FBE- Geomatik Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/47

Gözat

Konu "Açık Deniz Platformu" ile FBE- Geomatik Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma
  • Öge
    Açık Deniz Platformlarının Konumlandırılması İçin Konum Belirleme Sistemlerinin Entegrasyonu
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012-05-23) Korkmaz, Mahmut Olcay ; Çelik, Rahmi Nurhan ; 426729 ; Geomatik Mühendisliği ; Geomathic Engineering
    Petrol ve doğal gaz (hidrokarbon), dünyadaki gelişmişlik, ekonomi, sanayileşme, refah düzeyi, teknoloji, siyasi istikrar ve politika gibi kavramlarla iç içe geçmiş ve günümüz dünyasında, birincil enerji kaynağı olarak peşinden koşulan stratejik bir madde haline gelmiştir. Teknolojideki ilerlemelere bakıldığında, itici gücün ya askeri araştırmalardan ya da petrol sektöründeki araştırma geliştirme çalışmalarından kaynaklandığı görülmektedir. 21. Yüzyıla girerken birçok gelişmiş ülkede petrol/doğal gazdan enerji elde edilmesinin, özellikle de taşıtlarda kullanımının çok çeşitli alternatifleri araştırılmaktadır; ancak petrokimya sektörü için alternatiflerin bulunması oldukça zordur. Türkiye’ye özellikle güneydoğuda komşu olan ülkelerde önemli miktarlarda rezervi bulunan ve görece daha zahmetsiz yöntemlerle üretilen petrol/doğal gaz, jeolojik yapının tektonik hareketler nedeniyle çoğu bölgede son derece faylanmış bir durumda olmasından dolayı ülkemizde önemli miktarlarda bulunmamaktadır; bu nedenle ülkemiz bir “petrol” ülkesi değildir. Türkiye, günlük petrol ihtiyacının ancak %10 kadarını üretebilmekte, geri kalan %90’ını ise ithal etmektedir. Son yıllarda tüm dünyada petrol ve doğal gaz endüstrisi, arama çalışmalarında kara alanlarındaki faaliyetlerin yanında, denizlere yönelmektedir. Türkiye de karalarda büyük rezerv keşifleri bulunmadığından, özellikle 2000’li yılların başında Karadeniz’de Akçakoca açıklarında açılan deniz kuyusundaki doğal gaz keşfinden sonra, çevresindeki denizlerde petrol/doğal gaz arama faaliyetlerini yoğunlaştırmıştır. Çevremizde, başta Karadeniz Havzası ve Akdeniz olmak üzere denizlerde arama çalışmaları sürmekte, açık deniz platformları kuyular açmaya devam etmektedir; bu konunun güncelliğini ve önemini uzunca bir süre koruyacağı da açıkça görülmektedir. Denizlerde petrol/doğal gaz arama çalışmaları çok aşamalı ve oldukça maliyetli çalışmalardır. Sondaj, artık bu çalışmaların somut sonuçlar verdiği, deniz tabanının altına dair net bilgiler veren bir işlemdir. Deniz alanlarında petrol/doğal gaz arama kuyusu açmak için, sığ sularda jack-up, derin sularda ise semi-submersible veya drillship türü açık deniz sondaj platformları kullanılmaktadır. Kullanılacak bu platformların başka bir kuyu yerinden ya da beklediği bir limandan, hedef kuyu konumuna (deniz yüzeyinde) kendi gücüyle veya çekici römorkörler aracılığıyla doğru olarak getirilmesi ve platformun üzerindeki sondaj kulesi doğrultusunun, açılması planlanan noktaya, belirlenen hassasiyet sınırlarında konumlandırılması gerekmektedir. Denizlerde açılan bir kuyunun maliyetinin sığ deniz kuyuları için onlarca milyon Amerikan Dolarını, derin deniz kuyuları için de birkaç yüz milyon Amerikan Dolarını bulduğu dikkate alındığında, platformun istenen yere taşınması sırasında planlanan rotadan sapması nedeniyle yaşanacak bir gecikme, hem zaman kaybına hem de maliyetlerde artışa neden olacaktır. Açık denizlerde hidrokarbon arama amaçlı olarak açılacak bir kuyunun konumuna karar verilmesinde, verilerin toplanması, işlenmesi, yorumlanması, yer altı haritalarının çıkarılması, modellemelerin ve yorumların yapılması gibi çalışmalar yapılmakta; çok sayıda bileşen dikkate alınmaktadır. Bir başka deyişle, bir konumda hidrokarbon bulunması için çok sayıda bileşenin (200 kadar bileşen) aynı anda bir arada olması gerekmektedir. Bu nedenle, platformdaki sondaj kulesi orta ekseninin hedeflenen kuyu koordinatlarına, belli bir tolerans sınırı içerisinde oldukça hassas biçimde ve olabildiğince kısa sürede getirilmesi oldukça önemlidir. Benzer şekilde, daha önce açılmış bir kuyu için, geliştirme çalışmaları ya da üretime yönelik çalışmalarda da yine çok hassas biçimde konumlandırma yapılması gerekmektedir. Ayrıca, istenen konuma konumlandırılan semi-submersible ya da drillship türü sondaj platformunun, bulunduğu yerdeki hareketi nedeniyle, sondaj donanımının kuyu delme sırasında belli bir güvenlik alanının dışına çıkması, donanımın zarar görmesine neden olabilmekte ve çalışmanın sağlıklı ilerlemesini engellemektedir. Bu hareketin, belirlenen sınırlar içerisinde tutulabilmesi için, gerçek zamanlı sağlıklı konum bilgisine gereksinim vardır. Ülkemizde bu çalışmaları gerçekleştirecek teknolojik donanım, yazılım ve teknik personelin bulunmadığı, bu nedenle halen bu hizmetlerin bu konuda faaliyet gösteren yabancı firmalardan temin edildiği tespit edilmiştir. Denizlerde yapılan tüm ölçmeler ve diğer çalışmalar genellikle konum bilgilerini temel aldığından, denizlerde konum belirleme çok önemli bir görevdir. Konum belirlemede oluşabilecek bir hata, yüksek maliyetli olan hidrokarbon arama çalışmalarını geçersiz kılabilecektir. Genel olarak denizlerde konumlandırma çalışmalarında, biri temel sistem diğeri yedek sistem olmak üzere en az iki konum belirleme sistemi kullanılmaktadır. Son yıllarda DGPS, global olması sayesinde ve sağladığı doğruluk nedeniyle, geleneksel konum belirleme sistemlerinin yerini almış ve neredeyse tüm uygulamalarda birincil sistem olarak kullanılmaya başlamıştır. Buna rağmen, bazı durumlarda DGPS yeterli doğruluğu sağlayamayabilir ya da hiç konum belirleyemeyebilir ya da GPS’nin kullanımı kısıtlanabilir. Tek başına uydu tabanlı bir sistem olan GPS’ye bağımlı olmak olumsuz sonuçlar doğurabilir. Bunun yanında, ölçü ve konum belirleme güvenirliği bakımından, fazla ölçü yapmak gerekmektedir. Bu nedenlerle, denizlerde yapılan konum belirleme çalışmalarında diğer uydu tabanlı konum belirleme sistemlerinin de (GLONASS ve GALILEO gibi) kullanımı ve farklı ilkeleri temel alan diğer konum belirleme sistemleriyle (yersel radyo bazlı sistemler, ilave sensörler gibi) entegrasyon sağlanması oldukça önem kazanmaktadır. Dinamik bir çevrede özellikle DGNSS ve gyropusula iyi bir entegrasyon sağlamaktadır. Tez çalışmasının amacı, denizlerde petrol/doğal gaz arama kuyusu açmak için kullanılan platformların, bir konumdan diğerine taşınması sırasında navigasyonunu ve öngörülen kuyu hedefine konumlandırılmasını sağlayacak ve bu platformun konumunun, konumlandırıldığı mekânlarda istenen sınırlar içerisinde kontrol altında tutulabilmesi için kuyu açma çalışmaları sırasında anlık olarak izlenmesine olanak verecek bir konumlandırma ve izleme sisteminin (alet, donanım ve yazılım sisteminin) geliştirilmesidir. Ülkemizde bu konuda ilk kez araştırmaların gerçekleştirileceği bu çalışma sonucunda sözü edilen konulardaki dışa bağımlılığın ortadan kaldırılması, bu hizmetlerin ithal edilmesinin önüne geçilmesi ve bu gibi becerilerin ülkemize kazandırılması hedeflenmektedir. Tez çalışması kapsamında platformun sondaj kulesinin anlık olarak konumunun belirlenmesinde, kullanılabilir global uydu sistemleri olan GPS ve GLONASS ile yakında kullanılabilir hale gelecek olan GALILEO sistemlerinden konum verilerini alma özelliklerine sahip çift frekanslı GNSS alıcılarının kullanımı öngörülmüş, bunların yanında platformun azimutunun anlık olarak belirlenmesi için de gyropusula sensörü, donanımlara dâhil edilmiştir. Araştırmalarda özellikle, elektronik bileşenlerin uyumlu bir biçimde entegrasyonu, GNSS alıcılarıyla yapılacak konum ölçmeleri için farklı yöntemlerle (DGNSS, RTK) ve farklı kaynaklardan (uydu, yer istasyonu, ağ gibi) farklı araçlarla (GSM modem, radyo modem, internet) düzeltme verilerinin anlık olarak alınmasına yönelik çalışmalar yapılması ve deniz aracını istenen konuma getirme konusunda kontrol ve görsel bir arayüz sağlayacak konumlandırma yazılımının geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu çerçevede, denizlerde konum belirleme çalışmaları ve mevcut konumlandırma sistemleri incelenmiş ve yeterlilikleri belirlenerek, geliştirilebilecek yönlerinin ortaya konması sağlanmıştır. Gerçek zamanlı konumların yüksek doğrulukla elde edilebilmesi için düzeltme verilerinin alınacağı kaynaklar ve iletim araçları araştırılmış ve çalışma yapılacak bölgede kullanılabilecek bir referans istasyonu oluşturulmuştur. Bileşenlerin entegrasyonunu sağlayacak bir sistem tasarımı gerçekleştirilmiş, matematik ve geometrik bağıntılar ortaya konmuştur. Konumlandırma sisteminin en önemli bileşenlerinden biri olan konumlandırma yazılımı için akış şemaları çıkarılmış ve MariNAV konumlandırma yazılımı geliştirilmiştir. MariNAV konumlandırma yazılımı, GNSS alıcılarından seri ara birim aracılığıyla bilgisayara gelen NMEA cümlelerinden konum verilerini ayrıştırıp, gerekli işlemleri (dönüşümler vb.) yaparak platformdaki sondaj kulesi orta ekseninin koordinatlarını anlık olarak hesaplamakta ve bu değerlere bağlı olarak platformu grafik bir arayüzde Mekânsal/Coğrafi Bilgi Sistemi yaklaşımıyla, dünya üzerindeki konumuna göre görselleştirmekte, platformun konumunun kontrol edilmesini ve yönlendirilmesini sağlamakta ve elde edilen bilgileri veritabanında saklayarak daha sonra sorgulanmasına ve analiz edilmesine imkân vermektedir. Tez çalışması kapsamında son olarak, konumlandırma sisteminin testleri gerçekleştirilmiş, sistemin yetenekleri ve gelecekte üzerinde çalışılması gereken noktalar ortaya konmuş ve çalışmanın sonuçları ile birlikte ileride yapılacak çalışmalar için öneriler verilmiştir. Bu çalışma ile geliştirilen konumlandırma sisteminin açık denizlerde petrol/doğal gaz arama çalışmalarının yoğunlaştığı çevre denizlerdeki tüm çalışmalarda hizmet vermesi beklenmektedir. Ayrıca bu sistem sadece açık denizlerde petrol/doğal gaz arama çalışmalarında değil, denizlerde ve karalarda gerçek zamanlı konumlandırmaya gereksinim duyulan herhangi bir çalışmaya da uyarlanarak kullanılabilecektir.