Jeotermal Amaçlı Sondaj

Jeotermal sondaj tasarımı ülkeden ülkeye değişiklik gösterirken kuyu dizaynının belirlenmesinde rezervuar derinliği, üretim borusu çapı, rezervuar akışkan tipi ve özellikleri,jeolojik ve tektonik yapı büyük önem arz eder.

Jeotermal sondajlarda; jeotermal rezervuarın derinliği ve kuyu çapına uygun makine ve pompa seçiminin yanında makine ve pompanın kapasitesine uygun takım dizisinin seçimi de önem kazanır.

1000 metrenin üstündeki sondajları derin sondaj olarak adlandırmış ve bu derinliğn altındakiler sığ sondajlar olarak adlandırılır. Bu yazıda derin sondajlarda kuyu dizaynı ve sondaj makineleri için takım dizisinin seçiminin önemi üzerinde durulmuştur.

DERİN SONDAJLAR İÇİN KORUMA BORULARININ DİZAYNI

Sondaj operasyonu ve yeraltından akışkan üretimi sırasında rezervuar üzerindeki örtü tabakaları (zayıf, çatlaklı, gevşek ve şişen formasyonlar) kontrol altına alınmadığında kuyu problemlerine neden olur. Sondajın istenilen çapta ve derinlikte olması ve problemsiz akışkan üretimi için bu tür sorunlu formasyonların muhafaza boruları ile kontrol altına alınması gerekir. Kuyunun başlangıcında geniş çaplı muhafaza boruları kullanılırken kuyu derinleştikçe muhafaza borusunun çapları kademe kademe küçülür. Kapalı koruma boruları belirlenen derinliğe indirildikten sonra, borunun indirildiği derinlikten itibaren yüzeye kadar boru arkası çimentolanır. Jeotermal kuyularda tercih edilen koruma borusu çapları, kuyu derinliğine ve akışkanın fiziksel özelliklerine bağlı olarak ülkeden ülkeye değişiklik gösterir. Ülkemizde derin sondajlar için sıklıkla kullanılan kuyu dizaynı Şekil 1 de gösterilmiştir.

Jeotermal Amaçlı Sondaj

2.1 Kılavuz Boru

Jeotermal kuyuların koruma borusu dizaynında, kuyu başlangıcında kullanılan en dıştaki ilk boru kılavuz (Conductor) boru olarak adlandırılır. Bu boru, yüzeyde sağlam olmayan jeolojik tabaka (formasyon) oluşumlarının (alüvyon, kumtaşı, çakıltaşı gibi) ilerleme sırasında kuyu içerisine akmasını, dökülmesini ve parça düşmesini önlemek amacıyla kullanılır. Kılavuz boru, üst tabanın altında biraz daha pekişmiş halde bulunan formasyonun (kil, marn, silt, şeyl gibi) içerisinde kalacak şekilde indirilir ve boru arkası tamamen çimentolanır. Kılavuz borunun kullanılmasındaki en önemli nedenler; sondajın ileri aşamalarında kullanılacak koruma borularının ve bu borudan sonraki kullanılacak boru üzerine yerleştirilen kuyubaşı ekipmanların (vana, preventer) desteklenmesine olanak sağlar, bu borudan sonra yapılan ilerleme sırasında ortaya çıkacak kuyu problemlerinin (takım dizisinin kopması gibi) daha kolay bir şekilde çözülmesine olanak sağlar, sondaj çamurun içerdiği kimyasal maddelerin yüzey akiferlerine sızmasını ve dolayısıyla tatlı suyu kirletmesini önler ve bu yüzden bazı ülkelerde bu borunun kullanılması yasalarla zorunlu tutulur. Yüzeye yakın kısımlarda gaz veya jeotermal akışkan varsa akışkanın kılavuz boru içerisinden akışı sağlar ve sondaj makinesinin zarar görmesini engeller bu borudan sonra kullanılan boruların korozyonunu önler.

Kılavuz borunun teçhiz edilmesi ve boru arkasının çimentolanması sonrası, ilerleme sırasında akışkanın kontrolsüz geliş yapması durumunda kılavuz boru açık tutulur. Yani kuyu başında preventer ve vana varsa kuyuyu kontrol altına almak için bu vanalar kapatılmaz. Çünkü akışkanın akış gücünü karşılamak için kılavuz boru yeteri kadar derinliğe indirilmez. Vana ve preventerin kapatılması durumunda boru arkasında pekişmemiş halde bulunan alüvyon, çakıltaşı gibi formasyonlar basınçlı akışkan tarafından yırtılır ve akışkanın boru arkasından geliş yapması sonucu sondaj makinesinin zarar görmesi kaçınılmaz olur. Kılavuz borular 500 ft (150 m) derinliğe kadar indirilir ve boru çapları ise derin sondajlarda 20” olur.

2.2 Yüzey (Çapa) Boru

Yüzey boru, alüvyonlarının altında bulunan kil, marn, silt, şeyl gibi formasyonları kontrol altına almak için kullanılır. Bu formasyonların altında bulunan daha sert formasyonlara (örneğin sağlam kireçtaşları) indirilerek boru arkası yüzeye kadar çimentolanır. Yüzey borusunun teçhiz edilmesinin ana amaçları; ana vana ve kuyu kontrol preventeri (BOP) gibi kuyu başı ekipmanlarının montajını gerçekleştirir, pekişmemiş ve akışkan içeren formasyonların daha derinlerdeki akışkan ile irtibatını önler ve ilerleme sırasında bu formasyonların şişerek veya kuyu içerisine akarak ilerleme problemi yaratmasını önler. 8 ½” matkap kılavuz borunun amacına benzer bir şekilde bu borudan sonra kullanılan üretim borusunu korozyona karşı korur.Yüzey boru ile bundan sonra kullanılacak üretim boru arasında bulunan kireçtaşı dolomit gibi formasyonlar basınçlı akışkan içerdiğinden mutlak suretle kuyu başı ekipmanları (vana ve BOP) bu boruya eklenir. Hidrotermal sondajlarda bu borudan sonra teknik nedenlerle ara bir boru kullanmak zorunda kalınması, üretim borusunun çapını düşüreceğinden bu borunun indirileceği derinlik önem taşır.

Derin sondajlarda yüzey borunun indirildiği derinlik birkaç yüz metreden 3300 ft (1000 m) derinliğe kadar değişir ve yüzey boru olarak 13 ¾” çapında kapalı borular kullanılır. 2.3 Ara Boru Ara boru yüzey borusu ile üretim borusu arasında kullanılır. Bu borunun kullanılmasının en önemli amacı, istenilen derinliğe ulaşmak için karşılaşılan sorunlu formasyonları kontrol altına almaktır. Yüzey borudan sonra ilerleme sırasında karşılaşılan çok yüksek formasyon basıncı, önlenemeyen sondaj çamuru kayıpları, şişen ve kuyu içerisine sürekli akan killer veya şeyller ve tuz zonları matkabın ilerlemesini olanaksız kılar. Bu durumda kaçınılmaz olarak ara boru kullanılması zorunlu olur.

Jeotermal sondajlarda ara boru pek kullanılmaz. Fakat kuyu problemleri nedeniyle kullanılmak zorunda kalınırsa 9 5/8“ boru ara boru olarak kullanılacağından üretim borusunun çapı 7 inçe kadar düşer.

2.4 Üretim borusu

Üretim borusu, rezervuarın (üretim zonunun) üst kısmına indirilerek boru arkası çimentolanır. Genellikle rezervuar basıncına dayanacak şekilde dizayn edilirler. Derin hidrotermal sistemlerde ülkemizde üretim borusu olarak genellikle 9 5/8 inç koruma boruları kullanılır.

2.5 Astar Boru (Liner)

Astar boru yüzeye kadar yükselmez, üretim borusunun içerisinde derin sondajlarda 20-30 metre yükselecek şekilde teleskobik olarak kuyu dibine bırakılır. Akışkan üretim zonu yıkıntı yapma özelliğine sahipse bu boru kullanılır. Şayet üretim zonu sağlam ise üretim zonuna boru indirilmez ve kuyu çıplak olarak bırakılır. Astar boru olarak 6 5/8” filitreli borular kullanılır.