Інфраструктура з контрольованою проникністю і спосіб одержання вуглеводнів з вуглеводневмісних матеріалів

Реферат: Заявлено споруджену інфраструктуру з контрольованою проникністю, яка включає: a) накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю, що визначає по суті замкнутий об'єм, b) роздроблений вуглеводневмісний матеріал всередині замкнутого об'єму, формуючий проникний масив з вуглеводневмісного матеріалу, і c) щонайменше один збуджуючий конвекцію трубопровід, розміщений в нижній частині проникного масиву, для генерування об'ємних схем конвективних потоків через проникний масив та спосіб одержання вуглеводнів з вуглеводневмісних матеріалів, що включає стадії, в яких: a) формують споруджену інфраструктуру з контрольованою проникністю, яка визначає по суті замкнутий об'єм, b) вводять роздроблений вуглеводневмісний матеріал в контрольовану інфраструктуру з утворенням проникного масиву з вуглеводневмісного матеріалу, c) пропускають нагріте текуче середовище по об'ємних схемах конвективних потоків через проникний масив, щоб здебільшого видалити вуглеводні з проникного масиву, причому об′ємні схеми конвективних потоків генерують за допомогою щонайменше одного збуджуючого конвекцію трубопроводу, розміщеного в нижній частині проникного масиву, і d) збирають видалені вуглеводні. UA 104015 C2 (12) UA 104015 C2 UA 104015 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Споріднена патентна заявка Дана заявка затверджує пріоритет Попередньої Патентної Заявки США № 61/152141, поданої 12 лютого 2009 року, яка також включена сюди за допомогою посилання. Рівень техніки Глобальний і внутрішній попит на викопні палива продовжує збільшуватися, незважаючи на зростання цін та інші економічні і геополітичні обставини. У зв'язку з продовженням зростання такого попиту відповідно розширюються пошуки і дослідження, спрямовані на виявлення додаткових економічно вигідних джерел викопних палив. Наприклад, з давніх часів були виявлені колосальні кількості енергії, запасені у відкладеннях бітумінозного сланцю, вугілля і бітумінозних пісків. Однак ці джерела залишаються складновирішуваною задачею в плані економічно конкурентоздатного добування. Канадські бітумінозні піски показали, що такі спроби можуть бути плідними, хоча як і раніше залишаються численні проблеми, в тому числі вплив на навколишнє середовище, якість продукту, собівартість і, крім всього іншого, тривалість виробничого циклу. Оцінки всесвітніх ресурсів бітумінозних сланців варіюють від двох до майже семи трильйонів барелів нафти, залежно від джерела даних для оцінки. Проте, ці запаси являють собою колосальний об'єм і залишаються по суті незайманим ресурсом. Величезне число компаній і дослідників продовжує вивчати і випробовувати способи видобування нафти з таких запасів. У промисловості бітумінозних сланців способи витягування включали підземні кам'яні кратери, створені вибухами, in-situ методи, такі як метод конверсії на місці залягання (In-Situ Conversion Process (ICP)) (компанія Shell Oil), і нагрівання всередині виготовлених з сталі установок для сухої перегонки. Інші методи включали in-situ радіочастотні способи (мікрохвильове випромінювання), і «модифіковані» in-situ процеси, в яких підземні шахтна розробка, буропідривні роботи і суха перегонка поєднувалися для руйнування пласта, щоб забезпечити кращу теплопередачу і витягування продукту. Всі типові процеси обробки бітумінозних сланців є компромісними в економічних і екологічних відносинах. Жоден з сучасних процесів сам по собі не задовольняє економічні, екологічні і технічні вимоги. Більш того проблема глобального потепління обумовила вживання додаткових заходів для зниження викидів діоксиду вуглецю (СО 2), які пов'язані з такими процесами. Необхідні способи, які виконують вимоги органів екологічного контролю, в той же час як і раніше забезпечуючи високий об'єм економічно вигідного видобування нафти. Концепції підземної in-situ переробки з'явилися на основі їх здатності виробляти великі об'єми, в той же час виключаючи витрати на гірські роботи. У той час як може бути забезпечена економія за рахунок виключення гірської розробки родовища, in-situ спосіб вимагає нагрівання пласта протягом тривалого періоду часу внаслідок виключно низької теплопровідності і високої питомої теплоємності твердого бітумінозного сланцю. Можливо, найбільш суттєвою проблемою для кожного in-situ процесу є невизначеність і довготривала можливість забруднення води, яке може відбуватися в підземних водоносних горизонтах з прісною водою. У випадку методу конверсії на місці залягання (ІСР) в компанії Shell як бар'єр застосовують «заморожену стінку», щоб забезпечити розділення водоносних шарів і підземної зони обробки. Хоча це і можливо, жоден довготривалий прогноз не підтвердив гарантованого запобігання забрудненням протягом тривалих періодів часу. Без гарантій і по суті з небагатьма засобами захисту заморожена стінка не спрацює, і бажані інші методи для усунення таких екологічних ризиків. З цієї та інших причин зберігається потреба в способах і системах, які можуть забезпечити поліпшене витягування вуглеводнів з придатних вуглеводеньвмісних матеріалів, які мають прийнятні економічні показники і позбавлені вищевказаних недоліків. Суть винаходу Спосіб витягування вуглеводнів з вуглеводеньвмісних матеріалів може включати стадію, в якій формують споруджену інфраструктуру з контрольованою проникністю. Ця споруджена інфраструктура визначає по суті замкнутий об'єм. Добутий або роздроблений вуглеводеньвмісний матеріал може бути введений в контрольовану інфраструктуру для формування проникного масиву з вуглеводеньвмісного матеріалу. Проникний масив може бути нагрітий пропусканням нагрітого текучого середовища конвективними потоками через весь об'єм проникного масиву в достатній мірі для видалення з нього вуглеводнів. Об'ємні схеми конвективних потоків можуть бути сформовані щонайменше одним збудливим конвекцію трубопроводом, розміщеним в нижній частині проникного масиву. Під час нагрівання вуглеводеньвмісний матеріал може бути по суті нерухомим. Видалені вуглеводневі текучі середовища можуть бути зібрані для подальшої переробки, використані в процесі як додаткове паливо або добавки, і/або безпосередньо застосовані без додаткової обробки. 1 UA 104015 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Цей підхід може допомогти у вирішенні складних проблем, що стосуються витягування вуглеводневих рідин і газів з розроблених поверхневих або підземних покладів, що містять вуглеводні, таких як бітумінозний сланець, бітумінозні піски, буре вугілля і кам'яне вугілля, і з біомаси, що утворилася після збирання урожаю. Крім всього іншого, цей підхід може сприяти скороченню витрат, підвищенню обсягу виробництва, скороченню викидів в атмосферу, обмеженню споживання води, запобіганню забрудненню підземних водоносних горизонтів, рекультивації пошкоджень поверхні, зниженню вартості вантажно-розвантажувальних робіт з матеріалами, усуненню забруднюючих тонкодисперсних частинок і поліпшенню складу витягуваних вуглеводневих рідини або газу. Цей підхід також вирішує проблеми забруднення води завдяки надійнішій, передбачуванішій, продуманішій, що піддається спостереженню, ремонтопридатній, пристосовуваній і профілактично ефективній водозахисній конструкції. Короткий опис креслень Фіг. 1 представляє схематичний вигляд збоку, частково в розрізі, спорудженої інфраструктури з контрольованою проникністю відповідно до одного варіанту виконання. Фіг. 2А і 2В представляють вигляд зверху і горизонтальну проекцію численних накопичувальних резервуарів з контрольованою проникністю відповідно до одного варіанту виконання. Фіг. 3 представляє вигляд збоку в розрізі накопичувального резервуара з контрольованою проникністю відповідно до одного варіанту виконання. Фіг. 4 схематично представляє частину спорудженої інфраструктури відповідно до одного варіанту виконання. Фіг. 5 представляє схематичне зображення, що показує теплоперенесення між двома накопичувальними резервуарами з контрольованою проникністю відповідно до ще одного варіанту виконання. Потрібно зазначити, що фігури є тільки зразковими для декількох варіантів виконання, і тим самим не передбачають ніяких обмежень галузі даного винаходу. Крім того, фігури загалом викреслені не в масштабі, але зроблені як ескізи з метою зручності і ясності в ілюструванні різноманітних аспектів винаходу. Докладний опис Тепер будуть залучені зразкові варіанти здійснення, і для їх опису буде використана специфічна термінологія. Проте, буде зрозуміло, що це ніяк не передбачає обмеження галузі винаходу. Зміни і додаткові модифікації описаних тут відповідних винаходу ознак, і додаткові варіанти застосування принципів винаходу, як тут описаних, які могли б бути зроблені кваліфікованим фахівцем у відповідній технології, який має в своєму розпорядженні цей опис, повинні розглядатися в межах галузі винаходу. Далі, перш ніж будуть розкриті і описані конкретні варіанти виконання даного винаходу, повинно бути зрозуміло, що даний винахід не обмежується конкретними способом і матеріалами, розкритим тут, оскільки такі можуть в деякій мірі варіювати. Повинно бути також зрозуміло, що використовувана тут термінологія застосовується тільки з метою опису конкретних варіантів здійснення і не передбачається бути обмежувальною, оскільки галузь даного винаходу буде визначена тільки прикладеними пунктами патентної формули і їх еквівалентами. Визначення В описі та в патентній формулі даного винаходу буде вживатися наступна термінологія. Форми однини «a», «an» і «the» включають множинні об'єкти, якщо тільки контекст чітко не оговорює іншого. Так, наприклад, посилання на «a wall» («стінку») включає посилання на одну або більше таких конструкцій, «проникний масив» включає вказівку на один або більше таких матеріалів, і «стадія нагрівання» стосується однієї або більше таких стадій. Як застосовуваний тут, термін «існуючий рівень ґрунту» або подібна термінологія стосуються рівня землі або площини, паралельної місцевому поверхневому рельєфу в місці, що містить інфраструктуру, як тут описувану, яка інфраструктура може бути вище або нижче існуючого рівня ґрунту. Як застосовуваний тут, термін «трубопроводи» стосується будь-якого пропускного каналу, протяжного на конкретну відстань, який може бути використаний для транспортування матеріалів і/або тепла з однієї точки в іншу точку. Хоча трубопроводи загалом можуть являти собою труби круглого перетину, можуть бути також застосовними трубопроводи іншого, некруглого профілю. Трубопроводи переважно можуть бути використані або для введення текучих середовищ в проникний масив, або для виведення текучих середовищ з нього, для передачі теплоносія, і/або для транспорту радіочастотних пристроїв, механізмів паливних елементів, резистивних нагрівників або інших пристроїв. 2 UA 104015 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Як застосовуваний тут, вираз «збуджуючий конвекцію трубопровід» стосується конкретного типу трубопроводу, який може бути застосований для передачі тепла з однієї точки в іншу точку, а також для створення конвективного теплового потоку всередині замкнутого об'єму. Як застосовуваний тут, термін «споруджена інфраструктура» стосується конструкції, яка по суті повністю зроблена руками людини, на противагу замороженим стінкам, сірчаним стінкам або іншим бар'єрам, які формуються шляхом модифікації або заповнення пор в існуючій геологічній формації. Споруджена інфраструктура з контрольованою проникністю часто по суті не містить незайманих геологічних формацій, хоча інфраструктура може бути сформована по сусідству або в безпосередньому контакті з незайманим пластом. Така контрольована інфраструктура може бути незакріпленою або зафіксованою на незайманому пласті за допомогою механічного пристрою, хімічних засобів або комбінації таких засобів, наприклад, закріпленої болтами на пласті з використанням анкерів, розтяжок або інших придатних механічних кріпильних пристроїв. Як застосовуваний тут, термін «роздроблений» стосується руйнування пласта або великої маси на шматки. Роздроблена маса може бути подрібнена вибухом або іншим чином зруйнована на фрагменти. Як застосовуваний тут, термін «вуглеводеньвмісний матеріал» стосується будь-якого матеріалу, який містить вуглеводні, з якого можуть бути витягнуті або вироблені вуглеводневі продукти. Наприклад, вуглеводні можуть бути витягнуті безпосередньо у вигляді рідини, видалені за допомогою екстракції розчинниками, безпосередньо випарувані або іншим чином видалені з матеріалу. Однак багато які вуглеводеньвмісні матеріали містять кероген або бітум, які перетворюються в вуглеводні внаслідок нагрівання і піролізу. Вуглеводеньвмісні матеріали можуть включати, але не обмежуються такими, бітумінозний сланець, бітумінозні піски, кам'яне вугілля, буре вугілля, бітум, торф та інші органічні матеріали. Як застосовуваний тут, термін «накопичувальний резервуар» стосується конструкції, призначеної для утримування або збереження нагромаджуваного текучого середовища і/або твердих рухомих матеріалів. Накопичувальний резервуар загалом складений щонайменше в суттєвій частині, земляною основою і опорною системою із земляних матеріалів. Таким чином, контрольовані стінки не завжди мають незалежну міцність або структурну цілісність без земляного матеріалу і/або пласта, в контакті з якими вони сформовані. Як застосовуваний тут, термін «проникний масив» стосується будь-якої маси роздробленого вуглеводеньвмісного матеріалу, що має відносно високу проникність, яка перевершує проникність суцільного незайманого пласта з таким же складом. Придатні проникні масиви можуть мати більше, ніж близько 10% вільного порового простору, і типово мають вільний поровий об'єм від близько 30% до 45%, хоча можуть бути придатними інші діапазони. Створення високої проникності, наприклад, шляхом введення великих частинок з неоднорідною формою, полегшує нагрівання масиву шляхом конвекції як основного способу теплоперенесення, в той же час також суттєво знижуючи витрати, пов'язані з подрібненням до дуже дрібних розмірів, наприклад, нижчих ніж від близько 1 до близько 0,5 дюймів (25,4-12,7 мм). Як застосовуваний тут, термін «стінка» стосується будь-якої спорудженої конструкції, що бере участь в контролі проникності для обмеження матеріалу всередині замкнутого об'єму, визначеного, щонайменше частково, контрольованими стінками. Стінки можуть бути орієнтовані будь-яким чином, таким як вертикальний, хоча стелі, підлоги та інші контури, що формують замкнутий об'єм, також можуть бути «стінками», як застосовуваними тут. Як застосовуваний тут, термін «добутий» стосується матеріалу, який був витягнутий або переміщений з первинного стратиграфічного або геологічного місцеположення у друге та інше місцеположення, або повернутий в те ж місцеположення. Як правило, добутий матеріал може бути одержаний внаслідок вибухових робіт, дроблення, детонаційного руйнування або іншим шляхом видалення матеріалу з геологічної формації. Як застосовуваний тут, вираз «об'ємна схема конвективних потоків» стосується конвективного теплового потоку, який охоплює практично весь об'єм проникного масиву. В основному, конвективний потік утворюють розміщенням одного або більше трубопроводів або джерела тепла в нижній, або базовій, частині певного об'єму. При розміщенні трубопроводів таким чином нагріті текучі середовища можуть протікати вгору, і охолоджені текучі середовища можуть стікати зворотно вниз по суті через весь об'єм, зайнятий проникним масивом вуглеводеньвмісного матеріалу, в рециркуляційному режимі. Як застосовуваний тут, термін «по суті нерухомий» стосується майже стаціонарного розташування матеріалів з ступенем допущення осідання, розширення і/або усадки по мірі 3 UA 104015 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 видалення вуглеводнів з вуглеводеньвмісного матеріалу всередині замкнутого об'єму, залишаючи після себе збіднений матеріал. Навпаки, будь-яка циркуляція і/або протікання вуглеводеньвмісного матеріалу, такі, які мають місце в псевдозріджених шарах або обертових ретортах, включають вельми інтенсивне переміщення і транспортування вуглеводеньвмісного матеріалу. Як застосовуваний тут, термін «суттєвий», будучи вживаним відносно величини або кількості матеріалу або специфічних характеристик такого, стосується кількості, яка є достатньою для досягнення ефекту, який призначений забезпечити матеріал або характеристику. Точний ступінь допустимого відхилення може в деяких випадках залежати від конкретного контексту. Подібним чином, вираз «що по суті не містить» або тому подібне стосується відсутності вказаного елемента або засобу в складі. Зокрема, елементи, які вказані як «що по суті не містяться», або повністю відсутні в складі, або налічуються лише в кількостях, які малі в достатній мірі, щоб не чинити вимірного впливу на склад. Як застосовуваний тут, термін «близько» стосується ступеня відхилення, засновуваного на експериментальній погрішності, типовій для конкретної характеристики, що визначається. Діапазон, зумовлений терміном «близько», буде залежати від конкретного контексту і конкретної властивості, і може бути без великих зусиль розпізнаний кваліфікованими фахівцями в даній галузі техніки. Термін «близько» не передбачає ні розширення, ні обмеження інтервалу еквівалентних значень, який у всьому іншому може бути зумовлений конкретною величиною. Далі, якщо не обумовлене щось інше, термін «близько» повинен визначено включати «в точності», в згоді з нижченаведеним обговоренням відносно діапазонів і чисельних даних. Концентрації, розміри, кількості та інші чисельні дані можуть бути представлені тут в форматі діапазонів. Повинно бути зрозуміло, що такий діапазонний формат вживається виключно для зручності і стислості, і його потрібно інтерпретувати гнучко як включаючий не тільки чисельні значення, явно вказані як межі діапазону, але також що включає всі індивідуальні чисельні значення або пі діапазони, які потрапляють в межі цього діапазону, як якби кожне чисельне значення і підіапазон були чітко позначені. Наприклад, діапазон від близько 1 до близько 200 повинен бути інтерпретований як такий, що включає не тільки явно вказані межі 1 і 200, але також що включає індивідуальні величини, такі як 2, 3, 4, і піддіапазони, такі як від 10 до 50, від 20 до 100, і так далі. Як застосовувані тут, численні об'єкти, конструкційні елементи, композиційні елементи і/або матеріали можуть бути представлені в загальному списку для зручності. Однак ці списки повинні бути витлумачені так, як якби кожний представник списку був індивідуально ідентифікований як окремий і унікальний представник. Таким чином, жоден індивідуальний представник такого списку не повинен тлумачитися як фактичний еквівалент будь-якого іншого представника з того ж списку, тільки лише на основі їх уявлення в загальній групі без вказівок на щось зворотне. Системи конвективного нагрівання Спосіб витягування вуглеводнів з вуглеводеньвмісних матеріалів може включати стадію, в якій формують споруджену інфраструктуру з контрольованою проникністю. Ця споруджена інфраструктура визначає по суті замкнутий об'єм. Роздроблений, добутий або одержаний після збирання врожаю вуглеводеньвмісний матеріал може бути введений в контрольовану інфраструктуру, з утворенням проникного масиву з вуглеводеньвмісного матеріалу. Проникний масив може бути нагрітий пропусканням нагрітого текучого середовища конвективними потоками через весь об'єм проникного масиву в достатній мірі для видалення з нього вуглеводнів. Під час нагрівання вуглеводеньвмісний матеріал є по суті нерухомим, оскільки споруджена інфраструктура являє собою фіксовану конструкцію. Видалені вуглеводневі текучі середовища можуть бути зібрані для подальшої переробки, використання в процесі, і/або застосовані в тому вигляді, як одержані. Споруджена інфраструктура з контрольованою проникністю може бути сформована з використанням існуючого ґрунту як опорної подушки і/або як бічної опорної стінки для спорудженої інфраструктури. Наприклад, контрольована інфраструктура може бути сформована як окремо стояча конструкція, тобто з використанням тільки існуючого ґрунту як підстилаючої породи, з побудованими штучно бічними стінками. Альтернативно, контрольована інфраструктура може бути сформована всередині викопаного котловану. Споруджена інфраструктура з контрольованою проникністю може включати накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю, який визначає по суті замкнутий об'єм. Накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю по суті не містить незайманих геологічних формацій. Конкретніше, аспект проникності накопичувального контрольованого резервуара може бути повністю штучним і створеним руками людини як 4 UA 104015 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 окремий ізолюючий механізм для запобігання неконтрольовної міграції матеріалу всередину замкнутого об'єму або зовні з нього. В одному аспекті накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю може бути сформований вздовж стінок викопаного покладу вуглеводеньвмісного матеріалу. Наприклад, бітумінозний сланець, бітумінозні піски або кам'яне вугілля можуть бути добуті з покладу з утворенням котловану, який приблизно відповідає бажаному замкнутому об'єму для накопичувального резервуара. Викопаний котлован потім може бути використаний як формуюча і підтримуюча структура для утворення накопичувального резервуара з контрольованою проникністю. В одному альтернативному аспекті щонайменше один додатковий виритий поклад вуглеводеньвмісного матеріалу може бути сформований так, що можуть бути задіяні численні накопичувальні резервуари. Крім того, таке компонування може сприяти скороченню дистанції транспортування добутого матеріалу. Конкретніше, роздроблений або добутий вуглеводеньвмісний матеріал для будь-якого конкретного замкнутого об'єму може бути витягнутий з сусіднього, покладу вуглеводеньвмісного, що розробляється відкритим способом матеріалу. Цим шляхом може бути побудована мережа зі споруджених структур так, що добутий матеріал може бути негайно і безпосередньо розміщений в сусідньому накопичувальному резервуарі. Добування і/або розробка відкритим способом вуглеводеньвмісних покладів можуть проводитися з використанням будь-якої придатної техніки. Може бути використане традиційне поверхневе добування, хоча можуть бути також застосовані альтернативні екскаватори без необхідності транспортувати добуті матеріали. В одному конкретному варіанті виконання вуглеводеньвмісний поклад може бути виритий з використанням навісного екскаваторного пристрою на крані. Один приклад придатного екскаватора може включати машини для буріння вертикальних тунелів. Такі машини можуть бути скомпоновані для викопування скельної породи і матеріалу під екскаватором. По мірі витягування матеріалу екскаватор занурюється для забезпечення по суті безперервного контакту з пластом. Вийнятий матеріал може бути транспортований з виїмки, що розробляється з використанням транспортерів або підйомників. Альтернативно, екскавація може відбуватися в умовах заповнення водною суспензією, що скорочує проблеми запиленості і що служить як мастило/охолоджувач. Матеріал суспензії можна відкачувати з місця екскавації для відділення твердих компонентів у відстійному баці або іншому подібному сепараторові для розділення твердої речовини і рідини, або може бути забезпечена можливість осадження твердих речовин безпосередньо в накопичувальному резервуарі. Цей підхід може бути без великих зусиль скомбінований з одночасним або послідовним витягуванням металів або інших матеріалів з використанням розчинення, як детальніше описано нижче. Крім того, екскавація і формування накопичувального резервуара з контрольованою проникністю можуть бути проведені одночасно. Наприклад, екскаватор може бути скомпонований для витягування вуглеводеньвмісного матеріалу з попутним формуванням бічних стінок накопичувального резервуара. Матеріал може витягуватися безпосередньо з-під нижніх кромок бічних стінок так, що стінки можуть наростати по висоті вниз, забезпечуючи можливість розміщення стінових сегментів в доповнення до укладених вище. Цей підхід може забезпечити можливість збільшувати глибини, в той же час усуваючи або скорочуючи небезпеки обвалення до формування опорних стінок накопичувального резервуара. Накопичувальний резервуар може бути сформований з будь-якого придатного матеріалу, який забезпечує ізоляцію проти перенесення матеріалу крізь стінки накопичувального резервуара. Цим шляхом цілісність стінок під час дії контрольованої інфраструктури зберігається в достатній мірі, щоб по суті запобігти неконтрольованій міграції текучих середовищ назовні з контрольованої інфраструктури. Необмежуючі приклади придатного матеріалу для застосування в формуванні накопичувального резервуара спорудженої інфраструктури з контрольованою проникністю можуть включати глину, бентонітову глину (наприклад, глину, що включає щонайменше частину бентоніту), поліпшений бентонітом ґрунт, ущільнений накид, вогнетривкий цемент, цемент, синтетичні геотекстильні матеріали «Geogrid», скловолокно, арматурний пруток, нановуглеводні фулеренові добавки, набиті мішки з геотекстилю, полімерні смоли, маслостійке облицювання з полівінілхлориду (PVC) або їх комбінації. Проектовані цементні композитні (ЕСС) матеріали, армовані волокном композити і тому подібні можуть бути особливо міцними і можуть бути без великих зусиль пристосовані для відповідності вимогам проникності і температурній стійкості для даної споруди. Як загальна методична рекомендація, високу ефективність можуть забезпечити матеріали, що мають низьку проникність і високу механічну цілісність при робочих температурах інфраструктури, хоча вони 5 UA 104015 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 не є обов'язковими. Наприклад, можуть бути застосовними матеріали, які мають температуру плавлення вище максимальної робочої температури інфраструктури, щоб зберігати герметичність під час і після нагрівання і витягування. Однак можуть бути також використані низькотемпературні матеріали, якщо між стінками і нагрітими частинами проникного масиву підтримується буферна зона, що не нагрівається. Такі буферні зони можуть варіювати по величині від 6 дюймів (15,24 см) до 50 футів (15,24 м), залежно від конкретного використовуваного матеріалу для накопичувального резервуара, і складу проникного масиву. У ще одному аспекті стінки накопичувального резервуара можуть бути стійкими до кислот, води і/або розсолу, наприклад, в достатній мірі для протистояння впливу екстракційного розчинника і/або розчинів для промивання кислотами або розсолом, а також водяної пари і води. Для стінок накопичувального резервуара, сформованих вздовж пластів або інших суцільних опорних поверхонь, стінки накопичувального резервуара можуть бути сформовані шляхом набризкування рідкого цементного розчину, набризкування рідких емульсій або іншого набризкуваного матеріалу, такого як набризкуваний цементний розчин вогнетривкого сорту, який утворює ущільнення на пласті і утворює стінку з контрольованою проникністю для накопичувального резервуара. Стінки накопичувального резервуара можуть бути по суті суцільними так, що накопичувальний резервуар визначає замкнутий об'єм, достатній для запобігання суттєвому переміщенню текучих середовищ в накопичувальний резервуар або з нього в інших місцях, ніж передбачені входи і виходи, наприклад, через трубопроводи або тому подібні, як тут обговорюється. Цим шляхом накопичувальні резервуари можуть без проблем відповідати урядовим розпорядженням відносно міграції текучих середовищ. Альтернативно або в поєднанні з штучно виготовленим бар'єром, частини стінок накопичувального резервуара можуть являти собою незайману геологічну формацію і/або ущільнений ґрунт. У таких випадках споруджена інфраструктура з контрольованою проникністю являє собою комбінацію проникних і непроникних стінок, як детальніше описано нижче. В одному докладному аспекті частина вуглеводеньвмісного матеріалу, або до переробки, або після переробки, може бути використана як цементне зміцнення і/або цементна основа, які потім відливають на місці з утворенням фрагментів або суцільних стінок контрольованої інфраструктури. Ці матеріали можуть бути сформовані на місці або можуть бути виготовлені попередньо і потім зібрані на робочому майданчику, щоб утворити суцільну конструкцію накопичувального резервуара. Наприклад, накопичувальний резервуар може бути споруджений за допомогою литтьового формування на місці у вигляді монолітного блоку, шляхом екструзії, штабелюванням попередньо сформованих або відлитих тюбінгів, бетонних панелей, з'єднаних цементним розчином (цементом, що проектується цементним композитом (ЕСС) або іншим придатним матеріалом), надувних сегментів або тому подібним. Опалубки можуть бути споруджені з опорою на пласт, або можуть являти собою конструкції, які стоять окремо. Опалубки можуть бути виготовлені з будь-якого придатного матеріалу, такого, але що не обмежується такими, як сталь, деревина, скловолокно, полімер або тому подібні. Опалубки можуть бути зібрані на місці або можуть бути розміщені з використанням крана або іншого придатного механізму. Альтернативно, споруджена інфраструктура з контрольованою проникністю може бути сформована з набитих каменями сітчастих ящиків (габіонів) і/або синтетичних геотекстильних матеріалів, зібраних в шари з ущільненим матеріалом засипки. Для підвищення герметичності стінок з контрольованою проникністю необов'язково можуть бути додані зв'язувальні засоби. У ще одному додатковому докладному аспекті контрольована інфраструктура може включати або по суті складається з ущільнюючого матеріалу, цементного розчину, арматурного прутка, синтетичної глини, бентонітової глини, глиняного облицювання, вогнетривкого цементу, високотемпературних геомембран, дренажних труб, листових сплавів або їх комбінацій. Стінки накопичувального резервуара необов'язково можуть включати непроникну ізоляцію і/або шари для уловлювання тонко дисперсних частинок. Ці проникні шари можуть бути розміщені між бар'єром з контрольованою проникністю і проникним масивом. Наприклад, може бути передбачений шар з вуглеводеньвмісного роздробленого матеріалу, який дозволяє текучим середовищам поступати в нього, охолоджуватися і, щонайменше частково, конденсуватися всередині шару. Такий матеріал проникного шару в основному може мати частинки з розміром, меншим, ніж в проникному масиві. Крім того, такий вуглеводеньвмісний матеріал може видаляти тонкодисперсні частинки з текучих середовищ, які проходять крізь нього за допомогою різноманітних сил тяжіння. В одному варіанті виконання конструкція стінок і підлог накопичувального резервуара може включати множинні утрамбовані шари місцевих або оброблених низькосортних глинистих сланців в будь-якій комбінації з піском, цементом, волокном, рослинним волокном, нановуглецевим волокном, товченим склом, сталевою 6 UA 104015 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 арматурою, спеціально пристосованою вуглецевою армуючою сіткою, солями кальцію і тому подібним. У доповнення до таких композитних стінок, можуть бути залучені конструкції, які довготривало придушують міграцію текучого середовища і газу через додаткове непроникне ущільнення, що включає але не обмежуються такими, облицювання, геомембрани, утрамбовані ґрунти, привізний пісок, гравій або скельна порода, і самопливні дренажні контури для відведення текучих середовищ і газів від непроникних шарів до стічних скидів. Конструкція підлоги і стінок накопичувального резервуара може, але не обов'язково повинна, включати ступінчастий догори або ступінчастий донизу нахил або вигин згідно з тим, як хід виробки пласта може слідувати витягуванню оптимального сорту руди. У будь-яких таких ступінчастих догори або донизу варіантах вирівнювання підлоги і герметизація стінових конструкцій типово можуть передбачати стік або схил в одну сторону або до спеціальної(-них) центральної(-них) збірної(-них) зони(-н) для видалення текучих середовищ за допомогою самопливного дренування. Необов'язково, капсульна конструкція стінок і підлоги може включати ізоляцію, яка запобігає теплоперенесенню назовні зі спорудженої інфраструктури або назовні з внутрішніх відсіків або трубопроводів всередині первинно створеного герметичного відсіку. Ізоляція може включати виготовлені матеріали, цемент або різноманітні матеріали, інші матеріали, які є менш теплопровідними, ніж оточуюча маса, тобто, проникний масив, пласт, сусідня інфраструктура і т. д. Термоізоляційні бар'єри можуть бути також сформовані всередині проникного масиву, вздовж стінок накопичувального резервуара, покриваючих і/або підстилаючих конструкцій. Один докладний аспект включає застосування біорозкладуваних ізоляційних матеріалів, наприклад, соєвої ізоляції і тому подібних. Це узгодиться з варіантами виконання, в яких накопичувальний резервуар являє собою систему однократного використання, так що ізоляції, трубопроводи і/або інші компоненти можуть мати відносно короткий термін служби, наприклад, менше ніж 1-2 роки. Це може знизити вартість обладнання, а також скоротити довготривалий шкідливий вплив на навколишнє середовище. Ці конструкції і способи можуть бути реалізовані майже в будь-якому масштабі. Більші замкнуті об'єми і збільшене число накопичувальних резервуарів можуть без проблем давати вуглеводневі продукти з продуктивністю, порівнянною або перевищуючою менші споруджені інфраструктури. Як ілюстрація, одиночні накопичувальні резервуари можуть варіювати по розмірах від десятків метрів в поперечнику до десятків акрів по площі. Оптимальні розміри накопичувального резервуара можуть варіювати залежно від вуглеводеньвмісного матеріалу і експлуатаційних параметрів, однак передбачається, що придатні площі можуть варіювати від 2 близько половини акра до п'яти акрів (2023,43-20234,3 м ) площі поверхні в горизонтальній проекції. Способи і інфраструктура можуть бути використані для добування вуглеводнів з різноманітних вуглеводеньвмісних матеріалів. Одна особлива перевага полягає в широкому діапазоні регулювання розмірів частинок, умов і складу проникного масиву, введеного в замкнутий об'єм. Необмежуючі приклади добутого вуглеводеньвмісного матеріалу, який може бути оброблений, включають бітумінозний сланець, бітумінозні піски, кам'яне вугілля, буре вугілля, бітум, торф або їх комбінації. У деяких випадках може бути бажаним введення одиничного типу вуглеводеньвмісного матеріалу так, що проникний масив складається виключно з одного з вищеперелічених матеріалів. Однак проникний масив може включати суміші цих матеріалів, так що сорт, вміст нафти, вміст водню, проникність і тому подібні можуть бути скореговані для досягнення бажаного результату. Крім того, різні вуглеводневі матеріали можуть бути вміщені у вигляді численних шарів або в змішаній формі, такій як змішення кам'яного вугілля, бітумінозного сланцю, бітумінозних пісків, біомаси і/або торфу. В одному варіанті виконання вуглеводеньвмісний матеріал може бути розсортований в різноманітні внутрішні відсіки всередині первинної спорудженої інфраструктури з міркувань оптимізації. Наприклад, пласти бітумінозного сланцю, що розробляються в шарах і глибинах залягання можуть бути більш збагаченими в певних глибинних продуктивних зонах при їх видобуванні. Одного разу зруйновані, добуті, викопані і перевезені всередину відсіку для розміщення, збагачені нафтою руди можуть бути розсортовані або змішані по мірі збагачення для оптимізації виходів, прискорення витягування або для оптимального усереднення в межах кожного накопичувального резервуара. Крім того, додаткові переваги може надати розміщення шарів з розрізнюваним складом. Наприклад, нижчий шар бітумінозних пісків може бути розташований під верхнім шаром бітумінозного сланцю. Загалом, верхній і нижній шари можуть знаходитися в безпосередньому контакті один з одним, хоча це і необов'язково. Верхній шар може включати нагрівальні труби, вставлені в такій, як детальніше описано нижче. Нагрівальні труби можуть нагрівати бітумінозний сланець в мірі, достатній для вивільнення керогеного 7 UA 104015 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 масла, що містить коротколанцюгові рідкі вуглеводні, які можуть діяти як розчинник для бітуму, що видаляється з бітумінозних пісків. Цим шляхом верхній шар діє як in situ джерело розчинника для інтенсифікації витягування бітуму з нижнього шару. Нагрівальні труби всередині нижнього шару в цьому варіанті виконання необов'язкові, так що нижній шар може не містити нагрівальних труб або може включати нагрівальні труби, залежно від кількості тепла, переносимого з перетікаючими вниз рідинами з верхнього шару і від будь-яких інших джерел тепла. Можливість селективно контролювати характеристики і склад проникного масиву додає додатковий ступінь свободи в оптимізації виходів і якості нафти. Крім того, в багатьох варіантах виконання газоподібні і рідкі продукти, що виділилися, діють як утворений in situ розчинник, який сприяє видаленню керогену і/або додатковому витягуванню вуглеводнів з вуглеводеньвмісного матеріалу. У ще одному додатковому докладному аспекті проникний масив може далі включати добавки або біомасу. Добавки можуть включати будь-яку композицію, яка служить для підвищення якості витягуваних вуглеводнів, наприклад, для підвищення показника АРІ (Американського Інституту Нафти), зниження в'язкості, поліпшення характеристик текучості, скорочення змочування залишкових глинистих сланців, зниження вмісту сірки, як гідруючих реагентів і т. д. Необмежуючі приклади придатних добавок можуть включати бітум, кероген, пропан, природний газ, конденсат природного газу, сиру нафту, очищені донні залишки, асфальтени, загальновживані розчинники, інші розчинники і комбінації цих матеріалів. В одному конкретному варіанті виконання добавка може включати засіб для поліпшення текучості і/або реагент як донор водню. Деякі матеріали можуть діяти як обидва цих засоби або як один з них для поліпшення характеристик текучості або як донор водню. Необмежуючі приклади таких добавок можуть включати метан, конденсати природного газу, загальновживаний розчинник, такий як ацетон, толуол, бензол і т. д., та інші добавки, перераховані вище. Добавки можуть діяти для підвищення відношення водню до вуглецю в будь-яких вуглеводневих продуктах, а також служити як засіб для поліпшення текучості. Наприклад, різноманітні розчинники та інші добавки можуть утворювати фізичну суміш, яка має знижену в'язкість і/або зменшену спорідненість до певних твердих речовин, гірських порід і тому подібних. Крім того, деякі добавки можуть хімічно реагувати з вуглеводнями і/або забезпечувати рідкотекучий стан вуглеводневих продуктів. Будь-які використовувані добавки можуть становити частину кінцевого витягнутого продукту або можуть бути видалені і застосовані повторно або утилізовані іншим шляхом. Подібним чином, з використанням відомих добавок і підходів може бути виконане біологічне гідроксилювання вуглеводеньвмісних матеріалів з утворенням синтетичного газу або інших продуктів з нижчою молекулярною масою. Подібним чином можуть бути також використані ферменти або біокаталізатори. Крім того, як добавки також можуть бути застосовані штучні матеріали, такі, але що не обмежуються такими, як автомобільні шини, полімерні відходи або інші вуглеводеньвмісні матеріали. Хоча ці способи є широко застосовними, як загальна методична рекомендація проникний масив може включати частинки з розмірами від близько 1/8 дюйма (3,175 мм) до близько 6 футів (182,88 см), і в деяких випадках менше ніж 1 фут (30,48 см), і в інших випадках менше ніж близько 6 дюймів (152,4 мм). Однак з практичних міркувань хороші результати можуть забезпечити розміри від близько 2 дюймів (50,8 мм) до близько 2 футів (60,96 см), причому для бітумінозного сланцю особливо застосовним є діаметр близько 1 фута (30,48 см). Для визначення оптимальних розмірів частинок важливим фактором може бути вільний поровий об'єм. Як загальна методична рекомендація, може бути використаний будь-який функціональний вільний поровий об'єм; однак хороший баланс проникності і ефективного використання доступних об'ємів звичайно забезпечують від близько 10% до близько 50%, і в деяких випадках від близько 30% до близько 45%. Порові об'єми можуть до деякої міри коливатися при варіюванні інших параметрів, таких як розташування нагрівальних трубопроводів, добавки і тому подібні. Механічне розділення добутих вуглеводеньвмісних матеріалів дозволяє створювати частинки, які проходять через тонку сітку, з високою проникністю, якіпідвищують швидкості розсіювання тепла, будучи вміщеними у відсіку всередині накопичувального резервуара. Додаткова проникність забезпечує можливість регулювання раціональніших знижених температур, які також допомагають уникнути високих температур, які приводять до утворення великих кількостей СО 2 при розкладанні карбонатів і пов'язаного з цим вивільнення слідових важких металів, летких органічних сполук та інших речовин, які можуть утворювати токсичні відходи і/або небажані матеріали, які треба відстежувати і регулювати. 8 UA 104015 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 В одному варіанті виконання комп'ютер, залучений для супроводження видобування, планування видобування, транспортування, вибухових робіт, взяття проб, завантаження, транспорту, розміщення і вимірювань рівня пилення, може бути використаний для контролю і оптимізації швидкості переміщення добутого матеріалу в споруджену структуру з ізольованими відсіками. В одному альтернативному аспекті накопичувальні резервуари можуть бути сформовані у виритих об'ємах вуглеводеньвмісного пласта, хоча можуть бути також застосовними інші місцеположення віддалині від контрольованої інфраструктури. Наприклад, деякі вуглеводеньвмісні пласти мають відносно тонкі шари, збагачені вуглеводнями, наприклад, з товщиною менше ніж близько 300 футів (91,44 м). Тому добування з вертикальних стовбурів і буріння виявляються економічно неефективними. У таких випадках може бути застосовною горизонтальна розробка для витягування вуглеводеньвмісних матеріалів для формування проникного масиву. Хоча горизонтальна розробка продовжує залишатися ризикованою справою, був розроблений і продовжує розроблятися ряд технологій, які можуть бути корисними в зв'язку з накопичувальними резервуарами. У таких випадках щонайменше частина накопичувального резервуара може бути сформована упоперек горизонтального шару, тоді як інші частини накопичувального резервуара можуть бути сформовані вздовж і/або по сусідству з шарами формації, що не містять вуглеводнів. Інші підходи до добування, такі, але що не обмежуються такими, як шахти або рудники з камерно-стовбуровою системою розробки, можуть забезпечити ефективне джерело вуглеводеньвмісного матеріалу з мінімальними відходами і/або утилізацією, який може бути транспортований в накопичувальний резервуар і оброблений відповідно до наведеного тут обговорення. Як тут згадано, накопичувальний резервуар, що описується дозволяє в широких межах контролювати відповідні властивості і характеристики проникного масиву, який може бути спроектований і оптимізований для даної споруди. Накопичувальні резервуари, окремо і в поєднанні численних накопичувальних резервуарів, можуть бути без великих зусиль точно пристосовані і класифіковані, засновуючись на різноманітних складах матеріалів, передбачуваних продуктах і тому подібному. Наприклад, деякі накопичувальні резервуари можуть бути розраховані на одержання важкої сирої нафти, тоді як інші можуть бути скомпоновані для виробництва легших продуктів і/або синтетичного газу. Необмежуючі приклади потенційних класифікацій і факторів можуть включати каталітичну активність, ферментативні реакції для специфічних продуктів, ароматичні з'єднання, вміст водню, штам або призначення мікроорганізмів, процес модернізації, цільовий кінцевий продукт, тиск (що впливає на якість і тип продукту), температуру, характеристики набухання, акватермальні реакції, реагенти як донори водню, перерозподіл тепла, накопичення відходів, накопичення стічних вод, труби багаторазового використання та інші. Як правило, ці численні фактори можуть бути використані для компонування накопичувальних резервуарів в даному проекті для певних продуктів і цілей. Роздроблений вуглеводеньвмісний матеріал може бути завантажений в контрольовану інфраструктуру з утворенням проникного масиву будь-яким придатним способом. Звичайно роздроблений вуглеводеньвмісний матеріал може бути транспортований в контрольовану інфраструктуру за допомогою розвантаження навалом, транспортерів або іншими придатними шляхами. Як згадано раніше, проникний масив може мати належний великий поровий об'єм. Безладне навалювання може привести до надмірного ущільнення і скорочення порових об'ємів. Таким чином, проникний масив може бути сформований шляхом транспортування в інфраструктуру з невеликим ущільненням вуглеводеньвмісного матеріалу. Наприклад, для подачі матеріалу поблизу верхівки проникного масиву по мірі його формування можуть бути використані висувні транспортери. Цим шляхом вуглеводеньвмісний матеріал може зберігати суттєвий поровий об'єм між частинками без значного подальшого подрібнення або ущільнення, незважаючи на деяку невелику міру ущільнення, яка часто зумовлюється літостатичним тиском по мірі формування проникного масиву. Коли бажаний проникний масив був сформований всередині контрольованої інфраструктури, може бути підведене тепло, достатнє для початку видалення вуглеводнів, наприклад, в результаті піролізу. В одному аспекті через проникний масив може бути пропущене нагріте текуче середовище в об'ємних схемах конвективних потоків, щоб здебільшого видалити вуглеводні з проникного масиву. Згідно з цим аспектом, нагріті текучі середовища можуть протікати вгору і зворотно вниз крізь практично весь об'єм, зайнятий проникним масивом вуглеводеньвмісного матеріалу, в рециркуляційному режимі. Придатне джерело тепла може бути термічно пов'язане з проникним масивом. Оптимальні робочі температури всередині проникного масиву можуть варіювати залежно від складу і бажаних продуктів. Однак, як загальна методична рекомендація, експлуатаційні температури можуть 9 UA 104015 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 варіювати від близько 200°F (93,33°C) до близько 750°F (398,89°С). Температурні варіації можуть варіювати по всьому замкнутому об'єму і в деяких зонах можуть досягати максимально 900°F (482,22°C) або вище. В одному варіанті виконання робоча температура може бути відносно нижчою температурою для полегшення утворення рідкого продукту, такою як температура від близько 200°F (93,33°C) до близько 650°F (343,33°C). Ця стадія нагрівання може являти собою операцію кальцинування, яка має результатом збагачення подрібненої руди в проникному масиві. Далі, один варіант виконання включає регулювання температури, тиску та інших змінних параметрів, достатнє для одержання переважно, а в деяких випадках по суті виключно, рідкого продукту. В одному аспекті температуру можна регулювати за допомогою схем конвективних потоків, які скорочують варіації температури завдяки холодним стінкам та іншим факторам. Загалом же продукти можуть включати як рідкі, так і газоподібні продукти, в той час як рідкі продукти можуть зажадати меншого числа виробничих стадій, таких як газопромивні колони і т. д. Відносно висока проникність проникного масиву дозволяє одержувати рідкі вуглеводневі продукти і звести до мінімуму утворення газоподібних продуктів, до деякої міри залежно від конкретних вихідних матеріалів і експлуатаційних умов. В одному варіанті виконання витягування вуглеводневих продуктів може відбуватися по суті при відсутності крекінгу всередині проникного масиву. В одному аспекті тепло може бути підведене до проникного масиву шляхом конвекції, щоб значною мірою видалити вуглеводні з проникного масиву. Згідно з цим аспектом, нагріті текучі середовища можуть протікати через контрольовану інфраструктуру через нагрівальні трубопроводи таким чином, щоб тепло проходило через проникний масив згідно з об'ємними схемами конвективних потоків. Цим шляхом може бути підвищена рівномірність розподілу тепла. Більш того об'ємні схеми конвективних потоків можуть бути оптимізовані шляхом розміщення однієї або більше теплових труб або збудливих конвекцію трубопроводів в нижній частині проникного масиву. Необов'язково можуть бути сформовані численні зони конвективної циркуляції вибірковим розміщенням додаткових нагрівальних трубопроводів в проміжних положеннях над збудливим конвекцію трубопроводом. Збуджуючий конвекцію трубопровід або трубопроводи головним чином можуть бути розміщені по суті горизонтально. Ці трубопроводи можуть бути також позиціоновані вздовж підлоги або вздовж нижніх периферичних країв замкнутого об'єму. Хоча обидва компонування можуть бути застосовані одночасно, якщо регулюють швидкості нагрівання, згідно з одним варіантом виконання їх обидва не використовують в один і той же час, оскільки ця конфігурація може порушувати об'ємну схему конвективних потоків. У додатковому аспекті збуджуючий конвекцію трубопровід може бути вбудований всередину проникного масиву. При розміщенні трубопроводів по одній або більше з таких схем може бути різко посилений тепловий потік для відділення вуглеводнів. Крім того, може бути поліпшена однорідність розподілу тепла. Наприклад, в одному аспекті збуджуючий конвекцію трубопровід може підводити достатню кількість тепла для підвищення температури зони первинного нагрівання, яка становить щонайменше близько 80% загального замкнутого об'єму, до рівня вищого ніж близько 200°F (93,33°С). Більше того, знижується імовірність варіації теплового потоку всередині накопичувального резервуара через холодні стінки і компонування труб. Нагріті гази, які можуть бути введені в контрольовану інфраструктуру, можуть бути одержані спалюванням природного газу, вуглеводневого продукту або будь-якого іншого придатного джерела. Необмежуючі приклади придатних текучих середовищ як теплоносії можуть включати гаряче повітря, гарячі димові гази, водяну пару, пароподібні вуглеводні і/або гарячі рідини. Нагріті гази можуть бути запозичені із зовнішніх джерел або утилізовані з процесу. Альтернативно або в поєднанні з конвективним нагріванням при використанні збудливих конвекцію трубопроводів, підхід з високою здатністю до реконфігурації може включати введення численних трубопроводів всередину проникного масиву. Трубопроводи можуть бути скомпоновані для вживання як нагрівальних труб, охолоджуючих труб, теплопередавальних труб, дренажних труб або газових труб. Крім того, трубопроводи можуть бути призначені для окремої функції або можуть служити для множинних функцій під час роботи інфраструктури, тобто, теплоперенесення і дренажу. Трубопроводи можуть бути сформовані з будь-якого придатного матеріалу, залежно від передбачуваного призначення. Необмежуючі приклади придатних матеріалів можуть включати глиняні труби, труби з вогнестійкого цементу, труби з цементного проектованого композиту (ЕСС), відлиті на місці труби, металеві труби, такі як труби з ливарного чавуна, неіржавіючої сталі і т. д., полімерні труби, такі як полівінілхлоридні (PVC), і тому подібні. В одному конкретному варіанті виконання всі або щонайменше частина впроваджених трубопроводів може включати розкладуваний матеріал. Наприклад, негальванізовані 6-дюймові (152,4 мм) труби з ливарного чавуна можуть бути ефективно 10 UA 104015 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 використані для варіантів одноразового застосування і успішно діяти протягом належного терміну служби накопичувального резервуара, типово менше ніж близько 2 років. Крім того, різні частини численних трубопроводів можуть бути сформовані з різних матеріалів. Відлиті на місці труби можуть бути особливо застосовними для дуже великих замкнутих об'ємів, де діаметри труб перевищують декілька футів. Такі труби можуть бути сформовані з використанням гнучких оболонок, які утримують в'язке текуче середовище в кільцеподібній формі. Наприклад, полівінілхлоридні (PVC) труби можуть бути використані як частина форми вздовж гнучких оболонок, де бетон або інше в'язке текуче середовище закачують в кільцевий простір між полівінілхлоридною (PVC) трубою і гнучкою оболонкою. Залежно від передбачуваного призначення, в трубопроводах можуть бути пророблені отвори або інші отвори для забезпечення можливості протікання текучих середовищ між трубопроводами і проникним масивом. Типові робочі температури перевищують температуру плавлення традиційних полімерних і синтетичних труб. У деяких варіантах виконання трубопроводи можуть бути розміщені і орієнтовані так, що трубопроводи навмисно розплавляються або іншим чином руйнуються під час роботи інфраструктури. Численні трубопроводи можуть бути без великих зусиль зорієнтовані в будь-якій конфігурації, будь то по суті горизонтальне, вертикальне, похиле, розгалужене або тому подібне компонування. Щонайменше частина трубопроводів може бути орієнтована по попередньо заданих маршрутах до введення трубопроводів всередину проникного масиву. Попередньо задані маршрути можуть бути спроектовані для поліпшення теплопередачі, контактування газоподібного, рідинного і твердого середовища, максимізації підведення текучого середовища до конкретних зон або видалення його з таких всередині замкнутого об'єму, або тому подібного. Крім того, щонайменше частина трубопроводів може бути призначена для нагрівання проникного масиву. Ці нагрівальні трубопроводи або збудливі конвекцію трубопроводи можуть бути селективно перфоровані для забезпечення нагрітим газам або іншим текучим середовищам можливості конвективно нагріватися і змішуватися у всьому проникному масиві. Перфорації можуть бути розміщені і підібрані по розмірах для оптимізації рівномірного і/або керованого нагрівання у всьому проникному масиві. Альтернативно, нагрівальні трубопроводи можуть утворювати замкнутий контур так, що нагріті гази або текучі середовища відділені від проникного масиву. Таким чином, «замкнутий контур» не обов'язково передбачає рециркуляцію, але швидше ізоляцію нагрівального текучого середовища від проникного масиву. Цим шляхом нагрівання може бути виконане головним чином або по суті виключно в результаті теплопередачі крізь стінки трубопроводів від нагрітих текучих середовищ до проникного масиву. Нагрівання в замкнутому контурі дозволяє виключити масоперенесення між нагрітим текучим середовищем і проникним масивом і може скоротити утворення і/або екстракцію газоподібних вуглеводневих продуктів. Під час нагрівання або кальцинування проникного масиву локальні зони нагрівання, в яких перевищені температури розкладання материнської гірської породи, часто приблизно вище 900°F (482,22°C), можуть знижувати виходи і утворювати діоксид вуглецю і небажані забруднюючі сполуки, які можуть вести до стічних вод, що містять важкі метали, розчинні органічні речовини і тому подібні. Нагрівальні трубопроводи можуть забезпечити можливість в суттєвій мірі усунення таких локальних зон перегрівання, в той же час підтримуючи переважну більшість матеріалу проникного масиву в межах бажаного температурного діапазону. Ступінь однорідності температури може бути предметом балансу між вартістю (наприклад, для додаткових нагрівальних трубопроводів) і виходами. Однак, щонайменше близько 85% проникного масиву можна без великих зусиль підтримувати в межах приблизно 5-10% цільового температурного інтервалу практично без зон перегріву, тобто, з перевищенням температури розкладання вуглеводеньвмісних матеріалів, такої як близько 800°F (426,67°C) і в багатьох випадках близько 900°F (482,22°С). Таким чином, працюючи в описуваному тут режимі, системи можуть забезпечити можливість витягування вуглеводнів, в той же час виключаючи або по суті уникаючи утворення небажаних стоків. Хоча продукти можуть суттєво варіювати залежно від вихідних матеріалів, можливе одержання високоякісних рідких і газоподібних продуктів. Відповідно до одного варіанту виконання, роздроблений матеріал бітумінозного сланцю може давати рідкий продукт, що має показник АРІ від близько 30 до близько 45, з типовим в цей час значенням від близько 33 до близько 38, безпосередньо з бітумінозного сланцю без додаткової обробки. Цікаво те, що практична реалізація цих способів і процесів привела до розуміння того, що тиск виявився набагато менш значущим фактором впливу на якість витягнутих вуглеводнів, ніж температура і тривалість нагрівання. Хоча тривалість нагрівання може суттєво варіювати залежно від вільного порового об'єму, складу проникного масиву, якості і т. д., в порядку загальної методичної рекомендації тривалість може варіювати від декількох днів (тобто, 3-4 дні) 11 UA 104015 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 аж до близько одного року. В одному конкретному прикладі тривалість нагрівання може варіювати від близько 2 тижнів до близько 4 місяців. Недостатнє нагрівання бітумінозного сланцю при коротких годинах перебування, тобто від хвилин до декількох годин, може вести до утворення вуглеводнів, які вимиваються і/або в якійсь мірі летких вуглеводнів. Відповідно цьому, способи дозволяють збільшити години перебування при помірних температурах так, що органічні речовини, присутні в бітумінозному сланці, можуть бути випарувані і/або обвуглені, залишаючи несуттєві кількості органічних компонентів, що вимиваються. У доповнення, розташовані в основі глинисті сланці загалом не зазнають розкладання або зміни, що скорочує утворення розчинних солей. Крім того, трубопроводи можуть бути розміщені серед численних накопичувальних резервуарів і/або контрольованої інфраструктури для перенесення текучих середовищ і/або тепла між структурами. Трубопроводи можуть бути зварені між собою з використанням традиційного зварювання або тому подібного. Крім того, трубопроводи можуть включати з'єднання, які забезпечують можливість обертання і або невеликі переміщення під час розширення і усадки матеріалу в проникному масиві. Додатково трубопроводи можуть включати опорну систему, яка діє як станина для збірного вузла трубопроводів до і під час заповнення замкнутого об'єму, а також під час роботи. Наприклад, під час нагрівання потоків текучих середовищ нагрівання і тому подібне зумовлює розширення (розтріскування або «ефект попкорну») або осідання, достатнє для створення потенційно небезпечного напруження і деформації в трубопроводах і пов'язаних з ними з'єднаннями. Для скорочення пошкоджень трубопроводів може бути корисною опорна система у вигляді ферми або інших подібних фіксуючих елементів. Кріпильні елементи можуть включати цементні блоки, двотаврові балки, арматурний пруток, колони і т. д., які можуть бути з'єднані зі стінками накопичувального резервуара, включаючи бічні стінки, підлоги і стелі. Альтернативно, трубопроводи можуть бути повністю сформовані і зібрані до введення будьяких добутих матеріалів в замкнутий об'єм. Проектування попередньо заданих маршрутів трубопроводів і способу заповнення об'єму може бути проведене з обачністю і плануванням, щоб уникнути пошкодження трубопроводів під час процесу заповнення по мірі засинання трубопроводів. Так, трубопроводи, що використовуються в деяких випадках можуть бути орієнтовані спочатку, або до впровадження в проникний масив, таким чином, що для них не потрібне буріння. У результаті спорудження трубопроводів і їх розміщення можуть бути виконані без зайвого колонкового буріння і/або складного обладнання, пов'язаного з бурінням свердловин або горизонтальним бурінням. Швидше горизонтальна або будь-яка інша орієнтація трубопроводу може бути без великих зусиль досягнута монтажем бажаних попередньо заданих шляхів до заповнення інфраструктури добутим вуглеводеньвмісним матеріалом або ж одночасно з цим. Трубопроводи, розміщені без буріння, за допомогою монтажних робіт вручну або з використанням крана, орієнтовані з різноманітними геометричними конфігураціями, можуть бути укладені з вентилями в місцях з'єднань, що контролюються, які забезпечують можливість точного і прямого моніторингу нагрівання всередині загерметизованого накопичувального резервуара. Можливість розміщення і укладання трубопроводів, включаючи з'єднання, байпаси і проточні вентилі, і точки прямого впускання і випускання, дозволяє підтримувати точний температурний режим і швидкості нагрівання, точний рівень тиску і швидкості підвищення тиску, і точні параметри надходження, виведення і сумішей текучого середовища і газу. Наприклад, коли застосовують бактерії, ферменти або інший біологічний матеріал, можна без великих зусиль підтримувати оптимальні температури у всьому проникному масиві для підвищення продуктивності, реакційної здатності і безвідмовності дії таких біоматеріалів. Як правило, трубопроводи будуть проходити через стінки спорудженої інфраструктури в різноманітних місцях. Внаслідок температурних перепадів і допустимих відхилень може бути корисним включення ізолюючого матеріалу в з'єднання між стінкою і трубопроводами. Розміри цього з'єднання можуть бути зведені до мінімуму, в той же час з залишком також простору для обліку теплового розширення під час пуску, при експлуатації в стаціонарному режимі, при коливаннях експлуатаційних умов і відключенні інфраструктури. З'єднання може також включати ізоляційні матеріали і ущільнюючі пристрої, які запобігають безконтрольному виходу вуглеводнів або інших матеріалів з контрольованої інфраструктури. Необмежуючі приклади придатних матеріалів можуть включати високотемпературні прокладки, металеві сплави, керамічні матеріали, глинисті або мінеральні облицювання, композити та інші матеріали, які мають температури плавлення вище типових робочих температур і діють як продовження контролю проникності, що забезпечується стінками контрольованої інфраструктури. 12 UA 104015 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Далі, стінки спорудженої інфраструктури можуть бути скомпоновані так, щоб звести до мінімуму втрати тепла. В одному аспекті можуть бути споруджені стінки, що мають по суті рівномірну товщину, яка оптимізована для забезпечення достатньої механічної міцності, в той же час також зводячи до мінімуму об'єм матеріалу стінки, через яку проходять трубопроводи. Більш конкретно, надмірно товсті стінки можуть скоротити кількість тепла, яка передається в проникний масив, внаслідок поглинання її внаслідок теплопровідності. Навпаки, стінки, які також діють як термічний бар'єр, до деякої міри ізолюють проникний масив і зберігають тепло в ньому під час експлуатації. В одному варіанті виконання текучі і газоподібні з'єднання всередині проникного масиву можуть бути змінені для одержання бажаних продуктів, що добуваються з використанням, як приклад, тиск утворюваного газу, або літостатичного тиску в нагромадженому роздробленому матеріалі. Таким чином, одночасно з процесом добування і може бути проведена в деякій мірі модернізація і/або модифікація. Крім того, певні вуглеводеньвмісні матеріали можуть потребувати обробки з використанням специфічних розчинників або інших матеріалів. Наприклад, обробка бітумінозних пісків може бути без великих зусиль проведена уприскуванням водяної пари або введенням розчинника для полегшення відділення бітуму від частинок піску згідно із загальновідомими механізмами. З урахуванням вищенаведеного опису, Фіг. 1 зображує вигляд збоку одного варіанту виконання, що показує розроблений секційний локалізуючий і екстракційний накопичувальний резервуар 100, де існуючий ґрунт 108 використовують передусім як опору для непроникного шару 112 підстилаючої породи. Зовнішні бічні стінки 102 секційного накопичувального резервуара забезпечують герметизацію і можуть, але не обов'язково повинні бути, розділені внутрішніми стінками 104. Підрозділ може утворювати окремі герметизовані відсіки 122, всередині більшого замкнутого об'єму накопичувального резервуара 100, який може мати будьяку геометричну форму, розмір або секціонування. Додаткове секціонування може бути горизонтальним або вертикально багатоярусним. Створенням окремих герметичних відсіків 122 або камер може бути без великих зусиль зроблене розсортування для низькосортних матеріалів, різноманітних газів, різноманітних рідин, різноманітних стадій процесу, різноманітних ферментів або мікробіологічних типів, або інших бажаних і виконуваних поетапно процесів. Секціоновані відсіки, оформлені як бункери всередині більших споруджених приміщень, можуть бути також призначені для проведення постадійних і послідовних процесів, варіацій температур, складів газів і текучих середовищ і теплоперенесення. Такі секціоновані відсіки можуть забезпечити додатковий екологічний моніторинг і можуть бути сформовані облицюванням і відсипаними бермами з пустої породи подібно первинним зовнішнім стінкам. В одному варіанті виконання секції всередині накопичувального резервуара 100 можуть бути використані для розміщення матеріалів в ізольованому стані, при відсутності доступу тепла ззовні або з наміром обмежити або контролювати згоряння або дію розчинника. Матеріал із зниженим вмістом вуглеводнів може бути корисним як горючий матеріал або як наповнювач або будівельний матеріал для стінки берми. Матеріал, який не відповідає різноманітним пороговим рівням, при яких добування стає нерентабельним, також може бути ізольований без зміни в накопичувальному резервуарі, призначеному для цієї мети. У такому варіанті виконання такі зони можуть бути повністю ізольовані або шунтовані для потоків тепла, розчинників, газів, рідин або тому подібних. Необов'язкові контрольні пристрої і/або обладнання можуть бути постійно або тимчасово розміщені всередині накопичувального резервуара або по зовнішніх периметрах накопичувальних резервуарів, щоб перевіряти локалізацію ізольованого матеріалу. Стінки 102 і 104, а також покриваюча порода 116 і непроникний шар 112, можуть бути споруджені і укріплені набитими каменями сітчастими ящиками 146 (габіонами) і/або геотекстильним матеріалом 148, укладеним в шари з ущільненим наповнюючим матеріалом. Альтернативно, ці стінки 102, 104, 116 і 112, які складають накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю і в сукупності визначають замкнутий об'єм, можуть бути сформовані з будь-якого іншого придатного матеріалу, як описано раніше. У цьому варіанті виконання накопичувальний резервуар 100 включає бічні стінки 102 і 104, які є такими, що вільно стоять. В одному варіанті здійснення берми з відпрацьованої пустої породи, стінки і підстилаючі породи можуть бути ущільнені і оброблені для структурування, а також для проникності. Застосування ущільнюючих геотекстильних матеріалів та інших анкерних конструкцій для закріплення берм і насипу може бути передбачене до спорудження шарів з контрольованою проникністю або включене в них, які можуть містити пісок, глину, бентонітову глину, гравій, цемент, рідкий цементний розчин, армований цемент, вогнетривкі цементи, ізоляційні матеріали, геомембрани, дренажні труби, термостійкі ізоляції для введених нагрітих труб, і т. д. 13 UA 104015 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 В одному альтернативному варіанті виконання накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю може включати бічні стінки, які являють собою ущільнений ґрунт і/або незаймані геологічні формації, тоді як покриваюча і підстилаюча порода є непроникними. Конкретніше, в таких варіантах виконання непроникна покриваюча порода може бути використана для запобігання неконтрольованого витікання летких речовин і газів з накопичувального резервуара з тим, щоб можна було використати належні вихідні газові колектори. Подібним чином, непроникна підстилаюча порода може бути використана для прийому і спрямування зібраних рідин до придатного вихідного каналу, такого як дренажна система 133, щоб видаляти рідкі продукти з нижніх рівнів накопичувального резервуара. Хоча в деяких варіантах виконання можуть бути бажаними непроникні бічні стінки накопичувального резервуара, вони не завжди є необхідними. У деяких випадках бічні стінки можуть примикати до незайманого ґрунту або до ущільненої засипки або землі, або іншого проникного матеріалу. Наявність проникних бічних стінок може допускати деяке невелике витікання газів і/або рідин з накопичувального резервуара. Хоча це не показано, вище, нижче, навколо і поруч з побудованими секційними відсіками можуть бути споруджені камери екологічного гідрологічного контролю для відведення поверхневих вод від стінок, полови, дахів і т. д. відсіків під час роботи. Крім того, самопливні дренажні труби і механізми можуть бути використані для об'єднання і переміщення текучих середовищ, рідин або розчинників всередині замкнутого об'єму до центрального колектора, в труби для перекачування, конденсації, нагрівання, розподілу і вивантажень, бункери, цистерни і/або свердловини, як зажадається. Подібним чином можуть бути залучені до рециркуляції водяна пара і/або вода, які навмисно вводяться, наприклад, для обробки бітуму з бітумінозних пісків. Коли стінові конструкції 102 і 104 були споруджені над підготовленим і непроникним шаром 112 підстилаючої породи, який починається з поверхні ґрунту 106, добутий роздроблений матеріал 120 (який може бути подрібнений або розсортований відповідно розміру або вмісту вуглеводнів) може бути вміщений шарами зверху (або поруч з) укладеними трубчастими нагрівальними магістралями 118 або збудливими конвекцію трубопроводами, дренажними трубами 124 для текучих середовищ і, або трубами 126 для збирання або введення газів. Ці труби можуть бути орієнтовані і скомпоновані для будь-якої оптимальної конфігурації потоків, під будь-яким кутом, з будь-якою довжиною, розміром, об'ємом, перетинами, трасуванням, розміром стінок, складом сплаву, розподілом перфорації, швидкістю подачі і швидкістю екстракції; однак, в одному аспекті, збудливі конвекцію трубопроводи можуть бути розміщені в нижчій частині проникного масиву. У деяких випадках труби використовувані для теплопередачі, можуть бути з'єднані з джерелом 134 тепла, залучені в рециркуляцію через нього або одержувати тепло від нього. Альтернативно або в поєднанні з цим витягнуті гази можуть бути сконденсовані з використанням конденсатора 140. Тепло, регенероване в конденсаторі, необов'язково може бути використане для додаткового нагрівання проникного масиву або для інших виробничих потреб. Джерело 134 тепла може виводити, посилювати, нагромаджувати, утворювати, об'єднувати, розділяти, передавати або включати тепло, виведене з будь-якого придатного джерела тепла, що включає, але що не обмежується такими, паливні елементи (наприклад, твердооксидні паливні елементи, паливні елементи на основі розплавленого карбонату і тому подібні), сонячні батареї, вітрові джерела енергії, нагрівники, що спалюють рідкі або газоподібні вуглеводні, геотермальні джерела тепла, атомну електростанцію, що працює на вугіллі теплову електростанцію, тепло радіочастотного випромінювання, хвильову енергію, безполум'яні пальники, пальники з природною подачею або будь-яку їх комбінацію. У деяких випадках можуть бути використані електрорезистивні нагрівники або інші нагрівники, хоча особливо ефективними є паливні елементи і засновані на горінні нагрівники. У деяких місцях на поверхню можуть вийти геотермальні води в кількостях, достатніх для нагрівання проникного масиву і спрямування в інфраструктуру. У ще одному варіанті виконання у всьому проникному масиві може бути розподілений електропровідний матеріал, і через електропровідний матеріал може бути пропущений електричний струм, достатній для генерування тепла. Електропровідний матеріал може включати, але не обмежується такими, металеві шматки або зерна, провідний цемент, покриті металом частинки, металокерамічні композити, провідні напівметалеві карбіди, прожарений нафтовий кокс, дротяну звивку, комбінації цих матеріалів і тому подібні. Електропровідний матеріал може бути попередньо домішеним, маючи різноманітні розміри частинок, або матеріали можуть бути введені в проникний масив після формування проникного масиву. 14 UA 104015 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Тепло від джерела 134 тепламожуть перенести рідини або гази, або, в ще одному варіанті виконання, при застосуванні пальників для спалення рідких або газоподібних вуглеводнів, радіочастотних генераторів (мікрохвильових пристроїв) або паливних елементів, всі вони можуть, але не обов'язково повинні, генерувати тепло безпосередньо всередині об'єму секціонованого накопичувального резервуара 114 або 122. В одному варіанті виконання нагрівання проникного масиву може бути виконане шляхом конвективного нагрівання від згоряння вуглеводнів. Особливий інтерес представляє згоряння вуглеводнів, що проводиться при стехіометричних умовах співвідношення палива і кисню. Стехіометричні умови можуть забезпечити можливість суттєвого підвищення температур нагрітого газу. Для стехіометричного горіння може бути використане, але не обов'язково необхідне, джерело чистого кисню, яке може бути одержане відомими способами, що включають, але такими, що не обмежуються, концентратори кисню, мембрани, електроліз і тому подібні. У деяких варіантах виконання кисень може бути одержаний з повітря в стехіометричних співвідношеннях кисню і водню. Відхідні гази від горіння можуть бути спрямовані в ультрависокотемпературний теплообмінник, наприклад, з керамічного або іншого придатного матеріалу, що має робочу температуру приблизно вище 2500°F (1371,11 °С). Повітря, одержане з навколишнього середовища або рециркульоване з інших процесів, може бути нагріте за допомогою ультрависокотемпературного теплообмінника і потім спрямоване в накопичувальний резервуар для нагрівання проникного масиву. Відхідні гази після горіння потім можуть бути ізольовані без необхідності подальшого розділення, тобто, в зв'язку з тим, що відхідні гази в основному складаються з діоксиду вуглецю і води. Щоб звести до мінімуму втрати тепла, можуть бути мінімізовані відстані між камерою згоряння, теплообмінником і накопичувальним резервуаром. Тому в одному конкретному докладному варіанті виконання до окремих нагрівальних трубопроводів або дрібніших секцій трубопроводів можуть бути приєднані пересувні топкові камери. Пересувні топкові камери або пальники можуть по окремості давати від близько 100000 Btu (Британських теплових одиниць) 5 6 (105510 Дж) до близько 1000000 Btu (105510 Дж), при достатній кількості близько 600000 Btu 5 (633010 Дж) на трубу. Альтернативно, всередині відсіку може бути ініційоване горіння всередині ізольованих відсіків в межах первинно спорудженої структури, секціонованої на відсіки. Для цього процесу частково спалюють вуглеводеньвмісний матеріал для одержання тепла і внутрішнього піролізу. Небажані викиди 144 в атмосферу можуть бути поглинені та ізольовані в пласті 108, будучи виведеними з герметичного відсіку 114, 122 або джерела 134 тепла і спрямованими в пробурену свердловину 142. Джерело 134 тепла може також генерувати електричний струм і передавати, перетворювати або живити за допомогою ліній 150 електропередачі. Рідини або гази, витягнуті з обробляючої зони 114 або 122 відсіку накопичувального резервуара, можуть бути збережені в сусідньому збірному баці 136 або всередині герметичного відсіку 114 або 122. Наприклад, непроникний шар 112 підстилаючої породи може включати похилу ділянку 110, яка спрямовує рідини до дренажної системи 133, звідки рідини прямують в збірний бак. Коли роздроблений матеріал 120 розміщують навколо труб 118, 124, 126 і 128, передбачаються різноманітні вимірювальні пристрої або датчики 130 для відстеження температури, тиску, текучих середовищ, газів, складів, швидкостей нагрівання, щільності та всіх інших параметрів процесу в ході екстракції всередині сформованого секціонованого на відсіки накопичувального резервуара 100, навколо нього або під ним. Такі пристрої і датчики 130 для моніторингу можуть бути розподілені в будь-якому місці всередині, навколо, в частині, в з'єднанні або на верхній частині розміщених трубопроводів 118, 124, 126 і 128, або на вершині роздробленого матеріалу 120, покритими ним або зануреними в нього, або в непроникній бар'єрній зоні 112. Коли розміщений роздроблений матеріал 120 заповнює обробляючу зону 114 або 122 відсіку, матеріал 120 стає опорою для стелі з непроникної бар'єрної зони 138, сформованої з покриваючої породи, і стінової бар'єрної конструкції 170, яка може включати будь-яку комбінацію непроникності і сформованого бар'єра для текучого середовища і газу, або споруджену герметичну конструкцію, що включає такі, які можуть складати 112, включаючи, але не обмежуючись такими, глину 162, утрамбований насип або привізний матеріал 164, що містить цемент або вогнетривкий цемент матеріал 166, синтетичну геомембрану, облицювання або ізоляцію 168. Над шаром 138 може бути розміщений стельовий насип 116 з покриваючої породи для створення літостатичного тиску на герметизовані обробляючі зони 114 або 122. Покриття проникного масиву ущільненим насипом, достатнім для створення збільшеного літостатичного тиску всередині проникного масиву, може бути корисним для подальшого підвищення якості вуглеводневого продукту. Дах з ущільненого насипу може по суті закривати 15 UA 104015 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 проникний масив, тоді як проникний масив, в свою чергу, може по суті підтримувати дах з ущільненого насипу. Далі, дах з ущільненого насипу може бути по суті непроникним для вуглеводню, що видаляється, або ж додатковий шар матеріалу з контрольованою проникністю може бути доданий подібним чином, як бічні стінки і/або підстилаюча порода. Додатковий тиск може бути утворений в герметизованій обробляючій зоні 114 або 122 для екстракції шляхом збільшення кількості будь-якого газу або текучого середовища, одного разу витягнутих, оброблених або рециркулюючих, який випадок може мати місце, через будь-яку з труб 118, 124, 126 або 128. Всі вимірювання, які мають до цього відношення, ступені оптимізації, швидкості подачі, рівні екстракції, температури, швидкості нагрівання, величини витрати потоків, рівні тиску, показники продуктивності, хімічні склади або інші дані, що стосуються процесу нагрівання, екстракції, стабілізації, ізоляції, накопичення, модифікації, очищення або аналізу структури всередині герметизованого накопичувального резервуара 100, передбачаються контрольованими шляхом з'єднання з комп'ютерним пристроєм 132, який діє згідно з комп'ютерною програмою для керування, розрахунків і оптимізації всього процесу загалом. Крім того, кернове буріння, аналіз геологічних ресурсів і аналітичне моделювання пласта до вибухових робіт, добування і транспортування (або в будь-який момент до, після або під час таких операцій), можуть служити як ввідні вхідні дані в керовані комп'ютером механізми, які діють по програмі для визначення оптимальних місцеположень, розмірів, об'ємів і компонування, каліброваного і взаємопов'язаних з бажаним рівнем продуктивності, значеннями тиску, температури, швидкості підведення тепла, ваговими процентними частками газу, складами ввідного газу, величинами теплоємності, проникності, пористості, хімічним і мінеральним складом, ущільненням, густиною. Такі аналіз і визначення можуть включати інші фактори, типу погодних факторів, таких як температура і вологість повітря, що впливають на загальну продуктивність спорудженої інфраструктури. Як вхідні дані можуть бути використані інші відомості, такі як вологовміст, ступінь збагачення вуглеводнями, вага, розмір частинок і мінеральний і геологічний склад, в тому числі масиви даних про тимчасову вартість грошей, що зумовлюють проектний рух ліквідності, витрати на обслуговування боргу і внутрішні норми прибутковості. Фіг. 2А показує сукупність накопичувальних резервуарів, що включає непокритий або незасипаний секційний накопичувальний резервуар 100, що містить секціоновані герметичні накопичувальні резервуари 122 всередині відкритої розробки 200 з різноманітними підіймальними механізмами в уступній виїмці. Фіг. 2В ілюструє одиночний накопичувальний резервуар 122 без пов'язаних з ним трубопроводів та інших аспектів тільки заради ясності. Цей накопичувальний резервуар може бути подібним такому, ілюстрованому в Фіг. 1, або мати будьяку іншу конфігурацію. У деяких варіантах виконання представляється, що добутий роздроблений матеріал може бути перенесений вниз по жолобу 230 або транспортерами 232 в кар'єрні секційні накопичувальні резервуари 100 і 122 без будь-якої необхідності в кар'єрних грузовиках. Фіг. 3 показує сформовані бар'єри 112 проникності, розташовані нижче герметичного накопичувального резервуара 100, що спирається на існуючий рівень 106 пласта 108, з матеріалом покриваючої породи або насипу 302 на сторонах і вершині герметичного накопичувального резервуара 100 для остаточного (після проведення процесу) укриття і рекультивації нової поверхні 300 землі. Місцеві рослини, які могли бути тимчасово перенесені із зони, можуть бути висаджені знову, наприклад, дерева 306. Споруджена інфраструктура загалом може являти собою конструкції одноразового застосування, які можуть бути легко і надійно виведені з експлуатації з мінімальною додатковою рекультивацією. Це може різко скоротити витрати, пов'язані з переміщенням великих об'ємів витрачених матеріалів. Однак при деяких обставинах споруджена інфраструктура може бути розкопана і використана знову. Деяке обладнання, таке як радіочастотні (RF) установки, хвилеводи, пристрої і емітери, може бути вилучене з спорудженого накопичувального резервуара по завершенні витягування вуглеводнів. Фіг. 4 показує комп'ютерний пристрій 130, контролюючий різноманітні вхідні і вихідні дані про параметри трубопроводів 118, 126 або 128, з'єднаних з джерелом 134 тепла під час процесу серед поділених на відсіки накопичувальних резервуарів 122 всередині узагальненого накопичувального резервуара 100, для контролю нагрівання проникного масиву. Подібним чином рідина або пара, зібрана з накопичувальних резервуарів, можуть бути проконтрольовані і зібрані в бак 136 або конденсатор 140, відповідно. Сконденсовані рідини з конденсатора можуть бути зібрані в бак 141, тоді як неконденсовані пари збирають в блоці 143. Як описано раніше, рідкі і пароподібні продукти можуть бути об'єднані або, що частіше має місце, залишені як окремі продукти, залежно від здатності до конденсації, цільового призначення продукту і тому 16 UA 104015 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 подібного. Частина пароподібного продукту необов'язково може бути сконденсована і об'єднана з рідкими продуктами в цистерні 136. Однак основна частина пароподібного продукту буде являти собою газоподібні вуглеводні з числом атомів вуглецю від 4 і менше, які можуть бути спалені, продані або використані в межах процесу. Наприклад, газоподібний водень може бути витягнутий з використанням загальноприйнятої технології розділення газів і застосований для гідрування рідких продуктів відповідно загальновживаним методам підвищення якості, наприклад, каталітичним і т. д., або газоподібний продукт, що не конденсується, може бути спалений для виробництва тепла, що вживається для нагрівання проникного масиву, нагрівання сусіднього або сусіднього накопичувального резервуара, опалювання майданчика для технічного обслуговування або приміщень для персоналу, або задоволення інших потреб процесу в теплі. Споруджена інфраструктура може включати термопари, манометри, витратоміри, датчики розподілу текучих середовищ, датчики вмісту цільового компонента і будь-які інші загальновживані пристрої для контролю процесу, розподілені по всій спорудженій інфраструктурі. Ці пристрої можуть бути функціонально пов'язані з комп'ютером так, що швидкості нагрівання, величини витрати потоків продуктів і тиску можуть бути відстежені або змінені під час нагрівання проникного масиву. Необов'язково може бути виконане перемішування на місці з використанням, наприклад, ультразвукових генераторів, які з'єднані з проникним масивом. Таке перемішування може полегшити виділення і піроліз вуглеводнів з твердих матеріалів, що лежать нижче, з якими вони пов'язані. Крім того, достатнє перемішування може скоротити закупорювання і агломерацію у всьому об'ємі проникного масиву і в трубопроводах. ФІГ. 5 показує, як будь-який з трубопроводів може бути використаний для перенесення тепла в будь-якій формі з газом, рідиною, або теплом через передавальний пристрій 510, від будь-якого секціонованого герметичного накопичувального резервуара до іншого такого. Потім охолоджене текуче середовище може бути транспортоване через теплопередавальний пристрій 512 в тепловиділяючий відсік 500 або джерело 134 тепла для поглинання додаткової порції тепла з відсіку 500 із зворотною рециркуляцією в відсік 522 призначення. Таким чином, різноманітні трубопроводи можуть бути використані для перенесення тепла з одного накопичувального резервуара в інший, щоб рекуперувати тепло і керувати витрачанням енергії для зведення до мінімуму втрат енергії. У ще одному додатковому аспекті в проникний масив під час стадії нагрівання може бути введений водневодонорний реагент. Реагент як донор водню може мати будь-який склад, який здатний гідрувати вуглеводні і, необов'язково, може діяти як відновник. Необмежуючі приклади придатних водневодонорних реагентів можуть включати синтетичний газ, пропан, метан, водень, природний газ, конденсат природного газу, промислові розчинники, такий як ацетони, толуоли, бензоли, ксілоли, кумоли, циклопентани, циклогексани, нижчі алкени (С4-С10), терпени, заміщені похідні цих розчинників і т. д., і тому подібні. Крім того, витягнуті вуглеводні можуть бути піддані гідрообробці або всередині проникного масиву, або згодом, для збирання. Переважно водень, відділений від газоподібних продуктів, може бути знову введений в рідкий продукт для модифікування. Як би там не було, гідрообробка або гідродесульфуризація можуть бути дуже корисними для скорочення вмісту азоту і сірки в кінцевих вуглеводневих продуктах. Необов'язково, для полегшення таких реакцій можуть бути введені каталізатори. У доповнення, введення легких вуглеводнів в проникний масив може мати результатом реакції риформінгу, які знижують молекулярну масу, в той же час підвищуючи відношення водню до вуглецю. Це є особливо переважним, щонайменше частково, завдяки високій проникності проникного масиву, наприклад, часто з приблизно 30%-40%-ним вільним поровим об'ємом, хоча поровий об'єм загалом може варіювати від близько 10% до близько . 50% порового об'єму. Легкі вуглеводні, які можуть бути введені, можуть бути будь-якими, які забезпечують риформінг витягнутих вуглеводнів. Необмежуючі приклади придатних легких вуглеводнів включають природний газ, конденсати природного газу, промислові розчинники, водневодонорні реагенти та інші вуглеводні, що мають десять або менше атомів вуглецю, і часто п'ять або менше атомів вуглецю. У цей час природний газ є ефективним, зручним і що є в достатку легким вуглеводнем. Як згадано раніше, різноманітні розчинники або інші добавки також можуть бути внесені для сприяння екстракції вуглеводневих продуктів з бітумінозного сланцю і часто можуть також підвищити текучість. Легкий вуглеводень може бути введений в проникний масив подачею його через живильний трубопровід, який має відкритий кінець, що сполучається по текучому середовищу з нижньою частиною проникного масиву так, що легкі вуглеводні (які при нормальних експлуатаційних умовах є газоподібними) проникають всередину проникного масиву. Альтернативно, той же підхід може бути застосований до витягнутих вуглеводнів, які спочатку подають в пустий 17 UA 104015 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 накопичувальний резервуар. Цим шляхом накопичувальний резервуар може діяти як збірний бак для продуктів, безпосередньо добутих в сусідньому накопичувальному резервуарі, і як реактор для риформінгу і підвищення якості. У цьому варіанті виконання накопичувальний резервуар може бути щонайменше частково заповнений рідким продуктом, де газоподібний легкий вуглеводень пропускає через рідкі вуглеводневі продукти, забезпечуючи контакт з ними при температурах і умовах, достатніх для ініціювання риформінгу відповідно до загальновідомих процесів. У рідкий продукт всередині накопичувального резервуара також можуть бути введені необов'язкові каталізатори риформінгу, які включають такі метали, як паладій (Pd), нікель (Ni) або інші придатні каталітично активні метали. Додавання каталізаторів може служити для зниження і/або коректування температури риформінгу і/або тиску для конкретних рідких продуктів. Крім того, накопичувальні резервуари можуть бути без великих зусиль сформовані майже з будь-якою глибиною. Так, оптимальний тиск реакції риформінгу (або тиску екстракції, коли глибина накопичувального резервуара використовується як засіб контролю тиску для витягування з проникного масиву) може бути спроектований на основі гідростатичного тиску, що утворюється масою рідини в накопичувальному резервуарі і накопичувального резервуара, що залежить від висоти, тобто, P=pgh. У доповнення, тиск може значно варіювати по висоті накопичувального резервуара в достатній мірі, щоб утворювати численні зони риформінгу і точно відповідний цьому тиск. Загалом, тиск всередині проникного масиву може бути достатнім для того, щоб забезпечити можливість витягування тільки рідких продуктів, хоча деякі невеликі об'єми пару можуть утворюватися залежно від конкретного складу проникного масиву. Як загальна методична рекомендація, тиск може варіювати в діапазоні від близько 5 атм (0,5065 МПа) до близько 50 атм (5,065 МПа), хоча особливо сприятливими можуть бути тиск від близько 6 атм (0,6078 МПа) до близько 20 атм (2,026 МПа). Однак може бути використаний будь-який тиск вище ніж приблизно атмосферний. В одному варіанті виконання витягнута сира нафта має тонкодисперсні частинки, які осаджуються всередині секціонованих відсіків. Витягнуті текучі середовища і гази можуть бути оброблені для видалення тонкодисперсних частинок і частинок пилу. Відділення тонкодисперсних частинок від бітумінозного сланцю може бути виконане такими способами, але такими, що не обмежуються, як гаряча фільтрація газу, осадження і рециркуляція важкої нафти. Вуглеводневі продукти, витягнуті з проникного масиву, можуть бути далі перероблені (наприклад, очищені) або використані якє. Будь-які конденсовані газоподібні продукти можуть бути сконденсовані охолоджуванням і зібрані, тоді як неконденсовані гази можуть бути зібрані, спалені як паливо, знову введені в процес або утилізовані іншим шляхом або ліквідовані. Необов'язково, для збирання газів може бути застосоване мобільне обладнання. Ці установки можуть бути без великих зусиль розміщені поблизу від контрольованої інфраструктури, і газоподібні продукти спрямовані в них по придатних трубопроводах з верхньої частини контрольованої інфраструктури. У ще одному додатковому варіанті виконання услід за первинним витягуванням вуглеводневих матеріалів з проникного масиву може бути утилізоване тепло всередині нього. Наприклад, в проникному масиві зберігається велика кількість тепла. В одному необов'язковому варіанті виконання проникний масив може бути промитий текучим середовищем, що служить як теплоносій, таким як вода, з утворенням нагрітого текучого середовища, наприклад, нагрітої води і/або водяної пари. У той же час цей процес може полегшити видалення деяких залишкових вуглеводневих продуктів завдяки фізичному промиванню відпрацьованих твердих глинистих сланців. У деяких випадках введення води і присутність водяної пари може мати результатом побічні реакції утворення водяного газу і формування синтез-газу. Водяна пара, виведена з цього процесу, може бути використана для приведення в дію генератора, спрямований в ще одну сусідню інфраструктуру або застосований іншим чином. Вуглеводні і/або синтез-газ можуть бути відділені від водяної пари або нагрітого текучого середовища загальновідомими способами. Хоча способи і інфраструктура дозволяють поліпшити проникність і контроль експлуатаційних умов, в проникному масиві часто залишаються суттєві кількості невитягнутих вуглеводнів, дорогоцінних металів, мінералів, бікарбонату натрію або інших промислово цінних матеріалів. Тому в проникний масив може бути вприснутий або введений селективний розчинник. Типово це може бути зроблено після збирання вуглеводнів, хоча певні селективні розчинники можуть бути переважно використані до нагрівання і/або витягування. Це може бути виконано з використанням одного або більше існуючих трубопроводів або прямим введенням і просоченням через проникний масив. Селективний розчинник або фільтрат може бути вибраний як розчинник для одного або більше цільових матеріалів, наприклад, мінералів, дорогоцінних металів, важких металів, вуглеводнів або бікарбонату натрію. В одному 18 UA 104015 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 конкретному варіанті виконання як промивний засіб для проникного масиву може бути використана водяна пара або діоксид вуглецю, щоб витіснити щонайменше частину будь-яких залишкових вуглеводнів. Це може бути корисним не тільки для видалення потенційно цінних повторних продуктів, але і для очищення залишкових відпрацьованих матеріалів від слідових кількостей важкого металу або неорганічних речовин до рівня нижче детектованого значення, щоб відповідати законодавчим стандартам або запобігти ненавмисному витіканню матеріалів в майбутньому. Конкретніше, різноманітні стадії витягування можуть бути використані або до, або після нагрівання проникного масиву, для витягування важких металів, дорогоцінних металів, слідових кількостей металів або інших матеріалів, які або мають економічну цінність, або можуть створювати небажані проблеми під час нагрівання проникного масиву. Як правило, таке витягування матеріалів може бути виконане до термічної обробки проникного масиву. Стадії витягування можуть включати, але ніяким чином не обмежуються такими, добування розчиненням, вилуговуванням, екстракцію розчинниками, осадження, кислотну обробку (наприклад, соляною кислотою, галогенангідридами кислот і т. д.), флотацію, обробку іонообмінними смолами, гальваностегію або тому подібні. Наприклад, важкі метали, боксит або алюміній і ртуть можуть бути видалені промиванням проникного масиву придатним розчинником і рециркуляцією одержаного екстракту через належним чином підібрані іонообмінні смоли (наприклад, у вигляді зерен, мембран і т. д.). Подібно цьому для подальшого підвищення якості, екстрагування цінних металів і приведення відпрацьованого матеріалу до екологічно прийнятних стандартів можуть бути виконані біоекстракція, біовилуговування, біовитягування або біологічне очищення вуглеводневого матеріалу, відпрацьованих матеріалів або дорогоцінних металів. У таких операціях біоекстракції трубопроводи можуть бути використані для введення каталізуючих газів як прекурсори, які допомагають стимулювати біологічні реакції і зростання. Такі мікроорганізми і ферменти можуть біохімічно окисляти рудну масу або матеріал або целюлозний або інший матеріал біомаси шляхом біологічного окислення перед екстракцією руди розчинником. Наприклад, перфорована труба або інший механізм можуть бути застосовані для введення в проникний масив легкого вуглеводню (наприклад, метану, етану, пропану або бутану), достатнього для стимулювання зростання і дії нативних бактерій. Бактерії можуть бути нативними або введеними, і можуть рости в аеробний або анаеробних умовах. Такі бактерії можуть виділяти метали з проникного масиву, які потім можуть бути витягнуті промиванням за допомогою придатного розчинника або іншими придатними способами витягування. Виділені метали потім можуть бути осаджені з використанням традиційних способів. З проникного масиву під час стадії нагрівання може бути також витягнутий синтез-газ. Різноманітні стадії одержання газу можуть бути реалізовані способами, в яких підвищують або знижують робочі температури всередині замкнутого об'єму і коректують інші компоненти, що вводяться в накопичувальний резервуар для одержання синтетичних газів, які можуть включати, але не обмежуються такими, монооксид вуглецю, водень, сірководень, вуглеводні, аміак, воду, азот або різноманітні комбінації їх. В одному варіанті виконання температуру і тиск можна контролювати всередині проникного масиву для зниження викидів СО 2 при витягуванні синтетичних газів. Вуглеводневий продукт, витягнутий зі спорудженої інфраструктури, найчастіше може бути далі перероблений, наприклад, шляхом підвищення якості гідруванням, очищення і т. д. Сірка при переробці шляхом гідрування і очищення може бути ізольована в різноманітних спеціальних відсіках для сірки всередині більшого структурованого відсіку накопичувального резервуара. Спеціальні відсіки для сірки можуть являти собою відпрацьовану споруджену інфраструктуру або призначені для мети зберігання і ізоляції після десульфуризації. Подібним чином відпрацьований вуглеводеньвмісний матеріал, що залишається в спорудженій інфраструктурі, може бути утилізований у виробництві цементу і численних продуктах для вживання в будівництві або зміцнення самої інфраструктури або для формування сусідньої спорудженої інфраструктури. Такі цементні продукти, виготовлені з відпрацьованих глинистих сланців, можуть включати, але не обмежуються такими, суміші з портландцементом, сіллю кальцію, вулканічним попелом, перлітом, синтетичним нановуглеводом, піском, скловолокном, товченим склом, асфальтом, гудроном, полімерними зв'язувальними засобами, целюлозними рослинними волокнами і тому подібними. У ще одному додатковому варіанті виконання в будь-яку конфігурацію або компонування всередині спорудженої інфраструктури можуть бути включені трубопроводи для введення, моніторингу і виведення продуктів або випускні канали для екстрактів. Для відстеження небажаної міграції текучого середовища і вологи поза межами відсіку і спорудженою 19 UA 104015 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 інфраструктурою можуть бути використані свердловини для моніторингу і споруджені шари з геомембран під побудованим герметичним відсіком зовні нього. Хоча заповнена і підготовлена споруджена інфраструктура часто може бути негайно нагріта для витягування вуглеводнів, це не потрібно. Наприклад, споруджена інфраструктура, яка побудована і заповнена добутим вуглеводеньвмісним матеріалом, може бути залишена на місці як достовірний запас. Такі конструкції менш чутливі до вибуху або пошкодження внаслідок терористичних дій і можуть також скласти стратегічні резерви необроблених нафтових продуктів з класифікованими і відомими властивостями, так що економічна цінність може бути підвищена і передбачуваніша. Довготривале зберігання нафти часто стикається з проблемами погіршення якості з протіканням часу. Таким чином, ці підходи необов'язково можуть бути використані для довгострокового забезпечення якості і зберігання без необхідності піклуватися про втрату або розкладання вуглеводневих продуктів. У ще одному додатковому аспекті високоякісний рідкий продукт може бути змішаний з більш в'язкими низькосортними вуглеводневими продуктами (наприклад, з нижчим показником АРІ). Наприклад, керогенне масло, одержане з накопичувальних резервуарів, може бути змішане з бітумом з утворенням сумішової нафти. Бітум звичайно нетранспортабельний по протяжних трубопроводах при загальноприйнятих і допустимих стандартах для трубопроводів і може мати в'язкість, що суттєво перевищує в'язкість керогенного масла, і величину АРІ, значно нижчу, ніж значення для останнього. При змішенні керогенного масла і бітуму сумішева нафта може стати транспортабельною без вживання додаткових розріджувачів або інших модифікаторів в'язкості або показника АРІ. У результаті сумішеву нафту можна прокачувати по трубопроводу без необхідності додаткових обробок для видалення розріджувача або повернення таких розріджувачів по вторинному трубопроводу. Традиційно бітум комбінують з таким розріджувачем, як конденсат природного газу або інші рідини з низькою молекулярною масою, щоб забезпечити можливість прокачування до віддаленого місця. Розріджувач видаляють і повертають по вторинному трубопроводу зворотно до джерела бітуму. Ці підходи дозволяють позбутися видалення розріджувача і одночасно підвищують якість бітуму. Хоча описані способи і системи є залежними від умов добування, вони не обмежуються або не ускладнюються традиційними наземними (ex-situ, зовнішніми) способами сухої перегонки. Це підхід перевершує достоїнства поверхневої сухої перегонки тим, що забезпечує кращий контроль процесу відносно температури, тиску, швидкостей вприскування, складів текучих середовищ і газу, якості продукту і кращої проникності завдяки обробці і нагріванню добутого штибу. Ці переваги є явними, тоді як більшість побудованих наземних установок для сухої перегонки як і раніше не в змозі вирішити проблеми, пов'язані з об'ємами, поводженням і масштабуванням. Інші удосконалення, які можуть бути реалізовані, стосуються захисту навколишнього середовища. Загальновживані наземні установки для сухої перегонки мали проблеми з витраченим глинистим сланцем після того, як він був добутий і пройшов через наземну установку для сухої перегонки. Витрачений глинистий сланець, який був термічно змінений, вимагає спеціального поводження для утилізації та ізоляції від поверхневих дренажних басейнів і підземних водоносних горизонтів. Ці способи і системи вирішують проблеми утилізації і сухої перегонки в унікальному комбінованому варіанті. Що стосується викидів в атмосферу, які також становлять серйозну проблему, типову для попередніх способів наземної сухої перегонки, цей підхід, завдяки його величезній місткості і високій проникності, може забезпечувати триваліші часи перебування при нагріванні, і тому нижчі температури. Одна перевага нижчих температур в процесі витягування полягає в тому, що утворення діоксиду вуглецю внаслідок розкладання карбонатів в руді бітумінозного сланцю може бути в значній мірі обмежене, тим самим різко знижуючи викидання СО2 і забруднювачів атмосфери. Повинно бути зрозуміло, що вищезгадане компонування є ілюстративним для реалізації принципів даного винаходу. Таким чином, в той час як даний винахід було описано вище із залученням зразкових варіантів здійснення винаходу, кваліфікованим фахівцям в даній галузі техніки буде очевидно, що множина модифікацій і альтернативного компонування може бути зроблена без виходу за межі принципів і концепцій винаходу, як викладених в пунктах патентної формули. 55 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 60 1. Споруджена інфраструктура з контрольованою проникністю, що включає: a) накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю, що визначає по суті замкнутий об'єм, 20 UA 104015 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 b) роздроблений вуглеводневмісний матеріал всередині замкнутого об'єму, формуючий проникний масив з вуглеводневмісного матеріалу, і c) щонайменше один збуджуючий конвекцію трубопровід, розміщений в нижній частині проникного масиву, для генерування об'ємних схем конвективних потоків через проникний масив. 2. Інфраструктура за п. 1, в якій збуджуючий конвекцію трубопровід розміщено вздовж підлоги замкнутого об'єму. 3. Інфраструктура за п. 1, в якій збуджуючий конвекцію трубопровід розміщено вздовж нижніх периферичних країв замкнутого об'єму. 4. Інфраструктура за п. 1, в якій щонайменше один збуджуючий конвекцію трубопровід розміщено головним чином горизонтально. 5. Інфраструктура за п. 1, в якій накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю по суті не містить незайманих геологічних формацій. 6. Інфраструктура за п. 1, в якій від збуджуючого конвекцію трубопроводу підведено кількість теплоти, достатню для підвищення температури зони первинного нагрівання до рівня вищого, ніж близько 200 °F (93,33 °C), яка складає щонайменше близько 80 % від загального замкнутого об'єму. 7. Інфраструктура за п. 1, в якій збуджуючий конвекцію трубопровід розподіляє тепло по суті рівномірно у всьому проникному масиві. 8. Інфраструктура за п. 1, в якій накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю сформовано з глини, бентонітової глини, утрамбованої засипки, вогнетривкого цементу, цементу, синтетичних геотекстильних матеріалів, скловолокна, арматурного прутка, нановуглецю, набитих мішків з геотекстилю, полімерних смол або їх комбінацій. 9. Інфраструктура за п. 1, в якій контрольовану інфраструктуру сформовано в безпосередньому контакті зі стінками викопаного покладу вуглеводневмісного матеріалу. 10. Інфраструктура за п. 1, в якій контрольована інфраструктура є такою, що стоїть вільно. 11. Інфраструктура за п. 1, в якій роздроблений вуглеводневмісний матеріал включає бітумінозний сланець, бітумінозні піски, кам'яне вугілля, буре вугілля, бітум, торф або їх комбінації, або по суті складається з них. 12. Інфраструктура за п. 1, в якій проникний масив додатково включає добавку або біомасу. 13. Інфраструктура за п. 1, в якій проникний масив має вільний поровий об'єм від близько 10 % до близько 50 % від загального об'єму проникного масиву. 14. Інфраструктура за п. 1, що додатково включає джерело тепла, термічно зв'язане з проникним масивом. 15. Інфраструктура за п. 14, в якій збуджуючий конвекцію трубопровід термічно зв'язаний з джерелом тепла і вбудований в проникний масив з утворенням замкнутої нагрівальної системи, яка по суті не має масоперенесення між проникним масивом і нагрівними текучими середовищами всередині збуджуючого конвекцію трубопроводу. 16. Інфраструктура за п. 1, в якій накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю додатково має опорну систему із земляних матеріалів або місцевий поверхневий рельєф як опору. 17. Інфраструктура за п. 1, в якій накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю має від 0,5 акра до 5 акрів площі поверхні в горизонтальній проекції. 18. Інфраструктура за п. 1, в якій накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю додатково має бічні стінки, які утворені бермами ущільненого матеріалу. 19. Інфраструктура за п. 16, в якій накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю містить бентонітову глину. 20. Спосіб одержання вуглеводнів з вуглеводневмісних матеріалів, що включає стадії, в яких: a) формують споруджену інфраструктуру з контрольованою проникністю, яка визначає по суті замкнутий об'єм, b) вводять роздроблений вуглеводневмісний матеріал в контрольовану інфраструктуру з утворенням проникного масиву з вуглеводневмісного матеріалу, c) пропускають нагріте текуче середовище по об'ємних схемах конвективних потоків через проникний масив, щоб здебільшого видалити вуглеводні з проникного масиву, причому об′ємні схеми конвективних потоків генерують за допомогою щонайменше одного збуджуючого конвекцію трубопроводу, розміщеного в нижній частині проникного масиву, і d) збирають видалені вуглеводні. 21. Спосіб за п. 20, в якому збуджуючий конвекцію трубопровід впроваджують всередину проникного масиву. 21 UA 104015 C2 5 10 15 20 25 30 22. Спосіб за п. 20, в якому збуджуючий конвекцію трубопровід розміщують головним чином горизонтально. 23. Спосіб за п. 20, в якому збуджуючий конвекцію трубопровід сполучають по текучому середовищу з джерелом тепла і який додатково включає стадію, в якій нагрівальне текуче середовище циркулює в замкнутому контурі через збуджуючий конвекцію трубопровід достатньою мірою для запобігання значному масоперенесенню між нагрівальним текучим середовищем і проникним масивом. 24. Спосіб за п. 20, в якому в стадії пропускання нагрітого текучого середовища по об'ємних схемах конвективних потоків нагрівають проникний масив досить рівномірно і в межах температурного діапазону, достатнього для того, щоб по суті уникнути утворення діоксиду вуглецю або невуглеводневих стоків. 25. Спосіб за п. 20, в якому збуджуючий конвекцію трубопровід підводить кількість тепла, достатню для підвищення температури зони первинного нагрівання до рівня вищого, ніж близько 200 °F (93,33 °C), яка складає щонайменше близько 80 % від загального замкнутого об'єму. 26. Спосіб за п. 20, в якому контрольовану інфраструктуру формують в безпосередньому контакті зі стінками викопаного покладу вуглеводневмісного матеріалу. 27. Спосіб за п. 20, в якому контрольована інфраструктура є такою, що стоїть вільно. 28. Спосіб за п. 20, в якому вуглеводневмісний матеріал включає бітумінозний сланець, бітумінозні піски, кам'яне вугілля, буре вугілля, бітум, торф або їх комбінації. 29. Спосіб за п. 20, в якому стадія пропускання нагрітого текучого середовища включає введення нагрітих газів в контрольовану інфраструктуру, щоб проникний масив спочатку нагрівався шляхом конвекції у міру проходження нагрітих газів по об'ємних схемах конвективних потоків через проникний масив. 30. Спосіб за п. 20, в якому контрольована інфраструктура має опорну систему із земляних матеріалів або місцевий поверхневий рельєф як опору. 31. Спосіб за п. 20, в якому контрольована інфраструктура має від 0,5 акра до 5 акрів площі поверхні в горизонтальній проекції. 32. Спосіб за п. 20, в якому контрольована інфраструктура додатково має бічні стінки, які утворені бермами ущільненого матеріалу. 33. Спосіб за п. 20, в якому контрольована інфраструктура містить бентонітову глину. 22 UA 104015 C2 23 UA 104015 C2 24 UA 104015 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 25