Geotermalna tehnologija iskorištava toplinu iz rastopljene stijene ili magme ispod Zemljine kore. To se čini pomoću pare proizvedene kada se voda uvodi u ta izuzetno vruća okruženja kako bi se okrenule turbine, koje potom proizvode električnu energiju.
Postoje dvije glavne vrste geotermalnih sustava. U slučaju hidrotermalnih sustava, voda iz koje se stvara parka već je prisutna ispod kore. Suprotno tome, poboljšani geotermalni sustavi zahtijevaju pažljivo ubrizgavanje vode u formaciju vruće stijene kako bi se stvorila pare, što omogućava stvaranje geotermalne energije čak i ako nema rezervoara prirodne vode.
Budući da se magma ispod Zemljine kore prirodno događa, a berba geotermalne energije ne uključuje uklanjanje materijala za rastopljenu stijenu, ona je manje ili više neiscrpni izvor energije. Nadalje, emisije stakleničkih plinova nastale pristupom ovom izvoru energije zanemariva su u usporedbi s onima proizvedenim iz rudarskog nafte i plina. Kao što je rečeno, prikupljanje geotermalne energije može stvoriti izuzetno korozivno okruženje kiselog (SS). To može uzrokovati ozbiljna oštećenja bušotine i bušotine, a da ne spominjemo okolno okruženje, pogotovo ako se koriste netočni materijali.
U ovom ćemo blogu istražiti različite vrste materijala koji se koriste za podršku geotermalne tehnologije, kao i metodologiju za odabir materijala ili kombinacije materijala koji su prikladni za vaš zadani rad.
Analiza materijala: bušenje za geotermalnu energiju
Metalni materijali
Mekani i nisko legirani metali,Kao i čelika s niskim ugljikom, najbolje se koriste u sustavima debelih zidova i okruženja s pH većom od 6 i koncentracijom iona s niskom kloridom (ispod 2%). Dobro djeluju kada je brzina korozije umjerena ({1-10 mpy) i prikladni su za kontrolirane uvjete protoka (5-7 fps). Upotreba zaštitnih premaza korisna je za sprečavanje korozije na vanjskim površinama.
Ovi metali nisu prikladni za tanko zidne sustave zbog visokih rizika od korozije, uključujući stvaranje pukotina i jama. U okruženjima s visokom razinom klorida, prisutnost sumpor -sulfida ili niske razine kisika značajno povećava rizik od lokalne i ujednačene korozije. Također se ne preporučuju za uvjete visoke brzine protoka ili u slučaju čelika s preko 1% sadržaja nikla zbog povećanog rizika od korozije i problema povezanih s stresom.
Nehrđajući čeliciSmanjite vjerojatnost ujednačene korozije u geotermalnim bušenjem. Njihova otpornost na jamu i koroziju pucanja ovisi o sadržaju kroma i molibdena (MO), posebno u uvjetima bez kisika. AISI 300 serija nehrđajući čelici dobro se snalaze u geotermalnim kondenzatima pri niskim temperaturama i u geotermalnim tekućinama bez kisika. Serija AISI 400, posebno 13% kroma, učinkovita je za noževe turbine, pumpe i materijale ventila.
Kao što je rečeno, nehrđajući čelik može se suočiti s nekoliko izazova korozije, uključujući koroziju jame, koroziju pucanja i probijanje od korozije stresa. Povećana koncentracija kloridnih iona i veće temperature mogu pogoršati ta pitanja. Nadalje, austenitni nehrđajući čelici skloni su pucanju korozije stresa u visokotemperaturnim, okruženjima bogatim kloridom, dok su željezni čelici od nehrđajućeg nehrđaja uglavnom robusniji. Korozija između čestica primjećuje se i u austenitskom i u željeznom čeliku, posebno tijekom zavarivanja. Specifične legure, poput AISI 430 (ferit), preporučuju se za komponente u okruženju visokog klorida geotermalne tekućine kako bi se spriječila korozija jama.
Legure od titana i titanaExcel u zračno hlađenim ili nafto hlađenim izmjenjivačima topline, pokazujući stope korozije uglavnom ispod 0. 3 mpy u geotermalnim tekućinama. Njihova brzina korozije ostaje stabilna čak i s povećanjem temperature ili veće koncentracije iona klorida (CL). Titanij je također otporan na oštećenja kavitacije i udara, a brzine protoka do 30 FPS -a ne utječu na njegovu opću otpornost na koroziju. Legure od titana, poput Ti-koda -7, Ti-Code -12, i Ti-Code -29, pokazuju poboljšani otpor na lokalnu koroziju u usporedbi s čistim titanom, posebno u visokim CL okruženjima.
Korozije jame i pukotina u titanu mogu se pojaviti pri visokim temperaturama i koncentracijama cl iona iznad 10%. Titanova katodna priroda može uzrokovati galvansku koroziju kada se upari s drugim metalima, a ona je sklona zamljenju vodika. Legure od titana preporučuju se kada koncentracija CL iona u geotermalnoj tekućini prelazi 5000 ppm, a temperature su iznad 100 ° C. Posebno su učinkoviti u sustavima s upadanjem kisika, gdje nehrđajući čelik i legure nikla mogu propasti zbog lokalne korozije. Idealne aplikacije za legure od titana uključuju ventile za glavu, mjerače tlaka, cijevi i sprečavača. Za vrlo teške uvjete, poput visokih otopljenih krutih tvari, niskog pH i temperatura iznad 230 ° C, za transport cijevi preferira se Titanium Code 29, a radni vijek trajanja od 15 godina i nema troškova obnove. Također pomaže u sprječavanju dobrog uključivanja i oštećenja, posebno od silikatnih akumulacija obogaćenih željezom.
Legure nikla,Osobito legure NI-CR-Mo, preporučuju se za upotrebu s geotermalnim tekućinama visoke temperature zbog njihove robusne otpornosti na koroziju. Specifične legure poput Inconel -625 i Hastelloy C -256 pokazuju izuzetnu snagu protiv korozije. U nekim slučajevima, slične legure s željeznim elementima preferiraju se za njihova mehanička svojstva i superiornu čvrstoću u usporedbi s nehrđajućim čelikom.
Određenim legurama nikla može nedostajati otpornost na pucanje sumpora ili umiješanja vodika, posebno u prisutnosti sumporovožnog sulfida. Ni-CU legure, posebno, nisu prikladne za upotrebu čak ni u okruženjima s niskom razinom sumporovožnog sulfida. Ovo ograničenje zahtijeva pažljiv odabir nikla legura na temelju specifičnih okolišnih uvjeta i željenih svojstava.
Legure na bakrenim bakramaKorištenje u postavkama s visokim sadržajem sumpora rijetko je zbog njihove osjetljivosti na koroziju. Poznato je da legure bakra razvijaju pukotine kada su izložene amonijaku ili sličnim tvarima. Kad su razine amonijaka i amonijaka niske, učestalost pukotina na površinama bakrenih legura se smanjuje. U bakrenim legurama, rizik od raspada povećava se s većim sadržajem cinka.
Ostali metalni materijali, poput aluminijskih legura, imaju ograničenu primjenu u berbi geotermalne energije zbog njihove osjetljivosti na koroziju. Međutim, legure kobalta ističu se za svoju primjenu u područjima koja zahtijevaju visoku izdržljivost, posebno za čvrstoću abrazije i otpornost na pucanje sumpora. Te se legure također smatraju upotrebom u dijelovima koji imaju rizik od cirkonija i tantalum -acidizacije.
Nemetalni materijali
Ti se materijali, poput betonskih i polimernih sastava i elastomera, sve više koriste u geotermalnim poljima i operacijama bušenja. Često pokazuju superiornu otpornost na koroziju u usporedbi s metalima i legurama. Uz to, nude financijske koristi, uključujući niže početne troškove ulaganja i produžena razdoblja rada i održavanja, što ih čini isplativim dugoročnim.
Unatoč tim prednostima, nemetalni materijali nisu prikladni za upotrebu u opremi za prijenos topline. Njihova svojstva i funkcionalnost u takvim aplikacijama možda neće zadovoljiti potrebne standarde, ograničavajući njihovu upotrebu na druga područja unutar geotermalnih operacija.
Filozofija odabira materijala
Kada se odlučujete o tome jesu li materijali prikladni za funkciju (FFP) za vaš geotermalni energetski rad, prvo je važno prikupiti informacije o relevantnim izazovima korozije. To će uključivati pregled podataka o bušotini i cjevovodu i identifikaciju standardnih praksi ublažavanja korozije.
Nakon dobivanja informacija o uvjetima bušotine\/protoka, moći ćete razviti užem izboru materijala koji će se testirati. Da biste poduzeli FFP testiranje, morat ćete simulirati parametre korozije, poput pH, kiselih plinova, temperature i tako dalje, u najgorim mogućim uvjetima. Ispitivanje FFP -a treba provesti na temelju i za protok i za zatvaranje u uvjetima.
FFP testovi za SS moraju uključivati opću koroziju, pucanje sulfidnog naprezanja (ako postoji H₂S) i pucanje korozije naprezanja u određenim uvjetima protoka\/jažica. Ako se kontaminacija kisika smatra rizikom, također se mora provesti testiranje na lokaliziranu koroziju SS, poput korozije pukotine. Nadalje, ako se smatraju da su pijesci u protoku, možda će biti potrebna i testovi korozije erozije.
Nakon što završite ovo testiranje, trebali biste imati informacije koje trebate procijeniti je li jedan ili više vaših materijala u užem izboru prikladan. Ako se niti jedan kandidat ne smatra prikladnim, upotrijebite svoje nalaze za razvoj novog uži izbor i ponovite postupak ispitivanja FFP -a.
Geotermalno bušenje i OCTG
Oštri uvjeti geotermalnih polja zahtijevaju materijale koji mogu izdržati ekstremne temperature, korozivne tekućine i različite razine tlaka. Ova nestabilna okruženja analogna su onima u kojima naftna i plinska industrija svakodnevno djeluje, čineći OCTG i linijsku cijev dobro prilagođenim kako bi pomogli u berbi geotermalne energije. To se posebno odnosi na OCTG u SS okruženjima, gdje je otpor ovih proizvoda na koroziju i sposobnost izdržavanja visokog tlaka i održavanja integriteta na povišenim temperaturama postalo neprocjenjivo.
Kao što smo istražili, materijali poput nehrđajućeg čelika, legura od titana, legura nikla, pa čak i nemetalne alternative imaju ulogu u podršci projekata geotermalnog bušenja, s preciznim izborom materijala koji upravljaju karakteristikama operacije i okoliša. Pažljivo odabir i integracija ovih materijala ne samo da povećava učinkovitost i dugovječnost geotermalnih operacija, već i utiše put za održiviju i pouzdanu proizvodnju energije, usklađujući se s pomakom industrije prema čistijim, obnovljivim izvorima energije.
Kako geotermalna energija dobiva na globalnoj istaknutosti, Vigor se strateški okreće 2024. godine za pionirske istraživanja i razvoj za ovaj čisti resurs. Naš tim prihvatio je tehničke izazove, prevladavajući stroge prepreke kako bi postigli probojne inovacije. Sada opremljeni vrhunskim rješenjima, pozivamo partnere koji razmišljaju naprijed na suradnju. Pridružite se Vigor's Geothermal Revolution-kontakt naši stručnjaci za prilagođenu podršku i premium tehnologiju.
Za više informacija možete pisati u naš poštanski sandučićinfo@vigorpetroleum.com & mail@vigorpetroleum.com
