鑽井成本占整個(ge) 地熱發電投資的50%以上，當鑽井深度超過5000米時，則較高的成本主要與(yu) 硬岩（抗壓強度超過200MPa）中的較低鑽進速度有關(guan) 。目前采用的鑽井工具（如聚金金剛石PCD鑽頭）因孕鑲金剛石鑽頭的破碎而造成壽命較短，鑽井作業(ye) 麵臨(lin) 耗時且昂貴的起鑽/下鑽作業(ye) 問題。一般來說，預計的建井成本會(hui) 隨深度的增加成指數增加。

德國Herrenknecht鑽機設備有限公司、位於(yu) 德國波鴻的國際地熱中心（GZB）、德國IPG激光有限公司、德國KAMAT泵設備有限公司、德國Fraunhofer生產(chan) 技術研究所（IPT）等機構正在合作開發激光噴射複合鑽井技術，目標是通過顯著降低鑽井工藝的時間和成本以確保德國的深部地熱能開發利用。

激光噴射複合鑽井技術是利用激光和高壓水力噴射結合來提高鑽井工具的鑽進速度和壽命。高達30千瓦的高功率工業(ye) 激光源將能量傳(chuan) 遞到鑽頭端麵。在機械載荷上增加熱載荷可以改善岩石粉碎過程，因為(wei) 足夠高的熱載荷可以產(chan) 生足夠大的熱應力使岩石破碎。將激光束照射到岩石麵會(hui) 產(chan) 生熱應力，並利用高壓水力噴射來保護激光光學裝置。結合機械載荷和熱載荷，機械鑽頭能夠更容易地破碎及移除岩石。隨著鑽柱上鑽壓（WOB）和扭矩的降低，有可能產(chan) 生更高的鑽進速度和更低的工具磨損。

在概念開發和設計之後，GZB於(yu) 2017年建立了等比例的實驗鑽機。裝備包括新設計的含有由IPT開發的含激光頭的6in鑽頭。通過新的“多管中管”鑽柱實現所需液體(ti) 的供應。對於(yu) 初始鑽井測試，目標是2m的淨鑽井深度。這一階段的目標是研究新技術的基本相互作用機理，特別是激光和機械岩石破碎工藝的相互耦合。其次，將利用GZB的高壓高溫模擬器（HPHT）研究原位儲(chu) 層條件對鑽井工藝和係統技術的影響。

圖1 激光噴射的示意圖

在2017年的初始測試之後，將能獲得有關(guan) 激光噴射鑽井技術有效性的準確數據。理論評估表明，利用激光噴射複合鑽井技術可將硬岩的鑽進速度增加至10m/h。與(yu) 具有低於(yu) 1.5m/h鑽進速度的最先進鑽井工藝相比，到達目標深度的淨鑽井時間減少了約7倍。由於(yu) 破碎岩石所需要的鑽壓更低，所以工具的壽命顯著增加，反過來需要更少的起鑽/下鑽次數，從(cong) 而減少總體(ti) 鑽井時間，縮短非生產(chan) 時間，以及降低工具維護的要求。即使與(yu) 常規鑽井技術相比，額外的激光部件需要支出更多的資金，但是通過節省成本，預計激光噴射複合鑽井係統的總作業(ye) 成本更低。與(yu) 最先進的鑽井過程相比，預計節約成本約10%至20%。