Download - Jeotermal Aramalarda Jeofizik Mühendisliği
Jeotermal Sistemler Jeotermal enerji; yerkabuğunun değişik derinliklerinde
oluşmuş sıcaklıkları sürekli olarak bölgesel atmosferik
ortalama sıcaklığın üzerinde olan ve çevresindeki nor-
mal yeraltı ve yerüstü sularına göre daha fazla erimiş
mineral, çeşitli tuzlar ve gazlar içerebilen sıcak su ve
buhar olarak tanımlanabilir. Ayrıca herhangi bir akışkan
içermemesine rağmen ısısından yararlanılan yerin derin-
liklerindeki Sıcak Kuru Kayalarda Jeotermal enerji kay-
nağı olarak kabul edilmektedir. Jeotermal aktivitelerin
oluşturduğu bu ayrılıkların yer içinde ve yeryüzünde
meydana getirdiği anomaliler; çeşitli Jeofizik yöntem-
lerle ölçülen değişkenlerin değerlendirilmesi, haritalan-
ması ve yorumlanması ile saptanırlar.
Jeotermal kaynak Oluşumu mekanizması
Jeotermal Aramalarda İzlenmesi
Gereken Sistematikler
1)Literatör tarama
2)Uzaktan algılama
3)Jeoloji Haritaları (amaca bağlı olarak farklı ölçeklerde)
4)Hidrojeoloji
5)Jeokimya
6)Jeofizik
7)Sondaj
1)Gravite Yöntemi
2)Manyetik Yöntem
3)Elektrik Elektro Yöntemler
4)Sismik Yöntem
5)Havadan yapılan çalışmalar
6)Kuyu Logları
Gravite Yöntemi
Gravite yöntemi yeryuvarının yerçekimi ivmesi (g)’nin değişi-
mini inceleyerek yer altı yapısını açıklamaya çalışan bir yön-
temdir. Bu tür değişimler yer çekim ivmesinin düşey bile-
şeninde belirgin değişimlere neden olmaktadır. Bu tür
değişimler gravimetrik cihazlarla ölçülür ve ölçülere ge-
rekli düzeltmeler yapılarak bouguer anomali haritaları
oluşturulur. Bu haritaların yorumlanması ve gerekiyorsa
uygun filtreleme teknikleri ve model teknikleri uygulana-
rak yer altı yapısının geometrisi bulunur. Gravite yöntemi
Jeotermal aramalarda çok kullanılan yöntemlerden biri-
dir. Bu yöntemin yardımı ile sahanın tektonik yapısı ve
sıcak su etkisi ile altere olan ortamlarda yoğunluk deği-
şimlerine neden olduğu için gravite yöntemi etkin sonuç-
lara varmak mümkündür. Ayrıca manyetik yöntemle bir-
likte kullanılarak jeotermal sistemlerin kaynağı olan ısıtıcı
kayaç bulunabilir.
Jeotermal Arama
ve Jeofizik
Yöntemler
Manyetik Yöntemi Bu yöntemin temeli yerin manyetik alanında meydana gelen
değişimleri inceler. Manyetik yöntemin kullanıldığı alanlarda
aranılan tabakanın süseptibilitesi çevresine göre farklı olması
gerekir. Bu yöntemde Jeotermal aramacılığında genelde top-
lam alan (T) ve düşey alan (Z) ölçülür. Tabakaların içine nüfus
eden jeotermal akışkanlar ortamı altere ederek süpseptibilite
değerlerini düşürür. Ayrıca yüksek ısıya sahip batolitlerin ısı
etkisi ile mıknatıslanma özelliklerini kayıb eder. Bu ısı değeri
kayaçtan kayaca fark eder ve buna curie derecesi denir. Gravi-
te yöntemi ile birlikte kullanılarak ısıtıcı kayaç bulunabilir.
Eğer sıcak kaya varsa gravite de yüksek genlikli manyetikte ise
düşük genlikli anomaliye neden olacaktır.
Jeotermal sahada yapılan gravite-havadan manyetik ve MT
Akdoğan, Kaya, Kılıç, Burçak,2005
Elektrik ve Elektromanyetik
Yöntemler Elektrik ve Elektromanyetik olmak üzere iki ana başlık altın-
da toplanabilir. Jeotermal sahalarda sıcak su nedeni ile örtü
kayada özdirenç düşümlerine neden olur. Bu özellikler den
Elektromanyetik Yöntemler Manyetotellürik(MT), Audio Manyetotellürik (AMT), Control-
led Source Audio Magnetotelluric (CSAMT), Transient Elekt-
romagnetik, Turam, Sligram, AFMAG, Radar vb yöntemler.
Aşağıda jeotermal araştırmalarda çok kullanılan elektro-
manyetik yöntemler anlatılmıştır.
MT yöntemler derin yer altı bilgileri elde etmeye uygun oldu-
ğunda özellikle ısıtıcı kayaç ve rezervuar araştırmalarında
kullanılır. Etkin derinliği yaklaşık 150 km dir. Yerden ilk
300m lik derinliklerde yüksek çözünürlüğe sahip değildir.
Derin amaçlı çalışmalarda kullanılır. AMT ve CSAMT yöntem-
leri 10000-0.125 Hz aralığında yapılan elektromanyetik
yöntemler olup etkin derinliği yüzeyden yaklaşık 3-4 km dir.
Bu derinliklerde MT yöntemine göre daha yüksek çözünürlü-
ğe sahiptir. TEM ve TDEM yöntemiler dünyada ticari satılan
cihazların etkin derinlikleri yaklaşık 1 km civarındadır.
Elektromanyetik yöntemler elektrik yöntemler olduğu gibi
özdirenç prensibine dayanır.
Elektrik Yöntemler; Yapay Uçlaşma (IP-SIP) ,Doğru akım
Özdirenç, Doğal potansiyel (SP) yöntemleri. Yapay Uçlaşma
(IP-SIP) yöntemi genelde sülfürlü cevherlerin ve kil depozit-
lerin araştırmasında sıkça kullanılan direk yöntemlerdendir.
Jeotermal sahalarda genelde alterasyona bağlı pirit oluşu-
mu şarjabile değerleri verebilmektedir. Ancak genelde sığ
jeotermal sistemlerde sonuç vermektedir. Derin sistemler-
de kuplaj nedeni ile sorunlar yaşanmaktadır.
Özdirenç çalışmaları jeotermal aramalarda en çok kullanı-
lan yöntemlerdendir. Araştırma derinlikleri 2km geçmeyen
sistemlerde kullanılabilir bir yöntemdir. Doğal Potansiyel
(SP) yöntemi sıklıkla kullanılmaktadır. Jeotermal aktivitesi-
nin yüzeye kadar etkinliğini sürdüren ve gaz yoğun sistem-
lerde sıklıkla kullanılan ucuz ve etkin bir yöntemdir.
Elektrik Yöntemler
11D, 2D ve 3D MT özdirenç ters çözüm yapı kesitlerin-
de; sondaj kuyuları, eş sıcaklık eğrileri ve MT istasyonla-
rı yer almaktadır. Dikkat edilecek olunursa üç boyutlu
model en iyi çözümü vermektedir. Örtü kaya düşük özdi-
rençli ve rezervuar kaya yüksek özdirenç değerlerdedir.
Jeotermal sahada yapılan CSAMT 2 Boyutlu Model Kesiti ve
Sondajda Kesilen Birimler . Düşük özdirençli anomali örtü
kayayı ifade eder. Düşük özdirençli anomalinin altında yer
alan yüksek özdirençli birim ise rezervuarı temsil eder.
Üste görünür özdirenç, ortada elektrik yapı kesiti ve en altta
doğal potansiyel garfiği. Sondajın olduğu yerde üstü kaya
görevi gören tabakalrın özdirençleri düşük ve doğaş potansiyel
değeri negatif çevresine göre yüksek genliktetir. Ayrıca fay
civarında da doğal potansiyel anomali gözlenmektedir.
Üçer, 1992
1D model sonucu elde edi-
len düşük özdirenç taban
Cumming and Mackie, 2010
3D model sonucu elde edi-
len düşük özdirenç taban
1 boyutlu model ve 3 boyutlu modelden elde edilen düşük
özdirençli taban derinlik haritaları incelendiğinde 3 boyutlu
model haritaların gerçeği daha iyi yansıttığı sondaj verilerin-
den teyit edilmektedir.
Cumming and Mackie, 2010
Üçer, 2010
Colorado Sismik kesiti üstünde Schlumberger elektrot düze-
neği ile alınmış özdirenç kesiti. Sismik yöntemle bulunan fay
ve kırık yapıların, özdirenç yöntemi ile desteklenen düşük
özdirençli seviyeler yer almaktadır. Faylarla kırılmış tabakalar
içinde hareket eden termal akışkanın örtü kaya da ve fay zon-
larında düşük özdirenç anomalileri oluşturmuştur.
Manzella
TEM yöntemi ile jeotermal Araştırma
Radyoaktif Yöntem
Jeotermal sahalarda genelde Radon gazı ölçümleri yapılır.
Aktif faylarda radon gaz çıkışları fazla olur. Jeotermal aktivi-
tenin olduğu sahalarda bu oran daha da artmaktadır.
Isı Akısı Çalışmaları Jeotermal sahaların anormal yüksek ısı akışlarına sahip olduğu bilinmektedir. Eğer bir ısı kaynağı varsa, ısı akısı normal büyüklüğünün üzerine çıkar. Isıl arama teknikleri, gerçek boyutların ve bir jeoter-mal sistemin potansiyelinin tahmininde çok önemli-dir. Normal şartlarda derine doğru her 33m de 1 derece ısı değeri artmaktadır. Ancak jeotermal sa-halarda ısı akısı değerleri metre başına değişim normal değerlerin üstünde olur.
MTA
Isı akısı haritası. Harita incelendiğinde kuzey doğusunun ısı
akısı değerleri yüksektir. Bu alan Kızılcahamam civarına
denk düşmektedir. Kızılcahamam dolayı jeotermal alandır.
CSAMT yöntemi ile jeotermal Araştırma
IAEA July-2003
Sismik Yöntemler Sismik yansıma ve Kırılma yönemler olarak uygulanmakta-
dır.
Sismik yöntemler yere titreşim sinyali yollanır ve tabakalar-
da kırılan ve yansıyan sinyaller kayıt yapılarak ortam ile ilgili
bilgi edinilir. Bu da elastik dalgaların arz içinde yayılması ile
ilgili fizik prensiplerine dayanır . Sismik yöntemde tabakaların
sismik hızlarının farklılıklarından yaralanarak araştırma yapıl-
maktadır. Son yıllarda üç boyutlu sismik tomografi özellikle
jeotermal araştırmalarda. Sahanın tektonik yapısını ve rezer-
vuar geliştirme amaçlı kullanılmaktadır.
Sismik Jeotermal Uygulamaları
Colorado Sismik yansıma profili. B1 ve B2 volkanik kayaç-
lar, C Akışkan, en alt D seviyesi muhtemelen Paleozoik kar-
bonat dizisidir. Dikey çizgiler faylardır
Düşünür, D., 2004
Manzella
Havadan Yapılan Jeofizik Çalışmalar
Havadan gravite, manyetik, elektromanyetik ve radyoaktif
yöntemler uygulanmaktadır. Havadan yapılan yöntemler sa-
yesinde büyük ve karadan araştırılması zor ormanlık ve batak-
lık alanların araştırılmasında çok kullanılan yöntemlerdir.
Jeotermal aramalarda çok kullanılan yöntemlerden biri-
dir. Bu yöntemin yardımı ile sahanın tektonik yapısı ve
sıcak su etkisi ile altere olan ortamlarda yoğunluk deği-
şimlerine neden olduğu için gravite yöntemi etkin sonuç-
lara varmak mümkündür. Ayrıca manyetik yöntemle bir-
likte kullanılarak jeotermal sistemlerin kaynağı olan ısıtıcı
kayaç bulunabilir.
Gradient Gravite ölçüsü almaya uygun gravimetreler
Richard Lane ,Airborne gravity 2004
Havadan yapılan
Gravite Ölçümler
Havadan yapılan Manyetik Ölçümler Avadan manyetik yöntemler ormanlık, bataklık gibi karada
çalışması zor alanlarda ve kısa zamanda geniş alanların taran-
masına olanak veren yöntemdir. Tabakaların içine nüfus eden
jeotermal akışkanlar ortamı altere ederek süpseptibilite değe-
relerini düşürür. Ayrıca yüksek ısıya sahip batolitlerin ısı etkisi
ile mıknatıslanma özelliklerini kayıb eder. Bu ısı değeri kayaç-
tan kayaca fark eder ve buna curie derecesi denir. Gravite
yöntemi ile birlikte kullanılarak ısıtıcı kayaç bulunabilir.
Aeroquest İnternational airborne geophisics
Havadan Manyetik ölçüsü almaya uygun manyetometreler
EM Yöntemleri Elektromanyetik yöntemler sırası ile klasik EM, TEM, VTEM,
ZTEM vb gibi yöntemler kullanılır. Kayaçların iletkenlik farkla-
rının dan yararlanılarak jeotermal sahalarda örtü kayada mey-
dana gelen yüksek iletkenli zonların bulunması olanaklıdır. Bu
sistemler genelde 600m civarında bir derinliğe nüfus edebil-
mektedir. Çok derin sistemli jeotermal sistemlerde sonuç
vermez.
Hava kullanılan TEM sistemleri
Hava sistemlerinde kullanılan TEM sistemlerin sinyalin derinli-
ğe göre çözünürlüğünün değişimi gösterilmektedir. Şekilde
görüldüğü üzere derinliğe göre sinyal çözünürlüğü azalmakta-
AiroTem system; Boyko, W., Paterson, N. and Kwan, K.
Fugru’s MEGATEM system
Portatif tipi Kuyu loğu
Jeofizik Kuyu Log Türleri Belli başlı kuyu logu cinsleri aşağıda sıralanmıştır.
A)Elektrik logları A1)Doğal potansiyel (SP) logu A2)Özdirenç (Rezistivite) loğu a-Klasik Rezistivite (16’-64’-18.8 lateral)
b-Odaklanmış rezistivite (laterolog focused)
c-Mikro rezistivite (mikrolog-mikrolaterolog)
A3)İndüksiyon loğları
A4)Yapay Uçlaşma (IP-SIP) loğu
B)Akustik (Sonik) log
C)Radyoaktif loğlar
C1)Gamma-Ray loğu
C2)Nötron loğu
C3)Density(Yoğunluk) logu
D)Çimento(CBL) loğu
E)Sıcaklık(Temperatür) log
F)Keyzing(CCL) loğu
G)Gravite-Manyetik loğu
H)Eğim ölçer(Dipmeter) loğu
I)Kaliper loğu
J)Kuyu içi Radar
K)Kuyu içi kamera
Kuyu ölçüleri yardımı ile formasyonun özdirenci, porozitesi,
Permabilitesi, yoğunluğu, cins ve kalınlığı, killerin ayırt edil-
mesi, akifer yerleri, Tabakaların eğimi ve doğrultuları, kuyu
çapı, kuyu borusunun, kuyu çimentolamasının durumunu ve
sahanın jeolojik korelasyonu yapmaya olanak verir. Petrol, su,
gaz kontakları, kömür, madenlerin özellikleri ve kalınlığını
bulmada sıkça kullanılır .
Su çıkışların olduğu seviyelerde gelişine bağlı olarak boşluklar
oluşturacaktır. Bu boşlukları caliper ölçüsü ile tespit edilir. Su
çıkışların olduğu yerlerde SP (-anomali) ve Düşük Rezistivite-
li(özdirenç) anomali verecektir. Gama-Ray(GR) kumluluk
sınırında seyir edecektir. Nötron logu sulu ortamda düşük
anomali verecek ve yoğunluk logu ise ortamın yoğunluğuna
bağlı olarak nötron loguna ters yönde anomali verecektir. As-
lında Suyun ve suyun çıktığı alanın alterasyonundan ötürü
yoğunluğu çevre kayaca göre düşüktür ve düşük yoğunluk
değeri verecektir. Termik log ise ortamın ısına göre anomali
verir.Termik-1 logu dinlendirmemiş kuyuda ve Termik-2 logu
ise 24 saat dinlendirilmiş kuyuda alınan ölçüyü göstermekte-
dir .Anaca göre ve kuyunun durumuna göre termik loğların
süreleri uzatılabilir. Burada amaç kuyunun gerçek ısı değerine
ulaşmasını sağlamaktır.
Kuyu loğu Ölçümünün şematik görünümü
Jeofizik Kuyu Logları Kuyu Logları genelde Kuyu dizaynının sağlıklı yapılması ve
buna bağlı olarak maksimum verimliliğin ortaya çıkarılması-
dır. Kuyu loglarını sondajla geçilen formasyonların litolojik,
petrofizik ve kimyasal özelliklerdeki değişimlerin derinliğin
fonksiyonu olarak ölçülmesidir. Jeotermal alanların fiziksel
özelliklerinin belirlenmesi, akışkanların kuyuya giriş yerleri-
nin belirlenmesi, akışkanın sıcaklığının belirlenmesi ve kuyu
dizaynın sıhhatli yapılmasında çok önemlidir. Bu bilgiler son-
dajın kimliği niteliğindedir.
Jeotermal Sahada Yapılan Kuyu Logu Gamma-Ray, SP, Re-
zistivite, Nötron, Caliper, Density ve farklı zamanlarda alınmış
iki Termik loğu. Sıcak suyun çıktığı yerlerde termik log de-
ğişm gözlenmektedir.
MTA