Tarihçe: Sondajın ilk olarak nerede ve hangi tarihte yapıldığına dair farklı görüşler bulunmaktadır. İlk sondajın M.Ö. 2000 yıllarında bugünkü “darbeli sondaj” tekniğine yakın bir yöntemle tuzlu su elde etmek için Çin’de yapıldığı sanılmaktadır. Mısır’da da yine M.Ö. ki yıllarda basit sondaj yöntemleri kullanarak kuyular açıldığı tahmin edilmektedir.
Darbeli sondaj tekniği, ile ilk petrol sondajı 1794 yılında Fransa’da yapılmıştır. İlk karot alma makinası 1864’de İsviçre’li bir mühendis tarafından yapılırken bugünkü sondaj makinalarının çalışma prensibini ortaya koyan ilk karot alma makinası İsveç’li maden mühendisi Craelius tarafından 1885 yılında yapılmıştır. Craelius’la darbeli teknik terkedilerek yavaş yavaş döner sondaja geçilmiştir.
Türkiye’de bilinen en eski sondajlar bir Alman firması tarafından petrol araştırması amacıyla İskenderun’da açılmıştır. Tekirdağ’da açılan bir petrol kuyusunun ardından, hakkında yazılı bilgi bulunan ilksu sondajı 1920 yılında İstanbul’da açılmıştır. 1935 yılında MTA ve EİE’nin kurulması ile sondajcılığın Türkiye’deki gelişimi hızlanmış ve bugünkü seviyeye ulaşmıştır.
Sondaj dünya üzerinde delik açmaya yarayan yöntemlere verilen addır. Kayaları parçalamak ya da delikte kesikler açmak gibi belirli prensiplerle yürütülen sondalama işlemidir. Her türlü zeminde ve sert kayada Su Sondajı yapabilmektedir. Sondaj; kaya ortamda hava sirkülâsyonu ile yumuşak zeminlerde ise çamur sirkülâsyonu ile yapılmaktadır.Arazinin durumuna göre, jeolojik yapıya formasyonların özelliklerine göre Her iki sondaj tekniğinin kullanılmasını gerektiren durumlar olabilmektedir.Yumuşak ve yıkılan zeminlerde sondaj çamur sirkülâsyonu ile yapılır ve delme işleminden sonra kuyu teçhiz edilerek boru ile kuyu cidarı arası çimentolanır.Daha sonra kuyu inkişafı yapılır.Kaya ortamda – Sert Kayalarda kullanılan sondaj tekniği çamur sirkülâsyonlu sondajdan daha farklıdır. Kaya ortamda sondaj, hava sirkülâsyonu ile gerçekleşir. Sonuçta bu işlemlerin sonucun da Akifer den (su taşıyan formasyondan) su alınır.
Sondaj makinaları ve pompalar
Sondaj kısaca yer yüzüne açılan bir nevi deliktir. Sondaj makinası kısaca, bir kızağa veya kamyona monteli basit yapılı sondaj donanımı olarak tanımlanabilir. Büyük sondaj donanımlarında ayrı ayrı makinalarca yürütülen işlevler sondaj makinalarında birleştirilmiş ve bir makina tarafından yapılma olanağı getirilmiştir. Genellikle sığ sondajların açımında kullanılırlar. Döner sondaj donanımında döner masanın yerine sondaj makinalarında morset bulunur. Sondaj makinaları çoğunlukla etüt, maden ve su amaçlı kullanılırlar. Sondaj makinaları delme yöntemine göre üç gruba ayrılırlar :
Rotari sondaj makinaları
Darbeli sondaj makinaları
Kombine çalışan sondaj makinaları
Ayrıca montaj durumuna göre rotari makinaları üç sınıfa ayırmak mümkündür :
Kızaklı sondaj makinaları : EİE ‘ deki sodaj makinalarının tamamına yakını bu tiptedir.
Özel amaçlı sondaj makinaları : Bunlardan Hausher sondaj makinalarının hareketli paletleri vardır. Genellikle enjeksiyon sondajlarında kullanılırlar.
Bindirilmiş sondaj makinaları : Bir kamyon ya da römorka montelidir.
Sondaj makinalarının bölümleri
Sondaj makinaları beş bölümden oluşur.
Tahrik ünitesi: Güç üniteleri dizel, benzinli, elektrik motorludur. EİE makina parkında bulunan sondaj makinalarından elektrik motorlu iki Hausher ve üç Diamec –250 dışındakiler dizeldir. 10 adedi su soğutmalı diğerleri hava soğutmalıdır.
Güç aktarma organı: Kuru kavramalı tip debriyaj ve şanzumandan oluşur.
Sondaj ünitesi: Morset kısmı, kedi başı, vinç ve hidrolik kısımdan oluşur.
Kızak: Şase kısmıdır.
Matkap: sondaj yapılması için gereken en önemli malzemelerden biridir.toprak(yumuşak,sert,killi vb.) ve taştan (kaya,çakıl vb.) olan zeminler için farklı çeşitleri bulunmaktadır.
Sondajda kullanılan pompalar ve özellikleri
Sondajda dört ayrı grupta yer alan pompalar kullanılmaktadır. Bunlar pistonlu pompalar, santrfüjpompalar,dalgıç pompalar vederin kuyu pompalarıdır. EİE de bunlardan pistonlular kullanılmaktadır.
Pistonlu pompalar: Tek pistonlu, iki pistonlu ve üç pistonlu olarak üretilirler. EİE ‘de üç pistonlu (tripleks) pompalar kullanılmaktadır. Yalnızca enjeksiyon pompaları iki pistonludur. Pistonlu pompaların santrfüjlere nazaran verimleri az ancak basınçları yüksektir. Bu nedenle sondajda tercih edilir. Tripleks pompa dengeli çalışır, hafiftir,parçalara bölünebilir. Enjeksiyon pompaları elektrik motorlu olup diğer pompalar dizel motorlu ve hava soğutmalıdır.
Santrfüj pompalar: Basınç gereksinimi küçük debisi büyük yerlerde kullanılır.
Dalgıç pompalar: Elektrikle çalışır. Pompa ve motor suya batarak çalışır.
Derin kuyu pompaları: Emme yüksekliğinin 6-7 m’den büyük olduğu yerlerde kullanılır. Suyun basma özelliğinden yararlanarak çalışır.
Sirkülasyon pompaları 50-70 Atm basınçta 135-250 lt/dk debide, enjeksiyon pompaları 80 Atm basınçta ve 65 lt/dk debide su basabilmektedir. Tripleks pompaların syrok ayarı bir somun aracılığı ile ayarlanarak 35-45-50 kg/cm kare olarak basınç ayarlaması yapılabilir. Ayarlama sonucu basınç arttıkça debi düşer..
Sondajcılıkta yapılan başlıca işler
Sondajın istenilen noktada yapılabilmesi için ilk olarak fiziki şartların sağlanması gerekir. Bu da ancak sondaj lokasyonuna ulaşmakla ve kullanılacak makina ve ekipmanı nakletmekle gerçekleşebilir. O halde öncelikler şu şekilde olacaktır :
Yol yapımı
Platform yapımı
Nakliyat
Su temini
Monte
Sondaj yolunu en az eğimli ve kısa olacak biçimde planlamak nakliyatın kolaylığı için son derece önemlidir.
Platform yeterli genişlikte ve meyilsiz olarak hazırlanmalıdır. Zeminin ıslanıp çamur olmaması için tedbirler alınmalıdır. Nakliyat, bilindiği gibi iş kazalarının meydana geme olasılığının yüksek olduğu bir çalışma sürecidir. Bu nedenle çok dikkatli vetedbirli olunmalıdır. Su hattını döşerken hattın dik olması kaygısına kapılmadan en kısa güzergah seçilmelidir. Pompanın gücünü hattın eğiminin değil, kot farkının etkilediği unutulmamalıdır. Monte çalışmasında da açılacak kuyunun derinliği ile orantılı sağlamlık esas alınmalıdır.
Sondajcılıkta yapılan başlıca işler şöylece özetlenebilir :
Karot veya sediman numune alma işleri.
Yeraltı su seviyelerinin ölçülmesi
Basınçlı su deneyi yapılması
Sızma deneyi (permeabilite deneyi )yapılması
Standart penetrasyon deneyi
Koni Penetrasyon Deneyi
Bozulmamış veya bozumuş numune alma işleri
Boya deneyleri
Kuyu sapmalarının ölçülmesi
Kuyu saptırma kamalarının kullanılması
Kuyuların borulanması
Sondajcılıkta kullanılan ölçü birimleri :
DCDMA standartı
Craelius metrik standartı
Comecon standartı
Bunlardan ilki Amerikan kökenlidir. BX,NX gibi. İkincisi metrik sistemdir,mm ile söylenir. 76 mm,84 mm gibi. Üçüncüsü de mm ile ifade edilen ve eski Sovyetler Birliği’nde geliştirilmiş bir standarttır.EİE’de Craelius metrik standarta uygun malzemeler kullanılmaktadır.
Sondajcılıkta kullanılan ölçü birimleri ve metrik sistemdeki karşılıkları şu şelildedir :
İnç(parmak) : 2,54 cm
Feet(ayak) : 30,48 cm
Kara mili : 1609,35 m
Galon : 3,785 lt
Libre(pound) : 0,453 kl
1 Atm : 1 kg/cm :760 mm-Hg : 10,3 mss
0/0 50 eğim : 45 derece
1 kw : 1,341 B.G.
1karat : 0,2 gr
Pompaların emme yüksekliği atmosfer basıncı ile ilgilidir.ortamda hava bulunmasaydı suyu emerek basmak mümkün olmazdı. Emme yüksekliği teorik olarak atmosfer basıncına yani 1 at’e eşittir. Bu da 10,3 m’ye tekabül eder.Pratikte bu yükseklik 6-7 m’dir.Yani daha yüksek bir emme düzeyi pompanın görev yapmasına engeldir.