從密閉滲透性控制基層結構回收烴的對流加熱系統的製作方法

2023-10-06 16:30:49 5

專利名稱：從密閉滲透性控制基層結構回收烴的對流加熱系統的製作方法
技術領域：
背景技術：
儘管有價格上漲和其它經濟與地理政治方面的因素，化石燃料的全球和國內需求持續上升。由於這樣的需求持續上升，因此尋找化石燃料的另外經濟可行的來源的研究和調查相應增加。歷史上，許多人已認識到例如油頁巖、煤和浙青砂礦層中儲藏的巨量能量。 然而，這些來源仍然在經濟競爭性回收方面存在困難的挑戰。加拿大浙青砂已表明這樣的努力可能是有成效的，儘管仍有許多挑戰，其包括環境影響、產物質量、生產成本和加工時間等。估計世界各地的油頁巖儲量在兩萬億桶到近七萬億桶石油的範圍內，這取決於估計來源。無論如何，這些儲量表現為極大的容量並且仍是基本未使用的資源。大量公司和調查員繼續研究和試驗從這樣的儲量中回收石油的方法。在油頁巖工業中，提取方法包括通過爆炸產生的地下碎石通道、原位方法例如原位轉化工藝(ICP)方法(殼牌石油公司Shell Oil)以及在鋼製乾餾器內加熱。其它方法包括原位射頻法(微波)以及「修正」原位工藝， 其中已經結合使用地下採礦、爆破和乾餾以從地層中製造碎石，從而允許更好的傳熱和產物去除。在典型的油頁巖工藝中，所有工藝都面臨經濟和環境因素的權衡。當前沒有工藝單獨滿足經濟、環境和技術挑戰。此外，全球變暖的問題引發解決與這類工藝相關的二氧化碳(CO2)排放的額外措施。需要實現環境管理(environmental stewardship)而仍提供高產量成本有效的石油生產的方法。地下原位概念的出現基於其產出高產量且同時避免採礦成本的能力。儘管可以實現因避免採礦導致的成本節省，但由於固體油頁巖的極低的導熱性和高比熱，因此原位方法需要較長時間加熱地層。對於任何原位工藝來說，最重大的挑戰也許是不確定性和可能伴隨地下淡水含水層出現的長期潛在的水汙染。在Siell的ICP方法的情況下，「冷凍壁」 被用作屏障，從而維持含水層(aquifer)和地下處理區之間的分離。儘管這是可能的，但沒有長期分析證明可長期保證防止汙染。在沒有保證以及甚至在較少補救的情況下，如果冷凍壁失敗，那麼期望其它方法解決這樣的環境危險。因為該原因和其它原因，仍需要可以提供改善的從合適含烴材料中回收烴的方法和系統，該方法和系統具有可接受的經濟性並避免上面提到的缺點。

發明內容
一種從含烴材料中回收烴的方法可以包括形成構造化滲透性控制基層結構。該構造化基層結構限定基本密閉體積。開採或粉碎的含烴材料可以被引入該控制基層結構以形成含烴材料的可滲透體。可以通過以足夠從可滲透體中去除烴的方式使加熱流體以整體對流流型經過整個可滲透體來加熱可滲透體。可以通過在可滲透體的較低部分中定向的至少一個對流驅動導管生成整體對流流型。在加熱期間含烴材料可以基本靜止。可以收集去除的烴以便進一步加工、在工藝中用作補充燃料或添加劑和/或直接使用而不需進一步處理。該方案可以允許解決涉及從地表或地下採出的含烴礦床(例如油頁巖、浙青砂、 褐煤和煤)以及從收穫的生物質中提取烴液體和氣體的困難問題。除其他優點外，該方案可以幫助降低成本、增加輸出容量、減少空氣排放、限制水消耗、防止地下含水層汙染、修整地表擾動、減少材料處理成本、去除髒的細顆粒以及改善回收的含烴液體或氣體的組成。該方案也可以用更安全、更可預測、構造的、可觀察、可修理、適應的和可預防的水體保護結構來解決水汙染問題。


圖1是根據一個實施例的構造化滲透性控制基層結構的側面部分剖視示意圖。圖2A和2B是根據一個實施例的多個滲透性控制蓄積池的頂視圖和平面圖。圖3是根據一個實施例的滲透性控制蓄積池的側面剖視圖。圖4是根據一個實施例的構造化基層結構的一部分的示意圖。圖5是示出根據另一實施例的兩個滲透性控制蓄積池之間的熱傳遞的示意圖。應該注意，附圖僅是本發明的若干實施例的示範，並由此無意限制本發明的範圍。 進一步地，附圖通常不按比例繪製，而是為了方便並清晰地圖解本發明的各方面草擬的。
具體實施例方式現在參考示例性實施例，並且在此使用特定語言描述這些示例性實施例。然而應理解在此無意限制本發明的範圍。在相關領域中擁有本公開內容的技術人員容易想到的在此描述的本發明特徵的替換和進一步修改以及在此描述的本發明原理的其他應用應被視為在本發明的範圍內。進一步地，在公開和描述本發明的具體實施例之前，應理解本發明不限於在此公開的具體工藝和材料，因為這些可以在一定程度上變化。同樣應理解在此使用的術語僅用於描述具體實施例，並且無意進行限制，因為本發明的範圍僅由隨附的權利要求及其等價物限定。定義在描述和要求保護本發明時，將使用下面的術語。單數形式「一」、「一個/ 一種」和「所述/該」包括複數指代，除非上下文另外明確規定。因此，例如，對「(一個)壁」的指代包括指代一個或更多個這樣的結構，「(一種)可滲透體」包括指代一種或多於一種這樣的材料，以及「(一個)加熱步驟」指代一個或多於一個這樣的步驟。如在此使用，「現有參考水準面(grade) 」或相似術語指代參考水準面或平面，其平行於含有如在此描述的基層結構的位置的局部表面地形，該基層結構可以在現有參考水準面之上或之下。
如在此使用，「導管」指代沿特定距離的任何通路，其可以用來從一個點向另一點運送材料和/或傳熱。儘管導管通常可以是圓形管道，但其它非圓形管道也可能是有用的。 導管可以有利地用來引入流體到可滲透體內或從該可滲透體抽取流體、進行傳熱和/或運輸射頻器件、燃料電池機構、電阻加熱器或其它器件。如在此使用，「對流驅動導管」指代特定類型的導管，其可用來從一個點傳熱到另一點，以及在密閉體積內生成對流熱流。如在此使用，「構造化基層結構」指代基本上全部人造的結構，其與通過修改或填充現有地質地層的孔隙形成的冷凍壁、硫壁或其它屏障相反。構造化滲透性控制基層結構經常基本不含原狀地質地層，儘管該基層結構可以鄰近或直接接觸原狀地層形成。這樣的控制基層結構可以是獨立的或通過機械手段、化學手段或此類手段的結合固定到原狀地層，例如使用錨、系材或其它合適的硬設備栓接到地層。如在此使用，「粉碎的」指代使地層或較大團塊破裂為碎塊。粉碎的團塊可以被破碎或以其他方式破裂為碎片。如在此使用，「含烴材料」指代可以從其中提取或得到烴產物的任何含烴材料。例如，烴可以作為液體被直接提取、經溶劑提取被去除、被直接蒸發或以其他方式從該材料中去除。然而，許多含烴材料含有通過加熱和高溫分解轉化為烴的乾酪根或浙青。含烴材料可以包括但不限於油頁巖、浙青砂、煤、褐煤、浙青、泥煤和其它有機材料。如在此使用，「蓄積池」指代經設計容納或保持流體和/或固體可移動材料的累積的結構。蓄積池通常源於地層的至少一大部分和源自土地材料的結構支撐。因此，控制壁不總是具有與形成它們的土地材料和/或地層無關的獨立強度或結構完整性。如在此使用，「可滲透體」指代具有相對高滲透性的粉碎的含烴材料的任何團塊， 該相對高的滲透性超過相同組成的固體原狀地層的滲透性。合適的可滲透體可以具有大於約10%的空隙空間，並通常具有從大約30%到45%的空隙空間，儘管其它範圍也可能是合適的。例如通過合併大的不規則成形顆粒，允許高滲透性有利於以對流作為主要傳熱方式對可滲透體進行加熱，同時也大大降低與壓碎成非常小的尺寸(例如低於大約1英寸到大約0.5英寸)相關的成本。如在此使用，「壁/牆壁」指代具有滲透性控制作用以將材料限制在至少部分由控制壁定義的密閉體積內的任何構造化特徵。壁/牆壁可以以任何方式定向，例如垂直，但定義該密閉體積的頂部、底部和其它輪廓也可以是如在此使用的「壁/牆壁」。如在此使用，「採出/開採的(材料)」指代從原始色譜分離位置或地質位置移到或擾動到第二不同位置或返回到相同位置的材料。通常，可以通過破碎、壓碎、爆炸引爆或其它方式從地質地層中去除材料來產生採出的材料。如在此使用，「整體對流流型(bulk convective flow pattern) 」指代跨越大部分可滲透體的對流加熱流動。通常，通過在所限定體積的較低或底部部分中定向一個或更多個導管或熱源來生成對流流動。通過以此方式定向該導管，加熱流體可以沿含烴材料的可滲透體佔據的體積的大部分以再循環型式向上流動且冷卻流體向下回流。如在此使用，「基本靜止」指代在從密閉體積內的含烴材料中去除烴從而留下貧礦材料(lean material)時幾乎靜止的材料定位，其允許一定程度的下沉、膨脹和/或沉降。 相反，含烴材料的任何循環和/或流動，例如在流化床(fluidized bed)或旋轉乾餾器中發現的循環和/或流動包括含烴材料的極其顯著的移動和處理。如在此使用，在提到材料的量或數量或其特定特徵時所用的「基本」一詞指代足以提供該材料或特徵有意提供的效果的量。可允許的精確的偏差度在一些情況下可能取決於特定的上下文。類似地，「基本不含……」等指代在組合物中缺乏所確定的元素或試劑。特別地，被確定為「基本不含」的元素或者完全不存在於組合物中，或者僅含有足夠小的量以至對該組合物沒有可測量影響。如在此使用，「大約」指代基於特別是所確定的具體屬性的實驗誤差的偏差度。術語「大約」提供的範圍將取決於具體的上下文和具體屬性，並可以由本領域技術人員容易辨別。術語「大約」無意擴展或限制可另外賦予具體值的等價程度。進一步地，除非另外說明， 否則術語「大約」明確包括「精確地」，與下面關於範圍和數字數據的討論一致。濃度、尺寸、數量和其它數字數據在此可以用範圍形式呈現。應理解這樣的範圍形式僅為方便和簡潔使用，並應該靈活解釋為不僅包括作為該範圍的界限明確表述的數值， 而且包括包含在該範圍內的全部單個數值或子範圍，如同每個數值和子範圍都被明確表述。例如，大約1到大約200的範圍應該解釋為不僅包括明確表述的1和200的界限，而且包括單個大小例如2、3、4，以及子範圍例如10到50,20到100等。如在此使用，為方便起見，多個項目、結構元素、組成元素和/或材料可以在共同列表中呈現。然而，這些列表應該理解為如同該列表的每個組分都各自被確定為單獨且唯一的組分。因此，在沒有相反表示的情況下，此類列表的單個組分都不應僅基於它們呈現在一個共同組中而被解釋為同樣列表的任何其它組分的實際等價物。對流加熱系統從含烴材料中回收烴的方法可以包括形成構造化滲透性控制基層結構。該構造化基層結構限定基本密閉體積。粉碎、開採或收穫的含烴材料可被引入該控制基層結構以形成含烴材料的可滲透體。可通過使加熱流體以整體對流流型經過整個可滲透體來加熱可滲透體，以便基本從其中去除烴。在加熱期間，由於構造化基層結構是固定結構，因此含烴材料可以基本靜止。可收集去除的流體烴以便進一步加工、在加工過程中使用和/或在回收時使用。可以通過使用現有參考水準面(grade)作為該構造化基層結構的底部支撐和/或作為側壁支撐，形成構造化滲透性控制基層結構。例如，控制基層結構可以被形成為獨立式結構，即僅使用現有參考水準面作為底部，其中側壁是人造的。可替換地，控制基層結構可以在挖掘的坑內形成。構造化滲透性控制基層結構可以包括限定基本密閉體積的滲透性控制蓄積池。滲透性控制蓄積池可以基本不含原狀地質地層。特別地，蓄積池的滲透性控制方面可以被完全構造化並人造為單獨的隔絕機構，以便防止材料不受控制地遷移到密閉體積內或移出密閉體積。在一個方面，滲透性控制蓄積池可以沿挖掘的含烴材料礦床的壁形成。例如，油頁巖、浙青砂或煤可以從礦床採出，從而形成大約對應於期望的蓄積池密閉體積的空穴。然後挖掘的空穴可以被用作構建滲透性控制蓄積池的形狀和支撐體。在一個可替換方面，可以形成至少一個另外的已挖掘含烴材料礦床，從而使得可以操作多個蓄積池。此外，這樣的配置可以有利於減小採出材料的運輸距離。特別地，任何具體密閉體積的粉碎或採出含烴材料可以從鄰近的已挖掘含烴材料礦床中採出。這樣，可以建造構造化結構的網格，從而使得採出的材料可以立即且直接填充到鄰近的蓄積池中。可以通過使用任何合適技術，來實現含烴礦床的開採和/或挖掘。可以使用常規的露天開採，儘管也可以使用可替換的挖掘機而不需要運輸採出的材料。在一個特定實施例中，可以使用起重機懸掛的挖掘機挖掘含烴礦床。合適的挖掘機的一個示例可以包括垂直隧道掘進機(boring machine)。這樣的機器可以被配置為挖掘在挖掘機下面的巖石和材料。隨著材料被去除，挖掘機被降低以確保與地層基本連續接觸。去除的材料可以利用運輸機或升降機輸送出挖掘區。可替換地，挖掘可以在含水泥漿的條件下發生，從而降低灰塵問題並充當潤滑劑/冷卻劑。泥漿材料可以被泵出挖掘處，以便在沉降槽或其它類似的固體-液體分離器中進行固體分離，或可以允許固體在蓄積池中直接沉澱。該方法可以容易地與金屬和其它材料的同時或順次的基於溶液的回收整合，如下面更詳細描述。此外，滲透性控制蓄積池的挖掘和形成可以同時實現。例如，挖掘機可以被配置為在去除含烴材料的同時形成蓄積池的側壁。材料可以僅從側壁邊緣下面去除，從而使得該側壁可以被向下引導，從而允許另外的牆壁段堆疊在上面。該方法可以允許增加深度的同時在支撐性蓄積池壁形成之前避免或降低坍塌的風險。蓄積池可以由提供隔絕穿過蓄積池壁的材料傳遞的任何合適材料形成。這樣，在控制基層結構操作期間，壁的完整性被保持為足以基本防止流體不受控制地遷移到控制基層結構的外面。用來形成構造化滲透性控制基層結構的蓄積池的合適材料的非限制性示例可以包括粘土、膨潤土(例如包含至少一部分膨潤土的粘土)、膨潤土改良土壤、壓實填充物、耐火水泥、水泥、合成的土工柵格、玻璃纖維、鋼筋、納米碳富勒烯(fullerene)添加劑、 填充的土工布袋、聚合物樹脂、耐油的PVC襯裡或其結合。經改造的類水泥複合物(ECC)材料、纖維增強的複合物等可以是特別堅固的並可以容易地改造，從而滿足給定裝置的滲透性和溫度容限需求。作為一般方針，儘管非必需，但在基層結構的操作溫度下具有低滲透性和高機械完整性的材料可以提供優良性能。例如，熔點高於基層結構的最大操作溫度的材料可能對在加熱和回收期間以及之後維持防漏(containment)是有用的。然而，如果非加熱緩衝區被維持在壁與可滲透體的加熱部分之間，那麼也可以使用較低溫度的材料。這樣的緩衝區可以在從6英寸到50英尺的範圍內，其取決於用於蓄積池的特定材料和可滲透體的組合物。在另一方面，蓄積池的壁可以耐酸、耐水和/或耐鹽水，例如足以耐受暴露於溶劑回收和/或用酸性或鹽水溶液漂洗，以及耐受蒸汽或水。對於沿地層或其它固體支撐體形成的蓄積池壁，該蓄積池壁可以由噴塗水泥漿、噴塗液體乳液或其它噴射材料例如可噴塗的耐火級水泥漿形成，該可噴塗的耐火級水泥漿針對地層形成密封並創建滲透性控制蓄積池壁。蓄積池壁可以基本連續，以使蓄積池限定密閉體積從而防止流體出入除所定義的進口和出口以外的蓄積池(例如經由在此討論的導管等)的實質移動。這樣，蓄積池可以容易地滿足管理流體遷移規章(government fluid migration regulations)。可替換地或與製造的屏障結合，部分蓄積池壁可以是原狀地質地層和/或壓實土地。在此情況下，構造化滲透性控制基層結構是可滲透壁和不可滲透壁的結合，如在下面更詳細描述。在一個詳細方面，經前處理或後處理的一部分含烴材料可以用作水泥加固和/或水泥基底，其然後在合適位置被傾注，從而形成控制基層結構的部分壁或全部壁。這些材料可以被形成在合適位置，或可以被預形成然後在現場被組裝，以形成整體蓄積池結構。例如，蓄積池可以通過在合適位置鑄造形成為單一體、擠壓件、預形成件或預製件的堆疊、通過水泥漿(水泥、ECC或其它合適材料)連結的混凝土板材、膨脹外形體/形式(form)等來建造。這些外形體可以依地層建造或者可以是獨立結構。這些外形體可以由任何合適材料建造，例如但不限於鋼、木材、玻璃纖維、聚合物等。這些外形體可以在合適位置被組裝， 或者可以使用起重機或其它合適機構被定向。可替換地，構造化滲透性控制基層結構可以由用緻密填充材料按層組裝的篾筐和/或土工合成織物形成。可以添加任選的粘合劑來增強滲透性控制壁的緻密性。在另一詳細方面，控制基層結構可以包含或主要由密封劑、水泥漿、鋼筋、合成粘土、膨潤土、粘土襯層、耐火水泥、高溫土工膜、排水管、合金片或其組合構成。蓄積池壁可以任選地包括不可滲透的絕緣體和/或細粉(fines)收集層。這些可滲透層可以在滲透性控制屏障和可滲透體之間定向。例如，可以提供含烴粉碎材料的層，其允許流體進入層內、在層內冷卻並且至少部分冷凝。此類可滲透層材料通常可以具有小於可滲透體的顆粒尺寸。此外，此類含烴材料可以經各種吸引力從經過的流體中去除細粉。 在一個實施例中，蓄積池壁和底部的構造可以包括固有的或受控的低質頁巖與砂、水泥、纖維、植物纖維、納米碳、碎玻璃、增強鋼、改造的碳增強柵格、鈣鹽等的任何組合的多個壓實層。除這樣的複合材料壁之外，可以採用通過額外不滲透性工程來抑制長期的流體和氣體遷移的設計，其包括但不限於襯裡、土工膜、壓實土、輸入砂、砂礫或巖石和重力排水外形， 從而使流體和氣體遠離不透水層移動到出口。由於採礦過程的情況可以規定遵循最優礦石品級採礦，因此蓄積池底部和壁構造可以但不需要包含上階或下階的斜坡或臺階。在任何這樣的上階或下階的應用中，底部取平和防漏壁構造通常可以向一側或特定的(多個)中央儲集區排出或傾斜，從而通過重力排水幫助去除流體。任選地，密閉容器(capsule)壁和底部結構可以包括絕緣體，其防止熱從構造化基層結構向外傳遞，或從主構造化密閉防漏容器內的內部密閉容器或導管向外傳遞。絕緣體可以包含人造材料、水泥或各種其它材料，其比周圍物體即可滲透體、地層、鄰近基層結構等的導熱性小。絕熱屏障也可以在可滲透體內、沿蓄積池壁、頂部和/或底部形成。一個詳細方面包括使用可生物降解的絕緣材料，例如大豆絕緣體等。這與其中蓄積池是單一用途體系以使絕緣體、管道和/或其它組件可以具有相對低的使用壽命(例如小於1-2年) 的實施例一致。這可以降低設備成本，並減少長期環境影響。這些結構和方法可以在幾乎任何規模下應用。較大的密閉體積和增加的蓄積池數目可以容易地產生相當於或超過較小構造化基層結構的烴產物和性能。作為說明，單蓄積池的尺寸範圍可從數十米到數十英畝。優選的蓄積池尺寸可以根據含烴材料和操作參數而變化，然而，預期合適的面積範圍可以是從大約二分之一英畝到五英畝的頂部平面表面積。這些方法和基層結構可以用來從多種含烴材料中回收烴。一個具體優點是在控制引入密閉體積的可滲透體的顆粒尺寸、條件和組成方面的寬自由度。可以被處理的採出的含烴材料的非限制示例包含油頁巖、浙青砂、煤、褐煤、浙青、泥煤或其組合。在一些情況下， 可能期望提供單一類型的含烴材料，從而可滲透體主要由上述材料中的一種構成。然而，可滲透體可以包括這些材料的混合物，從而可以調整等級、含油量、含氫量、滲透性等以實現期望的結果。此外，不同的烴材料可以處於多個層中或處於混合方式，例如結合的煤、油頁巖、浙青砂、生物質(biomass)和/或泥煤。
在一個實施例中，為最優化的原因，含烴材料可以被分類到主要構造化基層結構內的各種內部密閉容器中。例如，在油頁巖地層被開採時，被開採的油頁巖地層的層數和深度可能在某些深度的產區中更富集。一旦爆炸、開採、鏟起和拖拉到密閉容器以便放置，那麼更富集的含油礦石可以通過富集度分類或混合，以便實現最優產量、更快回收，或實現在各蓄積池內的最優平均。此外，提供不同組成的層可以具有額外的益處。例如，下層浙青砂可以被定向為在上層油頁巖的下面。通常，該上下層可以相互直接接觸，儘管不是必需的。 上層可以包括嵌入其中的加熱管，如在下面更詳細描述。加熱管可以將油頁巖加熱到足以釋放包括可充當從浙青砂中去除浙青的溶劑的短鏈液烴的乾酪根油。這樣，上層充當原位溶劑來源，以便增強從下層去除浙青。在這一實施例中，在下層內的加熱管是任選的，從而該下層可以不含加熱管或可以包括加熱管，這取決於從上層或任何其它熱源經向下傳遞的液體傳遞的熱量。選擇性控制可滲透體的特性和組成的能力在最優化石油產量和質量方面增加顯著的自由度。此外，在許多實施例中，釋放的氣體和液體產物充當原位生產的溶劑，其補充乾酪根去除和/或從含烴材料中去除額外的烴。在另一詳細方面，可滲透體可以進一步包含添加劑或生物質。添加劑可以包括用作增加去除的烴的質量的任何組成，例如增加API、減小粘度、改善流動特性、降低剩餘頁巖的潤溼度、減少硫、減少氫化劑等。合適添加劑的非限制性示例可以包括浙青、乾酪根、丙烷、天然氣、天然氣冷凝物、原油、精煉底部殘留物(refining bottoms)、浙青烯、常用溶劑、 其它稀釋劑和這些材料的組合。在一個特定實施例中，添加劑可以包括流動改善劑和/或供氫體劑。一些材料可以充當兩種或任一種試劑從而改善流動或作為供氫體。此類添加劑的非限制性示例可以包括甲烷、天然氣冷凝物、常用溶劑例如丙酮、甲苯、苯等以及上面列出的其它添加劑。添加劑可以用來增加任何烴產物中的氫碳比率，以及充當流動增強劑。例如，各種溶劑和其它添加劑可以產生物理混合物，其對於固體顆粒、巖石等具有降低的粘度和/或降低的親和性。此外，一些添加劑可以與烴發生化學反應和/或允許烴產物的液體流動。使用的任何添加劑可以變為最終回收產物的一部分，或可以被去除並再利用或另外處理。類似地，可以通過使用已知的添加劑和方法來實現含烴材料的生物羥基化作用， 從而形成合成氣體或其它較輕質產物。也可用相似方式使用酶或生物催化劑。此外，人造材料也可以用作添加劑，例如但不限於輪胎、聚合物廢品或其它含烴材料。儘管這些方法可廣泛應用，但作為一般方針，可滲透體可以包括最大尺寸從大約 1/8英寸到大約6英尺的顆粒，並且在一些情況下小於1英尺，以及在其它情況下小於大約 6英寸。然而，作為實際情況，大約2英寸到大約2英尺的尺寸可以提供優良結果，其中大約 1英尺的直徑對於油頁巖是特別有用的。空隙空間可以是確定最優顆粒直徑的因素。作為一般情況，可以使用任何功能性空隙空間；然而，大約15%到大約50%並且在一些情況下大約30%到大約45%的比率通常提供滲透性與可用體積的有效使用之間的良好平衡。通過改變其它參數例如加熱導管位置、添加劑等，空隙體積可以稍微變化。採出的含烴材料的機械分離使得能夠創造細網孔、高滲透性的顆粒，其一旦放入蓄積池內的密閉容器中則提高散熱率。增加的滲透性可以允許更合理的低溫，其也幫助避免較高溫度，該較高溫度導致碳酸鹽分解產生更多CO2,以及相應釋出痕量重金屬、揮發性有機物和可以生成被監測和控制的有毒流出物和/或不期望材料的其它化合物。在一個實施例中，計算機輔助的開採、開採設計、拖運、爆炸、化驗、裝載、運輸、安置和防塵措施可以用來滿足和最優化採出材料移動到構造化密閉防漏結構內的速度。在一個可替換方面，蓄積池可以在含烴地層的挖掘體積中形成，儘管遠離控制基層結構的其它位置也可能是有用的。例如，一些含烴地層具有相對薄的烴富集層，例如厚度小於大約300 英尺。因此，垂直採礦和鑽孔有可能不是成本有效的。在此情況下，水平採礦對於回收含烴材料以便形成可滲透體是有用的。儘管水平採礦一直是挑戰性的嘗試，但許多技術已開發並在繼續發展，其可以連同蓄積池使用。在此情況下，蓄積池的至少一部分可以跨越水平層形成，而該蓄積池的其它部分可以沿著和/或鄰近非含烴地層形成。其它採礦方法例如但不限於房柱式採礦(room and pillar mining)可以提供具有最小限度浪費的有效含烴材料來源，和/或可以運輸到蓄積池並根據在此的討論進行處理的回收。如在此提到，所描述的蓄積池允許對可為給定裝置設計並最優化的可滲透體的性質和特性進行較大程度的控制。蓄積池(單獨地和跨越多個蓄積池)可以基於材料的不同組成、預期的產物等被容易地修正和分類。例如，幾個蓄積池可以專用於生產重質原油，而其它蓄積池可以被配置為生產較輕質產物和/或合成氣體。潛在的分類和因素的非限制性示例可以包括催化劑活性、特定產物的酶促反應、芳香族化合物、含氫量、微生物菌株或用途、改質/提級(upgrade)過程、目標最終產物、壓力(影響產物質量和類型)、溫度、膨脹性能、水熱反應、供氫體劑、熱附加處理(superdisposition)、垃圾蓄積池、汙水蓄積池、可復用的管道及其它。通常，這些因素中的多個可以用來為不同的產物和目的在給定工程區中配置蓄積池。粉碎的含烴材料可以用任何合適方式填充到控制基層結構中以形成可滲透體。通常，粉碎的含烴材料可以通過傾卸、傳送裝置或其它合適方法輸送到控制基層結構中。如前面提到，可滲透體可以具有適當高的空隙體積。雜亂的傾卸可能導致過度的壓實和空隙體積減少。因此，可以通過使含烴材料低壓實輸送到基層結構中來形成可滲透體。例如，在形成可滲透體時，收縮的傳送裝置可以用來遞送材料到可滲透體的頂面附近。這樣，含烴材料可以保持顆粒之間的顯著空隙體積，而基本沒有進一步壓碎或壓實，儘管在形成可滲透體時存在一些經常由巖石靜壓力(lithostatic pressure)導致的小程度壓實。一旦期望的可滲透體已在控制基層結構內形成，則可以例如經由熱解作用引入足以開始去除烴的熱量。在一個方面，加熱流體可以整體對流流型經過整個可滲透體，以便從可滲透體中基本去除烴。根據該方面，加熱流體可沿含烴材料的可滲透體佔據的體積的大部分以再循環型式向上流動並向下回流。合適的熱源可以與可滲透體熱相關。可滲透體內的最優操作溫度可以根據組成和期望的產物而變化。然而，作為一般方針，操作溫度的範圍可以是從大約200 °F到大約750下。整個密閉體積的溫度變化可以改變，並且在一些區域可達到高達900下或更高。在一個實施例中，操作溫度可以是相對較低的溫度，從而促進液體產物生產，例如從大約200 0F到大約650 0F。該加熱步驟可以是導致對可滲透體的壓碎礦石進行選礦的烘烤操作。此外，一個實施例包含控制溫度、壓力和其它變量，使其足以主要產生液體產物，並在一些情況下基本僅產生液體產物。在一個方面，可以通過對流加熱模式來控制溫度，其降低了由冷卻壁和其他因素導致的溫度變化。通常，產物可以包括液體和氣體產物，而液體產物可能需要較少加工步驟，例如洗滌機等。可滲透體的相對高的滲透性允許生產液體烴產物並使氣體產物最少化，這在某種程度上取決於特定原材料和操作條件。在一個實施例中，烴產物的回收基本上可以在可滲透體內不存在裂縫的情況下發生。在一個方面，熱量可經對流傳遞到可滲透體，以便從可滲透體中基本去除烴。根據該方面，加熱流體可經加熱導管流過控制基層結構，以使熱量以整體對流流型經過整個可滲透體。這樣，可改善熱分布的均勻性。此外，可通過使一個或更多個熱管或對流驅動導管在可滲透體的較低部分中定向來優化整體對流加熱流型。任選地，可通過在對流驅動導管上方的中間位置選擇性放置額外加熱導管來形成多個對流循環區。一個或更多個對流驅動導管通常可以基本水平定向。這些導管也可沿密閉體積的底部，或沿密閉體積的較低外圍邊緣安置。儘管如果控制加熱速率那麼可同時使用兩種配置，但根據一個實施例，由於該配置可能抑制整體對流循環流型，因此這兩種配置不同時使用。在進一步的方面，對流驅動導管可嵌入在可滲透體內。通過以這些方式中的一種或更多種定嚮導管，可顯著增加分離烴的熱流。此外，可改善熱分布的均勻性。例如，在一個方面，對流驅動導管可提供足夠加熱，從而使主要加熱區提高到高於大約200 °F的溫度，該主要加熱區是總密閉體積的至少約80%。此外，蓄積池內的熱流可能較少地由於冷卻壁和管道放置而變化。可通過燃燒天然氣、烴產品或任何其它合適來源產生可注入控制基層結構內的加熱氣體。合適傳熱流體的非限制性示例可以包括熱空氣、熱廢氣、蒸汽、烴蒸汽和/或熱液體。加熱氣體可以從外部來源輸入，或從該工藝回收。可替換地或與使用對流驅動導管的對流加熱結合，高度可配置的方法可以包括將多條導管嵌入可滲透體內。這些導管可以被配置為用作加熱管、冷卻管、傳熱管、排水管或氣體管。此外，在基層結構操作期間，這些導管可以專用於單一功能或可以用於多種功能， 即傳熱和排水。根據預期的功能，這些導管可以由任何合適材料形成。合適材料的非限制性示例可以包括瓦管、耐火水泥管、耐火ECC管、現場澆築管、例如鑄鐵、不鏽鋼等金屬管、 例如PVC的聚合物等等。在一個特定實施例中，全部或至少一部分嵌入導管可以包含可降解材料。例如非鍍鋅6"鑄鐵管可以有效地用於單用途實施例，並且其在一般小於大約2年的蓄積池有效期限內運行良好。此外，多條導管的不同部分可以由不同材料形成。現場澆築管對於非常大的密閉體積可以特別有用，其中管徑超過幾英尺。這樣的管道可以通過使用以環形形狀保持粘性流體的柔性外罩形成。例如，PVC管可以連同柔性外罩一起用作該外形體的一部分，其中混凝土或其它粘性流體被泵送入PVC與柔性外罩之間的環形空間。根據預期的功能，可以在導管中製造穿孔或其它開孔，從而允許流體在導管和可滲透體之間流動。典型的操作溫度超過常規聚合物和樹脂管的熔點。在一些實施例中，導管可以被放置和定向成使得導管在基層結構的操作期間有意熔化或以其它方式降解。多條導管可以容易地以任何配置定向，無論是基本水平的、垂直的、傾斜的、分支的還是其它形式。在將導管嵌入可滲透體內之前，導管的至少一部分可以沿預定通道被定向。預定通道可以被設計為改善傳熱、氣-液-固接觸，最大化在密閉體積內的流體從特定區域的輸出或去除等。此外，至少部分導管可以專用於加熱可滲透體。這些加熱導管或對流驅動導管可以被選擇性地穿孔以允許加熱氣體或其它流體對流加熱可滲透體並在整個可滲透體中混合。穿孔可以被定位並調整尺寸以優化貫穿可滲透體內的均勻和/或受控加熱。可替換地，加熱導管可以形成閉合環路，以使加熱氣體或流體與可滲透體隔離開。因此，「閉合環路」不一定需要再循環，而需要隔離加熱流體與可滲透體。這樣，加熱可以主要或基本上僅通過從加熱流體穿過導管壁進入可滲透體的熱傳導來實現。在閉合環路中的加熱使得能夠防止在加熱流體和可滲透體之間的物質傳遞，並可以減少氣體烴產物的形成和/或提取。在可滲透體的加熱或烘烤期間，超過母巖分解溫度(經常高於大約900 T )的局部化加熱區可以降低產率並形成二氧化碳以及可能導致含有重金屬、可溶性有機物等的浸析液的不期望汙染化合物。加熱導管可以允許基本消除這樣的局部化熱點，同時使大多數可滲透體維持在期望的溫度範圍內。溫度的均勻程度可以是成本(例如額外加熱導管的成本)對產率的權衡。然而，至少大約85%的可滲透體可以被容易地維持在大約5-10%的目標溫度範圍內，其中基本沒有熱點，即超過含烴材料的分解溫度，例如大約800下以及在許多情況下大約900下。因此，如在此描述進行操作時，系統可以允許回收烴且同時消除或基本避免產生不希望的浸析液。儘管產物可以根據原材料而顯著變化，但高質量液體和氣體產物是可能的。根據一個實施例，壓碎的油頁巖材料可以產生具有從大約30到大約45的 API的液體產物，其中大約33到大約38是當前典型的，其直接源自油頁巖而沒有附加處理。 有趣的是，這些方法和工藝的實踐導致這樣的理解，即對於回收的烴的質量，壓力似乎是比溫度和加熱時間影響小得多的因素。儘管加熱時間可以根據空隙空間、可滲透體的組成、質量等顯著變化，但作為一般方針，時間可以在從幾天(即3-4天)到大約一年的範圍內。在一個特定示例中，加熱時間可以在大約2周到大約4個月的範圍內。在較短的停留時間(即幾分鐘到幾小時)下，加熱不足的油頁巖可能導致形成可浸析和/或稍微揮發性的烴。因此，這些方法允許在中等溫度下延長的停留時間，從而存在於油頁巖中的有機物可揮發和/ 或碳化，留下少量的可浸析有機物。另外，下面的頁巖通常不分解或改變，這減少可溶性鹽的形成。此外，導管可以被定向在多個蓄積池和/或控制基層結構之間，從而在這些結構之間轉移流體和/或熱量。導管可以使用常規焊接等被相互焊接。此外，導管可以包括允許在可滲透體中材料的膨脹和沉降期間旋轉和/或少量運動的接頭。另外，導管可以包括支撐系統，其在填充密閉體積之前和期間以及在操作期間用來支撐導管的組件。例如，在流體的加熱流動期間，加熱等可以導致膨脹(壓裂或爆米花效應)或下沉，其足以在導管和相關接頭上產生潛在破壞性的應力和應變。桁架支撐系統或其它類似錨定構件可以有利於降低對導管的損害。錨定構件可以包括水泥磚、工字梁、鋼筋、立柱等，其可與蓄積池的壁(包括側壁、底部和頂部)相關。可替換地，導管可以在任何開採的材料被引入密閉體積之前完全構造和裝配好。 在設計導管的預定通道和填充該體積的方法時要謹慎並規劃，以防止導管埋入時在填充過程中破壞該導管。因此，在一些情況下所用的導管可以從開始起或在嵌入可滲透體之前被定向，以使它們不被鑽孔。結果，可以在沒有大規模取心鑽進(core drilling)和/或與井筒或水平鑽孔相關的複雜機械的情況下，執行導管的構造化及其放置。相反，導管的水平或任何其它定向可以容易地通過在用採出的含烴材料填充基層結構之前或與此同時裝配期望的預定通道來實現。以各種幾何圖案定向的非鑽孔、手放置/起重機放置的導管可以被布置成具有閥控制的連接點，其在密閉蓄積池內產生精確的且被密切監測的加熱。放置和分層布置導管的能力包括連接旁路和流量閥以及直接注入和退出點，其使得能夠實現精確的溫度和加熱速率、精確的壓力和增壓率以及精確的流體和氣體入口、出口以及組成混合物。例如，在使用細菌、酶或其它生物材料時，可以容易地遍及可滲透體維持最優溫度，從而提高此類生物材料的性能、反應和可靠性。導管通常在不同的點穿過構造化基層結構的壁。由於存在溫差和容限，因此在壁和導管之間的界面處包括絕緣材料可能是有益的。該界面的尺寸可以被最小化，同時也留出用於在基層結構的啟動、穩態運行、波動操作條件和停工期間的熱膨脹差異的空間。該界面也可以包括絕緣材料和密封裝置，其防止從控制基層結構中不受控制地放出烴或其它材料。合適材料的非限制性示例可以包括高溫墊圈、金屬合金、陶瓷、粘土或礦物襯墊、複合材料或其它材料，其具有高於典型操作溫度的熔點並充當由控制基層結構的壁提供的滲透性控制的連續體。此外，構造化基層結構的壁可以被配置為最小化熱損失。在一個方面，這些壁可以被構建為具有基本均勻的厚度，該厚度被優化以提供足夠的機械強度且同時也最小化導管穿過的壁材料的體積。特別地，過厚的壁可能減少通過由傳導吸熱而傳入可滲透體的熱量。 相反，該壁也可以充當熱屏障，從而在操作期間一定程度上隔離可滲透體並保持其中的熱量。在一個實施例中，在可滲透體內的流體和氣體化合物可以通過使用例如通過氣體誘導的壓力或源自堆積碎石的堆積巖石靜壓力，改變為期望的提取產物。因此，一些程度的改質(upgrading)和/或改性可以與回收過程一起實現。此外，某些含烴材料可能需要使用特定稀釋劑或其它材料處理。例如，根據眾所周知的機理，通過蒸汽噴射或溶劑噴射以促進浙青從砂粒中分離，可以容易地實現浙青砂的處理。牢記上面描述，圖1示出一個實施例的側視圖，其示出建造的密閉防漏提取蓄積池100，其中現有參考水準面108主要用作不滲透底層112的支撐。外部密閉蓄積池側壁 102提供防漏，並可以但不必須由內壁104細分。細分部分可以在更大的密閉防漏蓄積池 100內創建獨立的防漏密閉容器(capsule) 122，其可以是任何幾何形狀、尺寸或細分部分。 進一步地，細分可以水平或垂直堆疊。通過創建獨立的防漏密閉容器122或腔室，可以容易地適應較低級材料、各種氣體、各種液體、各種處理階段例如礦物提取、各種酶或微生物學類型或其它期望的分階段處理的分類。被構造成較大構造化密閉容器內的筒倉(silos)的分段密閉容器也可以被設計為提供分階段的和順次的加工、溫度、氣體和流體組合物以及熱傳遞。這樣的分段密閉容器可以提供另外的環境監測，並且可以由類似於主要外壁的具有線紋的建造的尾部護臺(tailing berms)建造。在一個實施例中，蓄積池100內的分段可以用於在缺乏外部加熱的情況下隔離放置材料，或意圖限制或控制燃燒或溶劑應用。具有較低含量的烴的材料可以用作燃燒材料或作為填充或護臺壁建造材料。不滿足各種截止品位閾值(cut-off grade threshold)的材料也可以被截存(sequester)，而不需要在專用於這一目的的蓄積池中改變。在這樣的實施例中，這樣的區域可以被完全隔離，或被熱量、 溶劑、氣體、液體等繞過。任選的監測器件和/或設備可以永久或暫時安裝在蓄積池內或蓄積池的外周，以便確認隔絕材料的防漏。壁102和104以及蓋子116和不滲透層112可以通過篾筐146和/或填充壓實而分層布置的土工格柵148來建造並加固。可替換地，包含滲透性控制蓄積池並一起限定密閉體積的這些壁102、104、116和112可以由如前面描述的任何其它合適材料形成。在該實施例中，蓄積池100包括自支承式的側壁102和104。在一個實施例中，尾部護臺、壁和底部的結構和滲透性可以被壓實和建造。在滲透性控制層之前或與滲透性控制層結合，可以包括使用用於支撐護臺和提壩的壓實的土工格柵和其它錨定樁結構(deadman structure), 該滲透性控制層可以包括砂、粘土、膨潤土、砂礫、水泥、水泥漿、鋼筋水泥、耐火水泥、絕緣體、土工膜、排水管、穿孔加熱管的耐高溫絕緣體等。在一個可替換實施例中，滲透性控制蓄積池可以包括側壁，該側壁是壓實土地和/ 或原狀地質地層，而蓋子和底部是不滲透的。具體地，在這樣的實施例中，不滲透蓋可以用來防止揮發物和氣體從蓄積池不受控制地逸出，從而可以使用合適的氣體收集出口。類似地，不滲透底部可以用來容納和引導收集的液體到合適出口例如排放系統133，從而從蓄積池的較低區域移出液體產物。儘管在一些實施例中不滲透側壁可能是期望的，但是並不總是需要這樣的不滲透側壁。在一些情況下，側壁可以是暴露的原狀土地或壓實的填充物或土地，或其它可滲透材料。具有可滲透側壁可以允許來自蓄積池的氣體和/或液體的少量放出。儘管未示出，但在構造化密閉防漏容器的上面、下面、周圍和附近，可以建造環境水文學測量裝置從而在操作期間將地表水重新引導遠離密閉的壁、底部、蓋子等。此外，重力輔助的排水管和機構可以用來根據需要聚集和引導密閉體積內的流體、液體或溶劑到達中央聚集管、泵送管、冷凝管、加熱管、分階段管和排放管、筒倉、儲槽和/或井。以相似的方式，有意引入(例如用於浙青砂浙青處理而引入)的蒸汽和/或水可以被再循環。一旦壁結構102和104已經構造在從地表面106開始的構造化和不滲透底層112 之上，那麼採出的碎石120 (其可以根據尺寸或烴富集度被壓碎或分類)可以被分層放置在放置的管狀加熱管118或對流驅動導管、流體排放管IM和/或氣體聚集或注入管1 上 (或緊挨它們)。這些管道可以按任何最優流型、角度、長度、尺寸、體積、交叉、柵格、壁尺寸、合金構造、穿孔設計、注入速率和提取速率被定向和設計；然而，在一個方面，對流驅動導管可在可滲透體的較低部分中定向。在一些情況下，管道，例如用於熱傳遞的那些管道可以被連接到熱源134、再循環通過熱源134或從熱源134獲取熱量。可替換地或結合地，回收的氣體可以由冷凝器140冷凝。通過冷凝器回收的熱量可以任選地用於可滲透體的補充加熱，或用於其它加工需要。熱源134可以獲取、增強、聚集、產生、結合、分離、傳遞或包括從任何合適熱源獲取的熱量，該合適熱源包括但不限於燃料電池(例如固體氧化物燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池等)、太陽能源、風能源、液態烴或氣態烴燃燒加熱器、地熱熱源、核電站、燃煤電廠、 射頻發熱、波能、無焰燃燒室、自然分布的燃燒室或其任何組合。在一些情況下，可以使用電阻加熱器或其它加熱器，儘管燃料電池和基於燃燒的加熱器特別有效。在一些場所，足夠量的地熱水可以被循環到地面以加熱可滲透體，並且被引導到基層結構。在另一實施例中，導電材料可以遍及可滲透體分布，並且足以發熱的電流可以經過導電材料。導電材料可以包括但不限於金屬片或金屬珠、導電水泥、塗敷金屬的顆粒、金屬陶瓷複合材料、導電半金屬碳化物、煅燒的石油焦炭、敷設絲(laid wire)、這些材料的組合等。導電材料可以被預先混合以具有各種網孔尺寸，或者該材料可以在可滲透體形成之後被引入可滲透體。液體或氣體可以從熱源134傳熱，或在另一實施例中，在烴液體或氣體燃燒的情況下，射頻發生器(微波)或燃料電池都可以但事實上不需要在密閉蓄積池區114或122 內發熱。在一個實施例中，可滲透體的加熱可以通過源自烴燃燒的對流加熱來實現。特別感興趣的是在燃料與氧的化學計量條件下執行的烴燃燒。化學計量條件可以允許顯著提高加熱氣體溫度。化學計量燃燒可以採用純氧源但通常不需要純氧源，純氧源可以由公知技術提供，其包括但不限於氧濃縮器、隔膜、電解質等。在一些實施例中，可以從具有化學計量數量的氧氣和氫氣的空氣提供氧氣。燃燒廢氣可以被引導到超高溫換熱器，例如陶瓷或操作溫度高於大約2500 °F的其它合適材料。從周圍環境獲得或從其它工藝再循環的空氣可以經該超高溫換熱器加熱，然後被送到蓄積池以便加熱可滲透體。然後，燃燒廢氣可以被截存(sequester)，而不需要進一步分離，這是因為該廢氣主要是二氧化碳和水。為最小化熱量損失，燃燒室、換熱器和蓄積池之間的距離可以被最小化。因此，在一個特定詳述實施例中，可攜式燃燒室可以被附連到單獨加熱導管或較小的導管分段。可攜式燃燒室或燃燒器可以獨立提供大約100，OOOBtu到大約1，000, OOOBtu的熱量，其中每管道大約600，OOOBtu通常是足夠的。可替換地，密閉容器內的燃燒可以在主要的構造化密閉防漏結構內的分隔密閉容器裡面開始。該過程部分燃燒含烴材料從而提供熱量和固有熱解。不需要的空氣排放物 144 一旦從密閉防漏容器114、122或從熱源134獲得並且通過已鑽的井筒142輸送，那麼其可以被捕獲並截存(sequester)在地層108中。熱源134也可以產生電並經電傳輸線150 傳輸、轉換或供電。從密閉蓄積池處理區114或122提取的液體或氣體可以被貯存在附近的收集槽136中，或貯存在密閉防漏容器114或122內。例如，不滲透底層112可以包括傾斜區110，其向排放系統133引導液體，在排放系統133液體被引導到收集槽。在碎石材料120與管道118、1對、1沈和1 一起放置時，預期各種測量器件或傳感器130用於在提取過程期間監測建造的密閉防漏蓄積池100內、其周圍或在其下面的溫度、壓力、流體、氣體、組成、加熱速率、密度以及全部其它工藝屬性。這樣的監測器件和傳感器130可以分布在放置的管道118、1對、1沈和128內、其周圍、其部分、與其連接或在其頂部上的任何地方，或在碎石材料120或不滲透屏障區112的頂部、被其覆蓋或埋入其內。在放置的碎石材料120填充密閉處理區114或122時，120變為建造的不滲透的蓋子屏障區138和壁屏障構造170的頂部支撐，壁屏障構造170可以包括不滲透性與建造的流體和氣體屏障或構造化密閉構造的任何組合，該構造化密閉構造包含可以組成112的材料，該材料包括但不限於粘土 162、壓實填充物或輸入材料164、含有水泥或耐火水泥的材料166、土工合成膜、襯裡或絕緣體168。可以作為頂蓋116被定向的填充材料被放置在138 上方，從而在密閉處理區114或122上產生巖石靜壓力。用足以在可滲透體內產生增加的巖石靜壓力的壓實填充物覆蓋可滲透體可以對進一步增加烴產物質量有用。壓實填充物頂部可以基本覆蓋可滲透體，而可滲透體反過來可以基本支撐該壓實填充物頂部。壓實填充物頂部可以進一步對去除的烴是足夠不滲透的，或可以按類似於側壁和/或底壁的方式增加額外的滲透性控制材料層。一旦根據具體情況經管道118、124、1沈或128中的任何管道提取、處理或再循環，則可以通過增加任何氣體或流體將額外的壓力引入提取密閉處理區114 或122。相對於密閉蓄積池100內的加熱、提取、穩定、截存、蓄積、改質、精煉或構造分析工藝，所有相關的測量值、優化率、注入速率、提取速率、溫度、加熱速率、流速、壓力比率、容量指示器、化學組成或其它數據通過連接到計算設備132而被預期，計算設備132操作計算機軟體以便管理、計算和最優化整個工藝。此外，取心鑽進、地質儲量分析以及地層在爆炸、開採和運輸之前(或在此類任務之前、之後或期間的任何時間)的試驗模型可以用作進入計算機控制的機構中的數據輸入，該計算機控制的機構操作軟體以鑑別最優放置、尺寸、被校準並交叉引用從而達到期望生產率的體積和設計、壓力、溫度、熱量輸入速率、氣體重量百分數、氣體注入組成、熱容量、滲透性、孔隙率、化學和礦物組成、壓實、密度。這樣的分析和確定可以包括其它因素如氣象數據因素，例如影響構造化基層結構的總體性能的溫度和空氣溼度含量。其它數據，例如礦石溼度含量、烴富集度、重量、網孔尺寸和礦物與地質組成可以用作輸入，這些輸入包括產生項目現金流、債務還本付息和內部回報率的貨幣的時間價值數據組。圖2A示出蓄積池的集合，其包括未覆蓋的或打開蓋的密閉蓄積池100，密閉蓄積池100含有在採礦場200裡面的分段密閉蓄積池122，採礦場200具有各種高度的臺階式採礦。圖2B僅為了清晰圖解說明沒有相連的導管和其它方面的單個蓄積池122。該蓄積池可以類似於在圖1中圖解說明的蓄積池或任何其它配置。在一些實施例中，預期開採的碎石可以沿斜道230或經輸送機232傳輸到採礦場密閉蓄積池100和122而不需要任何採礦運輸卡車。圖3示出在位於地層108的現有參考水準面106上的密閉蓄積池100下面建造的滲透屏障112，其中蓋子覆蓋密閉蓄積池100的側面和頂部上的材料或填充物302，從而最終(在該工藝之後)覆蓋和再生新的地表300。已暫時從該地區移走的本土植物例如樹306 可以被重新栽培。構造化基層結構通常可以是單一用途的結構，其可以容易且安全地以最小限度的附加補救關閉。這可以顯著降低與移動大量廢料相關的成本。然而，在一些情況下，構造化基層結構可以被挖掘和再使用。一些設備例如射頻(RF)機構、管材、器件和發射器可以在烴回收完成之後就從構造化蓄積池內回收。圖4示出計算機裝置130，其在集合蓄積池100內的細分蓄積池122中的加工期間控制連接到熱源134的導管118、1沈或128的各種性質輸入和輸出，從而控制可滲透體的加熱。類似地，從蓄積池收集的液體和蒸汽可以被監測並且分別收集在儲槽136和冷凝器140中。源自冷凝器的冷凝液體可以被收集在儲槽141中，而不可冷凝的蒸汽在單元143 處被收集。如前面描述，液體和蒸汽產物可以被結合，或更經常被留下作為分離的產物，這取決於可冷凝性、目標產物等。蒸汽產物的一部分可以任選地被冷凝並且在儲槽136中與液體產物結合。然而，大部分蒸汽產物是可以燃燒、銷售或在該工藝內使用的C4和較輕氣體。例如，氫氣可以通過使用常規氣體分離被回收，並且可以根據常規改質方法例如催化方法等用於對液體產物進行加氫處理(hydrotreat)，或者不冷凝氣體產物可以被燃燒從而產生熱量，以便用於加熱可滲透體、加熱鄰近或附近的蓄積池、加熱服務或職員區或滿足其它處理用熱需要。構造化基層結構可以包括熱電偶、壓力計、流量計、流體分散傳感器、富集度傳感器和遍及該構造化基層結構分布的任何其它常規工藝控制器件。這些器件可以每個都與計算機可操作地相關聯，從而使得在可滲透體的加熱期間加熱速率、產物流速和壓力可以被監測或改變。任選地，可以使用例如與可滲透體相關的超聲波發生器執行合適位置的攪動。這樣的攪動可以促進烴從與它們相關的下面的固體材料中分離和熱解。此外，足夠的攪動可以減少遍及可滲透體和導管的阻塞和結塊。圖5示出任何導管如何可以用於以氣體、液體或熱量的任何形式經輸送裝置510
17將熱量從任何分段的密閉蓄積池傳遞到另一分段的密閉蓄積池。然後，冷卻的流體可以經傳熱裝置512被輸送到發熱密閉容器500或發熱源134，以從密閉容器500獲得更多熱，從而再次再循環到目標密閉容器522。因此，各種導管可以用於將熱量從一個蓄積池傳遞到另一蓄積池，以便再循環熱量並管理能量的使用從而最小化能耗。在另一方面，在加熱步驟期間供氫體劑可以被引入可滲透體。供氫體劑可以是能夠對烴進行加氫的任何組成並且可以任選地是還原劑。合適供氫體劑的非限制示例可以包括合成氣體、丙烷、甲烷、氫、天然氣、天然氣冷凝物、工業溶劑例如丙酮、甲苯、苯、二甲苯、 枯烯、環戊烷、環己烷、低碳烯烴(C4-C10)、萜烯、這些溶劑的取代化合物等。此外，回收的烴可以在可滲透體內或在收集之後受到加氫處理。有利地，從氣體產物回收的氫可以被再引入到液體產物中以便改質。無論如何，加氫處理或加氫脫硫過程對降低最終烴產物中的氮和硫含量可以非常有用。任選地，可以引入催化劑從而促進這樣的反應。另外，將輕質烴引入到可滲透體中可以導致降低分子量且同時增加氫碳比的重整反應。這是特別有利的，至少部分由於可滲透體的高滲透性，例如經常為大約30% -40%的空隙體積，儘管空隙體積通常可以在從大約10%到大約50%的空隙體積範圍內變化。可以注入的輕質烴可以是向回收的烴提供重整的任何烴。合適輕質烴的非限制示例包括天然氣、天然氣冷凝物、工業溶劑、供氫體劑和具有十個或更少碳且通常具有五個或更少碳的其它烴。目前，天然氣是有效方便且豐富的輕質烴。如前面提到，各種溶劑或其它添加劑也可以被加入，從而輔助從油頁巖提取烴產物，並且經常也可以增加流動性。通過將輕質烴輸送通過具有與可滲透體較低部分流體連通的開口端的輸送導管， 以使該輕質烴(其在正常操作狀態下是氣體)向上透過該可滲透體，則該輕質烴可以被引入可滲透體。可替換地，該相同方法可以被應用於首先輸送到空蓄積池的回收烴。這樣，蓄積池可以充當源自附近蓄積池的直接產物的收集槽，並充當重整裝置或改質裝置。在該實施例中，蓄積池可以至少部分填充液體產物，氣體輕質烴在其中經過，並且允許氣體輕質烴在足以根據眾所周知的工藝實現重整的溫度和條件下與液體烴產物接觸。蓄積池內的液體產物也可以包括任選的重整催化劑，其包括金屬例如Pd、Ni或其它合適的催化活性金屬。 催化劑的添加可以用來為特定液體產物降低和/或調節重整溫度和/或壓力。此外，蓄積池可以容易地形成在幾乎任何深度。因此，最優重整壓力(或當蓄積池深度用作壓力控制措施以便從可滲透體回收時的回收壓力)可以基於由蓄積池中的液體量和蓄積池的高度導致的流體靜壓力設計，即P= Pgh。另外，在蓄積池的高度上壓力可以顯著改變，足以提供多個重整區和適應性壓力。通常，可滲透體內的壓力可以足夠實現基本僅液體提取，儘管根據可滲透體的具體組成，可能產生少量的蒸汽。作為一般原則，壓力可以在從大約fetm 到大約50atm的範圍內，儘管從大約6atm到大約20atm的壓力可能特別有用。然而，可以使用任何大於約大氣壓的壓力。在一個實施例中，提取的粗製物在細分密閉容器內沉澱出細粒。可以處理提取的流體和氣體以便去除細粒和灰塵顆粒。可以通過例如但不限於熱氣過濾、沉澱和重油再循環的技術實現細粒從油頁巖分離。從可滲透體回收的烴產物可以被進一步加工(例如精煉)或在生產時使用。任何可冷凝氣體產物可以通過冷卻和收集來冷凝，而不可冷凝氣體可以被收集、作為燃料燃燒、 再注入或另外利用或處置。任選地，行動裝置可以用來收集氣體。這些單元可以被容易地
18定向為緊鄰控制基層結構，並且氣體產物經合適導管從控制基層結構的上面區域引導到這些單元。在另一可替換實施例中，可滲透體內的熱量可以在從其初次回收烴材料之後被回收。例如，大量的熱保留在可滲透體中。在一個任選的實施例中，可滲透體可以充滿傳熱流體例如水從而形成加熱的流體，例如加熱的水和/或蒸汽。同時，該處理可以經廢頁巖固體的物理漂洗促進一些殘餘烴產物的去除。在一些情況下，水的引入和蒸汽的存在可以導致水氣變換反應以及合成氣體的形成。從該處理回收的蒸汽可以用來驅動發電機、導入另一附近的基層結構或另外使用。烴和/或合成氣體可通過常規方法與蒸汽或加熱流體分離。儘管方法和基層結構允許改善的滲透性和操作條件的控制，但是大量的未回收的烴、貴金屬、礦物質、碳酸氫鈉或其它商業上有價值的材料經常留在可滲透體中。因此，選擇性試劑可以被注入或引入該可滲透體。通常，這可以在收集烴之後完成，儘管某些選擇性試劑或溶劑可以在加熱和/或收集之前被有利地使用。這可以通過使用一個或多個現有導管，或通過直接注入並滲透通過可滲透體來完成。選擇性溶劑或浸析液(Ieachate)可以被選為一種或多種目標材料(例如礦物質、貴金屬、重金屬、烴或碳酸氫鈉)的溶劑。在一個特定實施例中，蒸汽或二氧化碳可以用作可滲透體的漂洗劑，從而移去任何剩餘烴的至少一部分。這不僅對於去除可能有價值的次級產物可以是有益的，而且對於將痕量重金屬或無機物的剩餘廢料清除到低於可檢測水平，以便符合規章標準或防止將來材料的意外浸析也是有益的。更特別地，在加熱可滲透體之前或之後可以使用各種回收步驟，來回收具有經濟價值或在加熱可滲透體期間可能導致不期望問題的重金屬、貴金屬、痕量金屬或其它材料。 通常，這樣的材料回收可以在可滲透體的加熱處理之前完成。回收步驟可以包括但是絕不限於溶液採礦、浸析(leaching)、溶劑回收、沉澱、酸(例如鹽酸、酸性滷化物等)、浮選、離子樹脂交換、電鍍等。例如，可以通過將可滲透體注滿合適的溶劑並通過合適設計的離子交換樹脂(例如珠粒、隔膜等)再循環得到的浸析液，去除重金屬、鋁土礦或鋁以及汞。相似地，可以執行烴材料、廢料或貴金屬的生物提取、生物浸析、生物回收或生物修復(bioremediation)，從而進一步改善修復、提取有價值金屬以及使廢料恢復到環境可接受的標準。在這樣的生物提取情況中，導管可以用來注入催化氣體作為前體，其有助於助長生物反應和生長。這樣的微生物和酶可以在礦石溶劑萃取之前經生物氧化來對礦體或材料或纖維質或其它生物質材料進行生物化學氧化。例如，穿孔管或其它機構可以用來將足以刺激本地細菌生長和活動的輕質烴(例如甲烷、乙烷、丙烷或丁烷)注入可滲透體。細菌可以是本地的或引入的，並可以在有氧或厭氧條件下生長。這樣的細菌可以從可滲透體釋放金屬，然後這些金屬可以經由用合適溶劑衝洗或其它合適的回收方法回收。然後可以使用常規方法沉澱出回收的金屬。合成氣體也可以在加熱和/或使加熱流體經過整個可滲透體的步驟期間從可滲透體回收。通過工藝可以操縱氣體生產的各個階段，該工藝提高或降低密閉體積內的操作溫度，並調整進入蓄積池的其它輸入從而產生合成氣體，該合成氣體可以包括但不限於一氧化碳、氫氣、硫化氫、烴、氨、水、氮氣或其各種組合。在一個實施例中，在提取合成氣時，可以控制可滲透體內的溫度和壓力以減少(X)2排放。從構造化基層結構回收的烴產物最經常可以通過例如改質、精練等被進一步加工。源自相關改質和精練加工的硫可以被隔離在更大結構化蓄積池防漏密閉容器內的各種構造化硫密閉容器中。構造化硫密閉容器可以是用過的構造化基層結構，或專用於在脫硫後貯存和分離目的。類似地，在構造化基層結構中剩餘的廢含烴材料可以用於水泥和聚集產物的生產，以便用於基層結構自身的建造或穩定，或用來形成別處的構造化基層結構。用廢頁巖製造的此類水泥產物可以包括但不限於具有以下物質的混合物波特蘭水泥、鈣鹽、火山灰、 珍珠巖、合成納米碳、砂、玻璃纖維、碎玻璃、浙青、焦油、粘合用樹脂、纖維質植物纖維等。在另一實施例中，注入、監測和生產用導管或提取出口可以任何樣式或布置合併到構造化基層結構內。在構造化密閉防漏容器下面或外面的監測井和構造化土工膜層可以用來監測防漏邊界和構造化基層結構外不需要的流體和溼氣遷移。儘管填充和製備的構造化基層結構可能經常立即被加熱以回收烴，但這不是必需的。例如，用採出的含烴材料建造並填充的構造化基層結構可以被留在合適位置作為探明儲量。這樣的結構較不易受到恐怖分子活動導致的爆炸或破壞，並且也可以提供未加工石油產物的戰略儲備，其具有已分類和已知的性質，從而經濟估價可以增加並且更是可預測的。長期石油貯存經常面臨隨時間推移的品質退化問題。因此，該構造化基層結構可以任選地用於長期質量保證和貯存，並減少關於烴產物分解和降解的顧慮。在另一方面，高質量液體產物可以與更粘的低質量(例如較低API)烴產物摻合。 例如，從蓄積池生產的乾酪根油可與浙青摻合以形成摻合油。浙青在常規且公認的管道標準下通常不能通過延長的管道輸送，並可能具有基本高於乾酪根油的粘度和基本低於乾酪根油的API。通過摻合乾酪根油和浙青，可以使得摻合油變成可輸送的，而不需要使用額外的稀釋劑或其它粘度或API修改劑(modifier)。結果，摻合油可以被泵送通過管道而不需要額外處理來去除稀釋劑或經二級管道返回此類稀釋劑。常規地，浙青與稀釋劑例如天然氣冷凝物或其它低分子量液體混合，從而允許泵送到遙遠的位置。稀釋劑被去除並經第二管道返回到浙青源。本發明允許消除返回稀釋劑並同時對浙青改質。儘管描述的方法和系統是與採礦相關的，但它們不受地上(非現場)乾餾工藝限制或阻礙。該方法改善了表面乾餾的益處，其包括由於加工和加熱採出的碎石而帶來的溫度、壓力、注入速率、流體和氣體組成、產物質量的更優的工藝控制以及更優的滲透性。這些優點是可用的，且同時仍解決大多數製造的表面乾餾所不能解決的體積、處理和可量測性問題。可實現的其它改善涉及環境保護。常規表面乾餾具有頁巖開採並經過表面乾餾之後的廢頁巖問題。熱變質的廢頁巖需要特殊處理以回收並與地表流域和地下含水層隔離。 這些方法和系統可以解決用獨特組合方法進行收回和乾餾。關於同樣是現有表面乾餾方法的典型主要問題的空氣排放，該方法由於其大容量和高滲透性而能夠適應較長的加熱停留時間和由此而來的較低溫度。在提取工藝中較低溫度的一個好處在於可基本限制從油頁巖礦石中碳酸鹽分解產生二氧化碳，由此顯著減少CO2排放和大氣汙染物。應理解，上面提到的布置基於本發明的原理來圖示說明本申請。因此，儘管在上面已經結合本發明的示範實施例描述了本發明，但是對本領域技術人員而言顯而易見的是可做出很多修改和可替換布置而不背離如權利要求闡述的本發明的原理和概念。
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權利要求
1.一種構造化的滲透性控制基層結構，其包含a)限定基本密閉體積的滲透性控制蓄積池；b)在所述密閉體積內形成含烴材料的可滲透體的粉碎的含烴材料；以及c)在所述可滲透體的較低部分中定向以生成遍及所述可滲透體的整體對流流型的至少一個對流驅動導管。
2.根據權利要求1所述的基層結構，其中所述對流驅動導管沿所述密閉體積的底部定 向。
3.根據權利要求1所述的基層結構，其中所述對流驅動導管沿所述密閉容積的較低外圍邊緣定向。
4.根據權利要求1所述的基層結構，其中所述至少一個對流驅動導管基本水平定向。
5.根據權利要求1所述的基層結構，其中所述滲透性控制蓄積池基本不含原狀地質地層。
6.根據權利要求1所述的基層結構，其中所述對流驅動導管提供足夠加熱以使主要加熱區提高到高於大約200 °F的溫度，所述主要加熱區是總密閉體積的至少約80%。
7.根據權利要求1所述的基層結構，其中所述對流驅動導管使熱量基本均勻地遍及所述可滲透體分布。
8.根據權利要求1所述的基層結構，其中所述滲透性控制蓄積池由粘土、膨潤土、壓實填充物、耐火水泥、水泥、合成的土工格柵、玻璃纖維、鋼筋、納米碳、填充的土工布袋、聚合物樹脂或其組合形成。
9.根據權利要求1所述的基層結構，其中所述控制基層結構直接接觸挖掘的含烴材料礦床的壁形成。
10.根據權利要求1所述的基層結構，其中所述控制基層結構是獨立式的。
11.根據權利要求1所述的基層結構，其中所述粉碎的含烴材料包含或主要由油頁巖、 浙青砂、煤、褐煤、浙青、泥炭或其組合構成。
12.根據權利要求1所述的基層結構，其中所述可滲透體進一步包含添加劑或生物質。
13.根據權利要求1所述的基層結構，其中所述可滲透體具有從所述可滲透體總體積的大約10%到大約50%的空隙空間。
14.根據權利要求1所述的基層結構，其進一步包含與所述可滲透體熱相關的熱源。
15.根據權利要求14所述的基層結構，其中所述對流驅動導管被熱耦合到所述熱源並嵌入所述可滲透體，從而形成在所述可滲透體和所述對流驅動導管內的加熱流體之間基本沒有物質轉移的封閉加熱系統。
16.一種從含烴材料中回收烴的方法，其包含a)形成限定基本密閉體積的構造化滲透性控制基層結構；b)將粉碎的含烴材料引入所述控制基層結構以形成含烴材料的可滲透體；c)使加熱流體以整體對流流型經過整個所述可滲透體，以便從所述可滲透體中基本去除烴；以及d)收集去除的烴。
17.根據權利要求16所述的方法，其中所述整體對流流型是通過在所述可滲透體的較低部分中定向的至少一個對流驅動導管形成的。
18.根據權利要求16所述的方法，其中所述對流驅動導管被嵌入在所述可滲透體內。
19.根據權利要求16所述的方法，其中所述對流驅動導管被基本水平定向。
20.根據權利要求16所述的方法，其中所述對流驅動導管被流體耦合到熱源，並且所述方法進一步包含使加熱流體在封閉環路中循環通過所述對流驅動導管，這足以防止在所述加熱流體和所述可滲透體之間的大量物質轉移。
21.根據權利要求16所述的方法，其中使加熱流體以整體對流流型經過的步驟足夠均勻地加熱所述可滲透體，並在足以基本避免二氧化碳或非烴浸析液形成的溫度範圍內加熱。
22.根據權利要求16所述的方法，其中所述對流驅動導管提供足夠加熱，從而將主要加熱區提高到高於大約200 °F的溫度，所述主要加熱區是總密閉體積的至少約80%。
23.根據權利要求16所述的方法，其中所述控制基層結構直接接觸挖掘的含烴材料礦床的壁形成。
24.根據權利要求16所述的方法，其中所述控制基層結構是獨立式的。
25.根據權利要求16所述的方法，其中所述含烴材料包含油頁巖、浙青砂、煤、褐煤、浙青、泥炭或其組合。
26.根據權利要求16所述的方法，其中使加熱流體經過的步驟包括將加熱氣體注入所述控制基層結構，以便在所述加熱氣體經所述整體對流流型經過整個所述可滲透體時，所述可滲透體主要通過對流加熱。
全文摘要
本發明涉及一種構造化的滲透性控制基層結構(100)，其可包括限定基本密閉體積的滲透性控制蓄積池。基層結構(100)也可包括密閉體積內的粉碎含烴材料。粉碎含烴材料可形成含烴材料的可滲透體(120)。基層結構(100)可進一步包括在可滲透體(120)的較低部分中定向的至少一個對流驅動導管，從而生成遍及可滲透體(120)的整體對流流型。從含烴材料中回收烴的相關方法可包括形成構造化的滲透性控制基層結構(100)，其限定基本密閉體積。粉碎含烴材料可被引入控制基層結構(100)以形成含烴材料的可滲透體(120)。加熱流體可以整體對流流型經過整個可滲透體(120)，以從可滲透體(120)中去除烴。可收集去除的烴以便進一步加工和/或使用。
文檔編號C10G9/00GK102395654SQ201080016476
公開日2012年3月28日 申請日期2010年2月12日 優先權日2009年2月12日
發明者J·W·帕藤, T·達納 申請人:紅葉資源公司