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世界上最深地热发电井:井深5000米 温度900度

作者:  来源:   更新时间:2017-01-17  阅读数:173

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北欧冰岛以其丰富的地热资源闻名于世。但要想充分利用这些地热资源,需要向地下更深处前进,下面,让我们一起来探访有史以来世界上温度最高、钻探最深的地热发电井。

该项目属于“冰岛深层钻探计划”(IDDP)的一部分,是由冰岛国家能源管理局和冰岛几家主要的能源公司在2000年成立的深层高温地热研发计划。目前的合作伙伴还包括挪威国家石油公司。其曾于2009年动工,并在地下两公里处遇到了坚硬的岩石障碍,钻头被卡,工程师不得不使用炸药来解决问题。在钻头再次被卡时,工程师还使用强酸来解决问题,但取得的进展有限。

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冰岛遍布着大大小小的地热发电厂,每个发电厂都有着多个地热井.

当火山熔岩开始渗入钻孔时,工程师明白钻头已经到达了岩浆层,很快岩浆便毁坏了钻探设备,钻孔塌陷。在项目启动时,工程师并没有打算钻进岩浆层,但这也表明深入岩浆层能够得到更多热能。其钻井顶端温度超过900摄氏度(1625华氏度),这个温度能够产生高温的超临界蒸汽。这样以来,单个地热发电井所产生的能量能够为数万家庭提供能源。

冰岛遍布着大大小小的地热发电厂,每个发电厂都有着多个地热井,可以有效利用地热资源,但大多数地热井都比较浅。但是如果想要对这种地热资源进行充分利用,地热井就需要钻得更深。岩浆层附近的高温高压能够使得单个地热井产生高达36兆瓦的电力,是现有地热井产量的10倍。单个深井产生的电力相当于现有整个地热发电厂的产量,能够为数万家庭提供电能。

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地热是世界上尚未有效开发的清洁能源之一,但是应对深井中的极端条件也是一个巨大的挑战。这就是为什么时隔7年之后,冰岛深层钻探计划再次启动,这次钻探深度有望达到5公里。

在这个深度,温度或将达到500摄氏度。水在200个大气压以及400摄氏度的高温高压下,会呈现既不是液体也不是气体,而是一种超临界的流体,可以像加压蒸汽一样流动。

Gudmundur Fridleifsson是冰岛可再生能源公司HS Orka的首席地质学家,笔者跟随其来到冰岛深层钻探计划的新址——位于西南部的雷克雅那半岛,其距离东北部的IDDP旧址约200公里。

四驱车沿着蜿蜒道路一路开去,我们逐步深入一个表面岩石层仅有一百万年历史的地区,该地区依旧被熔岩流所不断重塑,地面密布了各样颜色的条纹,看起来像熔岩流动新留下的痕迹。

我们穿过地热场,大量蒸汽逸散到空中,硫磺的臭味无处不在。Gudmundur Fridleifsson对这种气味很熟悉,“我们称之为冰岛香水。”

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在冰岛,火山是生态系统的重要组成部分,这里遍布着大大小小的活火山。六年前一座火山喷发造成整个欧洲停航数天。冰岛全国大约有30多个活火山,偶尔会喷发。

1973年,Gudmundur  Fridleifsson在威斯特曼群岛第一次看到活火山喷发,地表出现了一个约两公里长的裂缝,熔岩源源不断喷涌而出。那次熔岩喷发在当地造成逾5000人流离失所。

由于特殊的地理位置,冰岛地区火山活动异常频繁。其坐落在大西洋中部洋脊顶部,正好处于两个板块的交界处,因此地质活动异常频繁。

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我们到达目的地时,钻机正在工作,轰鸣声在冬季的旷野中回荡。工人正在将钻杆移动到适当位置并将其打入地下。此次钻探地点曾在1985年进行过地热钻探,遇到了意想不到的极端地热区。当时没有人知道该怎么办,于是便堵上了钻孔。工程项目经理Ari Stefansson指出,没人知道地下真正有什么,“我们钻的越深,发现的东西越有趣。”

Ari Stefansson坐在供热房间里,看着最新的钻探信息。屏幕上显示出各种图像信息,其中最为关键的在于钻头深度。Ari Stefansson介绍说,“现在我们的钻头深度是4090米。”仅仅在几周之前钻孔深度还是3640米,现在距离最终目标还有约1公里的距离。

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深层钻探计划所取得的岩芯

此次深层钻探的成功或将超临界流体能够广泛应用于世界各地。加利福尼亚大学河滨大学地质学家和名誉教授威尔弗雷德·埃尔德斯(Willfred Elders)正在与IDDP合作,他指向墙上的地图,介绍了世界上其他一些有地热资源的地区。

“我们可以在这里验证相关应用,然后在其他地方推广,”埃尔德斯说,加利福尼亚某地拥有着世界上最大的地热储层。

HS Orka的首席执行官Asgeir Margeirsson表示,如果深钻工程获得成功,相应的极端地热能被广泛应用,那么带来的不仅仅是廉价电力,譬如雷克雅那半岛的地热发电工厂现在就在直接向当地企业提供热水。

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雷克雅那半岛的地热发电工厂现在就在直接向当地企业提供热水

而Gudmundur Fridleifsson指出,冰岛一个专门养殖热带鱼的工厂采用地热来加热水温,而另一家公司则利用地热蒸汽来干燥鲜鱼,从而可以将鱼干在常温下出口到尼日利亚。还有道路、停车场等利用地热来融雪,Asgeir Margeirsson称“这在冬季减少了户外活动时滑倒的风险,也在一定程度上减少了医疗负担。”

此外,冰岛足球队也将欧洲杯的成功归功于当地的廉价能源,这使得他们有足够的资金来建成新的室内运动场,从而冬天能够在室内进行练习。Asgeir Margeirsson称,由于能源便宜,所以有钱建立新的体育设施。“所以我们能够在欧洲杯上取得如此的荣誉,就是这样。”

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然而,并不是所有的冰岛人都欢迎地热发电。有人认为雷克雅那半岛等领域已被电力公司过度开发,可能会导致资源消耗的速度过快。而有些人则担心钻井和注水会引发地震。这种担忧也是真实存在的。2005年,瑞士巴塞尔一个地热发电井在一系列地震后被遗弃,其中一次地震强度高达3.4级,导致建筑物部分损坏。Asgeir Margeirsson也承认,注水会引起轻微地震,但他认为轻微地震是一件好事,有助于释放地下过多的能量。

无论如何,很多人坚信地热能是解决能源危机的重要手段。英国杜伦大学Jon Gluyas指出:“地热资源是是可持续的,堪称可再生能源的银弹,且不会产生高放射性废物,”对深度钻探计划非常感兴趣的英国达勒姆大学Jon Gluyas教授指出,“譬如在英国,我们使用的能源有一半是用家庭和办公室取暖。如果使用我们所拥有的地热资源,我们至少可以持续采暖100年,同时减少近50%的二氧化碳排放。”

Gudmundur Fridleifsson和他的同事已经在计划他们的下一个项目。Gudmundur Fridleifsson透露,2020年他们计划在冰岛西南部的Hengill火山斜坡上开始钻探。

当我们开车离开雷克雅那钻探地时,他指出,总有更多的勘探需要完成。何况许多地热区的火山岩都包含了很多有价值的矿产,尤其是黄金含量相当之高,其在岩石中的比例是欧洲大陆玄武岩中黄金含量的两倍。

在回冰岛雷克雅未克的漫长道路上,远处地平线上的地热蒸汽正在蓝天下缓缓上升。每一个都在提醒我们,那里的地下所拥有的巨大财富资源。

                 

           

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