Geotermal Quyular Necə İşləyir və Quraşdırılır
Geotermal enerji, yerin içindən gələn istiliyi istifadə edən bərpa olunan enerji mənbəyidir. Od Halqası boyunca yerləşən İndoneziya da daxil olmaqla bir çox ölkədə geotermal enerji elektrik enerjisi istehsalı və birbaşa istilik istifadəsi üçün böyük potensiala malikdir. Geotermal enerjidən istifadənin ən vacib komponentlərindən biri, yeraltı su anbarından isti mayelərə (buxar və/və ya isti su) çıxış əldə etmək üçün qazılmış bir quyu olan geotermal quyudur. Bu məqalədə geotermal quyunun necə işlədiyi və onun quraşdırılması üçün ümumi addımlar müzakirə olunur.
1. Geotermal quyu nədir?
Geotermal quyu, geotermal su anbarı zonasına çatmaq üçün müəyyən bir dərinliyə qazılmış quyudur. Bu su anbarı təzyiqli isti maye, buxar, isti su və kondensasiya olunmayan qazların qarışığından (məsələn, müəyyən konsentrasiyalarda CO₂ və H₂S) ibarətdir. Birdən çox geotermal quyu növü var; geotermal sahə adətən aşağıdakıları ehtiva edir:
1. İstehsal quyusu: istifadə üçün isti mayeni səthə axıdır.
2. Enjeksiyon quyusu: təzyiqin sabit qalması və ətraf mühitin daha yaxşı qorunması üçün kondensasiya olunmuş suyu və ya duzlu suyu (yüksək mineral tərkibli isti su) rezervuara qaytarır.
3. Quyuların monitorinqi: təzyiqi, temperaturu və layların davranışını izləmək.
Bu quyuların kombinasiyası ilə geotermal sistem davamlı şəkildə işləyə bilər, rezervuar balansını qoruyub saxlaya və yatağın istismar müddətini uzada bilər.
2. Geotermal quyular necə işləyir
Geotermal quyunun necə işləməsi su anbarının xüsusiyyətlərindən və istifadə olunan generasiya texnologiyasından asılıdır. Lakin ümumi prinsip belədir:
a) Geotermal istilik əmələ gəlir və su anbarlarında saxlanılır
İstilik ya maqma aktivliyindən, ya da təbii istilik qradiyentlərindən Yerin dərinliklərindən qaynaqlanır. Aşağıya doğru sızan yeraltı sular qızdırılır və məsaməli və ya qırıq süxurlarda tutulur və rezervuarlar əmələ gətirir. Dərinlikdəki yüksək təzyiq mayelərin xeyli miqdarda enerji saxlamasına imkan verir.
b) İsti maye istehsal quyusundan yuxarı qalxır
İstehsal quyusu açıldıqda, təzyiq fərqi mayenin yuxarıya doğru hərəkət etməsinə səbəb olur. Bəzi hallarda, maye nasos olmadan öz-özünə (artezian) axıra bilər. Müəyyən növlərdə, xüsusən də orta temperaturlu geotermal sistemlər üçün quyu nasosu tələb oluna bilər.
c) Buxar və suyun ayrılması (lazım olduqda)
Əgər çıxan maye buxar və suyun qarışığıdırsa, səth ayırıcısından istifadə olunur. Buxar turbinə yönəldilir, isti su (duzlu su) isə vurma quyusuna qaytarıla və ya digər məqsədlər üçün (məsələn, isitmə, qurutma və ya sənaye prosesləri) istifadə edilə bilər.
d) Elektrik enerjisinə və ya birbaşa istiliyə çevrilmə
Üç əsas geotermal elektrik stansiyası sxemləri bunlardır:
– Quru buxar: quru buxar turbini birbaşa fırladaraq işə salır.
– Qəfil buxar: təzyiqli isti su daha aşağı təzyiqdə buxara çevrilir; buxar turbini çevirir.
– İkili dövr: Geotermal mayedən gələn istilik istilik dəyişdiricisində ikinci dərəcəli işçi mayeni (məsələn, izobutan) qızdırır; işçi maye buxarlanır və turbini fırladır. Bu sxem daha aşağı rezervuar temperaturları üçün uyğundur və daha qapalı dövrəli olmağa meyllidir və nəticədə daha az emissiya yaranır.
e) Mayenin rezervuara təkrar yeridilməsi
Enerji çıxarıldıqdan sonra qalan maye ümumiyyətlə inyeksiya quyusu vasitəsilə yenidən vurulur. İnyeksiya kömək edir:
– lay təzyiqini saxlamaq,
– istehsalın azalması riskini azaltmaq,
– ətraf mühitə mineral suların atılmasını azaltmaq,
– uzunmüddətli dayanıqlığı dəstəkləyir.
3. Geotermal quyuların quraşdırılması mərhələləri
Geotermal quyuların quraşdırılması geoloji tədqiqatlar, qazma mühəndisliyi, təhlükəsizlik, ətraf mühitin icazəsi və idarə olunmasını əhatə edən mürəkkəb bir prosesdir. Ümumi addımlar aşağıdakılardır:
1) İlkin və kəşfiyyat tədqiqatları
Qazmadan əvvəl, perspektivli yerləri müəyyən etmək və quyuların sıradan çıxması səbəbindən yüksək xərclər riskini azaltmaq üçün tədqiqat aparılır. Bu mərhələyə aşağıdakılar daxildir:
– Geoloji tədqiqatlar: süxur xəritələşdirməsi, qırılma strukturları, səth təzahürləri (isti bulaqlar, fumarollar).
– Geokimya: lay temperaturunu və maye mənşəyini qiymətləndirmək üçün isti suyun tərkibinin təhlili.
– Geofizika: yeraltı strukturları xəritələşdirmək üçün maqnitotellurik (MT), cazibə qüvvəsi, seysmik və ya müqavimət metodları.
– Quyu yerinin seçimi: giriş, topoqrafiya, təhlükəsizlik və potensial istilik ehtiyatları nəzərə alınmaqla.
Kəşfiyyat nəticələri hədəf dərinliyini, qazma istiqamətini (şaquli və ya istiqamətli) və texniki dizaynı müəyyən edəcək.
2) Lisenziyalaşdırma, AMDAL və sahənin hazırlanması
Geotermal layihələr genişmiqyaslı olduğundan və çox vaxt həssas ərazilərdə yerləşdiyindən, aşağıdakılar zəruridir:
– Qaydalara uyğun olaraq lisenziyalaşdırma,
– ətraf mühit tədqiqatları (məsələn, AMDAL),
– ictimai məsləhətləşmə və sosial idarəetmə planları.
Sahədə məhdud torpaq təmizlənməsi, quyu sahəsinin tikintisi, yola çıxış və yağış suyu və qazma palçıqlarını təmizləmək üçün drenaj sistemi həyata keçirildi.
3) Qurğuların və avadanlıqların səfərbər edilməsi
Geotermal qazma qurğuları, əsasən yüksək temperatur və korroziya potensialına görə neft və qaz qurğularından bir neçə cəhətdən fərqlənir. Daşınan avadanlıqlara aşağıdakılar daxildir:
– qurğu və qaldırıcı sistem,
– palçıq nasosu,
– qazma borusu və qazma ucu,
– quyuya nəzarət avadanlığı (partlayışın qarşısını alan/BOP),
– maye idarəetmə sistemləri, çənlər və təhlükəsizlik qurğuları.
4) Addım-addım qazma (bölmə qazma)
Geotermal quyular adətən dərinlik artdıqca diametri azalan mərhələlərdə qazılır:
– Keçirici korpus: torpağın ən üst hissəsini sabitləşdirmək və çökmənin qarşısını almaq üçün ilkin boru.
– Səth örtüyü: dayaz su qatlarını qoruyur və ilkin qoruma təmin edir.
– Aralıq örtük (zəruri olduqda): müəyyən qeyri-sabit və ya təzyiqli süxur zonaları üçün.
– İstehsal korpusu/astarı: maye axınını idarə etmək üçün istehsal zonasını astarlayır.
Qazma zamanı qazma məhlulu qaya şlamlarını qaldırmaq, quyu lüləsini sabitləşdirmək, təzyiqi idarə etmək və qazma ucunu soyutmaq üçün istifadə olunur. Geotermal şəraitdə əlavə çətinliklərə qaya çatlamaları və palçığın xüsusiyyətlərinə təsir edən həddindən artıq temperatur səbəbindən sirkulyasiyanın itirilməsi daxildir.
5) Korpusun quraşdırılması və sementlənməsi
Hər hissə qazıldıqdan sonra qoruyucu kəmər və sementləmə işləri aparılır. Sementləmə aşağıdakı məqsədlər üçün vacibdir:
– korpusu qaya əmələ gəlməsinə bağlayın,
– təbəqələr arasında maye sızmasının qarşısını almaq,
– yüksək temperaturda quyunun bütövlüyünü yaxşılaşdırın.
Geotermal sement materialları quyu isitmə-soyutma dövründən keçərkən çatlamanın qarşısını almaq üçün istiliyə və termik davamlı olmaq üçün hazırlanmışdır.
6) Quyu nəzarəti və təhlükəsizlik
Geotermal enerji təzyiqli buxar və H₂S kimi təhlükəli qazlar yarada bilər. Buna görə də, təhlükəsizlik standartları çox sərtdir, o cümlədən:
– BOP quraşdırılması,
– quyu nəzarəti prosedurları,
– qaz monitorinqi,
- fərdi qoruyucu vasitələrdən istifadə,
– təcili yardım planı.
7) Quyunun tamamlanması və stimullaşdırılması
Hədəfə çatdıqdan sonra tamamlanma mərhələsi aşağıdakı kimi həyata keçirilir:
– quyu ağzının və təhlükəsizlik klapanının quraşdırılması,
– perforasiyaların quraşdırılması və ya müəyyən istehsal zonalarının açılması (dizayndan asılı olaraq),
– stimullaşdırma (zəruri olduqda), məsələn, maye axınının keçiriciliyini artırmaq üçün quyunun təmizlənməsi və ya emal.
Geotermal şəraitdə tamamlanma işləri miqyaslanmanı (silisium və ya kalsit kimi mineralların çökməsi) və korroziyanı nəzərə almalıdır.
8) İstehsal sınağı (quyu sınağı)
Quyu qazıldıqdan sonra dərhal daimi istifadə olunmur. Aşağıdakı kimi sınaqlar aparılır:
– buxar/su istehsal sürətini ölçmək üçün axın sınağı,
– temperatur və təzyiqin ölçülməsi,
– mayelərin kimyəvi analizi,
– axın sabitliyinin və miqyaslanma potensialının qiymətləndirilməsi.
Test məlumatları quyunun istehsal üçün uyğun olub-olmadığını, təmirə ehtiyacı olduğunu və ya vurma quyusu kimi istifadə üçün nəzərdə tutulduğunu müəyyən edir.
9) Səth qurğularına inteqrasiya
Quyu istismar mərhələsinə daxil olduqda, quyu aşağıdakılara qoşulur:
– iki fazalı borular (buxar-su) və ya buxar boruları,
– ayırıcı və təmizləyici,
– generator (turbin, kondensator, soyutma qülləsi),
– geri inyeksiya xətti.
Bütün şəbəkə yüksək temperaturlara, təzyiqlərə və korroziya şəraitinə davam gətirmək üçün hazırlanmışdır.
4. Geotermal quyuların quraşdırılmasında əsas çətinliklər
Geotermal quyuların quraşdırılması olduqca unikal çətinliklərlə üzləşir, məsələn:
– Alətin aşınmasını sürətləndirən və sementə/korpusa təsir edən həddindən artıq temperatur.
– Qırılmış süxurlarda sirkulyasiyanın itirilməsi, qazma xərclərini və vaxtını artıra bilər.
– Borulara və səth avadanlıqlarına təsir edən qabıqlanma və korroziya.
– Azaltma və monitorinq sistemləri tələb edən H₂S riskləri və qaz emissiyaları.
– Yerlərə giriş çox vaxt dağlarda olur, ona görə də logistika çətindir.
Buna görə də, geotermal dizayn, materiallar və əməliyyat prosedurları uzunmüddətli etibarlılığa böyük diqqət yetirir.
5. Nəticə
Geotermal quyular geotermal enerji yığımının əsas qapısıdır: su anbarından isti mayelər istehsal quyularından qaldırılır, elektrik enerjisi və ya birbaşa istilik istehsal etmək üçün səthdə emal olunur və sonra sabit və davamlı bir sistemi qorumaq üçün injektor quyuları vasitəsilə yeraltına qaytarılır. Quraşdırma, kəşfiyyat və icazədən tutmuş qazma, qoruyucu örtük və sement quraşdırılmasına, istehsal sınaqlarına və istehsal qurğularının inteqrasiyasına qədər bir sıra addımlar tələb edir. Diqqətli planlaşdırma və yüksək təhlükəsizlik standartları ilə geotermal quyular təmiz enerji keçidini və milli enerji təhlükəsizliyini dəstəkləmək üçün strateji infrastruktura çevrilə bilər.
İstəsəniz, bu məqaləni daha texniki (məsələn, qoruyucu örtük parametrləri, sement növləri və quyu ağzı sxemləri əlavə etmək) və ya ümumi oxucular üçün daha populyar etmək üçün, eləcə də söz sayının lazım olduqda təxminən 1000 söz olması üçün uyğunlaşdıra bilərəm.
