回旋管地热钻探：对采矿、石油和天然气以及氢气生产的影响
什么是回旋管地热钻探
回旋管技术
在基于等离子体的核聚变反应堆中，为了将等离子体加热到通常超过 1 亿 K 的温度，回旋管会产生毫米波电磁波，从而产生大量热量。在这些极端温度下，所有类型的固体物质都会迅速蒸发。
回旋钻孔
麻省理工学院的一家初创公司Quaise正在将同样的原理应用于钻井。通过使用回旋管蒸发地质构造，Quaise 正尝试钻探地球深处 12 英里，大约是以前钻探深度的两倍，以便在 500 摄氏度左右的温度下收获前所未有的大量地热能。需要数年甚至数十年才能完成，而回旋管钻探速度要快得多，能够在短短几个月内打出类似尺寸的钻孔。
尽管才刚刚开始试水，但如果最终在规模上取得成功，Quaise 基于回旋管的钻井系统可以提供可再生能源解决方案，最终能够满足世界 100% 的能源需求。采矿、电解制氢、橙氢、白氢、石油和天然气钻探以及核聚变等许多行业将因这种新的大量自然可再生能源供应以及突破性钻探技术的出现而受到严重扰乱。
在下文中，我们将更详细地讨论 Quaise 的流程以及回旋管地热钻井技术对采矿、石油和天然气以及氢工业的更广泛影响，以及 Alicat 设备如何为这些系统的功能增加价值，特别是在有关系统设计和优化的研究水平。
Quaise 的回旋管地热钻探工艺
回旋管钻孔的工作原理
Quaise 新型回旋管地热钻井系统的主要部件包括回旋管、吹扫气体、波导和钻井过程中产生的玻璃化钻孔。回旋管产生热量，而波导则充当主要管道系统，传递产生热量的波长。氩气吹扫气体清洁并冷却钻孔，同时喷射岩石颗粒以清洁钻孔通道。
通过使用艾里卡特质量流量控制器来确定理想的吹扫气体流速并对组件进行泄漏测试，可以改进这些系统的研究和开发。
吹扫气体流量控制
通过最大限度地减少吹扫气体的使用，可以降低系统成本。因此，通过使用 Alicat 的质量流量控制器精确控制冷氩气的流量，研究人员可以确定整个回旋管钻孔过程中使用理想的吹扫气体量。MC 系列针对此应用的一些主要优势包括：
- 精度高达读数的 ±0.6% 或满量程的 ±0.1%，以较大者为准
- 重复性高达读数的 ±0.1% + 满量程的 0.02%
- 满量程选项从 0.5 SCCM 到 5,000 SLPM
泄漏测试
艾里卡特设备在回旋管钻探研究中的另一个用途包括系统组件的泄漏测试。可以设计压力衰减和质量流量泄漏测试来确定零件的泄漏是否在公差范围内。
在压力衰减泄漏测试中，DUT（系统组件）被加压到特定压力点，然后通过关闭入口阀与其压力源隔离。M 系列等压力传感器可读取随时间变化的压降，对应于特定的泄漏率。
或者，有几种质量流量泄漏测试方法可用于此过程。
在第一种方法中，气源通过带有PC3压力控制器和 M 系列或MW 系列质量流量计的流路连接到 DUT。PC3 位于质量流量计的上游，通过管道检测质量流量控制器下游的压力。压力控制器使 DUT 保持恒定压力，同时质量流量计显示相关的泄漏率。
在第二种方法中，气源通过流线与单个 MC 系列或MCW 系列质量流量控制器连接到 DUT，保持恒定压力，同时实时读出相关泄漏率。与以前的质量流量方法相比，这种方法不太适合泄漏率较低的大型系统，因为测试工作压力需要更多的稳定时间。
对矿物开采的影响
除了用于地热能生产之外，回旋钻探还可能扰乱和彻底改变多种矿物开采实践。
对于传统采矿作业，回旋钻机可用于更快、更轻松地建造矿山，特别是在其他类型的传统钻机难以到达的环境中。
此外，回旋管钻探还可以帮助改进生物采矿等新型矿物开采方法。通过使用基于高功率回旋管的钻井系统，可以快速钻孔，喷射生物反应器产生的特殊微生物，以捕获铜或金等重要金属。
对石油和天然气行业的影响
通过使用基于高功率回旋管的钻井系统，石油和天然气行业有可能钻入传统上使用现有方法无法进入的压缩地质层，从而获得新的深层石油和天然气储量。
回旋管钻探对石油和天然气行业的另一个好处是，由于钻探过程更快，以前在某些时间范围内无利可图的项目现在可以提供更大的投资回报。
此外，回旋管钻探还可以使石油和天然气行业能够为CO 2封存创建快速而深的钻孔，从而有助于降低温室气体排放并限制气候变化的危害，同时通过税收优惠为公司节省资金。
相比之下，由于奎斯的工艺最终可能会扩大规模，生产大量清洁、可再生的地热能，因此回旋钻探也有可能降低对碳氢化合物的长期需求。因此，随着时间的推移，这项技术的扩展可能会对石油和天然气行业构成巨大威胁。
对氢工业的影响
Quaise 的新型回旋钻探地热能生产方法也可以同时作为可再生氢生产的补充和替代。
作为补充，回旋管钻探产生的地热能可以用作清洁的氢气发电电源。电解、热解和核聚变等应用都可以受益。
作为替代品，一旦规模化，回旋管钻探地热能也可能会降低目前对氢的许多用途的需求，氢是一种可能更便宜、更直接的替代品。
此外，在氢工业中，基于回旋管的钻探可能会导致当前橙色和白色氢生产工艺的技术发展。对于白氢生产，基于回旋管的钻探可用于打井以捕获天然氢，其优点与石油和天然气钻探以及矿物开采所讨论的优点类似。对于橙色氢，基于回旋管的钻探将有助于更快、更有效地钻入富含铁的地质构造，从而在生产氢气的同时封存CO 2。
正如在 Quaise 的钻孔过程中一样，在钻孔过程中可以使用 Alicat 质量流量控制器控制支持氢气生产的吹扫气体，从而实现精确、准确的吹扫气体供应。