專利名稱：利用結(jié)構(gòu)化基層構(gòu)造和相關(guān)的系統(tǒng)從含烴物質(zhì)中回收烴的方法
利用結(jié)構(gòu)化基層構(gòu)造和相關(guān)的系統(tǒng) 從含烴物質(zhì)中回收烴的方法
相關(guān)申請(qǐng)
01本申請(qǐng)要求于2007年2月9日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng) 60/900，505、于2007年3月12日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)60/卯6，634和于 2007年5月17日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)60/930,711的權(quán)益，它們每一篇 通過(guò)引用并入本文。
背景技術(shù)：
02盡管價(jià)格增加以及其它經(jīng)濟(jì)和地理政治因素，對(duì)化石燃料 的全球及國(guó)內(nèi)需求持續(xù)增長(zhǎng)。隨著此類需求持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)發(fā)現(xiàn)另外經(jīng) 濟(jì)可行的化石燃料來(lái)源的研究和調(diào)查相應(yīng)增加。歷史上，很多人已經(jīng) 意識(shí)到例如貯存在油頁(yè)巖、煤和瀝青砂礦床中的大量能量。然而，這 些來(lái)源就經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)性回收而言一直是一項(xiàng)有難度的挑戰(zhàn)。加拿大瀝青 砂己經(jīng)顯示，這些嘗試可以是富有成效的，盡管很多挑戰(zhàn)仍然存在， 包括環(huán)境影響、產(chǎn)品質(zhì)量和工藝時(shí)間以及其它。
03全球油頁(yè)巖儲(chǔ)量估計(jì)在兩萬(wàn)億到大約七萬(wàn)億桶油的范圍內(nèi)， 這取決于估計(jì)的來(lái)源。無(wú)論如何，這些儲(chǔ)量代表著巨大的容量并且依 然是基本未使用的資源。大量的公司和投資者不斷研究和測(cè)試從這些 儲(chǔ)量中回收油的方法。在油頁(yè)巖工業(yè)中，提取方法包括由核爆炸產(chǎn)生 的地下碎石煙道、原位方法諸如原位變換工藝(ICP)法(Shdl Oil)和在鋼 制造的干餾爐中燃燒。其它方法包括原位射頻法(微波)以及"改良的" 原位法——其中地下采礦、爆破和干餾被結(jié)合起來(lái)以從地層制造碎石， 從而允許更好的燃燒和加熱滲透性。滲透性通常是期望的，原因在于 熱解作用一一其為提取烴的方法，可以在較低的能量輸入下以更高的 質(zhì)量和更大的產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)。04在典型的油頁(yè)巖工藝中，所有的工藝都面臨經(jīng)濟(jì)和環(huán)境因 素的權(quán)衡。目前沒(méi)有單獨(dú)的工藝滿足經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和技術(shù)挑戰(zhàn)。此外，
全球變暖的問(wèn)題引發(fā)解決與此類工藝相關(guān)的二氧化碳(C02)釋放的另
外的措施。需要實(shí)現(xiàn)環(huán)境管理然而仍提供高產(chǎn)能量燃料輸出的方法。
05地下原位概念的出現(xiàn)基于它們產(chǎn)出高產(chǎn)量的能力同時(shí)避免 采礦成本。盡管可以實(shí)現(xiàn)避免采礦的成本節(jié)約，但由于頁(yè)巖極低的滲 透性，原位方法需要較長(zhǎng)時(shí)間加熱地層，取決于其性質(zhì)，該方法需要 較緩慢以及較長(zhǎng)的干餾時(shí)間以斷裂并轉(zhuǎn)化地層中的烴。通過(guò)利用原位 方法，在容量和采礦成本節(jié)約方面可以得到收獲，但是原位方法遭遇 滲透性問(wèn)題，這需要地層斷裂以及較長(zhǎng)的時(shí)間以產(chǎn)生油和氣。對(duì)于任 何原位方法而言可能最重大的挑戰(zhàn)在于不確定性和可能伴隨地下淡水 層出現(xiàn)的長(zhǎng)期潛在的水污染。在Shell的ICP方法的情況中，"冷凍壁" 被用作屏障，以便在理論上維持含水層與地下處理區(qū)域之間的隔離。 盡管這是可能的，但是沒(méi)有長(zhǎng)期的分析證實(shí)可長(zhǎng)期保證防止污染。在 缺乏保證以及甚至在更少補(bǔ)救的情況下，如果冷凍壁失敗，則期望其 它方法來(lái)解決此類環(huán)境危險(xiǎn)。
06由于這個(gè)原因以及其它原因，對(duì)可以從合適的含烴物質(zhì)提 供改進(jìn)的烴回收的方法和系統(tǒng)仍然存在需要，所述方法和系統(tǒng)具有可 接受的經(jīng)濟(jì)學(xué)并且避免了上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
07按照本發(fā)明，從含烴物質(zhì)回收烴的方法可以包括形成結(jié)構(gòu) 化滲透性控制基層構(gòu)造。該結(jié)構(gòu)化基層構(gòu)造界定出基本密閉容積。采 出的含烴物質(zhì)可以被引入該控制基層構(gòu)造中而形成含烴物質(zhì)的可滲透 體?？蓾B透體可以被充分加熱以便從中移出烴。在加熱過(guò)程中含烴物 質(zhì)可以基本上是靜止的。所移出的烴可以被收集以進(jìn)一步加工、在工
藝中作為補(bǔ)充燃料或添加劑使用，和/或無(wú)需進(jìn)一步處理而直接使用。
控制基層構(gòu)造可以包括完全加襯的不滲透壁或不滲透?jìng)?cè)壁以及基本不
滲透的底部和蓋。
08本發(fā)明能夠使困難的問(wèn)題得到解決，所述問(wèn)題與從表面或 地下開(kāi)采的含烴礦床以及從收獲的生物質(zhì)諸如油頁(yè)巖、瀝青砂、褐煤、煤和生物質(zhì)提取烴液和氣體有關(guān)。本發(fā)明有助于降低成本、增加體積 輸出、減少空氣排放、限制水消耗、防止地下含水層污染、改造表面 擾動(dòng)、減少材料處理成本、去除臟微粒以及改善回收的烴液或氣體的 組成，等等。本發(fā)明也用更安全的、更可預(yù)測(cè)的、工程化的、可觀測(cè) 的、可修復(fù)的、可修改以及可預(yù)防的水保護(hù)結(jié)構(gòu)，解決了水污染問(wèn)題。
09本發(fā)明是采礦相關(guān)的"地上"方法，然而其不限于或束縛 于常規(guī)的地上(不在原位)干餾方法。本發(fā)明對(duì)表面干餾爐的效益加以改 進(jìn)，包括更好地工藝控制溫度、壓力、注射速率、流體和氣體組成、 產(chǎn)品質(zhì)量以及由于處理和加熱采出的碎石而產(chǎn)生的更好的滲透性。按 照本發(fā)明，這些優(yōu)勢(shì)是可得到的，同時(shí)還解決了體積、加工和可放大 性問(wèn)題，這是大多數(shù)已制造的表面干餾爐不能提供的。
10可以從本發(fā)明得到的其它改進(jìn)與環(huán)境保護(hù)有關(guān)。在廢頁(yè)巖 已經(jīng)被采出并通過(guò)表面干餾爐之后，常規(guī)的表面干餾爐具有廢頁(yè)巖的 問(wèn)題。已經(jīng)被加熱改變的廢頁(yè)巖需要專門(mén)的處理以便從地表泄水區(qū)和 地下含水層回收并分離。本發(fā)明的目的以獨(dú)特聯(lián)合方法解決了回收和 干餾。關(guān)于也是現(xiàn)有表面干餾法代表性的主要問(wèn)題的空氣排放，本發(fā) 明由于其巨大的體積容量和高滲透性，可以適應(yīng)更長(zhǎng)的加熱停留時(shí)間 以及因此較低的溫度。在提取工藝中，低溫的一個(gè)好處是來(lái)自油頁(yè)巖 礦砂中碳酸鹽分解的二氧化碳產(chǎn)生可以基本上被限制，從而顯著地降 低C02排放物和大氣污染物。本發(fā)明獨(dú)特地提供了不僅一個(gè)問(wèn)題而是 許多問(wèn)題的解決方案，并且是以一體化的方法進(jìn)行的。因而，對(duì)公眾 重要的利益可以在能量產(chǎn)生、經(jīng)濟(jì)機(jī)會(huì)、環(huán)境管理和能量輸出方面實(shí) 現(xiàn)。
11根據(jù)下面舉例闡述本發(fā)明特征的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它 特征和優(yōu)勢(shì)將是明顯的。


12圖1是按照本發(fā)明 構(gòu)造的側(cè)面部分剖視示意圖。
13圖2是按照本發(fā)明 的頂視圖和平面圖。
一個(gè)實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)化滲透性控制基層 一個(gè)實(shí)施方式的多個(gè)滲透性控制蓄積池14圖3是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的滲透性控制蓄積池的側(cè) 面剖視圖。
15圖4是按照本發(fā)明實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)化基層構(gòu)造的一部分的 示意圖。
16圖5是顯示按照本發(fā)明另一實(shí)施方式的兩個(gè)滲透性控制蓄 積池之間傳熱的示意圖。
17應(yīng)當(dāng)注意，所述附圖僅僅是例證本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式并 且因此無(wú)意限定本發(fā)明的范圍。此外，所述附圖一般未按比例繪制， 而是為在圖解本發(fā)明的各方面時(shí)方便和清晰起見(jiàn)而草擬的。
具體實(shí)施例方式
18現(xiàn)在將參考示例性實(shí)施方式，并且在此將使用特定的語(yǔ)言 來(lái)描述所述示例性實(shí)施方式。然而應(yīng)當(dāng)理解，在此無(wú)意限定本發(fā)明的 范圍。本文所述的本發(fā)明特征的改變和進(jìn)一步的修改以及如本文所述 的本發(fā)明原理的另外應(yīng)用——其是相關(guān)領(lǐng)域并且已經(jīng)擁有該公開(kāi)內(nèi)容 的技術(shù)人員將會(huì)想到的，被認(rèn)為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，在本發(fā)明 的特定實(shí)施方式被公開(kāi)和描述之前，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于本文公 開(kāi)的具體方法和材料，因?yàn)檫@些在一定程度上可以變化。還應(yīng)當(dāng)理解， 本文所用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述特定實(shí)施方式的目的，并且不意圖是限定 性的，因?yàn)楸景l(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求及其等價(jià)物限定。
定義
19在描述和要求保護(hù)本發(fā)明時(shí)，將使用下列術(shù)語(yǔ)。20單數(shù)形式"一個(gè)(a)"、"一個(gè)(an)"和"該(the)"包括復(fù) 數(shù)指代，除非上下文另外明確規(guī)定。因此，例如，對(duì)"壁(a wall)" 的指代包括指一個(gè)或多個(gè)此類結(jié)構(gòu)，"可滲透體(a permeable body)" 包括指代一個(gè)或多個(gè)此類物質(zhì)，以及"加熱步驟(heating step)"指的 是一個(gè)或多個(gè)此類步驟。
21如本文所用，"參考水準(zhǔn)面以下(below grade)"和"地基
(subgrade)"是指在結(jié)構(gòu)化構(gòu)造下面支持土壤或泥土的基礎(chǔ)。因此，當(dāng) 巖石、土壤或其它物質(zhì)從一位置移走或挖掘時(shí)，表面參考水準(zhǔn)面遵循該挖掘的輪廓。術(shù)語(yǔ)"原位"、"在地層中"和"地下"因此是指在 參考水準(zhǔn)面以下的活動(dòng)或位置。
22如本文所用，"導(dǎo)管(conduit)"是指沿著指定距離的任何通 路，其可用于從一個(gè)地點(diǎn)向另一個(gè)地點(diǎn)運(yùn)送物質(zhì)和/或熱。盡管導(dǎo)管通 ?？梢允菆A形的管，但是其它非圓形的導(dǎo)管也可以是有用的。導(dǎo)管可 以有利地用于將液體引入可滲透體中或從該可滲透體提取液體、進(jìn)行 傳熱和/或輸送射頻裝置、燃料電池機(jī)構(gòu)、電阻加熱器或其它裝置。
23如本文所用，"結(jié)構(gòu)化基層構(gòu)造(constructed infrastructure)" 是指基本上全部是人造的結(jié)構(gòu)，其與通過(guò)修改或填充已有地質(zhì)地層的 孔而形成的冷凍壁、硫壁或其它屏障相反。
24結(jié)構(gòu)化滲透性控制基層構(gòu)造優(yōu)選基本上不含原狀地質(zhì)地層， 盡管該基層構(gòu)造可以鄰近或直接接觸原狀地層而形成。此種控制基層 構(gòu)造可以是獨(dú)立的或通過(guò)機(jī)械方法、化學(xué)方法或此類方法的組合連接 至原狀地層，例如利用錨、系材或其它適當(dāng)?shù)挠苍O(shè)備螺栓連接到該地 層中。
25如本文所用，"粉碎的"是指將地層或較大的團(tuán)塊破裂成 碎塊。粉碎的團(tuán)塊可以被破碎或以其他方式破裂成碎片。
26如本文所用，"含烴物質(zhì)"是指從中可以提取或得到烴類 產(chǎn)品的任何含有烴的物質(zhì)。例如，烴可以直接作為液體提取、經(jīng)由溶 劑提取而移出、直接蒸發(fā)或以其他方式從該物質(zhì)中移出。然而，許多 含烴物質(zhì)含有通過(guò)加熱和熱解作用而被轉(zhuǎn)化為烴的干酪根或?yàn)r青。含 烴物質(zhì)可以包括但不限于油頁(yè)巖、瀝青砂、煤、褐煤、瀝青、泥煤及 其他富含有機(jī)物巖石。
27如本文所用，"蓄積池(impoundment)"是指設(shè)計(jì)來(lái)容納或
保持液態(tài)和/或固態(tài)可移動(dòng)物質(zhì)累積的結(jié)構(gòu)。蓄積池通常源于至少一大 部分地基和來(lái)自土地物質(zhì)的結(jié)構(gòu)支撐。因此，本發(fā)明的控制壁不總是 具有與形成它們的土地物質(zhì)和/或地層無(wú)關(guān)的獨(dú)立強(qiáng)度或結(jié)構(gòu)完整性。
28如本文所用，"可滲透體"是指具有相對(duì)高滲透性的任何 粉碎的含烴物質(zhì)的塊，所述相對(duì)高的滲透性超過(guò)相同組成的固態(tài)原狀 地層的滲透性。適合用于本發(fā)明的可滲透體可以具有大于大約10%的 空隙體積以及通常具有大約20%至40%的空隙體積，盡管其它范圍可以是合適的。允許高滲透性促進(jìn)了通過(guò)對(duì)流作為主要的傳熱而對(duì)可滲 透體的加熱，同時(shí)也大大降低了與壓碎成微細(xì)大小相關(guān)的成本，例如
低于大約1到大約0.5英寸。
29如本文所用，"壁"是指具有滲透性控制作用以將物質(zhì)限 制在至少部分由控制壁限定的密閉容積內(nèi)的任何結(jié)構(gòu)化特征。壁可以 以任何方式定向，諸如垂直的，盡管界定該密閉容積的頂、底及其它 外形也可以是如本文所用的"壁"。
30如本文所用，"采出的"是指已經(jīng)從最初的色層分離位置 或地質(zhì)位置移到或擾動(dòng)到第二以及不同位置的物質(zhì)。通常，采出物質(zhì) 可以通過(guò)破碎、壓碎、爆炸引爆或其他方式從地質(zhì)地層中移出物質(zhì)而 產(chǎn)生。
31如本文所用，"基本靜止的"是指當(dāng)烴從含烴物質(zhì)移出時(shí)， 幾乎不動(dòng)的物質(zhì)定位，由于爆米花效應(yīng)，其具有一定程度的下沉、膨 脹余量，和/或沉降。相反，含烴物質(zhì)的任何循環(huán)和/或流動(dòng)，諸如在流 化床或旋轉(zhuǎn)干餾爐中發(fā)現(xiàn)的，包括含烴物質(zhì)的高度顯著移動(dòng)和處理。
32如本文所用，"基本的"當(dāng)用于指物質(zhì)的量或數(shù)量或其具 體特征時(shí)，是指足以提供該物質(zhì)或特征被意圖提供的效應(yīng)的量?？稍?許的精確的偏差度在一些情況下可取決于具體的上下文。類似地，"基 本上不含的"等是指在組成中缺乏所指的元素或物質(zhì)。特別地，被鑒 定為"基本不含的"的元素或者完全不存在于組成中，或者僅以足夠 小以致對(duì)該組成不具有可測(cè)量影響的量被包括。
33如本文所用，"大約"是指基于代表所指特定性質(zhì)的實(shí)驗(yàn) 誤差的偏差度。術(shù)語(yǔ)"大約"提供的范圍將取決于具體的上下文以及 特定的性質(zhì)并且是本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易辨別的。術(shù)語(yǔ)"大約"不 意欲擴(kuò)大或限制可另外被賦予特定值的等價(jià)物的程度。此外，除非另 有說(shuō)明，術(shù)語(yǔ)"大約"將明確地包括"精確地"，與下面關(guān)于范圍和數(shù)值 數(shù)據(jù)的討論一致。
34濃度、尺寸、數(shù)量及其他數(shù)值數(shù)據(jù)在此可以以范圍形式呈 現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)理解，這樣的范圍形式僅僅為方便以及簡(jiǎn)潔起見(jiàn)而使用的， 并且應(yīng)當(dāng)被靈活地解釋為不僅包括作為該范圍界限明確敘述的數(shù)值， 而且包括包含在該范圍內(nèi)的全部單個(gè)數(shù)值或亞范圍，如同各數(shù)值以及亞范圍被明確地?cái)⑹?。例如，大約1至大約200的范圍應(yīng)當(dāng)被解釋為 不僅包括明確敘述的1和大約200界限，而且包括單個(gè)大小，諸如2、 3、 4、以及亞范圍諸如10至50、 20至100等。
35如本文所用，為方便起見(jiàn)，多個(gè)項(xiàng)、結(jié)構(gòu)成分、組成元素 和/或物質(zhì)可以在共同列表中呈現(xiàn)。然而，這些列表應(yīng)當(dāng)被理解為如同 該列表的每個(gè)成員各自地被確定為單獨(dú)且獨(dú)特的成員。因此，在沒(méi)有 相反表示的情況下，此類列表的單個(gè)成員都不應(yīng)當(dāng)僅僅基于它們呈現(xiàn) 在一個(gè)共同組中而被解釋為同一列表任何其它成員的事實(shí)上的等價(jià) 物。
本發(fā)明的實(shí)施方式
36按照本發(fā)明，從含烴物質(zhì)回收烴的方法可以包括形成結(jié)構(gòu) 化滲透性控制基層構(gòu)造。該結(jié)構(gòu)化基層構(gòu)造界定出基本密閉容積。采 出的或收獲的含烴物質(zhì)可以被引入該控制基層構(gòu)造中而形成含烴物質(zhì) 的可滲透體。可滲透體可以被充分加熱以便從中移出烴。在加熱過(guò)程 中含烴物質(zhì)可以基本上是靜止的，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)化基層構(gòu)造是固定的結(jié)構(gòu)。 所移出的烴可以被收集以進(jìn)一步加工、在工藝中使用和/或如回收時(shí)使 用。
37本發(fā)明這些方面的每一方面在下面進(jìn)一步詳細(xì)地描述。結(jié) 構(gòu)化滲透性控制基層構(gòu)造可以利用現(xiàn)有的參考水準(zhǔn)面作為該結(jié)構(gòu)化基 層構(gòu)造的底部支撐和/或作為側(cè)壁支撐而形成。例如，控制基層構(gòu)造可 以作為獨(dú)立式結(jié)構(gòu)形成，即僅僅利用現(xiàn)有參考水準(zhǔn)面作為底部，其中 側(cè)壁是人造的?？蛇x地，控制基層構(gòu)造可以在挖掘的坑內(nèi)形成。無(wú)論 如何，本發(fā)明的控制基層構(gòu)造總是在參考水準(zhǔn)面以上形成。
38本發(fā)明的結(jié)構(gòu)化滲透性控制基層構(gòu)造可以包括滲透性控制 蓄積池，其界定出基本密閉容積。本發(fā)明的滲透性控制蓄積池基本上 不含原狀地質(zhì)地層。具體而言，蓄積池的滲透性控制方面可以被完全 結(jié)構(gòu)化并且人造為單獨(dú)的隔離機(jī)構(gòu)，用以防止物質(zhì)不受控制的移動(dòng)到 密閉容積中或移動(dòng)出密閉容積。
39在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，滲透性控制蓄積池可以沿著 挖掘的含烴物質(zhì)礦床的壁形成。例如，油頁(yè)巖、瀝青砂或煤可以從礦床中采出以形成大約對(duì)應(yīng)于期望的蓄積池密閉容積的凹穴。所挖掘的 凹穴然后可以用作建立滲透性控制蓄積池的形狀和支撐。
40在本發(fā)明的一個(gè)可選方面，至少一個(gè)另外的已挖掘含烴物 質(zhì)礦床可以形成，以便可以操作多個(gè)蓄積池。此外，這樣的構(gòu)造可以 促進(jìn)采出物質(zhì)的運(yùn)輸距離減小。具體地，用于任何特定密閉容積的采 出含烴物質(zhì)可以從相鄰的已挖掘含烴物質(zhì)礦床中采出。以此種方式， 可以建造結(jié)構(gòu)化構(gòu)造的網(wǎng)格，以便采出的物質(zhì)可以被立即且直接地裝 填到相鄰的蓄積池中。
41含烴礦床的采礦和/或挖掘可以利用任何合適的技術(shù)完成。 可以使用常規(guī)的露天采礦，盡管也可以利用可選的挖掘機(jī)而不必要求 輸送所采出的物質(zhì)。在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，含烴礦床可以利用起 重機(jī)懸掛的挖掘機(jī)挖掘。適當(dāng)?shù)耐诰驒C(jī)的一個(gè)實(shí)例可以包括垂直式隧 道開(kāi)挖機(jī)。這樣的機(jī)器可以被配置來(lái)挖掘在挖掘機(jī)下面的巖石和物質(zhì)。 隨著物質(zhì)被移走，挖掘機(jī)被降低以確保與地層基本上連續(xù)接觸。被移 走的物質(zhì)可以利用運(yùn)輸機(jī)或升降機(jī)傳送出挖掘區(qū)域?？蛇x地，挖掘在 含水泥漿條件下進(jìn)行，以降低灰塵問(wèn)題并且充當(dāng)潤(rùn)滑劑/冷卻劑。泥漿 物質(zhì)可以被泵出挖掘處，以在沉降槽或其它類似固體-液體分離器中進(jìn) 行固體分離，或者可以使固體直接在蓄積池中沉淀。這種方法可以容 易地與同時(shí)或順序進(jìn)行的基于溶液的金屬及其他物質(zhì)的回收結(jié)合起 來(lái)，如下面更詳細(xì)的描述。
42此外，滲透性控制蓄積池的挖掘和形成可以同時(shí)完成。例 如，挖掘機(jī)可以被配置來(lái)移出含烴物質(zhì)同時(shí)形成蓄積池的側(cè)壁。物質(zhì) 可以僅從側(cè)壁邊緣的下面移走，以便該壁可以向下導(dǎo)入，從而允許另 外的壁段疊在上面。這種方法可以允許增加深度同時(shí)在支撐性蓄積池 壁形成之前避免或降低坍塌的危險(xiǎn)。
43蓄積池可以由任何適宜的材料形成，該材料使通過(guò)蓄積池 壁的物質(zhì)傳遞得以隔離。以這樣的方式，在控制基層構(gòu)造作業(yè)期間， 壁的完整性被保持得足以基本上阻止流體不受控制的移動(dòng)到控制基層 構(gòu)造的外面。用于形成結(jié)構(gòu)化滲透性控制基層構(gòu)造的蓄積池的適當(dāng)材 料的非限定性實(shí)例可以包括粘土、膨潤(rùn)土(例如包含至少一部分膨潤(rùn)土 的粘土)、壓實(shí)填充物、耐火水泥、水泥、合成的土工格柵、玻璃纖維、鋼筋、納米碳富勒烯(fullerene)添加劑、填充的土工布袋、聚合物樹(shù)脂、 耐油的PVC襯里或其組合。改造的水泥復(fù)合物(ECC)(纖維水泥復(fù)合 材料，engineered cementitious composite)材料、纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料 等可以是特別堅(jiān)固的并且可以被容易改造以滿足特定裝置的滲透性和 溫度容限要求。作為一般的方針，在基層構(gòu)造的操作溫度下具有低滲 透性和高機(jī)械完整性的材料是優(yōu)選的，但不是必需的。例如，熔點(diǎn)在 基層構(gòu)造最大操作溫度以上的材料可以用于在加熱和回收期間以及之 后保持防漏(containment)。然而，如果非加熱緩沖區(qū)被保持在壁與可滲 透體的加熱部分之間，也可以使用較低溫度的材料。此類緩沖區(qū)可以 在從6英寸到50英尺的范圍內(nèi)，這取決于用于蓄積池的特定材料以及 可滲透體的組成。在本發(fā)明的另一個(gè)方面，蓄積池的壁可以是耐酸、 耐水和/或耐鹽水的，例如足以耐受暴露于溶劑回收和/或用酸性或鹽水 溶液的漂洗，以及蒸汽或水。對(duì)于沿著地層或其它固體支撐而形成的 蓄積池壁，該蓄積池壁可以由噴涂水泥漿、噴涂液體乳液或其它噴射 材料諸如可噴涂的耐火級(jí)水泥漿形成，所述可噴涂的耐火級(jí)水泥漿針 對(duì)地層形成密封并產(chǎn)生本發(fā)明的滲透性控制蓄積池壁。蓄積池壁可以 是基本上連續(xù)的，以便蓄積池形成足以阻止流體除進(jìn)口和出口——例 如如本文討論經(jīng)由導(dǎo)管等——以外大量移入蓄積池或從蓄積池移出的 密閉容積。以此種方式，本發(fā)明的蓄積池可以容易地滿足政府流體運(yùn) 移規(guī)章?？蛇x地，或與制造的屏障結(jié)合，部分蓄積池壁可以是原狀地 質(zhì)地層和/或壓實(shí)土。在此情況下，結(jié)構(gòu)化滲透性控制基層構(gòu)造是可滲 透和不可滲透壁的結(jié)合，如在下面更詳細(xì)地描述。
44在本發(fā)明的一個(gè)詳述的方面， 一部分含烴物質(zhì)，處理前或 處理后的，可以被用作水泥加固和/或水泥基底，其然后在適當(dāng)位置被 傾注，以形成控制基層構(gòu)造的部分或全部的壁。這些物質(zhì)可以在適當(dāng) 位置形成或者可以預(yù)先形成，然后在現(xiàn)場(chǎng)組裝而形成整體蓄積池建筑 物。例如，蓄積池可以通過(guò)在適當(dāng)位置作為整體鑄造成形、擠出、預(yù) 成形或預(yù)制件堆疊、通過(guò)水泥漿(水泥、ECC或其它適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì))連接的 混凝土板材、膨脹形式等而建造。這些形式可以依著地層建成或者可 以是獨(dú)立的結(jié)構(gòu)。形式可以由任何適當(dāng)?shù)牟牧辖ㄔ?，諸如但不限于鋼、 木材、玻璃纖維、聚合物等。形式可以在適當(dāng)位置組裝或可以利用起重機(jī)或其它適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)定向?？蛇x地，結(jié)構(gòu)化滲透性控制基層構(gòu)造可 以由用致密充填材料按層組裝的筐和/或土工合成織物形成。可以添加 任選的粘合劑，以增強(qiáng)滲透性控制壁的致密性。在本發(fā)明的又一詳述 方面，控制基層構(gòu)造可以包含或主要由密封劑、水泥漿、鋼筋、合成 粘土、膨潤(rùn)土、粘土襯砌、耐火水泥、高溫土工膜、排水管、合金片 或其組合組成。
45在一個(gè)實(shí)施方式中，蓄積池壁和底部的結(jié)構(gòu)可以包括固有
的或操縱的低質(zhì)頁(yè)巖與砂、水泥、纖維、植物纖維、納米碳、碎玻璃、 增強(qiáng)鋼、改造的碳增強(qiáng)柵格、鈣等的任何組合的多個(gè)壓實(shí)層。除此類 復(fù)合材料壁之外，可以采用通過(guò)其它不滲透性工程而防止長(zhǎng)期的流體 和氣體移動(dòng)的設(shè)計(jì)，其包括但不限于襯里、土工膜、壓實(shí)土、輸入砂、 砂礫或巖石和重力排水外形，以使流體和氣體遠(yuǎn)離不透水層而移動(dòng)到 出口 。蓄積池底部和壁結(jié)構(gòu)可以但不必包括上階的或下階的斜坡或臺(tái) 階，因?yàn)椴傻V過(guò)程的情況可以規(guī)定遵循最佳礦石品級(jí)采礦。在任何這 樣的上階的或下階的應(yīng)用中，底部水平和防漏壁結(jié)構(gòu)通?？梢韵蛞粋?cè) 或特定的中央儲(chǔ)集區(qū)(或多個(gè)儲(chǔ)集區(qū))排出或傾斜，以通過(guò)重力排水幫助 而去除流體。
46任選地，密閉容器壁和底部構(gòu)造可以包括絕緣體，其防止 熱從結(jié)構(gòu)化基層構(gòu)造向外傳遞或從主結(jié)構(gòu)化密閉防漏容器內(nèi)的內(nèi)部密 閉容器或?qū)Ч芟蛲鈧鬟f。絕緣體可以包括已制造的材料、水泥或各種 其它材料，其比周?chē)矬w即可滲透體、地層、相鄰的基層構(gòu)造等的導(dǎo) 熱性小。絕熱屏障也可以在可滲透體內(nèi)、沿著蓄積池壁、頂和/或底部 而形成。本發(fā)明的一個(gè)詳述方面包括利用可生物降解的絕緣物質(zhì)，例 如大豆絕緣體等。這與本發(fā)明這樣的實(shí)施方式一致，其中蓄積池是單 一應(yīng)用體系，以便絕緣體、管和/或其它部件可以具有相對(duì)低的使用壽 命，例如小于l-2年。這可以降低設(shè)備成本以及減少長(zhǎng)期的環(huán)境影響。
47本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和方法可以在幾乎任何規(guī)模下應(yīng)用。較大的 密閉容積和增加的蓄積池?cái)?shù)目可以容易地生產(chǎn)比得上或超過(guò)較小結(jié)構(gòu) 化基層構(gòu)造的烴類產(chǎn)品和性能。作為一例證，單蓄積池的大小可以從 數(shù)十米到數(shù)十英畝。最適宜的蓄積池尺寸可以根據(jù)含烴物質(zhì)和操作參 數(shù)而變，然而，預(yù)期適當(dāng)?shù)拿娣e范圍可以為頂部平面表面積中從大約二分之一英畝到五英畝。
48本發(fā)明的方法和基層構(gòu)造可以用于從多種含烴物質(zhì)中回收烴。本發(fā)明的一個(gè)特別的優(yōu)勢(shì)是在控制被引入密閉容積中的可滲透體的顆粒大小、條件和組成方面的寬自由度?？梢员惶幚淼牟沙龅暮瑹N物質(zhì)的非限定性實(shí)例包括油頁(yè)巖、瀝青砂、煤、褐煤、瀝青、泥煤或其組合。在一些情況中，可以期望的是提供單一類型的含烴物質(zhì)，以便可滲透體主要由上述物質(zhì)之一組成。然而，可滲透體可以包括這些物質(zhì)的混合物，以便等級(jí)、含油量、含氫量、滲透性等可以被調(diào)節(jié)以達(dá)到期望的結(jié)果。此外，不同的烴物質(zhì)可以處于多個(gè)層中或處于混合的方式諸如組合煤、油頁(yè)巖、瀝青砂、生物質(zhì)和/或泥煤。
49在一個(gè)實(shí)施方式中，基于優(yōu)化的原因，含烴物質(zhì)可以被劃分入在主結(jié)構(gòu)化基層構(gòu)造內(nèi)的各個(gè)內(nèi)部密閉容器中。例如，當(dāng)油頁(yè)巖地層被采礦時(shí)，被采礦的油頁(yè)巖地層的層和深度可能在某些深度的生產(chǎn)層中更富集。 一旦進(jìn)行爆炸、采礦、鏟起和拖拉到密閉容器內(nèi)以便于放置，更富集的含油礦石可以通過(guò)富集度來(lái)分類或混合，以實(shí)現(xiàn)最佳產(chǎn)量、更快的回收，或者實(shí)現(xiàn)在各蓄積池內(nèi)的最佳平均。此外，提供不同組成的層可以具有增加的益處。例如，瀝青砂的下層可以在油頁(yè)巖的上層下面定向。通常，該上下層可以彼此直接接觸，盡管這不是必要的。上層可以包括嵌入其中的加熱管，如在下面更詳細(xì)的描述。加熱管可以加熱油頁(yè)巖，以足夠釋放干酪根油——包括短鏈液烴，其可以充當(dāng)從瀝青砂中去除瀝青的溶劑。以這種方式，上層作為原位溶劑來(lái)源，用于增強(qiáng)從下層移出瀝青。在下層內(nèi)的加熱管是任選的，這樣該下層可以不含加熱管或者可以包括加熱管，這取決于從上層和任何其它熱源經(jīng)由向下傳遞液體而傳遞的熱的量。選擇性控制可滲透體的特征和組成的能力在最佳化油產(chǎn)量和質(zhì)量方面增加了顯著量的自由度。
50此外，在本發(fā)明的許多實(shí)施方式中，所釋放的氣態(tài)和液態(tài)產(chǎn)品充當(dāng)原位生產(chǎn)的溶劑，其增強(qiáng)干酪根移出和/或從含烴物質(zhì)中另外的烴移出。
51在本發(fā)明的又一詳述方面，可滲透體可以進(jìn)一步包含添加劑或生物質(zhì)。添加劑可以包括任何成分，其作用是增加所移出的烴的2
質(zhì)量，例如API增加、粘度減小、流動(dòng)特性改善、剩余頁(yè)巖的潤(rùn)濕降低、硫減少、氫化劑減少等。適當(dāng)?shù)奶砑觿┑姆窍薅ㄐ詫?shí)例可以包括瀝青、干酪根、丙垸、天然氣、天然氣凝析油、原油、精煉底部物質(zhì)、瀝青質(zhì)、常用溶劑、其它稀釋劑和這些物質(zhì)的組合。在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，添加劑可以包括流動(dòng)改善劑和/或氫供體劑。 一些物質(zhì)可以充當(dāng)兩種或任一種試劑以改善流動(dòng)或作為氫供體。此類添加劑的非限定性實(shí)例可以包括甲烷、天然氣凝析油、常用溶劑諸如丙酮、甲苯、苯等，及上面列舉的其他添加劑。添加劑可以用于增加任何烴類產(chǎn)品中氫碳比率，以及充當(dāng)流動(dòng)增強(qiáng)劑。例如，各種溶劑及其他添加劑可以產(chǎn)生物理混合物，其對(duì)于固體顆粒、巖石等具有降低的粘度和/或降低的親合性。此外， 一些添加劑可以與烴化學(xué)反應(yīng)和/或允許烴類產(chǎn)品的液體流動(dòng)。所使用的任何添加劑可以變成最終回收產(chǎn)品的一部分或者可以被移出并再利用或者另外處理。
52類似地，含烴物質(zhì)的生物羥基化作用以形成合成氣或其它輕質(zhì)產(chǎn)品可以利用已知的添加劑和方法來(lái)完成。也可以以類似的方式使用其他酶或生物催化劑。此外，人造物質(zhì)也可以被用作添加劑，諸如但不限于輪胎、聚合廢品或其它含烴物質(zhì)。
53盡管本發(fā)明的方法可廣泛應(yīng)用，但是作為一般的方針，可滲透體可以包括從大約1/8英寸到大約6英尺的顆粒，并且在一些情況中小于1英尺，而在其它情況下小于大約6英寸。然而，作為實(shí)際情況，大約2英寸到大約2英尺的尺寸可以提供優(yōu)良的結(jié)果，特別是大約1英尺直徑可用于油頁(yè)巖?？障犊臻g可以是決定最佳顆粒直徑的一個(gè)重要因素。作為一般的情況，可以使用任何功能的空隙空間；然而，大約15%到大約40%并且在一些情況中大約30%通常提供滲透性與可用體積有效利用之間的優(yōu)良平衡。通過(guò)改變其它參數(shù)諸如加熱導(dǎo)管位置、添加劑等，空隙體積可以稍微變化。采出的含烴物質(zhì)的機(jī)械分離使得能夠產(chǎn)生細(xì)網(wǎng)目、高滲透性的顆粒，其一旦被放入在蓄積池內(nèi)的密閉容器中則會(huì)提高散熱率。增加的滲透性允許更合理的低溫，其也有助于避免高溫，該高溫引起更多C02產(chǎn)生自碳酸鹽分解，以及相應(yīng)釋放出痕量重金屬、揮發(fā)性有機(jī)物以及可產(chǎn)生有毒流出物和/或不期望物質(zhì)的其它化合物，這些有毒流出物和/或不期望物質(zhì)必須被監(jiān)控和控制。
54在一個(gè)實(shí)施方式中，計(jì)算機(jī)輔助的采礦、礦山設(shè)計(jì)、拖運(yùn)、 爆炸、分析、裝載、運(yùn)輸、安置和防塵措施可以被用于滿足和最佳化 采出物質(zhì)運(yùn)動(dòng)到結(jié)構(gòu)化密閉防漏結(jié)構(gòu)中的速度。在本發(fā)明的一個(gè)可選 方面，本發(fā)明的蓄積池可以在含烴地層的挖掘體積中形成，盡管遠(yuǎn)離 控制基層構(gòu)造的其它位置也可以是有用的。例如， 一些含烴地層具有 相對(duì)薄的烴富集層，例如小于大約300英尺。因此，陡直采礦和鉆孔 往往不是成本有效的。在此情況下，水平采礦可以用于回收含烴物質(zhì)， 形成可滲透體。盡管水平采礦一直是一種挑戰(zhàn)性的嘗試，但是許多技 術(shù)已經(jīng)被開(kāi)發(fā)，并且繼續(xù)在開(kāi)發(fā)，其可以與本發(fā)明結(jié)合使用。在此情 況下，蓄積池的至少一部分可以跨越水平層形成，而該蓄積池的其它 部分可以沿著和/或鄰近非含烴地層形成。其它采礦方法諸如但不限于 房柱式采礦可以提供具有最小限度浪費(fèi)的有效含烴物質(zhì)來(lái)源，和/或可 以被運(yùn)輸?shù)叫罘e池并按照本發(fā)明處理的回收。
55如本文所述，關(guān)于可以針對(duì)特定裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)并最優(yōu)化的
可滲透體的性質(zhì)和特征，本發(fā)明允許較大程度的控制。蓄積池，單獨(dú) 地以及跨越多個(gè)蓄積池，可以基于物質(zhì)的不同組成、想要的產(chǎn)品等而 容易地進(jìn)行修整和分類。例如，幾個(gè)蓄積池可以用于生產(chǎn)重質(zhì)原油， 而其它的可以被配置用于生產(chǎn)輕質(zhì)產(chǎn)品和/或合成氣。潛在的分類和因 素的非限定性實(shí)例可以包括催化劑活性、針對(duì)特定產(chǎn)品的酶促反應(yīng)、 芳族化合物、含氫量、微生物菌株或目的、升級(jí)處理、目標(biāo)最終產(chǎn)品、 壓力(實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量和類型)、溫度、膨脹性能、水熱反應(yīng)、氫供體劑、
熱附加處理(superdisposition)、垃圾蓄積池、污水蓄積池、可再用的管 道及其他。典型地，這些因素中的多個(gè)可用于在給定的工程區(qū)基于不 同的產(chǎn)品和目的來(lái)構(gòu)建蓄積池。
56粉碎的含烴物質(zhì)可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞奖惶畛涞娇刂苹鶎?構(gòu)造中以形成可滲透體。 一般地，粉碎的含烴物質(zhì)可以通過(guò)傾卸、傳 送帶或其它適當(dāng)?shù)姆椒ū惠斔偷娇刂苹鶎訕?gòu)造中。如前面敘述，可滲 透體可以具有適當(dāng)高的空隙體積。無(wú)選擇的傾卸可以導(dǎo)致過(guò)度的壓實(shí) 和空隙體積降低。因此，可滲透體可以通過(guò)將含烴物質(zhì)低壓實(shí)輸送到 基層構(gòu)造中而形成。例如，隨著可滲透體被形成，收回的傳送帶可用于將物質(zhì)遞送到該可滲透體的頂面附近。以這種方法，含烴物質(zhì)可以保持顆粒之間大的空隙體積，而沒(méi)有顯著的進(jìn)一步壓碎或壓實(shí)，盡管當(dāng)可滲透體被形成時(shí)存在一些經(jīng)常由巖石靜壓力引起的小壓實(shí)程度。
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一旦期望的可滲透體已經(jīng)在控制基層構(gòu)造之內(nèi)形成，則可以引入足以開(kāi)始移出烴的熱，例如通過(guò)熱解作用。適當(dāng)?shù)臒嵩磁c可滲透體熱相關(guān)。在可滲透體之內(nèi)的最佳操作溫度可以取決于組成和期望的產(chǎn)品改變。然而，作為一般的方針，操作溫度可以從大約200下到大約750°F。整個(gè)密閉容積的溫度變化可以改變并且在一些區(qū)域可以達(dá)到高達(dá)900。F或以上。在一個(gè)實(shí)施方式中，操作溫度可以是相對(duì)較低的溫度，以促進(jìn)液態(tài)產(chǎn)物的生產(chǎn)，諸如從大約200。F到大約65(TF。該加熱步驟可以是焙燒作業(yè)，其導(dǎo)致對(duì)可滲透體的壓碎礦石的選礦。進(jìn)一步，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式包括控制溫度、壓力及其他變量，其足以主要產(chǎn)生液體產(chǎn)物以及在一些情況下基本上僅產(chǎn)生液態(tài)產(chǎn)物。通常，產(chǎn)品可以包括液態(tài)和氣態(tài)產(chǎn)物，而液態(tài)產(chǎn)物可以要求更少的加工步驟諸如洗滌機(jī)等。可滲透體相對(duì)高的滲透性允許生產(chǎn)液態(tài)烴產(chǎn)品以及最小化氣態(tài)產(chǎn)物，這在某種程度上取決于特定的原材料和操作條件。在一個(gè)實(shí)施方式中，烴類產(chǎn)品的回收基本上可以在可滲透體內(nèi)缺乏裂縫的情況下進(jìn)行。
58在本發(fā)明的一個(gè)方面，熱可以通過(guò)對(duì)流被傳遞到可滲透體。加熱的氣體可以被注入控制基層構(gòu)造中，以便當(dāng)加熱氣體貫穿可滲透體時(shí)該可滲透體主要通過(guò)對(duì)流被加熱。加熱氣體可以通過(guò)天然氣、烴產(chǎn)品或任何其它適當(dāng)?shù)膩?lái)源的燃燒而產(chǎn)生。加熱氣體可以從外部來(lái)源輸入或者從本發(fā)明的工藝回收。
59可選地，或與對(duì)流加熱結(jié)合，高度可配置的方法可以包括將多個(gè)導(dǎo)管嵌入可滲透體內(nèi)。導(dǎo)管可以被配置用作加熱管、冷卻管、傳熱管、排水管或氣體管。進(jìn)一步，在基層構(gòu)造操作期間，導(dǎo)管可以用于單一功能或者可以用于多種功能，即傳熱和排水。取決于預(yù)期功能，導(dǎo)管可以由任何適當(dāng)?shù)牟牧闲纬?。適當(dāng)?shù)牟牧系姆窍薅ㄐ詫?shí)例可以包括陶瓷管、耐火水泥管、難熔ECC管、現(xiàn)場(chǎng)澆筑管、金屬管諸如鑄鐵、不銹鋼等、聚合物諸如PVC和類似物。在一個(gè)特定實(shí)施方式中，所有的或至少一部分嵌入導(dǎo)管可以包含可降解的材料。例如，非鍍鋅6"鑄鐵管可以有效地用于單用途實(shí)施方式，并且其在蓄積池的有效期限 內(nèi)運(yùn)行優(yōu)良， 一般地小于大約2年。進(jìn)一步，多個(gè)導(dǎo)管的不同部份可 以由不同的材料形成。現(xiàn)場(chǎng)澆筑管可以特別用于非常大的密閉容積， 其中管徑超過(guò)幾英尺。這樣的管可以利用以環(huán)形形狀保持粘性流體的
軟外罩形成。例如，PVC管連同軟外罩一起可被用作該形式的一部分， 其中混凝土或其它粘性流體被泵送入PVC與軟外罩之間的環(huán)形空間中。 取決于預(yù)期功能，可以在導(dǎo)管中制造穿孔或其它孔以允許流體在導(dǎo)管 與可滲透體之間流動(dòng)。典型的操作溫度超過(guò)常規(guī)聚合物和樹(shù)脂管的熔 點(diǎn)。在一些實(shí)施方式中，導(dǎo)管可以被放置和定向，以便導(dǎo)管在基層構(gòu) 造的操作期間有意熔化或以其它方式降解。
60多個(gè)導(dǎo)管可以以任何結(jié)構(gòu)被容易地定向，無(wú)論是基本上水 平的、垂直的、傾斜的、分枝的還是其它形式。在將導(dǎo)管嵌入可滲透 體內(nèi)之前，導(dǎo)管的至少一部分可以沿著預(yù)定的通道定向。預(yù)定通道可 以被設(shè)計(jì)來(lái)改善傳熱、氣-液-固接觸，最大化在密閉容積內(nèi)的流體從 特定區(qū)域的輸出或移出等。進(jìn)一步，至少部分導(dǎo)管可以用于加熱可滲 透體。這些加熱導(dǎo)管可以被選擇性穿孔，以允許加熱氣體或其它流體 對(duì)流加熱可滲透體并在整個(gè)可滲透體中混合。穿孔可以被定位并調(diào)整 大小以在整個(gè)可滲透體中最優(yōu)化均勻和/或可控的加熱。可選地，加熱
導(dǎo)管可以形成閉合環(huán)路，以便加熱氣體或流體與可滲透體隔離。因此， "閉合環(huán)路"不一定需要再循環(huán)，而是需要加熱流體與可滲透體隔離。
以這樣的方式，加熱可以主要地或基本上僅通過(guò)從加熱流體熱傳導(dǎo)通 過(guò)導(dǎo)管壁進(jìn)入可滲透體中而完成。在閉合環(huán)路中加熱允許防止在加熱
流體與可滲透體之間的傳質(zhì)，并且可以降低氣態(tài)烴類產(chǎn)品的形成和/或 提取。
61在可滲透體的加熱或烘燒期間，超過(guò)母巖分解溫度的局部 加熱區(qū)域——經(jīng)常在大約90(TF之上，可降低產(chǎn)率并形成二氧化碳以及 可導(dǎo)致含有重金屬、可溶性有機(jī)物等的淋出液的不期望污染化合物。 本發(fā)明的加熱導(dǎo)管可以允許基本上消除此類局部化加熱部位，同時(shí)將 大多數(shù)可滲透體維持在期望的溫度范圍之內(nèi)。溫度的均勻程度可以是 成本(例如，另外的加熱導(dǎo)管)對(duì)產(chǎn)率的平衡。然而，至少大約85%的可 滲透體可以容易地維持在大約5-10%的目標(biāo)溫度范圍之內(nèi)，而基本上沒(méi)有加熱部位，即超過(guò)含烴物質(zhì)的分解溫度諸如大約800。F以及在很多情況下大約90(TF。因此，如本文所述操作，本發(fā)明的系統(tǒng)可以允許回收烴同時(shí)消除或基本上避免生產(chǎn)不希望的淋出液。盡管取決于原材料，產(chǎn)品可以顯著地改變，但是高質(zhì)量液態(tài)和氣態(tài)產(chǎn)物是可能的。按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，壓碎的油頁(yè)巖物質(zhì)可以產(chǎn)生具有從大約30到大約45的API的液態(tài)產(chǎn)物，其中大約33到大約38是現(xiàn)在典型的，其直接來(lái)自油頁(yè)巖而沒(méi)有附加處理。有趣地，本發(fā)明的實(shí)踐導(dǎo)致這樣的理解對(duì)于所回收的烴質(zhì)量，壓力似乎是比溫度和加熱時(shí)間影響小得多的因素。盡管取決于空隙空間、可滲透體的組成、質(zhì)量等，加熱時(shí)間可以顯著地改變，但是作為一般方針，時(shí)間可以在從幾天(B卩3-4天)到大約一年的范圍內(nèi)。在一個(gè)具體實(shí)例中，加熱時(shí)間可以在大約2周到大約4個(gè)月的范圍內(nèi)。在較短的停留時(shí)間，即幾分鐘到幾小時(shí)，加熱不足的油頁(yè)巖可以導(dǎo)致可濾取和/或稍微揮發(fā)性的烴形成。因此，本發(fā)明允許在中等溫度下延長(zhǎng)停留時(shí)間，以便存在于油頁(yè)巖中的有機(jī)物可以被揮發(fā)和/或碳化，留下少量的可濾取有機(jī)物。另外，下面的頁(yè)巖通常不分解或改變，這減少可溶性鹽的形成。
62此外，導(dǎo)管可以在多個(gè)蓄積池和/或控制基層構(gòu)造之中定向，以在所述結(jié)構(gòu)之間轉(zhuǎn)移流體和/或熱。導(dǎo)管可以利用常規(guī)焊接等彼此焊接。此外，導(dǎo)管可以包括允許在可滲透體中物質(zhì)膨脹和沉降期間旋轉(zhuǎn)和/或少量運(yùn)動(dòng)的接合點(diǎn)。另外，導(dǎo)管可以包括支撐系統(tǒng)，其在裝填密閉容積之前和期間以及在操作期間用于支撐導(dǎo)管組件。例如，在流體的加熱流動(dòng)期間，加熱等可以引起膨脹(壓裂或爆米花效應(yīng))或下沉，其在導(dǎo)管和相連的接合點(diǎn)上足以產(chǎn)生潛在破壞性的應(yīng)力和應(yīng)變。桁架支撐系統(tǒng)或其它類似的固定構(gòu)件可以用于降低對(duì)導(dǎo)管的損害。固定構(gòu)件可以包括水泥磚、I字梁、鋼筋、柱等，其可以與蓄積池的壁相聯(lián)，包括側(cè)壁、底部和頂部。
63可選地，在將任何開(kāi)采物質(zhì)引入密閉容積內(nèi)之前，導(dǎo)管可以被完全構(gòu)造并裝配。在設(shè)計(jì)導(dǎo)管的預(yù)定通道以及填充該體積的方法時(shí)要謹(jǐn)慎并進(jìn)行規(guī)劃，以防止當(dāng)導(dǎo)管被埋入時(shí)在填充過(guò)程中破壞該導(dǎo)管。因此，按一般規(guī)則，用于本發(fā)明的導(dǎo)管從開(kāi)始起或者在嵌入可滲透體之前即被定向，以便它們不被鉆孔。因此，可以在不進(jìn)行大規(guī)模的取心鉆進(jìn)和/或與井筒或水平鉆孔有關(guān)的復(fù)雜機(jī)械時(shí)完成導(dǎo)管的構(gòu)建及其布置。相反地，導(dǎo)管的水平或任何其它方向可以通過(guò)在用采出的含烴物質(zhì)填充基層構(gòu)造之前或與此同時(shí)裝配期望的預(yù)定通道而容易地完成。以各種幾何圖案定向的非鉆孔、手放置/起重機(jī)放置的導(dǎo)管可以布置有閥控制的連接點(diǎn)，其在密閉蓄積池內(nèi)產(chǎn)生精確的且密切地監(jiān)控的加熱。放置和分層布置導(dǎo)管的能力包括連接、支路和流量閥以及直接注入和退出點(diǎn)，其允許精確溫度和加熱速率、精確壓力和增壓率以及精確流體和氣體入口、出口以及組成混合物。例如，當(dāng)使用細(xì)菌、酶或其它生物材料時(shí)，可以在可滲透體各處容易地保持最佳溫度，以增加此類生物材料的性能、反應(yīng)和可靠性。
64導(dǎo)管通常在不同的點(diǎn)處通過(guò)結(jié)構(gòu)化基層構(gòu)造的壁。由于溫差和容限，在壁與導(dǎo)管之間的界面處包括絕緣材料可以是有益的。該界面的尺寸可以被最小化，同時(shí)在基層構(gòu)造啟動(dòng)、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行、波動(dòng)操作條件和停工期間還允許熱膨脹差異的空間。該界面還可以包括絕緣材料和密封裝置，其防止烴或其它物質(zhì)從控制基層構(gòu)造中不受控制的釋放。適當(dāng)材料的非限定性實(shí)例可以包括高溫墊圈、金屬合金、陶瓷、粘土或礦物質(zhì)襯墊、復(fù)合材料或者其它具有高于典型操作溫度的熔點(diǎn)的物質(zhì)，并且其充當(dāng)由控制基層構(gòu)造的壁提供的滲透性控制的延長(zhǎng)部分。
65此外，結(jié)構(gòu)化基層構(gòu)造的壁可以被配置以最小化熱損失。在一個(gè)方面，該壁可以被構(gòu)造具有基本均勻的厚度，該厚度被最佳化以提供足夠的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)還最小化導(dǎo)管所經(jīng)過(guò)的壁材料的體積。具體地，過(guò)于厚的壁可減少通過(guò)經(jīng)由傳導(dǎo)吸收熱而被傳遞進(jìn)入可滲透體的熱的量。反之，該壁還可以充當(dāng)熱屏障以便在操作期間一定程度上隔絕可滲透體并保持其中的熱。
66在一個(gè)實(shí)施方式中，在可滲透體內(nèi)的流體和氣體化合物可以利用例如通過(guò)氣體的誘導(dǎo)壓力或來(lái)自堆積碎石的堆積巖石靜壓力而改變?yōu)槠谕奶崛‘a(chǎn)品。因此， 一些程度的提級(jí)和/或改性可以與本發(fā)明的回收過(guò)程一起完成。此外，某些含烴物質(zhì)可需要利用特定的稀釋劑或其它物質(zhì)來(lái)處理。例如，按照眾所周知的機(jī)理，瀝青砂的處理可以通過(guò)蒸汽注入或溶劑注射以促進(jìn)瀝青從砂粒中分離而容易地完成。67牢記上述描述，圖1描繪了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的側(cè)視圖， 其顯示了修建的密閉防漏和提取蓄積池100，其中現(xiàn)有的參考水準(zhǔn)面 108被主要用作不滲透性底層112的支撐。外部密閉蓄積池側(cè)壁102 提供了防漏并且可以但是不必由內(nèi)壁104細(xì)分。細(xì)分可以在蓄積池100 的更大密閉防漏容器內(nèi)產(chǎn)生單獨(dú)的防漏密閉容器122，其可以是任何幾 何形狀、大小或細(xì)分部分。此外，細(xì)分可以是水平或垂直堆疊的。通 過(guò)產(chǎn)生單獨(dú)的防漏密閉容器122或室，低級(jí)物質(zhì)、各種氣體、各種液 體、各種處理階段、各種酶或微生物學(xué)類型的或者其它期望的和分段 的處理的分類可以被容易地容納。被構(gòu)造為較大結(jié)構(gòu)化密閉容器內(nèi)的 筒倉(cāng)的分開(kāi)的密閉容器還可以被設(shè)計(jì)，以提供分段和順序的處理、溫 度、氣體和流體組成以及熱轉(zhuǎn)移。這樣的分開(kāi)的密閉容器可以提供另 外的環(huán)境監(jiān)測(cè)以及可以由類似于主外壁的順排和加工的尾部護(hù)臺(tái) (tailing berm)建造。在一個(gè)實(shí)施方式中，在蓄積池100內(nèi)的分開(kāi)部分可 用于在缺乏外部加熱的情況下隔離地放置物質(zhì)，或者意圖限制或控制 燃燒或者溶劑應(yīng)用。具有較低含量的烴的物質(zhì)可以用作燃燒材料或作 為填充或護(hù)壁建造材料。不滿足各種截止級(jí)閾值的物質(zhì)還可以被隔離， 而無(wú)需對(duì)致力于此種目的的蓄積池改變。在此類實(shí)施方式中，這樣的 區(qū)域可以被完全隔離或者熱、溶劑、氣體、液體等繞道通過(guò)它。任選 的監(jiān)視裝置和/或設(shè)備可以永久地或暫時(shí)地安置在蓄積池內(nèi)或者蓄積池 的外周，以便確認(rèn)被隔離物質(zhì)被防漏。
68壁102和104以及蓋116和不滲透層112可以由筐146和/ 或填充壓實(shí)而分層布置的土工格柵148來(lái)建造并加固?？蛇x地，這些 壁102、 104、 116和112——其構(gòu)成滲透性控制蓄積池和一起限定了密 閉容積——可以由如前所述的任意其它合適的材料形成。在該實(shí)施方 式中，蓄積池100包括側(cè)壁102和104，它們是自支承式的。在一個(gè)實(shí) 施方式中，尾部護(hù)臺(tái)(tailing berms)、壁以及底部可以基于結(jié)構(gòu)以及滲 透性而被壓實(shí)并建造。在滲透性控制層之前或與滲透性控制層——其 可以包括砂、粘土、膨潤(rùn)土、砂礫、水泥、水泥漿、鋼筋水泥、耐火 水泥、絕緣體、土工膜、排水管、穿透加熱管的耐熱絕緣體等——結(jié) 合，可以包括應(yīng)用壓實(shí)的土工格柵及其它錨定物結(jié)構(gòu)用以支撐護(hù)臺(tái)和 堤。69在一個(gè)可選實(shí)施方式中，滲透性控制蓄積池可以包括為壓 實(shí)土和/或原狀地質(zhì)地層的側(cè)壁，而蓋和底部是不滲透性的。具體地， 在這樣的實(shí)施方式中，不滲透性蓋可用于防止揮發(fā)物和氣體從蓄積池 不受控制的逸出，以便可以使用適當(dāng)?shù)臍怏w收集出口。類似地，不滲 透性底部可用于容納和引導(dǎo)所收集的液體至適當(dāng)?shù)某隹谥T如排放系統(tǒng) 133，以從蓄積池的較低區(qū)域移出液體產(chǎn)品。盡管在一些實(shí)施方式中不 滲透性側(cè)壁可以是期望的，但是此類不滲透性側(cè)壁并不總是需要。在 一些情況下，側(cè)壁可以是暴露的原狀土或壓實(shí)的填充物或土或者其它 滲透性材料。具有可滲透?jìng)?cè)壁可允許來(lái)自蓄積池的一些小的氣體和/或 液體出口。
70在結(jié)構(gòu)化密閉防漏容器的上面、下面、周?chē)约案浇?，環(huán) 境水文學(xué)測(cè)量裝置可以被建造以便在作業(yè)期間將地表水重新引導(dǎo)遠(yuǎn)離 密閉壁、底部、蓋等。此外，重力輔助的排水管和機(jī)構(gòu)可以被用于聚 集和引導(dǎo)密閉容積內(nèi)的流體、液體或溶劑根據(jù)需要到達(dá)中央聚集管、 泵送管、冷凝管、加熱管、分段和排放管、筒倉(cāng)、槽和/或井。以類似 的方式，可以再循環(huán)有意引入的蒸汽和/或水，例如用于瀝青砂瀝青處 理。
71
一旦壁結(jié)構(gòu)102和104已經(jīng)在結(jié)構(gòu)化和不滲透性底層112 ——其始于地表面106——之上被構(gòu)造，采出的碎石120 (其可以按照 大小或烴富集度被壓碎或分級(jí))可以分層放置在所布置的管狀加熱管 118、流體排放管124和或氣體聚集或注射管126上(或緊挨著它們)。 這些管可以被定向并且以任何最佳流型、角度、長(zhǎng)度、大小、體積、 交叉、柵格、壁大小、合金結(jié)構(gòu)、射孔設(shè)計(jì)、注射速率和提取率來(lái)設(shè) 計(jì)。在一些情況下，管諸如那些用于傳熱的管可以被連接至熱源134、 再循環(huán)通過(guò)熱源134或從熱源134取得熱?？蛇x地或結(jié)合地，回收的 氣體可以通過(guò)冷凝塔140被冷凝。通過(guò)該冷凝塔回收的熱可以任選地 被用于可滲透體的補(bǔ)充加熱或用于其它處理需要。
72熱源134可以取得、增強(qiáng)、聚集、產(chǎn)生、結(jié)合、分離、傳 遞或包括源自任何適當(dāng)?shù)臒嵩吹臒?，所述適當(dāng)?shù)臒嵩窗ǖ幌抻谌?料電池、固體氧化物燃料電池、太陽(yáng)能源、風(fēng)源、液態(tài)烴或氣體燃燒 加熱器、地?zé)釤嵩?、核電站、燃煤電廠、射頻發(fā)熱、波能、無(wú)焰燃燒合。在一些情況下，可以使用電阻 加熱器或其它加熱器，盡管固體氧化物燃料電池和基于燃燒的加熱器 是目前優(yōu)選的。在一些場(chǎng)所，地?zé)崴梢砸宰銐虻牧垦h(huán)到表面以加 熱可滲透體并且被引入基層構(gòu)造中。
73在另一個(gè)實(shí)施方式中，導(dǎo)電材料可以分布遍及可滲透體并
且電流可以經(jīng)過(guò)導(dǎo)電材料以足夠發(fā)熱。導(dǎo)電材料可以包括但不限于金 屬片或珠、導(dǎo)電水泥、涂敷金屬的顆粒、金屬陶瓷復(fù)合材料、導(dǎo)電半 金屬碳化物、煅燒石油焦炭、敷設(shè)金屬絲、這些材料的組合等。導(dǎo)電 材料可以被預(yù)先混合，具有各種網(wǎng)孔大小或所述材料可以在可滲透體 形成之后被引入可滲透體中。
74液體或氣體可以從熱源134轉(zhuǎn)移熱，或在另一個(gè)實(shí)施方式 中，在烴液或氣體燃燒的情況下，射頻發(fā)生器(微波)、燃料電池或固體 氧化物燃料電池都可以但事實(shí)上不必在密閉蓄積池區(qū)域114或122之 內(nèi)產(chǎn)生熱。在一個(gè)實(shí)施方式中，可滲透體的加熱可以通過(guò)來(lái)自烴燃燒 的對(duì)流加熱來(lái)完成。特別感興趣的是在化學(xué)計(jì)量條件下進(jìn)行的燃料與 氧的烴燃燒?；瘜W(xué)計(jì)量條件可以允許顯著地增加加熱氣體溫度?；瘜W(xué) 計(jì)量燃燒可以使用純氧源但通常不需要純氧源，純氧源可以通過(guò)已知 的技術(shù)包括但不限于氧濃縮器、膜、電解等提供。在一些實(shí)施方式中， 氧可以自具有化學(xué)計(jì)量數(shù)量的氧和氫的氣體提供。燃燒廢氣可以被引 入超高溫?fù)Q熱器，例如陶器或操作溫度在大約2500。F之上的其它適當(dāng) 的材料。從周?chē)h(huán)境中獲得或從其它工藝再循環(huán)的空氣可以經(jīng)過(guò)該超 高溫?fù)Q熱器被加熱，然后被送至蓄積池用于加熱可滲透體。燃燒廢氣 然后可以被隔離，而無(wú)需迸一步的分離，也就是說(shuō)，這是因?yàn)樵搹U氣 主要是二氧化碳和水。
75為了最小化熱損失，在燃燒室、換熱器和蓄積池之間的距 離可以被最小化。因此，在一個(gè)具體詳述的實(shí)施方式中，便攜式燃燒 室可以附著于單獨(dú)加熱導(dǎo)管或較小的導(dǎo)管分段。便攜式燃燒室或燃燒 器可以獨(dú)立地提供大約100,000 Btu到大約1，000，000Btu，其中每管大 約600,000 Btu通常是足夠的。
76可選地，密閉容器內(nèi)燃燒可以在主要的結(jié)構(gòu)化密閉防漏結(jié) 構(gòu)內(nèi)的分隔的密閉容器內(nèi)部開(kāi)始。該過(guò)程部分燃燒含烴物質(zhì)以提供熱和內(nèi)在的熱解。有害的空氣排放物144一旦從密閉防漏容器114、 122 或從熱源134中導(dǎo)出并通過(guò)已鉆的井筒142輸送，則可以被捕捉并隔 離在地層108中。熱源134還可以產(chǎn)生電并經(jīng)過(guò)電傳輸線150傳遞、 轉(zhuǎn)換或供電。從密閉蓄積池處理區(qū)域114或122提取的液體或氣體可 以被貯存在附近的收集槽136中或貯存在密閉防漏容器114或122內(nèi)。 例如，不滲透性底層112可以包括傾斜區(qū)域110，其引導(dǎo)液體走向排放 系統(tǒng)133，在那里液體被導(dǎo)入收集槽。
77當(dāng)碎石物質(zhì)120與管道118、 124、 126和128 —起放置時(shí)， 預(yù)期各種測(cè)量設(shè)備或傳感器130可在提取過(guò)程期間監(jiān)控建造的密閉防 漏蓄積池100之內(nèi)、其周?chē)蛘咴谄湎旅娴臏囟?、壓力、流體、氣體、 組成、加熱速率、密度以及所有其它工藝屬性。此類監(jiān)控設(shè)備和傳感 器130可以分布在任何地方——所布置的管道118、 124、 126和128 之內(nèi)、其周?chē)?、其一部分、與其相連或者在其頂部上，或者在碎石物 質(zhì)120或不滲透性阻擋區(qū)112的頂部、被其覆蓋或者埋入其內(nèi)。
78隨著所放置的碎石物質(zhì)120填充密閉處理區(qū)域114或122， 120變成了建造的不滲透性蓋阻擋區(qū)138和壁屏障結(jié)構(gòu)170的頂部支 撐，其可以包括不滲透性和建造的流體和氣體屏障或結(jié)構(gòu)化密閉結(jié)構(gòu) 的任何組合，所述結(jié)構(gòu)包含可組成112的那些，其包括但不限于粘土 162、壓實(shí)填充物或引入物質(zhì)164、包含水泥或耐火水泥的材料166、 土工合成膜、襯里或絕緣體168。在138之上，充填材料116被放置， 以在密閉處理區(qū)域114或122上產(chǎn)生巖石靜壓力。用足夠的壓實(shí)填充 物覆蓋可滲透體以在可滲透體內(nèi)產(chǎn)生增加的巖石靜壓力可以有助于進(jìn) 一步增加烴產(chǎn)品質(zhì)量。壓實(shí)填充物頂部可以基本上覆蓋可滲透體，而 可滲透體返過(guò)來(lái)可以基本上支撐該壓實(shí)填充物頂部。壓實(shí)填充物頂部 進(jìn)一步對(duì)移出的烴可以是足夠地不滲透的，或者可以以類似于側(cè)壁和/ 或底壁的方式增加另外的滲透性控制材料層。 一旦被提取、處理或再 循環(huán)——情況可以是經(jīng)過(guò)任意的管道118、 124、 126或128，通過(guò)增加 任何氣體或流體，附加壓力可以被引入提取密閉處理區(qū)域114或122 中。相對(duì)于密閉蓄積池100內(nèi)的加熱、提取、穩(wěn)定、隔離、蓄積、提 級(jí)、精煉或結(jié)構(gòu)分析工藝，全部相關(guān)的測(cè)量、優(yōu)化率、注射速率、提 取速率、溫度、加熱速率、流速、壓力比率、容量指示器、化學(xué)組成或其它數(shù)據(jù)，通過(guò)連接至計(jì)算裝置132而被預(yù)期，所述計(jì)算裝置132 操作計(jì)算機(jī)軟件以進(jìn)行管理、計(jì)算和優(yōu)化整個(gè)工藝。此外，取心鉆進(jìn)、 地質(zhì)儲(chǔ)量分析以及地層在爆炸、開(kāi)采和運(yùn)輸之前的試驗(yàn)?zāi)Ｐ?或者在這 些任務(wù)之前、之后或期間的任意時(shí)刻)可以充當(dāng)數(shù)據(jù)輸入進(jìn)入計(jì)算機(jī)控 制的機(jī)構(gòu)中，其操作軟件以鑒定最佳放置、尺寸、被校準(zhǔn)并交叉引用 以達(dá)到期望生產(chǎn)率的體積和設(shè)計(jì)、壓力、溫度、熱量輸入速率、氣體 重量百分?jǐn)?shù)、氣體注入組成、熱容量、滲透性、孔隙率、化學(xué)組成和 礦物組成、壓實(shí)、密度。此類分析和測(cè)定可以包括其它因素像氣象數(shù) 據(jù)因素，諸如影響結(jié)構(gòu)化基層構(gòu)造的總體性能的溫度和空氣濕度量。 其它數(shù)據(jù)諸如礦石水分含量、烴富集度、重量、篩目尺寸和礦物組成 以及地質(zhì)組成可以被用作輸入，包括產(chǎn)生項(xiàng)目現(xiàn)金流通、債務(wù)還本付 息和內(nèi)部報(bào)酬率的貨幣的時(shí)間價(jià)值數(shù)據(jù)組。
79圖2A顯示了蓄積池的集合，包括未覆蓋的或打開(kāi)蓋的密閉 蓄積池100，其含有在采礦場(chǎng)200內(nèi)部的分開(kāi)的密閉蓄積池122，采礦 場(chǎng)200具有各種高度的臺(tái)階式采礦。圖2B僅為清楚起見(jiàn)圖解了無(wú)相關(guān) 導(dǎo)管及其他方面的單個(gè)蓄積池122。該蓄積池可以類似于在圖1圖解的 蓄積池或任何其它結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方式中，預(yù)期開(kāi)采的碎石可以沿 著斜道230或經(jīng)過(guò)運(yùn)輸機(jī)232被傳輸?shù)讲傻V場(chǎng)密閉蓄積池100和122， 而不需任何采礦運(yùn)輸卡車(chē)。
80圖3顯示了在密閉蓄積池100下面的建造的滲透阻擋層112， 其中蓋覆蓋材料或填充物302在密閉蓄積池100的側(cè)面和頂端上，以 最終(按照工藝)覆蓋和利用新的地表300?？赡芤呀?jīng)暫時(shí)從該地區(qū)移走 的本土植物可以重新栽培諸如樹(shù)306。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)化基層構(gòu)造通?？?以是單一用途的結(jié)構(gòu)，其可以在最小限度的附加補(bǔ)救下容易地且安全 地關(guān)閉。這可以顯著地降低與移動(dòng)大量消耗材料有關(guān)的成本。然而， 在一些情況下，結(jié)構(gòu)化基層構(gòu)造可以被挖掘和再利用。 一些裝置諸如 射頻(RF)機(jī)構(gòu)、管材、設(shè)備和發(fā)射器可以在烴回收完成后從結(jié)構(gòu)化蓄 積池內(nèi)回收。
81圖4顯示了計(jì)算機(jī)工具130，其控制在集合蓄積池100內(nèi)的 細(xì)分蓄積池122中的過(guò)程期間連接到熱源134的導(dǎo)管118、 126或128 的各種性質(zhì)輸入和輸出，以控制可滲透體的加熱。熱可以任選地是閉合環(huán)路，這樣氣體經(jīng)過(guò)回流管135返回?zé)嵩椿蛘吡硗獗灰龑?dǎo)遠(yuǎn)離蓄積 池。類似地，從蓄積池收集的液體和蒸汽可以被監(jiān)控并分別收集在槽 136和冷凝塔140中。例如，液體產(chǎn)品可以經(jīng)由排放系統(tǒng)(未顯示)收集 并貯存在收集槽136中。來(lái)自各蓄積池的蒸汽產(chǎn)品可以經(jīng)由適當(dāng)?shù)臍?體收集系統(tǒng)收集并被引導(dǎo)至冷凝塔?？衫淠漠a(chǎn)品典型地是高質(zhì)量烴， 例如煤油、噴氣燃料或其它高級(jí)燃料，并且可以被單獨(dú)儲(chǔ)存在可冷凝 槽141中。類似地，不冷凝部分可以被導(dǎo)向該工藝的其它部分或貯存 在槽143中。如前面所述，液體和蒸汽產(chǎn)品可以結(jié)合，或者更經(jīng)常而 言，留下作為分離的產(chǎn)品，這取決于可冷凝性、目標(biāo)產(chǎn)品等。 一部分 蒸汽產(chǎn)品可以被冷凝并在槽136中與液體產(chǎn)品組合。然而，許多的蒸 汽產(chǎn)物將是C4和可以燃燒、銷售或在該工藝內(nèi)使用的更輕氣體。例如， 氫氣可以利用常規(guī)氣體分離進(jìn)行回收，并且可用于按照常規(guī)提級(jí)方法 例如催化方法等加氫處理液體產(chǎn)物，或者不冷凝氣態(tài)產(chǎn)物可以被燃燒 以產(chǎn)生熱，用于加熱可滲透體、加熱相鄰的或者附近的蓄積池、加熱 服務(wù)或職員區(qū)域或者滿足其它工藝用熱需要。結(jié)構(gòu)化基層構(gòu)造可以包 括熱電偶、壓力計(jì)、流量計(jì)、流體分散傳感器、富集度傳感器和遍及 該結(jié)構(gòu)化基層構(gòu)造分布的任何其它常規(guī)工藝控制設(shè)備。這些設(shè)備每個(gè) 可以與計(jì)算機(jī)可操作相連，以便可以在可滲透體的加熱期間監(jiān)控或改 變加熱速率、產(chǎn)物流速和壓力。任選地，適當(dāng)位置的攪動(dòng)可以利用例 如超聲波發(fā)生器進(jìn)行，所述超聲波發(fā)生器與可滲透體相連。這樣的攪 動(dòng)可以促進(jìn)烴從位于下面的與它們結(jié)合的固體材料中分離和熱解。此 外，足夠的攪動(dòng)可以減少在可滲透體和導(dǎo)管各處的阻塞和結(jié)塊。
82圖5顯示了任意導(dǎo)管如何可被用于將熱以任何形式的氣體、 液體或熱經(jīng)由輸送工具510從分開(kāi)的任意密閉蓄積池轉(zhuǎn)移到另一分開(kāi) 的密閉蓄積池。然后，冷卻的流體可以經(jīng)由傳熱工具512被輸送到產(chǎn) 熱密閉容器500，或者產(chǎn)熱源134以從密閉容器500獲得更多熱，而再 次再循環(huán)到目標(biāo)密閉容器522。因此，各種導(dǎo)管可用于將熱從一個(gè)蓄積 池轉(zhuǎn)移到另一蓄積池，以便再循環(huán)熱并管理能量的利用以最小化能耗。
83在本發(fā)明的又一個(gè)方面，在加熱步驟期間氫供體劑可以被 引入可滲透體中。氫供體劑可以是任何組成，其能夠氫化烴并且可以 任選地是還原劑。適當(dāng)?shù)臍涔w劑的非限定性實(shí)例可以包括合成氣、丙烷、甲烷、氫、天然氣、天然氣凝析油、工業(yè)溶劑諸如丙酮、甲苯、
苯、二甲苯、枯烯、環(huán)戊烷、環(huán)己烷、低碳烯烴(C4-C10)、萜烯、這些 溶劑的取代化合物等。此外回收的烴可以在可滲透體內(nèi)或者在收集之 后經(jīng)歷加氫處理。有利地，從氣體產(chǎn)物回收的氫可以被再引入液體產(chǎn) 物中用于提級(jí)。無(wú)論如何，加氫處理或加氫脫硫過(guò)程對(duì)降低最終烴類 產(chǎn)品中的氮和硫含量可以是非常有用的。任選地，催化劑可以被引入 以促進(jìn)此類反應(yīng)。另外，輕質(zhì)烴引入可滲透體中可引起重整反應(yīng)，其 降低分子量，同時(shí)增加氫碳比。這對(duì)用于本發(fā)明特別有利，至少部分 原因在于可滲透體的高滲透性，例如經(jīng)常為大約30%空隙體積，盡管 空隙體積通常可以在大約15%至大約40%空隙體積。可以被注入的輕 質(zhì)烴可以是對(duì)回收的烴提供重整的任何烴。適當(dāng)?shù)妮p質(zhì)烴的非限定性 實(shí)例包括天然氣、天然氣凝析油、工業(yè)溶劑、氫供體劑及其它具有十 個(gè)或更少碳以及經(jīng)常具有五個(gè)或更少碳的烴。目前，天然氣是一種有 效的、方便的且豐富的輕質(zhì)烴。如前面所述，各種溶劑或其它添加劑 也可以被加入，以幫助從油頁(yè)巖中提取烴類產(chǎn)品并且經(jīng)常還可以增加 流動(dòng)性。
84通過(guò)將輕質(zhì)烴輸送經(jīng)過(guò)具有與可滲透體較低部分流體連通 的開(kāi)口端的輸送導(dǎo)管，以便該輕質(zhì)烴(其在正常操作狀態(tài)之下是氣體) 向上透過(guò)該可滲透體，輕質(zhì)烴可以被引入可滲透體中。可選地，這種 相同的方法可被用于首先被輸送給空的蓄積池的回收烴。以這種方法， 蓄積池可以充當(dāng)來(lái)自附近的蓄積池的直接產(chǎn)品的收集槽，以及充當(dāng)重 整裝置或提級(jí)裝置。在該實(shí)施方式中，蓄積池可以至少部分被填充液 體產(chǎn)物，氣態(tài)輕質(zhì)烴在其中經(jīng)過(guò)，并使其與液態(tài)烴產(chǎn)物在依照眾所周 知的方法足以實(shí)現(xiàn)重整的溫度和條件下接觸。也可以在蓄積池內(nèi)的液 體產(chǎn)物中包括任選的重整催化劑，其包括金屬諸如Pd、 Ni或其它適當(dāng) 的催化活性的金屬。催化劑的添加可以用于針對(duì)特定液體產(chǎn)品而降低 和/或調(diào)節(jié)重整溫度和/或壓力。此外，本發(fā)明的蓄積池可以容易地在幾 乎任何深度下形成。因此，由于蓄積池中的液體量和蓄積池的高度， 最佳重整壓力(或當(dāng)利用蓄積池深度作為壓力控制措施以從可滲透體中 回收時(shí)的回收壓力)可基于流體靜壓力設(shè)計(jì)，即P-Pgh。另外，在蓄 積池的高度內(nèi)壓力可以顯著改變，足以提供多個(gè)重整區(qū)和適應(yīng)性壓力。通常，可滲透體內(nèi)的壓力可足以實(shí)現(xiàn)基本唯一的液體提取，盡管取決 于可滲透體的特定組成，可以產(chǎn)生一些較少量的蒸汽。作為一般的方
針，壓力可以在大約5atm到大約50 atm的范圍內(nèi)，盡管大約6atm到 大約20atm的壓力可以是特別有用的。然而，可以使用任何大于大約 大氣壓的壓力。
85在一個(gè)實(shí)施方式中，提取的粗制物在細(xì)分密閉容器內(nèi)沉淀 出細(xì)粒。提取的流體和氣體可以被處理以除去細(xì)粒和灰塵顆粒。細(xì)粒 從頁(yè)巖油中分離可以通過(guò)諸如但不限于熱氣過(guò)濾、沉淀和重油再循環(huán) 的技術(shù)完成。
86從可滲透體回收的烴類產(chǎn)品可以進(jìn)一步被處理(例如精煉) 或如產(chǎn)生時(shí)使用。任何可冷凝氣態(tài)產(chǎn)物可以通過(guò)冷卻和收集進(jìn)行冷凝， 而不可凝氣體可以被收集、作為燃料燃燒、再注入或另外使用或處理。 任選地，移動(dòng)設(shè)備可用于收集氣體。這些裝置可以緊鄰控制基層構(gòu)造 而被容易地定向，并且氣態(tài)產(chǎn)物經(jīng)由適當(dāng)?shù)膶?dǎo)管從控制基層構(gòu)造的上 面區(qū)域被引到其中。
87在又一可選的實(shí)施方式中，在可滲透體內(nèi)的熱可以在從中 初次回收烴物質(zhì)之后被回收。例如，大量的熱被保留在可滲透體中。 在一個(gè)任選的實(shí)施方式中，可滲透體可以被充滿傳熱流體諸如水以形 成加熱的流體，例如加熱的水和/或蒸汽。同時(shí)，這種工藝可以經(jīng)由廢 頁(yè)巖固體的物理漂洗而促進(jìn)一些殘余烴產(chǎn)物的移出。在一些情況下， 水的引入以及蒸汽的存在可引起水煤氣變換反應(yīng)以及合成氣的形成。 從該工藝回收的蒸汽可用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)、被導(dǎo)入另一附近的基層構(gòu)造 或另外被利用。烴和/或合成氣可以通過(guò)常規(guī)方法與蒸汽或加熱流體分 離。
88盡管本發(fā)明的方法和基層構(gòu)造允許改善的滲透性和操作條 件的控制，但是相當(dāng)大量的未回收的烴、貴金屬、礦物質(zhì)、碳酸氫鈉 或其它商業(yè)上有價(jià)值的物質(zhì)時(shí)常留在可滲透體中。因此，選擇性溶劑 可以被注入或被引入該可滲透體中。典型地，這可以在收集烴之后進(jìn) 行，盡管某些選擇性溶劑可以在加熱和/或收集之前有利地使用。這可 以利用一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)有導(dǎo)管或者通過(guò)直接注入并滲透經(jīng)過(guò)可滲透體來(lái) 完成。選擇性溶劑或浸析液可以被選擇作為一種或多種目標(biāo)物質(zhì)的溶劑，例如礦物質(zhì)、貴金屬、重金屬、烴或碳酸氫鈉。在一個(gè)具體實(shí)施 方式中，蒸汽或二氧化碳可被用作可滲透體的漂洗劑以移去至少一部 分任何剩余的烴。這不僅在移出可能有價(jià)值的次級(jí)產(chǎn)品中可以是有益 的，而且在清理痕量重金屬或無(wú)機(jī)物的剩余廢料至低于檢測(cè)水平，以 滿足規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)或防止將來(lái)物質(zhì)的不經(jīng)意瀝濾方面也是有益的。
89更具體而言，在加熱可滲透體之前或之后可以使用各種回
收步驟，以回收重金屬、貴金屬、痕量金屬或其它物質(zhì)——其或者具 有經(jīng)濟(jì)價(jià)值或者在加熱可滲透體期間可能引起不期望的問(wèn)題。通常， 此類物質(zhì)的回收可以在可滲透體加熱處理之前完成?；厥詹襟E可以包 括但是絕不限于溶液采礦、瀝濾、溶劑回收、沉淀、酸(例如鹽酸、酸 式鹵化物等)、浮選、離子樹(shù)脂交換、電鍍等。例如，重金屬、鐵鋁氧 石或鋁和汞可以通過(guò)使可滲透體注滿適當(dāng)?shù)娜軇┎⑼ㄟ^(guò)適當(dāng)設(shè)計(jì)的離 子交換樹(shù)脂(例如粒、膜等)再循環(huán)所得到的浸析液而被去除。
90類似地，可以進(jìn)行烴物質(zhì)、廢料或貴金屬的生物提取、生 物瀝濾、生物回收或生物補(bǔ)救，以進(jìn)一步改善補(bǔ)救、提取有價(jià)值金屬 以及將廢料恢復(fù)到環(huán)境可接受的標(biāo)準(zhǔn)。在這樣的生物提取情況中，導(dǎo) 管可用于注入催化氣體作為前體，其有助于助長(zhǎng)生物反應(yīng)和生長(zhǎng)。此 類微生物和酶可以在礦石溶劑萃取之前經(jīng)由生物氧化而生物化學(xué)氧化 礦體或材料或纖維質(zhì)或其它生物質(zhì)。例如，穿孔管或其它機(jī)構(gòu)可用于 將足以刺激本地細(xì)菌生長(zhǎng)和作用的輕質(zhì)烴(例如甲垸、乙烷、丙垸或丁 烷)注入可滲透體中。細(xì)菌可以是本地的或引入的并且可以在有氧或厭 氧條件下生長(zhǎng)。這樣的細(xì)菌可以從可滲透體釋放金屬，其然后可以經(jīng) 過(guò)用適當(dāng)?shù)娜軇_洗或其它合適的回收方法進(jìn)行回收?；厥盏慕饘偃?后可以利用常規(guī)方法被沉淀出來(lái)。
91合成氣也可以在加熱步驟期間從可滲透體回收。通過(guò)工藝 可以操縱氣體生產(chǎn)的各個(gè)階段，所述工藝提高或降低密閉容積內(nèi)的操 作溫度并調(diào)整進(jìn)入蓄積池的其它輸入以產(chǎn)生合成氣，其包括但不限于 一氧化碳、氫氣、硫化氫、烴、氨、水、氮?dú)饣蚱涓鞣N組合。在一個(gè) 實(shí)施方式中，當(dāng)提取合成氣時(shí)，可以控制可滲透體內(nèi)的溫度和壓力以
降低C02排放。
92從本發(fā)明的結(jié)構(gòu)化基層構(gòu)造回收的烴類產(chǎn)品最常見(jiàn)可以被進(jìn)一步加工，例如通過(guò)提級(jí)、精練等。來(lái)自相關(guān)提級(jí)和精練加工的硫 可以在較大結(jié)構(gòu)化蓄積池密閉容器內(nèi)的各種結(jié)構(gòu)化硫密閉容器中分 離。結(jié)構(gòu)化硫密閉容器可以是用過(guò)的結(jié)構(gòu)化基層構(gòu)造或者專用于在脫 硫后貯存和分離目的的。
93類似地，在結(jié)構(gòu)化基層構(gòu)造中剩余的廢含烴物質(zhì)可以被用 在水泥和聚集產(chǎn)物的生產(chǎn)中，以用于基層構(gòu)造本身的構(gòu)建或穩(wěn)定或者 用于形成別處的結(jié)構(gòu)化基層構(gòu)造。利用廢頁(yè)巖制造的此類水泥產(chǎn)品可
以包括但不限于與下列的化合物的混合物波特蘭水泥、鈣、火山灰、 珍珠巖、合成納米碳、砂、玻璃纖維、碎玻璃、瀝青、焦油、粘合用 樹(shù)脂、纖維素植物纖維等。
94仍在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，注射、監(jiān)控和生產(chǎn)用導(dǎo)管 或提取出口可以被并入結(jié)構(gòu)化基層構(gòu)造內(nèi)的任何模式或布置中。在結(jié) 構(gòu)化密閉防漏容器下面或外面的監(jiān)控井和構(gòu)建的土工膜層可以被用于 監(jiān)控防漏邊界和結(jié)構(gòu)化基層構(gòu)造外不需要的流體和水分移動(dòng)。
95盡管填充且制備的結(jié)構(gòu)化基層構(gòu)造通?？梢员涣⒓醇訜嵋?回收烴，但是這不是必需的。例如，被建造且被填充了采出的含烴物 質(zhì)的結(jié)構(gòu)化基層構(gòu)造可以被留在適當(dāng)?shù)奈恢米鳛樘矫鲀?chǔ)量。此類結(jié)構(gòu) 較不容易受遭到由于恐怖分子活動(dòng)引起的爆炸或破壞并且還可以提供 未加工石油產(chǎn)品的戰(zhàn)略儲(chǔ)備，所述石油產(chǎn)品具有分級(jí)和已知的特性， 以便經(jīng)濟(jì)學(xué)評(píng)價(jià)可以被增加以及更加可預(yù)測(cè)。長(zhǎng)期的石油儲(chǔ)備經(jīng)常面 臨質(zhì)量隨時(shí)間變差的問(wèn)題。因此，本發(fā)明可以任選被用于長(zhǎng)期質(zhì)量保 證和貯存，關(guān)于烴類產(chǎn)品分解和降解方面的顧慮被減少。
96仍在本發(fā)明的另一方面，高品質(zhì)液體產(chǎn)物可以與更粘性的 較低品質(zhì)(例如較低的API)烴類產(chǎn)品摻合。例如，從蓄積池生產(chǎn)的干酪 根油可以與瀝青摻合而形成摻合油。瀝青在常規(guī)的且接受的管道標(biāo)準(zhǔn) 下通常不能通過(guò)長(zhǎng)的管道輸送并且可以具有顯著高于干酪根油的粘度 以及顯著低于干酪根油的API。摻合的量可以顯著變化，這取決于瀝青 和干酪根油的具體品質(zhì)。然而，作為一般的原則，摻合油可以是5%至 95%的干酪根油，在一些情況下為大約10%至約40%，在其它情況下 為大約50%至80%,其中摻合油的剩余部分基本包含瀝青。通過(guò)摻合 干酪根油和瀝青，摻合油可以被變成可輸送的，而無(wú)需使用另外的稀釋劑或其它粘度或API改進(jìn)劑。結(jié)果是，摻合油可以被泵送經(jīng)過(guò)管道而不需要額外的處理以去除稀釋劑或通過(guò)第二管道返還這些稀釋劑。常規(guī)地，瀝青與稀釋劑諸如天然氣凝析油或其它低分子量液體混合，以允許泵送至遙遠(yuǎn)的位置。稀釋劑被去除并通過(guò)第二管道被返還回到瀝青源。本發(fā)明允許消除返回稀釋劑并同時(shí)對(duì)瀝青提級(jí)。
97應(yīng)當(dāng)理解，上面所提及的布置是基于本發(fā)明的原理而闡述本申請(qǐng)。因此，盡管本發(fā)明已經(jīng)在上面結(jié)合本發(fā)明的示例性實(shí)施方式予以描述，但是對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見(jiàn)的是，可以進(jìn)行無(wú)數(shù)修改和可選的布置，而不背離如權(quán)利要求所述的本發(fā)明的原理和概念。
權(quán)利要求
1.一種從含烴物質(zhì)中回收烴的方法，包括a)形成結(jié)構(gòu)化滲透性控制基層構(gòu)造，其界定出基本密閉容積；b)將粉碎的含烴物質(zhì)引入所述控制基層構(gòu)造中而形成含烴物質(zhì)的可滲透體；c)充分加熱所述可滲透體以從中移出烴，使得在加熱過(guò)程中所述含烴物質(zhì)基本是靜止的；和d)收集所移出的烴。
2. 權(quán)利要求1所述的方法，其中所述結(jié)構(gòu)化滲透性控制基層構(gòu)造 由粘土、膨潤(rùn)土、壓實(shí)填充物、耐火水泥、水泥、合成的土工格柵、 玻璃纖維、鋼筋、納米碳、填充的土工布袋、聚合物樹(shù)脂或其組合形 成。
3. 權(quán)利要求1所述的方法，其中所述控制基層構(gòu)造與已挖掘含烴 物質(zhì)礦床的壁直接接觸而形成。
4. 權(quán)利要求1所述的方法，其中所述結(jié)構(gòu)化滲透性控制基層構(gòu)造 具有可滲透?jìng)?cè)壁、基本不滲透的底部和基本不滲透的蓋。
5. 權(quán)利要求1所述的方法，其中所述結(jié)構(gòu)化滲透性控制基層構(gòu)造 具有基本不滲透的側(cè)壁、基本不滲透的底部和基本不滲透的蓋。
6. 權(quán)利要求5所述的方法，其進(jìn)一步包含至少一個(gè)另外的已挖掘 含烴物質(zhì)礦床，并且其中所述粉碎的含烴物質(zhì)從相鄰的已挖掘含烴物 質(zhì)礦床采出。
7. 權(quán)利要求5所述的方法，其中形成控制基層構(gòu)造的步驟包括利 用起重機(jī)-懸掛的挖掘機(jī)挖掘含烴礦床。
8. 權(quán)利要求1所述的方法，其中所述控制基層構(gòu)造是自支承式的。
9. 權(quán)利要求1所述的方法，其中所述采出的含烴物質(zhì)包含油頁(yè)巖、 瀝青砂、煤、褐煤、瀝青、泥煤或其組合。
10. 權(quán)利要求9所述的方法，其中所述采出的含烴物質(zhì)包含瀝青砂 下層和油頁(yè)巖上層。
11. 權(quán)利要求1所述的方法，其中所述采出的含烴物質(zhì)是含水含烴物質(zhì)并且加熱步驟包括a) 充分加熱所述可滲透體以從中以水蒸氣形式去除水；b) 從所述密閉容積中經(jīng)由水蒸氣出口去除所述水蒸氣；c) 在一定時(shí)間關(guān)閉水蒸氣出口以防止大量的烴蒸汽從中移出；和d) 充分加熱所述可滲透體以移出烴。
12. 權(quán)利要求11所述的方法，其中所述時(shí)間是當(dāng)C6或以上的烴 含量按體積計(jì)超過(guò)經(jīng)由所述水蒸氣出口所去除的全部蒸氣的約5%時(shí)。
13. 權(quán)利要求11所述的方法，其中所述水蒸氣出口包含至少一個(gè) 嵌入所述可滲透體內(nèi)的穿孔導(dǎo)管。
14. 權(quán)利要求11所述的方法，其進(jìn)一步包括從所述水蒸氣中重新 獲得熱以提供至少一部分熱用于加熱所述可滲透體。
15. 權(quán)利要求11所述的方法，其中所述含水含烴物質(zhì)包含瀝青砂。
16. 權(quán)利要求1所述的方法，其中所述可滲透體進(jìn)一步包含添加劑 或生物質(zhì)。
17. 權(quán)利要求1所述的方法，其中所述可滲透體主要由平均大小為 大約6英寸至約2英尺的碎含烴物質(zhì)組成。
18. 權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括用上覆巖層充分覆蓋所述可滲透體以在所述可滲透體內(nèi)產(chǎn)生增加的巖石靜壓力。
19. 權(quán)利要求1所述的方法，其中所述可滲透體的空隙空間為所述 可滲透體的總體積的大約10%至約40%。
20. 權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括從不同于所述控制基層構(gòu) 造的遙遠(yuǎn)位置采出所述含烴物質(zhì)的步驟。
21. 權(quán)利要求1所述的方法，其中所述加熱步驟包括將已加熱氣體 注入所述控制基層構(gòu)造中，以便當(dāng)已加熱氣體通過(guò)所述可滲透體時(shí)， 所述可滲透體主要通過(guò)對(duì)流被加熱。
22. 權(quán)利要求1所述的方法，其中所述可滲透體進(jìn)一步包括多個(gè)嵌 入所述可滲透體中的導(dǎo)管，至少一些所述導(dǎo)管被配置為加熱導(dǎo)管。
23. 權(quán)利要求22所述的方法，其中多個(gè)導(dǎo)管中的至少一部分被基 本水平定向。
24. 權(quán)利要求22所述的方法，其中所述形成結(jié)構(gòu)化基層構(gòu)造的步 驟包括在將所述導(dǎo)管嵌入所述可滲透體內(nèi)之前，沿著預(yù)定的通道定向 至少一部分所述導(dǎo)管。
25. 權(quán)利要求22所述的方法，其中所述加熱導(dǎo)管與熱源流體連接， 并且進(jìn)一步包括在閉合環(huán)路中循環(huán)加熱流體經(jīng)過(guò)所述加熱導(dǎo)管，以足 以防止在所述加熱流體與所述可滲透體之間的大量傳質(zhì)。
26. 權(quán)利要求1所述的方法，其中所述加熱步驟在足以基本上避免 二氧化碳或非烴瀝濾產(chǎn)物形成的溫度范圍內(nèi)充分均勻地加熱所述可滲 透體。
27. 權(quán)利要求26所述的方法，其中所述溫度范圍是大約20(TF至 約900°F 。
28. 權(quán)利要求26所述的方法，其中達(dá)到所述溫度范圍所需的時(shí)間 是大約2周至約4個(gè)月。
29. 權(quán)利要求1所述的方法，其中所述加熱步驟隨時(shí)間以及在足以 原位產(chǎn)生溶劑的溫度范圍內(nèi)發(fā)生，所述溶劑增強(qiáng)從所述可滲透體中移 出烴。
30. 權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述粉碎的含烴物質(zhì)引入所述 控制基層構(gòu)造中是通過(guò)將所述含烴物質(zhì)低壓實(shí)輸送到所述基層構(gòu)造中 完成的。
31. 權(quán)利要求1所述的方法，其中所述加熱通過(guò)電阻加熱、燃料電 池、固體氧化物燃料電池、太陽(yáng)能源、風(fēng)源、波源、烴燃燒、地?zé)帷?核能或其組合完成。
32. 權(quán)利要求31所述的方法，其中所述加熱是通過(guò)在化學(xué)計(jì)量條 件下燃料與氧的烴燃燒完成的。
33. 權(quán)利要求31所述的方法，其中所述加熱通過(guò)多個(gè)便攜式燃燒 器完成，每個(gè)便攜式燃燒器附著至嵌入所述可滲透體內(nèi)的加熱導(dǎo)管。
34. 權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括在所述加熱步驟期間將 氫供體劑引入所述可滲透體中，所述氫供體劑能夠氫化所述烴。
35. 權(quán)利要求34所述的方法，其中所述氫供體劑是天然氣，并且 壓力和溫度條件足以引起所述烴的重整以產(chǎn)生提級(jí)的烴產(chǎn)品。
36. 權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在第二結(jié)構(gòu)化滲透性控制 基層構(gòu)造中收集所述移出的烴以形成液態(tài)烴體，以及將氫供體劑引入 所述液態(tài)烴體中，所述氫供體劑能夠?qū)λ鰺N提級(jí)。
37. 權(quán)利要求1所述的方法，其中所述收集所述移出的烴的步驟包 括從所述控制基層構(gòu)造的較低區(qū)域收集液體產(chǎn)物以及從所述控制基層 構(gòu)造的上部區(qū)域收集氣態(tài)產(chǎn)物。
38. 權(quán)利要求37所述的方法，其中收集氣態(tài)產(chǎn)物進(jìn)一步包括將所 述氣態(tài)產(chǎn)物導(dǎo)入接近所述控制基層構(gòu)造的移動(dòng)的氣體收集裝置中。
39. 權(quán)利要求37所述的方法，進(jìn)一步包括燃燒所述氣態(tài)產(chǎn)物的燃 料部分以產(chǎn)生熱。
40. 權(quán)利要求37所述的方法，其中所述液體產(chǎn)物是干酪根油，并 且進(jìn)一步包括摻合所述干酪根油與不可輸送的瀝青以形成可輸送的摻 合油，所述摻合油基本不含額外的稀釋劑或粘度改進(jìn)劑。
41. 權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在收集所述烴之后將選擇 性溶劑注入所述可滲透體中，所述選擇性溶劑是一種或多種目標(biāo)物質(zhì) 的溶劑。
42. 權(quán)利要求41所述的方法，其中所述目標(biāo)物質(zhì)包括礦物質(zhì)、貴 金屬、烴或碳酸氫鈉。
43. 權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括從所述可滲透體回收熱并 將所述熱轉(zhuǎn)遞至第二可滲透體。
44. 權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在所述加熱之后將傳熱流 體循環(huán)通過(guò)所述可滲透體以至少部分地從所述可滲透體回收熱。
45. 權(quán)利要求44所述的方法，其中所述傳熱流體主要由水組成。
46. 權(quán)利要求1所述的方法，其中所述粉碎的含烴物質(zhì)是碎油頁(yè) 巖，并且所述加熱在足以形成具有大約30至約45的API的液態(tài)烴產(chǎn) 物的時(shí)間和溫度條件下進(jìn)行。
47. 權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括監(jiān)控所述基本密閉容積周 圍的土壤中氣態(tài)或液體物質(zhì)進(jìn)入該周?chē)寥赖牟黄谕隹诘牟襟E。
48. 結(jié)構(gòu)化滲透性控制基層構(gòu)造，其包括a) 滲透性控制蓄積池，其界定出基本密閉容積，其中所述滲透性 控制蓄積池基本上不含原狀地質(zhì)地層；和b) 位于所述密閉容積內(nèi)的粉碎的含烴物質(zhì)，所述粉碎的含烴物質(zhì) 形成含烴物質(zhì)的可滲透體。
49. 權(quán)利要求48所述的基層構(gòu)造，其中所述滲透性控制蓄積池包 括基本滲透的側(cè)壁、基本不滲透的蓋和基本不滲透的底部。
50. 權(quán)利要求48所述的基層構(gòu)造，其中所述滲透性控制蓄積池包 括基本不滲透的側(cè)壁、基本不滲透的蓋和基本不滲透的底部。
51. 權(quán)利要求49或50所述的基層構(gòu)造，其中所述不滲透的蓋是基 本覆蓋所述可滲透體的壓實(shí)填充物頂部，所述壓實(shí)填充物頂部被所述 可滲透體支撐。
52. 權(quán)利要求48所述的基層構(gòu)造，其中所述滲透性控制蓄積池由 粘土、膨潤(rùn)土、壓實(shí)填充物、耐火水泥、水泥、合成的土工格柵、玻 璃纖維、鋼筋、納米碳、填充的土工布袋、聚合物樹(shù)脂或其組合形成。
53. 權(quán)利要求48所述的基層構(gòu)造，其中所述控制基層構(gòu)造與已挖 掘含烴物質(zhì)礦床的壁直接接觸而形成。
54. 權(quán)利要求48所述的基層構(gòu)造，進(jìn)一步包含至少一個(gè)另外的己 挖掘含烴物質(zhì)礦床，并且其中所述粉碎的含烴物質(zhì)從相鄰的含烴物質(zhì) 礦床采出。
55. 權(quán)利要求48所述的基層構(gòu)造，其中所述控制基層構(gòu)造是自支承式的。
56. 權(quán)利要求48所述的基層構(gòu)造，進(jìn)一步包括在所述控制基層構(gòu) 造內(nèi)細(xì)分所述密閉容積的至少 一個(gè)內(nèi)壁。
57. 權(quán)利要求48所述的基層構(gòu)造，壓實(shí)填充物頂部基本覆蓋所述 可滲透體，所述壓實(shí)填充物頂部基本被所述可滲透體支撐。
58. 權(quán)利要求48所述的基層構(gòu)造，其中所述粉碎的含烴物質(zhì)包括 油頁(yè)巖、瀝青砂、煤、褐煤、瀝青、泥煤或其組合。
59. 權(quán)利要求58所述的基層構(gòu)造，其中所述粉碎的含烴物質(zhì)包括 瀝青砂下層和油頁(yè)巖上層。
60. 權(quán)利要求48所述的基層構(gòu)造，其中所述粉碎的含烴物質(zhì)是含 水含烴物質(zhì)，并且所述蓄積池包括用于從所述密閉容積去除水蒸氣的 水蒸氣出口。
61. 權(quán)利要求60所述的基層構(gòu)造，其中所述水蒸氣出口包括蒸汽 釋放閥或穿孔導(dǎo)管。
62. 權(quán)利要求48所述的基層構(gòu)造，其中所述可滲透體進(jìn)一步包含 添加劑或生物質(zhì)。
63. 權(quán)利要求48所述的基層構(gòu)造，其中所述可滲透體的空隙空間 為所述可滲透體的總體積的10%至約40%。
64. 權(quán)利要求48所述的基層構(gòu)造，進(jìn)一步包括與所述滲透性控制 蓄積池可操作連接并被配置為將已加熱氣體導(dǎo)向所述可滲透體以對(duì)其 對(duì)流加熱的氣態(tài)熱源。
65. 權(quán)利要求48所述的基層構(gòu)造，其進(jìn)一步包括嵌入所述可滲透體內(nèi)的多個(gè)導(dǎo)管，所述多個(gè)導(dǎo)管中的至少一些是加熱導(dǎo)管。
66. 權(quán)利要求65所述的基層構(gòu)造，其中所述多個(gè)導(dǎo)管中的至少一 部分基本水平地定向。
67. 權(quán)利要求48所述的基層構(gòu)造，其進(jìn)一步包括與所述可滲透體 熱相連的熱源。
68. 權(quán)利要求67所述的基層構(gòu)造，其中所述熱源包括電阻加熱器、 燃料電池、固體氧化物燃料電池、太陽(yáng)能加熱器、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、烴燃 燒、地?zé)峄蚝恕?br> 69. 權(quán)利要求67所述的基層構(gòu)造，其中加熱導(dǎo)管與所述熱源熱連 接并被嵌入所述可滲透體中，以形成在所述可滲透體與所述加熱導(dǎo)管 內(nèi)的加熱流體之間基本無(wú)傳質(zhì)的閉合加熱系統(tǒng)。
70. 權(quán)利要求48所述的基層構(gòu)造，其進(jìn)一步包括可操作連接以從 所述控制基層構(gòu)造的上部區(qū)域收集氣態(tài)產(chǎn)物的移動(dòng)氣體收集裝置。
71. 權(quán)利要求48所述的基層構(gòu)造，其進(jìn)一步包括可操作連接以從 所述控制基層構(gòu)造的較低區(qū)域收集液態(tài)烴產(chǎn)物的排放系統(tǒng)。
全文摘要
從含烴物質(zhì)回收烴的方法可以包括形成結(jié)構(gòu)化滲透性控制基層構(gòu)造(100)。該結(jié)構(gòu)化基層構(gòu)造界定出基本密閉容積。粉碎的含烴物質(zhì)可以被引入該控制基層構(gòu)造中而形成含烴物質(zhì)的可滲透體(120)?？蓾B透體(120)可以被充分加熱以便從中移出烴諸如通過(guò)利用加熱導(dǎo)管(118、126)。在加熱過(guò)程中含烴物質(zhì)基本是靜止的，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)化基層構(gòu)造(100)是固定的結(jié)構(gòu)。所移出的烴可以以液態(tài)產(chǎn)物(136)和氣態(tài)產(chǎn)物(140)收集以便進(jìn)一步加工、在工藝中使用和/或如回收時(shí)使用。
文檔編號(hào)C10G9/00GK101646749SQ200880010448
公開(kāi)日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2008年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月9日
發(fā)明者J·W·柏藤, T·達(dá)納 申請(qǐng)人:紅葉資源公司