Amount and composition of gases in the carboniferous units of the Amasra region (Zonguldak Basin)

Amasra yöresinde (Zonguldak Havzası) karbonifer istifindeki gazların miktar ve bileşimi

Abstract

Headspace samples taken from AK-14 and AK-16 boreholes are used to determine the amount and composition of gases in the Carboniferous sequence of the Amasra region by gas chromatography. For this purpose HC-gases, carbondioxide and nitrogen are analyzed. Furthermore, total organic carbon and Rock-Eval pyrolysis analyses are performed in order to define respective parameters of normalization and evaluation of gas measurement results. Composition and amounts of gases in coals and sedimentary rocks differ remarkably. CO2 content of both lithologies is negligible and percentage of CO2 is less than 1 %. Gas content of coals is up to four times higher than that of sedimentary rocks and consists of more than 94% HC-gases. In contrary, percentage of HC-gases in sedimentary rocks can be as low as 62%. The difference is due to the higher nitrogen percentage (up to 38%) in sedimentary rocks. Differences in amount and composition of gases in coals and sedimentary rocks are caused by different storage mechanisms of gas. The micro porous structure, high organic carbon content of coals and higher affinity of HC-gases for adsorption have resulted in gas storage in coals by adsorption. In sedimentary rocks, which are not that, rich in organic carbon and having different pore size distribution (meso- and macro pores), gas storage occurs in free gas phase. Differences in pore size distribution was also the reason for a higher increase in associated gas release with decreasing partical size in sediments compared with those in coals.

Özet

Amasra Bölgesi Karbonifer istifindeki gazların miktar ve bileşimini belirlemek amacıyla, AK-14 ve AK-16 kuyularından alınan headspace örneklerindeki headspace ve assosiye gazlar gaz kromatografisi ile analiz edilmişlerdir. Analizlerde hidrokarbon (HC) gazları (C[-C5), karbondioksit (CO2) ve azot (N2) ele alınmıştır. Ayrıca gazları bünyelerinde barındırmış olan kömür ve sedimenter kayalarında toplam organik karbon (TOC) ve Rock-Eval piroliz analizleri yapılarak, saptanmış olan gaz miktarlarının normalizasyonu ve yorumu için gerekli parametreler belirlenmiştir. Kömür ve sedimenter kayaların gerek içerdikleri gaz miktarı ve gerekse gazların bileşimi açısından önemli farklar gösterdikleri saptanmıştır. Her iki kaya grubundaki CO2 miktarı ihmal edilebilir boyutlardadır ve toplam gaz içersindeki yüzdeleri de %1 'den azdır. Kömürlerdeki headspace ve assosiye gaz miktarları (1294-4731 $mu$ l/g) sedimenter kayalardakilere (204-1213 $mu l/g) oranla yaklaşık dört kat fazladır. Aynca kömürlerdeki gazlar %94 den daha büyük oranlarda HC gazlarından oluşmaktadır. Sedimenter kayalardaki gazlarda HC gazlarının oranı ise %62'ye kadar düşebilmektedir. Aradaki fark sedimenter kayalardaki gazlarda %38'e kadar çıkan azot yüzdesinin fazlalığından kaynaklanmaktadır. Kömür ve sedimenter kayalardaki gazların miktar ve bileşimindeki farklara, bu iki kaya türündeki gaz tutulma mekanizmalarının farklı oluşunun neden olduğu sonucuna varılmıştır. Kömürlerdeki tutulma, mikrogözenekli yapı ve hidrokarbon gazlarının yüksek adsorplanma potansiyeli nedeniyle, adsorpsiyon yoluyla gerçekleşirken, organik maddece fakir sedimenter kayalardaki mezo ve makro gözeneklerde serbest gaz fazı şeklinde bir birikme olmuştur. Gözenek yapısındaki bu farklar, değişik parça boyu kullanılarak yapılan assosiye gaz miktarı ölçümlerinde, parça boyunun küçülmesine bağlı olarak açığa çıkan gaz miktarlarındaki artışın, kömürlerde sedimenter kayalara göre çok daha az olmasına da neden olmuştur.