圖／宜蘭地熱三號探勘井。取自中油官網
在全球邁向淨零碳排的長征上，台灣龐大的地熱潛能，近期終於迎來政府關愛的眼神，可望將在台灣的第三個黃金寶藏掘出。其實台灣很早就在研究地熱，首座地熱發電站甚至建於1981年，是全球第14個地熱發電國，但過程中面臨的諸多物理難題，以及政策不足，導致進展牛步。
中油探採事業部門接受《遠見》專訪，解釋東台灣的岩性，對工程團隊來說有多麼「刁鑽」。原來全民當能源富豪沒那麼容易？
一般來說，地熱開發可分為前期的探勘，以及後期的建廠兩種階段。台大地質科學系教授宋聖榮指出，剛開始的探勘期，風險占整個開發過程90%以上；經過Feasibility（可行性研究）後，就進入後期建廠階段，這時風險就驟降到不足10%。前期風險過高，正是地熱發電的進展速度遠輸光、風電的關鍵原因。
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找井位3法寶：地調、物理探勘、化學調查
「風跟光，我只要風機跟太陽能板一裝，電就直接出來了，但地熱不是這樣子。」他解釋，一塊地熱是否具發電潛力，需先對地底進行探勘，「不先把地下搞清楚，風險絕對90％以上。」
但由於技術限制，目前探勘手段，地底解析度無法取得100％，存在一定誤差值，且愈深解析度就愈差，這些蘊藏在地底的熱氣大多又落在1000公尺以上的距離，因此必須要再鑽井進行驗證。而這，就是開發地熱成本最高的階段。
要讓地底解析度提高，解決方案就是多鑽幾口井進行確認，「如果我在這個區域鑽兩口井就有一口地熱井，就可以平衡回來；但如果鑽三口井才有一口，那就虧本了。」這些風險與成本門檻，都是台灣發展地熱避不開的物理難題。
「地質探勘我們基本上有3個方法，分別為地質調查、地球物理探勘、地球化學調查，」中油探採事業部執行長湯守立受訪指出，所謂的地質調查，就是跑現場，藉由河床或道路邊坡露出來的地層，了解岩石的分布狀況，找出該地區最適合的井位。
但只透過地質調查找出適合井位的機率並不高，除了因為台灣的地質條件破碎外，隨著多年發展，現今台灣的道路邊坡多有良好保護措施，「基本上看不到什麼露出的岩石」，必須依賴另兩個工具，地球物理探勘及地球化學分析的幫助。
地球物理探勘，大致就是利用震盪震源車向地底發出一個震動波，收集震動波通過不同介質的反射角度與速度等數據，透過電腦的計算，建構可能的地底模型。地球化學分析，則是藉由地質調查帶回樣本，在實驗室進行分析，了解其中的礦物成份，再和過往的資料庫進行對比，分析底下的資源，例如油氣等的可能生成區。唯有透過3種方法的交互運用，才能定出最佳井位。
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地熱開發問題：台灣東部變質岩薄硬脆，增鑽井難度
以地熱開發為例，湯守立強調，雖然工程團隊有許多儀器，「但地底下的東西我們看不到，必須先鑽一個井下去，才有辦法放儀器下去測量。」另外，地底下的地質條件變化迅速，「快得常出乎大家的預料，」尤其是以變質岩為主的東部地區，這對探勘工作又是另一個挑戰。
台灣東部的變質岩，岩性是又薄又硬又脆，讓工程人員發現地下岩層裂隙時，到底是寬是窄、是長或短，儀器得來的資訊相當有限；如果鑽到沿裂縫冒出的地熱水源，「也只能說在我們儀器能掌握的範圍內，我們可以掌握到這個熱水，但是超出範圍外，就必須再用另一口井去證實我們的預估。」
此外，鑽井也不是一個鑽頭從頭鑽到尾，工程人員必須隨時視地層岩性不同來更換鑽頭，比如鑽堅硬的地質，就要用金剛鑽頭，但若碰上軟軟的黏土層，就要換長牙鑽，過程比外界想像的還要繁複。
台灣東部的變質岩的岩性，除了高硬度外，表面相比其他岩石也更光滑，導致鑽頭進行鑽探時，常常就像鑽玻璃一樣，「力量上去它可能就滑掉了」，常常不得不暫停鑽井，抬起鑽桿換鑽頭。甚至必須因此頻頻與設備商討論，以找出最適合東台灣岩層的鑽頭，避免延誤工程進度。
土地、水、岩石，鑽井探勘3難點
中油探採事業部鑽探工程處處長陳裕國也形容，鑽井跟蓋房子相似，房子是由下往上蓋，愈蓋愈小；鑽井則是由上往下鑽，愈深愈窄。鑽機加上其他的附屬設備、發電機、鑽井液（多為泥漿），一塊鑽井平台的占地面積並不如外界想像的小。
但進行仁澤地熱的探勘作業，「一開始給我們的感覺是，那塊地並不是很大，」至於如何解決？陳裕國僅說，這方面的問題，「因地制宜」就能克服。
除了土地外，還有岩石與水的問題。因為所謂的地熱鑽井工作，其實就是在找地底下的高溫熱水爐，隨著進度的推展，地底高溫蒸氣隨時有可能竄上地表、甚至噴出宛如子彈的碎石，造成嚴重的工程意外。所幸，這類的工安挑戰，在仁澤地熱的鑽探過程中並不多見，不過在隔壁的土場地熱，就頻頻發生。
土場那邊的特性是，淺層就特別高溫，200公尺至600公尺就突然升到攝氏140度，「所以我們在土場最近打的兩口井，就會突然蹦一聲，整個噴起來，」陳裕國說，為此，工程團隊再加裝諸如防噴器等裝備，並隨時觀察井內的溫度預作準備，「我們看到（井口溫度）90度了，就要小心了」，將工安標準提升到最高等級，最大程度降低工程危險性。
儘管鑽探工程風險、技術門檻高，但這都可以藉由經驗累積，加快整體學習曲線，大幅降低後續工程的風險與成本。
以中油在台東紅葉谷打的三口地熱井來說，第三口井相較第一口井所耗費的時間，減少了40%左右。
陳裕國指出，不同地方岩性均不同，就像宜蘭跟台東的變質岩，名稱雖然都一樣，宜蘭變質岩的磨蝕性就是比較強，「但相比在仁澤，我們在土場就做了很大的改善，這些經驗再帶到台東紅葉谷，在台東打井，就真的滿舒服了。」