[发明专利]将自调节核反应堆用于处理地下地层

说明书

背景部分

1.技术领域

本发明一般涉及自各种地下地层例如含烃地层产生烃、氢、和/或其它产品的方法和系统。

2.背景技术

得自地下地层的烃常常用作能源、原料和消费品。对现有烃资源耗尽的担忧和所得烃整体品质下降的担忧引起对更有效采收、处理和/或使用现有烃资源的过程的开发。可以用原位过程来自地下地层移出烃物质。可能需要改变地下地层中烃物质的化学和/或物理特性以使得更易自地下地层移出烃物质。化学和物理变化可以包括在地层中产生烃物质的可移动流体、组成变化、溶解度变化、密度变化、相变和/或粘度变化的原位反应。流体可以是，但不限于，气体、液体、乳液、浆料和/或具有类似液流的流体特征的固体颗粒料流。

可以将加热器置于井眼中以在原位过程期间加热地层。有许多不同类型的可以用来加热地层的加热器。自地下地层转化和/或移出烃物质所必需的能量将最主要地决定所产生烃物质的效率和利润率。因此，需要可以引起产生烃物质所需的能量需求和/或能量成本减少的任意系统和/或方法。

Kehler的美国专利号3,170,842描述了适用于井的钻孔中的亚临界核反应堆和中子产生装置。Kehler描述用核反应堆测井钻孔，用核反应堆加热钻孔，或者通过加热原位热解油母岩，其中采用钻孔中的核反应堆作为所述母岩中的热来源。核反应堆具有变化宽广的、预先确定的功率输出和中子产生速率以及将所述功率输出或中子产生速率改变或保持不变在适于核反应堆所选使用意图的预先确定的水平的装置。核反应堆包括激励至中子产生水平或功率输出的多个亚临界阶段，其取决于可通过适合机械装置相对核反应堆主体移动的初级中子发生器的位置。

Justheim的美国专利号3,237,689描述用于原位蒸馏油母岩沉积物和其它固体碳质物质的方法和装置，通过其完成更有效且完全的蒸馏并且实现显著的劳动节省。采用相邻于有关区域的核反应堆来向循环通过一个或多个换热器的换热介质供热，所述换热器向一个或多个热锋供热以进行油母岩沉积物的原位蒸馏。

Justheim的美国专利号3,598,182描述蒸馏和氢化碳质物质的烃内含物的方法，其中用热氢来释放和蒸馏烃内容物。实施该方法的优选设备包括氢来源，改变氢温度的装置，碳质物质中的地下洞穴，和母岩表面处用于调节氢温度的温度调节装置。热氢可以来自任意来源，但优选得自用氢作冷却剂的核反应堆或者得自煤的碳化。

Justheim的美国专利号3,766,982描述原位处理油母岩或其它烃类物质的方法，其通过热流体例如空气或烟道气作为传热剂来使油母质或其它烃类物质挥发，优选还作为具有充足热量的载体来使物质裂解和裂开从而使其可渗透自其通过的气流。通过远离热气引入位置的一个或多个钻孔采收挥发化烃类物质。在核反应堆、卵石加热器或者其它适合的加热装置中实现在地上或地下将空气或其它相对便宜的换热气体加热至所需温度。

Frohling的美国专利号4,765,406描述通过将热载体注射入含油层来测试原油采收的方法。该方法这样进行：通过进行催化甲烷化反应并将所得热量传递至可以是蒸汽或惰性气体的热载体，在原油储层中或在井进入该储层的位置产生热能。将热载体引入粗含油层并增加原油的流动性。可以使用各种能量来源，包括煤，油，气体火焰加热器，太阳能装置等，虽然申请人优选使用高温核反应堆。

Jager的美国专利号4,930,574描述通过将核加热蒸汽引入油田和移出、分离并制备逸出的油-气-水混合物进行三次油采收和气体利用的方法。该方法包括用来自氦冷高温反应堆的热量来加热蒸汽重整器并在蒸汽发生器中产生蒸汽，将蒸汽发生器中制得的蒸汽通过管道部分加料至油田，分离甲烷和来自逸出的油-气-水混合物的其它组分，在预热器中预热甲烷，并随后将蒸汽发生器中产生的蒸汽和甲烷部分加料至蒸汽重整器以将甲烷分离为氢和一氧化碳。O′Brien的美国专利申请公开No.20070181301描述自油母岩萃取烃产品的系统和方法。该方法包括将核能源用于断裂油母岩地层的并提供充足热量和压力以产生液态和气态烃产品的能量。该方法也包括自油母岩地层萃取烃产品的步骤。

迄今已付出大量努力来开发自含烃地层经济地产生烃、氢、和/或其它产品的方法和系统。然而，目前还存在许多无法从其经济地产生烃、氢和/或其它产品的含烃地层。因此，需要改善的方法和系统，其降低处理地层的能耗，减少处理过程的排放，使得便于安装加热系统，和/或与运用地表基设备的烃采收过程相比减少向上覆地层的热损失。

发明概要

本文描述的实施方案一般涉及用于处理地下地层的系统和方法。在某些实施方式中，本发明提供用于处理地下地层的一种或多种系统和一种或多种方法。