Research on metallurgical and chemical inhibition techniques to reduce corrosion in high-acid geothermal wells
减少高酸地热井腐蚀的冶金和化学缓蚀技术研究
基本信息
- 批准号:2598848
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Studentship
- 财政年份:2021
- 资助国家:英国
- 起止时间:2021 至 无数据
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Geothermal energy is a widely recognised renewable energy resource that provides reliable base load generation worldwide. The extraction of geothermal water for use as an energy source is of paramount importance and its usage is increasing. A problem in exploiting renewable geothermal energy sources is the production of acidic brine, that leads to excessive corrosion and often scaling issues of well casing, casing head perforation and well surface piping failures, that are often unmanageable. This study will improve our fundamental understanding regarding the corrosion behaviour and the corrosion mechanism of carbon steel and stainless steels exposed to an artificial geothermal brine influenced by carbon dioxide under strongly acidic (pH ~2.5-3) conditions. This knowledge will be used to assess relevant corrosion and scaling threats and their mitigation in geothermal assets. From this initial data set, a series of strategically selected surfactants will be evaluated in their ability to control corrosion in strongly acidic solutions. These observations will firstly enhance the understanding of corrosion inhibition in such systems and secondly, help guide the industry through the development of new methods, chemistries and guidelines/recommendations for corrosion control in geothermal environments. The objectives of the work are to:- Design and commission of a bespoke experimental autoclave system for mass loss and electrochemical analysis of corroding substrates in high temperature and high-pressure environments. - Perform corrosion experiments for various high temperature conditions and fluid compositions to improve the understanding of corrosion mechanisms in high acidity geothermal systems. - Use associated testing, analytical and surface characterization techniques and methods (mass loss, electrochemical methods, SEM-EDX, optical profilometry, FTIR spectroscopy) to determine the corrosion mechanisms- Analyse the performance of candidate chemicals in high acidity systems, developing novel testing strategies for scaling of laboratory to geothermal fields.- Focus on the development and improved testing methods for more environmentally friendly corrosion inhibitors, analysing their chemical and physical properties and linking this to inhibition performance to support the development of new chemistries with improved functionality.- Highlight how the developed environmentally friendly surfactants perform in the presence of significant levels of mineral scaling (typical of geothermal systems)The proposal aligns within the Energy and Engineering research themes (particularly within the sub themes of ''Electrochemical Sciences'' and "Materials for Energy Applications"). This proposal also aligns with EPSRCs prosperity outcomes framework, specifically: (i) Resilient nation, (ii) Productive nation (next generation solutions) and (iii) Productive nation (affordable solutions and sustainable society).
地热能是一种公认的可再生能源资源,可在全球范围内提供可靠的基本负载。将地热水用作能源的提取至关重要,其用途也在增加。利用可再生地热能来源的一个问题是酸性盐水的产生,这会导致过度腐蚀,并且通常会缩放套管,套管头穿孔和井表面管道故障,通常是不可管理的。这项研究将提高我们对碳钢和不锈钢的腐蚀机制和不锈钢的基本理解,暴露于在强酸性(pH〜2.5-3)条件下受到二氧化碳影响的人工地热盐水。这些知识将用于评估相关的腐蚀和扩展威胁及其在地热资产中的缓解。从这个初始数据集中,将以一系列战略性选择的表面活性剂来控制其在强酸性溶液中腐蚀的能力。这些观察结果首先将增强对此类系统中腐蚀抑制的理解,其次,帮助行业开发新方法,化学和指南/指南/建议,以在地热环境中进行腐蚀控制。工作的目标是: - 设计和委托定制实验性高压灭菌系统,用于在高温和高压环境下腐蚀底物的质量损失和电化学分析。 - 对各种高温条件和流体组成进行腐蚀实验,以提高对高酸度地热系统腐蚀机制的理解。 - 使用相关的测试,分析和表面表征技术和方法(质量损失,电化学方法,SEM-EDX,光学轮廓学,FTIR光谱法)来确定腐蚀机制 - 分析候选化学物质在高酸度系统中的性能,开发新颖的测试策略用于将实验室扩展到地热领域。-关注开发和改进的测试方法,以实现更环保的腐蚀抑制剂,分析其化学和物理性能,并将其与抑制性能联系起来,以支持功能改善的新化学物质的发展。-强调如何发达的环保表面活性剂在存在显着水平的矿物缩放率(典型的地热系统)的情况下执行的提案在能源和工程研究主题中保持一致(尤其是在“电化学科学”的子主题中”)。该提案还与EPSRCS繁荣成果框架保持一致,特别是:(i)弹性国家,(ii)生产国家(下一代解决方案)和(iii)生产性国家(负担得起的解决方案和可持续社会)。
项目成果
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