首頁 > 地熱發電:地熱井鑽探可能遭遇之問題
:::

地熱發電:地熱井鑽探可能遭遇之問題

地熱鑽井技術源自於石油鑽井技術,鑽井時可能遇到卡鑽、流體損失及腐蝕等問題,事前的地質調查與規劃生產可有效避免問題發生。台灣需要地熱能源做為基載電力的重要來源,但發展的同時也必須顧及安全性風險。
 
 

位於肯亞Menengai之地熱場址。(圖片來源:flickr ScientificDrilling)
▲位於肯亞Menengai之地熱場址。(圖片來源:flickr ScientificDrilling)

 
地熱鑽井技術基本上直接移植自石油鑽井技術,最早的鑽井紀錄是西元347年的中國,人們以竹子鑽井獲取石油,時至今日,石油工程鑽井技術已爐火純青,鑽井深度也越來越深。地熱鑽井技術與石油鑽井唯一的不同在於出產物質,由於地熱生產水與蒸氣,其所面臨的問題與油氣井截然不同。
 

地熱鑽井較常見遇到的岩性包含花崗岩、花崗閃長岩、石英、砂岩、玄武岩、火山凝灰岩等,由於不同岩性之地層會有不同的孔隙率、滲透率與地質特性,鑽井時會遇到的挑戰也有所不同。與一般油氣資源所在的沉積岩相比,地熱儲集層通常為火成岩或變質岩,因火成岩的生成來自於火山冷卻,變質岩則來自地層擠壓,高溫高壓之下形成特殊紋理結晶,兩者皆會積攢大量熱能。

 

變質岩地層通常岩盤堅硬且粗糙,可能具有高密度裂隙場,也可能遇高壓地層,鑽進時鑽進效率低,且鑽頭等機具消耗率高,紅柴林地區在鑽井過程中因遭遇堅硬的四稜砂岩,導致鑽頭磨損快速,消耗很多鑽頭。由於變質岩地層常具有裂隙場,易造成流體損失之問題。鑽井時,由於井底壓力隨深度越深與地表壓力差越大,鑽頭成受向上的力越大,就越無法往下鑽井,因此需要配合鑽井需求調製泥漿,以泥漿加壓,穩定鑽頭;但若鑽進的時候遇到高滲透率的裂隙地層,泥漿可能會瞬間大量損失到地層內,或在井壁形成泥漿餅Mud cake,因而造成鑽串被卡在井壁的現象。根據在肯亞門南蓋伊火山地熱場址的鑽井經驗,鑽井時因卡鑽而拖延的時間占總鑽井時間的12%。火成岩地層溫度通常比變質岩、沉積岩地層更高,且常有腐蝕性流體,會造成井壁與管串被腐蝕,需選用耐腐蝕材質之機具,例如含有高濃度鹽水、硫化物,有時腐蝕情況太嚴重,必須選用高單價鈦合金管材。

 
 

地熱能源為目前再生能源中最適合做為基載電力的能源,適合急需替代能源的台灣發展,但在地熱技術發展的同時不能忽略上述開發地熱可能導致的問題,應在鑽井前針對整個礦場之地質條件作完備的調查與規劃,更可透過模擬軟體預測可能遇到之困難,使地熱能源能真正無疑慮地開發使用。

 

(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫」執行團隊撰稿)

審校:沈建豪

推薦文章