Jeotermal Sahalarda...
Transcript of Jeotermal Sahalarda...
Jeotermal Sahalarda Üretim
Prof. Dr. Niyazi Aksoy
Dokuz Eylül Üniversitesi
Jeotermal Enerji Araştırma ve Uygulama Merkezi
Sunum Kapsamı
Türkiye’de güncel jeotermal enerji kullanımı
Üretim ve Saha Yönetimi
Kuyu planlama-tamamlama
Tesis-saha arayzünün tasarımı
Üretim yöntemleri
Korozyon
Kabuklaşma
Monitoring
Türkiye’de güncel jeotermal enerji kullanımı
Elektrik Üretimi
EPDK verileri (2014) ve Jeotermal Elektrik Üretimi
44,7
0,5 28,2
2,1
22,8 1,7
Türkiye'de Üretilen Elektriğin Kaynağı
Doğal Gaz
Jeotermal
Kömür
Rüzgar
Hidroelektrik
Sıvı Yakıtlar
Elektrik kurulu güç: 57,058 MW
Jeotermal : 405.97 MW
Jeotermal lisans toplamı yaklaşık 800 MW
Kurulu güç (Jeotermal /toplam) = % 0.5
Üretim (jeotermal /toplam) = %1.2
? Çünkü; jeotermal santrallar temel
güç santrallarıdır, sürekli
çalışmaktadırlar.
Yan ürün : CO2
Kızıldere (Denizli) sahası :
Salavatlı (Aydın) sahası:
3 tesis 120,000 t/yıl CO2 üretimi
Jeotermal Kuyu Planlama - Tamamlama
Jeotermal kuyu profilleri (tipik üretim /reenjeksiyon)
1
2
3
4
1- Kondüktör borusu 20 inç
2- Yüzey borusu 13-3/8 inç
3- Ara borusu – 9-5/8 inç
4- Rezervuae -Üretim borusu 7 inç
Tipik koruma boru çap ve çelik kaliteleri
1- 94 lb/ft, K55, J55
2- 54.5 – 72 lb/ft K55, L80
3- 36 – 40 – 43.5 – 47 lb/ft, K55, L80
4- 23 – 26 – 29 lb/ft, K55 – l80
Çimentolanabilir
Liner hanger
Liner hanger
Tipik jeotermal kuyu tasarımları /1 (İzmir Valiliği Jeotermal Enerji Yönetmeliği – Yayınlanmamış çalışma- İTÜ PDGM-İzmir MMO Ortak çalışması, 2004).
Tipik jeotermal kuyu tasarımları /2
Tipik jeotermal kuyu tasarımları /3
Tipik jeotermal kuyu tasarımları /4
Kuyubaşı tasarımı
Tesis-saha arayüzünün tasarımı
Üretim ve reenjeksiyon kuyularının (IPR) akış performans ilişkisi
Üretim kuyularının ortalama üretim entalpileri
Tesis çıkış sıcaklığının alt limiti
Kondanse olmayan gaz (NCG) miktarı
Üretilen ve basılan sularının kimyasal özellikleri
Bölgenin uzun dönem ortalama sıcaklık, nem değerleri
Kuyu, tesis yeri ve boru hatlarının geçeceği güzergahın konumları
Hakim rüzgar yönü ve maksimum rüzgar hızı
Acil durum deşarj hattı veya toplama havuzunun yeri
Enerji bağlantı noktasının yeri, bağlantı gücü
Deprem çekincesi ve zemin dayanımı
Çevresel kısıtlar (SİT alanları, gürültü, deşarj sıcaklığı, emisyon sınır değerleri)
Tesis Tasarımı
Kuyu akış performans ilişkisi, IPR, ( WHP – Q )
0
10
20
30
40
50
60
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
WH
P, b
ar
Üretim, t/sa
Üretim ölçme
• Savak silencer metodu
• Orifis
• Debi ölçerler ( sonic, vortex, ..)
Enjeksiyon kuyularının performansları
Üretim – reenjeksiyon kapasitesini artırma
Çatlatma
Hidrolik çatlatma: Formasyon çatlatma basıncının aşılarak çatlatma, packer , çatlatılacak formasyonun izole edilmesi, çatlatma basıncının hesaplanması, yüksek basınçlı pompalar, mixerler
Termal çatlatma : Sıcak ve kırılgan formasyonlara uzun süre soğuk su basılarak, soğuma dolaysıyla oluşacak termal gerilimlerin formasyon çatlama basıncını aşaması
Asitleme
Asitlenecek formasyonun jeokimyası
Uygun asit seçimi (HCl, HF, organik asitler) (Formasyonun kimyasal yapısı)
Korozyon inhibitörü seçimi (asit türü, sıcaklık, asit konsantrasyonu, asitleme süresi, çelik kalitesi)
Uygun konsantrasyonun seçimi ( formasyonun yapısı, sıcaklık, korozyon inhibitörü, koruma borusu çelik kalitesi,…)
Pompalama debisi seçimi ( WHP, pompa kapasiteleri)
Nitrojen ile temizleme
Perforasyon
Serpen, U. ve N., Aksoy, “Reinjection Experience in Salavatli-Sultanhisar Geothermal Field of Turkey”,
Proc. 29th NZ Geothermal Workshop, Auckland, 2007.
Üretim yöntemi seçimi
Artezyenik üretim
Pompalı üretim
Dalgıç (submersible) pompalar
Şaftlı pompalar
Jeotermal kuyu pompaları
Kuyunun kendiliğinden üretmediği veya yeterli üretmediği durumlar için bir seçenektir.
Pompa seçimi için:
Kuyunun üretkenlik indeksi, PI,
Statik basınç
Sıcaklık
NCG (Kondanse olmayan gaz oranı)
Korozyon
Pompaya yataklık edecek koruma borusu çapı
Debi
Şaftlı pompalar –Dalgıç pompalar
ŞAFTLI POMPALAR
Ucuz
Bakım ve onarımı kolay
Derinliği sınırlıdır ( en fazla 600 m, çoğunlukla 150-200 m).
Sıcaklık limitleri 150 oC civarında /uzamalar sorun yaratıyor.
DALGIÇ POMPALAR
Derinlik sınırı yok
Pahalı
Özel trafo, motor ve kablolar gerektiriyor
200 oC sıcaklığa kadar çalışabiliyorlar
Enjeksiyon pompası seçimi
0
5
10
15
20
25
30
35
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
Enje
ksi
yon B
ası
ncı,
bar
Enjeksiyon Debisi, t/sa
Enjeksiyon Kuyuları Sistem Karakteristiği
Yardımcı donanımları – üretim tarafı
Seperatörler
Akümülatörler
Transfer pompaları
İnhibitör dozajpompa ve düzenekleri
Debi, basınç, sıcaklık, seviye ölçerler
Haberleşme – kontrol ekipmanları
Buhar boru hatları
Sıcak su boru hatları
Taşıyıcılar
İzolasyon malzemeleri
Kuyubaşı tesisleri - seperatör
Yardımcı donanımlar – enjeksiyon tarafı
Enjeksiyon pompaları
Basınç, sıcaklık, seviye ve debi ölçerler
Haberleşme-otomasyon
Pompa hız kontrol cihazları
Trafolar, elektrik ve haberleşme kabloları
Enjeksiyon pompası seçimi
0
5
10
15
20
25
30
35
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
Enje
ksi
yon B
ası
ncı,
bar
Enjeksiyon Debisi, t/sa
Enjeksiyon Kuyuları Sistem Karakteristiği
Korozyon Suyun kimyasal yapısı ve sıcaklığı korozyonu etkiler.
Malzeme seçimi ile ve korozyon inhibitörleri ile korozyon hızı azaltılabilir.
Çandar, Ö., Aksoy,N. Yüksek tuzluluğa sahip jeotermal suların korozyon ve kabuklaşma özellikleri.
DEU BAP no.2012.KB.Fen.127; İzmir, 2014.
Örnek : 35000 ppm Cl içeren, tuzlu suyun
135oC sıcaklığa kadar, bir boru
İçinde 2 m/s hızda akarken yarattığı
korozyonun modellenmesi.
Asitleme sırasında korozyon: HCl+ 1% korozyon inhibitörü
Aksoy, N., Serpen, U. Acidizing in geothermal wells and HCl corrosion.
In: WGC 2010, Bali Indonesia, paper no: 2702; 2010
32
Kabuklaşma
Jeotermal akışkan içerisinde çözünmüş olan elementlerin sıcaklık, pH
ve konsantrasyon değişimleri nedeniyle aşırı doygun duruma geçmeleri
sonucunda, katı bileşikler oluşturarak çökelmelerine “kabuklaşma”
denir.
33
Kabuklaşmanın etkileri
Kabuklaşma, kuyu ve boruların tıkanmasına
Üretimin azalmasına
Reenjeksiyon kuyularının tıkanmasına
Eşanjörlerin kirlenmesi
ve daha az enerji transferine
neden olur.
Bu nedenle projelerin planlanması ve kaynak değerlendirme aşamalarında, finansal risk değerlendirilmesinde hep dikkate
alınması gereken bir faktördür.
34
Kabuklaşma türleri
Karbonatlı kabuklaşmalar (kalsit, aragonit, vaterit )
Silis kabuklaşmaları (kuvars, kalseduan, amorf silika)
Sülfit-Sülfat çökelleri (metal sülfitler, stibnit)
35
Karbonatlı kabuklaşma
)(3)(22)(2
)(3 )(2katısivıçözeltiçözelti
CaCOOHgCOCaHCO
36
37
Silika kabuklaşması
42),var(2 )(2 OHSiOHSiOaamorfsiliksku
38
Sülfid-Sülfür çökelmeleri
Sülfidler; yüksek TDS’e sahip korozif suların açığa çıkardığı metallerin
“metal sülfid” ler şeklinde çökelmeleridir.
Stibnit:Yüksek Antimuan “Sb” konsantrayonuna sahip suların kükürtle
bileşiminden oluşur, SbS3 çökelimleri daha çok soğuma bölgelerinde
(eşanjörlerde) gözlenir.
39
KABUKLAŞMA ve OLUŞTUĞU YERLER
40
Kabuklaşma önleyici basılması (İnhibitör dozajı)
41
42
İnhibitör dozajı nasıl yapılır ?
İnhibitör dozajı flaş noktasının 50-200 m altından yapılmalıdır.
Flaş derinliği nasıl bulunur ?
Doğrudan dinamik basınç ölçümleri ile
Kuyu içi akışı modelleyen programlarla
İnhibitör borusu set derinliği hesaplanırken
Maksimum üretim debisi
Diğer kuyuların rezervuar basıncına etkisi
Gelecekteki olası rezervuar basıncı değişimi
İnhibitör boru ağırlığı – debi ilişkisi
dikkate alınmalıdır.
43
İnhibitörler
Karbonatlı kabuklaşmaları önlemek için :
Fosfonatlar, poliakrilatlar
Silika çökelleri için
Silika dispersantları
44
İnhibitörler nasıl çalışır ?
• Çekirdek oluşumunu önleyerek • Çekirdek oluşumunu geciktirerek
Monitoring - Gözlem
Amaç: Üretim ve enjeksiyon faaliyetleri sonucunda rezervuar ve çevresinde
oluşan değişimlerin ölçülmesi, model çalışmalarına veri toplanması ve kurulan
modellerin kontrol edilmesi,
Sıcaklık değişimlerinin izlenmesi
Basınç değişimlerinin izlenmesi
Kimyasal değişimlerin izlenmesi
Saha çevresindeki tatlı sular ve tarımsal toprak kalitesinin izlenmesi
Sismik izleme
555000 555100 555200 555300 555400 555500 555600 555700 555800 5559004440400
4440500
4440600
4440700
4440800
4440900
4441000
4441100
4441200
4441300
4441400
4441500
G2
G3
G4
G5
G6
G7
G8
G9
G10
G12
G13
G14
G15
G16
555000 555100 555200 555300 555400 555500 555600 555700 555800 5559004440400
4440500
4440600
4440700
4440800
4440900
4441000
4441100
4441200
4441300
4441400
4441500
G2
G3
G4
G5
G6
G7
G8
G9
G10
G12
G13
G14
G15
G16
Sahanın orijinal sıcaklık dağılımı 2003 yılı sonundaki sıcaklık dağılımı
Gönen jeotermal sahası
Serpen, U. ve N., Aksoy, “Reinjection Experience in Gönen Field of Turkey”, Proc. 19th. Geothermal Reservoir Engineering, California, 2004.
-5,0
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
-0,050
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
5 Eylül 10 18 Ocak 12 1 Haziran 13 14 Ekim 14 26 Şubat 16 10 Temmuz 17
Santral verimliliği izleme (dış hava sıcaklığı – verimlilik)
80,000
81,000
82,000
83,000
84,000
85,000
86,000
87,000
88,000
89,000
90,000
2 Eylül 13 22 Ekim 13 11 Aralık 13 30 Ocak 14 21 Mart 14 10 Mayıs 14 29 Haziran 14 18 Ağustos 14
Rezervuar basıncının izlenmesi
Sismik izleme:
Türkiye’de bir jeotermal sahada
işletme faaliyetleri
Bir yıllık süre içinde kaydedilen sismik
hareketler.
Sismik izleme
1,00
5,00
25,00
125,00
1 A
ralık
31 A
ralık
30 O
cak
1 M
art
31 M
art
30 N
isan
30 M
ayıs
29 H
azi
ran
29 T
em
muz
28 A
ğust
os
27 E
ylü
l
27 E
kim
26 K
ası
m
26 A
ralık
DOZAJ SERTLİK DEBİ
İnhibitör etkinliğinin izlenmesi
Ekonomi Üniv.
Balçova Termal Oteli DEÜ
Onur Mah
Narlıdere