不久前，美國能源部能源效率與可再生能源辦公室決定投入1450萬美元研究經(jīng)費，聚焦地熱鉆井技術，促進地熱能源技術創(chuàng)新，加快地熱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

“提升地熱鉆探技術水平將有助于開發(fā)我們腳下的熱能以擴大本土能源份額。”美國能源部負責能源效率和可再生能源事務的首席助理部長幫辦丹尼爾·西蒙斯說，“地熱能是可靠的基載能源，運行穩(wěn)定又具有靈活性，可以為確保國家電網(wǎng)的穩(wěn)定性和彈性提供一系列基礎服務。”

在各類并網(wǎng)發(fā)電的能源中，地熱電站的容量因素僅次于核電站。目前，美國地熱發(fā)電裝機總量超過38 GW。根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局的勘探和評估，其水熱型地熱系統(tǒng)和增強型地熱系統(tǒng)地熱資源潛在發(fā)電裝機容量超過100 GW。但是只有技術創(chuàng)新才有可能使這些地熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂薪?jīng)濟價值的實用資源。

地熱能大多埋藏到地下2000~5000 m，地熱開發(fā)往往在比石油和天然氣開發(fā)更加復雜的地質(zhì)環(huán)境中進行，要面對惡劣的高溫高壓條件，所以對科學技術提出了很高的要求。在地熱開發(fā)過程中，鉆探工程費用可能占整個項目投資的一半以上，因此提升地熱鉆井效率尤為重要。

美國能源部這次提供的地熱研發(fā)基金將著重扶持有助于提升鉆孔時效的技術創(chuàng)新。這項基金給出了三個研究方向：減少無進尺時間的技術，包括有助于鉆探自動化的實時數(shù)據(jù)分析方法和機器學習算法、隨鉆套管護壁技術、單通完井技術、快速處理循環(huán)液漏失的技術、減小磨損以提高每套井底鉆具總進尺的技術等；提升鉆井進尺速度的技術，包括高溫高壓條件下的新型鉆進方法、材料和技術、改善震動控制和利用機械比能在保持甚至加大進尺速率的同時延長鉆頭壽命的技術、提高定向鉆探效率的導向技術等；加速地熱鉆探技術從實驗室向?qū)嶋H應用轉(zhuǎn)化的新模式，通過建立新型合作伙伴關系加快新興技術的應用和隱形知識向地熱實用技術的轉(zhuǎn)化，制定并實施鼓勵地熱產(chǎn)業(yè)內(nèi)部和地熱產(chǎn)業(yè)與其他相關產(chǎn)業(yè)之間共享數(shù)據(jù)和優(yōu)化方案的政策，探索建立第三方認證和多方協(xié)作以降低新技術應用風險的體制，開發(fā)和實施能夠更好適應地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的新的商業(yè)運作模式等。

前兩個方向是硬技術，而第三個方向則是軟技術。根據(jù)美國內(nèi)華達州和加利福尼亞州在2005~2010年期間地熱生產(chǎn)井和回灌井鉆井時效的調(diào)查，打成一口8000 ft（約2438 m）左右的地熱井約需要64天的時間，平均鉆井進尺速率為381 m/d。分別位于猶他州Milford和內(nèi)華達州Fallon的兩個能源部資助的地熱前沿技術地下試驗場的鉆井數(shù)據(jù)表明，目前鉆井過程中無進尺時間占據(jù)了鉆井周期的65%到75%。無進尺時間包括起鉆下鉆、換鉆頭、下套管、固井、測井、洗井等生產(chǎn)工作時間和處理循環(huán)液漏失、井壁坍塌、卡鉆等故障的非生產(chǎn)工作時間，以及因設備故障、工作失誤和誤工怠工等意外耗費的時間。美國能源部希望通過該項基金的設立和項目實施，全面提升地熱鉆井效率，以期到2025年使地熱鉆井時效提高一倍，把鉆井周期的平均進尺速率提高到762 m/d。