ROTARİ SONDAJ SİSTEMİ
Rotari sondaj sistemi, baskı altında dönen bir matkabın kesici dişleri vasıtasıyla zemini parçalayarak kesilen parçaların bir dolaşım sıvısı veya hava-köpük vasıtasıyla dışarı atılma işlemidir.
Böyle bir sistemdeki ekipmanları 3 kısımda incelenir.
I- ANA ELEMANLAR
a)Kesici uçlar (matkaplar) (Rock-Bit)
b)Saplar (Sub)
c)Ağırlıklar (Drıll-Collar)
d)Tijler (Drill-Pipe)
e)Kelli (Kelly)
f)Su başlığı (Swivel)
g)Kanca (Hook)
Takım dizisi: Matkap-Matkap sap-Ağırlıklar, Ağırlıkları, tijlere bağlayan redüksiyon sap-Tijler-Tijleri keliye bağlayan redüksiyon sap –Kelli (Kelly) –kelli üst sap – su başlığı-Kanca’dan oluşmaktadır.
II- DİĞER ELEMAN VE EKİPMANLAR
a)Donanım (Halatlar-Makaralar) ve Kule
b)Takım dizisini döndüren elemanlar
c)Motor
d)Çamur pompası-Kompresör
III- YARDIMCI ELEMAN VE EKİPMANLAR
a)Manevra başlığı
b)Kaldırıcılar
c)Kravatlar
d)Tutucular
e)Ağırlık tutucular
f)Anahtarlar
g)Stabilizer
I-ANA ELEMANLAR
KESİCİ UÇLAR (Matkaplar): (Şekil 1 ve 2)
Yer altı tabakalarının incelenmesi, yer altı servetlerinin (su, petrol, maden)araştırılması veya bulunması muhtemel yerlerden yerüstüne çıkarılması için yapılan kazı işine sondaj denildiği bilinmektedir.
Bu iş için ötedenberi yapılmış veya yapılmakta olan sondaj makinalarının en mükemmeli rotari (döner) sondaj makinalarıdır. Bunun esası bir matkabın üzerine belirli bir ağırlık tatbik edilip bir noktada döndürülmesi suretiyle tabakalarda arzu edilen çap ve derinlikte delik açılmasıdır. Delmeyi temin eden en önemli etken matkaplardır.
Matkapların Sıralanması:
1-Kanatlı matkaplar
2-Rulmanlı matkaplar
3-Karot matkapları
I- Kanatlı Matkaplar
a)Balık kuyruğu matkaplar (Fishtail Bit)
b)Çok kanatlı matkaplar (Wing Bit)
c)Kılavuz matkaplar (Pilot Bit)
Bu tip matkaplarda kesiciler (bıçaklar) doğrudan doğruya gövdeye bağlıdır. Bu matkapların bazılarının daha dayanıklı olmalarını temin amacıyla kanatları üzerine Tungsten carbide denilen bir karbon alaşımı emdirilir.
Kanatlı matkaplardan en iyi istifade için, şu iki teknik husus dikkate alınmalıdır:
1)Kuyu projesinin terkibinde gözönünde tutulacak hususlar.
2)Sondajın yapılışı esnasında dikkat edilecek hususlar.
Kanatlı matkapların çalışma ortamları yumuşak ve gevşek formasyonlardır. Bu cümleden olarak kanatlı matkaplar, kil alüvyon, ince ve ufak taneli çakıl ihtiva eden tabakalarda rahatlıkla kullanılabilir (Şekil-1).
Tatbikatta ise, temini kolay ve ucuz olan bu matkaplara çok itibar edilmez. Sondörler ekseriya Rock-Bit’leri kullanırlar.
II- Rulmanlı Matkaplar (Rock-Bit)
Bu cins matkapların kesicileri (cone) gövdeye rulmanlarla bağlanmıştır. Rotari hareketi sayesinde gövdenin dönüşüne tabi olmaksızın konlar kendi ekseni etrafında dönme özelliğine sahiptirler (Matkabın bir dönüşüne mukabil 2-2,5 devir yaparlar). Yani matkap kuyu içerisinde soldan sağa doğru dönerken, konlar da aksi istikamette kendi etrafında dönerler.
Rulmanlı matkaplar yapılarına göre 3 kısımda adlandırılır.
2 konlu matkaplar (two cone bits)
3 konlu matkaplar (three cone bits)
4 konlu matkaplar (cross-section)
Bu şekildeki sınıflandırmadan ayrı olarak, üzerindeki sirkülasyon sıvısı deliklerine göre de;
Normal rulmanlı matkaplar
Jet tipi rulmanlı matkaplar
diye ikiye ayrılır.
- Normal Sirkülasyonlu Rock-Bit Matkaplar
Bunlarda sirkülasyon sıvısının yönü konlar üzerine yönlendirilmiştir. Bu sebeple matkap üzerinde iyi soğutma yaparak matkabın ısınmadan dolayı uğrayacağı zarar ve yıpranmayı önler (Şekil-1).
- Jet Tipi Sirkülasyon Delikli Rock-Bit Matkaplar
Bu tip matkaplarda sirkülasyon deliklerinin önü açık olup direk formasyona karşı yönlendirilmiştir. Böylece formasyonu yumuşatarak matkabın işini nispeten kolaylaştırarak matkabın uzun ömürlü olmasını ve delme işleminin hızını artırmış olurlar.
III- Karot Matkapları (Core Bit)
Karot alabilen matkapları ayrı olarak düşünürsek, şu tipleri vardır:
a-Kanatlı karot matkapları (Wing-Pilot core bit)
b-Elmaslı karot matkapları (Diamond core bit)
c- Vidya kronlu krot matkapları
Bu matkapların hepsi de karotiyere bağlanarak çalışır, içleri boştur. Kesiciler bu boşluğun etrafına bağlanmıştır.
Matkap Gibi Çalışan Yardımcı Elemanlar
Matkapların tasnifine girmeyip de sondajda onlar gibi fonksiyon gören diğer elemanlardır. Bunları şöyle özetleyebiliriz:
1- Kuyu Genişleticiler (Hole-Opener)
Dar çaplı kuyuları gereğince geniş bir çapa yükseltmek için kullanılır. Rulmanlı ve kanatlı olan tipleri vardır. Bunu kullanırken dikkat edilecek en önemli husus kuyu çapında bir öncü (Klavuz – Pilot) matkap takmak olmalıdır. Takılan öncü matkap her ne kadar sağ diş olsa bile genişletici konlardan farklı bir burulmaya maruz kalacağından çözülebilir. Buna mani olmak için kaynakla bir veya iki yerinden puntalanmalıdır (Hole-Opener Şekil:2).
2- Kuyu Düzelticiler (Reamer)
Türlü sebeplerle kuyuda meydana gelmiş zik-zak (key-seat) halini düzeltmek amacıyla kullanılırlar. Kanatlı ve rulmanlı tipleri vardır.
3- Alt Genişleticiler (Under-Reamer)
Kuyunun herhangi bir kısmını genişletmek amacı ile yapılmış olup, bıçaklarının açılması mekanik veya hidrolik usulle olabilen tipleri vardır.
Rock-Bit (rulmanlı) Matkapların Kullanılması
Sondajda, maliyete en fazla etkisi olan muhakkak ki matkaplardır. Bunun için hangi matkap tiplerinin hangi formasyonlarda kullanılması, delme işini en rantabl şekilde yapabilmesi için üzerine verilmesi gerekli ağırlık miktarı ile tatbik edilecek rotari devrinin çok iyi tespit edilmesi gereklidir.
Rock-Bit matkapların en iyi şekilde kullanılması için şu hususlara dikkat edilmelidir:
a)Çalışılacak formasyon tipi ve yapısı (Tablo-1).
b)Matkap tipinin seçilmesi (Tablo-2).
c)Rotari hızı (d/d) (Tablo-3).
d)Matkaba verilecek (tatbik edilecek) ağırlık miktar (Tablo-4).
Bu saydıklarımızdan ayrı olarak, kuyu çapı genişliği ve buna göre çamur pompası kapasitesi de gözönünde bulundurulmalıdır.
Rock-Bit Matkapların Bakım ve Muhafazası
Kullanmadan Önce:
a)Matkap gözle muayene edilir
b)Konların normal dönüp dönmediğine bakılır
c)Kullanılacak matkabın, delinecek formasyon sertliğine uyuyor mu kontrol edilir.
d)Matkap sicil kartı noksansız doldurulur (Tipini, seri no, çap vs.)
e)Matkabı kuyuya indirirken (manevralarda) matkap kuyu dibinde inmeden döndürülmeye başlanır.
Kullandıktan Sonra:
a)Matkabın dişleri iyice temizlenir
b)Kon, rulman ve yatakları tazyikli su ile yıkanır
c)Kon rulmanlarını döndürerek yatakları yağlanır
d)Kon aralıkları, dişleri ve matkabın dışı gresle sıvanır
e)Temiz bez veya çuvalla sararak bağlanır
f)Yağmur, toz ve çamurdan uzak olarak kalas üzerine koyarak muhafaza altına alınır.
g)Matkap sicil fişine yaptığı işi yazarak, kart dosyasına kaldırılır.
BAĞLANTILAR SAPLAR (Sub)
Delme takımındaki bütün eklemleri sağlayan parçalara bağlantı denir. Bağlantılar, iyi evsafta özel çelikten, itina ile yapılmışlardır. Bağlantılarda bilhassa dişlerin ve bağlantı yanaklarının birbirlerine iyice oturmaları gerekir. Yanakları iyi oturmayan bağlantılar, esnek olmadıklarından ufak bir kuvvet etkisiyle hemen koparlar.
Bu bağlantıların çoğu redüksiyon tipinde olup, farklı iki çaptaki malzemeyi birbirine eklerler. Bağlantılar, iki ucu dişi veya bir erkek bir ucu dişi veya iki ucu erkek olarak imal edilirler.
Bağlantılar ya iki parçayı birbirine eklemek veya kıymetli bir parçanın dişlerini korumak gayesiyle kullanılırlar (Örn. Kelli muhafaza sap).
Sondajcılıkta Kullanılan Belli Başlı Bağlantılar (SAPLAR) (SUP)
1- Matkap saplar: Matkapla ağırlık arasında bulunur. Redüksiyon tipidir, iki ucu da dişidir (Rock-Bit’ler için).
Bir ucu erkek olan tipleri de vardır. Daha ziyade matkabın imal şekline göre yapılırlar. Matkap çaplarına göre bağlantı çapları:
15”-26” matkaplar için 7 5/8” sap
9 5/8”-14 ¾” matkaplar için 6 5/8” sap
6 5/8”-8 ½” matkaplar için 4 ½” sap
kullanılır.
2- Ağırlık üst sap: Ağırlığı tijlere bağlayan bir redüksiyondur. Genellikle su sondajında 2 7/8”, 3 ½”, 4”, 4 ½” çapında olur.
3- Tool-Joint: Bunlar dişi veya erkek olmak üzere iki tiptir. Tijin bir tarafı erkek bir tarafı dişi olup, tijlerin birbirine bağlanmasını sağlar.
4- Kelly redüksiyon saplar: Tijlerle kelly’nin irtibatını temin eder.
5- Kelly muhafaza sap: Kelly’yi koruyan bir saptır. Sık sık sökülmesi icap eden kelly’yi aşınmadan korur. Kelly tarafı ince, redüksiyon tarafı kalın diş olup her iki tarafı erkektir.
6- Kelly üst sap: Kelly ile su başlığını (Swivel) birleştiren sap olup sol diştir.
AĞIRLIKLAR (Drill-Collar)
Ağırlıklar matkabın üzerine baskı tatbik etmek titreşimleri önlemek ve kuyunun doğru delinmesini sağlamak maksadıyla kullanılırlar.
Ağırlıkların en iyi cins çelikten yapılması gerekir. Rotari sondajlarında özel haller hariç matkaba daima ağırlıklarla yük verilir. Tablo-5’te ağırlıkların 1 m ağırlığı, gösterilmiştir.
Kanatlı matkaplar kullanılırken ağırlık miktarı 500 kg olmalıdır (5 ½” ağırlıktan bir adet).
Ağırlıklar tarif edilirken iç ve dış çapları birlikte söylenir. Ağırlıklar matkap bağlantıları vasıtasıyla matkabın hemen üstüne takılırlar. Ağırlıkların üstünde de tijler vardır. İlerlemede matkaba yalnız ağırlık vasıtasıyla yük verileceğinden, sondaj esnasında tijlerin yükü ile en üstteki ağırlığın yarı yükü, tamamen askıya alınır. Bundan gaye maksimum burulma noktasını en üstteki ağırlığın ortasında tutarak takımın kesilmeye daha müsait olan tij ve bağlantıları dışında tutmaktır.
Sondajcılıkta usul haline gelmiş bir deyim vardır. Tijler askıda, ağırlık baskıda çalışmalıdır.
TİJLER (Drill-Pipe)
Kelly’nin rotari hareketini, ağırlığa ve dolayısıyla matkaba nakleden ve içinden dolaşım sıvısının geçmesine müsaade eden etli borulardır.
Şok etkilerine ve burulmaya karşı tahammül edebilmeleri için tijler esnek çelikten yapılmışlardır.
Tijlerin arasında bağlantıyı sağlamak üzere her iki tarafına diş açılmış düz etli borudan yapılmış bağlar (tool-Joint) kullanılır. Bu bağların (Tool-Joint’lerin) alta gelen uçları erkek, üste gelen uçları ise dişidir. Tijler bu bağlantılar vasıtası ile birbirlerine eklenirler.
Tijler kullanıldığı yere ve makine kapasitesine göre değişik çap ve boyda imâl edilirler.
1- Manşonlu (Tool Joint’li) Tijler
Bunlar petrol ve su sondajlarında kullanılan tiplerdir. Tijler birleşme yerlerinin yapılışı bakımından içten şişkin ve dıştan şişkin olarak yapılırlar. Üzerlerine açılmış dişler vasıtası ile bağlar (Tool-Joint) yerleştirir. DSİ’de kullanılan tijlerin dış çapları;
2 7/8”, 3 ½”, 4 ½” olup, boyları ise 6.10 m yani (20’) dir.
2- Manşonsuz Tijler (Tubingler)
Bunlar dar çaplı kuyularda, özellikle maden arama işlerinde daima karot alıcı ile (Karotiyer) çalışan sondajlarda kullanılırlar. Bağlantıların dişleri düz ve konik yapıdadır.
Tijlerin Bakımı
Bağların (Tool-Joint’lerin) dişleri, her manevrada temiz su ile yıkanmalı ve diş muhafazaları takılmalıdır. (Lastik muhafazalar) kullanılacağı vakit ise bu muhafazalar sökülür. Tijler kuyuya indirilirken dişler tekrar tel fırça ile temizlenip sülyen sürülerek birbirine bağlanmalıdır. Tijlerin üzerindeki bozuk dişler düzeltilmeden katiyyen kullanılmamalıdır. Sondajda eğri tijler kullanılmamalıdır. Tijler sehpalar üzerine konulmalı ve en az üç yerden desteklenmelidir.Tijler tool-Joint diplerinden kaynakla doldurulmalıdır.Tijlerin tool-joint’leri benzinle silinmemelidir. Sıkışan tijleri sökmek için asla ısıtmamalıdır.
KELLİ (Kelly)
Kelly, rotari tablası veya kelly yatağı (buşing) vasıtası ile motordan aldığı hareketi tijlere ve dolayısıyla matkaplara iletir. Kelly’nin içi dolaşım sıvısının geçebilmesi için delik olarak yapılmıştır. Kelly yapılışı itibari ile yuvarlık, 4 köşe ve 6 köşe olmak üzere değişik tiplerdedir. 4 ve 6 köşe olanları rotari hareketini, rotari tablasından yuvarlak olanları ise kelly yatağından alırlar. Bunların boy ve çapları yapılan işe, zemin şartlarına ve makine kapasitesine göre değişik olur. Failing 1500 SS ile Speed-Star SS 20 makinalarında kullanılan Kelly’nin özellikleri şöyledir.
İsmi Makine Cinsi Boy Dış çap İç çap Ağırlığı
2 7/8” Kelly Failing 28 Ft 4 1/8” 2 1/8” 400 libre
4 ½” Kelly Speed-Star 28 Ft 5 3/8” 3” 1800 libre
Kelly’ler bağlantıları vasıtasıyla alttan tijlere üstten ise su başlığına (Swivel) bağlanır. Hareketi ortadan aldığından, kelly sağa dönerken bağlantıların sökülmemesi için alt bağlantılar (saplar) sağ dişli üst bağlantılar ise sol dişlidir.
Manevra esnasında her vakit kelly sökülüp yağlanırken dişlerinin bozulmaması için alt kısmına kelly muhafaza bağlantısı (sap) takılır. Bu bağlantının kelly tarafındaki ucu ince dişli, redüksiyon tarafındaki ucu ise kalın dişlidir. Manevra esnasında kelly muhafaza bağlantısı ile kelly redüksiyon bağlantısı birbirinden söküldüğünden kelly’nin dişleri korunmuş olur.
Kelly’nin Bakımı
Kelly’nin bakımı da tij gibidir, dişleri daima temiz tutulmalı, su ile yıkanıp gres veya sülyen ile yağlanmalıdır. Gerek muhafaza bağlantısı, gerekse kelly dişleri hiçbir zaman çıplak olarak madeni bir zemin üzerine oturtulmamalıdır. Kelly kullanılmadığı zaman mutlaka diş muhafazası takılı bulunmalıdır. Sondaj makinasının nakli esnasında kelly kuledeki yerine sıkıca bağlı bulundurulmalıdır. İmkân varsa kelly’nin zedelenmemesi için gerekli tedbirler alınmalıdır. Eğri kelly kullanılmamalı, eğri olanlar düzeltildikten sonra kullanılmalıdır. Kelly taşınırken en az 3 yerinden desteklenmelidir.
SU BAŞLIĞI (Swivel)
Su başlığının ortası devridaim sıvısının geçebilmesi için delik olup, alttan kelly’e üstten bir kulpla kancaya ve gezici makaraya bir taraftan pompa verici hortumuna (Swivel hortumu) bağlıdır. Takım sağa dönerken açılmaması için su başlığının bağlantıları sol diştir.
Su Başlığının Vazifeleri
a-Sondaj esnasında bütün delme takımlarını üzerinde taşır.
b-Delme takımındaki rotari hareketini daha üst kısma intikal ettirmez.
c-Dolaşım sıvısını sondaj takımına verir.
KANCA (Hook)
Manevralarda ilerlemeye geçileceği anda ve teçhizlerde su başlığının, manevra başlığının ve kaldırıcıların (elevatör) gezici makaraya bağlanmasını sağlamak üzere gezici makarının ucunda bir kanca bulunur.
Kancaya geçirilen bir parçanın düşmemesi için bir emniyet dili vardır. Emniyet dili olmayan kancaları sondajlarda kullanmak doğru değildir. Emniyet dili kapanmadan manevraya geçilmemelidir.
