Elektrik Devre Sistemlerinin Bir Jeotermal Sisteme Uygulanması

Abstract

Jeotermal sistemlerin üretime bağlı basınç ve sıcaklık değişimlerini bulabilmek için materyal balans ve/veya enerji balans yaklaşımı kullanılmaktadır. Ancak, jeotermal rezervuar sistem özelliklerinin zamana bağlı olması nedeniyle, analitik çözümü yoktur. Bu nedenle jeotermal sistemlerin davranışlarının incelenmesinde karmaşık yazılımlar kullanılmaktadır. Bu konuda genellikle petrol endüstrisinin sağladığı ticari yazılımlar mevcuttur. Ancak, bu yazılımlar hem pahalı hem de kullanımı uzmanlık gerektirmektedir. Elektrik devre çözümleri uygun elektriksel analojiler kullanılarak birçok mühendislik sistemin çözümünde ve incelenmesinde kullanılmaktadır. Literatürde elektriksel analoji kullanılarak mühendislik problemlerinin çözümünde daha çok mekanik sistemler göz önüne alınmış ve uygulamaları verilmiştir. Akışkan sistemi elektriksel analoji uygulamasında bir örnek dışında yapılmış çalışma yoktur ve bu çalışma da iki sabit akışkan seviyeli tank arasındaki akışı modellemek üzerinedir. Elektrik devrelerinin analizi için kullanılan yöntemler, bazı değişkenler göz önünde tutularak hidrolik sistemlerin analizinde de kullanılabilir. Sistem uygun olarak kullanıldığında, bu sistemler ile elektrik devre sistemlerinin arasında bir paralellik (analoji) kurmak söz konusudur. Bu paralelliği ortaya koymak üzere öncelikle fiziksel olarak, elektrik devrelerini oluşturan elemanlara karşılık hidrolik sistemlerde hangi elemanların bulunduğunu belirlemek gerekir. Bu elemanlar belirlendikten sonra, elektrik elemanları için kullanılan akım ve gerilim büyüklüklerine karşı düşecek iki hidrolik büyüklüğün tanımlanması ve bunların ölçülmesi söz konusu olacaktır. Bu çalışmada, hidrolik sistemleri elektrik devre sistemleri ile tanımlamanın ve çözmenin mümkün olabileceği gösterilmiştir. İki tank jeotermal rezervuar sistemini elektrik devre sistemleri ile modellemek farklı üretim debilerine karşılık oluşacak basınç düşüm senaryolarını hem teorik olarak hem de deneysel olarak simule edilmesini sağlayacaktır.

Modeling pressure and temperature change due to production in geothermal reservoir, material balance and/or energy balance approaches are used. However, there exist no analytical solutions because geothermal reservoir system properties are time related. For this reason, some complex simulations are used to examine the behavior of a geothermal system. Softwares used to handle this problem are mainly based on the petroleum industry. But, these softwares are generally expensive and requires expertice. Electrical circuit solutions, with the appropriate analogies, are used to solve and to examine many different engineering systems. In the literature; however, the electrical analogies are used to solve mostly for mechanical system related problems. There is no example in the examined literature except one for a hydraulic system, and this example represents the fluid flow between two tanks that the level of fluid in the tanks are constant and only one of them has discharge at constant rate. Methods used to analyze electric circuits systems, can be applicable to analyze hydraulic systems by taking into account some variables. It is possible to make a liaison (analogy) between the hydraulic and electrical systems when the system is appropriately designed. To bring up this liaison, first, the equivalency of the elements in the both systems should be determined in terms of physically. Main interest elements in hydraulic system can be chosen as production rate and respective pressure changes that are measurable. Electric circuit system equivalencies of these hydraulic elements are given in the literature as current and voltage (both are measurable), respectively. It is possible to physically describe and solve a hydraulic system by using electric circuit systems that is realized in this study. Modeling a geothermal system with an equivalent electric circuit system makes it possible to simulate for different production rates-pressure variation scenarios not only theoretical but also experimental in laboratory.