Yüksek sıcaklıklı jeotermal kuyularda, kuyu arızalarını azaltma yöntemleri
Reykjavik Enerji'nin Hellisheidi enerji santralinde kuyu başları (kaynak: flickr / thinkgeonergy, creative commons)
Cannur Bozkurt
16 May 2020
AB Ufuk 2020 tarafından finanse edilen GeConnect projesi, yüksek sıcaklık ortamlarında jeotermal kuyuların, kuyu içi inşaatının güvenilirliğini artırmayı amaçlıyor.
Elektrik ve bölgesel ısıtma sisteminin enetegre işletimine yönelik delinen jeotermal kuyuların sondaj bütçesi genellikle enerji üretiminin toplam yatırım maliyetinin yaklaşık % 40-50’sidir. Dolayısıyla kuyuların sürdürülebilir ve ekonomik olarak Kabul edilebilir bir iş planı içerisinde yüksek üretim kapasitesi ve uzun ömürlü olmaları gerekir.
Çalışmalar, yüksek sıcaklıklı jeotermal kuyularda en çok ortaya çıkan arızanın, kısıtlı termal genleşme nedeniyle kuyudaki muhafaza borularının mekanik aşırı yüklenmesi olduğunu göstermiştir. Ek olarak, orta entalpi jeotermal kuyular için, sondaj ve tamamlama, işletme ve kapatma aşamaları sırasında 100 santigrat derecenin üzerindeki sıcaklık ve basınç döngülerinin, çimentonun bütünlüğünü ciddi şekilde bozma potansiyeline sahip olduğu bilinmektedir.
Yeni esnek manşon (coupling) konsepti, üretim ve tamamlama sırasında jeotermal muhafaza dizisinin eksenel termal genleşmesini telafi etmektedir. Konseptin tasarımının tamamlanmasının ardından Ufuk 2020 çerçevesinde AB tarafından finanse edilen GeoWell ve DEEPEGS araştırma projeleri aracılığı ile prototipler üretildi ve halihazırda iki patent alındı. Prototipler tam olarak 9” ve 13” muhafaza borusu için, iki adet üçüncü taraf laboratuvara gönderildi ve kayma fonksiyonu ve kaymanın tekrarlanabilirliği, yapısal mukavemet, nihai gerilme mukavemeti belirlenerek test edildi.
Devam eden GEOTHERMICA projesi GeConnect’in amacı, bu konsepti gerçekçi bir operasyon senaryosuna bir adım daha yaklaştırmaktır. Esnek manşonun tam ölçekli bir prototipi (aşağıya bakınız) gerçek çalışma koşullarında test edilecek ve operasyonda acil durum olarak gerçekleştirilebilecek kontrollü bir şekilde ve söndürme ile kapatılacaktır. Yeni esnek bağlantı ile birlikte çimento bütünlüğü ve çimento-metal sınırı, ılımlı (<100 °C) ila yüksek sıcaklıklarda (~ 300 °C) termal döngü yükleri simüle edilerek değerlendirilecektir. Bunun için, 12 m’lik bir muhafaza borusuna 9 5/8″ esnek bir bağlantı takılacak ve 13 3/8″ dış muhafaza borusuna çimentolanacaktır. Aşağıda planlanan test prosedürü görülebilir:
- Atmosferik basınçta 100 °C’ye ısıtma
- Su ile soğutma
- Maxksimum sıcaklığa kadar ısıtma
- Ortam şartlarına soğutma
- ve 3. maddeyi tekrarlayarak döngüsel yükleme
- Soğuk su ile söndürme
Kurulum, çalışma prensibinin yanı sıra çimentonun bütünlüğünü izlemek ve doğrulamak için son teknoloji elektrikli ve fiber optik algılama cihazları ile donatılacaktır. Yeni esnek manşonların kullanımıyla ilgili olası sonuçlar ve riskler, yüzey testinin yapısal modellenmesi, esnek manşonlarla donatılmış iyi bir jeotermalin yapısal modellenmesi ve kantitatif risk değerlendirme analizi yapılarak değerlendirilecektir.
Yapısal analiz, esnek bağlantıların performansını değerlendirmek ve yeni esnek bağlantıyı tanıtarak muhafaza borularında termal eksenel gerilmeyi ve gerilmeyi azaltmanın iyi bütünlüğüne faydalarını göstermek için kullanılacaktır.
ORSOR, TNO, GFZ, Landsvirkjun, HS Orka ve ON Power ortakları Ekim 2020’de İzlanda’da planlanan saha testini dört gözle beklemekteler.
Kaynak: ThinkGeoEnergy
