钻井取热：人类或将能利用地下3千米岩石的超级热量
综述
地热能作为新能源，以其环保、节约的优势，自被发现以来便备受推崇，能够在很大程度上缓解当前社会对于不可再生能源的消耗，不少国家机构与企业都在积极尝试开发更多地热资源。
但是很多时候，开采的过程并不是一帆风顺的，不过现如今，新技术方法的出现或将扭转困境。
地热能
所谓地热能也就是地球热能，其原理是通过地球土壤吸收和储存太阳热能。或许它并不像太阳能或风能那样引人注目，但相比之下，地热能更具稳定性，并且作为储量丰富的地球资源，是煤炭与天然气等不可再生能源的绝佳替代品地热能不但清洁无污染，并且在取暖或制冷的过程中，与气源热泵或燃气炉等设备相比，功效更好。
因为传统设备通常会受到气候变化的影响，尤其在一些极端情况下，实际效能并不理想，更重要的是，要确保长时间高强度运作，需要付出大量成本，而地热能所需成本低廉，在已知新能源中也是非常节约的一种。
不仅如此，地热能环境价值极高，如果用地热能取代不可再生能源，还能够有效降低二氧化碳的排放量，缓解全球温室效应。
事实上，已经有部分国家开始大量应用地热能，比如爱尔兰，这个国家绝大多数的房屋建筑都是利用地下水满足加热的需要，与使用化石燃料的国家相比，每年至少能够降低200million吨温室气体排放。
由此看来，地热能是一种十分理想的新能源，但是有时候开采却并不是一件简单的事。
地热能开采利用为何如此艰难？
一般情况下，地核温度近似于太阳表面温度，其热量也会不断发生外溢，但是出现的形式并不总是熔岩或温泉，多数情况下是在地底沉积物或岩石当中，尤其当岩石中没有足够的水分，或是出现裂缝的时候，很难实现热量的转移。
对此，很多工程师都曾做过大量尝试，希望能够顺利从岩石中获取热量，可是结果大多不理想，开采工作频频受挫，甚至付出了极高的代价，比如引发大范围地震。
就像EGS项目，在将高压水注入与岩石裂缝后，发生了断层滑动，不久便引发地震，随后工程师经过商讨后决定将该项目关闭。然而EGS项目还是在11年后再次带来了一场大地震，导致1人死亡，多人受伤，共计损失7600万美元。
随着时间的推移，地热能的开采渐渐出现了进展，工人们试着利用定向钻探与水力压裂技术分裂深层岩石，从而提取其内部能量。为此，美国政府与相关企业投资了上亿元资金，但是在技术上还是出现了很多问题。
于是犹他州东南部设立了FORGE项目，该项目与美国能源部过去使用的岩石开发项目很相似，即借助注水及出口井的方式将地下热水引至地表，从而形成人工温泉，遗憾的是，最终也没有达到预期效果。
除此之外，从岩石中开采地热能需要消耗的成本很高，并且设备的适应性也是不可忽视的问题之一，比如那些用于沉积岩热能开采的设备，难以在变质岩中发挥作用，甚至状况频出。
地热能开采之路曙光渐现
正在开采工作如此一筹莫展的时候，石油行业出现了新的钻井技术，打破了过往垂直钻井的单一形式，开始尝试水平钻井或是将二者结合，有利于工作人员准确地瞄准目标，从而提升开采效率。
这一新技术让各个国家政府以及投资者开始重新规划EGS项目，比如美国，从三年之内诞生了数十家地热企业；德国投资3500万欧元用于成立地下实验室，深入进行岩石地热相关研究，致力于找出提取热能的有效方法。
2020年，相关工作人员尝试钻探注入井，选定的井口直径在22厘米左右，深度约为3.3公里，带有石油水力压裂技术的基本特征，可以通过调整角度和岩石应力，使岩石裂缝变大。
钻探过程中，钻机顺利进入最深处，并穿透了一块上古岩石，而传统钻头很难达到如此水平，这一发现促使工作人员意识到钻头的重要性，随后改用人造钻石材质的钻头。
钻井期间使用的是标准钢套管，并利用经过特殊设计的专用垫圈完成密封，当管道内部的小型炸药被引爆之后，使得周边岩石发生破裂，可以为后续破碎工作提供便利。
美国斯坦福大学教授指出，新的开采技术能够在很大程度上帮助EGS项目规避可能出现的断层问题，减少水力压裂带来的影响。不过他也明确警告工作人员应当重视断层问题，因为它依旧是开采过程的一个重大挑战。
另外，由于垫圈主要是在温度较低的环境中使用，部分岩石带有的高温容易使垫圈被损坏，高温环境也会阻碍地震传感器功能的发挥，进而影响水力压裂工作的有效跟踪，所以还需要及时研制能够适应高温的垫圈以及监控设备。
结语
综上所述，地热能或将实现大量开采与应用，长期以来，由于开采成本以及开采技术的局限性，不少地方地热没有得到充分利用。
不过现如今，随着新能源产业的迅速发展以及人类生态环保意识的提升，成本低廉且稳定性强的地热能势必将在社会发展中发挥更大更广泛的作用。
地热能作为新能源，以其环保、节约的优势，自被发现以来便备受推崇，能够在很大程度上缓解当前社会对于不可再生能源的消耗，不少国家机构与企业都在积极尝试开发更多地热资源。
但是很多时候，开采的过程并不是一帆风顺的，不过现如今，新技术方法的出现或将扭转困境。
地热能
所谓地热能也就是地球热能，其原理是通过地球土壤吸收和储存太阳热能。或许它并不像太阳能或风能那样引人注目，但相比之下，地热能更具稳定性，并且作为储量丰富的地球资源，是煤炭与天然气等不可再生能源的绝佳替代品地热能不但清洁无污染，并且在取暖或制冷的过程中，与气源热泵或燃气炉等设备相比，功效更好。
因为传统设备通常会受到气候变化的影响，尤其在一些极端情况下，实际效能并不理想，更重要的是，要确保长时间高强度运作，需要付出大量成本，而地热能所需成本低廉，在已知新能源中也是非常节约的一种。
不仅如此，地热能环境价值极高，如果用地热能取代不可再生能源，还能够有效降低二氧化碳的排放量，缓解全球温室效应。
事实上，已经有部分国家开始大量应用地热能，比如爱尔兰，这个国家绝大多数的房屋建筑都是利用地下水满足加热的需要，与使用化石燃料的国家相比，每年至少能够降低200million吨温室气体排放。
由此看来，地热能是一种十分理想的新能源，但是有时候开采却并不是一件简单的事。
地热能开采利用为何如此艰难？
一般情况下，地核温度近似于太阳表面温度，其热量也会不断发生外溢，但是出现的形式并不总是熔岩或温泉，多数情况下是在地底沉积物或岩石当中，尤其当岩石中没有足够的水分，或是出现裂缝的时候，很难实现热量的转移。
对此，很多工程师都曾做过大量尝试，希望能够顺利从岩石中获取热量，可是结果大多不理想，开采工作频频受挫，甚至付出了极高的代价，比如引发大范围地震。
就像EGS项目，在将高压水注入与岩石裂缝后，发生了断层滑动，不久便引发地震，随后工程师经过商讨后决定将该项目关闭。然而EGS项目还是在11年后再次带来了一场大地震，导致1人死亡，多人受伤，共计损失7600万美元。
随着时间的推移，地热能的开采渐渐出现了进展，工人们试着利用定向钻探与水力压裂技术分裂深层岩石，从而提取其内部能量。为此，美国政府与相关企业投资了上亿元资金，但是在技术上还是出现了很多问题。
于是犹他州东南部设立了FORGE项目，该项目与美国能源部过去使用的岩石开发项目很相似，即借助注水及出口井的方式将地下热水引至地表，从而形成人工温泉，遗憾的是，最终也没有达到预期效果。
除此之外，从岩石中开采地热能需要消耗的成本很高，并且设备的适应性也是不可忽视的问题之一，比如那些用于沉积岩热能开采的设备，难以在变质岩中发挥作用，甚至状况频出。
地热能开采之路曙光渐现
正在开采工作如此一筹莫展的时候，石油行业出现了新的钻井技术，打破了过往垂直钻井的单一形式，开始尝试水平钻井或是将二者结合，有利于工作人员准确地瞄准目标，从而提升开采效率。
这一新技术让各个国家政府以及投资者开始重新规划EGS项目，比如美国，从三年之内诞生了数十家地热企业；德国投资3500万欧元用于成立地下实验室，深入进行岩石地热相关研究，致力于找出提取热能的有效方法。
2020年，相关工作人员尝试钻探注入井，选定的井口直径在22厘米左右，深度约为3.3公里，带有石油水力压裂技术的基本特征，可以通过调整角度和岩石应力，使岩石裂缝变大。
钻探过程中，钻机顺利进入最深处，并穿透了一块上古岩石，而传统钻头很难达到如此水平，这一发现促使工作人员意识到钻头的重要性，随后改用人造钻石材质的钻头。
钻井期间使用的是标准钢套管，并利用经过特殊设计的专用垫圈完成密封，当管道内部的小型炸药被引爆之后，使得周边岩石发生破裂，可以为后续破碎工作提供便利。
美国斯坦福大学教授指出，新的开采技术能够在很大程度上帮助EGS项目规避可能出现的断层问题，减少水力压裂带来的影响。不过他也明确警告工作人员应当重视断层问题，因为它依旧是开采过程的一个重大挑战。
另外，由于垫圈主要是在温度较低的环境中使用，部分岩石带有的高温容易使垫圈被损坏，高温环境也会阻碍地震传感器功能的发挥，进而影响水力压裂工作的有效跟踪，所以还需要及时研制能够适应高温的垫圈以及监控设备。
结语
综上所述，地热能或将实现大量开采与应用，长期以来，由于开采成本以及开采技术的局限性，不少地方地热没有得到充分利用。
不过现如今，随着新能源产业的迅速发展以及人类生态环保意识的提升，成本低廉且稳定性强的地热能势必将在社会发展中发挥更大更广泛的作用。
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