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冰岛将在火山上钻出世界最深的地热井

2016-12-22 09:19:56 界面新闻   作者: 江帆  

冰岛因其特殊的地质成因拥有丰富的地热能,但没想到的是,为开发能量是传统地热井蒸汽十倍的“超临界蒸汽”,它竟然把钻井钻到了火山内部。

据BBC报道,冰岛将于今年底完成全球最深、最高温的地热钻孔建设。该钻孔名为“IDDP-2”,位于冰岛西南部雷克雅未克半岛的一座火山,目标深度为5千米,届时温度将逾500℃。

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“IDDP-2”钻孔

“IDDP-2”位于地球上两大主要构造板块——亚欧大陆和北美板块的交界活动处,两大板块分裂时溢出的上地幔物质堆积成了一座火山岛,也就是今天的冰岛。目前冰岛拥有逾300座火山,此外还遍布间歇泉,取之不尽用之不竭的地热能早已成为该国为其居民供电的主要来源之一。

该钻孔由“冰岛深钻项目(IDDP)”负责。“IDDP”是由冰岛国家能源管理局,联手该国四大能源公司于2000年成立的一个地热项目,旨在提高地热能开采的经济性。

“IDDP”项目的意义远不止是地热能的开发,其代表着对传统地热能的突破。“IDDP”项目策略的关键所在就是将地下的“超临界蒸汽”带到地面,作为一种能源进行开发。

水的临界压力是22.129MPa,临界温度是374.15℃,在满足上述高温高压的条件甚至更高时,水会变为“超临界蒸汽”,既不是液体,也不是气体,但它比前两者拥有更多的热能。研究认为,“超临界蒸汽”的特殊性质将使其产生的能量是传统地热井蒸汽的十倍。

传统地热井,指的是井深3500米左右的以地热能或水温大于30℃的温泉水来进行发电的方法和装置,分高温(高于150℃)、中温(90℃-150℃)和低温(低于90℃)三类。

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“IDDP-2”示意图

据IDDP介绍,“IDDP-2”钻孔可产生45兆瓦的电力,足以供应冰岛5万户家庭的用电。“我们希望这口井能够为全球的地热能行业打开一扇新的大门,带领其步入开采量大幅提高的新阶段。”IDDP的首席执行官Asgeir Margeirsson说,“这是个目标,也是个美好的期望,我们此前从未到达这样的深度,也从未获取温度这么高的蒸汽。”

“在雷克雅内斯半岛火山区,我们一般利用两三千米深度的蒸汽来运行电厂和生产清洁电力。”Margeirsson解释道,“需要确认的是,更深的地方是否蕴含着更多的资源。”

为获取逾400°C的“超临界蒸汽”,钻孔深度需要大于4千米。自今年8月开始,“IDDP-2”一直保持着每天连续24小时的施工建设。据IDDP官网11月27日消息,目前“IDDP-2”钻孔深度已达4.254千米,预计今年底将达到5千米的目标深度。

有观点认为,火山钻孔这种做法是对大自然复杂的构造的篡改,及对其破坏性的力量的挑战。

“如果进行顺利,未来的钻井数量将大大减少,但提供的能量不会减少,这意味着人类将减少对环境的负面影响和开发成本。”Margeirsson说,“我们也不知道结果会是什么。”

“IDDP-2”已是冰岛第二次开发“超临界蒸汽”的尝试。第一次尝试发生在2009年,“IDDP”在冰岛北部的卡拉夫拉火山区建设了“IDDP-1”,但在深度达2.1千米时触到了岩浆层,当时的视频显示钻井里冒出黑烟滚滚,钻头被摧毁。

“IDDP-2”位于的那座火山距上一次喷发已有700年之久。“我认为喷发的风险是相当小的,”剑桥大学矿物物理学教授Simon Redfern向BBC表示,“如果真的钻到了岩浆,在那样的高压下,岩浆会非常迅速地到达地表,这会对钻井作业本身造成较大的伤害,但它不太可能会导致比前者更严重的伤害了。”

在放弃“IDDP-1”之前,科学家进行了多项测试,发现蒸汽温度达到了约840华氏度(约449℃),在该温度下,该钻孔会产生36兆瓦的电力。在一段时间内,“IDDP-1”持有着世界最热钻孔的纪录。

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发电示意图

目前的“IDDP-2”已显现出击败前者的潜力。据外媒Seeker报道,早在IDDP-1开钻的五年前,IDDP-2就开始施工了。然而在当时雷克雅未克半岛地区的众多钻孔中,它在其中只是一个较浅的钻井,当时的深度为1.55英里(2.5千米)。但随后IDDP决定将其深度扩至3.11英里(约5千米),他们也希望在今年年底实现其深化的目标。

距世界上最热的钻孔“IDDP-2”为冰岛居民提供电力可能还有一段时间,一旦钻孔完成建设后,该项目还将进入一个为期两年的试验期。

除了满足能源需求外,“IDDP”项目也有助于地质学家进一步了解火山的内部构造。尽管目前冰岛拥有300多座火山,冰岛大学的火山学家Freysteinn Sigmundsson教授对BBC表示,关于火山还有很多需要了解。

“我们有很多关于火山内部构造的模型,但实际上大部分模型都是基于间接观察得出的,”他解释说。人类可以通过监测地震波,或者地球物理勘探以及地面变形来感知它们。“但实际上,有关火山内部构造的实地测量非常少,这项火山钻井工程将为地质学家提供一个独特的有利视角。”他说。




责任编辑: 曹吉生

标签: 冰岛 火山 地热井

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