טכנולוגיה גיאותרמית מנצלת את החום מהסלע המותך, או מאגמה, מתחת לקרום כדור הארץ. זה עושה זאת על ידי שימוש בקיטור המופק כאשר מוצגים מים לסביבות חמות במיוחד כדי להפוך טורבינות, אשר מייצרות חשמל.
ישנם שני סוגים עיקריים של מערכות גיאותרמיות. במקרה של מערכות הידרותרמיות, המים מהם נוצר האדים כבר קיימים מתחת לקרום. לעומת זאת, מערכות גיאותרמיות משופרות דורשות הזרקה מדוקדקת של מים ליצירת הסלע החם כדי ליצור קיטור, מה שמאפשר לייצר אנרגיה גיאותרמית גם כאשר אין מאגר מים טבעי.
מכיוון שמגמה מתחת לקרום כדור הארץ מתרחשת באופן טבעי וקציר אנרגיה גיאותרמית אינו כרוך בהסרת חומר מקור הסלע המותך, הוא פחות או יותר מקור אנרגיה בלתי נדלה. יתר על כן, פליטת גזי החממה שנוצרו על ידי גישה למקור אנרגיה זה זניחים בהשוואה לאלה המיוצרים משמן כריית וגז. עם זאת, אוסף האנרגיה הגיאו -תרמית עשוי ליצור סביבת שירות חמוץ מאכל במיוחד. זה יכול לגרום נזק קשה לבור ובאמת הבאר, שלא לדבר על הסביבה שמסביב, במיוחד אם משתמשים בחומרים שגויים.
בבלוג זה נחקור את סוגי החומרים השונים המשמשים לתמיכה בטכנולוגיה גיאותרמית, כמו גם את המתודולוגיה לבחירת החומר או שילוב החומרים המתאימים להפעלה הנתונה שלך.
ניתוח חומרים: קידוח לאנרגיה גיאותרמית
חומרים מתכתיים
מתכות סגסוגת רכות ונמוכות,בדומה לפלדות פחמן נמוכות, משמשים בצורה הטובה ביותר במערכות וסביבות בעלות קירות עבים עם pH העולה על 6 וריכוז יון כלוריד נמוך (מתחת ל -2%). הם עובדים היטב כאשר קצב הקורוזיה מתון (1-10 MPY) ומתאים לתנאי זרימה מבוקרים (5-7 fps). השימוש בציפוי מגן מועיל למניעת קורוזיה על משטחים חיצוניים.
מתכות אלה אינן מתאימות למערכות דקיקות קירות עקב סיכוני קורוזיה גבוהים, כולל היווצרות סדק ויצירת בור. בסביבות עם רמות כלוריד גבוהות, נוכחות של מימן גופרתי או רמות חמצן נמוכות מעלה משמעותית את הסיכון לקורוזיה מקומית ואחידה. הם גם לא מומלצים לתנאי קצב זרימה גבוהים או במקרה של פלדה עם תכולת ניקל של יותר מ -1% כתוצאה מהסיכון המוגבר לקורוזיה ובעיות הקשורות ללחץ.
פלדות אל חלדצמצם את הסבירות לקורוזיה אחידה בסביבות קידוח גיאותרמיות. ההתנגדות שלהם לבור ולקורוזיה פיצוחית תלויה בתכולת הכרום ובמוליבדן (MO), במיוחד בתנאים נטולי חמצן. פלדות AISI 300 סדרת אל חלד מתפקדות היטב בעיבויים גיאותרמיים בטמפרטורות נמוכות ובנוזלים גיאותרמיים נטולי חמצן. סדרת AISI 400, במיוחד כרום 13%, יעיל ללהבי טורבינה, משאבות וחומרי שסתום.
עם זאת, נירוסטה יכולה להתמודד עם כמה אתגרי קורוזיה, כולל קורוזיה בור, פיצוח קורוזיה ושבירה מקורוזיה של לחץ. ריכוז יון כלוריד מוגבר וטמפרטורות גבוהות יותר יכולים להחמיר סוגיות אלה. יתר על כן, פלדות אל חלד אוסטניות מועדות לסדק קורוזיה בסביבות טמפרטורה גבוהה, עשירות בכלוריד, ואילו פלדות אל חלד ברזליות בדרך כלל חזקות יותר. קורוזיה בין חלקיקים נצפתה הן בפלדות אוסטניטיות והן בפריסה, במיוחד במהלך ריתוך. סגסוגות ספציפיות, כמו AISI 430 (Ferrite), מומלצות לרכיבים בסביבות נוזלים גיאותרמיים כלוריד גבוה כדי למנוע קורוזיה בור.
סגסוגות טיטניום וטיטניוםלהצטיין במחליפי חום מקוררים או מקוררים באוויר, ומציגים שיעורי קורוזיה בדרך כלל מתחת 0. 3 MPy בנוזלים גיאותרמיים. קצב הקורוזיה שלהם נשאר יציב אפילו עם עליית הטמפרטורה או ריכוזי יון כלוריד גבוה יותר (CL). טיטניום עמיד גם בפני cavitation ונזק להשפעה, וקצב הזרימה עד 30 fps אינו משפיע על עמידות הקורוזיה הכללית שלה. סגסוגות טיטניום, כגון קוד Ti-code -7, Ti-code -12, ו- Ti-code -29, מדגימים עמידות משופרת לקורוזיה מקומית בהשוואה לטיטניום טהור, במיוחד בסביבות CL גבוהות.
קורוזיות בור ופיצוח בטיטניום יכולות להתרחש בטמפרטורות גבוהות וריכוזי יון מעל 10%. אופיו הקתודי של טיטניום יכול לגרום לקורוזיה גלוונית כאשר הם משויכים למתכות אחרות, והוא נוטה לחיבוק מימן. סגסוגות טיטניום מומלצות כאשר ריכוז היון Cl בנוזל גיאותרמי עולה על 5000 עמודים לדקה והטמפרטורות הן מעל 100˚C. הם יעילים במיוחד במערכות עם חדירת חמצן, בהן סגסוגות נירוסטה וניקל עלולות להיכשל בגלל קורוזיה מקומית. יישומים אידיאליים לסגסוגות טיטניום כוללים שסתומי ראש באר, מדדי לחץ, צינורות ומניעי פיצוץ. בתנאים קשים מאוד, כמו מוצקים מומסים גבוהים, pH נמוך וטמפרטורות מעל 230˚C, קוד טיטניום 29 עדיף על הובלת צינורות, כאשר חיי השירות יעלו על 15 שנים וללא עלויות חידוש. זה גם מסייע במניעת חיבור ונזק היטב, במיוחד מהצטברות סיליקט מועשרת בברזל.
סגסוגות ניקל,במיוחד סגסוגות Ni-Cr-Mo, מומלצות מאוד לשימוש עם נוזלים גיאותרמיים בטמפרטורה גבוהה בגלל עמידות הקורוזיה החזקה שלהם. סגסוגות ספציפיות כמו inconel -625 ו- Hastelloy C -256 מפגינים כוח יוצא דופן כנגד קורוזיה. במקרים מסוימים, סגסוגות דומות עם אלמנטים ברזל עדיפים על תכונותיהם המכניות והחוזק המעולה בהשוואה לפלדת אל חלד.
סגסוגות ניקל מסוימות עשויות לחסר עמידות בפני סדק גופרית או להתקרב מימן, במיוחד בנוכחות מימן גופרתי. סגסוגות Ni-CU, בפרט, אינן מתאימות לשימוש אפילו בסביבות עם רמות נמוכות של מימן גופרתי. מגבלה זו מחייבת בחירה מדוקדקת של סגסוגות ניקל על בסיס התנאים הסביבתיים הספציפיים והתכונות הרצויות.
סגסוגות מבוססות נחושתהשימוש בהגדרות עם תכולת גופרית גבוהה הוא נדיר בגלל רגישותם לקורוזיה. ידוע כי סגסוגות נחושת מפתחות סדקים כאשר הם נחשפים לאמוניה או חומרים דומים. כאשר רמות האמוניה והאמוניום נמוכות, שכיחות הסדקים על משטחי סגסוגת נחושת מצטמצמת. בסגסוגות נחושת-אבץ, הסיכון להתמוטטות עולה עם תוכן אבץ גבוה יותר.
חומרים אחרים דמויי מתכת, כמו סגסוגות אלומיניום, יש יישומים מוגבלים בקציר אנרגיה גיאותרמית בגלל רגישותם לקורוזיה. עם זאת, סגסוגות קובלט בולטות ביישום שלהם באזורים הדורשים עמידות גבוהה, במיוחד לצורך חוזק שחיקה ועמידות בפני סדק גופרית. סגסוגות אלה נחשבות גם לשימוש בחלקים הנמצאים בסיכון לזירקוניום וטנטלום חומצה.
חומרים לא מתכתיים
חומרים אלה, כמו קומפוזיציות בטון ופולימר ואלסטומרים, משמשים יותר ויותר בשדות גיאותרמיים ובפעולות קידוח. לעתים קרובות הם מדגימים עמידות בפני קורוזיה מעולה בהשוואה למתכות וסגסוגות. בנוסף, הם מציעים הטבות פיננסיות, כולל עלויות השקעה ראשוניות נמוכות יותר ותקופות תפעול ותחזוקה מורחבות, מה שהופך אותם לחסכוניים לטווח הארוך.
למרות היתרונות הללו, חומרים לא מתכתיים אינם מתאימים לשימוש בציוד העברת חום. המאפיינים והפונקציונליות שלהם ביישומים כאלה עשויים שלא לעמוד בסטנדרטים הנדרשים, מה שמגביל את השימוש בהם לאזורים אחרים בפעולות גיאותרמיות.
פילוסופיית בחירת חומרים
כאשר מחליטים אם חומרים מתאימים למטרה (FFP) להפעלת האנרגיה הגיאו-תרמית שלך, חשוב קודם לאסוף מידע על אתגרי הקורוזיה הרלוונטיים. זה יהיה כרוך בסקירה של נתוני הבאר והצינורות וזיהוי נוהלי הפחתת קורוזיה סטנדרטית.
לאחר קבלת מידע על תנאי באר/זרימה, תוכל לפתח רשימה קצרה של חומרים שייבדקו. כדי לבצע בדיקות FFP, תצטרך לדמות את פרמטרי הקורוזיה, כמו pH, גזים חומציים, טמפרטורה וכן הלאה, בתנאים הגרועים ביותר האפשריים. יש לבצע בדיקות FFP על בסיס זה הן לזרימה והן לסגירה בתנאים.
בדיקות ה- FFP עבור SS חייבות לכלול קורוזיה כללית, פיצוח לחץ גופרתי (אם קיים H₂S) וסדוק קורוזיה מתח בתנאי זרימה/באר ספציפיים. אם זיהום חמצן נחשב לסיכון, יש לבצע בדיקות לקורוזיה מקומית של SS, כמו קורוזיה של נקיק. יתר על כן, אם חולות נחשבים לזרימה, יתכן ויהיה צורך גם בבדיקות קרוזיה של שחיקה.
לאחר שתסיים את הבדיקה הזו, עליך לקבל את המידע הדרוש לך כדי להעריך אם אחד או יותר מהחומרים הקצרים שלך מתאים. אם אף מועמד לא נחשב מתאים, השתמש בממצאים שלך כדי לפתח רשימת קצרים חדשה ולחזור על תהליך הבדיקה של FFP.
קידוחים גיאותרמיים ו- OCTG
התנאים הקשים של שדות גיאותרמיים דורשים חומרים שיכולים לעמוד בטמפרטורות קיצוניות, נוזלים מאכלים ורמות לחץ משתנות. סביבות נדיפות אלה מקבילות לאלה בהן תעשיית הנפט והגז פועלת על בסיס יומיומי, מה שהופך את ה- OCTG ו- LinePipe המתאים היטב כדי לסייע בקציר אנרגיה גיאותרמית. זה נכון במיוחד ל- OCTG בסביבות SS, בהן ההתנגדות של מוצרים אלה לקורוזיה ויכולת לעמוד בלחץ גבוה ולשמור על יושרה בטמפרטורות גבוהות הפכה לא יסולא בפז.
כפי שבדקנו, חומרים כמו נירוסטה, סגסוגות טיטניום, סגסוגות ניקל ואפילו אלטרנטיבות לא-מתכתי, כוללות תפקיד בתמיכה בפרויקטים של קידוח גיאותרמי, עם הבחירה המדויקת של חומר הנשלט על ידי מאפייני הפעולה והסביבה. הבחירה הקפדנית והשילוב של חומרים אלה לא רק משפרת את היעילות והאריכות החיים של הפעילות הגיאו -תרמית, אלא גם סוללת את הדרך לייצור אנרגיה בר -קיימא ואמינה יותר, תוך התאמה עם המעבר של התעשייה לעבר מקורות אנרגיה מתחדשים יותר.
מכיוון שאנרגיה גיאותרמית זוכה לבולטות עולמית, מרץ הוצב אסטרטגית בשנת 2024 כדי לחלוץ מו"פ עבור משאב נקי זה. הצוות שלנו אימץ אתגרים טכניים, והתגבר על מכשולים קפדניים כדי להשיג חידושים פורצים. כעת מצוידים בפתרונות מתקדמים, אנו מזמינים שותפים לחשיבה קדימה לשתף פעולה. הצטרף למהפכה הגיאו-תרמית של Vigor-Contactecate המומחים שלנו לתמיכה מותאמת וטכנולוגיית פרימיום.
למידע נוסף תוכלו לכתוב לתיבת הדואר שלנוinfo@vigorpetroleum.com & mail@vigorpetroleum.com
