Trakya havzası'nda Mezardere formasyonu'nun ankonvansiyonel hidrokarbon potansiyelinin değerlendirilmesi
Assessment of unconventional hydrocarbon potential of the Mezarede formation in Thrace basin
Yazar: MERVE USANMAZ KUREŞ
Danışman: PROF. DR. SEDAT İNAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Jeoloji Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Modelleme = Modelling ; Petrol = Petroleum ; Tersiyer = Tertiary ; Trakya Havzası = Thrace Basin

Özet:
Türkiye'nin kuzeybatısında bulunan Trakya Havzası'nda üretilen petrollerin ana kaynak kayası olan Mezardere Formasyonu'nun sıcaklık, termal olgunluk ve petrol oluşum tarihçesi incelenmiştir. İnceleme, havza modelleme yazılımı kullanılarak yapılmıştır. Ayrıca, formasyonun ankovansiyonel hidrokarbon kaynak potansiyeli de değerlendirilmiştir. Modelleme 1 ve 2 boyutlu olarak Petromod®(Schlumberger) sedimanter havza modelleme yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. 
Çalışma alanı ilk olarak; hedef çalışma bölgesi, stratigrafi, yapısal jeoloji, havza evrimi ve petrol jeolojisi açılarından incelenmiştir. Bölgede yedi adet formasyon gözlenmiştir. Alttan üste doğru Hamitabat, Soğucak, Ceylan, Mezardere, Osmancık, Danişmen ve Ergene formasyonları olarak sınıflandırılabilir. Ayrıca bölgenin petrol sistemi, kaynak kaya, rezervuar kaya, kapan ve örtü kaya gibi elemanların özellikleri açısından detaylıca ele alınmıştır. Bu çalışmanın gerçekleştirilmesi literatür taramasını gerektirmiş ve elde edilen bulgular 'Genel Petrol Sistemi' adı altında hazırlanmıştır. Kaynak kaya, rezervuar kaya, kapan ve örtü kaya hakkındaki bilgiler bu bölümde verilmiştir. İlerleyen bölümlerde ise Trakya Havzası'ndaki Mezardere Formasyonu'nun gömülme, termal olgunluk, hidrokarbon oluşum geçmişleri ve konvansiyonel olmayan hidrokarbon potansiyeline ışık tutmak amacıyla bir ve iki boyutlu havza modelleme  çalışmaları yapılmıştır. Havza modelleme çalışmasında, modelin kalibrasyonu için sıcaklık ve olgunluk değerleri ile ölçülen değerler kullanılmıştır.
Modelleme çalışması öncesinde Mezardere Formasyonu için yayılım ve organik fasiyes özelliklerinin belirlenmesi amacıyla formasyon kalınlığı, formasyon derinliği, toplam organik karbon içeriği, hidrojen indeksi ve olgunluk değerlerine dayalı çeşitli haritalar oluşturulmuştur. Bu haritalar sonucunda, formasyonun kaynak kaya olarak sınıflandırılabilecek organik zenginliğe sahip olduğu ve havzanın orta kesimlerinde petrol/gaz oluşumu için uygun olgunluk penceresine ve uygun derinliğe ulaştığı tespit edilmiştir. Modelleme çalışmasında 140 km uzunluğunda KB-GD doğrultulu bir jeolojik kesit oluşturulmuş ve bu kesit üzerindeki kuyular modelin kalibrasyonu için kullanılmıştır. Kalibre edilen model sonucunda ölçülen ve hesaplanan değerlerin birbirleriyle uyuştuğu gözlenmiştir. Daha sonra Mezardere Formasyonu için başlangıç düşük (ağırlıkça %3) organik karbon içeriği ve başlangıç yüksek (ağırlıkça %5) organik karbon içeriği değerleri kullanılarak iki farklı senaryo oluşturulmuştur. Daha sonra, 2 boyutlu havza modelleme sonuçlarına dayanarak Mezardere Formasyonu'nun gömülme, sıcaklık, olgunlaşma ve hidrokarbon oluşum geçmişleri araştırılmıştır.
Modelleme çalışmalarının sonuçlarına göre; Mezardere Formasyonu en yüksek olgunluğuna formasyonun alt kısımlarında ulaşmaktadır. Bu yüzden sadece formasyonun alt kısımları için petrol oluşumu, atılımı ve serbest petrol dağılımı hesaplanmıştır. Mezardere Formasyonu, günümüzden yaklaşık 24-25 milyon yıl önce Trakya Havzası'nın orta kesimlerinde petrol üretmeye başlamıştır. Yaklaşık 10 milyon yıl önce en yüksek petrol üretimine ulaşmıştır. Formasyonun maksimum kalınlığa (deposenter) ulaştığı en alt kısmı da gaz üretme olgunluğuna ulaşmıştır. Ancak bu çalışmada sadece petrol potansiyeli değerlendirilmiş ve tartışılmıştır. 
Modelleme sonuçlarına göre, yaklaşık 5000 km2lik bir alanda, Mezardere Formasyonu'nun alt kısmından üretilen petrol 3,73 ile 18,65 milyar varil arasındadır. Yerinde üretilebilir serbest petrol potansiyeli ağırlıkça %5 TOK senaryosuna göre 3,73 ile 7,46 milyar varil arasındadır. Ankovansiyonel üretim yöntemlerine (örn: hidrolik çatlatma) dayanarak, yerinde üretilebilir serbest petrolün %2 ile %10'unun üretilebileceği ve bu miktarın 74,6 ile 746 milyon varil arasında değiştiği varsayılmaktadır. Ağırlıka %3 TOK senaryosu dikkate alındığında, üretilen petrol ve yerinde üretilen petrol değerlerinin daha düşük olduğu ve üretilebilir serbest petrol potansiyelinin 44,8 ile 448 milyon varil arasında olduğu tahmin edilmektedir.

Anahtar kelimeler: Mezardere, ankovansiyonel kaynak potansiyeli, havza modelleme, petrol, Trakya

Abstract:
The temperature, thermal maturity and generation histories of the Mezardere Formation, which is the main source rock of the oils generated the Thrace Basin, in northwestern Turkey have been studied. The investigation was made by using basin modelling software. Moreover, the unconventional hydrocarbon resource potential of the formation has also been assessed. Modelling was performed in 1-dimensional and 2-dimensional formats using Petromod®(Schlumberger) sedimentary basin modeling software.
In the study, the target study area was first examined in terms of stratigraphy, structural geology, basin evolution and petroleum geology. Seven formations were observed in the region, these are from bottom to top, the Hamitabat, Soğucak, Ceylan, Mezardere, Osmancık, Danişmen and Ergene Formations. In addition, the petroleum system of the region is discussed in detail in terms of the characteristics of elements such as source rock, reservoir rock, trap and cover rock. The realization of this study required literature review and the findings have been prepared under the name of 'General petroleum system' and information about the source rock, reservoir rock, trap and cap rock are given in this section. In the following sections, one and two dimensional basin modelling studies were carried out in order to shed light on the burial, thermal, hydrocarbon generation histories and unconventional hydrocarbon potential of the Mezardere Formation in the Thrace Basin. In the basin modeling study, measured values such as temperature and maturity values were used for the calibration of the model.
Before the modeling study, various maps based on formation thickness, formation depth, total organic carbon content, hydrogen index and maturity values were created in order to determine the extension and organic facies characteristics for the Mezardere Formation. As a result of these maps, it has been determined that the formation isat acceptable organic richness to be classified as source rock and the formation has achieved appropriate maturity window and appropriate depth for oil/gas formation in the central part of the basin.. In the modeling study, a 140 km long NW-SE oriented geological section was created and the wells alon this section were used for the calibration of the model. As a result of the calibrated model, it has been observed that the measured and calculated values agree with each other. Then, two different scenarios were created by using original lower (3wt%) organic carbon content and original higher (5wt%) organic carbon content values for the Mezardere Formation. Later, based on 2D basin modelling results, the burial, temperature, maturation, and hydrocarbon generation histories of the Mezardere Formation were investigated.
According to the modeling results; The Mezardere Formation reaches its highest maturity in the lower parts of the formation. Therefore, oil formation, excretion and free oil distribution were calculated only for the lower parts of the formation. The Mezardere Formation started to generate oil in the middle parts of the Thrace Basin about 24-25 million years before the present. It reached its peak oil generation about 10 million years ago. The lowest part of the formation in the depocenters has also reached gas generation maturity. However, in this study, only oil potential is avaluated and discussed.
According to the results of the modelling, in an area approximately 5000 km2, generated oil from the lower part of the Mezardere Formastion is between 3,73 and 18,65 billion barrels. In place producable free oil potentional is bertween 3,73 and 7,46 billion barrels based on 5 wt. %TOC scenerio. Based on unconvetional production methosd (e.g., hydro fracking), it is assumed that that between 2% and 10% of the in place producable free oil can be produced and this amount varies between 74,6 and 746 million barrels. Considering the scenario which assumes a 3 wt % TOC, the generated oil, in place prodcubale oil and values are claculated to be lower and the producable free oil potential is between 44,8 and 448 million barrels.

Keywords: Mezardere, unconventional resource potential, basin modelling, petroleum, Thrace