Havalı sondaj tekniği, kaya ve toprağı delmek için basınçlı hava kullanan, çevre dostu ve verimli bir sondaj yöntemidir. Kuyudibi tabancası (çekiç), tabanca matkabı, köpük pompası ve kompresör gibi ekipmanlardan oluşan bu sistem, sıvı bazlı sondaj yöntemlerine kıyasla birçok avantaj sunar.

Çatlaklı, mağaralı, boşluklu orta sert, sert ve çok sert formasyonlar çamurlu döner sondaj yöntemi ile delinirken, dolaşım çamuru kayıpları (kaçak) olmaktadır. Bu kaçak sebebiyle ilerleme hızları azalır. İlerlemeye dolaşım sağlanmadan devam edilmeye çalışılması durumunda ise, matkap kesintileri kuyu dışarısına atılamadığı için takım sıkışma riski ortaya çıkar. Bu dolaşım kaybı sebebiyle, sondaja çamurlu sistem ile devam etmek olanaksızlaşır.

Bu tür formasyonların bulunduğu sahalarda havalı sondaj tekniği kullanılarak sondaj yapmak en uygun yöntemdir. Havalı sondaj tekniği ile bu tür arazilerde sondaj yapmak daha kolaydır. Havalı sondaj tekniği kullanılarak, döner sondaj yöntemi ile delinmesi uzun süren masif, kırıklı ve mağaralı formasyonlarda ilerleme hızlarını artırıp, kuyuyu daha kısa sürede bitirmek olasıdır.

Döner çamurlu sondaj yöntemi ile delinmesi 1-2 ay süren bir kuyu, havalı sondaj tekniği ile 2-3 gün gibi bir sürede delinebilmektedir. Havalı sondaj tekniği, döner-darbeli sondaj tekniği, kuyudibi çekiçli sondaj, dipten darbeli sondaj yöntemi olarak da bilinmektedir.

Havalı sondaj bileşenleri ve sistemin genel şeması

Kuyudibi Tabancası (Çekiç)

Havalı sondaj tekniğinin en önemli unsuru olan kuyudibi tabancası, darbeli sondaj işleminin temelini oluşturan bir ekipmandır. Yöntemin en önemli elemanı olan kuyudibi tabancası, aslında bir silindir içerisine yerleştirilmiş tek pistonlama düzeneğidir. Pistonun her iki yüzeyine sıra ile basınçlı hava uygulanır.

Subap mekanizmaları ile düzenlenen bu hava akımı, pistonun büyük bir hızla yukarı aşağı hareketine neden olur. Takım askıda iken darbe subabı açık kaldığı için, gelen hava doğrudan dışarıya çıkar ve darbe hareketi oluşmaz. Kuyudibi tabancaları 7-24 bar basınç ile çalışmaktadır. Bu basınç değerlerinde, formasyona dakikada 600-1600 darbe ile vurmakta ve formasyonu parçalamaktadır

Çalışma Prensipleri

Kuyudibi tabancası, basınçlı hava ile çalışan bir piston sistemidir. Piston, silindir içerisinde yukarı ve aşağı hareket ederek matkap ucuna darbe verir. Bu darbeler, kayayı parçalayarak sondaj işleminin gerçekleşmesini sağlar.

Teknik Özellikler

Basınç: 7 ila 24 bar arasında değişir.
Darbe Sayısı: Dakikada 600 ila 1600 darbe arasında değişebilir.
Ağırlık: 10 ila 50 kilogram arasında değişebilir.

Boyut: Sondaj deliğinin çapına göre değişir.

Çeşitleri

Hafif Tabancalar: Daha küçük delikler için kullanılır.

Ağır Tabancalar: Daha büyük delikler ve daha sert kayaçlar için kullanılır.
Valfli Tabancalar: Hava akışını ve darbe gücünü kontrol etmek için valf sistemine sahiptir.
Valfsiz Tabancalar: Daha basit bir yapıya sahiptir ve daha az kontrol imkanı sunar.

Tabanca Matkabı

Bu tabanca matkabı, havalı sondaj tekniğinde kullanılan ve kuyudibi tabancasına bağlanan matkap ucu olarak tanımlanabilir.

Çeşitleri

İçbükey (Concave) Matkap: En popüler matkap yüzü tasarımıdır. Her formasyonda kullanılabilir. Avantajları; iyi ilerleme hızı, iyi kuyu sapma kontrolü, çatlaklı kayalarda dayanıklılık. Dezavantajları; çap kesici uçlarında daha fazla aşınma, diğer tasarımlara göre dişleri taşlamak daha güçtür.
Düz Yüzlü (Flat Face) Matkap: Her tür formasyonda kullanılabilir. Özellikle sert ve aşındırıcı formasyonlarda iyidir. Avantajları; güçlü tasarım, sert ve aşındırıcı formasyonlarda çelik aşınmasına iyi direnç, iyi ilerleme hızı, taşlaması kolay. Dezavantajları; çatlaklı kayalarda kuyu sapması kontrolü zor olabilir.

Dışbükey (Convex) Matkap: Orta sert formasyonlarda kullanılırlar. Bu tip, diğer tiplere göre daha yeni bir tasarım olup, daha popülerdir. Avantajları; çok iyi ilerleme hızı, iyi kuyu sapması kontrolü, büyük kesintiler alma ve iyi kuyu temizliği, çelik aşınmasına çok iyi direnç gösterir. Dezavantajları; taşlamak zordur, daha sert formasyonlarda çap kesici uçları daha çabuk aşınır.
Ortası Çukur (Drop Center) Matkap: En iyi verim orta sert formasyonlarda sağlanır. Avantajları; merkezindeki derin oluk sayesinde çok düzgün kuyular açılmasına olanak sağlar, iyi ilerleme hızı. Dezavantajları; ortasındaki derin oluk nedeniyle diğer tasarımlar kadar dayanıklı değildir.
Tarama Matkabı: Küçük çaplı matkapla açılan kuyuyu genişletmek için kullanılan matkaptır.

Çalışma Prensipleri

Tabanca matkabı, kuyudibi tabancasından gelen darbelerle kayayı parçalar. Matkap ucunun dönmesi, parçalanan kayanın sondaj deliğinden dışarı taşınmasını sağlar.

Teknik Özellikleri

Çap: Sondaj deliğinin çapına göre değişir.
Uzunluk: Sondaj derinliğine göre değişir.
Malzeme: Tungsten karbür gibi dayanıklı malzemelerden üretilir.

Diş Geometrisi: Formasyon tipine göre seçilir.

Köpük Pompası

Havalı sondaj tekniğinde kullanılan köpük pompası, sondaj işleminin verimini ve güvenliğini artıran önemli bir yardımcı ekipmandır. Havalı (döner-darbeli) sondaj yönteminde, kompresör tarafından kuyuya basılan havanın kırıntı taşıma gücünü artırmak amacıyla kuyuya köpük enjeksiyonu yapılmaktadır. Bu köpük kuyuya 3 pistonlu, basıncı kullanılan kompresörün basıncından daha yüksek ve genellikle 90 lt/dk debili bir pompa ile basılmaktadır. Bu pompa sondaj makinası üzerine monte edilmektedir

Çalışma Prensipleri

Köpük pompası, basınçlı hava ile köpük oluşturan ve bu köpüğü sondaj deliğine enjekte eden bir sistemdir. Köpük, basınçlı hava ile taşınan kaya kırıntılarını daha kolay ve verimli bir şekilde sondaj deliğinden dışarı atmaya yardımcı olur.

Teknik Özellikleri

Kapasite: Dakikada 90 litreye kadar köpük üretebilir.
Basınç: Sondaj kompresöründen daha yüksek bir basınç üretebilir.

Güç: Elektrik motorlu veya hidrolik olarak çalışabilir.
Boyut: Sondaj makinesine monte edilebilecek şekilde tasarlanır.

Köpük pompası, havalı sondaj tekniğinin önemli bir bileşenidir. Doğru köpük pompası seçimi ve kullanımı, sondaj işleminin verimini ve güvenliğini önemli ölçüde artırabilir.

Kompresör

Havalı sondaj tekniğinde kullanılan kompresör, sondaj işleminin temelini oluşturan ve basınçlı hava üreten bir ekipmandır. Havalı (döner-darbeli) sondajda, çamur pompasının yerini kompresör almaktadır. Kompresör, kuyudibi tabancasının çalıştırılması ve kuyu tabanında delme sonrası oluşan kırıntıların kuyu dışarısına atılması için kullanılan ekipmandır.

Havalı sondaj çalışmalarında kullanılan kompresörler, genellikle vidalı, iki kademeli, yağ soğutmalı, 12-25 bar ve 700-2000 CFM değerlerindedir. Kompresör seyyar olabileceği gibi makina üzerine de monte edilebilmektedir. Genellikle seyyardır.

Çalışma Prensipleri

Kompresör, atmosferik havayı alarak pistonlar veya vidalar aracılığıyla sıkıştırır ve basınçlı hale getirir. Bu basınçlı hava, kuyudibi tabancasını çalıştırmak ve delme sonrası oluşan kırıntıları sondaj deliğinden dışarı atmak için kullanılır.

Teknik Özellikleri

Basınç: 12 ila 25 bar arasında değişir.
Hava Debisi: 700 ila 2000 CFM (cubic feet per minute) arasında değişir.
Güç: Elektrik motorlu veya dizel motorlu olarak çalışabilir.

Boyut: Sondaj makinesine monte edilebilecek veya seyyar olabilecek şekilde tasarlanır.

Kompresör, diğer sondaj ekipmanlarıyla karşılaştırıldığında bazı avantajlara ve dezavantajlara sahiptir. Sondaj sıvısı kullanan yöntemlere göre daha çevre dostudur ve daha az ekipman gerektirir. Ancak, daha karmaşık bir sisteme sahiptir ve daha yüksek enerji tüketimi gerektirir. Kompresör, havalı sondaj tekniğinin hayati bir bileşenidir. Doğru kompresör seçimi ve kullanımı, sondaj işleminin verimini ve güvenliğini önemli ölçüde artırabilir.