[发明专利]从含煤、油页岩、焦油沥青砂和油的岩层中回收烃或热能的水槽

说明书

本发明涉及从含碳或含烃岩石中回收烃及热能。通常，用挖掘方法采煤和褐煤，用钻探含油岩石产油。随着世界范围液体燃料烃储量的锐减，加速了从油页岩、煤、焦油沥青砂和其它含碳、含烃岩石中提取烃。这些岩石被挖出来后进行提纯、蒸馏、氢化。在工厂里对油页岩、煤油沥青砂等的加工是众所周知的，这种成本昂贵的采矿和方法对于长期以来想获得廉价的液体燃料来说是不经济的，进而，大量地开采油页岩和焦油沥青砂所造成的环境问题使得这种采矿方法不能令人接受。

流行的原地法有利于环保，在过去的几十年内，从油页岩、焦油沥青砂和煤里开采烃及从含油层里二次回收烃的原地法开采技术不断地加以改进，提出了几百种专利技术，所采用的方法如：

(1)增加含烃和含碳地层的孔隙度和渗透率的方法，致使烃能从地下流出或被泵出。该方法包括：(a)水破裂法。(b)爆破法。(c)大面积的掘下部矿层法，引起上层矿床塌陷到坑道里或这些坑道的结合部位。

(2)注入流体至注入井的方法，这样做造成水动力势能，迫使注入的流体替代含油层中的烃，以便使烃流入生产井，然后再提取。该类方法一种最常用的方法是通过涌水的二次开采法。

(3)提供一种热源的方法，如排放蒸气或其它的意在增加地下温度的方法；旨在降低含油层、焦油沥青砂或煤中烃的粘度，于是，烃能充分地从地下流出或被泵出，该方法通常称之为热激发法。

(4)注入流体至注入井的方法，旨在造成一个水动力势能，迫使注入的流体与含碳或含烃岩石接触，引起烃能流入生产井，再被提取。

通用的原地法采用一种或几种方法相结合的方法。从油页岩里开采含碳物质的方法统称页岩燃烧法，已在美国专利3661423、4106814、4109719、4147389、4151877、4158467和DE4153110中叙述过，这些方法是方法(1)和(2)相结合为原地蒸馏法。在目前，由于这些方法不经济，故在商业上已不采用了。

其它的原地法，如：排入蒸气法，热激发法、煤的气化作用、焦油沥青砂的氢化作用、原地燃烧作用等代表了这些方法的其它组合(也就是美国专利号4085803、4089373、4089374、4093027、4088188、4099568、4099783、4114688、4133384、4148359、4149595、4476932、4574884、4598770、4896345、5207271、5360068和国际公开WO 95/06093)。这些方法都要将流体或一种热源通过注入井直接注入含碳或含烃地层，再从生产井产烃或热气。通常这些井是垂直钻入一个含烃地层，流体或热流从一个井水平地流入另一个井，从该注入井的一个点源横向流入一个生产井的这种呈线性路线的流动方式使得这种注入法的效益是很低的，因为大部分主岩有旁流。

美国专利4410216、4116275、4596770、4610303和5626191建议用水平钻井或在与含烃地层，如焦油沥青砂或煤平行的方向上钻井的方法来增加(开采)效益。这种定向的方法为能浸透到钻孔周围表面的流体或热能提供了一个线性源头。该方法的缺憾是向含烃地层的有限渗透，这样就必须打很多钻孔。此外，对流体或热液及它们的流速、穿透深度及原地的物理条件，如温度和化学反应速度等都难以系统地进行控制。

1997年5月7日在我们申请中公开了一种“提取金属或纯化盐类的原地化学反应器”。

本发明之目的是改进原先的原地反应器，促进煤(包括褐煤)、油页岩、焦油沥青砂和其它含碳矿床的物理和化学变化，在减少这些矿床的粘性之后生产烃，或者产生以热燃烧产物形式的热能，这些热能可被回收或转化成其它形式的能源，如电能。

本发明涉及水槽，它们可使流体注入一个有源含水层，在水槽的水动力势能驱动下，从有源含水层进入可开采的含煤、褐煤、油、焦油沥青或其它烃的主岩。流体驱动液体烃和/或与主岩中的煤、褐煤、油、焦油沥青反应，生成可采的烃和/或热的燃烧产物。然后，这些产物通过天然地或人工地可渗透的主岩，流入位于该有源含水层另一侧的主岩选体旁的一个渗透含水层中，这样，可对它们进行开采。