Afyon …mer-Gecek jeotermal sisteminde reenjeksiyon
uygulamalarÝnÝn rezervuar sÝcaklÝÛÝ Ÿzerine etkilerinin modellenmesi Modeling the influence of re-injection application on reservoir temperature in Afyon …mer-Gecek geothermal system
Berrin AKAN
Hacettepe †niversitesi, UluslararasÝ Karst Su KaynaklarÝ Uygulama ve AraßtÝrma Merkezi (UKAM), 06532 Beytepe, ANKARA
…Z
Jeotermal alanlarda, termal suyun kullanÝmdan sonra ne ßekilde ortamdan uzaklaßtÝrÝlacaÛÝ šnemli bir sorun ola- rak ortaya •ÝkmaktadÝr. †lkemizde sÝklÝkla uygulanan yšntem kullanÝmdan dšnen termal suyun yŸzey sularÝna ve- rilmesi yšnŸndedir. Þehir ÝsÝtmacÝlÝÛÝnÝn yapÝldÝÛÝ Afyon …mer-Gecek jeotermal alanÝnda kullanÝmdan dšnen ter- mal su, halen Akar•ayÕa verilmekte ve bu durum yŸzey sularÝnda kalite deÛißikliÛine neden olmaktadÝr. Bu tip •ev- resel etkiler nedeni ile kullanÝlmÝß termal suyun jeotermal sisteme reenjeksiyonu en uygun se•enek olarak ortaya
•ÝkmaktadÝr. Termal suyun sisteme reenjeksiyonu, aynÝ zamanda rezervuar basÝncÝnÝn korunmasÝ a•ÝsÝndan da faydalÝ olmaktadÝr. Ancak reenjeksiyon kuyularÝnÝn lokasyonu ve derinliÛinin belirlenmesi de šnemli birer paramet- redir. Bu •alÝßma kapsamÝnda, Afyon …mer-Gecek jeotermal alanÝnda kullanÝmdan dšnen termal suyun reenjeksi- yon yoluyla yeniden rezervuara verilmesi durumunda jeotermal sistemin ne tŸr bir davranÝß gšstereceÛinin belir- lenmesi amacÝyla, HST3D kullanÝlarak farklÝ derinliklerdeki kuyularda reenjeksiyon uygulamalarÝ yapÝlmÝßtÝr. Bu ama•la, model aracÝlÝÛÝ ile bšlgede 2000 yÝlÝnda MTA tarafÝndan yapÝlan injektivite testleri sonucu reenjeksiyon i•in uygun olduÛu belirlenen AF-4 ve AF-22 numaralÝ kuyular ile Reen adÝ verilen hayali bir kuyuda 700-800 m derin- liÛe reenjeksiyon ißlemi ger•ekleßtirilmißtir. Modelde elde edilen sonu•lara gšre, 700-800 m derinliÛe 20 yÝl sŸrey- le yapÝlacak reenjeksiyon ißleminin, termal akifer dinamikleri Ÿzerinde bir etkisinin olmadÝÛÝ, buna karßÝlÝk sistem i•erisinde soÛumayÝ šnlediÛi belirlenmißtir.
Anahtar kelimeler: Afyon, HST3D, jeotermal enerji, model, …mer-Gecek, reenjeksiyon.
ABSTRACT
In geothermal fields, the removal of the used thermal water is a major problem. The most common way in our co- untry is discharging the geothermal water in to the river. In the Afyon city, the geothermal energy is used for the heating, and discharged to the Akar•ay stream after utilization, which causes quality degradation of the surface water. Due to environmental impacts, the re-injection of the used hot water back to the geothermal reservoir be- comes the most appropriate method of the removal. In addition, re-injection is a good way to prevent the pressu- re of the reservoir. However, the selection of the location and depth of re-injection wells is also an important para- meter. Thus, this study aims to estimate the consequences of the re-injection applications to the wells has diffe- rent depth on the aquifer system by modeling the temperature and pressure distribution with the HST3D. In this fi- eld, re-injection test were carried out in five wells, according to the test results, AF-4 and AF-22 wells were deter- mined to the best wells for re-injection by MTA. AF-4, AF-22 and an imaginary well named Reen (700-800 m depth) have been used for re-injection purpose in the model. The model results indicates that the re-injecting of the hot water to the depth of the 700-800 m for 20 years, has no negative effect on the thermal aquifer dynamics, on the contrary, prevents the temperature decline in the system.
Key words: Afyon, geothermal energy, HST3D, model, …mer-Gecek, re-injection.
Bulletin of Earth Sciences Application and Research Centre of Hacettepe University
B. Akan
E-mail: bselcuk@hacettepe.edu.tr
82 Yerbilimleri
GÜRÜÞ
Jeotermal enerji, •evre dostu ve yenilenebilir bir enerji kaynaÛÝ olmasÝ nedeniyle tŸm dŸnyada giderek artan bir šnem kazanmaktadÝr. Bu ener- ji kaynaÛÝ; elektrik Ÿretimi, konut ve sera ÝsÝtma- cÝlÝÛÝ ile endŸstride kullanÝmÝnÝn yanÝ sÝra, turis- tik ve balneolojik olarak da yoÛun bir ßekilde kul- lanÝlmaktadÝr. Ancak kullanÝmdan dšnen jeoter- mal suyun ortamdan ne ßekilde uzaklaßtÝrÝlaca- ÛÝ šnemli bir sorun olarak ortaya •ÝkmaktadÝr.
Bu suyun deÛerlendirilmesine ilißkin •eßitli yšn- temler mevcut olup, bunlar yŸzey boßalÝmÝ, su- yun arÝtÝlmasÝ ve reenjeksiyon olarak sÝralanabi- lir. Jeotermal alanlarda kullanÝmdan dšnen je- otermal suyun yŸzey sularÝna verilmesi sÝklÝkla kullanÝlan bir yšntem olmakla birlikte, yŸzey su- larÝnÝn kimyasÝnÝ deÛißtirerek, kirliliÛe neden ol- maktadÝr. Bu yŸzden dŸnyada bir •ok jeotermal alanda kullanÝmdan dšnen suyun yŸzeye veril- mesi, •evre kirliliÛine yol a•masÝ nedeniyle ya- saklanmÝß durumdadÝr. Bu durum gšzšnŸne alÝndÝÛÝnda, kullanÝmdan dšnen jeotermal su- yun hem ekonomik yšnden, hem de •evresel nedenlerle yeraltÝna verilmesi en uygun se•e- nek olarak ortaya •ÝkmaktadÝr. Bunun yanÝ sÝra, kullanÝmdan dšnen sularÝn reenjeksiyonu je- otermal alanÝnÝn gelißtirilmesi a•ÝsÝndan da bŸ- yŸk šnem taßÝmaktadÝr. BaßlangÝ•ta reenjeksi- yon, kullanÝmdan dšnen sudan kurtulmak i•in kullanÝlan bir yšntem iken, gŸnŸmŸzde rezervu- ar basÝncÝnÝn korunmasÝ yšnŸnden de šnemli bir etkiye sahip olduÛu bilinmektedir.
†lkemizde yer alan šnemli jeotermal alanlardan biri olan Afyon …mer-Gecek jeotermal alanÝnda jeotermal enerji yoÛun olarak kullanÝlmaktadÝr.
…zellikle ßehir ÝsÝtmacÝlÝÛÝ ve turistik ama•lÝ ola- rak jeotermal sulardan yararlanÝlan bu bšlgede, kullanÝmdan dšnen jeotermal su Akar•ay nehri- ne boßaltÝlmakta ve bu durum yŸzey sularÝnda kalite deÛißikliÛine neden olmaktadÝr. Tezcan vd. (2002), Akar•ay HavzasÝÕnda yaptÝklarÝ •a- lÝßmada, kullanÝmdan dšnen jeotermal suyun Akar•ay HavzasÝÕndaki yŸzey sularÝnda meyda- na getirdiÛi kirletici etkiye dikkat •ekmißlerdir.
Bu •alÝßma kapsamÝnda elde edilen sonu•lara gšre, šzellikle Br-, F- ve As iyonlarÝnÝn, termal sularÝn atÝklarÝnÝn Akar•ayÕa katÝlÝm noktasÝna kadar •ok bŸyŸk deÛerler almadÝÛÝ, termal atÝk katkÝsÝndan sonra ise, akÝm yolu boyunca yŸk- sek konsantrasyonda bulunduÛu saptanmÝßtÝr.
Akar•ayÕÝn bu atÝklarÝ doÛrudan Eber GšlŸÕne
taßÝmasÝ ve Eber GšlŸÕnŸn •ÝkÝßÝnÝn kapalÝ ol- masÝ nedeniyle, uzun dšnemde Eber GšlŸÕnde bu iyonlarÝn konsantrasyonunun yŸkselmesinin sšz konusu olabileceÛi belirtilmißtir.
MTA tarafÝndan 2000 yÝlÝnda Afyon …mer-Ge- cek sahasÝnda Ÿretim ama•lÝ kullanÝlmayan AF- 1, R-260, AF-3, AF-4 ve AF-22 numaralÝ kuyu- larda reenjeksiyon testleri yapÝlmÝßtÝr. Bu testler sonucunda AF-4 ile AF-22 numaralÝ kuyularÝn yŸksek su alma kapasitesine sahip olduÛu ve reenjeksiyon kuyusu olarak kullanÝlabileceÛi be- lirtilmißtir (Tamga• vd., 2000). Bu •alÝßma kap- samÝnda, Kipp (1987) tarafÝndan gelißtirilen HST3D (The Heat and Solute Transport Prog- ram) model programÝ kullanÝlarak, …mer-Gecek jeotermal alanÝnda farklÝ derinlikteki kuyularla reenjeksiyon yapÝlmasÝ sonucunda termal aki- ferdeki basÝn• ve sÝcaklÝk koßullarÝnda ne tŸr deÛißikliklerin meydana geleceÛi ve kullanÝm- dan dšnen jeotermal suyun hangi derinliÛe ve- rilmesinin daha uygun olacaÛÝ belirlenmißtir.
ÜNCELEME ALANININ TANITIMI
TŸrkiyeÕnin šnemli jeotermal alanlarÝndan biri olan …mer-Gecek jeotermal alanÝ Afyon-KŸtah- ya karayolu Ÿzerinde AfyonÕa 15 km uzaklÝkta- dÝr. YaklaßÝk 16 km2Õlik bir alan kaplayan incele- me alanÝ, Afyon K24-b3 paftasÝnda yer almakta- dÝr. Ünceleme alanÝna ait yer bulduru haritasÝ Þe- kil 1Õde verilmektedir. Ünceleme alanÝnda yer alan yerleßim merkezleri; kuzeyde Bayramgazi, batÝda KšprŸlŸ, gŸneyde Demir•evre, SadÝk- bey, doÛuda SaraydŸzŸ, Fethibey, Üsmailkšy, merkezde …mer ve Gecek kšyleridir. Ünceleme alanÝnda baßlÝca il merkezi Afyon olup, 1997 nŸ- fus sayÝmÝna gšre il merkezinde toplam nŸfus 181650Õdir. Ül ekonomisine en šnemli katkÝyÝ ise zengin mermer ocaklarÝ, jeotermal kaynaklar ve turizm saÛlamaktadÝr.
Jeoloji
Ünceleme alanÝnda; Erißen (1972), Karamande- resi (1972), TatlÝ (1973), Metin vd. (1987) ve Er- kan vd. (1996) tarafÝndan ayrÝntÝlÝ jeolojik incele- meler yapÝlmÝßtÝr. Bu bšlŸmde, Afyon …mer-Ge- cek ve yakÝn •evresinin jeolojisi bu •alÝßmalar- dan yararlanÝlarak šzetlenmißtir. Ünceleme ala- nÝna ait jeoloji haritasÝ Þekil 2Õde sunulmußtur.
Afyon …mer-Gecek alanÝnda Paleozoyik yaßlÝ Afyon metamorfitleri temeli olußturmaktadÝr. Ge-
nellikle kahve, boz, yeßil, kÝvrÝmcÝklÝ, granoblas- tik dokulu, ßisti yapÝlÝ ve gšrŸnŸßte ileri derece- de metamorfik kaya• izlenimi veren bu meta- morfitler, genel olarak, albit-klorit-muskovit-bi- otit-kuvars ßistlerden olußmußtur. AyrÝca bu ßist- ler i•erisinde yer yer bŸyŸk mercek ve bantlar halinde metakonglomera, metakumtaßÝ, mermer ve kalkßistler yer almaktadÝr. Ünceleme alanÝnda geniß bir alan kaplayan Senozoyik yaßlÝ olußuk- lar genel olarak Neojen yaßlÝ birimler ile temsil edilmekte, Neojen •škelleri inceleme alanÝnÝn tamamÝnda, Paleozoyik kaya•lar Ÿzerinde uyumsuz olarak gšrŸlmektedir. Miyosen yaßlÝ bi- rimler, koyu, kÝrmÝzÝ, kirli sarÝ, okside, turuncu, kalÝn ve kštŸ katmanlanmalÝ, konglomera-kum- taßÝ-silttaßÝ ve kiltaßÝ ardalanmasÝndan olußmak- tadÝr. Ünceleme alanÝnda Pliyosen, gšlsel ve vol- kanik kaya•lar ile temsil edilmektedir. Gšlsel •š- keller alttan Ÿste doÛru birbiriyle ge•ißli 4 farklÝ birimden olußmaktadÝr. En altta ince-orta ve ka- lÝn katmanlanmalÝ konglomera, kumtaßÝ, tŸf, tŸfit ara katkÝlÝ marn Ÿyesi bulunmaktadÝr. Bu birimin Ÿzerine, silis arabantlÝ killi kire•taßÝ Ÿyesi gel- mektedir. Kire•taßlarÝnÝn Ÿzerinde kalÝn tabaka-
lanmalÝ, karbonat •akÝllÝ konglomera Ÿyesi ve en Ÿstte belirsiz tabakalanmalÝ (Ÿst) marn Ÿyesi bu- lunmaktadÝr. Pliyosen •škellerinin alt dokanaÛÝ Miyosen •škelleri Ÿzerinde uyumsuz olarak iz- lenmektedir. †st dokanaÛÝ ise, bazalt ve Kuva- terner yaßlÝ alŸvyonlar tarafÝndan uyumsuz ola- rak šrtŸlmŸßtŸr. Pliyosen yaßlÝ birimlerin kalÝnlÝ- ÛÝ genel olarak deÛißken olup, 25-350 m arasÝn- dadÝr. Ünceleme alanÝnÝn D ve GDÕsunda geniß alanlar kaplayan Kuvaterner yaßlÝ alŸvyon ise, akarsu yataklarÝnda biriken kum, •akÝl, mil tŸrŸ tutturulmamÝß gŸncel •škellerden olußmaktadÝr.
Afyon …mer-Gecek Jeotermal Sisteminin Kavramsal Modeli
Afyon …mer-Gecek bšlgesinde sÝcak sularÝn akifer kayacÝnÝ Paleozoyik yaßlÝ Afyon Metamor- fitleriÕne ait mermer ve ßistler ile Pliyosen yaßlÝ bazaltlar olußturmaktadÝr. Ancak bu •alÝßma kapsamÝnda kuyularÝn bŸyŸk bir bšlŸmŸnŸn ßistlerden su aldÝÛÝ gšz šnŸne alÝnarak, Pale- ozoyik yaßlÝ ßistler modellenmißtir. Ünceleme ala- nÝnda a•Ýlan kuyularda ßistlerin alt sÝnÝrÝna ula- Þekil 1. Ünceleme alanÝnÝn yer bulduru haritasÝ.
Figure 1. Location map of the study area.
84 Yerbilimleri
Þekil 2. Afyon …mer-Gecek ve yakÝn •evresine ait jeoloji haritasÝ (Tezcan vd., 2002Õden basitleßtirilerek alÝnmÝßtÝr). Figure 2. Geological map of Afyon …mer-Gecek field (simplified from Tezcan et al., 2002).
ßÝlamamÝß olmasÝna raÛmen yaklaßÝk kalÝnlÝkla- rÝnÝn 2000 m civarÝnda olduÛu tahmin edilmekte- dir. Permeabilite deÛeri dŸßŸk (k=1x10-12 m2) olan ve olduk•a kÝrÝklÝ ve •atlaklÝ bir yapÝ gšste- ren bu birim eklem, kÝrÝk ve •atlaklarÝ i•inde sÝ- cak yeraltÝsuyu bulundurmaktadÝr.
SÝcak su akiferinin šrtŸ kayacÝnÝ ise, Neojen yaßlÝ birimler (Miyosen yaßlÝ konglomera ve marn Ÿyesi ile Pliyosen yaßlÝ marn, konglomera, kire•taßÝ ve Ÿst marn Ÿyesi) olußturmaktadÝr. Bu birimlerin kalÝnlÝÛÝ deÛißkenlik gšstermekte ve inceleme alanÝnda rezervuar kayacÝn derinliÛi- nin batÝdan doÛuya doÛru artmasÝna paralel ola- rak, Neojen šrtŸnŸn kalÝnlÝÛÝ da artÝß gšstermek- tedir.
Ünceleme alanÝnÝn doÛu kesiminde KB-GD yšn- lŸ bŸyŸk bir fay yer almakta ve bu fay nedeniyle meydana gelen kÝrÝlma sonucunda sÝcak su aki- ferinin derinliÛi ve buna baÛlÝ olarak da šrtŸ ka- lÝnlÝÛÝ artmakta ve basamaklÝ bir yapÝ olußmak- tadÝr. SoÛuk yeraltÝsuyu i•in bir akifer šzelliÛi gšsteren Neojen yaßlÝ birimlerin, kalÝn bir kil-mil- marn serisiyle baßlamasÝ ve Paleozoyik birimle- rin hidrolik iletkenliklerinin •ok dŸßŸk olmasÝ, Neojen akiferi ile sÝcak su akiferi arasÝnda yay- gÝn bir ilißkinin olmasÝnÝ engellemektedir.
Bšlgede šzellikle Afyon civarÝnda, tektonik faali- yetlere baÛlÝ olarak MiyosenÕde baßlayan ve Pli- yosen boyunca devam eden etkin bir volkaniz- manÝn ŸrŸnleri geniß bir alan kaplamaktadÝr.
Volkanik etkinliÛin son safhasÝnÝ ise bazalt akÝn- tÝlarÝ meydana getirmektedir (Mutlu, 1996). Bu volkanik kaya•larÝ olußturan magma ceplerinin jeotermal sistemin ÝsÝ kaynaÛÝnÝ olußturduÛu dŸ- ߟnŸlmektedir. GSJ-MTA (1992), bšlgede yap- tÝklarÝ •alÝßmada bazaltlardan olußan volkanik kaya•larÝn i•inde agglutinate olußumlarÝna rast- lamÝßlar ve bu olußumlarÝn varlÝÛÝnÝ o bšlgenin bazaltik erŸpsiyonun merkezine •ok yakÝn olma- sÝ ßeklinde a•ÝklamÝßlardÝr.
SÝcak sularÝn beslenmesi, yŸksek kÝsÝmlarda yŸ- zeylenen Paleozoyik yaßlÝ Afyon metamorfitleri, bu birimin šrtŸlŸ olduÛu kÝsÝmlarda ise šrtŸ ka- yacÝn ge•irimli kÝsÝmlarÝ aracÝlÝÛÝ ile dolaylÝ ola- rak ve fay hatlarÝ boyunca ger•ekleßmektedir.
DolayÝsÝyla, beslenme bšlgesinde yer alan Pale- ozoyik yaßlÝ metamorfitlerin Ÿzerine dŸßen ya- ÛÝß, derin bir dolaßÝm yolunu izleyerek, kÝrÝk ve
•atlaklar boyunca derinlere sŸzŸlmekte ve je-
otermal gradyanÝn da etkisiyle bir miktar sÝcaklÝk kazanmaktadÝr. Derinlere inen meteorik kškenli sularÝn, magma ceplerinden kaynaklanan ÝsÝ akÝsÝnÝn etkisiyle sÝcaklÝÛÝ artmaktadÝr. Bu sular, sÝcak ve soÛuk sular arasÝndaki yoÛunluk farkÝn- dan da kaynaklanan basÝn• ve bšlgede yer alan faylar aracÝlÝÛÝ ile yŸkselerek yŸzeye ulaßmakta- dÝr (Þekil 3). Þimßek (1993) ve Ercan vd. (1994) de, bšlgede yaptÝklarÝ incelemeler sonucunda Afyon-…mer-Gecek jeotermal alanÝnda yer alan sÝcak sularÝn meteorik kškenli olduÛunu bildir- mißtir. Mutlu (1996) ise, …mer-GecekÕteki sÝcak sularÝn yŸksek Cl i•eriÛinin, bšlgedeki sularÝn derin dolaßÝmlÝ olmasÝ ve rezervuarda uzun bir ge•iß dšnemine sahip bulunmasÝndan kaynak- landÝÛÝnÝ belirtmißtir.
Afyon …mer-Gecek AlanÝnda SÝcak Su KullanÝmÝ
Afyon …mer-Gecek jeotermal alanÝnda yer alan sÝcak ve mineralli su kaynaklarÝ, termal turizme yšnelik olarak 3 adet kaplÝca ile 33 adet termal motelin ÝsÝtÝlmasÝnda ve termal olimpik bir havu- za sÝcak su verilmesinde kullanÝlmaktadÝr (YÝl- maz, 1999). Sahada, MTA baßta olmak Ÿzere,
•eßitli kurulußlar tarafÝndan a•ÝlmÝß •ok sayÝda sÝcak su sondajÝ bulunmaktadÝr. BunlarÝn sÝcak- lÝklarÝ 48-98 °C, debileri ise 0.4-100 l/s arasÝnda deÛißmektedir. Bšlgede sondaj •alÝßmalarÝ 1971 yÝlÝnda baßlamÝßtÝr. MTA tarafÝndan AfyonÕda
•eßitli tarihlerde toplam 24 adet kuyu a•ÝlmÝßtÝr.
Bu kuyulara ait kuyu loglarÝ Þekil 4Õde yer al- maktadÝr. Bšlgedeki kuyularÝn 12 tanesi (AF-1, AF-2, AF-3, AF-5, AF-6, AF-7, AF-8, AF-10, AF- 12, AF-15, AF-18 ve AF-19) zaman i•inde •eßit- li nedenlerle kullanÝm dÝßÝ kalmÝßtÝr, geri kalan kuyulardan (AF-4, AF-9, AF-11, AF-13, AF-14, AF-16, AF-17, AF-20, AF-21, AF-22, AF-23) ise kaplÝca, oteller ve AFJETÕin sÝcak su ihtiyacÝ kar- ßÝlanmaktadÝr. KuyularÝn a•ÝlÝßÝ sÝrasÝnda elde edilen veriler ile 2000 yÝlÝnda MTA tarafÝndan yapÝlan testler sonucu elde edilen sÝcaklÝk, kuyu baßÝ basÝncÝ ve debi deÛerleri derlenerek, ‚izel- ge 1Õde sunulmußtur.
SICAK SU AKÜFERÜNÜN SAYISAL MODELÜ Jeotermal sisteme ait kavramsal modelden yola
•ÝkÝlarak, sÝcak su akiferine ait baßlangÝ• ve sÝ- nÝr koßullarÝ tanÝmlanmÝß ve HST3D model prog- ramÝ kullanÝlarak jeotermal sistem modellenmiß-
86 Yerbilimleri
Þekil 3. Afyon …merÐGecek jeotermal alanÝnÝn kavramsal modeli.
Figure 3. The conceptual model of Afyon …mer-Gecek geothermal field.
tir. SÝcak su akiferinin termal ve hidrolik para- metrelerinin konumsal deÛißimine ait bir bilgi bu- lunmadÝÛÝ i•in akifer homojen bir bŸtŸn olarak ele alÝnmÝßtÝr (Akan, 2002).
Sonlu Farklar Grid TasarÝmÝ
YaklaßÝk olarak 16 km2Õlik bir alan kaplayan mo- del alanÝ i•in olußturulan grid aÛÝ 66 kolon, 37 satÝr ve toplam 2442 tane bloktan olußmaktadÝr.
TŸm model alanÝ i•in her bir hŸcre (100x100) m2Õlik bir alanÝ temsil etmektedir. HST3D mode- li, her bir hŸcre i•erisinde sadece tek bir kuyu bulunmasÝna izin vermektedir. Bu nedenle, sÝ- cak su kuyularÝ •evresinde bu koßulu saÛlamak amacÝ ile her bir hŸcre (50x50) m2Õlik bir alanÝ temsil edecek ßekilde daha sÝk gridlere bšlŸn- mŸßtŸr. Afyon …mer-Gecek alanÝnda, sÝcak su- lar i•in bir rezervuar šzelliÛi gšsteren Afyon Me- tamorfitleri Ÿstten ge•irimsiz bir šrtŸ ile kaplÝ ol- duÛu i•in, basÝn•lÝ akifer olarak deÛerlendirilmiß- tir. SÝcaklÝk ve basÝn• gradyanÝnÝ mŸmkŸn oldu- Ûunca hassas olarak modele aktarabilmek ama- cÝyla akifer, 8 model katmanÝna ayrÝlmÝßtÝr. Her katmanÝn kalÝnlÝÛÝ eßit olup, 100 metredir. Kat- man kalÝnlÝÛÝ belirlenirken kuyularÝn •ekim yap-
tÝÛÝ derinlikler ve filtre aralÝklarÝ dikkate alÝnmÝß- tÝr. KuyularÝn su alma zonlarÝ gšz šnŸne alÝna- rak tŸm kuyularÝn modellenebilmesi amacÝyla akiferin 300 m ile 1100 m kotlarÝ arasÝndaki bš- lŸmŸ benzeßtirilmißtir.
SÝnÝr KoßullarÝ
IsÝ taßÝnÝmÝ modellerinde, model i•in belirleyici sÝnÝr koßullarÝ sÝcaklÝk ve basÝn•taki deÛißimi ifa- de eden sabit sÝcaklÝk ve sabit basÝn• sÝnÝr ko- ßullarÝdÝr. Ünceleme alanÝnda Paleozoyik yaßlÝ Afyon Metamorfitlerinin, alttan bir magmatik so- kulumla temasta bulunduÛu ve metamorfitler i•erisinde bulunan yeraltÝsuyunun bu sokulum ile ÝsÝndÝÛÝ varsayÝlmÝßtÝr. Bu yŸzden model ala- nÝnÝn alt sÝnÝrÝnÝn sabit sÝcaklÝÛa sahip yeraltÝsu- yu ile sÝnÝrlandÝrÝldÝÛÝ dŸßŸnŸlerek, en alt model katmanÝ sabit sÝcaklÝk sÝnÝrÝ olarak benzeßtiril- mißtir. Bu ama•la 9. dŸÛŸm katmanÝnda sabit sÝ- caklÝk deÛeri 150 °C olarak girilmißtir. …mer-Ge- cek jeotermal sisteminde sÝcak su akiferinin, yŸksek kesimlerde yŸzeylenen Paleozoyik yaßlÝ ßistler aracÝlÝÛÝyla beslendiÛi dŸßŸnŸlerek, mo- del alanÝnda Ÿstten sabit basÝn• sÝnÝrÝ tanÝmlan- mÝß, 1. model katmanÝ atmosfere a•Ýk olduÛu
i•in, sabit basÝn• deÛeri atmosferik basÝnca eßit olarak girilmißtir. YeraltÝsuyu akÝmÝnÝn olabilece- Ûi kuzey ve batÝ sÝnÝrlarÝ sabit basÝn• sÝnÝrÝ ola- rak benzeßtirilmißtir. Bu sÝnÝrlarda, yŸzeyde top- lam yŸk 1100 m olarak alÝnmÝß, her bir model katmanÝnda basÝncÝn derinlikle deÛißimi bu de- Ûere gšre hesaplanmÝßtÝr. AlanÝn doÛusunda, ovaya yakÝn kesimlerde sÝcak su akiferi ile Ne- ojen birimlerin sÝnÝrÝnda sabit sÝcaklÝk sÝnÝrÝ ta- nÝmlanmÝß, sÝcaklÝk deÛeri soÛuk su akiferinin sÝcaklÝÛÝnÝ yansÝtacak ßekilde 20 °C verilmißtir (Akan, 2002).
BaßlangÝ• KoßullarÝ ve Model SŸresi
Model alanÝna ßistin tavan topoÛrafyasÝ aktarÝla- rak, sÝcak su akiferinin sÝnÝrlarÝ tanÝmlanmÝßtÝr.
BaßlangÝ• basÝn• deÛerleri, MTA tarafÝndan ku- yularda yapÝlan basÝn• testlerinde elde edilen sabit basÝn• deÛerleri kullanÝlarak Ÿretilmißtir.
Modelde, kuyularda deÛißik derinliklerde šl•Ÿlen sabit basÝn• deÛerlerinden her bir model katma-
nÝna karßÝlÝk gelen ortalama basÝn• deÛerleri kullanÝlarak basÝn• daÛÝlÝmÝ olußturulmußtur.
BaßlangÝ• sÝcaklÝk deÛerleri de yine MTA tara- fÝndan kuyularda deÛißik derinliklerde šl•Ÿlen sabit sÝcaklÝk deÛerleri kullanÝlarak elde edilmiß- tir. Kuyularda derinlikle deÛißen sabit sÝcaklÝk deÛerleri model katmanlarÝna ortalama olarak daÛÝtÝlmÝßtÝr (Þekil 5). Model sŸresi 20 yÝl olarak alÝnmÝßtÝr. AFJET, sÝcak su kuyularÝnÝ EylŸl ve MayÝs aylarÝ arasÝnda, ßehir ÝsÝtmacÝlÝÛÝnÝn ya- pÝldÝÛÝ dšnem boyunca •alÝßtÝrmaktadÝr. Bu ne- denle, modelde her yÝl 210 gŸn boyunca kuyu- lardan •ekim yapÝlmÝß, geri kalan 150 gŸnde ise kuyular •alÝßtÝrÝlmamÝßtÝr. Reenjeksiyon dene- melerinde de bu durum gšzšnŸne alÝnarak ku- yulara her yÝl 210 gŸn boyunca su verilmißtir.
Akifere Ait Hidrolik-Termal Parametreler Akifere ait hidrolik ve termal parametrelerin bir kÝsmÝ MTA tarafÝndan bšlgede yapÝlan testler- den elde edilen verilerden yararlanÝlarak hesap-
‚izelge 1. Afyon …mer-Gecek jeotermal alanÝnda yer alan kuyulara ait bilgiler (Tamga• vd., 2000).
Table 1. The list of the wells located in Afyon …mer-Gecek geothermal field (Tamga• et al., 2000).
KB KB Dinamik KB
Kuyu Derinlik kotu sÝcaklÝÛÝ* sÝcaklÝk** Debi* Debi** basÝncÝ** A•ÝldÝÛÝ
adÝ (m) (m) (°C) (°C) (l/s) (l/s) (kg/cm2) tarih
R-260 166.0 1028 92.0 100.28 20 30.0 1.02 1971
AF-01 905.0 1023 97.4 97.00 7-20 - - 1974
AF-02 56.8 1026 - - - - - 1996
AF-03 250.0 1065 97.0 - 110 - - 1975
AF-04 125.7 1061 95.0 - 80 - - 1982
AF-05 207.4 1048 79.0 - 15 - - 1982
AF-06 211.4 1044 92.0 - 10 - - 1982
AF-07 210.0 1041 100.0 - 5-6 - - 1984
AF-08 250.0 1033 91.0 - 5-10 - - 1984
AF-09 320.0 1027 51.0 - 66 - - 1990
AF-10 320.4 1027 98.0 - 100 - - 1990
AF-11 185.0 1028 98.0 106.32 150 68.3 1.61 1996
AF-12 59.0 1033 88.0 - 15 - - 1996
AF-13 560.0 1026 81.0 - 4.7 - - 1996
AF-14 122.0 1039 96.0 104.16 100 51.0 1.02 1996
AF-15 170.7 1030 97.0 106.35 4-5 38.0 1.65 1996
AF-16 218.0 1033 96.0 105.50 100 35.8 2.03 1996
AF-17 260.5 1034 99.0 101.13 80 22.7 0.91 1996
AF-18 363.6 1033 98.0 - Gayzer - 0.97 1996
AF-19 305.3 1031 90.0 - 100 54.3 - 1997
AF-20 230.0 1035 90.0 100.55 100 54.3 0.97 1997
AF-21 212.0 1026 91.0 102.24 45 63.4 2.03 1997
AF-22 227.0 1065 95.0 - 50-70 - - 1997
AF-23 235.8 1045 90.0 - 50 - - 1997
KB:KuyubaßÝ
* Kuyunun a•ÝldÝÛÝ tarihte alÝnan šl•Ÿmler
** 2000 yÝlÝnda MTA tarafÝndan yapÝlan testler sÝrasÝnda alÝnan šl•Ÿmler
88 Yerbilimleri
Þekil 4. Afyon …mer-Gecek jeotermal alanÝnda yer alan kuyularÝn loglarÝ (…ktŸ, 1997; MTA, 1997). Figure 4. The well logs of Afyon …mer-Gecek geothermal field (…ktŸ, 1997; MTA, 1997).
lanmÝß, bir kÝsmÝ ise literatŸrden derlenmißtir.
Akifere ait permeabilite deÛeri Akan (2002) tara- fÝndan 1x10-12m2 olarak hesaplanmÝßtÝr. Porozi- te, dŸßey yšnde sÝkÝßabilirlik ve ÝsÝ kapasitesi deÛerleri ise, literatŸr araßtÝrmalarÝ sonucunda ßistler i•in karakteristik kabul edilen deÛerlerden yararlanÝlarak elde edilmißtir. Model alanÝnÝn her yerinde, tŸm model katmanlarÝ i•in permeabilite deÛeri 1x10-12 m2, porozite deÛeri 0.2, dŸßey yšnde sÝkÝßabilirlik 1x10-8(Pa-1) ve ÝsÝ kapasite- si ise 2.24x106J/m3°C olarak alÝnmÝßtÝr. Litera- tŸrde •eßitli bšlgelerde deÛißik kaya• ve mine- raller i•in šl•Ÿlen termal iletkenlik deÛerlerinden, ßistler i•in uygun olan deÛer se•ilerek modelde kullanÝlmÝßtÝr. Horai (1971) tarafÝndan ßistlerin termal iletkenlik katsayÝsÝ 10 W/m°C olarak be- lirlenmißtir. Dispersivite katsayÝsÝ ise dŸßey ve yatay yšnde yine tŸm model alanÝ i•in uniform kabul edilmiß ve 10 m olarak alÝnmÝßtÝr. Akifere ait hidrolik ve termal parametrelerin belirlenme- sine ilißkin ayrÝntÝlÝ bilgi Akan (2002) tarafÝndan verilmißtir.
Model Kalibrasyonu
Model kalibrasyonu, Tamga• vd. (2000) tarafÝn- dan inceleme alanÝndaki kuyularda yapÝlan sta- tik basÝn• ve statik sÝcaklÝk testlerinde elde edi-
len basÝn• ve sÝcaklÝk deÛerleri ile yapÝlmÝßtÝr.
Kalibrasyon inceleme alanÝnda yer alan 5 adet kuyuya ait veriler kullanÝlarak yapÝlmÝßtÝr, bu ku- yular R-260, AF-22, AF-21, AF-17 ve AF-16 ku- yularÝdÝr. Kalibrasyon sÝrasÝnda …mer-Gecek je- otermal alanÝnda halen •eßitli ama•larla kullanÝl- makta olan kuyulardan, basÝn•, sÝcaklÝk ve ba- sÝn• toparlanma (pressure build-up) testlerinin yapÝldÝÛÝ kuyular se•ilmißtir. Bu testler sÝrasÝnda kuyudan yapÝlan •ekime karßÝlÝk basÝn• ve sÝ- caklÝk deÛerlerinin derinlik ve zamanla deÛißimi belirlenmißtir. Kalibrasyon sÝrasÝnda kuyularÝn
•ekim yaptÝklarÝ derinliÛe karßÝlÝk gelen model katmanlarÝ i•in hesaplanan basÝn• ve sÝcaklÝk deÛerleri ile Nisan 2000Õde gšzlenen basÝn• ve sÝcaklÝk deÛerleri karßÝlaßtÝrÝlmÝßtÝr (‚izelge 2).
Gšzlenen ve hesaplanan basÝn• deÛerleri ara- sÝnda iyi bir uyum saÛlanmÝßtÝr. SÝcaklÝk deÛer- lerinde ise, gšzlenen ve hesaplanan deÛerler arasÝndaki ortalama fark 2.5 °C, en yŸksek fark ise 5.6 °CÕdir, sadece iki adet kuyuda ortalama sÝcaklÝk farkÝndan daha yŸksek sÝcaklÝk farkÝ ol- duÛu belirlenmißtir (Þekil 6). Model sonucunda, kuyularda model katmanÝna karßÝlÝk gelen tek bir sÝcaklÝk deÛeri hesaplanmÝßtÝr, sÝcaklÝk test- lerinde ise aynÝ model katmanÝna denk gelen birden fazla sÝcaklÝk šl•ŸmŸ mevcuttur, bu šl- Þekil 5. Model alanÝ i•inde basÝn• ve sÝcaklÝk deÛerleri daÛÝlÝmÝ.
Figure 5. Pressure and temperature distribution in the model area.
‚izelge 2. Model kalibrasyonu sonucunda hesaplanan ve gšzlenen basÝn• ve sÝcaklÝk deÛerleri.
Table 2. Observed and calculated pressure and temperature results obtained from model calibration.
Gšzlenen Gšzlenen Hesaplanan Hesaplanan
Kuyu YŸkselti basÝn• sÝcaklÝk basÝn• sÝcaklÝk
adÝ (m) (MPa) (°C) (MPa) (°C)
R-260 900-1000 0.811400 89.7 0.800906 95.38
AF-22 900-1000 0.714491 97.012 0.713759 97.96
AF-21 800- 900 1.568744 104.87 1.558218 100.01
AF-17 800- 900 1.337758 101.16 1.336259 100.01
AF-16 900-1000 0.758856 98.135 0.781849 97.96
•Ÿmlerden sšz konusu katmanlar i•in ortalama bir sÝcaklÝk deÛeri hesaplanmÝß ve kalibrasyon sÝrasÝnda bu ortalama deÛerler kullanÝlmÝßtÝr.
Þekil 6Õda sÝcaklÝk i•in •izilen kalibrasyon grafi- Ûinde, doÛrudan uzaklaßan deÛerler, kalibras- yon sÝrasÝnda model katmanÝna karßÝlÝk gelen ortalama sÝcaklÝk deÛerlerinin kullanÝlmasÝndan kaynaklanmaktadÝr. Bu bilgi gšz šnŸne alÝndÝ- ÛÝnda bu sapmalar model uyumunu šnemli šl•Ÿ- de etkilememektedir. Bu nedenle model para- metrelerinde herhangi bir deÛißikliÛe gidilme- mißtir (Akan, 2002).
Hassasiyet Analizi
Modelin, permeabilite (k), termal iletkenlik (K) ve yatay ve dŸßey yšndeki dispersivite deÛerlerine gšre hassasiyet analizi yapÝlmÝßtÝr. Bu ama•la,
permeabilite, termal iletkenlik ve dispersivite de- Ûerleri deÛißtirilerek model yeniden •alÝßtÝrÝlmÝß ve bu deÛerlerin sÝcaklÝk ve basÝn• deÛerlerinde meydana getirdiÛi deÛißimler hesaplanmÝßtÝr.
Hassasiyet analizi sÝrasÝnda permeabilite, ter- mel iletkenlik ve dispersivite deÛerleri deÛißtirilir- ken, bu parametrelerin alabileceÛi deÛerler lite- ratŸrden araßtÝrÝlarak uygun deÛißim aralÝklarÝ belirlenmißtir. Bu hesaplamalar sonucu elde edi- len maksimum, minimum ve ortalama hassasi- yet katsayÝsÝ deÛerleri ‚izelge 3Õde yer almakta- dÝr. Buna gšre, permeabilite, termal iletkenlik ve dispersivite deÛerlerinde meydana gelen deÛi- ßimlerin model sonu•larÝ Ÿzerinde šnemli bir et- kiye sahip olmadÝÛÝ gšrŸlmektedir. Sonu• olarak tek tek model parametrelerinin model sonu•larÝ Ÿzerinde belirleyici bir rolŸ bulunmamaktadÝr.
90 Yerbilimleri
Þekil 6. Model sonucunda basÝn• ve sÝcaklÝk deÛerleri i•in elde edilen kalibrasyon grafikleri.
Figure 6. The calibration graphics of pressure and temperature distribution obtained from model results.
‚izelge 3. Model parametrelerinin hassasiyet katsayÝsÝ deÛerleri.
Table 3. The sensitivity coefficient vales of the model parameters.
BasÝn• (MPa) SÝcaklÝk (¡C)
%DeÛißim Min. Max. Ort. Min. Max. Ort.
100 0.999 1.700 1.145 0.995 1.002 0.998
200 1.000 1.936 1.196 0.992 1.003 0.999
300 1.000 2.055 1.221 0.992 1.005 0.998
400 1.000 2.127 1.152 0.989 1.034 1.002
10 0.999 1.000 0.996 0.999 1.005 1.000
20 0.999 1.000 0.996 0.903 1.117 1.023
30 0.999 1.000 0.996 0.903 1.078 0.992
40 0.999 1.000 1.000 0.999 1.122 1.020
80 0.999 1.000 0.996 0.999 1.044 1.013
10 0.999 1.000 0.996 0.999 1.021 1.001
20 0.999 1.000 0.996 0.999 1.117 1.037
30 0.999 1.000 0.996 0.930 1.078 1.006
40 0.999 1.000 1.000 0.999 1.018 1.003
Permeabilite
Termal Ületkenlik
Dispersivite
REENJEKSÜYON UYGULAMALARININ REZERVUAR †ZERÜNE ETKÜSÜNÜN MODELLENMESÜ
Jeotermal sistemlerde kullanÝmdan dšnen je- otermal suyun reenjeksiyon yolu ile sisteme ye- niden kazandÝrÝlmasÝ sistemin yenilenebilmesi, dolayÝsÝyla jeotermal enerjiden maksimum dŸ- zeyde faydalanabilme a•ÝsÝndan šnem taßÝmak- tadÝr. Bu aßamada ortaya •Ýkan en šnemli sorun reenjeksiyon sahasÝnÝn ve uygun derinliÛin se•i- midir. Þimßek (1999), dŸnyanÝn šnemli jeoter- mal alanlarÝndaki reenjeksiyon uygulamalarÝ ile ilgili olarak yaptÝÛÝ •alÝßmada, reenjeksiyon ve Ÿretim kuyularÝ arasÝndaki uzaklÝÛÝn belirlenme- sinde, sahanÝn hidrojeolojik šzelliklerinin yanÝ sÝ- ra, Ÿretim kuyularÝnÝn kapasiteleri, sÝcaklÝk ve su buharÝ oranÝ, yŸksek ge•irgenliÛe sahip zonlarÝn bulunmasÝ, enjekte edilen suyun sÝcaklÝÛÝ, en- jekte edilen toplam su miktarÝ gibi teknik faktšr- lerin šnemli rol oynadÝÛÝnÝ bildirmißtir. Yine bu
•alÝßma kapsamÝnda enjeksiyon derinliÛinin Ÿre- tim kuyusu ile aynÝ zonda se•ilebileceÛi gibi, alt ve Ÿst zonlara reenjeksiyon yapÝlmasÝnÝn mŸm- kŸn olduÛu belirtilmißtir.
AfyonÕda ÝsÝtmadan dšnen sÝcak su, halen Akar-
•ayÕa verilmekte ve bu durum yŸzey sularÝnda kirliliÛe neden olmaktadÝr. KullanÝmdan dšnen jeotermal suyun kuyular aracÝlÝÛÝ ile tekrar siste- me verilmesi (reenjeksiyon) hem sÝcak suyun sistemde yenilenmesi, hem de dšnŸßŸm suyu- nun deÛerlendirilmesi a•ÝsÝndan yararlÝ olacak- tÝr. MTA, 2000 yÝlÝnda Afyon …mer-Gecek saha- sÝnda Ÿretim ama•lÝ kullanÝlmayan ve atÝl olarak bekleyen AF-1, R-260, AF-3, AF-4 ve AF-22 nu- maralÝ kuyularda reenjeksiyon testleri yaparak kuyularÝn su alma kapasitelerini belirlemißtir. Bu kuyulardan AF-1, R-260 ve AF-3 kuyularÝnda kullanÝlan pompalarÝn uygun olmamasÝ nedeniy- le injektivite deÛeri belirlenememiß ve akÝßkanÝn kuyuya basÝlmasÝ sÝrasÝnda basÝn•la karßÝlaßÝl- mÝßtÝr. Ancak, AF-4 ile AF-22 nolu kuyulara 5000 m3/gŸn debi ile su verilmiß ve herhangi bir karßÝ basÝn•la karßÝlaßÝlmamÝßtÝr, dolayÝsÝyla bu kuyularÝn yŸksek su alma kapasitesine sahip ol- duÛu ve reenjeksiyon kuyusu olarak kullanÝlabi- leceÛi belirlenmißtir (Tamga• vd., 2000).
Afyon …mer-Gecek jeotermal alanÝnda halen
•alÝßmakta olan kuyulardan toplam 21600 m3/gŸn (250 l/s) •ekim yapÝlmaktadÝr ve AFJET tarafÝndan ßehir ÝsÝtmacÝlÝÛÝnda kullanÝlan sÝcak suyun, kullanÝm sonucu sÝcaklÝÛÝ yaklaßÝk 40 °C
civarÝndadÝr. Bu •alÝßma kapsamÝnda, sšz konu- su alanda reenjeksiyon yapÝlmasÝ durumunda, kullanÝmdan dšnen jeotermal suyun tamamÝnÝn tek bir kuyu ile sisteme geri verilmesinin jeoter- mal sistemde meydana getireceÛi deÛißimi orta- ya koymak amacÝyla HST3D modeli kullanÝlarak reenjeksiyon denemesi yapÝlmÝßtÝr. Bu ama•la šncelikle MTA tarafÝndan reenjeksiyon i•in uy- gun olduÛu belirlenen AF-4 kuyusu aracÝlÝÛÝ ile 21600 m3/gŸn debi ile 40 °C sÝcaklÝktaki su, bir yÝl i•erisinde 210 gŸn boyunca sisteme verilmiß ve model 20 yÝl sŸre ile •alÝßtÝrÝlarak sistemin davranÝßÝ belirlenmißtir. Modelde reenjeksiyon sŸresinin 210 gŸn olarak belirlenmesinin nedeni AFJETÕin kuyularÝ, ÝsÝtma dšnemi olan 7 ay (210 gŸn) boyunca kullandÝÛÝnÝn gšz šnŸne alÝnmasÝ- dÝr. BaßlangÝ•ta model, 20 yÝl boyunca sistemin ßu anki ißletme koßullarÝ gšzšnŸne alÝnarak, re- enjeksiyon yapÝlmaksÝzÝn •alÝßtÝrÝlmÝß ve buna gšre elde edilen basÝn• ve sÝcaklÝk daÛÝlÝmÝ Þe- kil 7 ve 8Õde sunulmußtur. Buna gšre tŸm model katmanlarÝnda basÝn• deÛerleri model alanÝnÝn batÝsÝna doÛru artmakta, en dŸßŸk basÝn• de- Ûerleri sÝcak su kuyularÝnÝn •evresinde gšrŸl- mektedir. KuyularÝn yoÛun olarak •ekim yaptÝÛÝ 2. model katmanÝnda kuyularÝn bulunduÛu alan- da, model alanÝnÝn geneline gšre 0.8 MPa varan basÝn• dŸßŸßŸ gšzlenmektedir (Þekil 7). Model alanÝnda sÝcaklÝk deÛerleri 20-110 °C arasÝnda deÛißmektedir. SoÛuk su akiferinin sÝnÝrÝnda 20
°CÕe yakÝn sÝcaklÝk deÛerleri gšzlenirken alanÝn batÝsÝna doÛru sÝcaklÝk deÛeri 110 °CÕe ulaß- maktadÝr. Model katmanlarÝnda derinlere indik-
•e sÝcaklÝk deÛerlerinde genel bir artÝß gšzlen- mektedir. Bu durum, rezervuara yaklaßtÝk•a sÝ- caklÝk deÛerinde meydana gelen artÝßÝ yansÝt- maktadÝr. Ancak šzellikle 1. ve 2. model kat- manlarÝnda gšrŸldŸÛŸ gibi kuyular •evresinde sÝcaklÝk deÛerinde alanÝn geneline gšre kade- meli olarak 20 °CÕe yakÝn bir azalma gšrŸlmek- tedir (Þekil 8).
Reenjeksiyon sonucunda elde edilen basÝn• da- ÛÝlÝmÝ, kuyularÝn 20 yÝl sŸre ile reenjeksiyon ya- pÝlmaksÝzÝn •alÝßtÝrÝlmasÝ sonucu elde edilen model sonu•larÝ ile karßÝlaßtÝrÝldÝÛÝnda, 1. ve 2.
model katmanlarÝnda AF-4 kuyusu •evresinde basÝn•ta dikkate deÛer bir artÝß meydana geldi- Ûi gšrŸlmektedir. 1. model katmanÝnda basÝn•ta 0.186-0.329 MPa, 2. model katmanÝnda ise, 0.168-0.135 MPa arasÝnda deÛißen bir artÝß meydana gelmektedir (Þekil 9). Bu artÝß, AF-4 kuyusunda filtrenin 931-1002 m arasÝnda yer al-
masÝ, dolayÝsÝyla reenjeksiyonun 1. ve 2. model katmanÝna yapÝlmasÝndan kaynaklanmaktadÝr.
AynÝ sebeple, AF-4 kuyusu •evresinde sÝcaklÝk daÛÝlÝmÝnda, her iki model katmanÝnda dŸßŸß meydana geldiÛi gšrŸlmektedir. …zellikle 1. mo- del katmanÝnda AF-11, AF-16 ve AF-20 kuyula- rÝ arasÝnda kalan alanda sÝcaklÝk deÛeri 20-50
°CÕ e kadar dŸßmektedir. 2. model katmanÝnda
ise, yine bu kuyular arasÝnda sÝcaklÝk deÛeri 50- 60 °C arasÝnda deÛißmektedir. 3. model katma- nÝnda da reenjeksiyondan kaynaklanan soÛuma devam etmekte ve AF-11, AF-16 ve AF-20 ku- yularÝ arasÝnda kalan alanda sÝcaklÝk 70-80 °C arasÝnda deÛerler almaktadÝr (Þekil 10). Model- de AF-22 kuyusunda da, aynÝ sÝcaklÝk ve debi ile reenjeksiyon denemesi yapÝlmÝß ve model 20 yÝl
92 Yerbilimleri
Þekil 7. Afyon …mer-Gecek bšlgesinde HST3D modeli ile hesaplanan basÝn• deÛerlerinin daÛÝlÝmÝ.
Figure 7. Distribution of calculated pressure values by HST3D in Afyon …mer-Gecek field.
Þekil 8. Afyon …mer-Gecek bšlgesinde HST3D modeli ile hesaplanan sÝcaklÝk deÛerlerinin daÛÝlÝmÝ.
Figure 8. Distribution of calculated temperature values by HST3D in Afyon …mer-Gecek field.
sŸre ile •alÝßtÝrÝlarak model alanÝndaki basÝn• ve sÝcaklÝk daÛÝlÝmÝ belirlenmißtir. Model alanÝndaki basÝn• daÛÝlÝmÝ incelendiÛinde 2. ve 3. model katmanlarÝnda AF-22 kuyusu •evresinde ba- sÝn•ta 0.219-0.241 MPa ile 0.124-0.152 MPa ar- tÝß meydana geldiÛi gšzlenmißtir (Þekil 11). SÝ-
caklÝk daÛÝlÝmÝna ait sonu•lar incelendiÛinde ise, 1, 2 ve 3. model katmanÝnda soÛuma mey- dana geldiÛi belirlenmißtir. 20 yÝl i•in tŸm kuyu- larÝn •alÝßtÝrÝlmasÝ sonucu elde edilen sÝcaklÝk sonu•larÝ ile karßÝlaßtÝrÝldÝÛÝnda, kuyularÝn •ev- resinde 1. model katmanÝnda 20 °C, 2. model Þekil 9. Modelde AF-4 kuyusundan 20 yÝl sŸre ile reenjeksiyon yapÝlmasÝ sonucunda elde edilen basÝn• daÛÝlÝmÝ.
Figure 9. Distribution of calculated pressure values obtained from re-injection to AF-4 well for 20 years by HST3D.
Þekil 10. Modelde AF-4 kuyusundan 20 yÝl sŸre ile reenjeksiyon yapÝlmasÝ sonucunda elde edilen sÝcaklÝk daÛÝlÝ- Figure 10. Distribution of calculated temperature values obtained from re-injection to AF-4 well for 20 years bymÝ.
HST3D.
katmanÝnda 60 °C ve 3. model katmanÝnda 30
°CÕ e varan deÛißimler gšzlenmißtir (Þekil 12).
Bu durum, AF-22 kuyusunun filtre aralÝÛÝnÝn 838-954 m arasÝnda yer almasÝ dolayÝsÝ ile dš- nŸßŸm suyunun 2. ve 3. model katmanÝna veril- mesinden kaynaklanmaktadÝr.
AyrÝca, mevcut kuyularÝn •ekim yaptÝÛÝ zondan daha derinlere reenjeksiyon yapÝlmasÝ halinde jeotermal sistemin davranÝßÝnÝn ortaya konmasÝ amacÝyla ÒReenÓ kuyusu ile 300-400 m kotlarÝ- nÝn benzeßtirildiÛi 8. model katmanÝna 21600 m3/gŸn debi ile 40 °C sÝcaklÝkta su verilmiß ve model yine 20 yÝl sŸre ile •alÝßtÝrÝlmÝßtÝr. Model sonucunda hesaplanan basÝn• daÛÝlÝmÝ incelen- diÛinde, kuyularÝn •evresinde šnemli bir basÝn•
daÛÝlÝmÝ gšzlenmemektedir (Þekil 13). SÝcaklÝk daÛÝlÝmÝ incelendiÛinde ise, kuyularÝn yoÛun ola- rak •ekim yaptÝÛÝ ilk 4 model katmanÝnda her- hangi bir sÝcaklÝk deÛißimi meydana gelmediÛi belirlenmißtir (Þekil 14).
SONU‚LAR VE …NERÜLER
Bu •alÝßma kapsamÝnda, šncelikle MTA tarafÝn- dan …mer-Gecek sahasÝnda yapÝlan test •alÝß- malarÝ sonucunda šnerilen AF-4 ve AF-22 kuyu- larÝnda model aracÝlÝÛÝyla reenjeksiyon deneme- si yapÝlmÝß ve jeotermal sistemde basÝn• ve sÝ-
caklÝk deÛißimleri benzeßtirilmißtir. Reenjeksi- yon yšntemlerinden birisi kullanÝmdan dšnen je- otermal suyun derin kuyular aracÝlÝÛÝyla rezervu- arÝn alt zonlarÝna verilmesidir. Mevcut kuyularÝn
•ekim yaptÝÛÝ zondan daha derinlere reenjeksi- yon yapÝlmasÝ durumunda rezervuarda meyda- na gelecek basÝn• ve sÝcaklÝk daÛÝlÝmÝnÝn ortaya konabilmesi amacÝyla, halen Ÿretim ama•lÝ kul- lanÝlan kuyularÝn etki yarÝ•aplarÝnÝn dÝßÝnda bir kuyu yeri belirlenmißtir. Modelde ÒReenÓ adÝ ve- rilen bu kuyu aracÝlÝÛÝ ile 300-400 m kotlarÝnÝn benzeßtirildiÛi 8. model katmanÝna reenjeksiyon yapÝlmÝßtÝr. AF-4 ve AF-22 kuyusunda šzellikle suyun verildiÛi model katmanlarÝn da kuyular
•evresinde basÝn• artÝßÝ ve soÛuma olduÛu be- lirlenmißtir. Ancak 300-400 m kotlarÝnda filtre a•ÝklÝÛÝ bulunan ÒReenÓ kuyusu ile reenjeksiyon yapÝlmasÝ durumunda sÝcak su akiferinin olum- suz etkilenmediÛi buna karßÝlÝk sistem i•erisinde soÛumayÝ šnlediÛi belirlenmißtir.
Jeotermal sistemlerde kullanÝmdan dšnen je- otermal suyun reenjeksiyon yolu ile sisteme ye- niden kazandÝrÝlmasÝ sistemin yenilenebilmesi, dolayÝsÝyla jeotermal enerjiden maksimum dŸ- zeyde faydalanabilme a•ÝsÝndan šnem taßÝmak- tadÝr. Bunun yanÝsÝra reenjeksiyon, gerek •evre kirliliÛinin šnlenmesi gerekse rezervuar basÝncÝ- nÝn korunmasÝ amacÝyla da tercih edilmesi gere-
94 Yerbilimleri
Þekil 11. Modelde AF-22 kuyusundan 20 yÝl sŸre ile reenjeksiyon yapÝlmasÝ sonucunda elde edilen basÝn• daÛÝlÝ- Figure 11. Distribution of calculated pressure values obtained from re-injection to AF-22 well for 20 years bymÝ.
HST3D.
ken bir yšntemdir. Ancak model sonu•larÝnda da gšrŸldŸÛŸ gibi, mevcut kuyularÝn •ekim yaptÝÛÝ zonlara reenjeksiyon yapÝlmasÝ kuyular •evre- sinde soÛumaya ve basÝncÝn olumsuz olarak et-
kilenmesine neden olmaktadÝr. Oysa alt zonlara reenjeksiyon yapÝlmasÝ durumunda kuyularÝn
•ekim yaptÝÛÝ zonda basÝn• ve sÝcaklÝkta olum- suz bir deÛißim gšzlenmemektedir. Bu durum- Þekil. 12. Modelde AF-22 kuyusundan 20 yÝl sŸre ile reenjeksiyon yapÝlmasÝ sonucunda elde edilen sÝcaklÝk daÛÝ-
lÝmÝ.
Figure 12. Distribution of calculated temperature values obtained from re-injection to AF-22 well for 20 years by HST3D.
Þekil 13. Modelde 300-400 m kotlarÝna Reen kuyusundan 20 yÝl sŸre ile reenjeksiyon yapÝlmasÝ sonucunda elde edilen basÝn• daÛÝlÝmÝ.
Figure 13. Distribution of calculated pressure values obtained from re-injection to Reen well (elevation of 300-400 m) for 20 years by HST3D.
da, ÝsÝtmadan dšnen suyun model alanÝna a•Ý- lan derin bir kuyu aracÝlÝÛÝ ile sÝcak su akiferine verilmesinin daha uygun olacaÛÝ belirlenmißtir.
Bšlgede yer alan derin kuyularda reenjeksiyon denemelerinin yapÝlmasÝ bŸyŸk šnem taßÝmak- tadÝr. ‚ŸnkŸ reenjeksiyonun rezervuar Ÿzerine etkilerinin izlenmesi, baßarÝlÝ bir reenjeksiyon uygulamasÝnÝn ger•ekleßtirilmesi i•in en šnemli etkendir. Reenjeksiyon •alÝßmalarÝndan šnce ve sonra enjekte edilen soÛuk suyun Ÿretim kuyu- larÝ Ÿzerine etkisinin dŸzenli šl•Ÿmlerle izlenme- si soÛuma etkilerinin zamanÝnda belirlenmesi a•ÝsÝndan son derece faydalÝ olacaktÝr.
KATKI BELÜRTME
YazarÝn, doktora tezinin bir bšlŸmŸnŸ i•eren bu araßtÝrmada, Hacettepe †niversitesi Bilimsel AraßtÝrmalar Birimi, 02.T05.604.002 noÕlu proje kapsamÝnda maddi destek saÛlamÝßtÝr. Hacette- pe †niversitesi UluslararasÝ Karst Su Kaynakla- rÝ Uygulama ve AraßtÝrma Merkezi (UKAM) ile Devlet Su Üßleri (DSÜ) Genel MŸdŸrlŸÛŸ arasÝn- da yŸrŸtŸlen ÒAkar•ay HavzasÝ Hidrojeolojisi ve YeraltÝsuyu AkÝm ModeliÓ Projesi kapsamÝnda jeolojik ve hidrojeolojik verilerin toplanmasÝ, bil-
gisayar ortamÝna aktarÝlmasÝ, ulaßÝm, konakla- ma ve arazi •alÝßmalarÝ sÝrasÝnda destek saÛ- lanmÝßtÝr. AFJET Þirketi kuyularÝna ait sondaj loglarÝ ve kuyu testlerine ait sonu•larÝn kullanÝl- masÝ konusunda anlayÝß gšstermißtir. Yrd. Do•.
Dr. Levent TEZCAN (Hacettepe †niversitesi, Jeoloji MŸhendisliÛi BšlŸmŸ), •alÝßmanÝn her aßamasÝnda yardÝmcÝ ve yol gšsterici olmußtur.
Yazar yukarÝda adÝ ge•en kißi ve kurumlara te- ßekkŸr eder.
KAYNAKLAR
Akan, B., 2002. Afyon …mer-Gecek sÝcak su akiferi hidrojeolojik modeli. Hacettepe †niversitesi, Fen Bilimleri EnstitŸsŸ, Jeoloji (Hidrojeoloji) MŸhendisliÛi Anabilim DalÝ Doktora Tezi, An- kara, 90 s (yayÝmlanmamÝß).
Ercan, T., …lmez E., Matsuda, J.I., Nagao, K., and Ki- ta, I., 1994. Chemical and isotropic features of hot and mineral waters and their gas content from Northern and Western Anatolia. Energy Bulletin of Turkey, 1(2), 10-20.
Erißen, B., 1972. Afyon-Heybeli (KÝzÝlkilise) jeotermal araßtÝrma sahasÝnÝn jeolojisi ve jeotermal enerji olanaklarÝ. MTA Rapor No:5490, 74 s (yayÝmlanmamÝß).
96 Yerbilimleri
Þekil 14. Modelde 300-400 m kotlarÝna Reen kuyusundan 20 yÝl sŸre ile reenjeksiyon yapÝlmasÝ sonucunda elde edilen sÝcaklÝk daÛÝlÝmÝ.
Figure 14. Distribution of calculated temperature values obtained from re-injection to Reen well (elevation of 300- 400 m) for 20 years by HST3D.
Erkan, Y., Bayhan, H., TolluoÛlu, †. ve Aydar, E., 1996. Afyon yšresi, metamorfik ve volkanik kaya•larÝnÝn jeolojik, petrografik ve jeokimya- sal incelenmesi. T†BÜTAK Proje Raporu, Pro- je No: YBAG-004/DPT, 214 s (yayÝmlanma- mÝß).
GSJ-MTA, 1992. Summary of the GSJ-MTA coopera- tive project on the geothermal system in Tur- key, examples at HasandaÛÝ-Ziga and Sivrihi- sar-Sofular-AcÝgšl areas in Central Anatolia and Afyon area in Western Anatolia, 12 pp (unpublished).
Horai, K., 1971. Thermal conductivity of rock forming minerals. Journal of Geophysical Research, 76(5), 1278-1308.
Karamanderesi, Ü.H., 1972. Afyon K24-b paftasÝ detay jeoloji etŸdŸ ve jeotermal alan olanaklarÝ hak- kÝnda. MTA Rapor No: 5733, 58 s (yayÝmlan- mamÝß).
Kipp, K.L., 1987. HST3D: A computer code for simu- lation of heat and solute transport in three-di- mensional ground-water flow systems. U.S.
Geological Survey, Water-Resources Investi- gations Report 86-4095, Denver, Colorado, 393 pp.
Metin, S., Gen•, Ü. ve Bulut, V., 1987. Afyon ve dola- yÝnÝn jeolojisi. MTA Rapor No: 2113 (yayÝm- lanmamÝß).
Mutlu, H., 1996. Geochemical assesment of thermal waters from the Afyon geothermal area: geot- hermometry applications and fluid-mineral equilibria. Ph.D. Thesis, Middle East Techni- cal University, Graduate School of Natural and Applied Sciences, Ankara, 169 pp (unpublis- hed).
MTA, 1997. AFJET adÝna Afyon …mer-Gecek jeoter- mal sahalarÝnda yapÝlan sÝcaksu sondajlarÝ
(AF-14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22) bitirme raporu (yayÝmlanmamÝß).
…ktŸ, G., Kara, Ü. ve …nder, Ü., 1997. Afyon ilinde yer alan …mer-Gecek-Uyuz HamamÝ-AlaplÝ-KÝzÝk HamamÝ ve GazlÝgšl jeotermal enerji sahalarÝ- nÝn detay etŸdŸ. MTA Rapor No:10027, 41 s (yayÝmlanmamÝß).
Þimßek, Þ., 1993. Isotope survey of geothermal sys- tems of Central Anatolia. IAEA Coordinated Research Program between HU-UKAM and IAEA, Research Contract No:6716/RB, Final Report, 77 pp (unpublished).
Þimßek, Þ., 1999. Jeotermal alanlarda reenjeksiyon uygulamalarÝ. Enerji DŸnyasÝ, DŸnya Enerji Konseyi TŸrk Milli Komitesi BŸlteni, 26, 12-21.
Tamga•, ….F., GŸner, A., Sarp, S., YÝldÝrÝm, N., Du- rak, S., KŸ•Ÿk, O. ve Ko•ak, A., 2000. Afyon-
…mer-Gecek jeotermal sahasÝnÝn koruma alanlarÝ, test ve potansiyel deÛerlendirme ra- poru. MTA Rapor No:10388, 66 s (yayÝmlan- mamÝß).
TatlÝ, S., 1973. Afyon-GazlÝgšl-Susuz alanÝnÝn jeoloji- si ve jeotermal enerji olanaklarÝ. MTA, Rapor No: 2588 (yayÝmlanmamÝß).
Tezcan, L., Meri•, B.T., DoÛdu, N., Akan, B., Atilla, A.
…. ve Kurttaß, T., 2002. Akar•ay HavzasÝ Hid- rojeolojisi ve YeraltÝsuyu AkÝm Modeli. Hacet- tepe †niversitesi - UluslararasÝ Karst Su Kay- naklarÝ Uygulama ve AraßtÝrma Merkezi (UKAM)-Devlet Su Üßleri (DSÜ) Genel MŸdŸrlŸ- ÛŸ, Final Raporu, 339 s (yayÝmlanmamÝß).
YÝlmaz, …., 1999. Jeotermal enerji ve AfyonÕda kulla- nÝmÝ. Afyon Kocatepe †niversitesi YayÝnlarÝ, Afyon, 93 s.
