JEOTERMAL KAYNAK ARAŞTIRMALARI

Jeotermal kaynak araştırmaları jeofizik etütler

Jeotermal kaynak, yerkabuğunun çeşitli derinliklerinde birikmiş ısının oluşturduğu, sıcaklığı yıllık ortalama yüzey sıcaklığının üstünde (>20 °C), doğal olarak yeraltında oluşmuş ve çevresindeki normal yeraltı ve yerüstü sularına oranla daha fazla erimiş madde ve gazlar içeren su, buhar ve gazlardır. Yeraltındaki yüksek sıcaklıktaki sıcak kuru kayalar ve kayaların bulunduğu yeraltı derinliklerine enjekte edilen soğuksu, gaz ve diğer akışkanlardan sağlanan sıcak su, buhar ve sıcak gazlar da bu tanım kapsamındadır. Belirli bir gelecekte, belli ekonomik ve teknolojik koşulları karşılayıp, hizmete sunulması olası jeotermal ısının miktarını kapsar. Ülkelere göre değişik sınıflandırmalar olmasına rağmen jeotermal enerji, sıcaklık içeriğine göre; düşük (20-70 oC), orta (70-150 oC) ve yüksek (>150 oC) entalpili(sıcaklıklı) olmak üzere genelde üç gruba ayrılmaktadır.

Düşük ve orta sıcaklıklı sahalar, bugünkü teknolojik ve ekonomik koşullar altında başta ısıtmacılık olmak üzere (sera, bina, zirai kullanımlar), endüstride (yiyecek kurutulması, kerestecilik, kağıt ve dokuma sanayinde, dericilikte, soğutma tesislerinde), kimyasal madde üretiminde (borik asit, amonyum bikarbonat, ağır su, akışkandaki CO2’den kuru buz eldesinde) kullanılmaktadır. Ancak, orta sıcaklıklı sahalardaki akışkanlardan da elektrik üretimi için teknolojiler geliştirilmiş ve kullanıma sunulmuştur. Yüksek sıcaklıklı sahalardan elde edilen akışkanlar ise, elektrik üretiminin yanı sıra entegre olarak diğer alanlarda da kullanılabilmektedir.

Jeotermal aramanın genel amacı, enerjinin ekonomik olarak üretilebileceği bir jeotermal sistemin bulunmasıdır. Jeotermal araştırmaların amacı aşağıda sıralanmıştır.

  • Jeotermal potansiyeli ortaya çıkarmak
  • Yararlanılabilir jeotermal sahasının bulunduğunu belirlemek
  • Kaynağın alanını tahmin etmek
  • Jeotermal sahanın tipini belirlemek
  • Üretim zonlarının yerlerini öğrenmek
  • Jeotermal saha içerisinde üretim kuyularından çıkan suyun ısı içeriğini belirlemek
  • Gelecekte yapılacak gözlem sonuçlarındaki değişimleri belirlemeye yönelik temel verileri derlemek
  • Çevresel hassas parametrelerin ilk ölçüm sonuçlarını elde etmek
  • Saha gelişimi sırasında herhangi bir probleme sebep olabilecek karakteristik bilgileri elde etmek
  • Jeotermal kaynak araştırmaları belirli bir sistematik içerisinde yapılmalıdır. Araştırma felsefesi, aramacının büyük bir alanda aramaya başlaması, dikkate alınan alanın veri alındıkça daraltılması ve bu yaklaşımın kaynak yeri tespit edilinceye kadar devam etmesidir. Araştırılacak alanların büyük olduğu başlangıç aşamalarında, hızlı ve düşük maliyetli keşif teknikleri uygulanır. Sonuçlar toplandıkça ve arama sınırları daraldıkça, güvenilirlik artar ve daha pahalı teknikler kullanılmaya başlar. Jeotermal aramada da, bu yaklaşım en pahalı teknik “arama kuyusu” delinip muhtemel alan test edilinceye kadar devam eder. İşletilebilir tüm jeotermal kaynaklar içinde hidrotermal kaynaklar, ekonomik getirisi en fazla olanlardır. Bu tür sahalar genelde dünyada, genç orojenik zonlarda ve hatta bu zonlararasında da genç volkanizmanın oluştuğu yerlerde bulunurlar (sismik kuşak). Genç göreli bir terim olup, volkanizma süreci oldukça uzun olabilir. Dolayısıyla, hipertermal jeotermal kaynakları oluşturan volkanik olayların yaşı, kesin bir veri olmayabilir. Birkaç milyon yaşındaki bir magmatik sokulum ya çok önceden yüzeylemiş veya günümüzde soğuduğu için jeotermal açıdan ilgi çekmeyebilir.

    Ülkemizde volkanik aktivitelere bağlı jeotermal kaynaklar olmakla birlikte, daha çok graben oluşumlarıyla ilgili çatlak-zonlarında jeotermal kaynaklar bulunmaktadır. Bunlar da, magmatik sokulumlar, kabuğun bu oluşum yerlerinde incelmesi, sıkışma zonlarında ısının anomali göstermesi sonucu oluşan, ya serbest konveksiyon, ya da topografyanın yarattığı zorlanmış konveksiyon zonlarının yaratılmasıyla meydan gelmektedirler. Yeryüzündeki jeotermal sistemlerin uçları olan kaplıca, fümerol ve gayzer gibi dışa boşalım noktaları makul, ümit veren sinyaller olabilir. Ancak bunlar, uzak da olsa olası birhipertermal sahanın mutlak belirtileri değildirler. Öte yandan, bu belirtiler uzak bir jeotermal kaynağın lateral uçları da, olabilir. Bunlar, çok derin faylar boyunca (KAF gibi) yukarılara yükselebilirler, ama önemli bir jeotermal kaynak oluşturmayabilirler. Bazen jeotermal kaynaklar yüzey kanıtı olmayan yerlerde de bulunabilirler ve ancak o yörenin jeolojisinin çözülmesiyle bulunabilirler. Yarı-termal alanlar anormal sıcaklık gradyeni olan yerlerde aranmalıdırlar. Düşük dereceli akiferler yalnızca bilinen jeolojinin çalışmasıyla tahmin edilebilirler, çünkü bunların varlığı hakkında herhangi bir gösterge yoktur. Bu tür araştırma için uygun alanlar, gömülü kumtaşları ve kireçtaşlarının yarattığı derin katmanlardır. Derinlerde ısı gradyenlerinormalin üzerinde olan yerlerden, oluşan faylar boyunca yüzeye yakın yerlere taşınabilirler.

    Tüm doğal kaynak aramalarında olduğu gibi jeotermal arama da risklidir. Delinecek bir test veya üretim kuyusunun termal akışkanların bulunduğu bir zonu kesmesi konusunda bir garanti yoktur. Yatırımcının aklen ve parasal olarak, aramanın riskli bir iş olduğuna hazırlıklı olması gerekir. Bazen risk derecesi yarı-sayısal olarak tahmin edilebilir. Risk takip eden iki faktöre bağlıdır:

  • 1. arama sahasında kaynağın bulunma riski
  • 2. arama programının kaynağı bulma ve üretime sokabilme riski.
  • Her iki faktör de, uygun bilgi ve deneyim gibi insan yaklaşımı yanında, kullanılan ekipmandan da etkilenir. Özellikle ikinci risk faktörü, arama için ayrılan finans ve arama ekibinin kalitesi tarafından kontrol edilir. Eğer proje sağlıklı bir arama programını destekleyemiyorsa, hemen doğrudan sondaja geçmek gibi ciddi bir yanlış yaklaşıma sapılabilir. Ülkemizde de genelde yapılan budur.

    Başarılı jeotermal enerji girişimcileri, genelde aramaya başlamadan önce, bir strateji veya yaklaşım planına sahiptirler. Arama stratejileri, başarısızlık riskini minimumda tutma yanında, aramanın efektif maliyetini optimize ederler. Bu stratejinin önemli bir özelliği, proje yöneticisinin programı durdurma veya bir sonraki safhaya geçme konusunda karar verebilmesidir. Başlangıçta riskin en büyük olduğu aşamada, arama stratejisi maliyeti daha düşük olan tekniklerin kullanımını öngörür. Sırasıyla diğer aşamalar bir öncekinden daha pahalıdır, fakat her aşama başarısızlık riskini azaltır. Optimum arama stratejisi projenin amacı ve büyüklüğü, var olan para ve zaman, jeolojik ortam ve o ortamda biriken arama deneyimine bağlıdır.

    Jeotermal kaynaklar aynı tipten olsalar bile detayda çok değiştikleri için, her ortamda çalışabilecek düşük maliyetli belli bir arama yöntemleri sıralaması yapmak mümkün değildir. Herhangi bir alanda takip edilecek arama stratejisi, işi yapan ve verileri değerlendiren Jeoloji-Jeofizik Mühendisi tarafından o alandaki uygulama için özgün olarak tasarlanmalıdır.

    Araştırma yöntemleri Şekil-1’de ve araştırma akım şeması da Şekil-2 ve Şekil-3’de verilmiştir.

    Jeotermal Kaynak Arama Yöntemleri

    Şekil-1. Jeotermal araştırmalarda kullanılan yöntemler

    Jeotermal Kaynak Arama Akış Şeması

    Şekil-2. Jeotermal araştırma akış şeması

    Genel strateji yaklaşımının şematik gösterimi

    Şekil-3. Genel strateji yaklaşımının şematik gösterimi

    Jeotermal araştırma işlemleri dünyada olduğu gibi ülkemizde de Jeoloji ve Jeofizik Mühendislerinin koordineli çalışmaları ile yapılmaktadır. Jeotermal araştırma işini yapan Jeoloji Mühendisinin genel jeoloji bilgisi yeterli olmalı ve genel araştırmayı koordine edebilmelidir. Jeoloji, çoğu kez tutarsız olan, minimum bilgi ve veriden çıkarılan sonuçlar üzerine kurulan, öznel (sübjektif) bir disiplindir. Jeoloji Mühendisinin görevi ise, en uygun sonuçlara ulaşan ve kullanılan yöntemlerle çelişkili yorumları çözümleyecek özel arama yöntemlerini kullanan Jeofizik Mühendisi ile işbirliği yapmaktır.

    Jeotermalde deneyimli Jeofizik Mühendisinin görevi, koşullar elverdikçe mümkün olan büyük hassaslıkla, bir termal bölgenin jeolojik yapısını belli bir derinliğe kadar 3 boyutlu modelleyebilmek ve sondaj yerlerini jeoloji mühendisiyle işbirliği yaparak belirleyebilmektir. Yüzey jeolojisi, yüzeyleyen formasyonların eğimleri, yapılmış olan sondajların değerlendirilme sonuçları, fayların ve termal yüzey göstergelerinin gözlenmesi, örtü ve rezervuar olabilecek gözenekli-geçirgen katmanların belirlenmesi ve bunların sıcak akışkanları içermesi, bu akışkanların orijini, takip ettikleri yol ve ısı kaynağı vb. gibi konuları inceleyerek bir hipotetik model oluşturmaktır. Modelin küçük bir kısmı hariç, model doğrudan gözlemden çok Jeoloji ve jeofizik Mühendisinin yorumuna dayanmalıdır.

    Jeoloji Mühendisi, jeolojik modelin sınırları kapsamındaki katmanların içinde veya değişik katmanlar arasında, yeraltında akışkanların aktığı muhtemel yolları tahmin eder. Termal akışkanların olası sahanın geçirgen zonlarına nasıl ulaştığı ve yüzeyde bilinen kaplıca ve fümerollerle nasıl boşaldığı, başka yerlerden boşalmalarının önlenmesi, yapay yollarla delinen kuyulara yönlendirilmeleri konularına açıklamalar getirmelidir. Termal gradyenleri, formasyonların gözeneklilik ve geçirgenliklerini incelemelidir. Termal akışkanlar arasındaki farklılıkları veya benzerlikleri belirlemeli ve izotopları da kullanarak yeraltındaki akış yolları konusundaki düşüncelerini test etmelidir.

    Jeokimyasal etütler, jeotermal aramanın en ucuz aracıdır. Çünkü yeraltındaki sıcaklık hakkında bilgi sağlar. Jeoloji Mühendisinin jeokimyasal etüt de birinci görevi, doğal jeotermal yüzey boşalım akışkanlarının kimyasal analizini yapmaktır. Analiz sonuçları yeraltı araması ve sondaj hakkındaki kararlarda önemli bir kılavuz olarak hizmet verir. Arama sondajları yapıldıktan sonra, derin suların kimyasal analizleri suların akış yönleri hakkında bilgi sağlar ve en iyi sondaj yerlerinin seçimine yardımcı olur. Jeokimyasal etütler, sıcaklık ölçümlerinin belirleyicisi olarak da düşünülebilir ve bir sahanın derinliklerinde hakim olan sıcaklıkların tahmin edilmesinde yardımcı olur. Yüzey sularının sulandırmasından ve sıcak suların yüzeye yakın formasyonlarla olan etkileşiminden doğan yanlış kanıtlara karşı daima dikkatli olunmalıdır.

    Jeotermal enerji araştırmalarında jeolojik ve jeofizik etütler

    Şekil-4.Jeotermal enerji araştırmalarında jeolojik ve jeofizik etütler

    Jeofizik bilimi, temel olarak her çeşit anomalinin aranması ve yorumlanmasıyla uğraşır. Jeofizik çalışmaların jeotermal aramada en büyük önemi, yapısal durumlara açıklık getirebilme özelliğidir. Jeotermal aramada Jeofizik Mühendisinin görevi; anomalileri eşsıcaklık, eş gravite, eş rezistivite veya başka eş potansiyellerden belirlemek ve izlemek için, mümkün olduğu hassaslıkla birçok yerin fiziksel özelliklerini ölçmek ve daha sonra yeraltı formasyonlarının kanıtı olarak yorumlamaktır (Şekil-5). Jeofizik Mühendisi, parmak izlerini inceleyen detektif gibi sorunların çözümüne gitmelidir. Jeofizik Mühendisinin de yeraltı için bazı kanıtları ve yorumları vardır.

    Jeotermal sahalar, içinde büyük miktarda sıcak su ve buhar taşıyan büyük hacimler olarak düşünülürse, ısıl alanların belirlenmesinde jeofizik çok güçlü bir araçtır.

    Jeotermal enerji potansiyelinin araştırılacağı sahanın veya sahaların ayrıntılı jeolojik, jeofiziksel, jeokimyasal ve sondaj çalışmalarının kapsamı aşağıda verildiği gibi olmalıdır;

  • 1. Jeolojik çalışmalarla formasyonların litolojik, stratigrafik, petrografik ve jeolojik yapılar
  • 2. Jeofizik çalışmalarla yeraltı yapısal jeolojisi
  • 3. Foto jeolojik çalışmalarla jeolojik, tektonik ve litolojik özellikler
  • 4. Jeokimyasal çalışmalar ile su kimyası ve su-kayaç ilişkileri
  • 5. Sondaj çalışmaları ile yeraltı jeolojisi, hidrotermal alterasyon zonları, hazne ve örtü kayaçların özellikleri, formasyonların litolojik-stratigrafik ve hidrolik özellikleri araştırılacaktır.
  • Jeotermal enerji araştırmalarda jeofizik etütler

    Şekil-5.Jeotermal enerji araştırmalarda jeofizik etütler

    Kuyuların açılması, jeotermal araştırmaların son aşamadır. Bu sondajlar jeotermal rezervuarın gerçek karakteristiğini ve sahanın potansiyelini ortaya çıkarır. Araştırma kuyularından elde edilen veriler, yüzeydeki araştırmalar sonucu ayrıntılı olarak hazırlanan hipotez ve modelleri ve rezervuarın yeterli üretilebilir sıvı içeren bir özelikte olmasınıdoğrulayabilmelidir. Bu yüzden araştırma kuyusu açılacak yerlerin seçimi çok dikkat ister. Kuyu tasarımı, sahanın litolojik yapısına ve rezervuara derinliğe bağlı olarak belirlenmektedir.

    Sondaj yerleri aşağıdaki jeolojik, jeofizik ve jeokimyasal kriterler dikkate alınarak yapılmalıdır;

  • - Jeolojik açıdan, derinlerde geçirgenlik ve gözenekliliğin olması konusunda jeolojik kanıtlar aranmalı ve güvenli rezervuar işletmesinin yapılabileceği derinlikte düşeye yakın fayların kesilmesi öngörülmelidir.
  • - Jeofiziksel açıdan, önemli süreksizlik ve fay zonlarının tahmin edildiği ve araştırılan derinlikte en düşük özdirenç değerlerinin olduğu yerler seçilmelidir.
  • - Jeokimyasal açıdan, yüzey aktivite tipine göre seçim yapılmalıdır. Sıcak su sistemlerinde yüksek sıcaklıklı ve yeraltısuyu karışımının az olduğu yerler seçilmelidir. Fümerollerde ise, geldiği kaynak araştırılmalıdır.
  • İlk kuyu yeri, sistem hakkında olası en çok bilgi ve veriyi sağlama veya aynı zamanda akışkan üretmesi bekleme gibi koşulların sağlanacağı yer olmalıdır.

    Daha sonraki kuyuların seçiminde aşağıdaki stratejilerden biri seçilmelidir;

  • • Birinci kuyu başarılı ise aynı jeolojik özellikleri taşıyan zonda diğer kuyuları delmek ve o zonu geliştirmek
  • • Başarılı 1. kuyudan sonra olası jeotermal alanın farklı kısımlarını araştırmak
  • Jeotermal bir kuyuda, sondaj esnasında rezervuar hakkında ilk veriler alınmaya başlanır. Sondaj çamurunun giriş ve çıkış sıcaklıkları rezervuar sıcaklığı hakkında bize ön bilgiyi verir. Sondaj esnasında meydana gelen çamur kaçakları ve kaçakların miktarı, bize üretim zonu hakkında ilk bilgiyi vermesi açısından önemlidir. Sondaj çalışmalarının tamamlanmasını takiben kuyu tamamlama testleri yapılarak kuyu hakkında ilk bilgiler edinilmiş olur.

    Bir kuyunun planlama, açma ve tamamlanma aşamasından sonra da jeotermal kaynakların daha verimli kullanılmasını sağlamak için yapılan kuyu testleri de maden ve petrolmühendislerince yapılmaktadır. Bu testler ile rezervuar parametreleri sağlıklı olarak öğrenilmekte ve bu parametreler işletme esnasında da sürekli takip edilmektedir. Böylecesahanın potansiyeli doğru olarak ortaya konularak rezervuar davranışları önceden kestirilmekte ve gerekli önlemlerin zamanında alınmasını sağlayacak verilere ulaşılmaktadır. Bu testlerle kuyunun fiziksel özelliklerinin ölçülmesinin yanı sıra, kuyunun davranışını gözleyerek, rezervuar hakkında da bilgi edinmek mümkündür. Kuyudan edinilen bilgiler ışığında bir rezervuar modeli oluşturmak ve bu model aracılığıyla rezervuarın gelecekteki davranışını kestirebilmek bu testlerin en önemli amacıdır.

    Ayrıca, jeotermal enerjinin kullanımına yönelik çalışmalara başlamadan önce ileride oluşacak değişimleri kontrol etmek için yüzeydeki termal ve doğal oluşumlardan mümkünolduğu kadar çok bilgi alınarak kaydedilmelidir. Bu araştırma çalışmaları sırasındaki elde edilen verilerden derindeki sıcak akışkan hakkında bilgi edinilebileceği gibi bu veriler aynı zamanda ileride kullanılmak üzere temel karşılaştırma verileri olarak da kullanılabilecektir.

    Jeolojik, jeokimyasal ve jeofiziksel jeotermal araştırma programını planlamadan önce araştırma sahasında ve yakın sahalarda yapılan su, maden ve petrol arama çalışmalarında elde edilen veriler toplanmak zorundadır. Bu elde edilen veriler jeotermal araştırmanın planlamasında çok önemli rol oynar ve önemli miktarda maliyetin azalmasına etki eder.

    Yukarıda sözü edilen araştırmalar tamamlandıktan sonra elde edilen verilerden yorumlamalara gidilerek çalışmanın ekonomik sonucu olan akışkan üretme aşamasında sondajlı çalışmalar gündeme gelmektedir. Öncelikle sondaj lokasyonunun tespiti ve geçilecek birimler ile hedeflenen derinlik tespit edilerek teçhiz programı belirlenmelidir. Sondaj sırasında çamur giriş ve çıkış sıcaklıkları ölçülerek, sıcak akışkan içeren zona yaklaşılıp yaklaşılmadığı veya devam edilip edilemeyeceği konusunda yorumlamalara gidilebilir. Ayrıca gerekli görülen zonlarda değişik şekillerde değerlendirme ve yoruma gidebilmek için karot alınması gereklidir. Sondaj devamı ve bitirilmesinden sonra jeofizik loglar alınarak kuyu hakkında yorumlamalar yapılması zorunludur. Kuyu bitiminden sonra olumlu çıktığı takdirde kuyuda üretim testleri yapılmalıdır.

    Jeotermal Sondaj Çalışması

    Şekil-6.Jeotermal Sondaj Çalışması

    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 yer alır. 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
  • Ayrıca, bu bilgilere dayanarak;

  • - 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
  • i. Litolojik tanımlama ve istif oluşturma
  • ii. Alterasyon ve türlerini tanımlama
  • iii. Çatlak ve gözenek analizi (gelişip gelişmediği, varsa dolgu minerali)
  • iv. Kimyasal, petrografik ve sıvı kapanım analizleri için temsilci örnek alımı
  • - Her 5 veya 10 m de bir (sondaj ve çalışmanın özelliğine bağlı olarak) kırıntı örneğinin karot arşivine girecek şekilde muhafazası
  • - 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
  • FİRMAMIZ JEOTERMAL KAYNAK ARŞTIRMALARINDA JEOFİZİK ÖLÇÜM HİZMETLERİ VERMEKTEDİR.

    BİZİMLE İRTİBATA GEÇMEK İÇİN TIKLAYIN

    jeotermal sondaj nasıl yapılır, sakarya jeotermal araştırma, sakarya akyazı jeotermal, jeotermal saha, sıcak su, jeofizik ölçüm, bilge mühendislik, yeraltı suyu arama, su sondaj, jeofizik, su arama, jeotermal, jeotermal enerji, jeotermal kaynak, sakarya doğal gaz, adapazarı doğal gaz, rezerv