西宁地区地热水环境中钢材腐蚀性能及防腐措施建议

【研究目的】西宁地区中低温地热资源丰富,但地热水矿化度高、腐蚀性强,限制了地热能的高效开发,提出安全经济有效的综合井筒防腐措施,是有效利用高矿化度地热资源的基础和关键。【研究方法】本文针对西宁地区典型地热水样进行采集化验,采用高温高压反应釜,开展了金属挂片腐蚀实验,评价了在开放环境中回灌井筒条件下的钢材腐蚀风险,判断了腐蚀类型,分析了腐蚀规律及其影响因素,最后提出地热水回灌防腐建议。【研究结果】西宁盆地地热水具有较强腐蚀性,主要腐蚀成分为溶解氧、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)、H^(+)等,可对碳钢造成均匀腐蚀、台状腐蚀及少量点蚀,主要腐蚀产物为Fe O(OH)及Fe_(3)O_(4);沿回灌井筒向下碳钢腐蚀速率先增大后减小,腐蚀规律与地热水性质、温压场、水流速及混入井筒的溶解氧等都有关系。【结论】通过拟合碳钢腐蚀实验数据,建立经验方程,利用该经验方程得到的预测值与实验值一致性较好。可从防腐管材选择、回灌水预处理、回灌工艺参数优化等角度,采取安全经济有效的综合井筒防腐措施。

西宁盆地地热水特征及回灌结垢风险

青海西宁盆地中低温地热资源丰富,但热储地层以含黏土矿物的弱胶结砂岩为主,地热水溶解性总固体较高,回灌过程中存在显著的结垢风险。基于对西宁盆地地热成因及资源分布特征分析,采用矿物溶解度法、饱和指数法等方法对典型地热水回灌结垢趋势及风险进行了综合判断。结果表明:西宁盆地“凹中凸”构造有利于地热水在深部热储富集和增温,同时将深部溶解的大量矿物质带到西宁地区中央凸起地带;西宁地区地热储层埋深主要在700~1600 m,水温30~70℃,主要为SO_(4)·Cl—Na水化学类型,溶解性总固体1.85×10^(3)~4.80×10^(4) mg/L;回灌过程中结垢以碳酸钙结垢为主,当回灌水与地下热水性质相近时,结垢风险主要发生在回灌井筒中,地层结垢风险较小,而当回灌水与地下热水性质差异较大时,不配伍性将导致地层结垢风险大大提高,其中药王泉与DR2005原1∶1混合时结垢量最大可达177.57 mg/L,而其他地热水结垢量较小。根据以上特征,提出以下综合解决方案:物理防垢+管材防腐、系统增压防垢+管材防腐和地面预处理+管材防腐,并辅之以阴极保护防腐、优化排量、酸洗井筒等措施,可为今后保障地热水回灌能力措施的制定提供理论依据与技术支持。