摘要
地热能具有成本低、分布广、污染低、可再生等特点,因此被认为比化石燃料能源更环保。地热井系统在地热工业中得到了广泛的应用,因为它有助于地热资源的大规模利用。然而,地热井系统(主要包括井口装置、井下套管等设施)在服役过程中长期暴露在对金属具有腐蚀性的地热流体中,这会缩短地热井的使用寿命。因此,研究地热井系统的腐蚀问题具有重要的科学和工程价值。受到地理、地质条件、热储层条件的影响,不同地区的地热流体差异性较大,且地热井井下条件复杂,系统中的腐蚀种类多样,这些因素给地热井系统腐蚀机理及防护技术的研究带来了挑战。地热井系统中的腐蚀类型主要分为全面腐蚀和局部腐蚀,全面腐蚀包括二氧化碳(CO2)腐蚀和硫化氢(H2S)腐蚀;局部腐蚀包括点蚀、沉积腐蚀、双金属腐蚀、冲刷腐蚀、应力腐蚀、氢脆、晶间腐蚀等。为了对井下腐蚀情况进行检查,石油工业中常采用的机械井径测量技术、井下视像检测系统、超声波测厚技术等测井技术已在地热井中得到了应用。实验研究中,重量法、电阻法、电化学方法以及表面分析技术等近年来都获得了广泛的应用,其中,电阻法和电化学方法更多用于现场实验中地面工作设备的腐蚀监测,而井下实验则因为难以安装腐蚀探针,通常只采用重量法和表面分析法;室内实验则通过不同种类的高温高压反应釜来还原材料在地热环境中服役的真实状况。在防腐技术方面,开发耐蚀材料(不锈钢、钛合金、镍合金等)、附加防腐层都是常用的手段和今后重点研究的对象,绿色缓蚀剂也是目前研究的热点,而阴极保护技术的研究在地热领域尚处于起步阶段,具有较大的发展空间。本文首先总结了地热井系统中的腐蚀类型和机理,介绍了主流的地热井井下腐蚀检查技术并讨论了这些技术各自的优势和缺陷,归纳了实验研究的主要类型和手段,指出了目前存在的问题,并对现有的防腐技术进行了探讨。