JEOTERMAL SONDAJAlperen AYTEKİN

İÇİNDEKİLER 1.JEOTERMAL NEDİR? A.Jeotermal enerji nedir? B. Jeotermal enerji nerelerde kullanılır? 2. Jeotermal Sondajlar 3.Jeotermal Sondajların Sınıflandırılması A .Jeotermal Sondajların Programlanması B.Sondaj C.Borulama D.Çimentolama E.Kuyu Testleri 4. Jeotermal Sondajı farklılıkları 5. Jeotermal Ortamlarda Doğan Sorunlar ve Çözümleri 6.Kaynakça

1.Jeotermal nedir? Jeotermal kaynaklar; yerkabuğunun çeşitli derinliklerinde

biriken ısının oluşturduğu kimyasallar içeren sıcak su , buhar ve gazlardır, jeotermal kısaca yer ısısıdır.

Jeotermal Sondaj ise; jeotermal kaynaklardan yararlanmak için yapılan sondaj türüdür.

Jeotermal kaynaklar başlıca üç önemli bileşenden oluşur ki bunlar;

Isı kaynağı, Isıyı yeraltından yüzeye taşıyan akışkan, Suyun dolaşımını sağlamaya yeterli kayaç geçirgenliğidir.

Jeotermal sahalarda sıcak kaya ve yüksek yeraltısuyu sıcaklığı jeotermal olmayan sahalarla kıyaslandığında; daha sığ yerlerde bulunur çünkü; magmanın kabuğa doğru yükselmesi nedeniyle ısıyı da taşıması, kabuğun inceldiği yerlerde yüksek sıcaklık farkından oluşan ısı akışı, yer altı suyunun birkaç kilometre derine inip ısındıktan sonra yüzeye doğru yükselmesidir.

Jeotermal enerji nerelerde kullanılır

Elektrik Enerjisi ÜretimindeIsıtma Sistemlerinde,Seraların ısıtılmasında,Ürün ve Gıdaların kurutulmasında,Kaplıca (turizm),Endüstriyel amaçlı kullanım, Proses Isısı

temini, Kurutma vbKimyasal madde ve mineral üretimi,

karbondioksit, gübre, lityum, ağır su, hidrojen  vb,

2.Jeotermal sondaj Jeotermal sondajların 40 yıl civarında bir

tarihi vardır ve petrol-doğalgaz sondaj tekniklerinin devamı şeklindedir. Jeotermal sondaj teknikleri, temelde petrol ve doğalgaz sondaj teknikleri ile aynıdır. Fakat edinilen tecrübeler sonucunda jeotermal sondajlar için bazı farklı uygulamalar geliştirilmiştir.

Jeotermal sondajlar şu şekilde sınıflandırılabilir;- Gradyan - Arama (/üretim) - Üretim - Geliştirme - Re-enjeksiyon - Gözlem kuyuları-Destekleyici çalışmalar- Kuyu logları, - Rezervuar testleri - Rezervuar izleme

GAGÜRG

Jeotermal sondajlar jeoloji, jeokimya, hidrojeokimya, jeofizik çalışmalar ve değerlendirmeleri yapıldıktan sonra belirlenen lokasyonlarda; elde edilen yorumların ve kavramsal modelin testi, rezervuar keşfi ve üretim amaçlı olarak yapılır.

Gradyan sondajları; sahada yapılacak maliyeti yüksek derin arama kuyularının yerlerini daha sağlıklı belirlemede yardımcı olan, sahada sıcaklık dağılımının yoğunlaştığı seviyeleri belirleyen sondajlar olup, sahanın genel jeolojik yapısına ve hedefin boyutuna göre sayısı ve derinliği değişen sondajlardır.

Jeotermal sondaj Sondaj sırasında izlenecek adımlar

beş ana başlık etrafında toplanırlar1. JEOTERMAL SONDAJLARIN

PROGRAMLANMASI 2. SONDAJ3. BORULAMA4. ÇİMENTOLAMA 5. KUYU TESTLERİ

3.1.JEOTERMAL SONDAJLARIN PROGRAMLANMASI Jeotermal amaçlı yapılmış olan jeolojik,

jeokimyasal, hidrojeolojik ve jeofizik etütlerden elde edilen verilere göre;

- kuyu derinliği - muhtemel litolojik log - muhtemel borulama planı hazırlanır.

Litolojik logda jeotermal anlamda önemli olan parametreler ve jeolojik seviyeler yeralır. Bunlar;

- örtü kaya oluşturabilecek seviyeler - rezervuar seviyeleri - karşılaşılabilecek sıcaklık değerleri - karot alınacak muhtemel seviyeler - soğuk yeraltısuyu girişimi olabilecek seviyeler - kuyuda karşılaşılacak akışkanın muhtemel

kimyası - ani geliş (blow-out) ihtimali olup olmadığı

belirlenmeye çalışılır

- kuyu çapı ve derinlikleri - boru tipi, çapı ve yerleştirilme derinlikleri - çamur türü ve ilave malzemeleri (bentonit, barit, sondaj

köpüğü vb.) miktarları - çimentolanacak seviyeler ve programı - çimento türü ve miktarı sondaj işleminden sorumlu

yetkili tarafından belirlenir.Sondaj tekniği açısından ise; 1. yıkıntı ve akma 2. çamur kaçağı ve şişme 3. ani geliş (akışkan, gaz, buhar) yapabilecek ve sondaj

problemlerine sebep olabilecek seviyeler belirlenmeye çalışılır

Kuyu delme işlemi sırasında jeotermal amaçlı olarak ilk yapılacak gözlem;

- Başlangıç aşamasında şart olmamakla birlikte her metrede bir çamur(sondaj sirkülasyon sıvısı) giriş

-çıkış sıcaklıklarının ölçümü - Her metrede bir çamurla gelen kayaç

kırıntılarının incelenmesi Derinlik arttıkça kırıntı geliş süresindeki

gecikmeler göz önüne alınarak kırıntının hangi derinliği temsil ettiğine dair düzeltme yapılması

- Çamur tuzluluğundaki değişimler

- Çamurda renk değişimi - Çamurda viskozite değişimi - Çamurda gaz, kabarcık vb. oluşumların

gözlenmesi ve kaydedilmesi - Karot alma gerekliliğinin tespiti- Gerekli görülen seviyelerde kuyu logu

alımının sağlanması - Blow-out riski gözlemi (kontrolsüz sıvı

akışı )

3.2.Sondaj 2.1. Döner Sondaj YöntemiFormasyon ve basınç özellikleri dikkate alınarak,

jeotermal amaçlı kuyularda şu döner sondaj yöntemleri kullanılmaktadır.

- Düz çamur dolaşımlı sondaj - Üç konili matkap ve çift duvarlı tij ile ters dolaşımlı

sondaj - Karotlu sondaj(gerekli olması durumunda) Jeotermal sahalarda test kuyuları ve sıcaklık gradyeni

ölçümü, litolojinin tam olarak saptanması gereken hallerde karotlu sondajlar yapılmaktadır. Üretim kuyularındaki uygulaması çok nadirdir.

3.2.Sondaj

3.2.Sondaj 2.2. Döner-Darbeli Sondaj Yöntemi- Kuyudibi çekici ile düz dolaşımlı

sondaj(Havalı sondaj)- Kuyudibi çekici ve çift duvarlı tij ile ters

dolaşımlı sondaj

3.3. BORULAMAJeotermal sondaj kuyularında muhafaza

boruları(casing);- Yüzey akiferlerini veya düşük sıcaklıklı akışkan

taşıyan zonları kapatmak- Kuyuların zayıf ve çatlaklı seviyelerinin kapatılması- Sondaj sırasında istenilmeyen değişik basınçlardaki

sıvıların kuyuya girişini önlemek- Kaçaklı zonlar geçilirken çamur kaçaklarını önlemek- Kuyu başı ekipmanlarını bağlamak- Formasyonlar arası akışkan geçişini önlemek

3.3. BORULAMA- Kuyu çapını korumak (üniform çapta kuyu)- Sondaj sırasında olabilecek ani gelişleri (blow-

out olaylarını) önlemek ve kuyuda basınç kontrolü

sağlamak- Üretim sıvısını yüzeye alabilmek ve kuyu

üretiminin sürekli olarak yapılmasını sağlamak gibi

amaçlarla kuyulara indirilir.

3.3. BORULAMADeğişik jeotermal sahalarda farklı fiziksel-kimyasal

formasyon (rezervuar) şartları bulunması yanı sıra, boruların indirileceği derinlikler de farklı olacağından bu borular mikro yapıları, et kalınlıkları, diş ve manşon tipi olarak farklı tiplerde üretilirler. API (Amerikan Petrol Enstitüsü) tarafından standardize edilen borular tanınmaları için değişik kod numaraları ve üzerlerinde farklı renk bantları konularak kullanıma sunulurlar.

Jeotermal sondaj kuyularına muhafaza borusu(casing) indirme derinlikleri genel ihtiyaçlar, yapılan pratik uygulamalar ve kuyu problemlerine bağlı olarak değişir.

3.4. ÇİMENTOLAMAÇimentolama işlemi; muhafaza borusu-

kuyu duvarı ve kuyu kademelerinde kullanılan muhafaza borusu duvarlarının tamamen çimento şerbeti ile doldurulması işlemidir. Çimentolanan seviyeler, muhafaza borularının birbirleri ile ve kuyu duvarı(formasyon) ile bağ oluşturarak yük taşıma ve özel kuyu şartlarına karşı dayanım sağlama görevi görürler.

4. ÇİMENTOLAMASertleşmiş çimento sütunu, sıcak akışkan ve

gazların sebep olabileceği korozyona karşı muhafaza borularını korur ve sıcak akışkanın muhafaza borusu dışından kontrolsüz akışını önler.

Yapılan çimentolamada boşluk kalması durumunda, sıcaklık etkisi ile muhafaza borusunda oluşacak arızalar artacak ve önlenemeyen problemlere sebep olabilecektir.

4. ÇİMENTOLAMABaşarılı bir çimentolama işlemi planlama,

işlemin yapılması, sonuç ve değerlendirme olmak üzere üç aşamadan oluşmaktadır.

Aşamalar birbirlerine bağlı olup bir önceki çimentolamadan elde edilen sonuç ve değerlendirmeler bir sonraki çimentolamanın planlanmasında kullanılabilir.

3.5. KUYU TESTLERİJeotermal kuyularda rezervuar değerlendirmesi

için yapılan kuyu testleri şunlardır;Sıcaklık Testi- Basınç Testleri- Üretim Testleri- Gaz Ölçümleri- Girişim Testleri- Re-Enjeksiyon Testi- İzleyici Testler

4.Jeotermal Sondajı farklılıkları

Kuyu dizaynı konusunda farklılıklar olabilir.Muhafaza borusu kimi sondajlarda soğuk su

karışımını önlemek için kullanılır. Bu muhafaza için kullanılan borunun tipini seçerken sıcaklık ve korozyona dayanım çok büyük önem taşımaktadır.

Kuyu başı ekipmanları tercihen kuyuya göre değişebilir. Kazılan kuyularda Blowout durumlarına karşı her kuyuda kesin emniyet için preventer, anüler vanalar ve drilling spool gibi yan çıkışlı vanalar önemle gerekmektedir.

4.Jeotermal Sondajı farklılıkları

Kule seçiminde çevresel ve lokasyonal faktörlerin dikkate alınması gerekir.

Çimentolama işleminde yer alan farklılıklar genel olarak Blowout riskine ilişkin alınmış önlemlerdir. Bu önlemleri almadan önce muhafazala borularının indirildiği derinlikler önemle tespit edilmelidir.

Kuyu kontrolü de her kuyu için farklı bir prosese sahiptir. Kuyuların özelliklerine göre farklı önlemler alınabilir.

5. Jeotermal Ortamlarda Doğan Sorunlar ve Çözümleri1. Magmatik, Volkanik ve Metamorfik

Kayaçları Delen Sondaj Matkaplarında Karşılaşılan Sorunlar 

2. Yüksek Sıcaklıktan Kaynaklanan Sorunlar ve Çözümler 

A. Jeotermal Kuyularda Çimentolama B. Jeotermal Kuyularda Koruma Borusu

Tasarımı

5.1. Magmatik, Volkanik ve Metamorfik Kayaçları Delen Sondaj Matkaplarında Karşılaşılan Sorunlar

Formasyonun aşındırıcı olması dolayısıyla matkap çapı azalması, ·

Aynı sebepten aşırı diş ve yatak aşınmaları, · Yüksek sıcaklık dolayısıyla lastik aksamların kısa

zamanda bozularak işlevlerini kaybetmesi, Sıcaklığın 200 0 C üzerinde olması durumunda,

karbon çeliklerinin akma mukavemetlerinde azalma dolayısıyla, matkap ömrünün kısalması.

Bundan ötürü, tüm bu sorunları önlemek için, sert kayaçlarda yapılan jeotermal sondajlarda kendiliğinden yağlanabilen“insert” tip delici kullanılır

5.2. Yüksek Sıcaklıktan Kaynaklanan Sorunlar ve ÇözümlerA. Jeotermal Kuyularda Çimentolama Jeotermal kuyularda çimentonun en büyük sorunu yüksek

sıcaklıklarda çimento mukavemetinin kaybolmasıdır. Bunu önlemek için çimentoya %35 oranında silika unu katılmaktadır. Bilinen çimento bileşimleri yüksek sıcaklıkta mineral dönüşümleri dolayısıyla, çimento özelliğini ve mukavemetlerini yitiriler.

Çimentoya katılan silika unu, sıcaklığın yükselmesiyle çimento içinde varolan minerallerle tepkimeye girerek, Tobermorit, Truskotit ve Ksonolit gibi sıcaklığa dayanıklı yeni minerallerin oluşumunu sağlar Böylece oluşan yeni bileşim, yüksek sıcaklıklı ortamlarda çimentonun bozulmasına engel olur.

5.2. Yüksek Sıcaklıktan Kaynaklanan Sorunlar ve ÇözümlerB. Jeotermal Kuyularda Koruma Borusu TasarımıBu tip kuyularda, normal koruma borusu tasarımı yapıldıktan

sonra, aşağıdaki faktörler göz önüne alınarak yeni bir tasarım yapılır

Sıcaklık, Korozyon,Çökelme Eğilimli AkışkanlarTasarımı etkileyen yukarıdaki faktörlerden en önemlileri

sıcaklık ve korozyondur. Sıcaklık ısıl genleşmeye ve dolayısıyla gerilmelere sebep olur ve gerilme de aşağıdaki gibi hesaplanır

S = β * E * Tβ: Isıl genleşme katsayısı, 6.9 x 10 6psiT: Sıcaklık farkı, 0 FE: Elastisite modülü, 30 x 10 6 psi

YARARLANILAN KAYNAKLARÖzdemir, A., 2007; Sondaj Tekniğine Giriş.

Omay Matbaası. 74 s. Serpen, U., Control of Blown Out Geothermal

Well in Bursa Çekirge. Proceedings of 13 th  International Petroleum Congress and Exhibition of Turkey, June 4 6, 2001, pp. 523 530.

Serpen, U., Jeotermal Enerji Ders Notları. 2000. Serpen U., Jeotermal Sondaj Özellikleri.

Ankomak Sondaj Sempozyumu, Ankara, Nisan 1990.

HazırlayanlarAlperen Ali AYTEKİN 142303030Hasan DEMİR 142303011

DİNLEDİĞİNİZ İÇİN TEŞEKKÜR EDERİZ