğu ve pelajikler dışında fosil yokluğu ile karakteristiktir. Kalıcı organik madde nedeniyle koyu renk hakimdir.

PETROL HAZNE KAYAÇLARI

Yeraltında, petrol ve doğal gazın içinde bulunduğu gözenekli kayaçlara hazne (rezervuar) kayaç denir. Petrol ile ilgili kayaçların en iyi tanınanı ve etüdü yapılanı hazne kayaçlarıdır. Bu kayaçların tanınması ekonomik yönden çok önemlidir. Çünkü petrol bakımından işletilebilir bir bölgenin varlığı her şeyden önce buradaki hazne kayacın kalınlığına ve devamlılığına bağlıdır. Bir petrol yatağı çoğu zaman hazne kayacın her yerini dolduramaz. Hazen kayacın petrol ile dolu olan kısmına hazne(rezervuar) denir ve genellikle hazne kayacın çok küçük bir bölümünü oluşturur. Genel olarak boşlukları bulunan ve bu boşlukları birbirine bağlantılı olan her kayaç, hazne kayacı olabilir. Ancak bilinen hazne kayaçların hemen hepsi tortul kayaçlardan oluşmaktadır. Hazne kayaçlar kökenlerine göre üç gruba ayrılır.

1) Kırıntılı Hazne Kayaçlar : Bu kayaçlar, eski kayaçların aşınıp, taşınıp belirli çökelme bölgelerinde birikmesiyle oluşan tortul kayaçlardır. Kırıntılı kayaçların en önemli özelliği bunların taneler ile bu taneleri birbirine bağlayan bir çimentodan oluşmalarıdır. Hazne kaya olarak en önemli kırıntılı kayacı kumtaşları oluşturur. Daha sonra siltaşı ve konglomeralar önemli yer tutar. Bunlar dünyada işletilen petrol haznelerinin yaklaşık %60'nı oluştururlar. Bazı kumtaşları sadece kuvars tanelerinden oluşmuştur. Bunlara kuvars kumtaşı denir. İçinde %25'den fazla feldspat içeren kumtaşlarına arkoz denir.

PETROL ÖRTÜ KAYAÇLARI

Hazne kayaç içinde ve kapanlarda bulunana petrol ve doğal gazların buralardan kaçmasını önleyen geçirimsiz ve ince taneli kayaçlar petrol jeolojisinde örtü kayacı olarak tanımlanmaktadır. Doğada tamamen geçirimsiz kayaç olmadığına göre, az geçirimsiz, kırıksız ve plastiği olan formasyonlar iyi bir örtü kayacı olabilirler.Eğer kapanlarda örtü kayacı bulunmazsa, buralarda petrol ve doğal gaz birikimi toplanması gerçeklenmez. bir petrol yatağında örtü kayacın kalınlığı en az 5-10 m olması gerekir. Örtü kayalar arasında en yayfını kiltaşları, karbonatlar ve evaporitlerdir.

1) Kiltaşları : Bunlar yüksek oranda kil içeren kayaçlar olup, işletilen petrol yataklarının büyük bir kısmının örtü kayasını oluştururlar. Killer hem kaynak kayacı, hem de örtü kayacı olabilirler. Killerin geçirimli olmayışlarının nedeni kendilerini oluşturan tanelerin boy ve minerolojik yapılarındandır. Ayrıca killerin kolayca şişmeleri nedeniyle kayaçlardaki kırık ve boşlukları tıkayabilirler. Killerde kırıntılı tanelerin bulunması özellikle kuvars gibi, bunların geçirimsiz ve plastik olma özelliğini azaltır. Bir kayacın örtü kayası olabilmesi için saf kilden oluşması gerekmez. Belli bir kil yüzdesine sahip kayaçlar örtü kaya görevi görürler.

PETROL KAPANLARI

Yeraltında petrol ve doğal gazın toplandığı ve tutulduğı yapılara kapan adı verilir. Yeraltında geçirimli bir tabakanın kapan haline gelmesi için ilk yol bu kapanların antiklinal oluşturuacak şekilde kıvrımlanması ve üzerinde bir örtü kayacın bulunması gerekir. Tanınma ve harita üzerinde işaretlenmesi en kolay olan bu tip kapanlar ilk defa petrol arayıcılarının dikkatini çekmiş ve antiklinal teorisinin ortaya çıkmasına neden olmuştur. Daha sonraları ise petrolün antiklinal dışında başka yerlerde de bulunacağı anlaşılmış ve yapısal teori geliştirilmiştir. Petrolcülüğün gelişmesiyle birlikte petrol toplanan ve biriken yerler genel bir terim olan kapan adı altında tanımlanmıştır. Petrol kapanlarının sınıflaması bir çok araştırıcı tarfından değişik şekillerde ortaya konmuştur. Kapanların şekillerden, oluş nedenlerine veya başka bazı özelliklerine göre sınıflamaları yapılmıştır. Ancak günümzde pratikte yaygın olarak kullanılan sınıflamaya göre petrol kapanlar 3 ana gruba ayrılmaktadır.

1) Yapısal Kapanlar : Bunlar kıvrımlanma, faylanma veya her ikisinin birlikte bulunduğu ve tektonik (yapısal) olaylar sonucu meydana gelen kapanlardır. Bu kapanlar yeryüzünde arayıp bulmak oldukça kolaydır. Çünkü tektonik olaylar genellikle tabaka serilerini yeryüzünden yerin derinliklerine kadar etkileyebilmektedir. Bu tip kapanlarda üç bruba ayrılmaktadır.

KÖMÜR JEOLOJİSİ

Kömür Nedir ? : Kömürler havanın oksijeni ile doğrudan doğruya yanabilen ve %50 ile %95 arasında serbest veya bileşik karbon içeren katı ve organik tortul kayaçlardır. Kömürlerin güncel sınıflaması bunların görünüm ve bazı fiziksel özelliklerine göre yapılmaktadır. Bu sınıflama kolay ve pratik olunduğundan günlük hayatta yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu sınıflamaya göre kömürler ; Turba, Linyit, Taş kömürü ve Antrasit olarak dört ana gruba ayrılır.

Kömürleşme Olayı : Organik materyalin turba, linyit, taş kömürü ve antrasit basamaklarından geçerek meta-antrasite dönülmesine kadar geçirdiği evrime kömürleşme denir. Bir kömürün kömürleşme derecesi rank ile ifade edilir. Kömürler bitkisel materyalin bataklık ortamlarında uygun pH, Eh, İklim, nemlilik gibi koşullarda bir dizi fiziksel, kimyasal ve biyokimyasal değişime ve bozunuma uğraması ile oluşurlar.

Kömürleşme olayının ilk evresine turbalaşma denir.

KÖMÜRLERİN OLUŞUMU

Kömürlerin oluşumunu ve kökenini, ünümüzde bataklıklarda oluşumu devam eden turbalarla karşılaştırmak mümkündür. Çünkü, jeolojik devirlerde oluşmuş olan kömürler, günümüzde oluşumuna devam eden turba bataklıkları gibi, doğal şartlar altında biriken bitkisel artıkların bir dizi fiziksel, kimyasal ve biyokimyasal olayların etkisinde kalmasından meydana gelmişlerdir. Kısaca, günümüzde gözlenen büyük kömür yatakları bataklıklarda biriken turbaların geçirdiği evrimden oluşmuşlardır. Kömür yataklarının oluşumunu açıklayan iki önemli teori vardır.

1) Allokton Kömür Oluşumu : Bu teoriye göre kömürler, bitkisel artıkların tatlı veya acı sulu göller ya da denizlerin oluşturduğu çökelme ortamlarına taşınarak birikmesi suretiyle meydana gelmişlerdir. Bu teori, Commentary kömür havzasını inceleyen Fayol (1887 ) tarafından ortaya atılmıştır. Bu havza, akarsuların oluşturduğu birikinti konileri ve deltalar tarafından doldurulmuştur. Başlangıçta göre akan üç ırmak tarafından taşınan kil, kum, çakıl gibi kırıntılı malzemeler ve bitki kalıntıları akarsuların göle ulaştığı yerlerde çökelmişlerdir. Daha sonra kömür tabakalarını oluşturacak olan bitkisel artıklar, daha çok deltaların arasında hapis olmuş durgun sularda şekil, cins ve suda yüzme kabiliyetine göre bir tasnife tabi olarak ( yaprak, dal, kabuk vs. ) çökelirler. Havzada kömür damarlarının kalınlıkları ince, yayılımları ise sınırlıdır. Commentry havzasında bir çok dal ve gövde dik veya eğik durumlarda bulunmuşsa da çoğunluğunda kök yoktur. Bazılarında kökler ters dönmüştür. Bu suretle  kömürleri oluşturan bitkilerin yerli olmayıp taşındığı kabul edilmektedir. Allokton kömür oluşmu denizlerden uzakta meydana gelmiş küçük iç kömür havzalarının oluşumunu çok iyi açıklayan bir teoridir. Başlıca şu kriterlere dayanılarak savunulmaktadır.

KÖMÜR HAVZALARININ SINIFLAMASI

Kömür  havzaları, kapsadıkalrı çökellerin depolama şekillerine ve kömürleşme tiplerine göre limnik ve paralik kömür havzaları olarak ikiye ayrılır.

1) Limnik Kömür Havzaları 

Limnik kömür havzalarına örnek olarak, denizlerden uzakta kıta içlerinde gelişmiş olan göl ortamlarını verebiliriz. Örneğin, Dünyada Permiyen yaşlı bir çok kömür havzası eski göl ortamlarında gelişmiştir. Bu ortamlarda kömür, çoğu gölleri çevreleyen alüvyon ovalarındaki bataklıklarda ve gölün kıyısında gelişen deltalar üzerinde oluşmuştur. Eski bir göl ortamı çökel fasiyesini, diğer çökellerden ayırt etmek için başlıca şu kritlerlerden yararlanılır.

• Göl çökellerinde denizel fosil yoktur. Sadece tatlı fosilleri bulunabilir.
• Göl çökellerinde devirsellik/tortul dönemlilik yaygındır.
• İdeal bir göl ortamında, gölün kenarından ortasına doğru gidildikçe tane boyu küçülür.Ayrıca boylanma iyidir.
• Göl çökellerinde başlıca laminalanma, kuruma çatlakları, ripil marklar, çapraz tabakalanma ve varv gibi tortul yapılar bulunabilir.
• Genellikle göl çökelleri alttan ve üstten diğer karasal çökellerle sınırlıdır.  Çünkü bütün göller sonunda dolacağından çökelme regresyonla sona ererek ve ortam kara haline geçecektir.

KÖMÜRLERİN YATAKLANMASI

Ayırıntılı olarak incelendiğinde kömürlerin  yakalanmasının çok kompleks yönlerinin olduğu görülür. Çünkü çökelme havzasının  coğrafik konumuna göre paralik ve limnik oranlarda yataklanma şekilleri farklı farklıdır. Ayrıca havzaların meydana geldikleri jeolojik devirlerde hüküm süren farklı şartlarda bu havzalar arasında bir karşılaştırmasını imkansız kılar. Ancak bütün bunlara rağmen kömürlerin yataklanmasında ortak özellikler vardır. Bu ortak özelliklerin başlıca özellikleri şunlardır.

1) Kömür katmanları ( kömür tabakaları, kömür adamarları ) : Genellikle kömür düzgün tabakalar oluşturacak şekilde yataklanır. Katmanların kalınlığı cm'den 100m' ye kadar değişebilir. daha kalın katmanlarda bulunabilir. Geniş alanları kaplayan sabit kalınlığa sahip damarlara sıkça rastlanmakla beraber kısa mesafede şekli ve kalılığı pek çok değişikliğe uğrayan merceksel oluşumlarda vardır. Bir kömür tabakası çökelme havzasındaki yersel dğişimler nedeniyle esasa damardan ayrı olarak birden fazla daha damara ayrılır. Bunlar şeyl, kiltaşı ve marnlarla ardalanmalı bulunabilirler. Bazı durumlarda bir kömür katmanı yanal yönde kömürsü katmanlara geçebilir.

KÖMÜRLERİN PETROGRAFİK SINIFLAMASI

Kömürleri meydana getiren makrsokobik ve mikrsokobik yapı maddeleri esas olarak üç ana gruba ayrılır.

1) Mineraller ve maseral gruplar : Mineraller kömürlerin elementer yapı maddeleridir. Kayaçlar nası minerallerden oluşmuşsa kömürler de maserallerden meydana gelmişlerdir. Mineraller ve maseraller arasında belirgin farklılıklar vardır.

Mineraller kristal yapıda olup belirli kimyasal bileşimler vardır. Buna karşın maserallerin kimyasal yapıların ve fiziksel özellikleri büyük değişiklikler gösterir. Ayrıca maserallerin kristal yapıları da yoktur. Bunları çıplak gözle görmek mümkün değildir. Ancak makroskobik olarak ayrıntılı incelenebilirler. Yapılan incelemeler sonucu çok sayıda maseral tespit edilmiştir. Benzer özellikler taşıyan maseraller maseral grupları olarak ayırtlanmışlardır. Üç önemli maseral grubu vardır.

KÖMÜRLERİN KİMYASAL İNCELENMESİ

Kömürlerin kimyasal incelenmeleri ve analizlari sonucu bunların çeşitli özellikleri ortaya konup bu özellikler kömürün ekonomik değerine önemli değerler yapar. Bunların en önemlileri şunlardır.

1) Nem miktarı tayini : Analizlerde % olarak ifade edilebilen nem miktarı higroskopik su oranıdır. Kömürün iç yapısındaki molekül suyunun tespiti söz konusu değildir. Nem miktarı kalorifik değerle ters orantılıdır. İki çeşit nem vardır

• Kaba nem : Kömürün havada sabit bir ağırlığa ulaşıncaya kadar kurutulmasıyla buharlaşarak uçan su miktarıdır.
• Higroskopik nem : Havada kurutulmuş kömürün belirli bir sıcaklığın tesirinde kaybettiği su miktarıdır.

2) Kül miktarı tayini : Kül miktarının tayini orjinal kömürde, havada kurutulmuş kömürlerde yapılmaktadır. Bu işlemin kömür örneği ısıtılmış fırınlarda oksitleyici atmosferde yakılarak gazı uçurulur. Elde edilen külün deneye sokulan örneğin ağırlığına oranı kül miktarını verir

LİNYİTLER

Kahverengi kömür veya esmer kömür adı verilen linyitler %60-70 oranında C içeren kahve renkli ve siyah kömürlerdir. bunlar taş kmürlerinden daha genç, turbalardan daha yaşlıdırlar. Pratikte yapılan sınıflamaya göre bunlar; yumuşak linyitler ve sert linyitler olmak üzere ikiye ayrılır.

1) Yumuşak Linyitler : Bu kömürler açık kahve-koyu kahve renket, mat ve toprağımsıdır. Turbaya benzerler ancak ondan daha katı ve yoğundur. Çoğu yumuşak linyitlerde makroskobik olarak odun ve yaprak kalıntıları gibi iyi korunmuş bitki dokuları gözlenmiş  olabilir. Ocaktan  yeni çıkarılmış yumuşak linyit %35-70 arasında nem içerir. Kalori değeri 4000 kkal/kg'dan daha aşağıdadır. C içeriği kuruve nemsiz kömürde %60-70 arasındadır. Optik olarak ışığı yansıtma değerleri son derece düşüktür.

2) Sarı Linyitler : Bu kömürlerde mat ve parlak linyitler olarak iki gruba ayrılır.

KÖMÜR ARAŞTIRMALARI

Kömür araştırmaları doğrudan doğruya kömür mostralarının ( zuhurlarının) bulunduğu sahalar ile kömür mostrası bulunmayan, ancak kömür oluşumuna elverişli olabilecek sahalarda yapılır.

Mostra Veren Bölgelerde Yapılan Kömür Araştırmaları :

Araştırma yapılacak bölgede kömür mostraları varsa başlıca şu işlemler yapılır.

• Mostra veren bölgenin tam yeri 1/100.000 ölçekli bir topoğrafik haritaya işlenir.
• Mostra veren damarlarının yatım,yön,taban ve tavan tespitleri yapılır.
• Topoğrafik yüzeyde görülen kömür damarları genellikle alterasyona uğramıştır. Bu nedenle kalınlık diğer özelliklerin belirlenmesi zorlaşacaktır. Yüzeyde havanın oksijeni ile oksitlenen damar hacminin büyük bir kısmını kaybeder.

SONDAJ ÇALIŞMALARI

Yapılan jeolojik araştırmaların sonuçları olumlu olduğu taktirde sondaj çalışmalarına geçilir. sondajlar yoluyla yeraltı hakkında doğrudan doğruya bilgiler elde edilir. Örneğin tabakaların ve formasyonların kalınlıkları, yanal değişiklikler, faylar, kömürlü zonların taban ve tavanı gibi arama sondajları mümkün olduğu kadar kartolu yapılır. Bu yolla yer altı hakkında çok daha sağlıklı bilgiler elde edilir.

Kuyulardan çıkan karotlar kuyu jeoloğu tarafından ayrıntılı olarak incelenir ve her kuyu için bir log hazırlanır. Bütün bilgiler bu lok üzerine işlenir. Bu çalışmaların sonunda ya bütün kuyular için yada tek kuyu açılırsa onun için jeolog tarafından kuyu terk raporu yazılır. Eğer bölge kömür açısından olumlu ise seçilen kömür örneklerinin çeşitli analizleride bu raporlara ilave edilir. Örneğin ; kalori değeri, nem miktarı, kül miktarı gibi.


Kömür Karotlarından ve Mostralarından Örnek Alma Yöntemleri :

Kömür karotlarından ve mostralardan kimyasal ve palinolojik tayin yapmak için örnek alımları yapılır.

SONDAJ TEKNİĞİ

Dünyada sondajın kesin tarihçesi hakkında çok ayrıntılı bir bilgi olmamasına rağmen, İlk sondaj uygulamarının milattan önce Çin'de ve Mısır'da yapıldığı sanılmaktadır.

Dünyada İlk petrol kuyusu ABD Pennsylvania'da 1859 yılında Albay Drake adlı bir sondajcı tarafından yapılmış olup, 20 metrelik sondaj darbeli sondaj metodu ile açılmıştır

Bilinen ilk karotlu sondaj 1864 yılında İtalya-Fransa arasındaki bir tünelde Leschot isimli bir İsviçreli tarafından açılmıştır

Dünyada ilk döner sondaj 1867 yılında aBD Pennsylvania'da bir kömür madeninde Bullock tarafından 200 m olarak yapılmıştır. 

Türkiye' de bilinen en eski sondajın 1887 yılında İskenderun'a bağlı Çengen köyünde petrol araştırması amacı ile yapıldığı sanılmaktadır. Bilinen ikinci sondaj çalışması petrol arama amacıyla 1892 yılında Tekirdağ-Mürefte-Gaziköy' de yapılmıştır. Belgeleri olan ilk petrol arama sondajı 1898 yılında Tekirdağ-Şarköy'de açılmıştır. Yazılı belgeleri bulunan ilk su sondajı 1920 yılında İstanbul-Bakırköy'de açılmıştır.

Türkiye'de ilk derin petrol kuyusu 1934 yılında Midyat'ta 1351 m. derinlikte açılmıştır.

1) SONDAJ İŞLEMLERİ VE DONANIMI

SONDAJ YÖNTEMLERİ

Sondaj işleminde, yer yüzünden yeraltına doğru açılan delikte aletlerin çalışma biçimlne göre değişik yöntemlerle sondaj yapılır. Buna göre iki tip sondaj yöntemi vardır

DARBELİ SONDAJ YÖNTEMİ

Darbeli sondaj yönteminde en çok kullanılan " standart kablolu sondaj " yöntemidir. Bu kaldıraç sistemine bağlı bir çelik halatın ucuna asılı çelik bir matkabın belirli aralıklarla delik tabanına düşürülmesi ile kayaç parçalanır. Parçalanan kayaçlar ve kırıntılar kovaya benzer gereçlerle dışarı çıkartılarak sondaj işlemine devam edilir. Kaldıracın diğer tarafına, halatı hareket ettirmek için gerekli güç uygulanır. Bir çok yerde klasik darbeli sondaj günümüzde kullanımdan kalkmak üzeredir. Çoğu yerde darbelinin yerini, hava çekici ile yapılan döner darbeli kazma sistemi almıştır.

Standart kablolu darbeli sondaj donanımı kule ve alt yapı olarak iki ana kısma ayrılır. Alt yapının üzerinde motor ve güç iletim düzenekleri bulunur. Donanımının önemli parçaları delik dibinden yukarıya doğru şöyledir ;

2) DÖNER ( RÖTARİ ) SONDAJ YÖNTEMİ

Kendi ekseni etrafında dönen bir matkabın yeraltında kayaçları parçalanması ve koşan parçaların bir sıvı yardımıyla yüzeye çıkarılması esasına dayanan sondaj yöntemidir. Sondaj matkabı bir boru dizisinin ucuna bağlanmıştır. Sondaj dizisi yüzeydeki döner masa (tabla) tarafından döndürülür. Boru dizisi matkabı döndürürken, boru içindende sondaj çamuru kuyu dibine pompalanır. Kuyuya pompalanan çamur, kuyudaki kırıntıları alarak sondaj borusu ile kuyu arasındaki boşluktan yüzeye çıkarır. Döner sondaj sisteminde matkabın döndürülmesi ancak boruların döndürülmesiyle sağlanır

Döner Sondaj Donanımı : 

1) Kule ve Kule Alt Yapısı : Sondaj donanımları genellikle yalnız " sondaj kulesi " olarak anılırlar. Kulelerin sondajlarda çok önemli görevleri vardır. Sondaj dizisinin kuyuya indirilip çıkarılması ancak kuleler yardımıyla olur. Sondaj kuleleri standart ve taşınabilir olmak üzere iki tiptir. Standart kuleler kullanıldıkları yere monte edilen, başka yere taşınırken parça parça sökülüp taşınıp, yeniden monte edilirler. Taşınabilir kuleler ise kullanıldıkları yere tek parça olarak taşınan ve kurulan kulelerdir. Bunlar sökülmeden araç üzerine yatırılarak taşınırlar. Bir çok değişik tip ve boyutları vardır. Bunlar daha çok sığ sondajlarda kullanılan kulelerdir.

Kuleler üzerlerine etkiyecek yüklere göre dizayn edilirler. Bu yükler a) Askıda tutulacak boru dizisi ağırlıkları , b) Rüzgar yükleri olmak üzere iki türlüdür.Kulenin yük taşıma kapasitesi dört ayağına gelecek sıkıştırma yüklerinin toplamı ile tespit edilir. Hesap yapılırken kulenin her ayağı ayrı ayrı bir kolon olarak ele alınır ve en zayıf kesitteki taşıma yükü hesaplanır. Kullanılan çelik kalitesi ve kule ayağının büyüklüğüne göre taşıma kapasitesi 40 ile 650 ton boruların kuyudan çıkarılıp kuleye düşey olarak yan yana dizilmiş olması durumunda büyük olmaktadır.

3) SONDAJ SIVILARI ( SONDAJ ÇAMURU )

Bir sondajın yapılması sırasında, kuyuya sirküle ettirilen sıvılara sondaj sıvısı denir. Sondaj sıvıları döner sondajla birlikte ortaya çıkmıştır. İlk kullanılan sondaj sıvısı su olmuştur. Zamanla diğer sıvılar geliştirilmiştir. Bunlar arasında en çok kullanılan kil ve su karışımı olup, " sondaj çamuru " olarak adlandırılır. Günümüzde yaygın olarak " sondaj çamuru " terimi kullanılmaktadır. Sondajın amacı, geçilen formasyonların özelliklerine ve derinliğe göre değişik sondaj çamurları geliştirilmiştir.

Sondaj Çamurunun Görevleri : Sondaj çamuru/sıvıları, sondajın sürekli yapılabilmesini sağlamak amacıyla başlıca şu görevleri yapar :

a) Kırıntıların yeryüzüne taşınması : Yeraltında matkap tarafından kesilen kayaç parça ve kırıntılarının ortamdan uzaklaştırılarak tabanın devamlı temiz tutulması ve matkabın rahat çalışmasını sağlamaktır. Kayaç kırıntıları tabandan ne kadar hızlı taşınırsa sondajın ilerlemesi o kadar çabuk olur. Parçaların yukarıya doğru taşınabilmesi için, çamur içindeki düşüş hızlarının çamurun yükseliş hızından az olması gerekir. Çamur içindeki kesintiler sirkülasyon esnasında metal kısımların aşınmasına sebep oldukları gibi çamur akış özellikleri, pasta oluşumu ve sıcaklık mukavemeti yönünden de olumsuz rol oynamaktadır.

a) Sondaj Çamurunun Özellikleri

Yoğunluk : Sondajın ilerleme hızı üzerine etki eder.İlerleme hızının yüksek olabilmesi için düşük değerde tutulmalıdır. Artan yoğunlukla sıvı sütununun hidrostatik basıncı artar.Yüksek basınçlı formasyonların geçilmesi için bu artım gereklidir. Ancak yüksek hidrostatik basınç zayıf formasyonları delerek çamur kaçaklarına sebep olabilir. Bentonit çamurlarının yoğunluğu 1.125-2.5 arasında değişir. Yoğunluk hidrometre veya çamur terazisi ile ölçülür.

Su kaybı( Filtrasyon suyu) : Kil ile hazırlanan çamurlarda bir kısım su serbest haldedir. İyi çamurdaki filtrasyon suyunun az olması gerekir. Su filtre olurken filtre kağıdı üzerinde bir pasta olmuştur. Pastanın kalınlığı filtrasyon suyu miktarı miktarı ile orantılıdır. Filtrasyon geliştirilmiş "standart filtre presleri" yardımıyla ölçülür.

Viskozite : Viskozite akmaya karşı gösterilen  direnç olarak tanımlanır. Bir akışkanın akmaya karşı göstereceği direnç(viskozite) ne kadar fazla ise, hareket eden noktalar arasındaki hız farkı da o kadar fazla olacaktır. Hızın değişim değerleri uygulanan kuvvetle doğru orantılıdır. Hız ve kuvvet arasındaki orantıyı eşitlik haline getirmek için kullanılan değer viskozitedir. Sondaj teknolojisinde viskozite Fann viskozimetresi denilen bir aletle ölçülür. Sondaj kulelerinde viskozite ölçmelerinde Marsh Hunisi denilen huni kullanılır. 1.5 litre hacmi olan bu huni çamurla doldurulur ve huninin altından çamurun akış hızı ölçülür.Bu ölçme iki kademede yapılır. Birinci kademede çamurun ilk bir litresinin akış zamanı, ikinci kademede ise tümünün akış zamanı ölçülür. İyi bir çamurda bu değerler 40-70 saniyedir.

b) MUHAFAZA BORUSU

Sondaj sırasında ve sondaj bittikten sonra kuyuya çelik borulardan oluşan bir boru dizini indirilir. Buna " muhafaza borusunun dizini " (casing) denilir. Bir sondaj kuyusuna muhafaza borusu indirilmesinin sebebi şunlardır

• Kuyunun göçmesini önlemek,
• Yeryüzüne yakın yerlerdeki yeraltı suyunun kirlenmesini önlemek,
• Su içeren formasyonları tutmak,
• Suyun üretilen petrole karışmasını önlemek,
• Basınç kontrolünü mümkün kılmak,
• Petrol üretim aletlerinin kuyuya indirilip,çalışmasını kolaylaştırmak,

Muhafaza borusu dizisi üç gruba ayrılır.

a) Yüzey muhafaza borusu : Yeryüzüne yakın kısımlarda çamurun formasyonların içine kaçmasını ve yer altı suyunun kirlenmesini önlemek amacıyla indirilir.Derinliği birkaç yüz metreyi geçmez.

b) Ara muhafaza borusu : Bunlar genellikle sondajın devamını imkansız kılacak formasyonlarla karşılaşıldığında, bu formasyonların etkisini önlemek amacıyla indirilirler.Diper bir kullanım amacı,petrol ve doğal gaz sondajlarında gaz ve petrol fışkırtmlarına karşı kullanılacak kuyu başı donanımının tespitidir.Uzunlukları ve inilecek derinlik geçilecek formasyonların yapısına göre değişebilir.

c) ÇİMENTO VE ÇİMENTOLAMA

Çimento : Sondajlarda  çimento değişik amaçlarla kullanılır. Bunların başında kuyudaki muhafaza borularının çimentolanması gerekir. Sondaj kuyularında kullanılarak çimentolar API  tarafından standardize edilmişlerdir. Kuyuya enjekte edilen harcın viskozite,koyulaşma zamanı ve mukavemeti en önemli fiziksel özelliklerdendir.Bunlardan viskozite ve koyulaşma zamanı, harcın enjeksiyonu süresince pompalanabilirliği yönünden ayrı bir önem taşırlar.Çimento harçları gerçek anlamda akışkan olmadıklarından viskozite deyimi bunlar için çok kullanılma.Bunun yerine "koyuluk" deyimi kullanılır ve birimi "poise"dir.Koyulaşma zamanı koyuluğun 100 poise'a erişmesi için geçen  zaman olarak tanımlanır.Sıcaklık ve basınç koyulaşma zamanını azaltıcı yönde etkiler.

Kullanılacak derinlik ve basınç etkisine göre çimentolar şu gruplara ayrılır

• A sınıfı çimentolar : 6000 ft derinliğe kadar kullanılabilirler
• B sınıfı çimentolar : 6000 ft derinliğe kadar kullanılabilirler.Normal ve sülfata çok dayanıklı iki türü vardır.
• C sınıfı çimentolar : 6000 ft derinliğe kadar kullanılabilirler.Çabuk donarlar.Normal sülfata çok dayanıklı iki türü vardır.
• N sınıfı çimentolar : 6000-9000 ft arası derinliklerde kullanılırlar.Oldukça yüksek sıcaklık ve basınca dayanıklıdırlar.Çabuk donarlar.Normal ve sülfata çok dayanıklı iki türü vardır.

d) KAROTİYERLER

Daha doğru ve daha iyi bir litolojik tanımlama ve tayin yapabilmek,prozite,permabilite, 
saturasyon(doygunluk) ve tenör değerlerini kesin olarak öğrenmek amacıyla kesilen formasyondan silindirik örnek alma işlemine karot alma,alınan örneğe de karot denir.Karot alma işleminin yapıldığı donanıma da karotiyer adı verilir.Başlıca karotiyer tipleri şunlardır.

a) Normal karotiyerler : 2 tipi vardır.

1. İki tüplü karotiyer : En çok kullanılan karotiyer tipidir.Lamlı veya rulolu karot matkabının bağlı olduğu bir dış tüp ile karotu muhafazaya yarayan bir iç tüpten meyadana gelmiştir.Matkap ilerledikçe karot tüp içinde yükselmeye başlar.Sarsıntı sebebiyle karotun düşmemesi için karotiyerlerin alt ucunda, matkabın hemen üstünde karot tutucu bulunur. Bu tip karotiyerlerde karot randımanı %20-100 arasında değişmektedir. Ortalama randıman %70 civarındadır.Boyları 6m. kadardır.
2. Tek tüplü karotiyerler ( Tijler içinden indirilen) : Karot alınması istenilen derinlikte normal ilerleme durdurularak borular(tij) içinden karotiyer bırakılır. Bu durumda karot matkabı esas sondaj matkabının ortasındaki boşluktan dışarı çıkar.Karot alındıktan sonra özel bir kablo yardımıyla boruların içinden geri çekilir. Bu rada alınan karotların boyutları küçüktür.

DRILL STEM TEST( FORMASYON TESTİ)

Sondaj sırasında ve sondajı aksatmadan,kuyuda rastlanılan veya tahmin edilen petrol veya gazlı seviyelerin ekonomik ve fiziksel değerleri hakkında fikir edinmek için yapılan işleme Drill stem Test (DST) denir. Test yapmaya yarayan alete testör veya test aleti denir.

Test aleti kuyu içine ve istenilen seviyeye tijlerin ucuna eklenerek indirilir.Alet içinde yukarıdan kumanda  ile açılıp, kapanabilen bir kapak vardır.Ayrıca dışında kaucuktan yapılmış packer denilen bir kısım vardır. Packer istenilen seviye karşısında şişirilerek kuyuyu iki kısma ayırmaya yarar.Ayrıca alete bağlı birde basınç kayıt edici bulunur.

Test esnasında kuyu jeoloğuna çok önemli görev düşmektedir.

1. Testi yapılması istenilen tabakanın doğru tespiti
2. Packer'in oturacağı yerin seçiminin doğru yapılması.

İdeal test diyagramı ;

Devreler :

1. Test aletinin kuyuya indirilmesi ve yerleştirilmesi
2. İlk akış devresi
3. İlk kapama devresi
4. Son(ikinci) akış devresi
5. Son(ikinci) kapama devresi
6. Test aletinin çıkışı