JEOTERMAL ALANLARDA KULLANILAN JEOFĐZĐK

YÖNTEMLERYÖNTEMLER

Araş. Gör. Elif BALKAN

Aralık 2010

Jeolojik/Jeokimyasal Araştırma

Saha Etkinliği Analiz Yöntemi Değerlendirme

Uygun Alanın ön seçimiVeri Analizi

Jeofizik Araştırma

Arama kuyu sondajı,kuyu logları,Karotlar, kuyu testleri, ek jeofizik

Uygun Alanın tanımı

Kaynak,kalite rezerv veEkonomisinin ön tahmini

Geliştirme Planlaması

Veri Analizi

Log/Karot AnaliziKuyu testi AnaliziDiğer veri Analizleri

Ön rezervuar Analizi

Geliştirme sondajı,log/karot alımı,Kuyu testleri, jeofizik gözlem

Yüzey donanımları ve Üretim/enjeksiyonTasarımı ve işlemleri

Ek sondajlar, kuyu testleri,Rezervuar performansının izlenmesi

Ayrıntılı rezervuar tanımı,Kaynak,kalite ve rezerv tanımı

Enerji üretimi ve ekonomininayrıntılı projeksiyonu

Ayrıntılı kaynak değerlendirme ve rezervuar işletilmesi

Log/Karot AnaliziKuyu testi AnaliziDiğer veri Analizleri

Rezervuar performans TahminiKuyu içi mühendisliği

Rezervuar Modell.Formasyon Değl.Kuyu içi Müh.

JEOTERMALDE

KULLANILAN

ELEKTRĐK YÖNTEMLER

ELEKTROMANYETĐKYÖNTEMLER

MANYETĐK YÖNTEM

SĐSMĐK YÖNTEMLER

JEOFĐZĐK

YÖNTEMLER

GRAVĐTEYÖNTEMĐ

YÖNTEMLER

KUYULOGLARI

KUYU ĐÇĐ JEOFĐZĐĞĐ

3

YÖNTEM AMAÇ

ELEKTRĐKÖzdirenç

Yapay Uçlaşma (IP)

Doğal Gerilim (SP)

Sıcak tuzlu sular, alterasyon,

Faylar, mineralizasyon

ELEKTROMANYETĐK

VLF,AMT,CSAMT

Sıcak tuzlu sular, alterasyon,

magma boşlukları, kısmi ergime,

yapı saptama, Basınç ve akışkan

akışı

GRAVĐTEYapı, alterasyon, sokulum,

yoğunlaşma

MANYETĐK Yapı, alterasyon, kayaç tipi

SĐSMĐKMikrosismik, Mikrodepremler,

Kırılma ,Yansıma

Etkin hidrotermal prosesler

Etkin faylar ve kırıklar, hız

dağılımı,soğrulma

Derin mağma boşluğu

Yapı, hız ve soğrulma dağılımı

KUYU LOGLARIAnomalik ısı, gözeneklililk,kayaç

tipi, Doygunluk

KUYU ĐÇĐ JEOFĐZĐĞĐVSP (Vertical Sonic Pulse)

Elektrik

Hız dağılımı, kırıklar

Sıcak tuzlu sular, alterasyon, faylar

ELEKTRĐK YÖNTEMLERÖzdirenç Yöntemi

Yeryüzüne herhangi iki noktadan verilen elektrik akımıyla, yeryüzü üzerinde oluşan potansiyel alan farkı ölçülür.

Ortamların elektriksel özdirenç farklılığından yararlanılarak yapılar modellenir. Bir ortamdaki yararlanılarak yapılar modellenir. Bir ortamdaki özdirenç değeri;

ρa = k . ( ∆V / I )

ρa : Ortamın görünür özdirenci,k : Dizilim katsayısı,∆V: Ortamda ölçülen potansiyel farkı,I : Ortamdan geçen akım miktarı.

Kayaçların özdirençleri jeotermal aktivite ile ilgilişu parametrelerle kontrol edilir:

• Gözenek yapısı,

• Kayacın alterasyonu (Yerkabuğunu oluşturan kayaçların içerdiği minerallerin bozulma ve çürüme gibi fiziksel ve kimyasal etkilerle kompozisyonlarının değişmesi)

• Gözeneklerdeki akışkanın tuzluluğu,

• Sıcaklık,

• Su içeriği( saturasyon veya buhar) ve

• Basınç.

Jeotermal bir alanda ısı, gözeneklilik, tuz ve iyonik mineraloranındaki artış, doygun kayacın özdirencini azaltır.

Hidrotermal etkilerle oluşmuş kil mineralleri de özdirenceazaltıcı etki yapar.

..

azaltıcı etki yapar.

Bu olaylar, akışkan içeren jeotermal sistemlerde sıkça gözlenir.Buhar içeren jeotermal sistemlerde ise, su içerenlere kıyasla dahayüksek özdirenç değerleri gözlenmiştir..

Doğal Gerilim YöntemiDoğal Gerilim Yöntemi

Doğal gerilim belirtileri;

o Yerkabuğundaki sıvı akışı,o Basınç ve iyon hareketlerinden türer.

Doğal gerilim belirtilerinin oluşumundaki başlıca Doğal gerilim belirtilerinin oluşumundaki başlıca etmenler ;

o özdirenç zıtlığı, ısı, gözeneklilik, tuzluluk

Yöntem herhangi bir yapay kaynak kullanmadan yer içindeki elektrik akımının yarattığı doğal potansiyel alandaki değişimleri yeryüzünde ölçülmesi esasına dayanır.

Jeotermal alanlarda elde edilen doğal gerilim

belirtileri; termo-elektrik veya elektrokinetik

potansiyeller yoluyla oluşur.

.Termoelektrik belirtiler sığ ve yüksek sıcaklıklı.Termoelektrik belirtiler sığ ve yüksek sıcaklıklıalanlarda çok büyük genlikli ve kısa dalgaboylu belirtilerverirler.

Elektrokinetik belirtilerde gözenek sıvısınınözdirencindeki artış belirtinin genliğin etkiler

Özellikle mineralizasyon içeren jeotermal çatlak vekırık sistemleri IP yöntemi ile saptanabilir. Yöntemözellikle pirit mineralizasyonu içeren ortamlarda çoketkilidir. Elde edilen IP belirtileri çatlak ve kırık

IP Yöntemi

etkilidir. Elde edilen IP belirtileri çatlak ve kırıksistemlerinin yoğunluğu ile doğru orantılıdır.

Elektromanyetik VLF ve Audio-manyetotellürik

çalışmaları diğer jeofizik yöntemlerle birlikte kullanılarak

ELEKTROMANYETĐK YÖNTEMLERELEKTROMANYETĐK YÖNTEMLER

çalışmaları diğer jeofizik yöntemlerle birlikte kullanılarak

yorumlama gücünü oldukça arttırmaktadır. Yöntemin etki

derinliği kontrol edilebildiğinden özellikle yüzey

akiferlerinin belirlenmesinde etkilidirler.

VLF pasif bir elektromanyetik yöntemdir

Dünya üzerine yerleştirilmiş değişik radyo vericilerindenyayılan dalgalar birincil alan olarak kullanılır.

VLF yöntemi özellikle doğal gerilim yöntemiyle birlikte,VLF yöntemi özellikle doğal gerilim yöntemiyle birlikte,jeotermal alanlarda yüzeye yakın ve taşıyıcı olduğu düşünülenkırıklı zonların tanımlanmasında yararlı olur. Düşey yöndesürekli bir sıcak akışkanın döndüğü zonlar üzerinde belirginVLF belirtileri oluşur.

Uygun derinliklerdeki elektriksel iletkenlik değişimlerini

incelemek için kullanılır.

Özellikle jeotermal araştırmalarda bulunan iletken ortamdaki

Audio - Manyetotellürik yöntem

Özellikle jeotermal araştırmalarda bulunan iletken ortamdaki

değişimler bu yöntem yardımıyla saptanır. Yöntemin yerin 2-3

km altından bilgi sağlayabilme ve uygun derinlikler için

özdirenç değişimlerini inceleme özelliği vardır.

Jeotermal bir alanın ortamdaki yoğunluk farklarınagöre modellenmesine ve araştırılan alandaki tabantopoğrafyasının izlenmesine olanak sağlar.

Yöntem, özellikle hidrotermal biçimde alterasyon

GRAVĐTE YÖNTEMĐ

Yöntem, özellikle hidrotermal biçimde alterasyongeçirmiş kayaçların oluştuğu yerler ile çevresindekialtere olmamış kayaç birimlerinin bulunduğu veyeterli yoğunluk zıtlığının oluştuğu durumlardaoldukça yararlı ve yorumlayıcı sonuçlar verebilir.

Jeotermal alanlar üzerinden toplanan gravite verileri;

jeotermal dizgenin örtü ve taban kayaç birimleri ile

çevresindeki jeolojik oluşumlar ile ilgili önemli

bilgiler verir.

Manyetik Yöntem; mıknatıslanma özelliğine sahipkayaçların oluşturduğu manyetik alanın ölçülerek, bukayaçların saptanması amacını güder. Manyetikyöntemle yer manyetik alanının düşey, yatay ve

MANYETĐK YÖNTEM

yöntemle yer manyetik alanının düşey, yatay vetoplam bileşenleri ya da şiddetindeki değişimlerölçülür.

Jeotermal araştırmalarda, özellikle volkanik etkinlikle ilişkili alanlarda gözlenen, yoğun mağmatik kayaç birimlerinin bulunduğu ortamlarda, manyetik yöntem yardımıyla bu birimlerin uzanımları ve derinliklerini bulmak olasıdır.

Bu işlemler sonucunda alanın manyetik özelliklerine göre modellenmesi ve diğer yöntemlerle araştırılması, çözümde önemli kolaylık sağlayacaktır.

Bu yöntemler gürültü çalışmaları, sıcak su dizgelerinin vebunların yüzeye çıkış yerleri ile yüzey altı beslenmelerinintanımına yardımcı olabilir.

Veriler ne kadar uzun dönem alınırsa sonuçlar o kadar sağlıklıolur. Bir jeotermal rezervuarın belirlenmesinde sismolojik

SĐSMĐK, MĐKROSĐSMĐK VE SĐSMOLOJĐ

olur. Bir jeotermal rezervuarın belirlenmesinde sismolojikveriler büyük önem taşır. Bu tür alanlardaki depremlerinoluşumunda buhar olgusunun etkisi bilinir ve sismolojikçalışmalarla rezervuarların özellikleri saptanabilir.

Mikrodepremler; geniş basınç ve sıcaklık gradyentleriyle ilişkili olabilir ya da akışkan taşınmasıyla ilişkisi bulunan hacim değişimlerine bağlı olarak ortaya çıkabilir.

Buhar zonunun sınırları dinamiktir ve sismik araştırmalarla gözlenir.

Açılan sondaj kuyularında pek çok fiziksel parametrenin saptanabildiğijeofizik yöntemdir. Jeotermal kuyularda alınan başlıca loglar:

- Çimento logu

- SP logu

- Rezistivite logu

KUYU LOGLARI

- Rezistivite logu

- Gamma-ray logu

- Nötron log

- Yoğunluk logu

- Sıcaklık logu

ÇİMENTO LOGU

Bu log, boru arkasındaki çimentonun durumunu, çimento üst

seviyesini ve boru ile formasyon arasında oluşabilecek su ceplerininyerlerinin belirlenmesinde kullanılır.Sonuçlarına göre enjeksiyonyenilenir. Kuyuların emniyetli bir şekilde delinmesi ve özellikleüretimin emniyetli bir şekilde yapılabilmesi açısından çok önemli birlogdur.

SP LOGU

Yüzeyde sabit kuyu içinde hareketli iki elektrot arasındaki potansiyel

farkının ölçülmesine dayanır. Jeotermal kuyularda gözeneklibölümlerin yani olası rezervuar kayaçların belirlenmesindeyararlanılır. Gözenekli ortamlar negatif SP değerleri verir.

GAMMA-RAY LOGU

REZĐSTĐVĐTE LOGU

Formasyonların özdirençlerini ölçmek için kullanılır. Ölçü alınabilmesi içinsondaj kuyusunun su veya çamurla dolu olması gerekir. Rezervuar niteliğindekikayaçlarda rezistivite logu yüksek değerler gösterir.

Killer yüksek gözeneklilik ve az da olsa tuzlu su içerebildikleri için özdirençdeğerleri diğer formasyonlara göre düşüktür (2-10 ohm-m)

Gamma ışınları radyoaktif elementler tarafından yayınlanan yüksek enerjilielektromanyetik dalgalardır. Gamma-ray ölçüsü formasyonların doğalradyasyonunun ifadesidir.

Jeotermal kuyularda özellikle killi formasyonlarda radyoaktivite yoğundur.Kısacası gamma-ray logu ile kil ve şeyl içeren formasyonlar belirlenir.

Sp ve özdirenç ölçümleri ile borulu kuyularda yeteri kadar veri sağlanamadığı içinuygulanır. Kuyu borulandıktan sonra gamma ray ölçümleri yapılarak kuyununiyileştirip iyileştirilmeyeceğine karar verilir.

GAMMA-RAY LOGU

Nötron logunda, nörton kaynağından yayılan hızlı nöntronlar formasyonuniçine yayılırken formasyonun porozitesi fazla ise ve bunlar suya doluysanötronların hidrojen atomlarıyla çarpışması ve yakalanması yani nötronazalması fazla olur. Bu ölçüler tamamen formasyon içindeki hidrojen miktarıile ilişkilidir.Hidrojen miktarının fazla olması yüksek gözenekliliği işaret eder. Dolayısıylajeotermal kuyulardaki rezervuar formasyonlarında yüksek nötron değerlerialgılanır

NÖTRON LOGU

algılanır

Kuyu içindeki formasyonların porozite değerlerini saptamak için kullanılanlogdur. Kullanılan sistem orta şiddette gamma ışını gönderen radyoaktif birkaynak elektronu ile ortamdan geri dönen ışınları sayan bir dedektördenibarettir. Bu sistemle formasyonların elektron yoğunlukları saptanır. Buradankütle yoğunluğuna geçilir. Yüksek yoğunluğa sahip kısımların porozitesi az,düşük yoğunluğa sahip kısımların porozitesi ise çoktur.

YOĞUNLUK LOGU

SICAKLIK LOGU

Jeotermal kuyularda alınan en önemi logdur. Ölçümlerle

kuyunun sıcaklık grafiği elde edilir. Sıcaklık eğrisi

yüzeyden kuyu dibine kadar olan derinliğin her

seviyesindeki sıcaklığı oC cinsinden gösterir.seviyesindeki sıcaklığı C cinsinden gösterir.

HATCHOBARU (Japonya) Jeotermal Alanı Örneği( Özdirenç, MT Yöntemleri )

Bölgede uygulanan DES ve MT profilleri

2 Boyutlu ters çözüm sonucu gözlemve üretim kuyularından alınan loglarla karşılaştırılarak hazırlanan jeoelektrik model

Balçova Jeotermal Alanı Örneği( Log Ölçümleri )

BG - 10Kuyusu

GR Nötron göz. Nor. Edilmiş Yoğ.

BG-10 bir gradyen kuyusudur. Gama-ray(GR) ve nötron gözeneklilikgrafikleri birlikte değerlendirilerek bu kuyuda fliş zonunun başlangıçderinliği 30 metre olarak saptanmıştır.GR ve nötron gözeneklilik loglarındafliş içinde kilin az olduğu yerlerde gözeneklilik değeri düşmektedir. Örneğinbu kuyuda 30-53 metrede düşük GR ve gözeneklilik, 53-69 metrede yüksekGR ve gözeneklilik,69 metre ile kuyu dibi arasında düşük GR vegözeneklilik değerleri gözlenmiştir.

BD - 1 Kuyusu

GR SP Nötron göz. Rezistivite

Derin bir kuyudur.GR derinlikle artıyor→ kil içeriği derinlikle artıyor.360 metrede koruma borusu çıkarılmıştır.Gözeneklilik derinlikle yavaşça azalmaktadır. 400-415 metredegözeneklilikte ani artış var, GR de yok→zonda olası çatlaklı yapıSP logunda 100 ve 250 metrelerdeki pikler kil oranının azaldığınıgösterir. 400-415 metredeki düşüş gözenekli yapıyı gösterir.

Cerro Prieto geothermal field, Baja California,Mexico( SP Yöntemi )

BB́ profili jeotermal üretim

sahasının tam ortasından

geçiyor. Ölçülen SP

anomalisinin en büyük

genliğinden en küçükgenliğinden en küçük

genliğine geçiş yaptığı bölge

jeolojik kesitte de görülen

fay ile çakışmaktadır. Şeklin

en altında görülen teorik

model de buna uyum

sağlamaktadır.