如果我们能够深入到地球深处，以获得经济可行性所需的条件并释放我们脚下的热量，地热能源系统就有可能为世界提供动力并成为减少温室气体排放的领先技术。奎斯公司正在开发一种具有潜在破坏性且完全独特的钻井技术来实现这一目标。
这是 Quaise 的 Matt Houde 于 6 月 15 日在世界地热大会 (WGC) 上发表的一篇论文的摘录。Houde 不仅描述了该公司在麻省理工学院开创的技术，而且还展示了几个计算和一个成本模型，展示了其技术和经济可行性。
Houde 的合著者是 Quaise 首席执行官 Carlos Araque、Impact Technologies LLC 的 Ken Oglesby 和麻省理工学院等离子体科学与融合中心 (PSFC) 的 Paul Woskov。
访问母矿脉
地热能的母带位于地球表面以下 2 到 12 英里处，那里的条件非常极端（例如，温度超过 374 摄氏度或 704 华氏度），如果可以将水抽到该区域，它将变成超临界，一个大多数人不熟悉的类似蒸汽的阶段。 （熟悉的相是液态水、冰和形成云的蒸汽。）反过来，超临界水可以携带比普通热水多 5 到 10 倍的能量，如果可以将其泵送到上方，则使其成为一种极其有效的能源接地到可以将其转化为电能的涡轮机。
今天，除了冰岛和其他相对靠近地表的地区，我们无法获得这些条件。第一个问题：我们无法深入挖掘。石油和天然气行业使用的钻机无法承受数英里以下的巨大温度和压力。
Houde 引用了能源部 2019 年Geovision报告中的一段话，该报告对美国的地热产业进行了分析：“只要钻得足够深，就可以在地球上的任何地方找到超临界资源……钻到这个深度在现有的经济上是令人望而却步的。技术……超临界资源的经济生产将需要开发全新的钻井技术和方法。”
Quaise 正在为此努力。该公司的技术取代了用毫米波能量机械破碎岩石的传统钻头（我们许多人做饭时使用的微波）。这些毫米波 (MMW) 确实会融化，然后使岩石蒸发，从而形成更深的洞。 Houde 的 WGC 演讲的标题是：“重写深地热钻探的极限：使用毫米波技术进行直接能量钻探”。
“这听起来像是科幻技术，但事实并非如此，”Houde 说。 “这绝对是真实的，而且可行且实用。这只是在实验室和现场实施和验证它的问题。”
坚实的基础
Houde 强调，Quaise 方法基于“已经成熟和商业化”的技术，该技术已经为聚变能源研究和石油和天然气行业开发了数十年。 Quaise 只是将该技术重新用于不同的应用程序。
例如，该技术的关键毫米波能量是用回旋加速器产生的，并通过波导引导至其目标（深部、热岩）。两者都是在核聚变作为能源的大约 50 年研究中发展起来的。 Quaise 技术还利用了石油和天然气行业开发的传统钻井技术。 Quaise 仍将使用这些来钻探表层到基岩，这是他们优化的目标。
然后系统将切换到 MMW 技术。后者“简化了井下的一切，因此没有什么对高温和高压特别敏感。这使我们能够缓解在这些深度使用传统机械钻机时遇到的许多问题，”Houde 说。
运行数字
Houde 提出了几个计算结果，展示了 Quaise 方法的技术可行性。例如，他表明即使进入地球几英里的钻探速度也应该与传统地热钻探的速度大致相同。此外：Quaise MMW 技术自动熔化岩石以形成坚固的玻璃“衬里”，防止孔塌陷并保护波导。向下约六英里，这将取代目前用于保护与靠近地表的传统机械钻孔相关的钻孔的水泥套管。反过来，这实际上解决了其他问题，例如与移除损坏的钻头相关的停机时间。
Houde 还介绍了关于去除汽化岩石的计算，这是使用现有的压缩机技术将吹扫气体与 MMW 能量一起泵入孔中来完成的。将一般设置视为更大吸管中的吸管。能量和气体通过内部稻草进入井下，最终到达底部的岩石并蒸发。然后携带蒸发岩石或颗粒的气体通过两根吸管之间的空间返回地面。 “我们的计算表明，颗粒可以在井下压力和流速处于现有压缩机范围内的情况下被输送到井上，”Houde 说。
Quaise 方法的经济可行性的成本模型也很有希望。 Houde 指出，很少有地热井钻过 10 公里（约 6 英里），但使用传统技术要达到这么远，每米的成本超过 5,000 美元。成本模型表明，MMW 钻孔可以达到两倍深度，钻孔成本约为每米 1,000 美元。
下一步是什么？
尽管麻省理工学院的实验表明了使用毫米波能量钻井的一般可行性，但该技术仍需在现场得到证明。 Quaise 的目标是在接下来的几年内在美国西部实现这一目标，与 Altarock、麻省理工学院的 PSFC、橡树岭国家实验室、Impact Technologies 和通用原子公司合作。
该公司的投资者包括 Advanced Research Projects Agency-Energy（Houde 是 ARPA-E 赠款的项目经理）、麻省理工学院的 The Engine、Vinod Khosla 和 Collaborative Fund 等。