Sondaj Köpüğü nedir?

Sondaj köpüğü, havalı sondajlarda kırılan talaşların yukarı taşınmasında, sondaj deliği cidarının korunmasında, sondaj matkabının ve takımının kayganlığının sağlanmasında kullanılan kimyasaldır.

Sondaj sıvıları su bazlı sondaj sıvısı, sulu olmayan sıvılar (yağ bazlı sıvılar) ve gaz halinde sondaj sıvıları olmak üzere üçe ayrılır. Sondaj Köpüğü ise su bazlı sondaj sıvısı kapsamına girer.

Sondaj Köpüğünün Amacı

• Sondaj matkabının kesmiş olduğu talaşları yüzeye çıkartmaktır.
• Sondaj deliği stabilitesini sağlamaktır. Bu özellikle konsolide olmayan ve gevşek oluşumlarda önemlidir.
• Sondaj matkabının ucunu soğutması ve yağlamasıdır. 
• Sondaj akışkanı basıncını azaltmaktır.

Özellikle derin sondaj işlemlerinde kullanılan kompresörlü sondaj makinalarında yapılan sondaj işlemlerinde belirli derinliklerden sonra sondaj çamurunu çıkartmak çok zor bir işlem olmaktadır ve sondaj köpüğü bu işlemini kolaylaştırmaktadır.

Sondaj Köpüğünün Avantajları

• Daha düşük yoğunluk: Köpük, sıvı sondaj çamuruna göre daha düşük yoğunluğa sahiptir, bu da sondaj kuyusunda daha az basınç oluşturur ve kuyu duvarlarının stabilitesini artırır.
• Taşıma kapasitesi: Sondaj köpüğü, sondaj çamuruna göre daha iyi taşıma kapasitesine sahiptir. Bu nedenle, kuyu içindeki parçacıkların taşınması ve temizlenmesi daha etkili bir şekilde gerçekleştirilebilir.
• Delme hızı: Sondaj köpüğü, sondaj hızını arttırır. Daha düşük yoğunluğu ve iyi taşıma özellikleri sayesinde, delme işlemi daha verimli bir şekilde yapılabilir.
• Çevresel avantajlar: Sondaj köpüğü, çevresel açıdan daha sürdürülebilir bir seçenektir. Su bazlı olması ve bazı durumlarda geri dönüştürülebilir olması, çevresel etkilerini azaltır.

Sondaj Köpüğünün Bileşimi

Sondaj köpüğü bileşiminde anyonik veya amfoterik yüzey aktif maddeler, fosfat grubu, kokamid gibi köpük ajanları ve sodyum hidroksit veya sodyum karbonat kullanılır.

Değişken jeoloji durumlarında, sondaj köpüğü bentonit ve polimerlerle birleştirilerek sert bir sondaj köpüğü (Sert Köpük) üretilebilir. Bu köpükler, Kısmen Hidrolize Poliakrilamid (PHPA) adı verilen kil inhibitör polimerleri veya Poli Anyonik Selüloz (PAC) adı verilen bir filtrasyon kontrol katkı maddesi kullanır.

 Sert köpükler;

• Daha fazla kesiği kaldırabilen ve sondaj deliğini stabilize edebilen daha güçlü bir kabarcık oluşturmak için polimer katkısını kullanır. 
• Ayrıca killeri engelleyerek veya filtrasyon kontrolüne yardımcı olarak polimerlerin birincil özelliklerini de alır. 
• Standart bir köpük karışımından daha az hava hacmi gerektirir.
• Düz havanın veya köpüğün yine de zarar vereceği kırılgan oluşumları delmek için hava hacmini azalttır.

Örnek Sondaj Köpüğü Formülü

Aşağıda genel bir örnek sondaj köpüğü formülü bulunmaktadır. Ancak, hatırlatmakta fayda var ki gerçek bir sondaj köpüğü formülü, belirli sondaj gereksinimlerine ve yerel koşullara bağlı olarak değişebilir. Bu nedenle, örneğin genel bir temsil olduğunu unutmayın.

Örnek Sondaj Köpüğü Formülü:

Bu örnekte; deterjan, köpüğün stabilitesini artırmak için kullanılmıştır. Köpük üreteci ajan, köpük oluşumunu teşvik eden ve köpüğün hacmini artıran bir bileşendir. Polimerler, köpüğün viskozitesini ve stabilitesini artırmak için eklenmiştir.

i. Sondaj köpüğünde kullanılan deterjanlar

Sondaj köpüğü formülasyonlarında kullanılan deterjanlar genellikle yüzey aktif maddelerden seçilir. Bu tür deterjanlar, köpük oluşumunu teşvik eder, köpüğün stabilitesini artırır ve köpüğün kırılmasını önler.

Yaygın olarak kullanılan bazı deterjan türleri:

• Alkilbenzen sülfonatlar (ABS): ABS, sondaj köpüğü formülasyonlarında yaygın olarak kullanılan bir deterjandır. Köpük stabilitesini artırır ve köpüğün kalıcı olmasını sağlar.
• Etilen glikol sülfatlar (EGS): EGS, köpük oluşumunu teşvik eden ve köpüğün dayanıklılığını artıran bir deterjandır. Genellikle sondaj köpüğü formülasyonlarında kullanılır.
• Noniyonik yüzey aktif maddeler: Bu tip deterjanlar, sondaj köpüğü için stabilite sağlamak amacıyla kullanılır. Noniyonik deterjanlar, genellikle polioksietilen ve polipropilen oksit bazlı bileşiklerden oluşur.
• Gliserol etoksilatlar: Bu deterjanlar, köpükün hacmini artırır ve köpüğün daha stabil olmasını sağlar. Sondaj köpüğü formülasyonlarında kullanılan diğer yüzey aktif maddelerle birlikte kullanılabilirler.

ii. Sondaj köpüğünde kullanılan köpük üretici ajanlar

Sondaj köpüğü formülasyonlarında kullanılan köpük üretici ajanlar, köpük oluşumunu teşvik etmek ve köpüğün hacmini artırmak amacıyla kullanılan bileşenlerdir. Bu ajanlar, genellikle organik veya inorganik köpük üreteci maddeler olarak sınıflandırılır.

Yaygın olarak kullanılan bazı köpük üretici ajanlar:

• Sabunlar: Sabunlar, su ve yağın birleşmesini sağlayan yüzey aktif maddelerdir. Sondaj köpüğünde kullanıldığında, köpüğün stabilitesini artırır ve köpük oluşumunu teşvik eder.
• Silikonlar: Silikon bazlı köpük üreteci ajanlar, sondaj köpüğü formülasyonlarında yaygın olarak kullanılan inorganik köpük üretici ajanlardır. Silikonlar, köpük oluşumunu destekler ve köpüğün kalıcılığını artırır.
• Karbonhidratlar: Bazı karbonhidratlar, özellikle şekerler ve şeker alkolleri, sondaj köpüğü formülasyonlarında köpük üretici ajan olarak kullanılabilir. Karbonhidratlar, köpüğün yapısını stabilize eder ve köpüğün hacmini artırır.

iii. Sondaj köpüğünde kullanılan polimerler

Sondaj köpüğü formülasyonlarında kullanılan polimerler, köpüğün viskozitesini artırmak, stabiliteyi sağlamak ve köpüğün kalıcılığını artırmak için kullanılan bileşenlerdir. Polimerler genellikle sondaj çamurunda kullanılan polimerlerden farklıdır ve özel sondaj köpüğü formülasyonları için seçilir.

Yaygın olarak kullanılan bazı polimer türleri:

• Metil selüloz: Metil selüloz, sondaj köpüğü formülasyonlarında yaygın olarak kullanılan bir polimerdir. Köpüğün viskozitesini artırarak stabilite sağlar ve köpüğün yapısını destekler.
• Hidroksietil selüloz: Hidroksietil selüloz, sondaj köpüğü formülasyonlarında da sıklıkla kullanılan bir polimerdir. Köpüğün viskozitesini artırır ve köpüğün stabilitesini sağlar.
• Poliakrilamid: Poliakrilamid, sondaj köpüğü formülasyonlarında kullanılan diğer bir polimerdir. Köpüğün viskozitesini artırır ve köpüğün daha dayanıklı olmasını sağlar.
• Guar gum: Guar gum, sondaj köpüğü formülasyonlarında da kullanılan bir polimerdir. Köpüğün viskozitesini artırır, stabilite sağlar ve köpüğün hacmini artırır.

Tekrar hatırlatmakta fayda var ki, bu sadece örnek bir formüldür. Gerçek bir sondaj köpüğü formülü, yerel koşullara, sondaj gereksinimlerine ve tercihlere bağlı olarak değişebilir. Uzmanlar ve mühendisler tarafından ayrıntılı değerlendirme yapılarak formülasyon belirlenir.

Sondaj Köpüğün Başarısız olma Nedenleri

Sondaj köpüğünün başarısız olmasının en önemli nedeni çok fazla havadır. Amaç, sürekli bir sütunda delikten çıkan tıraş kremi kıvamında köpük oluşturmaktır. Delikten çıkan köpük, sütundan havaya gidip oradan yukarı fırlıyorsa, bir sorun var demektir.

Köpüğün başarısız olmasının bir sonraki nedeni, takviye suyunun uygun şekilde ön arıtılmaması ve karıştırılmamasıdır.

Su kalitesi mükemmel ve karışım yeterli ise köpüğün üretim tarihini kontrol edilmelidir.

Sondaj Köpüğünün Bertaraf Edilmesi

Köpük giderici veya köpük önleyici maddeler, sondaj köpüğünü kolaylıkla parçalar. Köpük giderici veya köpük önleyici maddeler çukura püskürtülür ve sondaj köpüğünü sondaj deliğinden çıktıktan sonra neredeyse anında çözer.

Kaynaklar:

• https://tr.wikipedia.org/wiki/Sondaj_s%C4%B1v%C4%B1s%C4%B1
• https://link.springer.com/article/10.1007/s13202-022-01596-w
• https://www.drillingmanual.com/aerated-foam-drilling-mud/?expand_article=1
• https://trenchlesstechnology.com/bentonite-drilling-fluids-vs-foams-surfactantssoap/
• https://www.rigworker.com/fluids-2/stiff-foam.html
• https://www.thedriller.com/articles/91113-tips-for-successfully-using-foam-on-drilling-jobs
• https://solverkimya.com/site/makale-detay.php/deterjan-makaleleri/sondaj-kopugu-nasil-yapilirformuluformulleri.html?seo=deterjan-makaleleri&s=sondaj-kopugu-nasil-yapilirformuluformulleri.html
• https://www.petroteks.com/category/sondajkopugu/
• ChatGPT