KÖMÜR ARAŞTIRMALARI

Kömür araştırmaları doğrudan doğruya kömür mostralarının ( zuhurlarının) bulunduğu sahalar ile kömür mostrası bulunmayan, ancak kömür oluşumuna elverişli olabilecek sahalarda yapılır.

Mostra Veren Bölgelerde Yapılan Kömür Araştırmaları :

Araştırma yapılacak bölgede kömür mostraları varsa başlıca şu işlemler yapılır.

• Mostra veren bölgenin tam yeri 1/100.000 ölçekli bir topoğrafik haritaya işlenir.
• Mostra veren damarlarının yatım,yön,taban ve tavan tespitleri yapılır.
• Topoğrafik yüzeyde görülen kömür damarları genellikle alterasyona uğramıştır. Bu nedenle kalınlık diğer özelliklerin belirlenmesi zorlaşacaktır. Yüzeyde havanın oksijeni ile oksitlenen damar hacminin büyük bir kısmını kaybeder.

SONDAJ ÇALIŞMALARI

Yapılan jeolojik araştırmaların sonuçları olumlu olduğu taktirde sondaj çalışmalarına geçilir. sondajlar yoluyla yeraltı hakkında doğrudan doğruya bilgiler elde edilir. Örneğin tabakaların ve formasyonların kalınlıkları, yanal değişiklikler, faylar, kömürlü zonların taban ve tavanı gibi arama sondajları mümkün olduğu kadar kartolu yapılır. Bu yolla yer altı hakkında çok daha sağlıklı bilgiler elde edilir.

Kuyulardan çıkan karotlar kuyu jeoloğu tarafından ayrıntılı olarak incelenir ve her kuyu için bir log hazırlanır. Bütün bilgiler bu lok üzerine işlenir. Bu çalışmaların sonunda ya bütün kuyular için yada tek kuyu açılırsa onun için jeolog tarafından kuyu terk raporu yazılır. Eğer bölge kömür açısından olumlu ise seçilen kömür örneklerinin çeşitli analizleride bu raporlara ilave edilir. Örneğin ; kalori değeri, nem miktarı, kül miktarı gibi.


Kömür Karotlarından ve Mostralarından Örnek Alma Yöntemleri :

Kömür karotlarından ve mostralardan kimyasal ve palinolojik tayin yapmak için örnek alımları yapılır.

SONDAJ TEKNİĞİ

Dünyada sondajın kesin tarihçesi hakkında çok ayrıntılı bir bilgi olmamasına rağmen, İlk sondaj uygulamarının milattan önce Çin'de ve Mısır'da yapıldığı sanılmaktadır.

Dünyada İlk petrol kuyusu ABD Pennsylvania'da 1859 yılında Albay Drake adlı bir sondajcı tarafından yapılmış olup, 20 metrelik sondaj darbeli sondaj metodu ile açılmıştır

Bilinen ilk karotlu sondaj 1864 yılında İtalya-Fransa arasındaki bir tünelde Leschot isimli bir İsviçreli tarafından açılmıştır

Dünyada ilk döner sondaj 1867 yılında aBD Pennsylvania'da bir kömür madeninde Bullock tarafından 200 m olarak yapılmıştır. 

Türkiye' de bilinen en eski sondajın 1887 yılında İskenderun'a bağlı Çengen köyünde petrol araştırması amacı ile yapıldığı sanılmaktadır. Bilinen ikinci sondaj çalışması petrol arama amacıyla 1892 yılında Tekirdağ-Mürefte-Gaziköy' de yapılmıştır. Belgeleri olan ilk petrol arama sondajı 1898 yılında Tekirdağ-Şarköy'de açılmıştır. Yazılı belgeleri bulunan ilk su sondajı 1920 yılında İstanbul-Bakırköy'de açılmıştır.

Türkiye'de ilk derin petrol kuyusu 1934 yılında Midyat'ta 1351 m. derinlikte açılmıştır.

1) SONDAJ İŞLEMLERİ VE DONANIMI

SONDAJ YÖNTEMLERİ

Sondaj işleminde, yer yüzünden yeraltına doğru açılan delikte aletlerin çalışma biçimlne göre değişik yöntemlerle sondaj yapılır. Buna göre iki tip sondaj yöntemi vardır

DARBELİ SONDAJ YÖNTEMİ

Darbeli sondaj yönteminde en çok kullanılan " standart kablolu sondaj " yöntemidir. Bu kaldıraç sistemine bağlı bir çelik halatın ucuna asılı çelik bir matkabın belirli aralıklarla delik tabanına düşürülmesi ile kayaç parçalanır. Parçalanan kayaçlar ve kırıntılar kovaya benzer gereçlerle dışarı çıkartılarak sondaj işlemine devam edilir. Kaldıracın diğer tarafına, halatı hareket ettirmek için gerekli güç uygulanır. Bir çok yerde klasik darbeli sondaj günümüzde kullanımdan kalkmak üzeredir. Çoğu yerde darbelinin yerini, hava çekici ile yapılan döner darbeli kazma sistemi almıştır.

Standart kablolu darbeli sondaj donanımı kule ve alt yapı olarak iki ana kısma ayrılır. Alt yapının üzerinde motor ve güç iletim düzenekleri bulunur. Donanımının önemli parçaları delik dibinden yukarıya doğru şöyledir ;

2) DÖNER ( RÖTARİ ) SONDAJ YÖNTEMİ

Kendi ekseni etrafında dönen bir matkabın yeraltında kayaçları parçalanması ve koşan parçaların bir sıvı yardımıyla yüzeye çıkarılması esasına dayanan sondaj yöntemidir. Sondaj matkabı bir boru dizisinin ucuna bağlanmıştır. Sondaj dizisi yüzeydeki döner masa (tabla) tarafından döndürülür. Boru dizisi matkabı döndürürken, boru içindende sondaj çamuru kuyu dibine pompalanır. Kuyuya pompalanan çamur, kuyudaki kırıntıları alarak sondaj borusu ile kuyu arasındaki boşluktan yüzeye çıkarır. Döner sondaj sisteminde matkabın döndürülmesi ancak boruların döndürülmesiyle sağlanır

Döner Sondaj Donanımı : 

1) Kule ve Kule Alt Yapısı : Sondaj donanımları genellikle yalnız " sondaj kulesi " olarak anılırlar. Kulelerin sondajlarda çok önemli görevleri vardır. Sondaj dizisinin kuyuya indirilip çıkarılması ancak kuleler yardımıyla olur. Sondaj kuleleri standart ve taşınabilir olmak üzere iki tiptir. Standart kuleler kullanıldıkları yere monte edilen, başka yere taşınırken parça parça sökülüp taşınıp, yeniden monte edilirler. Taşınabilir kuleler ise kullanıldıkları yere tek parça olarak taşınan ve kurulan kulelerdir. Bunlar sökülmeden araç üzerine yatırılarak taşınırlar. Bir çok değişik tip ve boyutları vardır. Bunlar daha çok sığ sondajlarda kullanılan kulelerdir.

Kuleler üzerlerine etkiyecek yüklere göre dizayn edilirler. Bu yükler a) Askıda tutulacak boru dizisi ağırlıkları , b) Rüzgar yükleri olmak üzere iki türlüdür.Kulenin yük taşıma kapasitesi dört ayağına gelecek sıkıştırma yüklerinin toplamı ile tespit edilir. Hesap yapılırken kulenin her ayağı ayrı ayrı bir kolon olarak ele alınır ve en zayıf kesitteki taşıma yükü hesaplanır. Kullanılan çelik kalitesi ve kule ayağının büyüklüğüne göre taşıma kapasitesi 40 ile 650 ton boruların kuyudan çıkarılıp kuleye düşey olarak yan yana dizilmiş olması durumunda büyük olmaktadır.

3) SONDAJ SIVILARI ( SONDAJ ÇAMURU )

Bir sondajın yapılması sırasında, kuyuya sirküle ettirilen sıvılara sondaj sıvısı denir. Sondaj sıvıları döner sondajla birlikte ortaya çıkmıştır. İlk kullanılan sondaj sıvısı su olmuştur. Zamanla diğer sıvılar geliştirilmiştir. Bunlar arasında en çok kullanılan kil ve su karışımı olup, " sondaj çamuru " olarak adlandırılır. Günümüzde yaygın olarak " sondaj çamuru " terimi kullanılmaktadır. Sondajın amacı, geçilen formasyonların özelliklerine ve derinliğe göre değişik sondaj çamurları geliştirilmiştir.

Sondaj Çamurunun Görevleri : Sondaj çamuru/sıvıları, sondajın sürekli yapılabilmesini sağlamak amacıyla başlıca şu görevleri yapar :

a) Kırıntıların yeryüzüne taşınması : Yeraltında matkap tarafından kesilen kayaç parça ve kırıntılarının ortamdan uzaklaştırılarak tabanın devamlı temiz tutulması ve matkabın rahat çalışmasını sağlamaktır. Kayaç kırıntıları tabandan ne kadar hızlı taşınırsa sondajın ilerlemesi o kadar çabuk olur. Parçaların yukarıya doğru taşınabilmesi için, çamur içindeki düşüş hızlarının çamurun yükseliş hızından az olması gerekir. Çamur içindeki kesintiler sirkülasyon esnasında metal kısımların aşınmasına sebep oldukları gibi çamur akış özellikleri, pasta oluşumu ve sıcaklık mukavemeti yönünden de olumsuz rol oynamaktadır.

a) Sondaj Çamurunun Özellikleri

Yoğunluk : Sondajın ilerleme hızı üzerine etki eder.İlerleme hızının yüksek olabilmesi için düşük değerde tutulmalıdır. Artan yoğunlukla sıvı sütununun hidrostatik basıncı artar.Yüksek basınçlı formasyonların geçilmesi için bu artım gereklidir. Ancak yüksek hidrostatik basınç zayıf formasyonları delerek çamur kaçaklarına sebep olabilir. Bentonit çamurlarının yoğunluğu 1.125-2.5 arasında değişir. Yoğunluk hidrometre veya çamur terazisi ile ölçülür.

Su kaybı( Filtrasyon suyu) : Kil ile hazırlanan çamurlarda bir kısım su serbest haldedir. İyi çamurdaki filtrasyon suyunun az olması gerekir. Su filtre olurken filtre kağıdı üzerinde bir pasta olmuştur. Pastanın kalınlığı filtrasyon suyu miktarı miktarı ile orantılıdır. Filtrasyon geliştirilmiş "standart filtre presleri" yardımıyla ölçülür.

Viskozite : Viskozite akmaya karşı gösterilen  direnç olarak tanımlanır. Bir akışkanın akmaya karşı göstereceği direnç(viskozite) ne kadar fazla ise, hareket eden noktalar arasındaki hız farkı da o kadar fazla olacaktır. Hızın değişim değerleri uygulanan kuvvetle doğru orantılıdır. Hız ve kuvvet arasındaki orantıyı eşitlik haline getirmek için kullanılan değer viskozitedir. Sondaj teknolojisinde viskozite Fann viskozimetresi denilen bir aletle ölçülür. Sondaj kulelerinde viskozite ölçmelerinde Marsh Hunisi denilen huni kullanılır. 1.5 litre hacmi olan bu huni çamurla doldurulur ve huninin altından çamurun akış hızı ölçülür.Bu ölçme iki kademede yapılır. Birinci kademede çamurun ilk bir litresinin akış zamanı, ikinci kademede ise tümünün akış zamanı ölçülür. İyi bir çamurda bu değerler 40-70 saniyedir.

b) MUHAFAZA BORUSU

Sondaj sırasında ve sondaj bittikten sonra kuyuya çelik borulardan oluşan bir boru dizini indirilir. Buna " muhafaza borusunun dizini " (casing) denilir. Bir sondaj kuyusuna muhafaza borusu indirilmesinin sebebi şunlardır

• Kuyunun göçmesini önlemek,
• Yeryüzüne yakın yerlerdeki yeraltı suyunun kirlenmesini önlemek,
• Su içeren formasyonları tutmak,
• Suyun üretilen petrole karışmasını önlemek,
• Basınç kontrolünü mümkün kılmak,
• Petrol üretim aletlerinin kuyuya indirilip,çalışmasını kolaylaştırmak,

Muhafaza borusu dizisi üç gruba ayrılır.

a) Yüzey muhafaza borusu : Yeryüzüne yakın kısımlarda çamurun formasyonların içine kaçmasını ve yer altı suyunun kirlenmesini önlemek amacıyla indirilir.Derinliği birkaç yüz metreyi geçmez.

b) Ara muhafaza borusu : Bunlar genellikle sondajın devamını imkansız kılacak formasyonlarla karşılaşıldığında, bu formasyonların etkisini önlemek amacıyla indirilirler.Diper bir kullanım amacı,petrol ve doğal gaz sondajlarında gaz ve petrol fışkırtmlarına karşı kullanılacak kuyu başı donanımının tespitidir.Uzunlukları ve inilecek derinlik geçilecek formasyonların yapısına göre değişebilir.