專利名稱：從不含有機物的干黑粘土、黑頁巖、深灰色泥灰?guī)r礦體就地生成人造碳氫燃料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油氣燃料工業(yè)，可用于從干黑粘土、黑頁巖、深灰色泥灰?guī)r形成人造碳氫燃料，干黑粘土、黑頁巖、深灰色泥灰?guī)r是作為無有機物的底部含砂白堊沉積生成的。
眾所周知，地球行星大地構(gòu)造力可以在幾百萬年期間把高出海平面的地球表面沉降到海平面以下幾千米深，或者把地球表面升高，從而形成山脈。如果高出海平面的地球表面在幾千年間積累了許許多多有機物，然后下沉到極度深處，則巖石中多達30％的有機物，在多種自然因素的作用下，發(fā)生變形，轉(zhuǎn)變成石油或天然氣[1-3]。在從有機物形成天然碳氫燃料的初級階段，例如由于2800米深度的壓力，在還沒有某些獨立的自然過程條件例如密閉性時，人們企圖通過有目的尋找密閉區(qū)段創(chuàng)造這些條件，然后往形成區(qū)注入只引起形成燃料的化學反應的復雜介質(zhì)來形成人造碳氫燃料[1、2]。
這個形成人造碳氫燃料方法的缺點是它依靠在已瀝青化粘土和砂土、可燃頁巖、碧玄巖上被自然界集中和積累起來的有機物儲量。以上這些巖石在極度深度，好象已由自然界準備好來造成碳氫燃料。人們僅僅加快了輸出碳氫燃料的自然過程。除此之外，在這方法中，需要有生成燃料用的地下自然密閉儲存器，而在自然條件下它們對從有機物形成人造燃料還是不夠用的。暫時人們還未學會建立這些地下密閉儲存器，以便用于從有機物人造形成碳氫燃料[2]。
本發(fā)明的目的是要給人類提供另一種形成人造碳氫燃料的方法，它不依靠巖石中有高含量碳氫化合物的現(xiàn)成有機物，而是依靠把無機化合物轉(zhuǎn)換成有機化合物的地球行星的其它自然現(xiàn)象。眾所周知，太陽以自己的輻射不斷向地球行星上層大氣每一平方米提供1.36千瓦能量，這投射到地球總共為175萬億千瓦能量。庫倫定律說明，一個物體例如太陽的電荷，作用于另一個物體，例如地球的電荷，其作用力正比于它們的電荷數(shù)量。為了使地球有自己的電荷，自然界可以做到，把太陽的部分輻射和熱能通過砂，更準確地說通過含有金屬氧化物的二氧化硅復合化合物進行轉(zhuǎn)換，這里，金屬氧化物起到電子供體的作用，保證把太陽的輻射和熱能轉(zhuǎn)換成電。在這個轉(zhuǎn)換過程中，主要金屬是鐵。根據(jù)美國地質(zhì)部門最近的數(shù)據(jù)，鐵在地球大陸地殼中的含量是地殼整個質(zhì)量的5.8％[3，42頁]。復合的硅化合物是從含少量鐵的淡水紅色的一般砂到鐵含量15～20％的深紅色粘土。但鐵的平均統(tǒng)計數(shù)為5.8％。根據(jù)行星間相互作用的宇宙定律，鐵為地球行星上必定的元素。在地表面本身及在含有許多氧的環(huán)境中，例如在濕的砂中，鐵是以三價鐵(III)的形式化學上是穩(wěn)定的。鐵是如磁鐵石(Fe3O4)、赤鐵礦(Fe2O3)和褐鐵礦(2Fe2O3·3H2O)礦物的組成部分。功率為175萬億千瓦的部分太陽輻射能轉(zhuǎn)換成太陽電能，到達地幔和地殼之間25～45千米深處的莫霍面超導層。這個電能沿著有不同導電性的地球巖石層，創(chuàng)造直流電動機的效應。因這效應所做的功，整個地殼分裂成一些構(gòu)造地質(zhì)板塊，它們有不同的移動速度，因而地殼在水平和垂直方向不斷地在移動，這是人的肉眼看不見的。因此，巖石鉆孔截面深度為1000米。據(jù)說，在過去相當長時期，普里皮亞特河河谷中的地球表面相對大洋水位升高和下降了27次。當前一次地球表面下沉時，氧含量高區(qū)域的地球表面砂中的鐵(III)下落到氧較少的區(qū)域，因為地球表面砂中的鐵上部出現(xiàn)了海，產(chǎn)生了白堊沉積，它們是防止水滲入到有三價鐵(III)的砂子的下層中的好密封膠。在這種氧含量低的區(qū)域，含有鐵(III)的礦物轉(zhuǎn)換成鐵(II)-FeCO3；FeO；FeS等[3，117頁]，其中白色菱鐵礦FeCO3處在白云石、泥灰?guī)r中，F(xiàn)eO為黑色，它把干粘土染成黑色。底部沉積黑色程度表示它們被鐵(II)-FeO飽和的程度。所有由白云石、泥灰?guī)r、泥板巖和干黑粘土組成的底部沉積本身又是碳酸鹽和硅石的基礎(chǔ)(硅石的不同的百分含量與巖石的名稱有關(guān))。如果往含鐵(II)的氧含量低的區(qū)域中送入氧含量高的介質(zhì)，例如水，則Fe(II)開始轉(zhuǎn)換成Fe(III)。底部沉積是由以上所指的沉積構(gòu)成的，含有各種不同的化學元素。在往這種環(huán)境中送入水時，產(chǎn)生許多方向的不同化學反應，生成少量的各種不同的氣體。這一點可由干黑粘土區(qū)域礦井中收集的氣體分析證實。參與這復雜反應的主要化學元素是給予我們?nèi)剂系亩r鐵(II)。鐵(II)參與的主要反應以分子形式按下列公式進行
在鐵(II)參與下的水介質(zhì)中，發(fā)生CO32-中碳和水H2O中氫還原到碳氫化合物。這種情況下釋放出來的氧與Fe(II)反應，生成Fe(III)。生成1克分子甲烷(CH4)只消耗3克分子水，而12克分子水是褐鐵礦4(Fe2O3·3H2O)的組成。在離子水平上生成碳氫燃料的結(jié)束階段為
作為最終產(chǎn)品，可能不僅僅是CH4，而且是一系列碳氫化合物。
提出的從不含有機物的干黑粘土、黑頁巖、深灰色泥灰?guī)r礦體就地形成人造碳氫燃料的目的，可在鐵的平均統(tǒng)計含量為5.8％時，通過往這些巖石的礦體區(qū)域注入計算量的水而實現(xiàn)。并且根據(jù)礦層礦體的地質(zhì)特點，生成人造碳氫燃料的方法有不同的工藝。如果在地球表面上層含水砂礦層的下面有具有良好密閉性質(zhì)的白堊礦層，白堊下面有被碳酸鹽和鐵膠結(jié)的似石砂巖礦層，且它們都未受大地構(gòu)造的損壞，則白堊和膠結(jié)砂巖幾乎完全把含水層與下面的層狀沉積分開，這一點可由沉積中有二價鐵(II)和開采這些沉積區(qū)鉀礦石的經(jīng)驗所證實。這個白堊礦層還將保持住氣體，并可把它導向到收集它的須要方向。


圖1顯示了從普里皮亞特河河床低部的沉積就地生成人造碳氫燃料的方法，其中以深度為1000米左右的礦井為例。在砂層1下面是白堊層2及被碳酸鹽和鐵膠結(jié)的砂巖層3。然后是由白云石、泥灰?guī)r、黑頁巖和干黑粘土組成的多層沉積4。鹽沉積5與底部沉積6交替出現(xiàn)。為了獲得燃料，用泵7沿礦井井孔8向礦層泵入水，并用沖刷裝置9分別灌注各礦層直到收集裝置II的排氣用洞孔10。接收裝置12接收氣體。氣體所以能到收集裝置II是因為鹽礦層未受大地構(gòu)造力損壞，對泄漏是密閉的。在Fe(II)轉(zhuǎn)換到Fe(III)時，部分出現(xiàn)中間轉(zhuǎn)換階段，出現(xiàn)不同顏色的含鐵凝膠。該凝膠在礦層中占不大的體積。一旦轉(zhuǎn)換結(jié)束，凝膠干縮，巖石礦層有層間微孔，因而伴隨有水滲入礦層。不僅可以借助排氣用的中央和周邊洞孔10，而且借助一個洞孔13經(jīng)礦層注入水形成燃料。用泵14往洞孔13泵入水到一定的壓力，然后停止給水。當?shù)V井井洞中的壓力超過鐵轉(zhuǎn)換反應的標準值時，安全閥打開，氣體進入接收裝置12。這樣的循環(huán)周期性重復。在底部鹽沉積4上面形成氣體時，膠結(jié)砂巖3和白堊沉積2可以是防止氣體任意和不受控制地進到地表面的密封膠。如果白堊密閉礦層2，砂巖3和鹽礦層5受大地構(gòu)造力和地震損壞，而且下面底部沉積又含有許多鐵(II)，則因注水產(chǎn)生的氣體可以通過在巖石層下面鋪設(shè)薄膜保護層而被捕捉住(見圖1-1)。因為預期的氣體體積計算取決于巖石中鐵(II)含量和礦層的厚度，所以可在氣體收集期間，把密封材料16鋪設(shè)到平整的地表面，把氣體收集處的整個地表面密封住。地球大地構(gòu)造力不僅可以把有鐵(II)的沉降的底部沉積下沉到1～2千米深，而且到5～7千米深，在這樣的深處形成人造碳氫燃料的工藝是一樣的。
現(xiàn)有技術(shù)文獻1.НестеровИ.И.“成形人造油氣田”公報(PAH)，1994年，第64卷，No.2，115-127頁。
2.НестеровИ.И.“黑頁巖石油”，石油和天然氣，97/5，46-52頁。
3.СкиннерБ.“地球資源人類夠用嗎？”“Mnp”，1989年。
權(quán)利要求
1.從不含有機物的干黑粘土、黑頁巖、深灰色泥灰?guī)r礦體就地形成人造碳氫燃料的方法，包括鉆井和向礦層注水，其特征在于向不含有機物、含氧量低、有鐵(II)的底部沉積礦層注入計算量的水，使鐵(II)轉(zhuǎn)換成鐵(III)，并依靠這個反應得到人造碳氫燃料，利用不受大地構(gòu)造力損壞的巖鹽形式的天然密封劑、白堊沉積和自然界膠結(jié)的砂巖形成的天然密封劑、以及依靠在天然密封劑被大地構(gòu)造損壞的地方的地表面建立人工覆蓋層，使碳氫燃料形成并在燃料收集地方積累起來。
全文摘要
本發(fā)明涉及燃料制備工業(yè)，具體地說涉及油氣工業(yè)，用于在底部沉積中形成人造碳氫燃料。本發(fā)明的目的是要向人們提供形成人造燃料的新方法。在地殼中含有5.8％的鐵，而在地球表面富氧的環(huán)境中含有三價鐵(III)的氧化物。由于大地構(gòu)造力的作用，地球表面產(chǎn)生了山脈或下沉到深處，三價鐵(III)落入氧含量少的區(qū)域，在此，轉(zhuǎn)換成鐵(II)。在沿礦井往這樣的區(qū)域注入水時，發(fā)生化學反應，其中包括鐵(II)轉(zhuǎn)換成鐵(III)。主要反應按下式進行8FeO+CaCO
文檔編號C10L3/00GK1732247SQ03825809
公開日2006年2月8日 申請日期2003年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月16日
發(fā)明者伊萬·格里戈里耶維奇·韋拉克薩 申請人:伊萬·格里戈里耶維奇·韋拉克薩