Paper Links:

The Geysers Geothermal Field, an Injection Success Story

Geysers Jeotermal Sahasi, Bir Enjeksiyon Basari Hikayesi

TOUGH2/PC Application Simulation, Heber Field

Excel Data Reduction Tools and their Application to The Geysers

Veri Araçlari ve Onlarin Geyser Jeotermal Sahasina Uygulanmasi

Smackover-Norphlet, South Wiggins Arch

A Computer Program for Decline Curve Analyses

Statistics Indicate Patterns, Historical Data Aids Search for Oil

Home Home Home Home Home Home Home Home
Home Home Home Publications Publications Travels Home Photos & Videos Home Excel, VBA Home Have Fun Home ODTU/METU Home
Home Home Home Home Home Home Home Home
Next Paper
IX. ULUSAL TESISAT MÜHENDISLIGI KONGRESI VE SERGISI BILDIRILERI, IZMIR, TÜRKIYE / Ground Water Protection Council Annual Meeting, 2007, San Diego, CA

GEYSERS JEOTERMAL SAHASI, BIR ENJEKSIYON BASARI HIKAYESI

M. Ali Khan1
1- Division of Oil, Gas, and Geothermal Resources, 50 D Street # 300, Santa Rosa, CA 95404 (USA)
* Çeviren: Docent Niyazi Aksoy, Dokuz Eylül Üniversitesi, Izmir, Türkiye
ÖZET
Geyser jeotermal sahasi, dünyanin en büyük jeotermal sahasidir, San Fransisko, Kaliforniya’nin 100 km kuzeyinde yer alir. Saha 1960 yilinda 12 MWe’lik bir ünite ile üretime basladi. 1987’de buhar üretimi 112 milyar kg, elektrik üretimi yaklasik 1500 MWe ile zirve degerine ulasti (kurulu kapasite 2043 MWe). Ardindan hizli bir üretim düsümü oldu. Bu noktada kümülatif reenjeksiyon kabaca %25 idi, bunun sonucu rezervuar kuruyor ve asiri kizgin hale geliyordu. Rezervuarin daha fazla beslenememesi halinde, üretilebilir enerjinin sadece %33’ü elde edilebilirdi. Dolaysiyla, enjeksiyon yapilarak daha fazla isi üretim islemi baslatilabilirdi. Fakat, sogutma kulelerindeki kondens suyu ve mevsimsel olarak akan derelerden baskada rezervuara basacak su yoktu.

Lake County ve Santa Rosa (Sonoma County) sehirleri islenmis kanalizasyon atiklarini yok edecek bir yolu yillardir ariyorlardi. Geyser sahasinin suya, sehirlerin atik sularini yok etmeye ihtiyaci oldugundan, esine ender rastlanan özel sektör ve kamu isbirligi basladi. 1997 yilinda, Lake County 42 km uzunlugunda bir boru hatti yapti ve ayda 1.01 milyon kg ikinci derece islenmis atik suyu, Geysers sahasina enjekte ederek daha fazla buhar üretmek için tasidi. Bu durum Santa Rosa ve Sanoma County’deki diger belediyelerinde benzer boru hatlari yapmasini tesvik etti. 2003 yilinda, Santa Rosa ‘nin boru hatti tamamlandi ve Geyser sahasina aylik 1.25 milyon kg daha üçüncü derece islenmis atik su enjekte edilmeye baslandi. Halen sahadan üretilen akiskanin yaklasik %85’i bu boru hatlari ve diger kaynaklardan saglanarak enjekte edilmektedir. Bu uygulama sürdürebilir buhar üretimini sagladi, kondanse olmayan gaz üretimini düsürdü, elektrik üretiminin verimini iyilestirdi ve emisyonu azaltti. Iki boru hattinin elektrik üretimine katkisi yaklasik 155 Mwe’dir. Geysers sahasi dünyanin en büyük isi üretim sahasi haline geldi. Kasim 2008 verilerine göre Geysers’de 2394 milyar kg buhar üretildi, 954 milyar kg akiskan enjekte edildi, sonuçta yerine konan net akiskan miktari %39.9 oldu. Bu basari hikayesi yerel olarak “atiktan buhar” olarak adlandirilmaktadir.

1. GIRIS
Geyser sahasi San Fransisko-Kaliforniya’nin 100 km kuzeyindedir, 1960 yilinda 12 MWe kurulu güçle üretime baslamistir. Alanda 1979 -1989 döneminde çok hizli bir gelisme yakalandi. Delinen kuyu sayisi ve kurulu güç artarken, toplam üretim 1987 yilinda 112 milyar kg ile zirve yapti, oysa kuyu basina düsen maksimum üretim zirvesi 1972 yilinda 55,439 kg/h idi (Sekil 1).

1960’dan 1969’a kadar enerji santrallarinin sogutma kulelerinden toplanan kondens sulari Big Sulphur deresine desarj edildi. Daha sonra Bölgesel Su Kontrol Yönetimi (RWQCB) desarji sinirlandirdi ve bunun sonucu olarak enjeksiyon, atiklardan kurtulmak için hayati bir yöntem oldu. 1976-1980 arasinda rezervuararda sogutma kullerinden kazanilarak tekrar reenjekte edilen miktar yaklasik %25 idi. 1980 de, enjeksiyon felsefesi “atiktan”, “isi madenciligine” dogru kaydi. Suyla ilgili önceki düzenlemeler Geysers’deki isletmecilerin dere ve akarsulardan, bu bölgede su alabilmesini sinirladi, fakat 1980’den 1993’ e kadar bu kaynaklardan su alinmasina izin verildi ve rezervuarda yerine konulan akiskan miktari %28’e yükseldi. Rezervuar basinci ve buhar üretimi düserken, yerine koyma isi daha yasamsal hale geldi. Tüm sogutma kulesi kondensleri, elde edilebilen dere ve yüzey sulari rezervuara reenjekte edildiginden, Geysers sahasinda kullanilabilir daha fazla su kalmamisti.

Sekil 1: Geysers Sahasinda Buhar Üretimi Düsme.

2. GÜNEYDOGU GEYSERS ATIK BORU HATTI (SEGEP)
Geysers’de üretim ve basincin hizla düstügü zamanlarda, Lake County, Santa Rosa kenti ve baska bazi yerel yönetimler islenmis kanalizasyon sularindan kurtulmanin yollarini ariyorlardi. 1990’larin basinda Lake County atik sularini Geysers’e pompalamaya basladi. Çalismalar atik sularin enjekte edilmesinin ayni anda iki önemli amaca hizmet edecegini gösterdi: ilki,buhar sahasinin sürekli olarak atik sularla beslenmesinin Geysers’deki verimlilik düsüsünü azaltacagini ve ikinci olarak islenmis kanalizasyon atiklarinin enjekte edilmesinin halen kullanilmakta olan yüzey sularin enjekte edilmesinden çevresel olarak daha üstün oldugunu. Yavas yavas proje üzerinde kamu ve özel sektör arasinda biranlayis birligi ve ortaklik gelisti.

Iki yil süren insaat çalismalarindan sonra, boru hatti 16 Ekim 1997’de resmen hizmete girdi. Toplam insaat maliyeti 37 milyon dolar boru hatti ve 8 milyon dolar atik suyun islenmesi olmak üzere, 45 milyon dolar olarak gerçeklesti. Boru hatti 41-51 cm çapinda ve 42 km uzunlugundadir. Ayda 883,000 kg islenmis atik su Geysers sahasina reenjekte edilmek üzere tasinmaya baslandi.Enjeksiyon sistemindeki basari sonucunda, 2003 yilinda bir çok bölge daha sisteme eklendi. Bu ilave ile birlikte hattin uzunlugu 85 km’ye ve aylik kapasitesi 1.01 milyon kg’a çikti. Simdi sistemde bulunan 8 adet pompa istasyonu, akiskana toplam 600 m’lik bir yükseklik kazandirarak Geysers sahasindaki enjeksiyon dagitim istasyonuna basmaktadir. On yilda (Agustos 1987–Agustos 2007) Lake County boru hatti sahaya 106.6 milyon kg su sagladi ve ilave olarak 3.5 milyon MWh daha elektrik üretildi (Sekil 2).

3. SANTA ROSA – GEYSERS BESLEME HATTI (SRGRP)
1970 ve 1980’ler arasinda, Santa Rosa ve çevresi büyük bir gelisme yasadi. Bu gelisme ile birlesen atik sular üzerindeki siki denetim ve olagandisi iklim kosullari, atik su yönetimini çökertti. Bölgesel Su Kontrol Yönetimi (RWQCB) atik ve sizintilar için ceza kesti ve bunlarin önlenmesi için emir verdi. Dahasi, sehrin uzun vadeli gelisimi için, bunlarin önlenmesi zorunluydu. Bir çok seçenek üzerinde çalisildiktan sonra, Santa Rosa sehri Geysers’e enjeksiyon seçenegini hazirladi. Lake County boru hatti gibi, özel ve kamu sektörü arasinda bir isbirligi gelistirildi. Insaat 2001 yilinda basladi ve 2003 Eylül’de tamamlandi. 76-122 mm çapinda, 76 km uzunlugundaki boru hatti ve üç pompa istasyonu milyonlarca galon suyu 850 m yüksekteki bekleme tanklarina tasinmaktadir. Calpine pompa istasyonlarini isletmek için gereken 8 MWe saglamaktadir. Bekletme tanklarinin kuzeyinde, SRGRP tesisleri, 22 km boru hatti (20-76 mm çapinda),bir pompa istasyonu ve iki tank Calpine tarafindan isletilmektedir. Ilave bir megavat daha enerji kullanilarak SRGRP hattindan elde edilen su, sahanin daha evvel SEGEP boru hatti veya temiz su saglanamayan bölümlerine dagitilmaktadir.

Kasim 2003’den Agustos 2007’ye kadar Santa Rosa ve Sanoma County çevresinden Geysers sahasina enjeksiyon için ayda 1.25 milyon kg üçüncü derece islenmis atik sulari gönderdi. Agustos 2007’de Santa Rosa’nin boru hattina pompaladigi su miktarini %35 artirmasi onaylandi. Böylece Santa Rosa, Kaliforniya eyaletinde atik sularinin %95’ini yeniden degerlendiren birkaç sehirden biri haline geldi.

SRGRP hattinin ilave 85 MWe katki yapmasi beklenmektedir. Bu boru hatti ile daha fazla enerji üretiminin yani sira, sahanin ömrü uzatilmakta ve jeotermalin gelecektede çevreye yararli bir sekilde enerji üretimi yapmasi garanti altina alinmaktadir.

Sekil 2: Geysers sahasinda buhar üretimi.

4. SIMDIKI DURUM
Simdiki durumda her iki boru hattindan rezervuara basilan su mitari üretimin %80-%90’i arasinda yildan yila degismektedir. Aylik olarak %120’ye kadar çikabilmektedir. Sonuçta önemli miktarda ek buhar üretimi, kondense olmayan gaz miktarinda azalma saglandi, böylece elektrik üretim verimligi artti ve havaya daha az emisyon salindi. Geysers sahasi dünyanin en büyük isi madenciligi isletmesi yapilan yer oldu. Aralik 2008’in sonunda,Geysers’de üretim 2394 milyar kg buhara ulasti (Sekil 3) ve enjete edilen miktar 954 milyar kg oldu. Simdiki durumda Geysers sahasinin ömrü boyunca yerine konulan net akiskan miktari %39.9 oldu. Bundan sonraki dönemde üretimin %100’ünden daha fazla reenjeksiyon yapilsa bile, toplam yerine konulan akiskan miktarinin hiçbir zaman %100’e ulasamayacagi tahmin edilmektedir.

Sekil 3: Kümülatif üretim ve enjeksiyon miktari.

Sekil 4: SEGEP Eenjeksiyonunun Etkisi, Güney Dogu Geysers (Calpine ve NCPA Sayesinde).

5. BASINÇ ve BUHAR AZALIMI
Iki boru hattinin katkisiyla saglanan ilave enjeksiyon buhar üretimi ve rezervuar basincinin korunmasi üzerine olumlu etkiler yapti. Sekil 4’de aylik buhar üretimi zamana karsi gösterilmistir. Kirmizi noktalar gerçeklesen üretimi, mavi çizgi iseçakisma saglayan exponansiyel azalma egrisini göstermektedir. Yayinlanan datalar kullanilarak bazi tahmini degerler ve yaklasik azalma egrileri yapilabilir. Herhangi bir azalim egrisi yönteminde oldugu gibi, beklenen sonuçlar yalniz bireysel yorum temelinde degil rezervuar parametrelerinin degismesi halinde de degisir. Bu metodun kullanilmasiyla, yillik buhar üretimindeki azalma hizi enjeksiyon hattindan önceki deger olan%4.8’den, %1’in altina düsmektedir.

6. YOGUSMAYAN GAZLAR (NCG)
Daha önce belirildigi üzere, Geysers sahasina yapilan ek enjeksiyon rezervuar buhar basincini destekledi, böylece basinç düsüm hizi azaldi. Geysers’e yapilan ek enjeksiyonun bir baska faydasi da üretilen buhar içindeki yogusmayan gazlarin (NCG) azalmasi oldu. Saha çapindaki NCG konsantrasyonui buharin azalmasi ve kondens suyunun enjete edilmesiyle artmistir. Enjekte edilen ve çok az miktarda NCG içeren islenmis sular, rezervuardaki NCG konsatrasyonunu azaltmaktadir. Sonuçta üretilen buhardaki NCG seviyesi azaldikça, emisyon miktari azalmakta ve turbindeki elektrik üretim verimi artmaktadir. Örnegin 1986-2003 yillari arasinda DX85 kuyusundaki NCG miktari 5 kat artti (Sekil 5). 2003 yilinda DX19’a reenjeksiyonun baslamasiyla DX85 kuyusundaki NCG orani azalmaya basladi, 1990’dan beri görülmeyen bir seviyenin altina geriledi.

Sekil 5: DX85 kuyusu NCG konsantrasyonunun zamanla degisimi ((Beall, et al. GRC, 2007, Calpine Sayesinde).

7. ENJEKSIYON YÖNTEMI
Sahadaki tipik bir kuyu Sekil 6’da görülmektedir. Üretim koruma borusu örtü kayacin temeline kadar indirillir ve çimentolanir (4000 ft, yaklasik 1200 m). Kaliforniya’da tüm jeotermal kuyularda koruma borularinin yüzeye kadar çimentolanmasi zorunludur. Örtü kayacin tabanindan rezervuarain alt sinirina derinlik yaklasik (9000 ft, yaklasik 2770 m) dir, enjekte edilen sularin rezervuarin hedeflelen bölümlerine ulastirilip-dagitilmasi için filitreli borular üretim borusuna asilir. Simdiki rezervuar basinci 150 psi civarindadir, baslangiçta 500 psi idi. 4000 ft’de enjeksiyon sütununun net basinci 1532 psi’dir (1732 – 150 psi). Bu basinç farki ve binlerce milidarcy’i bulan yüksek permeabiliteden dolayi, büyük miktarda akiskan gravite ile rezervuari beslemektedir. Su siralar sahada çogu üretim kuyusundan dönüstürülmüs 75 tane reenjeksiyon kuyusu bulunmaktadir. Iki tane yatay reenjeksiyon kuyusu Geysers’de delindi. Bu kuyularin amaci enjekte edilen sulari daha genis alana yaymaktir ve böylece enjeksiyondan kaynaklanan sismik hareketlerin azaltilmasi amaçlanmaktadir. Sonuçlar cesaret verici görünmekle beraber, kesin bir kaniya ulasmak için henüz çok erkendir.

8. ETKI ILE OLUSAN (INDÜKLENEN) DEPREMSELLIK
Geysers sahasinda, üretim ve enjeksiyonun etkisiyle olusan sismisite merak edilmektedir. Geysers’de Amerakan Jeolojik Arastirmalar Kurumu (USGS) Ulusal Lawrence Berkley Laboratuari (LBNL) ve Calpine’in tarafindan isletilmekte olan üç dizi sismik gözlem istasyonu bulunmaktadir. Iki tane güçlü hareket dedektörü Geysers sahasinin güney ucuna yerlestirilmistir. Bu istasyonlarin verileri USGS’in internet sayfasindan indirilebilir ve anlik görülebilir. Bir çok gaz ve petrol isletmesinde, yaratilan sismisite üretim ve önemli derecede basinç azalmasi ile ilgilidir. Ancak, Geysers sahasindaki sismisitenin büyük bir kismi rezervuara enjekte edilen akiskanin rezervuar kayaci hizla sogutmasindan kaynaklanan gerilimle iliskilidir. Sismik olarak Geysers sahasi oldukça aktiftir ve yillik siddeti 1.5’den büyük binlerce sismik hareket olmaktadir. Çok azi hissedilecek kadar büyüktür, en büyügü 4.5 siddetindedir. Mikro depremleriin sayisi SEGEP ve SRGRP boru hatlari ile enjeksiyon yapilmasiyala daha da artmistir. Siddeti (M=3) depremlerin sayisi hemen hemen ayni kalmistir.

Sekil 6: Sekil 6. Tipik bir enjeksiyon kuyusu samasi.

SONUÇ
47 yillik üretim ve enjeksiyon faaliyetleri ile, 460 üretim ve 75 enjeksiyon kuyusu kullanilarak Geysers sahasindan Kalifornia’nin yenilenebilir elektrik enerjisinin %25’i elde edilmektedir. Enjekte edilen sularinin üçte ikisi, iki boru hatti ile tasinan islenmis atik sulardir. Bunun sonucunda 155 MWe fazladan enerji üretilmekte, sahanin ömrü uzatilmakta ve yerel yönetimler için daha iyi atik su yönetimi seçenegi saglanmaktadir. Mikro sismisite enjeksiyonla birlikte artmis olmakla beraber, siddetli sismisitenin enjeksiyonla bir iliskisi yoktur.

KATKI BELIRTME
Bir çok meslektas bu projeye yardimci oldu. Özellikle, Calpine’dan K. Goyal, A. Pingol Melinda; NCPA’dan Steve Enedy and Bill Smith ve DOGGR’den E. Johnson, ve L. Tabilio’ya tesekkür ederiz.

KAYNAKLAR
[1] BEALL, J.J., M.C. ADAMS, and J.L. SMITH, “Geysers Reservoir Dry Out and Partial Restoration Evidenced by Twenty-Five Years of Tracer Tests.” Geothermal Resources Council Transaction, v. 25, 2001.
[2] BEALL, J.J., M.C. WRIGHT, and J.B. HULEN, “Pre- and Post-Development Influences on Fieldwide Geysers NCG Concentrations”, Geothermal Resources Council Transaction, v. 31, 2007.
[3] GOYAL, K.P., and A.S. PINGOL, “Geysers Performance Update Through 2006”, Geothermal Resources Council Transaction, v. 31, 2007.
[4] KHAN, M. A., “A New Computer Program for Geothermal Decline Curve Analyses.” Geothermal Resources Council Transaction, v. 22, 1998.
[5] KHAN, M. A., ESTABROOK R., “New Data Reduction Tools and their Application to The Geysers Geothermal Field”, Proceedings World Geothermal Congress 2005, Antalya, Turkey, 2005.
[6] SANYAL, S.K., “Forty Years of Production History at The Geysers Geothermal Field, California—the Lessons Learned.” Geothermal Resources Council Transaction, v. 24 ,2000.
[7] STARK, M. A., et al., “Santa Rosa—Geysers Recharge Project, Geysers Geothermal Field, California, USA.” Proceedings of the World Geothermal Congress, Antalya, Turkey, 2005.

ÖZGEÇMIS
M. Ali Khan
Email: akhan@conservation.ca.gov

M. Ali Khan Kaliforniya eyaleti, Petrol, Gaz ve Jeotermal Kaynaklar Bölümü, Çevre Koruma Birimi’nde görevlidir. Jeotermal sondaj, üretim ve enjeksiyon islemlerini denetler, teknik verileri dagitir ve kamu sagligi ve güvenligi ile ilgili toplantilari destekler. Khan maden mühendisliginde lisans ve yüksek lisans, jeoloji mühendisliginde yüksek lisans derecelerini Ortadogu Teknik Üniversitesi (ODTÜ)’den aldi. 30 yildir ABD, Pakistan, Almanya ve Türkiye’de petrol, gaz ve jeotermal sektöründe çalismaktadir. Kariyerinin baslangicinda, Elektrik Isleri Etüt Idaresi, Ankara’da çalisti. Master derecesinden sonra, Wintershall AG’de Pakistan’da deniz sondajlarinda ve Almaya Barnstorf’da çalisti. Daha sonra Gulf Coast firmasinin Amerika operasyonlar müdürü oldu. Son 16 yildir kuzey Kaliforniya’daki Geysers sahasinda çalismaktadir. M. Ali Khan Amerikan Petrol Jeologlari Dernegi, Gulf Coast bölümü “En iyi Makale” ve “Petrol ve Gaz Aramada Yeni Fikirler” “Leverson” ödülü'le Kaliforniya Çevre Koruma Bölümü “Üstün Basari Ödülü” sahibidir.

If you have any comments, or if any page is not coming up correctly, please drop me an email: