毫米波技术为地球深部钻探带来突破*

刘文浩　编译

(中国科学院兰州文献情报中心， 兰州730000)



毫米波技术为地球深部钻探带来突破*

刘文浩※编译

(中国科学院兰州文献情报中心， 兰州730000)

2016年4月12日， 麻省理工学院(Massachusettes Institute of Technology， MIT)官方网站报道了来自该校等离子体科学与融合中心(Plasma Science and Fusion Center ， PSFC)的研究人员利用回旋振荡管开发出的一种新技术， 其利用毫米级射频波穿透坚硬的岩石， 使岩石融化、 蒸发。 该技术将不仅能加深对地壳钻探的深度， 还可以对岩石成分进行分析。 对于地球深部资源的勘探和开发具有重要意义。

地球深部具有丰富的地热资源， 其能量比全球1年所需的能量多200亿倍。 此外， 还有大量贵金属深埋地下， 地球深部还是存储核废料的理想之地， 有大量其他新资源等待探索， 但是， 穿过坚硬的地壳岩石却是探测、 利用这些资源的必要条件。 然而， 目前的钻探技术存在许多局限， 钻探往往十分昂贵， 因此很难有效获取这些资源， 而且专家预测目前的钻井技术不可能发生突破性的进步以达到更深部， 实现更廉价的钻探。 此外， 常规钻探方式还存在一个很大的问题， 即钻探深度不能超过9 km。

麻省理工学院的研究人员开发出的全新技术， 可以利用强大的毫米波资源产生比当前钻探技术高10倍以上的穿透能力， 并且更为廉价， 而且能够产生其他研究价值。 此外， 这种技术还将有望突破钻探深度限制， 实现钻探至地壳以下10 km的目标。 研究人员表示， 钻井工程师可能会对不用泥浆的钻探过程产生怀疑， 但是， 这种新技术拥有的回旋振荡管的高温将彻底地取代低温泥浆的机械功能， 并且允许钻孔机通过增压蒸发或者代替熔融提取岩石物质， 进行详细的岩石成分分析。 同时， 高温熔化的岩石将密闭钻井的井壁， 逐渐增加的高温和高压也能够防止对这种密闭环境的破坏， 因为温度在一个狭小的体积内增加， 会导致压力的增大， 这样使得钻井机可以维持良好的钻探过程， 达到比传统技术更深的钻探深度。

此外， 研究人员还表示， 这种技术的另外一个优势是， 钻探的钻杆不是圆形， 而是椭圆形。 这将形成一个基于长轴各向异性的椭圆孔， 从而克服了常规圆孔中不对称力导致的钻孔崩塌。 研究人员称， 后期还将在墨西哥柯克兰的空军研究实验室( Air Force Research Lab， AFRL)进行进一步实验， 执行比在麻省理工学院更高的实验功率， 并且研究岩石将如何被蒸发。

文献来源： Rock， drill bit， microwave: Paul Woskov explores a new path through the Earth’s crust. (2016-04-12)[2016-04-20]. http:∥news.mit.edu/2016/paul-woskov-explores-new-path-through-earth-crust-0412

* 收稿日期：2016-05-04； 采用日期： 2016-05-12。

中图分类号：P315；

文献标识码：D；

doi:10.3969/j.issn.0235-4975.2016.05.002

※通讯作者： 刘文浩， e-mail: liuwh@llas.ac.cn。