Контроль і зв’язування вуглецю з герметизованих контрольованих інфраструктур

Реферат: Заявлено спосіб зв'язування викидів діоксиду вуглецю під час добування вуглеводнів з вуглеводневмісних матеріалів, що включає стадії, в яких: a) формують споруджену інфраструктуру з контрольованою проникністю, яка визначає по суті замкнений об'єм, b) вводять роздроблений вуглеводневмісний матеріал у контрольовану інфраструктуру з утворенням проникного масиву з вуглеводневмісного матеріалу, c) нагрівають проникний масив достатньою мірою для видалення з нього вуглеводнів так, що вуглеводневмісний матеріал є по суті нерухомим під час нагрівання, і d) зв'язують діоксид вуглецю, що виділяється з проникного масиву під час нагрівання, і е) збирають видалені вуглеводні та споруджену інфраструктуру з контрольованою проникністю, що включає: a) накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю, що визначає по суті замкнений об'єм, причому накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю по суті не містить непорушених геологічних формацій, b) роздроблений вуглеводневмісний матеріал всередині замкненого об'єму, що формує проникний масив з вуглеводневмісного матеріалу, і c) пристрій для збирання діоксиду вуглецю, функціонально зв'язаний з інфраструктурою для збирання діоксиду вуглецю з контрольованої інфраструктури. UA 104616 C2 (12) UA 104616 C2 UA 104616 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Дана заявка затверджує пріоритет Попередньої Патентної Заявки США № 61/152220, поданої 12 лютого 2009 року, яка 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, направлені 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 складною для вирішення задачею стосовно економічно конкурентноздатного видобування. Канадські бітумінозні піски показали, що такі спроби можуть бути плідними, хоча як і раніше залишаються численні проблеми, у 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 непорушеним ресурсом. Величезне число компаній і дослідників продовжують вивчати і випробовувати способи видобування нафти з таких запасів. У промисловості бітумінозних сланців способи добування 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 зі 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 добування продукту. Всі типові процеси обробки бітумінозних сланців є компромісними в економічному і екологічному відношенні. Жоден з сучасних процесів сам по собі не відповідає економічним, екологічним і технічним вимогам. Більш того, проблема глобального потепління обумовила вживання додаткових заходів для зниження викидів діоксиду вуглецю (СО2), які пов'язані з такими процесами. Необхідні способи, які виконують вимоги органів екологічного контролю, у 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, у той же час виключаючи витрати на гірничі роботи. У той час як може бути забезпечена економія за рахунок виключення гірничої розробки родовища, in-situ спосіб потребує нагрівання пласта протягом тривалого періоду часу через виключно низьку теплопровідність і високу питому теплоємність твердого бітумінозного сланцю. Можливо найбільш істотною проблемою для кожного in-situ процесу є невизначеність і довготривала можливість забруднення води, яке може відбуватися у підземних водоносних горизонтах з прісною водою. У випадку методу конверсії на місці залягання (ICP) у компанії Shell як бар'єр застосовують «заморожену стінку», щоб забезпечити розділення водоносних шарів і підземної зони обробки. Хоча це і можливо, жоден довготривалий аналіз не підтвердив гарантованого запобігання забрудненням протягом тривалих періодів часу. Без гарантій і по суті з невеликою кількістю засобів захисту заморожена стінка не спрацює і бажані інші методи для усунення таких екологічних ризиків. З цієї та інших причин зберігається потреба у способах і системах, які можуть забезпечити поліпшене добування вуглеводнів з придатних вуглеводеньвмісних матеріалів, які мають прийнятні економічні показники і позбавлені зазначених вище недоліків. Суть винаходу Спосіб добування вуглеводнів з вуглеводеньвмісних матеріалів може включати стадію, в якій формують споруджену інфраструктуру з контрольованою проникністю. Ця споруджена інфраструктура визначає по суті замкнений об'єм. Видобутий вуглеводеньвмісний матеріал може бути введений у контрольовану інфраструктуру для формування проникного масиву з вуглеводеньвмісного матеріалу. Проникний масив може бути нагрітий у достатній мірі для видалення з нього вуглеводнів. Під час нагрівання вуглеводеньвмісний матеріал може бути по суті нерухомим. Додатково, під час нагрівання може бути зв'язаний будь-який діоксид вуглецю, який утворюється. Видалені вуглеводні можуть бути зібрані для подальшої переробки, використані у процесі як додаткове паливо або домішки, і/або безпосередньо застосовані без додаткової обробки. Додаткові ознаки і переваги цих принципів будуть очевидними з наведеного нижче докладного опису, який ілюструє, як приклад, ознаки винаходу. Короткий опис креслень 1 UA 104616 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Фіг. 1 представляє схематичний вигляд збоку, частково у розрізі, спорудженої інфраструктури з контрольованою проникністю відповідно до одного варіанта виконання. Фігури 2А і 2В представляють вигляд зверху і горизонтальну проекцію численних накопичувальних резервуарів з контрольованою проникністю відповідно до одного варіанта виконання. Фіг. 3 представляє вигляд збоку у розрізі накопичувального резервуара з контрольованою проникністю відповідно до одного варіанта виконання. Фіг. 4 схематично представляє частину спорудженої інфраструктури відповідно до одного варіанта виконання. Фіг. 5 представляє схематичне зображення, що показує перенесення тепла між двома накопичувальними резервуарами з контрольованою проникністю відповідно до ще одного варіанта виконання. Потрібно зазначити, що фігури є тільки зразковими для декількох варіантів виконання, і тим самим не передбачають жодних обмежень галузі даного винаходу. Крім того, фігури загалом накреслені не у масштабі, але зроблені як ескізи з метою зручності і ясності в ілюструванні різноманітних аспектів винаходу. Докладний опис Далі будуть наведені зразкові варіанти здійснення і для їх опису буде використана специфічна термінологія. Проте, буде зрозуміло, що це жодним чином не передбачає обмеження галузі винаходу. Зміни і додаткові модифікації описаних тут ознак, що відповідають винаходу, 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 у 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 вони можуть у деякій мірі варіювати. Повинно бути також зрозуміло, що використовувана тут термінологія застосовується тільки з метою опису конкретних варіантів здійснення і не передбачається бути обмежуючою, оскільки галузь даного винаходу буде визначена тільки доданими пунктами патентної формули і їх еквівалентами. Визначення В описі та у патентній формулі даного винаходу буде використана наведена нижче термінологія. Форми однини включають множинні об'єкти, якщо тільки контекст чітко не визначає іншого. Так, наприклад, посилання на «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. Застосовуваний тут термін «існуючий рівень ґрунту» або подібна термінологія стосуються рівня землі або площини, паралельної місцевому поверхневому рельєфу у місці, що містить інфраструктуру, як тут описувану, при цьому інфраструктура може бути вище або нижче існуючого рівня ґрунту. Застосовуваний тут термін «трубопроводи» стосується будь-якого пропускного каналу, що простягається на конкретну відстань, який може бути використаний для транспортування матеріалів і/або теплоти з однієї точки в іншу точку. Хоча трубопроводи загалом можуть являти собою труби круглого перерізу, можуть бути також застосовними трубопроводи іншого, не круглого профілю. Трубопроводи переважно можуть бути використані або для введення текучих середовищ у 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. 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 непорушених геологічних формацій, хоча інфраструктура може бути сформована поряд або у безпосередньому контакті з непорушеним пластом. Така контрольована інфраструктура може бути незакріпленою або зафіксованою на непорушеному пласті за допомогою механічних пристроїв, хімічних засобів або комбінації таких засобів, наприклад, закріпленою болтами на пласті з використанням анкерів, розтяжок або інших придатних механічних кріпильних пристроїв. 2 UA 104616 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Застосовуваний тут термін «роздроблений» стосується руйнування пласта або великих мас на шматки. Роздроблена маса може бути подрібнена вибухом або іншим чином зруйнована на фрагменти. Застосовуваний тут термін «вуглеводеньвмісний матеріал» стосується будь-якого матеріалу, що містить вуглеводні, з якого можуть бути добуті або вироблені вуглеводневі продукти. Наприклад, вуглеводні можуть бути добуті безпосередньо у вигляді рідини, видалені за допомогою екстракції розчинниками, безпосередньо випарувані або іншим чином видалені з матеріалу. Однак, багато вуглеводеньвмісних матеріалів містять кероген або бітум, які перетворюються у 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. Застосовуваний тут термін «накопичувальний резервуар» стосується конструкції, призначеної для вміщення або збереження текучого середовища і/або твердих рухомих матеріалів, що накопичуються. Накопичувальний резервуар загалом складений, щонайменше в істотній 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. Застосовуваний тут термін «проникний масив» стосується будь-якої маси роздробленого вуглеводеньвмісного матеріалу, що має відносно високу проникність, яка перевищує проникність суцільного непорушеного пласта з таким же складом. Придатні проникні масиви можуть мати більш 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, у той же час також істотно знижуючи витрати, пов'язані з подрібненням до дуже дрібних розмірів, наприклад, нижче, ніж від близько 1 до близько 0,5 дюйма (25,4-12,7 мм). Застосовуваний тут термін «стінка» стосується будь-якої спорудженої конструкції, що бере участь у контролі проникності для обмеження матеріалу всередині замкненого 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 замкнений об'єм, також можуть бути «стінками», як застосовуваними тут. Застосовуваний тут термін «видобутий» стосується матеріалу, який був добутий або переміщений з початкового стратиграфічного або геологічного місцеположення у друге та інше місцеположення, або повернутий у те ж місцеположення. Як правило, видобутий матеріал може бути одержаний у результаті вибухових робіт, дроблення, детонаційного руйнування або іншим шляхом видалення матеріалу з геологічної формації. Застосовувані тут терміни «адсорбувати», «що адсорбує» або «адсорбований» стосуються процесу, в якому газоподібна або рідка розчинена речовина накопичується на поверхні твердої речовини або рідини, або дифундує у тверду речовину або рідину. Загалом, коли мають на увазі діоксид вуглецю, діоксид вуглецю адсорбується у матеріал так, що діоксид вуглецю стає по суті фіксованим. Застосовуваний тут термін «по суті нерухомий» стосується майже стаціонарного розміщення матеріалів з мірою допущення осідання, розширення і/або усадки у міру того як вуглеводні видаляються з вуглеводеньвмісного матеріалу всередині замкненого об'єму, залишаючи після себе збіднений матеріал. Навпаки, будь-яка циркуляція і/або потік вуглеводеньвмісного матеріалу, такі, які мають місце у псевдозріджених шарах або обертових ретортах, включають досить інтенсивне переміщення і транспортування вуглеводеньвмісного матеріалу. Застосовуваний тут термін «істотний», коли використовується стосовно величини або кількості матеріалу, або специфічних характеристик такого, стосується кількості, яка є достатньою для досягнення ефекту, який призначений забезпечити матеріал або характеристику. Точна міра допустимого відхилення може у деяких випадках залежати від конкретного контексту. Подібним чином, вираз «що по суті не містить» або тому подібне стосується відсутності вказаного елемента або засобу у складі. Зокрема, елементи, які вказані як «що по суті не містяться», або повністю відсутні у складі, або наявні лише у кількостях, які малі у достатній мірі, щоб не впливати істотним чином на склад. Застосовуваний тут термін «близько» стосується міри відхилення, що базується на експериментальній погрішності, типовій для конкретної характеристики, що визначається. Діапазон, обумовлений терміном «близько», буде залежати від конкретного контексту і конкретної властивості, і може бути без великих зусиль розпізнаний кваліфікованими фахівцями 3 UA 104616 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 у даній галузі технології. Термін «близько» не передбачає ні розширення, ні обмеження інтервалу еквівалентних значень, який у всьому іншому може бути обумовлений конкретною величиною. Далі, якщо не обумовлено щось інше, термін «близько» повинен визначено включати «точно», відповідно до наведеного нижче обговорення стосовно діапазонів і числових даних. Концентрації, розміри, кількості та інші числові дані можуть бути представлені тут у форматі діапазонів. Повинно бути зрозуміло, що такий діапазонний формат вживається виключно для зручності і стислості, і його потрібно інтерпретувати гнучко як такий, що включає не тільки числові значення, явно вказані як межі діапазону, але також включає всі індивідуальні числові значення або піддіапазони, що попадають у межі цього діапазону, як якби кожне числове значення і піддіапазон 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 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 у загальному списку для зручності. Однак, ці списки повинні тлумачитися 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 представлення у загальній групі без вказівок на щось зворотне. Контроль і відділення вуглецю для контрольованих інфраструктур Спосіб добування вуглеводнів з вуглеводеньвмісних матеріалів може включати стадію, в якій формують споруджену інфраструктуру з контрольованою проникністю. Ця споруджена інфраструктура визначає по суті замкнений об'єм. Видобутий або одержаний після збору врожаю вуглеводеньвмісний матеріал може бути введений у контрольовану інфраструктуру з утворенням проникного масиву з вуглеводеньвмісного матеріалу. Проникний масив може бути нагрітий у достатній мірі для видалення з нього вуглеводнів. Під час нагрівання вуглеводеньвмісний матеріал є по суті нерухомим, оскільки споруджена інфраструктура являє собою фіксовану конструкцію. Додатково, під час нагрівання може бути відділена щонайменше частина діоксиду вуглецю, який утворюється. Видалені вуглеводневі текучі середовища можуть бути зібрані для подальшої переробки, використані у процесі і/або безпосередньо застосовані у 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 конструкція, що окремо стоїть, тобто з використанням існуючого ґрунту тільки як підстильної породи, з побудованими штучно бічними стінками. Альтернативно, контрольована інфраструктура може бути сформована всередині викопаного котловану. Як би там не було, контрольовані інфраструктури завжди споруджують вище рівня ґрунту. Споруджена інфраструктура з контрольованою проникністю може включати накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю, який визначає по суті замкнений об'єм. Накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю по суті не містить непорушених геологічних формацій. Більш конкретно, аспект контрольованої проникності накопичувального резервуара може бути повністю штучним і створеним руками людини як окремий ізолюючий механізм для запобігання неконтрольованій міграції матеріалу всередину замкненого об'єму або зовні з нього. В одному варіанті виконання 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 видобуті з покладу з утворенням котловану, який приблизно відповідає бажаному замкненому об'єму для накопичувального резервуара. Викопаний котлован потім може бути використаний як формуюча і підтримуюча структура для створення 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 видобутого матеріалу. Більш конкретно, видобутий вуглеводеньвмісний матеріал для будь-якого конкретного замкненого об'єму може бути добутий з сусіднього покладу вуглеводеньвмісного матеріалу, що розробляється відкритим способом. Цим шляхом може бути 4 UA 104616 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 побудована мережа зі споруджених структур так, що видобутий матеріал може бути негайно і безпосередньо розміщений у сусідньому накопичувальному0 резервуарі. Видобування і/або розробка відкритим способом вуглеводеньвмісних покладів можуть проводитися з використанням будь-якої придатної техніки. Може бути використане традиційне поверхневе видобування, хоча можуть бути також застосовані альтернативні екскаватори без необхідності транспортувати видобуті 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. У міру добування 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 служить як мастило/охолоджувач. Матеріал суспензії можна відкачувати з місця екскавації для відділення твердих компонентів у відстійному баку або іншому подібному сепараторі для розділення твердої речовини і рідини, або може бути забезпечена можливість осадження твердих речовин безпосередньо у накопичувальному резервуарі. Цей підхід може бути без великих зусиль скомбінований з одночасним або послідовним добуванням металів або інших матеріалів з використанням розчинення, як більш детально описано нижче. Крім того, екскавація і формування накопичувального резервуара з контрольованою проникністю можуть бути проведені одночасно. Наприклад, екскаватор може бути скомпонований для добування вуглеводеньвмісного матеріалу з супутнім формуванням бічних стінок накопичувального резервуара. Матеріал може добуватися безпосередньо з-під нижніх кромок бічних стінок так, що стінки можуть наростати по висоті вниз, забезпечуючи можливість розміщення стінових сегментів на додаток до укладених вище. Цей підхід може забезпечити можливість збільшувати глибини, у 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 у достатній мірі, щоб по суті запобігти безконтрольній міграції текучих середовищ назовні з контрольованої інфраструктури. Необмежувальні приклади матеріалу, придатного для застосування у 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, нановуглецеві фулеренові домішки, набиті мішки з геотекстилю, полімерні смоли, маслостійке облицювання з полівінілхлориду (PVC) або їх комбінації. Цементні композитні (ЕСС) матеріали, що проектуються, армовані волокном композити і тому подібні можуть бути особливо міцними і можуть бути без великих зусиль пристосовані, щоб відповідати вимогам проникності і температурної 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 не є обов'язковими. Наприклад, можуть бути застосовними матеріали, що мають температуру плавлення вище максимальної робочої температури інфраструктури, щоб зберігати герметичність під час і після нагрівання і добування. 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 за величиною від 6 дюймів (15,24 см) до 50 футів (15,24 м), залежно від конкретного матеріалу, що використовується для накопичувального резервуара, і складу проникного масиву. У ще одному аспекті стінки накопичувального резервуара можуть бути стійкими до кислот, води і/або розсолу, наприклад, у 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 створює стінку з контрольованою проникністю для накопичувального резервуара. Стінки накопичувального резервуара можуть бути по суті 5 UA 104616 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 суцільними так, що накопичувальний резервуар визначає замкнений об'єм, достатній для запобігання істотному переміщенню текучих середовищ у 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 стосовно міграції текучих середовищ. Альтернативно або у поєднанні з штучно виготовленим бар'єром, частини стінок накопичувального резервуара можуть являти собою непорушену геологічну формацію і/або ущільнений ґрунт. У таких випадках споруджена інфраструктура з контрольованою проникністю являє собою комбінацію проникних і непроникних стінок, як більш детально 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 формування литтям 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 подібних. Опалубки можуть бути споруджені з опорою на пласт або можуть являти собою конструкції, що стоять окремо. Опалубки можуть бути виготовлені з будь-якого придатного матеріалу, такого, але не обмежуваного 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 у 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 ущільнювального 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 тонкодисперсних 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 надходити в нього, охолоджуватися і, щонайменше частково, конденсуватися всередині шару. Такий матеріал проникного шару в основному може мати частинки з розміром, меншим, ніж у проникному масиві. Крім того, такий вуглеводеньвмісний матеріал може видаляти тонкодисперсні частинки з текучих середовищ, що 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 у будь-якій комбінації з піском, цементом, волокном, рослинним волокном, нановуглецевим волокном, товченим склом, сталевою арматурою, спеціально пристосованою вуглецевою армуючою сіткою, солями кальцію і тому подібним. На додаток до таких композитних стінок, можуть бути залучені конструкції, які довготривало придушують міграцію текучого середовища і газу через додаткове непроникне ущільнення, які включають, але не обмежуються такими, облицювання, геомембрани, утрамбовані ґрунти, привізний пісок, гравій або скельну породу, 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 східчастий догори або східчастий донизу нахил або вигин відповідно до того, як хід вироблення пласта може слідувати добуванню оптимального сорту руди. У будь-яких таких східчастих догори або донизу варіантах вирівнювання підлоги і герметизація стінових конструкцій типово можуть передбачати стік або похил в одну сторону або до спеціальної(-них) центральної(-них) збірної(-них) зони(зон) 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 початково створеного герметичного відсіку. Ізоляція може включати 6 UA 104616 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 виготовлені матеріали, цемент або різноманітні матеріали, інші матеріали, які є менш теплопровідними, ніж оточуючі маси, тобто, проникний масив, пласт, сусідні інфраструктури і т. д. Термоізоляційні бар'єри можуть бути також сформовані всередині проникного масиву, вздовж стінок накопичувального резервуара, покриваючих і/або підстеляючих конструкцій. Один докладний аспект включає застосування біорозкладуваних ізоляційних матеріалів, наприклад, соєвої ізоляції і тому подібних. Це узгоджується з варіантами виконання, в яких накопичувальний резервуар являє собою систему однократного використання, таким чином ізоляції, трубопроводи і/або інші компоненти можуть мати відносно короткий термін служби, наприклад, менш 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 у будь-якому масштабі. Більш великі замкнені об'єми і збільшене число накопичувальних резервуарів можуть без проблем давати вуглеводневі продукти з продуктивністю, яка порівнянна або перевищує більш дрібні споруджені інфраструктури. Як ілюстрація, одиночні накопичувальні резервуари можуть варіювати за розмірами від десятків метрів у поперечнику до десятків акрів за площею. 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 у горизонтальній проекції. Способи та інфраструктури можуть бути використані для добування вуглеводнів з різноманітних вуглеводеньвмісних матеріалів. Одна особлива перевага полягає у широкому діапазоні регулювання розмірів частинок, умов і складу проникного масиву, введеного у замкнений об'єм. Необмежувальні приклади видобутого 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 перерахованих вище матеріалів. Однак, проникний масив може включати суміші цих матеріалів, таким чином сорт, вміст нафти, вміст водню, проникність і тому подібні можуть бути скориговані для досягнення бажаного результату. Крім того, різні вуглеводневі матеріали можуть бути вміщені у вигляді численних шарів або у змішаній формі, такій як суміш кам'яного вугілля, бітумінозного сланцю, бітумінозних пісків, біомаси і/або торфу. В одному варіанті виконання вуглеводеньвмісний матеріал може бути розсортований у різноманітні внутрішні відсіки всередині первинної спорудженої інфраструктури з міркувань оптимізації. Наприклад, пласти бітумінозного сланцю, що розробляються, у шарах і глибинах залягання можуть бути більш збагаченими у визначених глибинних продуктивних зонах при їх видобуванні. Одного разу зруйновані, видобуті, викопані і перевезені всередину відсіку для розміщення, збагачені нафтою руди можуть бути розсортовані або змішані у міру збагачення для оптимізації виходів, прискорення добування або для оптимального усереднення у межах кожного накопичувального резервуара. Крім того, додаткові переваги може надати розміщення шарів зі складом, що відрізняється. Наприклад, більш низький шар бітумінозних пісків може бути розташований під верхнім шаром бітумінозного сланцю. Загалом, верхній і нижній шари можуть знаходитися у безпосередньому контакті один з одним, хоча це і необов'язково. Верхній шар може включати нагрівальні труби, вставлені у такий, як більш детально описано нижче. Нагрівальні труби можуть нагрівати бітумінозний сланець у мірі, достатній для вивільнення керогенного масла, що містить коротколанцюжкові 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 добування бітуму з нижнього шару. Нагрівальні труби всередині нижнього шару необов'язкові, таким чином нижній шар може не містити нагрівальних труб або може включати нагрівальні труби, залежно від кількості тепла, що переноситься з рідинами, які перетікають вниз, з верхнього шару і від будь-яких інших джерел тепла. Можливість селективно контролювати характеристики і склад проникного масиву додає додаткову міру свободи в оптимізації виходів і якості нафти. Крім того, у багатьох варіантах виконання газоподібні і рідкі продукти, що виділилися, діють як утворений in situ розчинник, який сприяє видаленню керогену і/або додатковому добуванню вуглеводнів з вуглеводеньвмісного матеріалу. У ще одному додатковому докладному аспекті проникний масив може далі включати домішку або біомасу. Домішки можуть включати будь-яку композицію, яка служить для підвищення якості вуглеводнів, які добувають, наприклад, для підвищення показника API (Американського Інституту Нафти), зниження в'язкості, поліпшення характеристик текучості, скорочення змочування залишкових глинистих сланців, зниження вмісту сірки, як гідруючі 7 UA 104616 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 реагенти і т. д. Необмежувальні приклади придатних домішок можуть включати бітум, кероген, пропан, природний газ, конденсат природного газу, сиру нафту, очищені донні залишки, асфальтени, загальновживані розчинники, інші розріджувачі і комбінації цих матеріалів. В одному конкретному варіанті виконання домішка 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. Необмежувальні приклади таких домішок можуть включати метан, конденсати природного газу, загальновживані розчинники, такі як ацетон, толуол, бензол і т. д., та інші домішки, перераховані вище. Домішки можуть діяти для підвищення співвідношення водню до вуглецю у будь-яких вуглеводневих продуктах, а також служити як засіб для поліпшення текучості. Наприклад, різноманітні розчинники та інші домішки можуть створювати фізичну суміш, яка має знижену в'язкість і/або зменшену спорідненість з визначеними твердими речовинами, гірськими породами і тому подібним. Крім того, деякі домішки можуть хімічно реагувати з вуглеводнями і/або забезпечувати рідкотекучий стан вуглеводневих продуктів. Будь-які використовувані домішки можуть складати частину кінцевого добутого продукту або можуть бути видалені і застосовані повторно, або утилізовані іншим шляхом. Подібним чином, з використанням відомих домішок і підходів, може бути виконане біологічне гідроксилювання вуглеводеньвмісних матеріалів з утворенням синтетичного газу або інших продуктів з більш низькою молекулярною масою. Подібним чином можуть бути також використані ферменти або біокаталізатори. Крім того, як домішки також можуть бути застосовані штучні матеріали, такі, але не обмежувані ними, 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) по найбільшій протяжності, і у 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 діаметрів частинок важливим фактором може бути вільний поровий об'єм. Як загальна методична рекомендація може бути використаний будьякий функціональний вільний поровий об'єм; однак хороший баланс проникності і ефективного використання доступних об'ємів звичайно забезпечують від близько 10% до близько 50% і у 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, домішки і тому подібні. Механічне розділення видобутих вуглеводеньвмісних матеріалів дозволяє створювати частинки з високою проникністю, що проходять через тонку сітку, які підвищують швидкості розсіювання теплоти, при вміщенні у відсік всередині накопичувального резервуара. Додаткова проникність забезпечує можливість регулювання більш раціональних 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 створювати токсичні відходи і/або небажані матеріали, які треба відстежувати і регулювати. Діоксид вуглецю, який утворюється під час процесу добування, може бути пов'язаний з використанням одного або більше підходів. Зокрема, діоксид вуглецю може бути переведений у твердий або рідкий стан, щоб зв'язаний вуглець осаджувався або іншим чином перетворювався у корисний продукт. Таке зв’язування необов'язково може бути виконане реакцією діоксиду вуглецю з водним розчином, щоб забезпечити осадження діоксиду вуглецю з металом. Коли мають на увазі осади з діоксидом вуглецю або зв’язування діоксиду вуглецю осадженням, це потрібно розуміти так, що при утворенні осадів діоксид вуглецю витрачається у такій мірі, що діоксид вуглецю більше не існує у структурній формі СО 2. Як такий, процес загалом є оборотним і відрізняється від звичайних способів адсорбції, які також можуть бути застосовані для ізолювання діоксиду вуглецю, як тут описано далі. В одному варіанті виконання водний розчин може бути іонним розчином. У ще одному варіанті виконання водний розчин може являти собою солону воду. Метал може бути будь-яким металом, який здатний утворювати твердий продукт з діоксидом вуглецю, у тому числі його оксиди. В одному варіанті виконання метал може являти собою кальцій, магній, у тому числі їх оксиди, їх силікати і їх суміші. В одному варіанті виконання метал може бути у формі форстериту, серпентину і/або перидотиту. В одному варіанті виконання виснажені вуглеводеньвмісні матеріали можуть бути введені або змішані з діоксидом вуглецю і солоною водою з утворенням осадів з діоксидом вуглецю. Таким 8 UA 104616 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 способом можна використовувати сприятливу можливість реалізації металів, що знаходяться у виснажених вуглеводеньвмісних матеріалах. На додаток, для поліпшення кінетичних характеристик утворення осаду з діоксидом вуглецю можуть бути додані інші матеріали. Наприклад, додання кислот, каталізаторів або інших органічних сполук може інтенсифікувати кінетичні характеристики реакції. При такому зв’язуванні у процесі зв’язування також може виділятися теплота. В одному варіанті виконання теплота може бути перенаправлена і використана у стадії нагрівання, як тут обговорюється. Така утилізація теплоти може додатково створювати більш ефективну систему добування. Додатково або альтернативно, зв’язування діоксиду вуглецю може бути досягнуте кріогенним осадженням з утворенням рідкого діоксиду вуглецю. Зібраний діоксид вуглецю може бути переведений у рідкий стан зниженням температури. Такий рідкий діоксид вуглецю потім може бути перенесений у контейнер для утилізації або для повторного використання. В одному варіанті виконання рідкий діоксид вуглецю може бути введений у реакцію з утворенням полікарбонатів, які можуть складати стабільну форму для утилізації або потенційного застосування в інших галузях промисловості. У ще одному варіанті виконання рідкий діоксид вуглецю може бути використаний для додаткової обробки виснажених вуглеводеньвмісних матеріалів, як тут обговорюється далі, включаючи промивання вуглеводеньвмісних матеріалів під час процесу добування. Така обробка може забезпечувати додаткове добування вуглеводнів, які не були видалені під час початкового процесу добування, як тут обговорюється. Зв'язаний діоксид вуглецю може бути використаний в інших виробничих процесах. В одному варіанті виконання діоксид вуглецю може бути застосований для виділення полімерів з текучих середовищ. Наприклад, діоксид вуглецю може бути використаний для відділення полікарбонатів від розчинника, наприклад, метиленхлориду. У ще одному варіанті виконання діоксид вуглецю може бути закачаний у виснажені проникні масиви. У випадку проникних масивів, що мають високий вміст кам'яного вугілля, коли добуті початкові запаси метану або інших продуктів, СО 2 може бути закачаний у накопичувальний резервуар, де він зберігається у кам'яному вугіллі, що потім може виявитися корисним для витіснення додаткового метану. З розрахунку на кожну молекулу метану, може бути абсорбовано від трьох до тринадцяти молекул СО 2, що робить кам'яне вугілля чудовим засобом зберігання СО2. В одному варіанті виконання зберігання діоксиду вуглецю може бути виконане у глибинних водоносних горизонтах з солоною водою або насичених розсолом пластах гірських порід, які знаходяться глибоко під землею і в океані. Більш конкретно, ефективну пастку для СО 2, що нагнітається, можуть скласти глибокі свердловини до підземних пористих гірських порід, таких як вапняк або пісковик, насичених солоною водою. У геологічному масштабі з часом деяка кількість СО2 може прореагувати з гірськими мінералами з утворенням твердих карбонатів, додатково фіксуючись в них. Додатково, рідкий діоксид вуглецю необов'язково може бути змішаний з виснаженими вуглеводеньвмісними матеріалами і/або адсорбований ними. Такі матеріали потім можуть бути утилізовані належним способом. Коли мають на увазі рідкий діоксид вуглецю, то наведені тут варіанти виконання також можуть бути використані для діоксиду вуглецю у суперкритичному стані. По суті, обговорення і наведені тут варіанти виконання, що стосуються рідкого діоксиду вуглецю, також можуть бути застосовані до суперкритичного діоксиду вуглецю. У ще одному варіанті виконання зв’язування діоксиду вуглецю може бути досягнуте нагнітанням діоксиду вуглецю у виснажені вуглеводеньвмісні матеріали. Таке нагнітання може забезпечити адсорбцію діоксиду вуглецю. Додатково, такий спосіб може бути реалізований з каталізатором або без каталізатора. Як тут обговорюється можуть бути залучені інші металеві і органічні домішки. В одному варіанті виконання таке зв’язування може включати застосування металу, вибраного з групи, що складається з кальцію, магнію, у тому числі їх оксидів, їх силікатів і їх сумішей. Стосовно зв’язування діоксиду вуглецю споруджена інфраструктура з контрольованою проникністю може включати накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю, що визначає по суті замкнений об'єм, причому накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю по суті не містить непорушених геологічних формацій, роздроблений вуглеводеньвмісний матеріал всередині замкненого об'єму, що складає проникний масив з вуглеводеньвмісного матеріалу, і пристрій для збирання діоксиду вуглецю, функціонально призначений для збирання діоксиду вуглецю з контрольованої інфраструктури. Додатково, описувані тут способи і процеси можуть включати будь-які елементи, описані тут, у тому числі ті елементи, які були згадані у контексті складу або системи. Діоксид вуглецю може бути зібраний відповідно до одного або більше зазначених вище підходів з використанням відповідного пристрою для контролю діоксиду вуглецю. В одному 9 UA 104616 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 необов'язковому аспекті пристрій для контролю діоксиду вуглецю може включати резервуар для обробки і/або зберігання діоксиду вуглецю. Для транспортування або зберігання обробляючих реагентів і побічних продуктів також можуть бути використані додаткові баки-сховища, насоси і/або резервуари. Як тут описано, резервуар може містити водний розчин, метал і діоксид вуглецю, де резервуар призначений для реагування діоксиду вуглецю з водним розчином з утворенням осаду, складеного продуктом взаємодії діоксиду вуглецю з металом. У ще одному варіанті виконання резервуар може містити діоксид вуглецю, де резервуар призначений для утворення рідкого діоксиду вуглецю з діоксиду вуглецю кріогенним осадженням. Додатково, резервуар може містити виснажені вуглеводеньвмісні матеріали, які адсорбують рідкий діоксид вуглецю. В одному варіанті виконання резервуар може містити діоксид вуглецю, де резервуар призначений для змішування виснажених вуглеводеньвмісних матеріалів з діоксидом вуглецю так, щоб виснажені вуглеводеньвмісні матеріали адсорбували діоксид вуглецю. В одному варіанті виконання комп'ютер, залучений для супроводження видобування, планування видобування, транспортування, вибухових робіт, взяття проб, завантаження, транспорту, розміщення і вимірювань рівня пиління, може бути використаний для контролю і оптимізації швидкості переміщення видобутого матеріалу у 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 вдалині від контрольованої інфраструктури. Наприклад, деякі вуглеводеньвмісні пласти мають відносно тонкі шари, збагачені вуглеводенями, наприклад, з товщиною менш ніж близько 300 футів (91,44 м). Тому видобування з вертикальних стовбурів і буріння виявляються економічно неефективними. У таких випадках може бути застосовною горизонтальна розробка для добування вуглеводеньвмісних матеріалів для формування проникного масиву. Хоча горизонтальна розробка продовжує залишатися ризикованим методом, був розроблений і продовжує розроблятися ряд технологій, які можуть бути корисними у 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 поряд з шарами формації, що не містять вуглеводнів. Інші підходи до видобування, такі, але не обмежувані ними, 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 у накопичувальний резервуар і оброблений, як тут описано. Як тут згадано, ці системи і способи забезпечують широкі можливості регулювання властивостей і характеристик проникного масиву, який може бути спроектований і оптимізований для даної споруди. Накопичувальні резервуари, окремо та у поєднанні численних накопичувальних резервуарів, можуть бути без великих зусиль точно пристосовані і класифіковані, базуючись 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 більш легких продуктів і/або синтетичного газу. Необмежувальні приклади потенційних класифікацій і факторів можуть включати каталітичну активність, ферментативні реакції для специфічних продуктів, ароматичні сполуки, 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 теплоти, накопичення відходів, накопичення стічних вод, труби багаторазового використання та інші. Як правило, ці численні фактори можуть бути використані для компонування накопичувальних резервуарів у даному проекті для визначених продуктів і цілей. Роздроблений вуглеводеньвмісний матеріал може бути завантажений у контрольовану інфраструктуру з утворенням проникного масиву будь-яким придатним способом. Звичайно роздроблений вуглеводеньвмісний матеріал може бути транспортований у контрольовану інфраструктуру за допомогою розвантаження навалом, транспортерів або іншими придатними шляхами. Як згадано раніше, проникний масив може мати належний великий поровий об'єм. Хаотичне 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 у міру його формування можуть бути використані висувні транспортери. Цим шляхом вуглеводеньвмісний матеріал може зберігати істотний поровий об'єм між частинками без значного подальшого подрібнення або ущільнення, 10 UA 104616 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 незважаючи на деяку невелику міру ущільнення, яка часто обумовлюється літостатичним тиском у міру формування проникного масиву. Коли бажаний проникний масив був сформований всередині контрольованої інфраструктури, може бути підведена теплота, достатня для початку видалення вуглеводнів, наприклад, у результаті піролізу. Придатне джерело тепла може бути термічно зв'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 варіювати від близько 200°F (93,33°С) до близько 750°F (398,89°С). Температурні варіації можуть варіювати по всьому замкненому об'єму і у деяких зонах можуть досягати максимально 900°F (482,22°С) або вище. В одному варіанті виконання робоча температура може бути відносно більш низькою температурою для полегшення утворення рідкого продукту, такою як температура від близько 200°F (93,33°С) до близько 650°F (343,33°С). Ця стадія нагрівання може являти собою операцію кальцинування, яка має результатом збагачення подрібненої руди у проникному масиві. Далі, один варіант виконання включає регулювання температури, тиску та інших змінних параметрів, достатнє для одержання переважно, а у деяких випадках по суті виключно, рідкого продукту. Загалом продукти можуть включати як рідкі, так і газоподібні продукти, у той час як рідкі продукти можуть потребувати 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 початкових матеріалів і експлуатаційних умов. В одному варіанті виконання добування вуглеводневих продуктів може відбуватися по суті за відсутності крекінга всередині проникного масиву. В одному аспекті теплота може бути підведена до проникного масиву шляхом конвекції. Нагріті гази можуть бути введені у контрольовану інфраструктуру таким чином, щоб проникний масив спочатку нагрівався шляхом конвекції у міру проходження нагрітих газів крізь проникний масив. Нагріті гази можуть бути одержані спалюванням природного газу, вуглеводневого продукту або будь-якого іншого придатного джерела. Необмежувальні приклади придатних текучих середовищ як теплоносіїв 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 у поєднанні з конвективним нагріванням, підхід з високою здатністю до реконфігурації може включати введення численних трубопроводів всередину проникного масиву. Трубопроводи можуть бути скомпоновані для використання як нагрівальні труби, охолоджувальні труби, теплопередавальні труби, дренажні труби або газові труби. 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. Необмежувальні приклади придатних матеріалів можуть включати глиняні труби, труби з вогнестійкого цементу, труби з проектованого цементного композита (ЕСС), відлиті на місці труби, металеві труби, такі як труби з ливарного чавуна, нержавіючої сталі і т. д., полімерні труби, такі як полівінілхлоридні (PVC), і тому подібні. В одному конкретному варіанті виконання всі або щонайменше частина введених трубопроводів може включати розкладуваний матеріал. Наприклад, негальванізовані 6-дюймові (152,4 мм) труби з ливарного чавуна можуть бути ефективно використані для варіантів одноразового застосування і успішно діяти протягом належного терміну служби накопичувального резервуара, типово менш ніж близько 2 роки. Крім того, різні частини численних трубопроводів можуть бути сформовані з різних матеріалів. Відлиті на місці труби можуть бути особливо застосовними для дуже великих замкнених об'ємів, де діаметри труб перевищують декілька футів. Такі труби можуть бути сформовані з використанням гнучких оболонок, які утримують в'язке текуче середовище у кільцеподібній формі. Наприклад, полівінілхлоридні (PVC) труби можуть бути використані як частина форми вздовж гнучких оболонок, де бетон або інше в'язке текуче середовище закачують у кільцевий простір між полівінілхлоридною (PVC) трубою і гнучкою оболонкою. Залежно від передбачуваного призначення у трубопроводах можуть бути пророблені отвори або інші прорізи 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 у будь-якій конфігурації, чи то є по суті горизонтальне, вертикальне, похиле, розгалужене або тому подібне 11 UA 104616 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 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, рідкого і твердого середовищ, максимізації підведення текучого середовища до конкретних зон або видалення його з таких всередині замкненого об'єму, або тому подібного. Крім того, щонайменше частина трубопроводів може бути призначена для нагрівання проникного масиву. Ці нагрівальні 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 за розмірами для оптимізації рівномірного і/або керованого нагрівання у всьому проникному масиві. Альтернативно, нагрівальні трубопроводи можуть утворювати замкнений контур так, що нагріті гази або текучі середовища відділені від проникного масиву. Таким чином, «замкнений контур» не обов'язково передбачає рециркуляцію, але скоріше ізоляцію нагрівального текучого середовища від проникного масиву. Цим шляхом нагрівання може бути виконане головним чином або по суті виключно у результаті теплопередачі крізь стінки трубопроводів від нагрітих текучих середовищ до проникного масиву. Нагрівання у замкненому контурі дозволяє виключити перенесення маси 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 вищі 900°F (482,22°С), 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 істотній мірі усунення таких локальних зон перегріву, у той же час підтримуючи переважну більшість матеріалу проникного масиву у межах бажаного температурного діапазону. Міра 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 у 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°С) і у багатьох випадках близько 900°F (482,22°С). Таким чином, працюючи в описуваному тут режимі, системи можуть забезпечити можливість добування вуглеводнів, у той же час виключаючи або по суті уникаючи утворення небажаних стоків. Хоча продукти можуть істотно варіювати залежно від початкових матеріалів, можливе одержання високоякісних рідких і газоподібних продуктів. Відповідно до одного варіанта виконання, роздроблений матеріал бітумінозного сланцю може давати рідкий продукт, що має показник API від близько 30 до близько 45, з типовим у наш час значенням від близько 33 до близько 38, безпосередньо з бітумінозного сланцю без додаткової обробки. Цікаво те, що практична реалізація цих способів привела до розуміння того, що тиск виявився набагато менш значущим фактором впливу на якість добутих вуглеводнів, ніж температура і тривалість нагрівання. Хоча тривалість нагрівання може значно варіювати залежно від вільного порового об'єму, складу проникного масиву, якості і т. д., у порядку загальної методичної рекомендації тривалість може варіювати від декількох днів (тобто, 3-4 дні) 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 часах перебування, тобто від хвилин до декількох годин, може вести до утворення таких, що вимиваються, і/або в якійсь мірі летких вуглеводнів. Відповідно до цього, способи дозволяють збільшити часи перебування при помірних температурах так, що органічні речовини, присутні у бітумінозному сланці, можуть бути випарувані і/або обвуглені, залишаючи неістотні кількості органічних компонентів, що вимиваються. На додаток, розташовані в основі глинисті сланці загалом не піддаються розкладанню або зміні, 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 теплоти 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 у проникному масиві. Додатково трубопроводи можуть включати опорну систему, яка діє як станина для збірного вузла трубопроводів до і під час заповнення замкненого об'єму, а також під час роботи. Наприклад, під час нагрівання потоків текучих середовищ, нагрівання і тому подібне обумовлює розширення (розтріскування або «ефект 12 UA 104616 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 попкорну») або осідання, достатнє для створення потенційно небезпечного напруження і деформації у трубопроводах і пов'язаних з ними з'єднаннях. 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 видобутих матеріалів у замкнений 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 у міру засипання трубопроводів. Так, у порядку загального правила, використовувані трубопроводи у деяких випадках можуть бути орієнтовані початково, або до проникнення у 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. Скоріше горизонтальна або будь-яка інша орієнтація трубопроводу може бути без великих зусиль досягнута монтажем бажаних попередньо заданих шляхів до заповнення інфраструктури видобутим 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 у місцях контрольованих з'єднань, 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 впуску і випуску, дозволяє підтримувати точний температурний режим і швидкості нагрівання, точний рівень тиску і швидкості підвищення тиску, і точні параметри надходження, виведення і складу 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 у різноманітних місцях. Внаслідок температурних перепадів і допустимих відхилень може бути корисним включення ізолюючого матеріалу у сполучення між стінкою і трубопроводами. Розміри цього сполучення можуть бути зведені до мінімуму, у той же час залишаючи також простір для врахування теплового розширення під час пуску, при експлуатації у стаціонарному режимі, при коливаннях експлуатаційних умов і відключенні інфраструктури. Сполучення може також включати ізоляційні матеріали і ущільнювальні пристрої, які запобігають безконтрольному виходу вуглеводнів або інших матеріалів з контрольованої інфраструктури. Необмежувальні 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. 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, у той же час також зводячи до мінімуму об'єм матеріалу стінки, через яку проходять трубопроводи. Більш конкретно, надмірно товсті стінки можуть скоротити кількість теплоти, яка передається у проникний масив, внаслідок поглинання її у результаті 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 сполуки всередині проникного масиву можуть бути змінені для одержання бажаних видобуваних продуктів з використанням, як приклад, тиску, що створюється газами, або літостатичного тиску у накопиченому роздробленому матеріалі. Таким чином, одночасно з процесом видобування може бути проведена у деякій мірі модернізація і/або модифікація. Крім того, визначені вуглеводеньвмісні матеріали можуть потребувати обробки з використанням специфічних розріджувачів 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 відповідно до загальновідомих механізмів. 13 UA 104616 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 З врахуванням наведеного вище опису, Фіг. 1 зображає вигляд збоку одного варіанта виконання, що показує розроблений секційний локалізуючий і екстракційний накопичувальний резервуар 100, де існуючий ґрунт 108 використовують головним чином як опору для непроникного шару 112 підстильної породи. Зовнішні бічні стінки 102 секційного накопичувального резервуара забезпечують герметичність і можуть, але не обов'язково повинні, бути розділені внутрішніми стінками 104. Підрозділ може створювати окремі герметичні відсіки 122 всередині більш великого замкненого об'єму накопичувального резервуара 100, який може мати будь-які 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 технологічних стадій, різноманітних ферментів або мікробіологічних типів, або інших бажаних і виконуваних поетапно процесів. Секціоновані відсіки, оформлені як бункери всередині більш великих споруджених приміщень, можуть бути також призначені для проведення постадійних і послідовних обробок, варіацій температур, складів газів і текучих середовищ і теплоперенесення. Такі секціоновані відсіки можуть забезпечити додатковий екологічний моніторинг і можуть бути сформовані облицьованими і відсипаними бермами з пустої породи подібно до початкових зовнішніх стінок. В одному варіанті виконання секції всередині накопичувального резервуара 100 можуть бути використані для розміщення матеріалів в ізольованому стані, за відсутності доступу тепла ззовні або з наміром обмежити або контролювати згоряння або дію розчинника. Матеріал зі 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 видобування стає нерентабельним, також може бути ізольований без зміни у накопичувальному резервуарі, призначеному для цієї мети. У таких варіантах виконання такі зони можуть бути повністю ізольовані або шунтовані для потоків теплоти, 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 покривна порода 116 і непроникний шар 112, можуть бути споруджені і укріплені набитими каменями сітчастими ящиками 146 (габіонами) і/або геотекстильним матеріалом 148, укладеним у шари з ущільненим наповнюючим матеріалом. Альтернативно, ці стінки 102, 104, 116 і 112, які складають накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю і у сукупності визначають замкнений 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 самостійними. В одному варіанті здійснення берми з відпрацьованої пустої породи, стінки і підстильні породи можуть бути ущільнені і оброблені для структурування, а також для проникності. Застосування ущільнюючих геотекстильних матеріалів та інших анкерних конструкцій для закріплення берм і насипів може бути передбачене до спорудження шарів з контрольованою проникністю або включене в них, вони 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. В одному альтернативному варіанті виконання накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю може включати бічні стінки, що являють собою ущільнений ґрунт і/або непорушені геологічні формації, тоді як покривна і підстильна породи є непроникними. Більш конкретно, у таких варіантах виконання непроникна покривна порода може бути використана для запобігання неконтрольованому витоку летких речовин і газів з накопичувального резервуара з тим, щоб можна було використовувати належні вихідні газові колектори. Подібним чином, непроникна підстильна 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 у деяких варіантах виконання можуть бути бажаними непроникні бічні стінки накопичувального резервуара, вони не завжди є необхідними. У деяких випадках бічні стінки можуть примикати до непорушеного ґрунту або до ущільненої засипки або землі, або іншого проникного матеріалу. Наявність проникних бічних стінок може допускати деякий невеликий витік газів і/або рідин з накопичувального резервуара. Хоча це не показано, вище, нижче, навколо і поряд з побудованими секційними відсіками можуть бути споруджені камери екологічного, гідрологічного контролю для відведення поверхневих вод від стінок, підлог, дахів і т. д. відсіків під час роботи. Крім того, самопливні 14 UA 104616 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 дренажні труби і механізми можуть бути використані для об'єднання і переміщення текучих середовищ, рідин або розчинників всередині замкненого об'єму до центрального колектора, у труби для перекачування, конденсації, нагрівання, розподілу і вивантаження, бункери, цистерни і/або свердловини, як буде необхідно. 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 підготованим і непроникним шаром 112 підстильної породи, який починається з поверхні ґрунту 106, видобутий роздроблений матеріал 120 (який може бути подрібнений або розсортований відповідно до розміру або вмісту вуглеводнів) може бути вміщений шарами поверх (або поряд з) укладеними трубчастими нагрівальними магістралями 118, 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. У деяких випадках труби як такі, що використовуються для теплопередачі, можуть бути з’єднані з джерелом 134 тепла, залучені до рециркуляції через нього або одержання тепла від нього. Альтернативно або у поєднанні з цим добуті гази можуть бути сконденсовані з використанням конденсатора 140. Тепло, регенероване у конденсаторі, необов'язково може бути використане для додаткового нагрівання проникного масиву або для інших виробничих потреб. Джерело 134 тепла може виводити, посилювати, накопичувати, створювати, об'єднувати, розділяти, передавати або включати тепло, виведене з будь-якого придатного джерела тепла, що включає, але 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, теплову електростанцію, що працює на вугіллі, теплоту радіочастотного випромінювання, хвильову енергію, безполуменеві 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 нагрівники, що базуються на горінні. У деяких місцях на поверхню можуть виходити геотермальні води у 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 напівметалічні карбіди, прожарений нафтовий кокс, звивання дроту, комбінації цих матеріалів і тому подібні. Електропровідний матеріал може бути попередньо домішаним, маючи різноманітні розміри частинок, або матеріали можуть бути введені у проникний масив після формування проникного масиву. Теплоту від джерела 134 тепла можуть переносити рідини або гази, або, у 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 істотного 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 не обмежуються такими, концентратори кисню, мембрани, електроліз і тому подібні. У деяких варіантах виконання кисень може бути одержаний з повітря у стехіометричних співвідношеннях кисню і водню. Відхідні гази від горіння можуть бути направлені 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 рециркуляційне з інших процесів, може бути нагріте за допомогою ультрависокотемпературного теплообмінника і потім направлене у накопичувальний резервуар для нагрівання проникного масиву. Вихідні гази після горіння потім можуть бути ізольовані без необхідності подальшого 15 UA 104616 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 розділення, тобто, у зв'язку з тим, що вихідні гази в основному складаються з діоксиду вуглецю і води. Щоб звести до мінімуму втрати тепла можуть бути мінімізовані відстані між камерою згоряння, теплообмінником і накопичувальними резервуарами. Тому в одному конкретному докладному варіанті виконання до окремих нагрівальних трубопроводів або більш дрібних секцій трубопроводів можуть бути приєднані пересувні топкові камери. Пересувні топкові камери або пальники можуть окремо давати від близько 100000 Btu (Британських теплових 5 6 одиниць) (1055×10 Дж) до близько 1000000 Btu (1055×10 Дж), при достатній кількості близько 5 600000 Btu (6330×10 Дж) на трубу. Альтернативно, всередині відсіку може бути ініційоване горіння всередині ізольованих відсіків у межах початково 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 поглинуті та ізольовані у пласті 108, будучи виведені з герметичного відсіку 114, 122 або джерела 134 тепла і направлені у пробурену свердловину 142. Джерело 134 тепла може також генерувати електричний струм і передавати, перетворювати або живити за допомогою ліній 150 електропередачі. Рідини або гази, добуті з обробляючої зони 114 або 122 відсіку накопичувального резервуара, можуть бути збережені у сусідньому збірному баку 136 або всередині герметичного відсіку 114 або 122. Наприклад, непроникний шар 112 підстильної породи може включати похилу ділянку 110, яка направляє рідини до дренажної системи 133, звідки рідини направляються у 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 і всіх інших параметрів процесу у 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 у будь-якому місці всередині, навколо, у частині, у 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 у 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 покривної 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 матеріал 166, синтетичну геомембрану, облицювання або ізоляцію 168. Над шаром 138 може бути розміщений стельовий насип 116 з покривної породи для створення літостатичного тиску на герметизовані обробляючі зони 114 або 122. Покривання 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 проникний масив, тоді як проникний масив, у свою чергу, може по суті підтримувати дах з ущільненого насипу. Крім того, 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 підстильна порода. Додатковий тиск може бути створений у герметизованій обробляючій зоні 114 або 122 для екстракції шляхом збільшення кількості будь-якого газу або текучого середовища, одного разу добутих, оброблених або рециркулюючих, такий випадок може мати місце, через будь-яку з труб 118, 124, 126 або 128. Всі, що стосуються цього, вимірювання, міри оптимізації, швидкості подачі, рівні екстракції, температури, швидкості нагрівання, величини витрати потоків, рівні тиску, показання 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 відповідно до комп'ютерної програми для керування, розрахунків і оптимізації всього процесу загалом. Крім того, кернове буріння, аналіз геологічних ресурсів і аналітичне моделювання пласта до вибухових робіт, видобування і транспортування (або у будь-який момент до, після або під час таких операцій), можуть служити як вхідні дані, що вводяться у керовані комп'ютером механізми, які діють за програмою для визначення оптимальних місцеположень, розмірів, об'ємів і компонувань, каліброваних і взаємопов'язаних з бажаним рівнем продуктивності, значеннями тиску, температури, швидкості 16 UA 104616 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 підведення тепла, ваговими процентними частками газу, складами газу, що вводиться, 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 вміст вологи, міра збагачення вуглеводнями, вага, розмір частинок і мінеральний і геологічний склад, у тому числі масиви даних про тимчасову вартість грошей, що обумовлюють проектний рух ліквідності, витрати на обслуговування боргу і внутрішні норми прибутковості. Фіг. 2А показує сукупність накопичувальних резервуарів, що включає непокритий або не засипаний 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 зв'язаних з ним трубопроводів та інших аспектів тільки заради ясності. Цей накопичувальний резервуар може бути подібним такому, ілюстрованому у Фіг. 1, або мати будьяку іншу конфігурацію. У деяких варіантах виконання представляється, що видобутий роздроблений матеріал може бути перенесений вниз по жолобу 230 або транспортерами 232 у кар'єрні секційні накопичувальні резервуари 100 і 122 без якої-небудь необхідності у кар'єрних вантажівках. Фіг. 3 показує сформовані бар'єри 112 проникності, розташовані нижче герметичного накопичувального резервуара 100, що спирається на існуючий рівень 106 пласта 108, з матеріалом покривної породи або насипу 302 на сторонах і вершині герметичного накопичувального резервуара 100 для остаточного (після проведення процесу) укривання і рекультивації нової поверхні 300 землі. Місцеві рослини, які могли бути тимчасово перенесені із зони, можуть бути висаджені знову, наприклад, дерева 306. Споруджені інфраструктури загалом можуть являти собою конструкції однократного 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, за деяких обставин споруджені інфраструктури можуть бути розкопані і використані знову. Деяке обладнання, таке як радіочастотні (RF) установки, хвилеводи, пристрої і емітери, може бути вилучене зі спорудженого накопичувального резервуара після завершення добування вуглеводнів. Фіг. 4 показує комп'ютерний пристрій 130, що контролює різноманітні вхідні і вихідні дані про параметри трубопроводів 118, 126 або 128, з’єднаних з джерелом 134 тепла під час процесу у ряді поділених на відсіки накопичувальних резервуарів 122 всередині узагальненого накопичувального резервуара 100, для контролю нагрівання проникного масиву. Подібним чином рідина або пара, зібрані з накопичувальних резервуарів, можуть бути проконтрольовані і зібрані у бак 136 або конденсатор 140, відповідно. Сконденсовані рідини з конденсатора можуть бути зібрані у бак 141, тоді як неконденсовані пари збирають у 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 подібного. Частина пароподібного продукту необов'язково може бути сконденсована і об'єднана з рідкими продуктами у 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 у межах процесу. Наприклад, газоподібний водень може бути добутий з використанням загальноприйнятої технології розділення газів і застосований для гідрування рідких продуктів відповідно до загальновживаних методів підвищення якості, наприклад, каталітичних і т. д., або неконденсований газоподібний продукт може бути спалений для виробництва тепла, що використовується для нагрівання проникного масиву, нагрівання сусіднього або розташованого поряд накопичувального резервуара, опалювання майданчика для технічного обслуговування або приміщень для персоналу, або задоволення інших потреб процесу у теплоті. Споруджена інфраструктура може включати термопари, манометри, витратоміри, датчики розподілу текучих середовищ, датчики вміщення цільового компонента і будь-які інші загальновживані пристрої для контролю процесу, розподілені по всій спорудженій інфраструктурі. Ці пристрої можуть бути функціонально зв'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 зв'язані. Крім того, достатнє перемішування може скоротити закупорку і агломерацію у всьому об'ємі проникного масиву та у трубопроводах. 17 UA 104616 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Фіг. 5 показує як будь-який з трубопроводів може бути використаний для перенесення теплоти у будь-якій формі з газом, рідиною або теплом через передавальний пристрій 510 від будь-якого секціонованого герметичного накопичувального резервуара до іншого. Потім охолоджене текуче середовище може бути транспортоване через теплопередавальний пристрій 512 у тепловиділяючий відсік 500 або джерело 134 тепла для поглинання додаткової порції тепла з відсіку 500 зі зворотною рециркуляцією у відсік 522 призначення. Таким чином, різноманітні трубопроводи можуть бути використані для перенесення теплоти з одного накопичувального резервуара в інший, щоб рекуперувати тепло і керувати витрачанням енергії для зведення до мінімуму втрат енергії. У ще одному додатковому аспекті у проникний масив під час стадії нагрівання може бути введений воднедонорний реагент. Реагент як донор водню може мати будь-який склад, який здатний гідрувати вуглеводні і, необов'язково, може діяти як відновник. Необмежувальні приклади придатних воднедонорних реагентів можуть включати синтетичний газ, пропан, метан, водень, природний газ, конденсат природного газу, промислові розчинники, такі як ацетони, толуоли, бензоли, ксилоли, кумоли, циклопентани, циклогексани, нижчі алкени (С4С10), терпени, заміщені похідні цих розчинників і т. д., і тому подібні. Крім того, добуті вуглеводні можуть бути піддані гідрообробці або всередині проникного масиву, або згодом, для збирання. Переважно водень, відділений від газоподібних продуктів, може бути знову введений у рідкий продукт для модифікування. Як би там не було, гідрообробка або гідродесульфуризація можуть бути вельми корисними для скорочення вмісту азоту і сірки у кінцевих вуглеводневих продуктах. Необов'язково, для полегшення таких реакцій можуть бути введені каталізатори. На додаток, введення легких вуглеводнів у проникний масив може мати результатом реакції риформінгу, які знижують молекулярну масу, у той же час підвищуючи співвідношення 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 добутих вуглеводнів. Необмежувальні приклади придатних легких вуглеводнів включають природний газ, конденсати природного газу, промислові розчинники, воднедонорні реагенти та інші вуглеводні, що мають десять або менше атомів вуглецю, і часто п'ять або менше атомів вуглецю. У наш час природний газ є ефективним, зручним і наявним у великій кількості легким вуглеводнем. Як згадано раніше, різноманітні розчинники або інші домішки також можуть бути внесені для сприяння екстракції вуглеводневих продуктів з бітумінозного сланцю і часто можуть також підвищити текучість. Легкий вуглеводень може бути введений у проникний масив подачею його через живильний трубопровід, що має відкритий кінець, який 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 добутих вуглеводнів, які спочатку подають у пустий накопичувальний резервуар. Цим шляхом накопичувальний резервуар може діяти як збірний бак для продуктів, безпосередньо видобутих у ближчому 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 пропускають 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. Додання 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, оптимальні тиски реакції риформінгу (або тиски екстракції, коли глибина накопичувального резервуара використовується як засіб контролю тиску для добування з проникного масиву) можуть бути спроектовані на основі гідростатичного тиску, що створюється масою рідини у накопичувальному резервуарі і накопичувального резервуара, що залежить від висоти, тобто, Р=gh. На додаток, тиск може значно варіювати по висоті накопичувального резервуара у достатній мірі, щоб створювати численні зони риформінгу і тиски, що точно відповідають цьому. Загалом, тиск всередині проникного масиву може бути достатнім для того, щоб забезпечити можливість добування тільки рідких продуктів, хоча деякі невеликі об'єми парів можуть утворюватися залежно від конкретного складу проникного масиву. Як загальна методична рекомендація, тиск може 18 UA 104616 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 варіювати у діапазоні від близько 5 атм (0,5065 МПа) до близько 50 атм (5,065 МПа), хоча особливо сприятливими можуть бути тиски 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 добута сира нафта має тонкодисперсні частинки, що осаджуються всередині секціонованих відсіків. Добуті 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 не обмежується ними, як гаряча фільтрація газу, осадження і рециркуляція важкої нафти. Вуглеводневі продукти, добуті з проникного масиву, можуть бути далі перероблені (наприклад, очищені) або використані як є. Будь-які газоподібні продукти, що конденсуються, можуть бути сконденсовані охолоджуванням і зібрані, тоді як гази, що не конденсуються, можуть бути зібрані, спалені як паливо, знову введені у 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 направлені в них по придатних трубопроводах з верхньої частини контрольованої інфраструктури. У ще одному додатковому варіанті виконання після первинного добування вуглеводневих матеріалів з проникного масиву може бути утилізоване тепло всередині нього. Наприклад, у 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 у дію генератора, направлена у ще одну сусідню інфраструктуру або застосована іншим чином. Вуглеводні і/або синтез-газ можуть бути відділені від водяної пари або нагрітого текучого середовища загальновідомими способами. Хоча способи та інфраструктура дозволяють поліпшити проникність і контроль експлуатаційних умов, у проникному масиві часто залишаються істотні кількості недобутих вуглеводнів, дорогоцінних металів, мінералів, бікарбонату натрію або інших промислово цінних матеріалів. Тому у проникний масив може бути впорскнутий або введений селективний розчинник. Типово це може бути зроблено після збору вуглеводнів, хоча визначені селективні розчинники можуть бути переважно використані до нагрівання і/або добування. Це може бути виконано з використанням одного або більше існуючих трубопроводів або прямим введенням і просочуванням 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 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 вторинних продуктів, але і для очищення залишкових відпрацьованих матеріалів від слідових кількостей важкого металу або неорганічних речовин до рівня нижче значення, що детектується, щоб відповідати законодавчим стандартам або запобігти ненавмисному витоку матеріалів у майбутньому. Більш конкретно, різноманітні стадії добування можуть бути використані або до, або після нагрівання проникного масиву, для добування 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 добування матеріалів може бути виконане до термічної обробки проникного масиву. Стадії добування можуть включати, але жодним чином не обмежуються такими, видобування розчиненням, вилуговування, 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 до цього для подальшого підвищення якості, екстрагування цінних металів і приведення відпрацьованого матеріалу до екологічно прийнятних стандартів можуть бути 19 UA 104616 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 виконані біоекстракція, біовилуговування, біодобування або біологічне очищення вуглеводневого матеріалу, відпрацьованих матеріалів або дорогоцінних металів. У таких операціях біоекстракції трубопроводи можуть бути використані для введення каталізуючих газів як прекурсорів, які допомагають стимулювати біологічні реакції і ріст. Такі мікроорганізми і ферменти можуть біохімічно окиснювати рудну масу або матеріал, або целюлозний, або інший матеріал біомаси шляхом біологічного окиснення перед екстракцією руди розчинником. Наприклад, перфорована труба або інший механізм можуть бути застосовані для введення у проникний масив легкого вуглеводню (наприклад, метану, етану, пропану або бутану), достатнього для стимулювання росту і дії нативних бактерій. Бактерії можуть бути нативними або введеними, і можуть рости в аеробних або анаеробних умовах. Такі бактерії можуть виділяти метали з проникного масиву, які потім можуть бути добуті промиванням за допомогою придатного розчинника або іншими придатними способами добування. Виділені метали потім можуть бути осаджені з використанням традиційних способів. З проникного масиву під час стадії нагрівання може бути також добутий синтез-газ. Різноманітні стадії одержання газу можуть бути реалізовані способами, в яких підвищують або знижують робочі температури всередині замкненого об'єму і коректують інші компоненти, що вводяться у 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 добуванні синтетичних газів. Вуглеводневий продукт, добутий зі споруджених інфраструктур, найчастіше може бути далі перероблений, наприклад, шляхом підвищення якості гідруванням, очищення і т. д. Сірка при переробці шляхом гідрування і очищення може бути ізольована у різноманітних спеціальних відсіках для сірки всередині більш великого структурованого відсіку накопичувального резервуара. Спеціальні відсіки для сірки можуть являти собою відпрацьовані споруджені інфраструктури або можуть бути призначені для зберігання та ізоляції після десульфуризації. Подібним чином виснажений вуглеводеньвмісний матеріал, що залишається у спорудженій інфраструктурі, може бути утилізований у виробництві цементу і численних продуктах як заповнювачах для використання у будівництві або зміцнення самої інфраструктури, або для формування сусідніх споруджених інфраструктур. Такі цементні продукти, виготовлені з відпрацьованих глинистих сланців, можуть включати, але не обмежуються такими, суміші з портландцементом, сіллю кальцію, вулканічним попелом, перлітом, синтетичним нановуглецем, піском, скловолокном, товченим склом, асфальтом, гудроном, полімерними зв'язувальними засобами, целюлозними рослинними волокнами і тому подібними. У ще одному додатковому варіанті виконання у 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 спорудженої інфраструктури можуть бути використані свердловини для моніторингу і споруджені шари з геомембран під побудованим герметичним відсіком або зовні нього. Хоча заповнена і підготована споруджена інфраструктура часто може бути негайно нагріта для добування вуглеводнів, цього не потрібно. Наприклад, споруджена інфраструктура, яка побудована і заповнена видобутим 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, таким чином економічна цінність може бути підвищена і більш передбачувана. Довготривале зберігання нафти часто стикається з проблемами погіршення якості з плином 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 більш низьким показником API). Наприклад, керогенне масло, одержане з накопичувальних резервуарів, може бути змішане з бітумом з утворенням сумішевої нафти. Бітум звичайно нетранспортабельний по протяжних трубопроводах при загальноприйнятих і допустимих стандартах для трубопроводів і може мати в'язкість, що істотно перевищує в'язкість керогенного масла, і величину API значно більш низьку, ніж значення для останнього. При змішуванні керогенного масла і бітуму сумішева нафта може стати транспортабельною без застосування додаткових розріджувачів або інших модифікаторів в'язкості, або показника API. У результаті сумішеву нафту можна прокачувати по 20 UA 104616 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 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 назад до джерела бітуму. Ці системи і способи дозволяють позбутися видалення розріджувача і одночасно підвищують якість бітуму. Таким чином, можуть бути вирішені складні проблеми, що стосуються добування вуглеводневих рідин і газів з поверхневих або підземних вуглеводеньвмісних покладів, що розробляються, таких як бітумінозний сланець, бітумінозні піски, буре вугілля і кам'яне вугілля, і з одержаної при зборі врожаю біомаси. Крім всього іншого, ці способи і системи допомагають скоротити витрати, підвищити обсяг виробництва, знизити викиди в атмосферу, обмежити споживання води, запобігти забрудненню підземних водоносних горизонтів, рекультивувати пошкодження поверхні, знизити вартість вантажно-розвантажувальних робіт з матеріалами, усунути забруднюючі тонкодисперсні частинки і поліпшити склад вуглеводневих рідини або газу, що добуваються. Цим також вирішуються проблеми забруднення води завдяки більш надійній, більш передбачуваній, продуманій, такій, що піддається спостереженню, ремонтопридатній, пристосовуваній і профілактично ефективній водозахисній конструкції. Хоча описані способи і системи є залежними від умов видобування, вони не обмежуються або не ускладнюються традиційними наземними (ex-situ, зовнішніми) способами сухої перегонки. Цей підхід перевершує достоїнства поверхневої сухої перегонки тим, що забезпечує кращий контроль процесу стосовно температури, тиску, швидкостей впорскування, складів текучих середовищ і газу, якості продукту і кращої проникності завдяки обробці і нагріванню видобутого 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 вдосконалення, які можуть бути реалізовані, стосуються захисту навколишнього середовища. Загальновживані наземні установки для сухої перегонки мали проблеми з відпрацьованим глинистим сланцем після того, як він був видобутий і пройшов через наземну установку для сухої перегонки. Відпрацьований глинистий сланець, який був термічно змінений, потребує спеціального поводження для утилізації та ізоляції від поверхневих дренажних басейнів і підземних водоносних горизонтів. Ці способи і системи можуть вирішувати проблеми утилізації і сухої перегонки в унікальному комбінованому варіанті. Що стосується викидів в атмосферу, які також складають серйозну проблему, типову для попередніх способів наземної сухої перегонки, цей підхід, завдяки його величезній місткості і високій проникності, може забезпечувати більш тривалі часи перебування при нагріванні, і тому більш низькі температури. Одна перевага більш низьких температур у процесі добування полягає у тому, що утворення діоксиду вуглецю внаслідок розкладання карбонатів у руді бітумінозного сланцю може бути у значній мірі обмежене, тим самим різко знижуючи викиди СО2 і забруднювачів атмосфери. Повинно бути зрозуміло, що згадані вище компонування є ілюстративними для реалізації принципів даного винаходу. Таким чином, у той час як даний винахід був описаний вище із залученням зразкових варіантів виконання, кваліфікованим фахівцям у даній галузі технології буде очевидно, що множина модифікацій і альтернативних компонувань може бути зроблена без виходу за межі принципів і концепцій винаходу, як викладених у пунктах патентної формули. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Спосіб зв'язування викидів діоксиду вуглецю під час добування вуглеводнів з вуглеводневмісних матеріалів, що включає стадії, в яких: a) формують споруджену інфраструктуру з контрольованою проникністю, яка визначає по суті замкнений об'єм, b) вводять роздроблений вуглеводневмісний матеріал у контрольовану інфраструктуру з утворенням проникного масиву з вуглеводневмісного матеріалу, c) нагрівають проникний масив достатньою мірою для видалення з нього вуглеводнів так, що вуглеводневмісний матеріал є по суті нерухомим під час нагрівання, і d) зв'язують діоксид вуглецю, що виділяється з проникного масиву під час нагрівання, і е) збирають видалені вуглеводні. 2. Спосіб за п. 1, в якому стадію, в якій зв'язують діоксид вуглецю, проводять реакцією діоксиду вуглецю з водним розчином з утворенням осаду з продукту взаємодії діоксиду вуглецю з металом. 21 UA 104616 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 3. Спосіб за п. 2, в якому метал вибирають з групи, що складається з кальцію, магнію, їх оксидів, їх силікатів і їх сумішей. 4. Спосіб за п. 2, в якому водний розчин являє собою солону воду. 5. Спосіб за п. 1, в якому стадію, в якій зв'язують діоксид вуглецю, проводять введенням діоксиду вуглецю і солоної води у відпрацьовані вуглеводневмісні матеріали. 6. Спосіб за п. 1, в якому стадію, в якій зв'язують діоксид вуглецю, проводять кріогенним осадженням з утворенням рідкого діоксиду вуглецю. 7. Спосіб за п. 6, в якому рідкий діоксид вуглецю змішують з відпрацьованими вуглеводневмісними матеріалами. 8. Спосіб за п. 1, в якому стадію, в якій зв'язують діоксид вуглецю, проводять введенням діоксиду вуглецю у відпрацьовані вуглеводневмісні матеріали. 9. Спосіб за п. 8, в якому введення виконують з каталізатором. 10. Спосіб за п. 1, в якому контрольовану інфраструктуру формують у безпосередньому контакті зі стінками викопаного покладу вуглеводневмісного матеріалу. 11. Спосіб за п. 1, в якому контрольована інфраструктура є такою, що вільно стоїть. 12. Спосіб за п. 1, в якому стадія нагрівання включає введення нагрітих газів у контрольовану інфраструктуру так, що проникний масив головним чином нагрівають шляхом конвекції, коли нагріті гази проходять через проникний масив. 13. Спосіб за п. 1, в якому проникний масив додатково включає численні трубопроводи, вбудовані всередину проникного масиву, причому щонайменше деякі з вказаних трубопроводів скомпоновані як нагрівальні трубопроводи. 14. Споруджена інфраструктура з контрольованою проникністю, що включає: a) накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю, що визначає по суті замкнений об'єм, причому накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю по суті не містить непорушених геологічних формацій, b) роздроблений вуглеводневмісний матеріал всередині замкненого об'єму, що формує проникний масив з вуглеводневмісного матеріалу, і c) пристрій для збирання діоксиду вуглецю, функціонально зв'язаний з інфраструктурою для збирання діоксиду вуглецю з контрольованої інфраструктури. 15. Інфраструктура за п. 14, в якій пристрій для збирання діоксиду вуглецю включає резервуар, що містить водний розчин, метал і діоксид вуглецю, причому вказаний резервуар призначений для реагування діоксиду вуглецю з водним розчином з утворенням осаду з продукту взаємодії діоксиду вуглецю з металом. 16. Інфраструктура за п. 15, в якій метал вибирають з групи, що складається з кальцію, магнію, їх оксидів, їх силікатів і їх сумішей. 17. Інфраструктура за п. 15, в якій водний розчин являє собою солону воду. 18. Інфраструктура за п. 15, в якій резервуар містить виснажені вуглеводневмісні матеріали. 19. Інфраструктура за п. 14, в якій пристрій для збирання діоксиду вуглецю включає резервуар, що містить діоксид вуглецю, причому вказаний резервуар призначений для формування рідкого діоксиду вуглецю з діоксиду вуглецю кріогенним осадженням. 20. Інфраструктура за п. 19, в якій резервуар містить виснажені вуглеводневмісні матеріали, які адсорбують рідкий діоксид вуглецю. 21. Інфраструктура за п. 14, в якій резервуар містить діоксид вуглецю, причому вказаний резервуар призначений для змішування виснажених вуглеводневмісних матеріалів з діоксидом вуглецю так, що виснажені вуглеводневмісні матеріали адсорбують діоксид вуглецю. 22. Інфраструктура за п. 21, в якій резервуар містить каталізатор. 23. Інфраструктура за п. 14, в якій контрольовану інфраструктуру формують у безпосередньому контакті зі стінками викопаного покладу вуглеводневмісного матеріалу. 24. Інфраструктура за п. 14, в якій контрольована інфраструктура є такою, що вільно стоїть. 25. Інфраструктура за п. 14, що додатково включає газоподібне джерело тепла, функціонально зв'язане з накопичувальним резервуаром з контрольованою проникністю і призначене для спрямування нагрітого газу у проникний масив для конвективного нагрівання його. 26. Інфраструктура за п. 14, що додатково включає численні трубопроводи, вбудовані всередину проникного масиву, причому щонайменше деякі з численних трубопроводів являють собою нагрівальні трубопроводи. 22 UA 104616 C2 23 UA 104616 C2 24 UA 104616 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