Hidrolik çatlatma uygulamaları için gerçek üç eksenli yeraltı basınç ve sıcaklık simülasyon hücresi tasarım ve üretimi

Abstract

Kızgın kuru kaya jeotermal sistemlerde rezervuar oluşturma uygulamalarının başarısı birçok faktöre bağlıdır. Saha çalışmaları öncesi yapılacak olan simülasyon ve laboratuvar testleri risk faktörlerinin en aza indirilmesi maliyetlerin düşürülmesi ve uygulamanın istenen zamanda başarı ile tamamlanması açısından önemlidir. Kızgın kuru jeotermal sistemlerde rezervuar oluşturma çalışmalarının laboratuvar ortamında test edilebilmesi için sıcaklık ve basıncı üç farklı eksende simüle edebilen bir hücreye ihtiyaç vardır. Söz konusu simülasyon hücresi yardımıyla basınç ve sıcaklık koşulları altında hidrolik kırma işlemini de gerçekleştirebilecek şekilde tasarlamak ve imal etmek gerekmektedir. Bu çalışmanın amacı; gerçek bir üç eksenli basınç ve sıcaklık hücresini tasarlayıp, üretmektir. Aynı zamanda bu cihazla beraber çalışacak olan ve hepsi birlikte hidrolik kaya çatlatma laboratuvarını oluşturacak olan diğer cihazlara da entegrasyonunu gerek mekanik gerekse elektronik olarak sağlamak çalışmanın bir diğer amacıdır. Çalışmada cihazın tasarımı için, önce CAD modeli tasarlaması ve ardından bu modelin CAE analizlerinin yapılması öngörülmüştür. Bu aşamadan sonra ise CAE analizlerine geçilerek mevcut modelin çeşitli koşullar altında maruz kaldığı deformasyonlar ve gerilmeler, basınç koşulları sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmiştir. Bu analizlerden elde edilen sonuçlar “Toplam Deformasyon” ve “Von-mises” Gerilme Kriterleri olarak ortaya koyulmuştur.

The success of reservoir creating applications in hot dry rock geothermal systems have been related to many factors. Simulation and laboratory tests are important both for minimizing risk factors and for time. Also it is important for minimizing investment and operating expenses. For such a laboratory work, there is a need for a simulation cell that can simulate the temperature and pressure in three different axes, while also allowing for hydraulic fracturing activities in it. The aim of this study is; To make a CAD design of a true triaxial stress and heat simulation cell which will allow the application of the hydraulic fracturing method under the true underground conditions and also to make CAE analysis of this CAD design in computer environment. This cell is designed to be compatible with many additional devices because it forms the heart of a hydraulic fracturing simulation laboratory. Hydraulic fracturing pump, acoustic gap analysis system, fracturing fluid mixing tank and permeability testing device will be developed with this device. In CAE analyzes, the deformations and stresses that the current model was subjected to under various pressure conditions were examined by finite element method. The results obtained from these analyzes are presented as ”Total Deformation” and “ Vonmises“ Stress Criteria.