Soma kömür havzasında kömürleşme ve hidrokarbon oluşumunun modellenmesi
Modelling of coalification and hydrocarbon generation in soma coal basin
Yazar: KÜBRA TIRPAN
Danışman: PROF. DR. M. NAMIK YALÇIN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Soma Kömür Havzası Türkiye'nin ekonomik olarak linyit üretimi yaptığı linyit sahalarından birisidir. Bölgede 3 farklı kömür seviyesi bulunmaktadır. Bu seviyeler; Alt, Orta ve Üst Linyit Seviyeleri'dir. Bu çalışma kapsamında incelenen kömür seviyesi Alt Kömür Seviyesi (KM2)'dir. Havzada, TKİ (Türkiye Kömür İşletmeleri) ve TÜBİTAK ? MAM (Marmara Araştırma Merkezi) Yer Bilimleri Araştırma Enstitüsü tarafından yürütülen proje kapsamında, Havzasının kömür kökenli gaz potansiyelinin araştırılması çalışmalarının bir bölümünü, havza genelinin bilgisayar destekli modellenmesi oluşturmaktadır.2009 yılında başlatılan bu proje kapsamında, havzada açılan bu kuyulardan elde edilen veriler kullanılarak KM2 kömürlerinin kömürleşme sürecinin modellenmesi ve varsa hidrokarbon oluşumunun ortaya konması hedeflenmiştir. Bu amaç doğrultusunda son yıllarda açılmış olan sekiz kuyu (E-311, E-314, E-315, E-319, E-320, E-321, E-330, E-333) PetroMod yazılımı kullanılarak tek-boyutlu (1-D) olarak modellenmiştir. 1-D modellemeye ek olarak belirlenen KD-GB ve KB-GD yönlü iki kesit boyunca iki boyutlu (2-D) modelleme de yapılmıştır. Modelleme çalışmalarının genel akış şeması uyarınca ilk aşamada havzanın jeolojik evriminin bir kavramsal modeli oluşturulmuştur. Havzanın genelleştirilmiş stratigrafi kesitinin ve bölgesel jeolojik verilerin ışığında Neojen yaşlı istifin çökelmeye başladığı dönemden (18.5 Ma öncesinden) başlayarak günümüze kadar toplam 11 ayrı evre tanımlanmıştır. Bunlardan dokuzu çökelme, ikisi ise aşınma evresidir. Aşınma evreleri, Soma Formasyonu ve Deniş Formasyonu arasındaki ve volkanoklastik birimin çökelmesinin ardından meydana gelmiş aşınma evreleridir. Çökelmeyle temsil edilen evreler ise, yaşlıdan gence, M1-KM2-M2-M3-KM3-P1-KP1-P2ab-P2c-P3-Pltv olarak sıralanmaktadır. Kavramsal modelin oluşturulması bağlamındaki bir sonraki aşamada tanımlanmış olan her evre için bir dizi parametre tanımlanarak (litoloji, yaş, paleo-batimetri, paleo-ısı akısı ve paleo-sediman/su arayüz sıcaklıkları) ilk input verileri oluşturulmuştur. Oluşturulan kavramsal modelin kalibrasyonu için kuyulardan alınmış olan kömür örneklerinde ölçülen vitrinit yansıması değerleri kullanılmıştır. Yansıma değerlerinin her bir kuyuda oldukça kısa bir aralığı temsil ediyor olması nedeniyle, daha güvenilir bir kalibrasyon için kuyularda ölçülmüş değerlerin tümü birden kullanılmıştır. Kavramsal modelin kalibrasyonu aşamasında özellikle ısı akısı değerlerinin zamana bağlı değişimlerinin ve son iki milyon yıldaki aşınma miktarlarının belirlenmesi, bölgenin jeolojik ve yapısal evriminin ışığında şekillendirilmiş ve optimize edilerek kesinleştirilmiştir. Kesinleştirilen kavramsal modelin ışığında hazırlanan input verileri kullanılarak sekiz kuyunun 1-D (tek boyutlu) ve üç kesitin 2-D (iki boyutlu) modellemesi tamamlanmıştır. Modelleme sonuçları, kömürleşme sürecindeki en kritik evrenin alt kömür damarının maksimum derinliğe gömüldüğü günümüzden 5 ila 2 milyon öncesi (GÖ 5-2 ) dönem olduğunu ve ulaşılan kömürleşme derecesinin bu dönemde çökelmiş ve son iki milyon yılda'da kısmen aşındırılmış volkanoklastik birimin (Pltv) orijinal kalınlığı ile kontrol edildiğini göstermiştir.Bu çalışma sonucunda, kömürün çok daha derinde bulunduğu ve henüz kuyu kontrolü bulunmayan havzanın güneybatı kesimlerinde, sürmekte olan proje kapsamında gerçekleştirilen sismik çalışmaların verileri kullanılarak yapılacak modelleme çalışmalarıyla, kömürleşme derecesinin önceden saptanması ve kömür işletmeciliğinin planlaması aşamasında kullanılması olanaklı hale gelmiştir.

Abstract:
Soma coal basin in Western Anatolia is one of the lignite coal fields of Turkey. There are three lignite seams (Lower, Middle and Upper) in the Soma coalfield and with in the frame of study the Lower coal interval will be investigated. For this study, coal samples were collected from selected wells, drilled for stratigraphic purposes. Computer-aided modeling of the basin evolution is a major part of the study, which aims the determination of coalbed gas potential of the Soma Basin.Within the frame of a multi-disciplinary project, launched in 2009, modeling of coalification of KM2 coals and of its temporal development is also aimed, using the data obtained from these wells. For this purpose, recently drilled eight wells (E-311, E-314, E-315, E-319, E-320, E-321, E-330, E-333) are modeled using the PetroMod 1-D basin modeling software. Two representative sections, striking NE-SW (one section) and NW-SE (two sections) are also modeled using the PetroMod 2-D basin modeling software. In accordance with the general flow chart of modeling studies, first a conceptual model of the geological evolution of the basin is constructed. In the light of the generalized stratigraphy of the basin and of the regional geology, for the time period starting from the onset of deposition of the Neogene sequence (18.5 Ma ago) upto the Present, 11 separate events are described. Nine of these events are depositional and two of them erosional. Erosional events are related to the unconformities between the Soma and the Deniş Formations and at the top of the volcaniclastic unit. Depositional events are represented from the oldest to youngest, by the M1-KM2-M2-M3-KM3-P1-KP1-P2ab-P2c-P3 and Pltv units. In the context of the construction of the conceptual model for each event, a number of parameters (lithology, age, paleo-bathymetry, paleo-heat flux and paleo sediment/water interface temperature) are defined to create the first input data. For the calibration of the conceptual model vitrinite reflectance values, measured in coal samples taken from wells, are used. Hereby, as reflectance trend at each well was limited to a relatively short depth interval, trends of all the modeled wells together were used, in order to ensure a more reliable calibration. During the calibration of the conceptual model, temporal changes of the heat flux values and the thicknesses of the eroded units during the last two million years, are optimized and finalized, in the light of the geological and structural evolution of the region. 1-D modeling of eight wells and 2-D modeling of three sections has been completed using the input data, prepared in the light of the finalized conceptual model. Modeling results showed, that the period of maximum burial during 5 to 2 Mabp and accordingly the original thickness of the unit Pltv, deposited during this period and was partly eroded subsequently, are the most critical parameters for the coalification of coal seam KM2.With a new modeling study using data from seismic studies, conducted in the context of the ongoing multi-disciplinary project, it will be now possible to predict the coalification degree of KM2 coals in the southern part of the basin, where the coals are located much deeper ,but borehole control does not yet exist.