IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemleri

... konulu sunumlar: "IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemleri"— Sunum transkripti:

1 IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemleri
İçerik Jeotermal tepki testi Sıcaklık ölçümü Gelişmiş jeotermal tepki testi Sapma aracı Gamma ray log Termal İletkenlik Tarayıcı Kalorimetre

2 IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri- jeotermal tepki testi
Kuyu ısı değiştiricilerinde kalite kontrol ve performans testleri için metodlar Jeotermal Tepki Testi (GRT veya TRT) Performans testi, değiştirici sahasının ölçümlendirilmesi Kuyu ısı değiştiricilerinde sıcaklık ölçümü Bozulmamış toprak sıcaklığının belirlenmesi Kalite kontrol (harçlama, yaraltı suyu) Gözlemleme Geliştirilmiş jeotermal tepki testi Performansın geliştirilmiş testi değiştirici sahasının ölçümlendirilmesi Yer altı suyunun etkileri Ölçüm metodları / kuyu jeofiziği Sıcaklık ölçümü Sapma Gamma-prob Termal İletkenlik Tarayıcı TRT-probe PT100-sensor light-wave cable

3 Jeotermal Tepki Testi (GRT yada TRT)
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri- jeotermal tepki testi Jeotermal Tepki Testi (GRT yada TRT) Kuyu ısı değiştirici yerinde bütünleştirici termal iletkenlik tayini için Yerinde bir süreçtir Amaç: Kuyu ısı değiştirici birimi boyutlandırılmasının optimizyonu ve mevcut birimlerde ısı çıkarma kapasitesinin onayı. Testin gelişimi, onlarca yılın teorik temel kavramlarına dayanır (diğerleri arasında CHOUDARY, 1976; MOGENSEN, 1983; CLAESSON, 1985). Pratikte uygulanması 90ların ortasında yer aldı. Örn: Linköping’deki / S (HELLSTRÖM, 1997) bir kuyu ısı değiştiricisi akümülatör analizi. Diğerleri arasından SANNER yoluyla 90 ların sonundan beri Almanyada uygulanır.

4 Jeotermal Tepki Testi(Perfomans)
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri- jeotermal tepki testi Jeotermal Tepki Testi(Perfomans) Ön koşul: Kuyu ısı değiştiricisinin(BHE) yerleşimi BHE nin yavaşlaması (deneysel: 3 gün) Dolgu malzemesi sertleşmesi sırasında ısı geliştirme yüzünden bozulma Veri yanlışlayan kabuk konveksiyonu Bozulmamış kayaç sıcaklığının ölçümü: BHE su ölçümü üçlü sirkülasyon yoluyla(P. LOOSE, 2007) Sirkülasyon süresi: 𝑇= 𝑀 𝑄 ×3 Q su akışı [m³/h] M BHE su miktarı [m³] T zaman ölçümü [h]

5 Jeotermal Tepki Testi(Perfomans)
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri- jeotermal tepki testi Jeotermal Tepki Testi(Perfomans) Test sondajı/mevcut sondaj testin performansı: Sabit su akışı yolu ile ısı girşi ve tanımlanmış sabit termal çıkışı Akışkan su için koşul: Türbülanslı akış  Reynolds sayısı > 3000 (SANNER, 2002) Terma çıkış için koşul: W/m (MATTSSON, N., STEINMANN, G., LALOUI, L. , 2007) 3 ve 5 K arasında sıcaklık farkı(GEHLIN, 2002) 𝑃=𝑞×𝐻 𝑃=𝑚×𝑐×∆𝑇 P Kapasite [W] q ısı miktarı BHEda [W/m] H BHE’nin uzunluğu [m] P Kapasite [W] m kütle akış debisi[kg/s] ΔT alış ve veriş arasındaki sıcaklık farkı[K] c özgül ısı kapasitesi[kJ/kg K]

6 Jeotermal Tepki Testi(uygulanış)
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri- jeotermal tepki testi Jeotermal Tepki Testi(uygulanış) 1 data kaydedici 2 elektrik ısıtması 3 sirkülasyon pompası 4 toplama boru T1 sıcaklık sensörü(Tout) T2 sıcaklık sensörü(Tin) T3 sıcaklık sensörü ortam havası

7 Jeotermal Tepki Testi(uygulanış)
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri- jeotermal tepki testi Jeotermal Tepki Testi(uygulanış) Ölçümlerin performansı: Alış –veriş sıcaklıklarının ve sıvı akışı (su) ölçümü sürekli veri toplanması ile Yeterli test periodu(72 s, SANNER, 2001; EKLÖF & GEHLIN, 1996) ölçümdeki hata olmaması için Veriş kapasitesindeki dalgalanma Gün boyuncaki sıcaklıktaki dalgalanma Termal Tepki Testinin değerlendirilmesi Temel : doğrusal kaynak teorisi – KELVIN BHE’nin doğrusal kaynak gibi düşünülmesi Veriş ve alış sıcaklığı arasındaki ortalama (gradient) sıcaklığın kronolojik gelişiminden, termal iletkenliği λ ve sıvı ve kuyu cidarı arasındaki termal direnci tanımlamak mümkündür. (geçiş direnci)

8 Jeotermal Tepki Testi(değerlendirme)
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri- jeotermal tepki testi Jeotermal Tepki Testi(değerlendirme)

9 Jeotermal Tepki Testi(değerlendirme)
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri- jeotermal tepki testi Jeotermal Tepki Testi(değerlendirme) Doğrusal kaynak teorisinden edilen fonksiyon (INGERSOLL & PLASS, 1948) Ön koşul: sadece iletken ısı akışı termal iletkenlik ölçümlerindeki ±15% den küçük hatalar(Sattel 1979). Datanın kullanılabileceği minimum zamanın değerlendirilmesi λeff efektif termal iletkenlik[W/m K] Q besleme ısı kapasitesi[W] H BHE’in uzunluğu [m] k zamana karşı sıcaklık yükselmesinin eğrisinin gradienti 𝜆 𝑒𝑓𝑓 = 𝑄 4𝜋×𝐻×𝑘 tb Minimum zaman/alt sınır r kuyu çapı α ısıl yayılım(α = λ / ρ cp), farzedilen data ile 𝑡 𝑏 = 5 𝑟 2 𝛼

10 Jeotermal Tepki Testi(değerlendirme)
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri- jeotermal tepki testi Jeotermal Tepki Testi(değerlendirme) Termal kuyu direnci: En son değerlendirmeler gösterdi ki farzedilen geometri, ayırıcılar kullanımı olsa bile gerçek olandan farklıdır. Termal Tepki Testleri( GRT ve EGRT) tarafından verilen kuyu termal testinin sonuçları hayli kusurlu olabilir. Rb termal kuyu direnci[K/W m] Q ısı besleme kapasitesi[W] H BHE uzunluğu[m] T0 bozulmamış sıcaklık[°C] Tf ortam sıvısı sıcaklığı[°C] λ termal iletkenlik[W/m K] α termal yayılım(α = λ/c) [m²/s] t zaman [s] r kuyu çapı[m] 𝑅 𝑏 = 𝐻 𝑄 × 𝑇 𝑓 − 𝑇 0 − 1 4𝜋𝜆 × 𝑙𝑛 𝑡 +𝑙𝑛 4𝛼 𝑟 2 −0,5772

11 Jeotermal Tepki Testi(değerlendirme)
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri- jeotermal tepki testi Jeotermal Tepki Testi(değerlendirme) Analiz aralığı : Sıcaklık farklıkaşmasından kaynaklanan yer aralığı yaklaşık olarak aşağıdaki formül ile açılır. Toprağın tahmin edilen yayılımının 2 x 10-6 m2/s olmasından dolayı yer, ısıtılmasından 1 gün sonra 0,62m kadar olan uzaklıkta etkilenir. 6 gün sonra bu değer yaklaşık 1,53 m olur. 𝑟= 4 𝑒 𝛾 ×𝛼×𝑡 ≈1,5× 𝛼×𝑡 r farklılaşmanın aralığı α termal yayılım(α = λ/c) [m²/s] t zaman [s] ϒ Euler sabiti (0,577...) e Euler sayısı (2,718…)

12 Jeotermal Tepki Testi(değerlendirme)
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri- jeotermal tepki testi Jeotermal Tepki Testi(değerlendirme) Örnek: GRT- güney Frankfurt/Main acc. to REUß und SANNER (1999) Kuyu eşanjör ve konumunun verileri BHE uzunluğu H = 99 m BHE çeşidi HDPE-çiftli-U Kuyu çapı 2r = 150 mm Ort. yer toprak sıcaklığı. T0 = 12,2 °C GRT sonuçları Ölçülen zaman 50,2 s BHEdeki ısı besleme kap. Q = 4900 W Termal kuyu direnci rb = 0,11 K/W m Terma iletkenliği λeff = 2,79 W/m K Ortam sıvı sıcaklığının regresyon çizgisi (REUß and SANNER (1999) )

13 Jeotermal Tepki Testi(avantajlar ve dezavantajlar)
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri- jeotermal tepki testi Jeotermal Tepki Testi(avantajlar ve dezavantajlar) Avantajlar: Kuyunun toplam uzunluğu boyunca ölçüm, Kuyu doldurma dahil edilmesi, olası yeraltı suyu akışı da dahil olmak üzere bozulmamış yeraltı koşulları. çeşitli BHEler arasındaki olası etkileşimin incelenmesi Dezavantajlar : € geçen yüksek maliyetler- sığ BHE için. Doğrusal kaynak teorisi iletken bir ısı taşınımını ve sürekli bir lineer kaynağını farzeder. Isı kaynağındaki farklılaşmalar ve konvektif mümkün oranlar göz ardı edilir Isı iletkenliğinin dikey varyasyonunun belirlenmemesi (Yeraltı bireysel stratigrafik üyeleri için). Isı iletkenliği sadece toplam BHE için belirlenir.

14 Sıcaklık profili Data toplayıcı(„Fish“); e.g. NIMO-T, Driesen & Kern
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri – sıcaklık ölçümü Sıcaklık profili Data toplayıcı(„Fish“); e.g. NIMO-T, Driesen & Kern  sıcaklık ve basıncın kaydedilmesi Pt-100-zincirleri ölçme  kullanılan kablonun uzunluğunun ve sıcaklığın kaydedilmesi Derinlik profili fiberglas ile(bak EGRT)  sıcaklığın eş zamalı ölçümü BHE’nin toplam uzunluğu boyunca; çalışma süresi yoluyla derinlik, Monokromatik ışık ışını frekans kayması ile sıcaklık

15 GRT öncesinde ve sonrasında derinlik ile sıcaklık profili
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri- jeotermal tepki testi GRT öncesinde ve sonrasında derinlik ile sıcaklık profili Yüksek rejenerasyon Yer altı suyunun etkisi Yüksek rejenerasyon Kumtaşından dolayı daha yüksek ısı iletkenliği Çatlaklarda daha yüksek yer altı su akışı

16 GRT ye karşı Detaylı Tasarım
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri- jeotermal tepki testi GRT ye karşı Detaylı Tasarım 9 tek-aile evi (SFH), yoğun yapılanma bir ısı pompası per SFH Isı talebi per SFH: 9,500 kWh/a Sağlanan yer ısısı per SFH: 7,400 kWh/a Isı pompasının mevsimsel performans faktörü of 4.5 Detay Tasarım Potansiyel haritasına dayalı üretkenlik GD NRW: 95 kWh/ma Değiştitici uzunluğu 78m GRT ve tasarım, her EED için değiştirici sahası olarak ektin termal iletkenliği 2.4 W/mK Değişmemiş yer sıcaklığı 12.2°C EED-simülasyon değiştirici eğrisiyle (uzaklık 9m) Değiştici uzunluğu 120m

17 Jeotermal Tepki Testi(GRT) – Ruhrkarbon’daki ölçümler
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri- jeotermal tepki testi Jeotermal Tepki Testi(GRT) – Ruhrkarbon’daki ölçümler Bant genişliği: 2,3 – 3,5 W/(m K) Ruhrkarbon: Çamur -/Silttaşı ve 5% kadar kömür kısmı ile Kumtaşının içiçe geçmiş tabakaları Çamur-/Kiltaşı Kumtaşı, Kömür Auswer tezeitraum

18 Geliştirilmiş Jeotermal Tepki Testi(EGRT)
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri- Geliştrilmiş jeotermal tepki testi Geliştirilmiş Jeotermal Tepki Testi(EGRT) Derinliğe bağlı termal parametrelerin değerlendirilmesi (ısı iletkenliği, kuyu içi direnç)  Tekli jeolojik katmanların parametreleri Hibrit kablo (fiberglas/bakır kablo) Akiferlerin tanımlanması Filtre hızının ölçümü Anüler boşluk doldurma Kontrolü Çoklu BHE lerin eş zamanlı kontrolü DTS: Dağıtılmış Sıcaklık Sensörü (Dornstädter 2008)

19 Geliştirilmiş Jeotermal Tepki Testi(EGRT)
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri- Geliştrilmiş jeotermal tepki testi Geliştirilmiş Jeotermal Tepki Testi(EGRT) Fiber optik sıcaklık ölçümleri Bir lazer kullanarak bir fiberglas kablo boyunca sıcaklık dağılımının belirlenmesi. Fiberglasların optik karakterleri şunlara dayanır (a. o.) çevre sıcaklığı sensor olarak teldeki optik fiberler Enerji yönünden zengin lazerler, fiberglas içine daha sonra toplam uzunluğu boyunca yansıtılacak optik sinyaller gönderirler Geri gönderilen sinyaller oldukça düşük yoğunlukludur. Yinede frekans dağılımı ile analiz edilebilirler  „Raleigh“- ve „Raman“-bölüm „Stokes light“ ve „Anti Stokes light“’ın frekans spektrumu („Raman“-bölüm bileşenleri) yansıma yerindeki sıcaklığa bağlıdır  Frekans analizi yoluyla sıcaklık Yansıma zamanının doğru ölçümüyle konumlandırma (ışık hızı)  Uzamsal çözünürlük: 0,5 m  Çözünürlük sıcaklığı: < 0,1 K Calculation unit Frequency analysis Optic wave decoupling glass fibre wire (Dornstädter 2008)

20 Geliştirilmiş Jeotermal Tepki Testi(EGRT)
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri- Geliştrilmiş jeotermal tepki testi Geliştirilmiş Jeotermal Tepki Testi(EGRT) Hibrid tel Çekiş rahatlaması için merkez tel En az bir fiberglas ve elektrik iletkeni Mekanik koruma için dış kaplama Optik telin lazere bağlantısı, priz bağlantısı kullanarak Mümkün olan rastgele aralıkların yanısıra sürekliliğin ölçümü (Dornstädter 2008)

21 IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri- Geliştrilmiş jeotermal tepki testi
EGRT- optik fiber ile Hibrid kablolarda Elektrik iletkenlerinden ısıtma voltajlarının beslenmesi  tanımlanmış termal çıkış Fiber-optik ölçüm tekniği ile fiberglas boyunca sıcaklık değişiminin eş zamanlı kaydı. Sırasıyla linear kaynak teorisi ve silindir kaynak teorisine göre fiberglas ile termal materyal parametreleri Oluşturulan ısının penetrasyon derinliği, bir ısıtma zamanı fonksiyonudur. Kısa ısıtma sürelerinin sıcaklık eğrilerinin analiziyle dolgu materyallerinin termal parametreleri. Hibrid kablo yerde kalıcı olarak kalır  EGRT gerekli olduğu kadar tekrar edilebilir. Ölçüm cihazlarının oluşturulması: Hibrid kablonun yere doğru şekilde derinlendirilmesi (harç injeksiyon hortumunun sabitlenmesi) Değişmeyen gerginlikle ısıtıcı kablonun güç kaynağına ve fiberglasın DST aletine bağlanması Isıtıcı kablonun direnci ve uzunluğunun ölçülmesi  her metredki termal çıkış(L q in [W/m]). Başlangıç sıcaklığının ölçümü. Isı-Atım –Testinin başlatılması ısı kaynağını açarak.

22 Geliştirilmiş Jeotermal Tepki Testi(EGRT)
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri- Geliştrilmiş jeotermal tepki testi Geliştirilmiş Jeotermal Tepki Testi(EGRT) Isı-Atım-Metodu Hibrid fiberglas kabloların elektrik iletkenlerinin elektrik gerilimle beslenmesi  kısa devre akımı Derinlik fonksiyonuna bağlı olarak fiberglaslardaki sıcaklık yükselmesinin ölçümü. Kabloya yakın konveksiyon halinde (ek olarak ısı iletkenliğine)  kablo ısınmasının büyük ölçüde düşümü  akış kanıtı bu yüzden ek sızıntı yerlerini bulmak Hesaplamalar kullanarak, akışkanın varolan hızı ve yerin termal parametreleri belirlenebilir DTS: Dağıtılmış Sıcaklık Sensörü (Dornstädter 2008)

23 EGRT- Değerlendirme Péclet sayısı analizi (ek konvektif etkisi)
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri- Geliştrilmiş jeotermal tepki testi EGRT- Değerlendirme Péclet sayısı analizi (ek konvektif etkisi) Isı-darbe-yönteminden Isı iletkenliği, olası yeraltı suyu akışdan etkilenir. Bu durumda, λeff sadece iletken ısı taşıma değil, aynı zamanda konvektif verir (efektif termal iletkenlik). Su akışından etkilenen toprak, farkedilebilir derecede yüksek efektif termal iletkenlik değerleri verir. Eğer jeotermal katmanlar biliniyorsa bazı durumlarda mutlak Darcian hızını Péclet sayısının derinlikte analizi ile belirlemek mümkündür. Péclet sayısının analizi tek boyutlu bir yaklaşımdır. Péclet sayısı Pe konvektif ve iletken ısı taşıma arasındaki oranı açıklar. Bu oran, efektif termal iletkenlik ile belirlenmelidir. Yüksek termal iletkenlik aralığı  Aküferler (iletken ve konvektif ısı akışı) Düşük ısı iletkenlik aralıkları  yer altı su akışı olmayan katmanlar (sadece iletken ısı akışı). Eğer iki katmanın da aynı termal iletkenliğe sahip olduğu tahmin ediliyorsa, yer altı şu akışı olmayan katmandaki termal iletkenlik λkond iletken ısı taşıma ile orantılıdır ve yer altı su akışı olan katmandaki görünür termal iletkenlik λkond.+λkonv konvektif ve iletken ısı taşıma toplamı ile orantılıdır.

24 IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri- Geliştrilmiş jeotermal tepki testi
EGRT –Değerlendirme Péclet sayısı analizi (ek konvektif etkisi) Péclet sayısı şu şekilde tanımlanır: Darcy-hızı Péclet sayısının tanımından çıkarılabilir (Zschocke, 2003): 𝑃 𝑒 = 𝜆 𝑘𝑜𝑛𝑑.+𝑘𝑜𝑛𝑣. − 𝜆 𝑘𝑜𝑛𝑑. 𝜆 𝑘𝑜𝑛𝑑. = 𝜆 𝑘𝑜𝑛𝑑.+𝑘𝑜𝑛𝑣. 𝜆 𝑘𝑜𝑛𝑑. −1 𝑃 𝑒 = 𝑞 𝑎 𝑞 𝑐 = 𝜌 𝑐 𝑝 𝑣 𝑓 Δ𝑇 𝜆 Δ𝑇 𝑙 𝑣 𝑓 = 𝑃 𝑒 𝜆 𝑙 𝜌 𝑐 𝑝 𝑣 𝑓 = 𝜆 𝑘𝑜𝑛𝑑.+𝑘𝑜𝑛𝑣. − 𝜆 𝑘𝑜𝑛𝑑. 𝑙 𝜌 𝑐 𝑝 qa konvektif ısı akışı[W/m²] qc iletken ısı akışı[W/m²] ρ akışkan yoğunluğu[kg/m³] cp akışkanın sabit basınç altındaki özgül ısı kapasitesi [J/kg K] vf akışkanın Darcian hızı[m/s] ΔT sıcaklık farkı [K] λ = λkond. Toprağın termal iletkenliği[W/m K] l karakteristik uzunluk[m]

25 EGRT- değerlendirme Péclet sayısı analizi (ek konvektif etkisi)
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri- Geliştrilmiş jeotermal tepki testi EGRT- değerlendirme Péclet sayısı analizi (ek konvektif etkisi) Isı darbe yöntemi ile Darcy hızını belirlemek için doğrudan ve hızlı bir olasılıktır Ön koşul: jeolojik gösterim yoluyla kayacın sıralı katmanlarının litolojik bilgisi Fiber-optik sıcaklık ölçümü ile aküfer çatlaklarının doğrulanması (Baumann et al. 2008)

26 EGRT Çalışma durumundaki sıcaklık özellikleri (Baumann et al. 2008)
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri- Geliştrilmiş jeotermal tepki testi EGRT Çalışma durumundaki sıcaklık özellikleri (Baumann et al. 2008)

27 IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri- Geliştrilmiş jeotermal tepki testi
EGRT –proje örneği Kuyu tamamlamadan yaklaşık 2 hafta sonra Meerbusch-Osterath’de EGRT gerçekleştirilmesi İlk olarak ölçü döngülerinin kablo bağlantılarının ve kurulmuş hibrid kabloların test girişlerinin kurulumu, daha sonra OFDR ölçüm yoluyla fiber optik bütünlüğünün kontrol edilmesi  sönümleme değeri EGRT in doğru belirlenmesi mümkün olduğunca sağlar. 20 m derinliğe kadar bir direnç termometresi (Pt100) kullanarak yeraltı sıcaklık ölçümü (Pt100) ile fiberglas kablolarının boyutlandırılması. LIOS-DTS – ölçüm ve EGRT için kontrol ünitesi (kırmızı kutu) ekleme-koruma-kutusu ve karma kablo

28 EGRT- proje örneği Phase Start End Date Time Ön test aşaması 08/06/11
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri- Geliştrilmiş jeotermal tepki testi EGRT- proje örneği Testin başında: sondaj boyunca sıcaklık ve alanın değişmemiş sabit durumu Başlangıç referans ölçümünden sonraki kuyu içindeki değişmemiş sıcaklık dağılımının kaydı için olan, bakır iletkenin( kabloya entegre edilmiş) ön ısıtması başlatılmıştır. 84 saatin üstündeki bir periotta sürekli 24.6 W / mlik termal kapasite toprağa eklenmiştir. Yarı devamlı düşüş aşaması tarafından takip edien ısıtma testinin toplam periodu boyunca, fiber optik kablodaki sıcaklık gelişiminin kaydedilmiştir (örnekleme hızı 80 sn.) Phase Start End Date Time Ön test aşaması 08/06/11 6 pm 10/06/11 8 pm Isıtma aşaması 14/06/11 8 am Düşüş aşaması 18/06/11

29 EGRT proje örneği Derinliğe karşı değişmemiş sıcaklığın belirlenmesi
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri– Geliştirilmiş Jeotermal Tepki Teski (EGRT EGRT proje örneği Derinliğe karşı değişmemiş sıcaklığın belirlenmesi Yazdan yüzeye yakın yüksek sıcaklıklar. Geçen kıştan minimum 7 m ye yakın Hafif yükselen sıcaklık altında yerlatı su akışı tarafından değiştirilmiş mevsimsel sıcaklık profili ile . Hafif düşüş altında 11.7°C yerel minimuma kadar 50 m den 60 me ye kadar olan derinlikte En derin noktasına kadar, diğer bir sıcaklık artışı (yaklaşık 13.2 °C 149m derinlikte). 90 m derinlikten en derin noktaya kadar  2.25 K/100m termal gradient ile Isıtmadan önceki ortalama yer sıcaklığı: °C (15.0 m derinlikten en derin noktaya olan sıcaklığın ortalaması).

30 EGRT proje örneği Termal iletlenliğin belirlenmesi
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri– Geliştirilmiş Jeotermal Tepki Teski (EGRT) EGRT proje örneği Termal iletlenliğin belirlenmesi Ortam kayacının uzun süre sonra ön ısıtma davranışından efektif termal iletkenliğinin belirlenmesi (t > 10 h) Isıtmadaki devamlı ilerleyiş ile sıcaklık farklılaşması hibrit kablo ile çevrelenen materyale girer. Temperature profile before, 1h, 3h and 84h after start of heating Selected temperature profiles after heating

31 IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri– Geliştirilmiş Jeotermal Tepki Teski (EGRT)
EGRT proje örneği Ölçülen sıcaklıklara dayalı derinlik fonksiyonu olarak etkin termal iletkenik. Bu durumda 1.9 ve 3.1 W/m K arasında. Ortalama değer W/m K dir. Belirlenen jeolojik ve hidrojeolojik koşullar karşılaşılan stratigrafik dizilerle  ilişkilidir: 7 ve 30m arasındaki derinliklerde termal ısı iletkenliği ve 36m derinlikteki lokal yerlerde, ki her ikiside yer altı suyunun hafif hareketiyle gösterilebilir, toprak profiline karşı gelen 35 ye kadar olan derinlikte kuvaterner çakıl ve kum tabakası vardı. Alttaki tersiyerden gelen kireç kabuğu ile siltli kumdu. Effective thermal conductivity by depth

32 IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri– Geliştirilmiş Jeotermal Tepki Teski (EGRT)
EGRT proje örneği Yaklaşık 7 m ye kadar nispeten düşük 2.22 W/mKin etkin medial termal iletkenliği  kuaterner sedimanlardaki yeratı suyu kaçışlarından dolayı iletken ısı taşınımı. yaklaşık. 7m ve 30m arasındaki derinlikte W/mK nin etkin medial termal iletkenliği  konvektif fraksiyonu iletkene ekleme. Stratigrafik Untere Mittelterrasse (UMT) ve Krefelder Mittelterrasse (ÄNT) yüksek çakıl bölümleri ve yüksek hidrolik iletkenlik 30m altında çok daha düşük etkili bir 2.05 – 2.4 W/mK için termal iletkenlik Horizonu; kumlu ve düşük geçirgenli pist kumları, Krefelder Rinnenterrasse (KRT). 2.6 W/mK’in daha yüksek termal iletkenliği yaklaşık 36m derinlikte. Krefelder Rinnenterrasse (KRT)’in temeli, ren’in aşındığı hakiki Tersiyer sedimanlarının olduğu yerde ve özellikle yüksek hidrolik iletkenlikli iri taneli kayaları arkasında bıraktığı yerdedir. Péclet sayısı analizi: Darcian hızının belirlenmesi.  kuaterner çakıl ve kum tabakaları 2.22 W / mK ısı iletkenliği; konvektif fraksiyonu 0.53 W/mK (2.75 – 2.22 W/mK)  bir Darcian hızı ortalama 7cm/gün 2.23 W/mK li Tersiyelin etkin medial termal iletkenliği (140m yerel anomali dışında)  Kuvaternerden açıkça daha düşüktür yer altı sularının kaçırılmasının düşük olması sebebiyle.

33 EGRT proje örneği Kuyu direnci
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri– Geliştirilmiş Jeotermal Tepki Teski (EGRT) EGRT proje örneği Kuyu direnci Kuyu direnci önemli anormallikler göstermez. Orta değer Km/W dir.

34 Sapma aracı Araştırma çeşitleri
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri– Sapma aracı Sapma aracı Araştırma çeşitleri Tek atımlı araştırma: tek çekimlı araştırma azimut ve meyili bulmak için kuyu içinde belirli bir noktada yapılır. Çok atımlı araştırma: çok atımlı araştırma kuyu yolu boyunca azimut, meyil ve bölgesel ve yerel koordinatları belirlemek için kullanılr. Oryantasyon araştırma: bir oryantasyon araştırma kuyu içi bir nesnesinin oryantasyonunu yada rotasyonunu belirlemek için kullanılır. Çoğu sapma aracı kuyu içindeki bütün açılarda dikey de dahil olmak üzere oryantasyon araştırma performansını gösterebilir. Manyetik ve gravimetrik Sapma araçları manyetik ve gravimetrik ölçümlere dayalı araştırma datası sağlarlar. Manyetikölçer: dik biçimde hizalanmış üç manyetikölçer detektör yeryüzünün manyetik alan gücünü ve eğimini ölçer. Manyetikölçerler yatay bileşen- azimut ve manyetik araç yüzü sağlarlar. İvmeölçer : dik şekilde konumlandırılmış üç ivmeölçer, dik bileşen- meyil ve yerçekimi araç yüzü sağlarlar. İvme ölçer kuyudaki kendi dönüş hareketinin etkilerini de dengeleyebilir.

35 IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri– Sapma aracı

36 IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri– Gama ray log
Gama ray araçları kuyu yakınındaki formasyonlarda doğal gama ışınlarını kaydeder. Bu nükleer ölçüm, formasyonun radyoaktif içeriğini gösteri ve her çevre için uygundur. Çeşitli gama ray seviyelerinden dolayı, doğal gama ray şeyl ve kumtaşı ölçümünde oldukça kullanışlı olabilir . Şeyller ve killer en doğal radyoaktiviteden sorumludur.(çoğunlukla 40Kden dolayı), bu yüzden gama ray log bu kayalar için iyi bir göstergedir. Buna ek olarak, bu log, kuyular arası korelasyon için, açık ve cased kuyular arasında derinlik korelasyonu için ve log çalışırları arasında derinlik korelasyonaları için kullanılabilir. Dikey çözünürlük: 0,25m – 0,35m aralık: 0,15m – 0,2m depth hız: 8m – 10m/min

37 Termal İletkenlik Tarayıcı (TCS)
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri– Termal iletkenlik tarayıcı Termal İletkenlik Tarayıcı (TCS) Popov prensibi Kızılötesi termo-sensörleri aracılığıyla odaklı sabit ısı kaynağı ve bitişik sıcaklık ölçüm ile örneğin yüzeyini tarama. Referans olarak bilinen termal iletkenlik standartları Hzırlanmış numune (daha iyi sıcaklık emilimi için siyah boya) Termal İletkenlik Tarayıcı (üretici : Lippmann şirketi ve Rauen GbR)

38 Termal İletkenlik Tarayıcı (TCS)
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri– Termal iletkenlik tarayıcı Termal İletkenlik Tarayıcı (TCS) Hazırlanan numune , termal iletkenliği iyi bilinen iki standart arasına yerleştirilir sabit ısı radyoslunlu Hareketli ısı kaynağı ve sabit hız numune aşağısında çalıştırılır Işık ve ısı radyosyonuyla numune ısıtılır. Öncesi ve sonrası, ısı kaynakları, düzenlenmiş belirli uzaklıklarda, sıcaklığı ısıtma öncesinde ve sonrasında ölçen kızılötesi-termo sensörlerdir (wavelegth 780nm – 1mm) Ölçülen bölümün sıcaklığının seyri (örnek + iki standart) kaydedilir İki yönde ölçüm (yatay ve dikey )  anizotropi faktörü

39 Termal İletkenlik Tarayıcı - değerlendirme
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri– Termal iletkenlik tarayıcı Termal İletkenlik Tarayıcı - değerlendirme Isı kaynağı öncesi ve sonrasında ölçülen sıcaklık arasındaki fark termal iletkenliği verir Maksimum sıcaklık artışı Θ şöyle tanımlanır(Popov et al. 1999): Numunenin istenen termal iletkenliğinin λp ve bilinen standartları λs oranı eşittir numunenin ölçülen sıcaklık yükselmesinin Θp ve standartları Θs oranına. λp : Q ısı kaynağı enerjisi X örnek ve prob arasındaki mesafe

40 Termal İletkenlik Tarayıcı - örnek
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri– Termal iletkenlik tarayıcı Termal İletkenlik Tarayıcı - örnek Buntsandstein- Güneybatı-Almanya örnek ölçümleri Kumtaşı için literatürden alınan ısı iletkenlik değerleri (LANDOLT-BÖRNSTEIN 1982); ortalama 2.47 W/mK, aralığıyla birlikte W/mK VDI-kılavuz W/mK kumtaşı için olan değer olduğunu önerir Yüksek kuvarsdan dolayı ölçülen değerler nispeten yüksek (λ = 7 W/mK) Yatay ve dikey ölçüm arasında belirgin bir fark K ≈ 1.1 kumtaşı için nispeten yüksek anizotropi katsayısı Nedeni: yatay katmanlı tabaka kompozisyonu  katmanlara daha iyi iletkenlik paraleli, stratum sınırları, ısı transferi için engellerdir Nispeten daha yüksek doymuşluk değerleri, 10% olan gözeneklilikten dolayı (λsu > λ > λhava) Parametre Doygunluk Yön Mittlerer Buntsandstein Termal iletkenlik [W/mK] kuru Yatay 4.335 Dikey 3.971 Doymuş 5.284 4.965

41 Özgül ısı kapasitesinin ölçümü
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri - Kalorimetre Özgül ısı kapasitesinin ölçümü Özgül ısı kapasitesi kalorimetre ile ölçülür Jeotermal uygulamaları için dinamik bir diferansiyel heatflow kalorimetre kullanılır Örn:. Typ C80 of the Setaram şirketi Tian&Calvet tarafından silindirik ölçüm sistemi ile Uygulamalı jeofizik enstitüsü, RWTH Aachen

42 IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri - Kalorimetre
Ölçüm süreci Ölçüme başlamadan önce, bir referans ölçüm, ısı akı Φ0 (T)nin temelini belirlemek için boş numune kapları ile yapılır. Ölçüm, örneklerin sonraki ölçümleri ile aynı koşullar altında(başlangıç ve bitiş sıcaklıkları, ısıtma oranı) yapılır Örnek ve referans sistemi, bir fırının içinde bulunan silindirik bir numune kabına yerleştirilir. Silindirik numune kabının yüzeyi ve örnek tüpler, örnek ve referans sistemi arasında bir termo-sütun ile kaplanır Sabit ısı oranı ile fırın ısıtılır. Fırın ve örnek yada referans sistemi arasındaki ısı akışı devamlı olarak kaydedilir. ölçüm oda sıcaklığında 30 ° C başlar ve gerekli olan 300 ° C sonlanır.

43 IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri - Kalorimetre
Analiz Modelde kaydedilen p ve referans modelde r kaydedilen ısı akışları arasındaki fark özgül ısı kapasitesiyle cp orantılıdır. Modelin özgül ısı kapasitesi cp,kalorimetrenin sıcaklığa bağlı kalibrasyon faktörü K0 (T) bilgisinden,referans ölçümden, fırının ısıtma oranı  ve model materyalin kütlesinden sonuçlanır mp. bir cp (T) eğrisi - ölçülen sıcaklık aralığı için sonuçları verir.. sıcaklıkları <30 ° C ilgili jeotermal uygulamalar için (örn, yüzeye yakın jeotermal enerji) cp (T) - eğrileri daha düşük sıcaklıklara uzatılır.

44 Örnek : 300 m derinlikteki kumtaşının ısı kapasitesi
IV Kuyu jeofizik ve ölçüm yöntemeleri - Kalorimetre Örnek : 300 m derinlikteki kumtaşının ısı kapasitesi Varsayım : 300m derinlikteki sıcaklık ° C Başlangıç sıcaklığı olan 30 ° C için, 0 ° C de ölçülen eğrinin cp T uzatılması gerekir. Institute for Applied Geophysics, RWTH Aachen