地热能与其他可再生能源和化石燃料相比具有成本竞争力的潜力

清洁地热能——我们脚下的热量——如果我们能够钻得足够深以获取资源的母矿脉，那么它有可能在成本上与其他可再生能源甚至化石燃料竞争。这是石油工程师协会 (SPE) 上个月举行的地热会议上一位发言人的说法。其他发言者谈到了石油和天然气行业对该领域日益增长的兴趣、其面临的主要挑战以及有助于解决这些挑战的解决方案。

地热 2023：实现雄心是由 SPE 的苏格兰阿伯丁分部组织的。ZeGen Energy的创始人兼董事兼会议组织者 Kirsten Pasturel指出，该活动本身是地热市场吸引力增加的标志，举办时间为两天，而不是 2022 年。GeothermEx总裁 Ann Robertson-Tait对此表示同意，并补充说，她在过去一年注意到的一个趋势是，越来越多的石油和天然气公司已经开始“真正挖掘地热领域”。

为什么?“可以说，石油和天然气 [部门] 与地热的相关性高于任何其他可再生能源部门。想想看：勘探、地球科学、油井、完井……都在那里，”Pasturel 说。“石油和天然气并不能提供成功扩展地热能的所有答案，但它无疑可以帮助解决许多难题。”

走向圣杯

会议发言人、地热初创公司Quaise Energy的联合创始人马特·豪德 (Matt Houde) 说，我们脚下储存的地热能超过了我们作为一个星球每年的能源需求十亿倍。

然而，目前我们无法钻得足够深，无法解锁该资源的母矿脉，它位于地球表面以下约 2 到 12 英里处。那里的岩石非常热(温度超过 374 摄氏度或 704 华氏度)，如果可以将水泵送到该地区，它将变成超临界状态，这是大多数人不熟悉的类似蒸汽的状态。(熟悉的相是液态水、冰和形成云的水蒸气。)

反过来，超临界水所携带的能量是普通热水的 5 到 10 倍，如果可以将其泵送到地面上方的涡轮机，从而将其转化为电能，它就会成为一种极其高效的能源。侯德说，这可能会导致“与传统热液井相比，可产生的功率输出方面出现阶跃式改进”。“因此潜力巨大，但 [获取深层地热] 在经济上令人望而却步。” 传统的钻井技术无法承受数英里以下的条件。

因此，“过去几年的许多项目都专注于改进钻井，”Alberta No. 1首席执行官兼会议主讲人 Catherine Hickson 说。“如果我们要获得深层地热和更高的温度，那么钻井成本就会使地热成为一个非常昂贵的提议。”

到那里怎么走

会议上的几位演讲者谈到了钻井挑战。例如，一场会议的重点是地热钻探中的石油和天然气“推动者”，来自Roemex、Adrilltech和Expro的代表在会上描述了各种削减成本的方法。

Quaise Energy 的 Houde 与NOV次表面能源技术副总裁 Tony Pink 一起参加了题为“地热有什么热点?”的单独会议。两人讨论了他们公司正在开发的新型钻井技术。

“我们在 Quaise 的解决方案是用我们称之为毫米波钻孔的能量-物质相互作用取代机械钻孔过程，”Houde 说。那些与人们烹饪时使用的微波有关的毫米波沿着金属管道传播，最终熔化并蒸发下方深处的岩石。

与此同时，孔外环中的熔化岩石冷却并凝固形成坚固的玻璃衬管，“这可以在我们钻井时确保井眼稳定，”Houde 说。这反过来又可以取代更传统的钢和水泥套管用于该目的，这可能会在地下深处的极端条件下遇到挑战。

Quaise 技术还利用了传统的钻井技术。这些将用于钻穿地表层至深层基岩。“然后我们转向毫米波钻孔……因为我们遇到了传统钻孔作业的收益递减，”Houde 说。

Pink 描述了 NOV 的深钻方法。这些包括钻头技术的变化，例如使钻头中的金刚石更厚。NOV 还在研究非传统技术，例如粒子冲击钻。他们与Particle Drilling合作，以每分钟 1200 万颗的速度从钻头中射出 2 毫米的钢材。Pink 说，炮弹“进入井下，加速钻头，然后回到地面并被回收利用”。

削减成本

Houde 说，Quaise 毫米波工艺基本上与深度无关，因此钻孔成本将与深度成线性比例关系，而不是像传统技术那样呈指数关系。“结合超热地热井的潜力，我们相信在最保守的情况下，我们可以实现低于每兆瓦时 40 美元的平准化能源成本 (LCOE)，我们的目标温度是 10 到 20 公里的深度”

他建议其他因素，例如在较浅的深度钻探到过热温度，可以使 LCOE 降至每兆瓦时 20 美元或 30 美元以下。到那时，“它与当今的能源基础设施以及作为能源转型的一部分而上线的新能源基础设施——主要是风能和太阳能——相比，变得极具竞争力。”

厚德和平克都对未来持乐观态度。平克记得 2006 年在二叠纪盆地钻油井需要 80 到 90 天。他们现在在 15 天内钻完井。“我们已经在非常规领域做到了，我们可以在地热领域再次做到这一点。”