[发明专利]用构造化基层结构和相关系统从含烃材料回收矿物的方法

说明书

相关申请

本申请要求2009年2月12日提交的美国临时专利申请No.61/152,207的优先权，该申请被合并到本文作为参考。

技术领域

背景技术

尽管有价格上涨和其它经济与地理政治方面的因素，化石燃料的全球和国内需求持续上升。由于这样的需求持续上升，因此寻找化石燃料的另外经济可行的来源的研究和调查相应增加。历史上，许多人已认识到例如油页岩、煤和沥青砂矿层中储藏的巨量能量。然而，这些来源仍然在经济竞争性回收方面存在困难的挑战。加拿大沥青砂已表明这样的努力可能是有成效的，尽管仍有许多挑战，其包括环境影响、产物质量、生产成本和加工时间等。

估计世界各地的油页岩储量在两万亿桶到近七万亿桶石油的范围内，这取决于估计来源。无论如何，这些储量表现为极大的容量并且仍是基本未使用的资源。大量公司和调查员继续研究和试验从这样的储量中回收石油的方法。在油页岩工业中，提取方法包括通过爆炸产生的地下碎石通道、原位方法例如原位转化工艺(ICP)方法(壳牌石油公司Shell Oil)以及在钢制干馏器内加热。其它方法包括原位射频法(微波)以及“修正”原位工艺，其中已经结合使用地下采矿、爆破和干馏以从地层中制造碎石，从而允许更好的传热和产物去除。

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。当前没有工艺单独满足经济、环境和技术挑战。此外，全球变暖的问题引发解决与这类工艺相关的二氧化碳(CO₂)排放的额外措施。需要实现环境管理(environmental stewardship)而仍提供高产量成本有效的石油生产的方法。

地下原位概念的出现基于其产出高产量且同时避免采矿成本的能力。尽管可以实现因避免采矿导致的成本节省，但由于油页岩本身性质的极低的导热性和高比热，因此原位方法需要较长时间加热地层。对于任何原位工艺来说，最重大的挑战也许是不确定性和可能伴随地下淡水含水层出现的长期潜在的水污染。在Shell的ICP方法的情况下，“冷冻壁”被用作屏障，从而维持含水层(aquifer)和地下处理区之间的分离。尽管这是可能的，但没有长期分析证明可长期保证防止污染。在没有保证以及甚至在较少补救的情况下，如果冷冻壁失败，那么期望其它方法解决这样的环境危险。

因为该原因和其它原因，仍需要可以提供改善的从合适含烃材料中回收烃的方法和系统，该方法和系统具有可接受的经济性并避免上面提到的缺点。

发明内容

认识到在涉及含烃材料加工的任何回收工艺中，含烃材料中可能存在有意义量的矿物被加工。这些矿物可以在除碱金属和碱土金属之外从包括贵金属的各种金属到放射性金属的范围内。在一些情况下，如果这些矿物可以回收合适的量，那么它们具有价值。另一方面，这样的矿物可能有毒，因此从含烃矿床中去除也可对环境有益。因此，缓和并且/或者去除有毒和放射性材料也是有吸引力的。

同样，可在从这样的矿床去除烃之前、在从这样的矿床去除烃期间或在从这样的矿床去除烃之后去除矿物。这样的去除经常在去除可回收量的烃之后发生。

从含烃材料回收烃的基本方法可包括形成构造化渗透性控制基层结构。该构造化基层结构限定基本密闭体积。采出的含烃材料可引入控制基层结构，从而形成含烃材料的可渗透体。可渗透体可充分加热以从其中去除烃。在加热期间含烃材料可基本静止。可收集去除的烃以便进一步加工、在工艺中用作补充燃料或添加剂，和/或直接使用而不做进一步处理。其利用的主要工艺和结构在2008年2月8日提交的未决美国专利申请序列号12/028,569中公开和要求，其通过引用合并于此。

本发明的另外特征和优点将通过以下详细描述变得明显，这些详细描述以示例方式说明本发明的特征。

附图说明

图1是根据一个实施例的构造化渗透性控制基层结构的侧面部分剖视示意图。

图2A和2B是根据一个实施例的多个渗透性控制蓄积池的顶视图和平面图。

图3是根据一个实施例的渗透性控制蓄积池的侧面剖视图。

图4是根据一个实施例的构造化基层结构的一部分的示意图。

图5是示出根据另一实施例的两个渗透性控制蓄积池之间的热传递的示意图。

应该注意，附图仅是可以用于本发明的若干实施例的示范，并由此无意限制本发明的范围。进一步地，附图通常不按比例绘制，而是为了方便并清晰地图解本发明的各方面草拟的。

具体实施方式