JEOTERMAL SONDAJLARDA FORMASYON ÖZELLİKLERİNE UYGUN MATKAP SEÇİMİ İÇİN YENİ BİR YAKLAŞIM Adil ÖZDEMİR ADİL ÖZDEMİR SONDAJ MÜHENDİSLİK VE LTD. ŞTİ. /ANKARA TEL: 0 312 327 19 52 GSM: 0 533 305 06 62 adilozdemir2000@yahoo.com
Bu Çalışmanın Amacı ve Sunumda İrdelenecek Hususlar Jeotermal sondajlarda yoğun kullanım alanı olan üç konili matkapların değişik formasyonlar için geliştirilmiş tiplerinin genel özellikleri Ülkemizde üretimi yapılmayan bu matkapların sarfiyatını azaltmak için en uygun matkap seçim kriterlerinin tanıtılması Bu matkapları çalışmalarında kullanan mühendislerin en iyi seçimi yapabilmesi için uygun bir seçim tablosunun geliştirilmesi ve geliştirilen tablonun konunu tartışmaya açılması
GİRİŞ Jeotermal sondajların 40 yıl civarında bir tarihi vardır ve petroldoğalgaz 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 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 Jeotermal sondajlarda kullanılan en önemli ekipmanlardan birisi üç konili sondaj matkaplarıdır Bu matkapların delinecek formasyonlara uygun olarak seçilmesi, sondaj çalışmalarının kabul edilebilir ekonomik sınırlar içerisinde kalmasını sağlayacaktır
İlk kez 1909 yılında sondaj çalışmalarında kullanılan konili matkaplar 1946 yılına kadar yavaş gelişmiş, bu tarihten sonra ise hızlı bir gelişim sürecine girmişlerdir (Özdemir,2006; Kahraman,1996; Madigan ve Caldwell,1981; Bobo,1968) 1951 yılına kadar çelik dişli matkaplar kullanılmış olup, bu yıl içinde çelik dişli matkaplar ile zor delinebilen kayaçlar için ilk tungsten karbid dişli matkap geliştirilmiştir(özdemir,2006; Kahraman,1996; Grimes vd., 1992; Bobo,1968) Çelik dişli Tungsten karbid bir matkap dişli bir matkap
Üç konili matkaplar gövde, koniler ve koni yataklarından oluşmaktadır
Koniler üzerinde belirli sıralar halinde dişler bulunurlar Boyları, şekilleri ve aralıkları özelliklerine göre belirlenmektedir Kolay delinebilen formasyonlarda kullanılacak matkaplardaki dişler ince ve uzun, zor delinebilen formasyonlarda kullanılacak matkaplardaki dişler kısa ve kalındır Zor delinebilen formasyonun parçalanması için gerekli yükün fazla olması nedeniyle dişler, üzerlerine gelecek yükü taşıyabilmek için kısa, kalın ve fazla sayıdadır kullanılacakları formasyonların
Matkaplar, kullanılacakları formasyonlara göre tasarlanmakta ve sınıflandırılmaktadır Formasyonun tek eksenli basınç dayanımı ve aşındırıcılığı kullanılacak matkap tipini belirleyen en önemli özelliklerdir Sondajcılıkta, üç konili matkaplardan istenilen verimin alınabilmesi için, delinecek formasyonun aşındırıcılık özelliğinin ve tek eksenli basınç dayanımı değerinin bilinmesi gerekmektedir Bu özelliklerin bilinmesi, formasyonun delinmesi için kullanılacak en iyi matkabın seçilmesini sağlayacaktır. Çünkü, matkap imalatında formasyonların delinebilirlik özellikleri dikkate alınmaktadır
Üç konili matkaplar, IADC(Uluslararası Sondajcılar Birliği) kodlama sistemine göre sınıflandırılmaktadır IADC kodu 3 haneli rakamdan oluşmaktadır. İlk rakam; 1 den 8 e kadar olup, matkap tipini ve kullanılabileceği formasyonu ifade etmektedir İkinci Rakam; 1 den 4 e kadar olup, ilk rakamın ifade ettiği formasyonların kendi içinde kolay delinebilenden(1), zor delinebilen(4) e doğru sınıflandırılmasıdır Üçüncü rakam ise 1 den 7 ye kadar olup, matkabın yatak ve aşınmaya karşı korunma tipini ifade etmektedir (IADC,1992 değiştirilerek alınmıştır) alınmıştır
Sondaj çalışmalarında, delme işleminin gerçekleşmesi için matkap üzerine yük verilmesi gerekir Bu yük hidrolik olarak veya ağırlık boruları ile sağlanmaktadır Matkabı döndürmenin temel sebebi, bir kesme işlemi sonucunda matkabı yeni bir kesme pozisyonuna getirmektir Matkap ömrünü etkileyen faktörler arasında matkap döndürme hızı da önemli bir paya sahiptir
DELME HIZI TAHMİNİ VE DELME HIZINDA ETKİLİ OLAN PARAMETRELER Konik Dişli Üç Konili Matkap Küresel Dişli Üç Konili Matkap PR = 3.20 NW αd σ c = 3.09α + 14.13 Ι s = 0.24α + 1.19 NW PR = 3.25 αd σ c = 2.21α + 17.72 Ι s = 0.17α + 1.57 PR : Delme Hızı(m/saat) N : Dönme hızı(dev/dk) W : Matkap Baskısı(kN) α : Delinebilirlik İndeksi(kN/mm) D : Matkap Çapı(cm) σc Is : Tek Eksenli Basınç Dayanımı(MPa) : Nokta Yük Dayanımı(MPa) (Kahraman,2000)
MATKAP SEÇİMİ YAKLAŞIMLAR
(SECURITY, 1981)
(REED,1982)
(HUGHES,1989)
(URALBURMASH,2007)
(Kahraman, 1996 ve Praillet, 1991)
(Hughes,1997)
(Hughes,1997)
(Özdemir ve Haspolat, 2006)
Jeotermal sondaj matkapları için Özel koşullar Jeotermal sahalarda karşılaşılan bu tip formasyonların delme açısından tipik özellikleri sert aşındırıcı, kırıklı-çatlaklı ve sıcak olmalarıdır Dolayısıyla jeotermal sondaj çalışmalarında kullanılacak matkapların aşınmaya dayanıklı(çap korumalı tipleri) Sıcaklık nedeniyle de yataklarının sürtünmeli tip ve keçeli olması matkapların uzun ömürlü kullanılmasını sağlayacaktır
SONUÇ ve ÖNERİLER Matkapların delinecek formasyonlara uygun olarak seçilmesi, sondaj çalışmalarının kabul edilebilir ekonomik sınırlar içerisinde kalmasını sağlayacaktır Formasyonun tek eksenli basınç dayanımı ve aşındırıcılığı kullanılacak matkap tipini belirleyen en önemli özelliklerdir Sondajcılıkta, üç konili matkaplardan istenilen verimin alınabilmesi için, delinecek formasyonun aşındırıcılık özelliğinin ve tek eksenli basınç dayanımı değerinin bilinmesi gerekmektedir Geliştirilen yeni çizelgede formasyonların tek eksenli basınç dayanımı ve aşındırıcılığı esas alınmıştır. Çizelgenin kullanılmasının uygun matkap seçiminin yapılmasını pratik kılacağı düşünülmektedir
Sabır ve İlginize Teşekkür Ederim Adil ÖZDEMİR ADİL ÖZDEMİR SONDAJ MÜHENDİSLİK LTD. ŞTİ. /ANKARA TEL: 0 312 327 19 52 GSM: 0 533 305 06 62 adilozdemir2000@yahoo.com