[发明专利]通过原位加热生产页岩油后的水处理

说明书

相关申请的声明

本申请要求在2009年2月23日提交的、名称为“Water Treatment Following Shale Oil Production by In Situ Heating(通过原位加热生产页岩油后的水处理)”的美国临时专利申请61/154,670的权益，将该临时申请的全部内容通过引用并入本文。

本申请还要求在2007年3月22日提交的未决美国非临时专利申请号11/726,651的权益。该申请名称为“In Situ Co-Development of Oil Shale with Mineral Recovery(原位共同开发油页岩与矿物开采)”并通过引用以其全部内容并入本文。该申请11/726,651又要求在2006年4月21日提交的未决美国临时专利申请号60/793,841的权益。该申请的名称也为“In Situ Co-Development of Oil Shale with Mineral Recovery”。

背景

技术领域

本说明书涉及从地下地层采收烃的领域。更具体地，本发明涉及从富含有机物岩层原位采收烃流体，所述岩层包括例如油页岩地层、煤地层和沥青砂地层。本说明书还涉及在通过原位加热生产页岩油之后处理用于冲洗杂质层(formation of impurity)的水的方法。

技术讨论

已知某些地质地层包含被称为“干酪根(kerogen)”的有机物。干酪根是固体含碳物质。当干酪根被嵌在岩层中时，该混合物被称为油页岩。事实是不管该矿物质在技术上实际上是不是页岩，它都是由致密粘土形成的岩石。

干酪根暴露于热一段时间后经历分解。加热后，干酪根在分子水平上分解以产生油、气和含碳焦炭。还可以产生少量的水。油、气和水流体在该岩石基体内是流动的，而含碳焦炭保持基本上不动。

在世界范围内的各个地区包括美国都发现了油页岩地层。这种地层显著地在怀俄明州、科罗拉多州和犹他州发现。油页岩地层往往位于相对浅的深度并且通常的特征在于有限的渗透性。一些人认为油页岩地层是这样的烃沉积物，其还没有经历认为是形成常规油和气储量所需的多年热和压力。

干酪根分解产生流动烃的速率依赖于温度。在许多岁月的期间一般超过270℃(518℉)的温度对于实质性转化来说可能是必需的。在更高的温度下实质性转化可以在更短的时间内发生。当干酪根被加热至必要的温度时，化学反应将形成固体干酪根的较大分子断裂成较小的油和气分子。热转化工艺被称为热解或干馏。

从油页岩地层提取油已经尝试了许多年。近地表油页岩在地表被开采并干馏已经一个多世纪。在1862年，James Young开始加工苏格兰油页岩。该工业持续了大约100年。商业上通过地表开采的油页岩干馏也已经在其它国家进行。这样的国家包括澳大利亚、巴西、中国、爱沙尼亚、法国、俄国、南非、西班牙、约旦和瑞典。然而，因为它证实是不经济的或者由于枯竭页岩处理上的环境限制，该实践在最近几年已经大部分停止。(参见T.F.Yen和G.V.Chilingarian，“Oil Shale，”Amsterdam，Elsevier，p.292，其全部公开内容通过引用方式并如本文。)此外，地表干馏需要开采油页岩，这限于对非常浅地层的具体应用。

在美国，自从20世纪00年代早期就已经知道在西北的科罗拉多州存在油页岩沉积物。尽管时不时在该地区开展研究项目，但是还没有进行真正的商业开发。大部分对油页岩生产的研究在20世纪00年代后期进行。该研究主要是针对页岩油地质学、地球化学以及在地表设施中的干馏。

在1947年，美国专利号2,732,195授予Ljungstrom。该发明名称为“Method of Treating Oil Shale and Recovery of Oil and Other Mineral Products Therefrom(处理油页岩的方法以及从中回收油和其它矿物产品)”的专利提议在高温下将热原位应用于油页岩地层。这样原位加热的目的是将烃蒸馏和开采至地表。该′195 Ljungstrom专利通过引用并入本文。