[发明专利]波纹加热导管和用其减轻热膨胀和沉降的方法

说明书

相关申请

本申请要求美国临时申请No.61/152,150的权益，该临时申请提交于2009年2月12日，题目为“Corrugated Heating Conduit and Method of Using in Thermal Expansion and Subsidence Mitigation”，其通过引用完整地合并在此。

背景技术

尽管价格增加以及其他经济和地理政治因素，对化石燃料的全球和国内需求持续上升。随着此类需求持续上升，对探测另外经济可行的化石燃料来源的研究和调查相应增加。历史上，许多人已意识到，例如贮存在油页岩、煤和沥青砂矿床中的大量能源。然而，就经济竞争性回收而言，这些来源一直是有难度的挑战。加拿大沥青砂已显示，此种努力可以是富有成效的，但仍存在许多挑战，包括尤其是对环境的影响、产品质量、生产成本和处理时间。

全球油页岩储量估计为2万亿至近7万亿桶油，这取决于估计的来源。无论如何，这些储量代表巨大的容量，并且仍然是基本未开发的资源。许多公司和调查者不断研究和测试从此种储量中回收油的方法。在油页岩工业中，提取方法包括由爆炸产生地下碎屑竖筒(chimney)、原位方法如原位转化工艺(ICP)法(壳牌石油公司ShellOil)、在钢制造的蒸馏炉中加热。其它方法包括原位射频法(微波)和“改良的”原位工艺，其中已经结合地下采矿、爆破和蒸馏以便从地层制造碎屑从而可以改善传热和产品除去。

在典型的油页岩工艺中，所有工艺都面临经济和环境因素的权衡。目前没有工艺能单独满足经济、环境和技术挑战。而且，全球变暖问题引发解决与此种工艺相关的二氧化碳(CO₂)排放的另外的措施。需要实现环境管理(environmental stewardship)，又提供高容量节省成本的油生产的方法。

地下原位概念的出现基于它们在避免采矿成本的同时产生高容量的能力。虽然可以实现因避免采矿而产生的成本节约，但由于固体油页岩极低的导热性和高的比热，所以原位方法需要加热地层较长的时间段。可能任何原位工艺最大的挑战在于不确定性和可能伴随地下淡水蓄水层出现的长期潜在的水污染。在壳牌的ICP方法的情况下，“冷冻壁”用作维持蓄水层与地下处理区域之间的隔离的屏障。虽然这是可能的，但没有长期的分析证明可长期保证防止污染。在没有保证以及甚至补救措施较少的情况下，如果冷冻壁失败，就需要其它方法来解决此类环境危险。

出于这个和其它原因，仍然需要可以改进适当含烃物质中烃的回收、具有可接受的经济效果并避免上述缺陷的方法和系统。

发明内容

提供了保持被掩埋的导管的结构完整性的方法，诸如用来加热被装在结构化渗透性控制基础构造中的含烃物质的可渗透体的加热导管。该方法包括获得具有波纹壁(corrugated wall)并被配置为用于输送传热流体的加热导管，和将加热导管掩埋在含烃物质的可渗透体内一定深度处，该加热导管具有从结构化渗透性控制基础构造的边界延伸的入口端。该方法也包括将该加热导管的入口端可操作地连接到传热流体的来源，并且将该传热流体传递通过加热导管，从而将热量从传热流体转移到可渗透体同时允许波纹壁轴向压缩，并且减轻沿着加热导管的纵轴线受限制的热膨胀，并且从而使波纹管相应地弯曲并减轻由可渗透体的沉降引起的侧向应力。

根据本文概括描述的另一个代表实施例，提供了将热量从传热流体转移到包含在结构化渗透性控制基础构造内的含烃物质的可渗透体中的加热导管系统。该系统包括结构化渗透性控制基础构造和包含在该控制基础构造中的含烃物质的可渗透体。该系统还包括被配置为用于输送传热流体并被掩埋在该可渗透体内一定深度处的加热导管，该加热导管具有波纹壁和从该控制基础构造的边界延伸的至少一个入口端。该系统进一步包括可操作地连接到该至少一个入口端的传热流体的来源，以便将传热流体传递通过加热导管从而将热量转移到可渗透体中，允许被掩埋的加热导管的至少一部分的波纹壁在热膨胀影响下轴向压缩，并允许被掩埋的加热导管的至少一个其它部分的波纹壁响应于该可渗透体的沉降而相应地弯曲。

附图说明

根据结合后面的附图一起阐述本发明特征的详细描述，本发明特征和优点将变得明显。应理解，这些附图仅描述了示例性实施方式，而不应视为限制本发明范围。此外，容易理解，在本文附图中一般性描述和举例说明的组件可以被布置和设计在多种不同配置中。