Sondaj Kulesi nedir
Sondaj kulesi, yer altında petrol veya su kuyuları gibi kuyular açan entegre bir sistemdir. Sondaj kuleleri, su kuyuları, petrol kuyuları veya doğal gaz çıkarma kuyuları açmak için kullanılan ekipmanı barındıran devasa yapılar olabilir veya bir kişi tarafından elle hareket ettirilebilecek kadar küçük olabilir.
Sondaj kuleleri, yer altı maden yataklarını örnekleyebilir, kaya, toprak ve yeraltı suyu fiziksel özelliklerini test edebilir ve ayrıca yer altı hizmetleri tüneller veya kuyular gibi yüzey altı fabrikasyonları kurmak için kullanılabilir. Sondaj kuleleri, kamyonlara, raylara veya römorklara veya daha kalıcı kara veya deniz temelli yapılara monte edilmiş mobil ekipman olabilir.
Maden arama sondajı, patlama deliği, su kuyuları ve çevre araştırmalarında kullanılanlar gibi küçük ve orta ölçekli sondaj kuleleri hareketlidir. Daha büyük sondaj kuleleri, bir kuyu açıkken “kesikleri” soğutmak ve çıkarmak için sondaj çamurunu matkap ucunda ve gövde halkasında dolaştırmak için büyük “çamur pompaları” kullanarak Dünya’nın kabuğunun binlerce metresini delebilir. Teçhizattaki vinçler yüzlerce ton boruyu kaldırabilir. Diğer ekipmanlar, petrol veya doğal gazın çıkarılmasını kolaylaştırmak için asit veya kumu rezervuarlara zorlayabilir ve uzak yerlerde mürettebat için kalıcı barınma yerleri ve yiyecek-içecek hizmetleri olabilir. Deniz kuleleri, seyrek mürettebat rotasyonu veya döngüsü ile tedarik üssünden binlerce mil uzakta çalışabilir.
Sondaj Kulesi Tarihi
19. yüzyılın sonlarında içten yanmalı motorlar geliştirilinceye kadar, kaya delmenin ana yöntemi insan veya hayvanın kas gücüydü. Darbeli veya döner sondaj yoluyla petrol sondajı tekniğinin kökenleri, Sichuan eyaletinde doğal gaz çıkarmak için vurmalı sondajın kullanıldığı MÖ 100 yılındaki antik Çin Han Hanedanlığı’na dayanmaktadır. İlk petrol ve gaz sondaj yöntemleri, birkaç teknik beceri gerektirdiği için görünüşte ilkeldi. Beceriler arasında ağır demir uçların ve uzun bambu direklerin mevcudiyeti, bambu elyafından dokunmuş uzun ve sağlam kabloların üretimi ve kaldıraçlar vardı. Bambu dikmelerden asılan uzun bambu kablolara ağır demir uçlar tutturuldu ve ardından defalarca kaldırılıp iki ila altı kişinin bir kaldıraca zıplayarak elle kazılan bir deliğe bırakıldı.
1970’lerde, petrol ve gaz endüstrisinin dışında, çamur sirkülasyonu kullanan merdane uçları, ilk pnömatik pistonlu Ters Sirkülasyon (RC) matkapları ile değiştirildi ve temelde çoğu sığ sondaj için kullanılmaz hale geldi ve şimdi yalnızca belirli durumlarda kullanılmaktadır. Kayalar diğer yöntemleri engellemektedir. RC delme çok daha hızlı ve daha verimli oldu ve daha iyi metalurji ile gelişmeye devam ediyor, daha sert, daha dayanıklı uçlar ve daha yüksek hacimlerde daha yüksek hava basıncı sağlayan kompresörlerle daha derin ve daha hızlı penetrasyon sağlıyor.
Petrol sondaj endüstrisi
Petrol ve doğal gaz sondaj kuleleri sadece jeolojik rezervuarları tanımlamak için değil, aynı zamanda bu rezervuarlardan petrol veya doğal gazın çıkarılmasına izin veren delikler oluşturmak için de kullanılmaktadır.
Madencilik sondaj endüstrisi
Madencilik sondaj kuleleri, iki ana amaç için kullanılır: bir madenin yerini ve kalitesini belirlemeyi amaçlayan arama sondajı ve madencilik için üretim döngüsünde kullanılan üretim sondajı. Yüzey madenleri için kaya patlatma için kullanılan sondaj kuleleri, istenen deliğin boyutuna bağlı olarak boyut olarak değişir ve tipik olarak daha küçük önceden bölünmüş ve daha büyük üretim delikleri olarak sınıflandırılır. Yeraltı madenciliği üretim, cıvatalama, kablolama ve tünel açma gibi istenen amaca bağlı olarak çeşitli sondaj kuleleri kullanır.
Mobil sondaj kuleleri
Erken petrol araştırmalarında, sondaj kuleleri doğası gereği yarı kalıcıydı ve bumbalar genellikle sahada inşa edildi ve kuyunun tamamlanmasından sonra yerinde bırakıldı. Daha yakın zamanlarda, sondaj kuleleri, kuyudan kuyuya taşınabilen pahalı özel yapım makinelere dönüştü. Bazı hafif hizmet sondaj kuleleri mobil vinç gibidir ve daha çok su kuyuları açmak için kullanılır. Daha büyük kara kuleleri, yeni bir yere taşınmak için bölümlere ve yüklere bölünmelidir.
Sondaj kulesi sınıflandırması
Gerektiğinde farklı sondaj teknolojilerini değiştirebilen veya birleştirebilen birçok sondaj kulesi ile birçok sondaj kulesi türü ve tasarımı vardır. Sondaj kuleleri, aşağıdaki özelliklerden herhangi biri kullanılarak tanımlanabilir:
Kullanılan güce göre
- Mekanik – teçhizat tork konvertörleri, debriyajlar ve genellikle dizel olmak üzere kendi motorlarından güç alan şanzımanlar kullanır
- Elektrik – makinelerin ana parçaları, genellikle içten yanmalı motorlar kullanılarak yerinde üretilen güçle elektrik motorları tarafından çalıştırılır.
- Hidrolik – teçhizat öncelikle hidrolik gücü kullanır
- Pnömatik – teçhizat öncelikle basınçlı hava ile çalışır
Kullanılan boruya göre
- Kablo – matkap ucunu kaldırmak ve düşürmek için örgülü bir kenevir veya tel halat kullanılır
- Geleneksel – çeşitli tiplerde metal veya plastik sondaj borusu kullanır
- Bobin borusu – beş metre çapa kadar bir tamburda depolanan yeterli uzunlukta tek bir esnek boru ve bir kuyu içi delme motoru kullanır
- Zincir – bazı hidrolik platformlarda matkap ucunu kaldırmak ve düşürmek için bir zincir kullanılır
Döndürme yöntemi veya delme yöntemi ile
- Rotasyonsuz, doğrudan itmeli teçhizatları ve çoğu servis teçhizatını içerir
- Döner tabla – dönme, matkap tabanı seviyesinde bir döner tablada kare veya altıgen bir borunun döndürülmesiyle elde edilir.
- Üstten tahrik – rotasyon ve sirkülasyon, bumba boyunca bir yolda hareket eden bir motor üzerinde, delme dizisinin üst kısmında yapılır. Bu, en modern makinelerin tasarımıdır.
- Sonic – matkap dizisini ilerletmek için öncelikle titreşim enerjisini kullanır
- Çekiç – dönme ve vurma kuvvetini kullanır (bkz. Delik delme)
- Geleneksel – dikme dikeydir
- Eğimli – dikme, yatay delmeyi kolaylaştırmak için 45 derecelik bir açıyla eğimlidir
- Yönlü sondaj – Yönlü sondaj, alt delik tertibatında bir çamur motoru ile yapılır. Yön, delicinin gerektirdiği herhangi bir şekilde deliği delmek için bir kablosuz kumanda tarafından kontrol edilir.
Delme teknikleri
Zemine bir sondaj deliği açmak için kullanılabilecek çeşitli delme teknikleri vardır. Her birinin sondaj yapabileceği derinlik, iade edilen numune türü, ilgili maliyetler ve elde edilen penetrasyon oranları açısından avantajları ve dezavantajları vardır. Dahil edilen bazı tipler, döner kesim, döner Aşındırıcı, döner ters, kablo takımları ve sonik delmedir.
Kablo aracı delme
Balistik kuyu sondajı olarak da bilinen ve bazen “spudder” olarak da bilinen bu teçhizatlar, yüzey altı malzemelerini ince bir şekilde ufalayarak kayayı kesen ağır karbür uçlu bir delme ucuna sahip bir matkap ipini kaldırır ve düşürür. Matkap dizisi, üstteki matkap çubuklarından, bir dizi “kavanozdan” ve matkap ucundan oluşur. Delme işlemi sırasında, sondaj dizisi periyodik olarak sondaj deliğinden çıkarılır ve kavanozlara dolan kaya parçaları ve toprağı toplanır. Sondaj deliği kuruysa, su ilave edilir, böylece matkap kesimleri kavanoza akar. Kaldırıldığında, kapak kapanır ve daha sonra kavanozda kesikler açılır ve içi çıkarılır.
Kablo aleti teçhizatları, benzer boyuttaki döner teçhizatlardan daha basit ve ucuzdur, ancak gürültülü ve çok yavaş çalışır.
Ters sirkülasyon sondajı
Ters sirkülasyonlu delme (RC), matkap kesimlerinin çubukların içinde yüzeye geri dönmesi açısından hava karotlu delme işlemine benzer. Delme mekanizması, tungsten-çelik matkap ucunu çalıştıran “çekiç” olarak bilinen pnömatik, ileri geri hareket eden bir pistondur. RC sondajı, çok daha büyük teçhizatları ve makineleri kullanır ve 500 metreye kadar derinlikler rutin olarak elde edilir. RC delme ideal olarak kuru kaya yongaları üretir. RC delme daha yavaş ve daha pahalıdır, ancak RAB veya hava karotlu delmeye göre daha iyi penetrasyon sağlar; elmas karotlamadan daha ucuzdur ve bu nedenle çoğu maden arama işi için tercih edilir.
Elmaslı karot delme
Elmaslı karot delme, katı kayanın silindirik bir çekirdeğini kesmek için içi boş delme çubuklarının ucuna tutturulmuş dairesel bir elmas emdirilmiş matkap ucu kullanır. Elmas karot uçları yapmak için kullanılan elmaslar çeşitli boyutlarda endüstriyel sınıf elmaslardır. Uç içindeki delikler, suyun kesme yüzeyine iletilmesine izin verir. Bu, üç temel işlevi sağlar yağlama, soğutma ve matkap kesimlerinin delikten çıkarılması.
Elmas delme, delinmekte olan zeminin sertliğinden dolayı ters sirkülasyonlu (RC) delmeden çok daha yavaştır. 1200 ila 1800 metre sondaj yaygındır ve bu derinliklerde zemin esas olarak sert kayadır. Teknikler, matkap operatörlerine ve kullandıkları teçhizatın yapabileceklerine göre değişir; bazı elmas makinelerin, son derece derin derinliklerde değiştirilmesi çok pahalı ve zaman alıcı olan matkap uçlarının ve çubukların ömrünü uzatmak için yavaşça delmesi gerekir.
Doğrudan itme kuleleri
Doğrudan itme teknolojisi, matkap dizisini döndürmeden iterek veya çekiçleyerek bir matkap dizisini ilerleten birkaç tür sondaj kulesi ve sondaj ekipmanı içerir. Bu, sondajın doğru tanımını karşılamasa da aynı sonucu elde eder. Doğrudan itmeli teçhizatlar tipik olarak, konsolide olmayan zemin malzemelerinde ve çok yumuşak kayalarda delme ile sınırlıdır.
Doğrudan itmeli sondaj kuleleri, toprak ve yeraltı suyu örneklerini toplamak için içi boş bir çekirdek örnekleyiciyi ilerletmek için hidrolik silindirler ve bir hidrolik çekiç kullanır. Penetrasyonun hızı ve derinliği büyük ölçüde toprak türüne, örnekleyicinin boyutuna ve teçhizatın ağırlığına ve gücüne bağlıdır. Doğrudan itme teknikleri genellikle, konsolide olmayan toprak malzemelerinde sığ toprak numunesi geri kazanımı ile sınırlıdır. Doğrudan itme teknolojisinin avantajı, doğru toprak tipinde çok sayıda yüksek kaliteli numuneyi hızlı ve ucuz bir şekilde elde edebilmesidir.
Teknolojinin sınırları
Matkap teknolojisi 19. yüzyıldan beri istikrarlı bir şekilde gelişmiştir. Bununla birlikte, bir sondaj deliğinin hangi derinliğe kadar gömülebileceğini belirleyen birkaç temel sınırlayıcı faktör vardır.
Tüm delikler dış çapı korumalıdır; deliğin çapı çubukların çapından daha geniş kalmalıdır yoksa çubuklar delik içinde dönemez ve ilerleme devam edemez. Delme işleminin neden olduğu sürtünme, matkap ucunun dış çapını azaltma eğiliminde olacaktır. Bu, elmas karot delmede daha ince çubukların ve muhafazanın kullanılması deliğin devam etmesine izin vermesi dışında tüm delme yöntemleri için geçerlidir. Muhafaza, delme sırasında deliği çökmeye karşı koruyan ve metal veya PVC’den yapılmış içi boş bir kılıftır. Çoğunlukla elmas delikler büyük bir çapta başlar ve dış çap kaybedildiğinde, daha ince çubuklar, son olarak delik çok dar olana kadar devam etmek için kasanın içine bırakılır. Alternatif olarak, delik oyulabilir; bu, delik boyutunun bir sonraki muhafaza noktasına kadar korunduğu petrol kuyusu sondajında olağan uygulamadır.
