中国地热与温泉产业创新战略联盟

国内新闻

国内新闻

国内新闻

【与Ni同行】地心旅行:镍可能对于冰岛4.5千米先进地热深孔钻探项目的成功实施至关重要

发布时间:2019-09-27 来源:未知 点击次数: 打印 作者:admin

关于本专栏:
  中国表面工程协会科学技术委员会与国际镍协会合作推出“镍知识”系列文章,希望可以带领行业同仁一起学习、探讨相关知识,以便更加自如地应用在生产实践中。答疑咨询请联系中国表面工程协会秘书处,电话010-82237151转8018,或发送邮件至stc@csea1991.org我们将联系专家为您解答。   为开发任务找到合适的合金更加重要,因为开发商看到了一个潜力巨大的重要地热新领域:接近地球岩浆边缘的先进深孔地热项目,压力高达200倍大气压。
  典型的常规地热井利用与200-325℃高温岩石接触的水或蒸汽产生能量,井深一般在60到3,000米范围内。在这个方面,业界拥有数十年的经验,而且技术相对成熟。全球这类项目普遍成功地采用不锈钢及其他含镍材料,其主要作用是应对腐蚀性盐水和化学物质。
  不同的当地条件需要不同的合金

  从肯尼亚到新西兰,世界各地都开发了地热项目,全球总容量远大于13,000兆瓦(MW),到2021年有可能高达23,000兆瓦。一些国家高度依赖这种资源,例如肯尼亚2016年底容量约为650兆瓦,占全国发电量的一半左右。   地热项目是在千差万别的环境中开发的,其中存在的金属离子、腐蚀性氯化物和气体差别巨大。因此,管道和工艺设备中采用了多种不锈钢和镍合金。
  对于很多腐蚀性较低的井,一般采用304L型(UNSS30403)、316L型(S31603)和321型(S32100)等标准含镍不锈钢,但对于富含氯化物或硫化物的井,往往采用耐腐蚀性较高的合金,包括2205型(S32205)、2507型(S32750)等双相不锈钢或904L(N08904)或825(N08825)等奥氏体合金。在腐蚀性极高的环境中,可能需要采用合金625(N06625)和C-276(N10276)等耐腐蚀性最高的镍合金。
  为开发任务找到合适的合金更加重要,因为开发商看到了一个潜力巨大的重要地热新领域:接近地球岩浆边缘的先进深孔地热项目,压力高达200倍大气压。
  冰岛的潜在新地热开发方法:利用超临界流体
  第一个深孔钻探项目是在冰岛北部的克拉夫拉地热场实施的。这里有可能开发出巨量的地热资源,目标是采用400-600℃温度的超临界流体。超临界是指在极端温度和压力下气相和液相无法明确区分的状态。
  经过176天钻探之后,这个投资1500万美元、采用不锈钢衬层对抗腐蚀的项目于2017年1月到达4,659米的目标深度,而且遇到了超临界条件(452℃――有史以来测得的地热井最高温度)。后面的步骤包括进行进一步的试验和研究,尤其是流动试验和流体处理实验。直到2018年底才能最终确定技术和发电经济指标。
  在这些极端条件下腐蚀成为大问题
  在钻探过程中遇到了几个工程难题。其中一大问题是过热蒸汽含有腐蚀性极高的酸性气体,给一般在常规地热应用中采用的高耐腐蚀性镍合金带来了潜在挑战。试验表明C-276和625等合金在较低温度下(180℃)表现良好,但温度超过350℃时腐蚀速度明显升高。可以清楚地看出温度甚至高于400℃、高腐蚀性的深孔钻探环境给各种合金带来了新的挑战。
  如果这种资源能够利用,那么在赋存年轻火山且岩浆较为接近地表的地质区域内将有巨大的地热资源可供开发。为了经济地开发这种资源,需要确定这项挑战性任务所需的合适含镍合金。
  冰岛北部的克拉夫拉地热场
  如果这种资源能够利用,那么在赋存年轻火山且岩浆较为接近地表的地质区域内将有巨大的地热资源可供开发。


收 藏      关 闭