Sabit enerji üretim senaryosu altında sıkıştırılmış sıvı jeotermal rezervuarların performans davranışı

Modelleme rezervuar basıncının ve sıcaklığının zamanla nasıl değiştiğini izlemek ve rezervuarın gelecek performansını değerlendirmek için kullanılan bir yöntemdir. Rezervuar modellemenin en yaygın üç yöntemi vardır. Sıfır boyutlu modelleme olarak da bilinen tank modelleri yöntemi yeni bulunan jeotermal sahalar için elde yeterli veri bulunmaması nedeniyle sıkça kullanılan bir yöntemdir. Bu modellemede rezervuarlar ve akifer ayrı birer homojen tank olarak tanımlanır ve ortalama özellikleri kullanılır. Kütle ve enerji korunum denklemlerinin çözülmesiyle basınç ve sıcaklık davranışları elde edilir. Şimdiyedek literatürde izotermal ve izotermal olmayan jeotermal sahalar için birçok tank modelleri önerilmiştir. Ancak bu modellerin büyük kısmı sabit debili üretim için uygundur. Bu çalışmada izotermal olmayan tek tank modeli geliştirilmiştir. Kütle ve enerji korunum denklemlerinin çözülmesiyle basınç ve sıcaklık davranışları elde edilmiştir. Geliştirilmiş yeni modelle hem sabit debili üretim, hem de sabit enerjili üretim senaryoları için rezervuarda oluşan sıcaklık ve basınç davranışları tahmin edilebilmektedir. Modelde kullanılan tank sistemi bir rezervuar tankı ve beslenme kaynağı şeklindedir. Modelde rezervuar tankının dış sınırından sabit basınçlı bir beslenme kaynağından beslenmesi kabul edilmiştir. Beslenme kaynağı ve rezervuar arasındaki doğal beslenme için Schilthuis kararlı akış su girişi modeli kullanılmıştır. Çalışmanın temel amacı sabit enerjili ve sabit debili üretim senaryoları altında rezervuar performanslarının kıyaslanması ve bazı parametrelerın sabit enerjili üretim zamanı rezervuar performansı üzerindeki etkilerinin tartışılmasıdır. Çalışmada tek tank modelinde sabit enerjili ve sabit debili üretim senaryoları altında rezervuarın basınç ve sıcaklık davranışını incelemek için önce temel durum oluşturulmuş, daha sonra ise beş hipotetik durum önerilmiş ve analiz edilmiştir. Her durumda, tüm rezervuar parametreleri temel durumdakiyle aynı tutulmuş ve rezervuar performans davranışı üzerindeki etkisini görmek için yalnızca bir parametre değiştirilmiştir. Değişen parametreler kaba hacim, kurulu güç kapasitesi, gözeneklilik, tekrar basma oranı ve doğal beslenme endeksidir. Tüm durumlar sabit debili ve sabit enerjili üretim senaryoları altında incelenmiştir. Temel durum için sabit debili ve sabit enerjili üretimde rezervuarın basınç ve sıcaklığının kararlı akışa ulaştığı görülmüştür. Rezervuar basıncının her iki senaryo için farklı değerlerde kararlı akışa ulaştığı görülse de, rezervuar sıcaklığının her iki senaryoda da aynı değerde kararlı akışa ulaştığı gözlemlenmiştir. Aynı zamanda üretimle birlikte rezervuar sıcaklığının azalması sebebiyle sabit enerji üretimi için akış debisinin de zamanla arttığı ve geç zamanda sıcaklığın sabitlenmesiyle akış debisinin de sabitlendiği gözlemlenmiştir. Sabit enerjili üretim senaryosunun basınç davranışı incelendiğinde sabit debili üretimdeki basınç davranışından farklı olarak erken zamanda da sabitlendiği görülmüştür. Bunun sebebi rezervuar sıcaklığının erken zamanda çok az değişmesine karşılık akış debisinin ve dolayısıyla da basıncın stabil davranış sergilemesidir. Birinci durumda kaba hacmin sabit debili ve sabit enerjili üretim senaryoları altında rezervuar basınç ve sıcaklık davranışları üzerindeki etkisi incelenmiştir. Rezervuar sıcaklığı her iki senaryoda da kaba hacimden bağımsız olarak aynı değerde kararlı akışa ulaşmıştır. Kaba hacim büyüdükçe sıcaklık ve basıncın daha geç kararlı akışa ulaştığı görülmüştür. İkinci durumda kurulu güç kapasitesinin sabit debili ve sabit enerjili üretimde rezervuar performans davranışı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Beklendiği gibi kurulu güç kapasitesi büyüdükçe rezervuar sıcaklığının daha erken kararlı akışa ulaştığı gözlemlenmiştir. Aynı zamanda geç zamanda basınç değerinin kurulu güç kapasitesine bağlı olduğu görülmüştür. Üçüncü durumda gözenekliliğin her iki senaryo altında rezervuar basınç ve sıcaklık davranışları üzerindeki etkisi analiz edilmiştir. Gözenekliliğin erken zamanda sıcaklık ve basınç üzerindeki etkisi olsa da, geç zamanda basınç ve sıcaklığın gözeneklilikten bağımsız olduğu görülmüştür. Temel durumda olduğu gibi sabit enerjili üretim senaryosunun basınç davranışı incelendiğinde sabit debili üretimdeki basınç davranışından farklı olarak erken zamanda da sabitlendiği görülmüştür. Bunun sebebi yine rezervuar sıcaklığının erken zamanda çok az değişmesine karşılık akış debisinin ve dolayısıyla da basıncın stabil davranış sergilemesidir. Dördüncü durumda tekrar basma oranının sabit debili ve sabit enerjili üretimde rezervuar performans davranışı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Tekrar basma oranı büyüdükçe rezervuar sıcaklığının kararlı akış değerinin küçüldüğü gözlemlenmiştir. Rezervuar sıcaklığının kararlı akış değerinin beslenme kaynağı sıcaklığı ve tekrar basma sıcaklığıyla belirlendiği görülmüştür. Bu çalışmada beslenme kaynağı sıcaklığı ilkin rezervuar sıcaklığıyla aynı olduğundan ve tekrar basma sıcaklığı ilkin rezervuar sıcaklığından düşük olduğundan dolayı ne kadar az tekrar basma gerçekleştirilirse rezervuar sıcaklığının kararlı akış değerinin o kadar yüksek olduğu görülecektir. Sabit enerjili üretim senaryosunun basınç davranışı incelendiğinde tekrar basma oranının sıfır olduğu durumda basınç davranışının diğer durumlardan farklı olarak sabit debili üretimle aynı performansı gösterdiği görilmüştür. Bunun sebebi yine rezervuar sıcaklığının beslenme sıcaklığı ve tekrar basma sıcaklığıyla belirlenmiş olmasıdır. Tekrar basma gerçekleştirilmediği zaman rezervuar sıcaklığı aynı sıcaklıktakı beslenme kaynağından beslendiği için rezervuar sıcaklığında bir düşüş olmayacaktır. Dolayısıyla akış debisi sabit kalacak ve rezervuar basıncı sabit debili üretimle aynı performansı gösterecektir. Beşinci durumda doğal beslenme endeksinin sabit debili ve sabit enerjili üretimde rezervuar performans davranışı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Rezervuar sıcaklığı geç zamanda her iki senaryoda da doğal beslenme endeksinden etkilenmemiş olsa da, rezervuar basıncının doğal beslenme endeksine bağlı olduğu görülmüştür. Sonuç olarak, bu çalışmada varsayılan rezervuar parametreleri için sabit debili üretimde olduğu gibi sabit enerjili üretimde de rezervuar basınç ve sıcaklığının geç zamanlarda belli bir değerde sabitlendiği gözlemlenmiştir. Sabit enerjili üretim zamanı debinin sıcaklık ve özgül ısı kapasitesine bağlı olduğu görülmektedir. Kaba hacim erken zamanlarda rezervuar basınç ve sıcaklığını etkilese de geç zamanlarda basınç ve sıcaklık üzerinde hiçbir ekisi yoktur. Sabit enerjili üretimde kurulu güç kapasitesinin geç zamanlarda basınç üzerinde etkisinin olduğu, ama sıcaklık üzerinde etkisinin bulunmadığı gözlemlenmiştir. Rezervuar gözenekliliğinin geç zamanlarda basınç ve sıcaklık üzerinde hiçbir etkisi yoktur. Aynı zamanda basınç ve sıcaklık tekrar basma debisine bağlı olduğu için her farklı tekrar basma debisi için geç zamanda basınç ve sıcaklık farklı değerlerde sabitlenecektir. Geç zamanlarda doğal beslenme endeksinin rezervuar basıncı üzerinde etkisinin olduğu ama sıcaklık üzerinde etkisinin bulunmadığı görülmüştür.