“波钻”是什么技能?为何能钻入地壳下20千米?

Quaise Energy是麻省理工学院的一家初创公司,总部位于波士顿和休斯顿,近期得到了4000万美元的融资,用于开拓该公司提出的一种钻探技能:“Wave Drill”(波钻)。

为什么以前的钻头钻不深

它的革命性技能可以钻入地壳下20千米!
而在此之前,环球最深的钻井曾是位于科拉半岛临近挪威国界的科拉超深钻孔,其垂直间隔为12262米,后来在2008年和2011年被在卡塔尔的阿肖辛油井(12,289米)和俄罗斯在库页岛的Odoptu OP-11油井(12,345米)陆续冲破。

但科拉超深钻孔仍旧是地球上最深的参数井(纯科学用场),为什么钻不了那么深实在从科拉超深钻孔的几次事件中可见一斑:

钻入地壳20千米释放无限能源美国公司的波钻究竟什么技能

1970年5月24日开始钻孔,到7000米处都很正常,但钻到了一个空洞区域,结果钻杆扭曲被卡住,提钻时候钻头脱落了,发生了几次;1983年到达12066米,但钻杆断裂,提起钻杆后只能从7000米处重新钻;1990年时候到达了12262米,钻杆又断了,这回不钻了,实在也没钱了;

以上只是三次比较大的灾害性事件,各种钻探的钻头过热磨损,改换比比皆是,由于地下高温,钻杆有太长,每次改换钻头都得提起钻杆然后再逐步下钻,这个韶光实在是太摧残浪费蹂躏了,而且一旦断提起钻杆的时,那么此前钻的可能有很长一段就摧残浪费蹂躏了。

右侧为数次钻孔的路线

革命性的波钻技能为何那么厉害?

Quaise Energy用的是非传统的钻头,以前都是通过切削岩层并将其带出洞口取得向下钻进深度,但Quaise Energy公司拥的却是一种革命性的微波钻头。

它是利用高功率毫米波将钻头前方的岩石蒸发,由于非打仗,也更随意马虎散热,因此它要比其它机器切削的钻头更耐高温,在Quaise Energy的方案中,将在2024年钻出与机器钻头稠浊的钻井,到2026年,将会利用钻井得到100兆瓦的电力。

无限能源到底从哪里来?地热能便是无限能源?

相信大家一定是猜到了Quaise Energy公司想利用的便是地热,由于越往地下就会越热,按每低落100米增加2℃打算,在20千米深的地下大概已经达到了400℃,水的临界温度T=374℃,以是只要达到这个深度,那么这里高温将轻而易举的将水烧开并供应源源不断的能源。

真是无限吗?答案居然是肯定的

由于它利用的是地热,只管地热也是有限的,但对付人类每年利用的能量与地热总蕴含的能量比较,那利用韶光对付人类来说差不多便是无限了!

据百度百科给出的数据,全体地球在5000米以下深度的总能量约为14.5×10^25焦耳(J),相称于4948万亿吨标准煤,按2020年环球花费约80亿吨煤炭打算,大约可以用618500年,不过这个百度这个数字该当是远远低于实际,可信度比较差,但纵然如此,也可以用靠近62万年。

以是笔者翻了维基的数据,结果查到地球的热含量约为1 × 10^19 TJ,1 TJ=1000000000000J,那么换算成焦耳该当是1 × 10^31 TJ,大约是让地球回到“零件”时期能量的10%旁边,这个数字还算靠谱,如果按烧煤算的话至少可以用620亿年,加上燃油与其他花费,怎么也得超过100亿年不是吗?以是算无限,彷佛还真没啥毛病。

可以用到太阳熄灭

实在不用到20千米那么深,干热岩的深度更浅

有一个必须理解的是,并不须要钻那么深,地壳并不是均匀同等的,有些地方由于地壳活动,岩浆间隔地表比较近,形成了火山,有的则形成了干热岩,这种深度一样平常小于5千米,乃至在2-3千米旁边,各国由于地质条件差异均有分布。

比如大规模可利用干热岩资源于青海省共和盆地,2019年在山东省日照市和威海市的部分区域创造干热岩富存区,资源量总计相称于188亿吨标准煤。
青藏高原南部约占我国大陆地区干热岩总资源量的1/5。

但干热岩难以利用

只管它埋藏比较浅,当代钻井技能可以轻易到达,但有一个问题,干热岩的利用基本须要两口井,钻探成功后须要压裂,然后一口井注水,另一口井出热水或者蒸汽,很空想不是吗?

但干热岩经由这样折腾后温度降落,蒸汽产量迅速低落,用不了几年就得换一个地方了,而有时候钻探本钱都收不回来,因此对付干热岩的利用是比较困难的,搞不好血本无归。

相信美国这家Quaise Energy公司该当会遭遇同样的问题,只管他们旨在20千米深的地下,地热能蕴藏量会更丰富,但更深的地层意味着更高的本钱,除非这种“波钻”技能可以大幅度降落钻探本钱,否则不断钻孔又不断废弃,会让这家公司发疯!

延伸阅读:地热不是无限的

上文就确定了,地热并非无限能源,它来自于地球出身时积蓄的引力坍缩能以及放射性物质的衰变能,前者可能只占1/3不到,后者占了2/3以上,地球已经出身45亿年,连最久的铀-238都已经由了半衰期,以是未来地球内核热量产出会越来越少,终极会凉凉!

而科学家估计大概在23亿年后这个日子就会到来,地球内核冷却,无法支撑内核运动,再也无法以发电机效应产生磁场,一旦磁场消逝,首先高能粒子会直接进入大气层到达地面,辐射大增,引发生命灭绝危急。

另一个严重后果则是磁场消逝,高能粒子直接轰击大气层分子,使其达到逃逸速率逐渐逃离,要不了几亿年地球大气层就跑光了,未来的地球就像现在的火星一样,这个结果实在太恐怖,不过好在是在未来几十亿年后才会发生!
(完)