Спосіб і система для збирання вуглеводневого продукту

Реферат: Винахід належить до способу і системи для збирання вуглеводневого продукту. Заявлено спосіб збирання вуглеводневого продукту, який включає стадії, в яких: a) формують споруджену інфраструктуру з контрольованою проникністю, яка визначає по суті замкнений об'єм, b) формують проникний масив з роздробленого вуглеводневмісного матеріалу всередині замкненого об'єму, c) нагрівають проникний масив достатньою мірою для вивільнення з нього вуглеводневого продукту так, що вуглеводневмісний матеріал є по суті нерухомим під час нагрівання, і d) збирають щонайменше частину вуглеводневого продукту з системи проміжного збирання текучих середовищ, яка розміщена всередині проникного масиву та систему для збирання вуглеводневого продукту, яка включає споруджену інфраструктуру з контрольованою проникністю, що включає: a) накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю, що визначає по суті замкнений об'єм, b) роздроблений вуглеводневмісний матеріал всередині замкненого об'єму, що формує проникний масив з вуглеводневмісного матеріалу, і c) систему проміжного збирання текучих середовищ, розміщену всередині проникного масиву і призначену для виведення вуглеводневого продукту з проникного масиву. UA 104452 C2 (12) UA 104452 C2 UA 104452 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Дана заявка затверджує пріоритет Попередньої Патентної Заявки США № 61/152,157, поданої 12 лютого 2009 року, яка також включена тут посиланням. РІВЕНЬ ТЕХНІКИ Глобальний і внутрішній попит на викопані палива продовжує збільшуватися, незважаючи на зростання цін та інші економічні та геополітичні обставини. У зв'язку з продовженням зростання такого попиту відповідно розширяються пошуки і дослідження, спрямовані на виявлення додаткових економічно вигідних джерел викопних палив. Наприклад, з давніх часів були виявлені колосальні кількості енергії, запасені у відкладеннях бітумінозного сланцю, вугілля і бітумінозних пісків. Однак ці джерела залишаються складновирішуваною задачею в плані економічно конкурентоздатного видобутку. Канадські бітумінозні піски показали, що такі спроби можуть бути плідними, хоча як і раніше залишаються численні проблеми, зокрема, 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 обсяг і залишаються по суті непорушеним ресурсом. Величезна кількість компаній і дослідників продовжує вивчати і випробовувати способи видобутку нафти з таких запасів. У промисловості бітумінозних сланців способи витягання включали підземні кам'яні кратери, утворені 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 витягання продукту. Всі типові процеси обробки бітумінозних сланців є компромісними в економічних та екологічних відношеннях. Жоден із сучасних процесів сам по собі не задовольняє економічним, екологічним і технічним вимогам. Більше того, проблема глобального потепління обумовила вживання додаткових заходів для зниження викидів діоксиду вуглецю (СО 2), які пов'язані з такими процесами. Необхідні способи, які виконують вимоги органів екологічного контролю, в той самий час як і раніше забезпечуючи високий обсяг економічно вигідного видобутку нафти. Концепції підземної in-situ переробки з'явилися на основі їх здатності виробляти великі об'єми, в той самий час виключаючи витрати на гірничі роботи. У той час як може бути забезпечена економія за рахунок виключення гірничої розробки родовища, in-situ спосіб вимагає нагрівання пласта протягом тривалого періоду часу внаслідок виключно низької теплопровідності та високої питомої теплоємності твердого бітумінозного сланцю. Можливо, найбільш істотною проблемою для кожного in-situ процесу є невизначеність і довготривала можливість забруднення води, яке може відбуватися в підземних водоносних горизонтах з прісною водою. У випадку методу конверсії на місці залягання (ICP) в 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 небагатьма засобами захисту заморожена стінка не спрацює, і бажані інші методи для усунення таких екологічних ризиків. З цієї та інших причин зберігається потреба в способах та системах, які можуть забезпечити поліпшене витягання вуглеводнів з підходящих вуглеводневмісних матеріалів, які мають прийнятні економічні показники і позбавлені вищезазначених недоліків. СУТЬ ВИНАХОДУ Спосіб витягання вуглеводнів з вуглеводневмісних матеріалів може включати стадію, в якій формують споруджену інфраструктуру з контрольованою проникністю. Ця споруджена інфраструктура визначає по суті замкнений об'єм. Видобутий вуглеводневмісний матеріал може бути введений в контрольовану інфраструктуру для формування проникного масиву з вуглеводневмісного матеріалу. Проникний масив може бути нагрітий в достатній мірі для видалення з нього вуглеводнів. Під час нагрівання вуглеводневмісний матеріал може бути по суті нерухомим. Вуглеводневі продукти можуть бути зібрані з проміжних місцеположень всередині проникного масиву. Зібрані вуглеводневі продукти можуть бути транспортовані для подальшої переробки, використані в процесі як додаткове паливо або домішки, і/або безпосередньо застосовані без додаткової обробки. Система проміжного збору текучих середовищ може бути використана для виведення вуглеводневого продукту з проникного масиву в заздалегідь вибраних місцеположеннях. Такий проміжний збір може давати фракції вуглеводневих продуктів, які можуть скорочувати або усувати необхідність в повномасштабній 1 UA 104452 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 дистиляції вуглеводневого продукту, який має повний набір таких продуктів, які типово є в сирій нафті. Крім того, такий проміжний збір і необов'язкове поетапне доведення до рівноважного стану можуть забезпечувати розширену можливість точного регулювання системи відносно якості продукту та кількості різних фракцій, які можуть бути витягнуті. Додаткові ознаки та переваги цих принципів будуть очевидними з нижченаведеного докладного опису, який ілюструє, як приклад, ознаки винаходу. КОРОТКИЙ ОПИС КРЕСЛЕНЬ Фіг. 1 представляє схематичний вигляд збоку, частково в розрізі, спорудженої інфраструктури з контрольованою проникністю відповідно до одного варіанта виконання. Фіг. 2А та 2В представляють вигляд зверху і горизонтальну проекцію численних накопичувальних резервуарів з контрольованою проникністю відповідно до одного варіанта виконання. Фіг. 3 представляє вигляд збоку в 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 теплоперенесення між двома накопичувальними резервуарами з контрольованою проникністю відповідно до ще одного варіанта виконання. Фіг. 6 представляє вигляд збоку поперечного перерізу численних систем проміжного збору текучих середовищ, що мають численні лотки, відповідно до одного варіанта виконання. Фіг. 7 представляє перспективний вигляд збоку вертикального конденсатора як системи проміжного збору текучих середовищ, відповідно до ще одного варіанта виконання. Потрібно зазначити, що фігури є тільки зразковими для декількох варіантів виконання, і тим самим не передбачають ніяких обмежень галузі даного винаходу. Крім того, фігури загалом викреслені не в масштабі, але зроблені як ескізи з метою зручності та розуміння в ілюструванні різноманітних аспектів винаходу. ДОКЛАДНИЙ ОПИС Тепер будуть залучені зразкові варіанти здійснення, і для їх опису буде використана специфічна термінологія. Проте, буде зрозуміло, що це ніяк не передбачає обмеження галузі винаходу. Зміни і додаткові модифікації описаних тут 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 в межах галузі винаходу. Далі, перш ніж будуть розкриті та описані конкретні варіанти виконання даного винаходу, повинно бути зрозуміло, що даний винахід не обмежується конкретними способом і матеріалами, розкритим тут, оскільки такі можуть в деякій мірі варіювати. Повинне бути також зрозуміло, що термінологія, яка використовується тут, застосовується тільки з метою опису конкретних варіантів здійснення і не має намір бути обмежуючою, оскільки галузь даного винаходу буде визначена тільки прикладеними пунктами патентної формули та їх еквівалентами. Визначення В описі та в патентній формулі даного винаходу буде використовуватися наступна термінологія. Форми однини «а», «an» та «the» включають множинні об'єкти, якщо тільки контекст чітко не оговорює іншого. Так, наприклад, посилання на «а tray» («лоток») включає посилання на одну або більше таких конструкцій, «проникний масив» включає вказівку на один або більше таких матеріалів, і «стадія нагрівання» стосується однієї або більше таких стадій. Як тут застосовні, термін «існуючий рівень ґрунту» або подібна термінологія стосуються рівня землі або площини, паралельної місцевому поверхневому рельєфу в місці, що містить інфраструктуру, як тут описувану, така інфраструктура може бути вище або нижче існуючого рівня ґрунту. Як застосовний тут, термін «трубопроводи» стосується будь-якого пропускного каналу, протяжного 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, некруглого профілю. Трубопроводи, переважно, можуть бути використані або для введення текучих середовищ в проникний масив, або для виведення текучих середовищ з нього, для передачі теплоносія, і/або для транспорту радіочастотних пристроїв, механізмів паливних елементів, резистивних нагрівників або інших пристроїв. 2 UA 104452 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Як застосовний 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 пір в існуючій геологічній формації. Споруджена інфраструктура з контрольованою проникністю часто по суті не містить непорушених геологічних формацій, хоча інфраструктура може бути сформована по сусідству або в безпосередньому контакті з непорушеним пластом. Така контрольована інфраструктура може бути незакріпленою або зафіксованою на непорушеному пласті за допомогою механічного пристрою, хімічних засобів або комбінації таких засобів, наприклад, закріпленої болтами на пласті з використанням анкерів, розтяжок або інших придатних механічних кріпильних пристроїв. Як застосовний тут, термін «роздроблений» стосується руйнування пласта або великої маси на шматки. Роздроблена маса може бути подрібнена вибухом або іншим чином зруйнована на фрагменти. Як застосовний тут, термін «вуглеводневмісний матеріал» стосується будь-якого матеріалу, що містить вуглеводні, з якого можуть бути витягнуті або вироблені вуглеводневі продукти. Наприклад, вуглеводні можуть бути витягнуті безпосередньо у вигляді рідини, видалені за допомогою екстракції розчинниками, безпосередньо випарувані або іншим чином видалені з матеріалу. Однак багато вуглеводневмісних матеріалів містять кероген або бітум, які перетворюються у вуглеводні внаслідок нагрівання і піролізу. Вуглеводневмісні матеріали можуть включати, але не обмежуються такими, бітумінозний сланець, бітумінозні піски, кам'яне вугілля, буре вугілля, бітум, торф та інші органічні матеріали. Як застосовний тут, термін «накопичувальний резервуар» стосується конструкції, призначеної для вмісту або збереження текучого середовища і/або твердих рухомих матеріалів, що накопичуються. Накопичувальний резервуар загалом складений щонайменше в істотній частині, земляною основою та опорною системою із земляних матеріалів. Таким чином, контрольовані стінки не завжди мають незалежну міцність або структурну цілісність без земляного матеріалу і/або пласта, в контакті з якими вони сформовані. Як застосовний тут, термін «вивільнятися» стосується утворення і/або вивільнення матеріалу. Так, вивільнення вуглеводнів з вуглеводневмісного матеріалу часто може включати утворення вуглеводневих продуктів з інших вуглеводневмісних матеріалів, таких як кероген, бітум, кам'яне вугілля тощо. Як застосовний тут, термін «проникний масив» стосується будь-якої маси роздробленого вуглеводневмісного матеріалу, що має відносно високу проникність, яка перевищує проникність суцільного непорушеного пласта з таким самим складом. Підходящі проникні масиви можуть мати більше, ніж близько 10% вільного порового простору, і типово мають вільний поровий об'єм від близько 30% до 45%, хоча можуть бути придатними інші діапазони. Створення високої проникності, наприклад, шляхом введення великих частинок з неоднорідною формою, полегшує нагрівання масиву шляхом конвекції як основного способу термоперенесення, в той самий 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). Як застосовний тут, термін «стінка» стосується будь-якої спорудженої конструкції, що бере участь в 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 застосовними тут. Як застосовний тут, термін «видобутий» стосується матеріалу, який був витягнутий або переміщений з первинного стратиграфічного або геологічного місцеположення у друге та інше місцеположення, або повернений в те саме місцеположення. Як правило, видобутий матеріал може бути одержаний внаслідок вибухових робіт, дроблення, детонаційного руйнування або іншим шляхом видалення матеріалу з геологічної формації. Як застосовний тут, термін «по суті нерухомий» стосується майже стаціонарного розташування із ступенем допущення осідання, розширення і/або усадки по мірі того, як вуглеводні видаляються з вуглеводневмісного матеріалу всередині замкненого об'єму, залишаючи після себе збіднений матеріал. Навпаки, будь-яка циркуляція і/або протікання вуглеводневмісного матеріалу, такі, які мають місце в псевдозріджених шарах або обертових ретортах, включають дуже інтенсивне переміщення і транспортування вуглеводневмісного матеріалу. Як застосовний тут, термін «істотний», будучи таким, що використовується відносно величини або кількості матеріалу або специфічних характеристик такого, стосується кількості, 3 UA 104452 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 яка є достатньою для досягнення ефекту, який призначені забезпечити матеріал або характеристика. Точний ступінь допустимого відхилення може в деяких випадках залежати від конкретного контексту. Подібним чином, вираз «що по суті не містить» або тому подібне стосується відсутності вказаного елемента або засобу в складі. Зокрема, елементи, які вказані як «що по суті не містяться», або повністю відсутні в складі, або наявні лише в кількостях, які малі в достатній мірі, щоб не впливати вимірно на склад. Як застосовний тут, термін «близько» стосується ступеня відхилення, основаного на експериментальній похибці, типовій для конкретної характеристики, що визначається. Діапазон, зумовлений терміном «близько», буде залежати від конкретного контексту і конкретної властивості, і може бути без великих зусиль розпізнаний кваліфікованими фахівцями в цій галузі технології. Термін «близько» не передбачає ні розширення, ні обмеження інтервалу еквівалентних значень, який у всьому іншому може бути зумовлений конкретною величиною. Далі, якщо не обумовлене щось інше, термін «близько» повинен визначено включати «точно», згідно з нижченаведеним обговоренням відносно діапазонів і чисельних даних. Концентрації, розміри, кількості та інші чисельні дані можуть бути представлені тут в форматі діапазонів. Повинне бути зрозуміло, що такий діапазонний формат використовується виключно для зручності і стислості, і його потрібно інтерпретувати гнучко як такий, що включає не тільки чисельні значення, явно вказані як межі діапазону, але що також включає всі індивідуальні чисельні значення або піддіапазони, які попадають в межі цього діапазону, як якби кожне чисельне 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 та 200, але що 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 застосовні тут, численні об'єкти, конструкційні елементи, композиційні елементи і/або матеріали можуть бути представлені в загальному списку для зручності. Однак ці списки повинні бути витлумачені так, як якби кожний представник списку був індивідуально ідентифікований як окремий та унікальний представник. Таким чином, жоден індивідуальний представник такого списку не повинен тлумачитися як фактичний еквівалент будь-якого іншогопредставника з того самого списку, тільки лише на основі їх представлення в загальній групі без вказівок на щось протилежне. Системи проміжного збору пари для контрольованих інфраструктур Спосіб витягання вуглеводнів з вуглеводневмісних 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 вуглеводневмісний матеріал може бути введений в контрольовану інфраструктуру з утворенням проникного масиву з вуглеводневмісного матеріалу. Проникний масив може бути нагрітий в достатній мірі для видалення з нього вуглеводнів. Під час нагрівання вуглеводневмісний матеріал є по суті нерухомим, оскільки споруджена інфраструктура являє собою фіксовану конструкцію. У проникний масив може бути вбудована система проміжного збору текучих середовищ, щоб виводити щонайменше частину вивільнених вуглеводнів з проникного масиву. Видалені вуглеводневі текучі середовища можуть бути зібрані із системи проміжного збору, а також інших складених трубопроводів і/або резервуарів, для подальшої переробки, використання в процесі, і/або застосовані в тому вигляді, як одержані. Споруджена інфраструктура з контрольованою проникністю може бути сформована з використанням існуючого ґрунту як опорної подушки і/або як бокової опорної стінки для спорудженої інфраструктури. Наприклад, контрольована інфраструктура може бути сформована як окремо стояча конструкція, тобто з використанням існуючого ґрунту тільки як підстилаюча порода, з побудованими штучно боковими стінками. Альтернативно, контрольована інфраструктура може бути сформована всередині викопаного котловану. Споруджена інфраструктура з контрольованою проникністю може включати накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю, який визначає по суті 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 вуглеводневмісного 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 4 UA 104452 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 накопичувального резервуара. Викопаний котлован потім може бути використаний як формуюча і підтримуюча структура для створення накопичувального резервуара з контрольованою проникністю. В одній альтернативі щонайменше один додатковий виритий поклад вуглеводневмісного 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 вуглеводневмісний матеріал для будь-якого конкретного замкненого об'єму може бути витягнутий із сусіднього покладу вуглеводневмісного матеріалу, що розробляється відкритим способом. Цим шляхом може бути побудована мережа із споруджених структур так, що видобутий матеріал може бути негайно і безпосередньо розміщений в сусідньому накопичувальному резервуарі. Видобуток і/або розробка відкритим способом вуглеводневмісних покладів можуть здійснюватися з використанням будь-якої придатної техніки. Може бути використаний традиційний поверхневий видобуток, хоча можуть бути також застосовані альтернативні екскаватори без необхідності транспортувати видобуті матеріали. В одному конкретному варіанті виконання вуглеводневмісний поклад може бути виритий з використанням навісного екскаваторного пристрою на крані. Один приклад підходящого екскаватора може включати машини для пробурювання вертикальних тунелів. Такі машини можуть бути скомпоновані для викопування скельної породи і матеріалу під екскаватором. По мірі витягання 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 в накопичувальному резервуарі. Цей підхід може бути без великих зусиль скомбінований з одночасним або послідовним витяганням металів або інших матеріалів з використанням розчинення, як більш детально описано нижче. Крім того, екскавація та формування накопичувального резервуара з контрольованою проникністю можуть бути здійснені одночасно. Наприклад, екскаватор може бути скомпонований для витягання вуглеводневмісного матеріалу з попутним формуванням бокових стінок накопичувального резервуара. Матеріал може витягуватися безпосередньо з-під нижніх кромок бокових стінок так, що стінки можуть наростати по висоті вниз, забезпечуючи можливість розміщення стінових сегментів додатково до укладених вище. Цей підхід може забезпечити можливість збільшувати глибини, в той самий час усуваючи або скорочуючи небезпеки обвалення до формування опорних стінок накопичувального резервуара. Накопичувальний резервуар може бути сформований з будь-якого придатного матеріалу, який забезпечує ізоляцію проти перенесення матеріалу крізь стінки накопичувального резервуара. Цим шляхом цілісність стінок під час дії контрольованої інфраструктури зберігається в достатній мірі, щоб по суті запобігти безконтрольній міграції текучих середовищ назовні з контрольованої інфраструктури. Необмежуючі приклади матеріалу, придатного для застосування в формуванні накопичувального резервуара спорудженої інфраструктури з контрольованою проникністю, можуть включати глину, бентонітову глину (наприклад, глину, що включає щонайменше частину бентоніту), поліпшений бентонітом ґрунт, ущільнений накид, вогнетривкий цемент, цемент, синтетичні геотекстильні матеріали «Geogrid», скловолокно, арматурний пруток, нановуглецеві фулеренові домішки, набиті мішки з геотекстилю, полімерні смоли, маслостійке облицювання з полівінілхлориду (PVC) або їх комбінації. Цементні композитні (ЕСС) матеріали, армовані волокном композити і тому подібні, що проектуються, можуть бути особливо міцними і можуть бути без великих зусиль пристосовані для відповідності вимогам проникності та 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 у час і після нагрівання і витягання. 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 5 UA 104452 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 аспекті стінки накопичувального резервуара можуть бути стійкими до кислот, води і/або розсолу, наприклад, в достатній мірі для протистояння впливу екстракційного розчинника і/або розчинів для промивання кислотами або розсолом, а також водяної пари і води. Для стінок накопичувального резервуара, сформованих вздовж пластів або інших суцільних опорних поверхонь, стінки накопичувального резервуара можуть бути сформовані шляхом набризкування рідкого цементного розчину, набризкування рідких емульсій або іншого матеріалу, що набризкується, такого як цементний розчин вогнетривкого сорту, що набризкується, який утворює ущільнення на пласті і створює стінку з контрольованою проникністю для накопичувального резервуара. Стінки накопичувального резервуара можуть бути по суті суцільними так, що накопичувальний резервуар визначає замкнений об'єм, достатній для запобігання істотному переміщенню текучих середовищ в накопичувальний резервуар або з нього в інших місцях, ніж передбачені входи і виходи, наприклад, через трубопроводи або тому подібні, як тут обговорюється. Цим шляхом накопичувальні резервуари можуть без проблем відповідати урядовим розпорядженням відносно міграції текучих середовищ. Альтернативно або в поєднанні із 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 вуглеводневмісного 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 контрольованого інфраструктури. Ці матеріали можуть бути сформовані на місці або можуть бути виготовлені заздалегідь і потім зібрані на робочому майданчику, щоб утворити суцільну конструкцію накопичувального резервуара. Наприклад, накопичувальний резервуар може бути споруджений за допомогою виливного формування на місці у вигляді монолітного блока, шляхом екструзії, штабелюванням попередньо сформованих або відлитих тюбінгів, бетонних панелей, з’єднаних цементним розчином (цементом, цементним композитом (ЕСС), що проектується, або іншим придатним матеріалом), надувних сегментів або тому подібних. Опалубки можуть бути споруджені з опорою на пласт, або можуть являти собою окремо стоячі конструкції. Опалубки можуть бути виготовлені з будь-якого підходящого матеріалу, такого, але що не обмежується такими, як сталь, деревина, скловолокно, полімер або тому подібні. Опалубки можуть бути зібрані на місці або можуть бути розміщені з використанням крана або іншого придатного механізму. Альтернативно, споруджена інфраструктура з контрольованою проникністю може бути сформована з набитих каменями сітчастих ящиків (габіонів) і/або синтетичних геотекстильних матеріалів, зібраних в шари з ущільненим матеріалом засипки. Для підвищення герметичності стінок з контрольованою проникністю необов'язково можуть бути додані зв'язуючі 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 вуглеводневмісного 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 в проникному масиві. Крім того, такий вуглеводневмісний 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. Додатково до таких композитних стінок, можуть бути залучені конструкції, які довготривало заглушують міграцію текучого середовища і газу через додаткове непроникне ущільнення, яке включає, але не обмежуються такими, облицювання, геомембрани, утрамбовані ґрунти, привізний пісок, гравій або скельна порода, і самопливні дренажні контури для відведення текучих середовищ і газів від непроникних шарів до стічних скидів. Конструкція підлоги і стінок накопичувального резервуара може, але не обов'язково повинна, включати 6 UA 104452 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ступінчастий догори або ступінчастий донизу нахил або вигин згідно з тим, як хід вироблення пласта може слідувати витяганню оптимального сорту руди. У будь-яких таких ступінчастих 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) зібраної (-них) зони (-н) для видалення текучих середовищ за допомогою самопливного дренування. Необов'язково, капсульна конструкція стінок і підлоги може включати ізоляцію, яка запобігає теплоперенесенню назовні із спорудженої інфраструктури або назовні з внутрішніх відсіків або трубопроводів всередині первинно створеного герметичного відсіку. Ізоляція може включати виготовлені матеріали, цемент або різноманітні матеріали, інші матеріали, які є менш теплопровідними, ніж оточуюча маса, тобто, проникний масив, пласт, сусідні інфраструктури тощо. Термоізоляційні бар'єри можуть бути також сформовані всередині проникного масиву, вздовж стінок накопичувального резервуара, покриваючих і/або підстилаючих конструкцій. Один докладний аспект включає застосування біорозкладуваних ізоляційних матеріалів, наприклад, соєвої ізоляції і тому подібних. Це узгоджується з варіантами виконання, в яких накопичувальний резервуар являє собою систему однократного використання, так що ізоляції, трубопроводи і/або інші компоненти можуть мати відносно короткий термін служби, наприклад, менш ніж 1-2 роки. Це може знизити вартість обладнання, а також скоротити довготривалий шкідливий вплив на навколишнє середовище. Конструкції та способи можуть бути реалізовані майже в будь-якому масштабі. Більш крупні замкнені об'єми і збільшена кількість накопичувальних резервуарів можуть без проблем давати вуглеводневі продукти з продуктивністю, порівнянною або перевершуючою більш дрібні споруджені інфраструктури. Як ілюстрація, одиночні накопичувальні резервуари можуть варіювати за розмірами від десятків метрів у поперечнику до десятків акрів по площі. Оптимальні розміри накопичувального резервуара можуть варіювати залежно від вуглеводневмісного матеріалу та експлуатаційних параметрів, однак передбачається, що 2 придатні площі можуть варіювати від близько половини акра до п'яти акрів (2023,43-20234,3 м ) площі поверхні в горизонтальній проекції. Ці способи та інфраструктури можуть бути використані для видобутку вуглеводнів з різноманітних вуглеводневмісних матеріалів. Одна особлива перевага інфраструктур з контрольованою проникністю полягає в широкому діапазоні регулювання розмірів частинок, умов і складу проникного масиву, введеного в замкнений об'єм. Необмежуючі приклади видобутого вуглеводневмісного 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 вуглеводневмісного матеріалу так, що проникний масив складається виключно з одного з вищеперелічених матеріалів. Однак проникний масив може включати суміші цих матеріалів, так що сорт, вміст нафти, вміст водню, проникність і тому подібні можуть бути скоректовані для досягнення бажаного результату. Крім того, різні вуглеводневі матеріали можуть бути вміщені у вигляді численних шарів або в змішаній формі, такій як змішення кам'яного вугілля, бітумінозного сланцю, бітумінозних пісків, біомаси і/або торфу. В одному варіанті виконання вуглеводневмісний матеріал може бути розсортований в різноманітні внутрішні відсіки всередині первинної спорудженої інфраструктури з міркувань оптимізації. Наприклад, пласти бітумінозного сланцю, що розробляються, в шарах і глибинах залягання можуть бути більш збагаченими у визначених глибинних продуктивних зонах при їх видобутку. Одного разу зруйновані, видобуті, викопані і перевезені всередину відсіку для розміщення, збагачені нафтою руди можуть бути розсортовані або змішані по мірі збагачення для оптимізації виходів, прискорення витягання або для оптимального усереднення в межах кожного накопичувального резервуара. Крім того, додаткові переваги може надати розміщення шарів зі складом, що розрізнюється. Наприклад, більш низький шар бітумінозних пісків може бути розташований під верхнім шаром бітумінозного сланцю. Загалом, верхній і нижній шари можуть знаходитися в безпосередньому контакті один з одним, хоча це і необов'язково. Верхній шар може включати нагрівальні труби, вставлені в такій, як більш детально описано нижче. Нагрівальні труби можуть нагрівати бітумінозний сланець в 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 витягання бітуму з нижнього шару. Нагрівальні труби всередині нижнього шару необов'язкові, так що 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. 7 UA 104452 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Можливість селективно контролювати характеристики і склад проникного масиву додає додатковий ступінь свободи в оптимізації виходів та якості нафти. Крім того, в багатьох варіантах виконання газоподібні і рідкі продукти, що виділилися, діють як утворений in situ розчинник, який сприяє видаленню керогену і/або додатковому витяганню вуглеводнів з вуглеводневмісного 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, що витягуються, наприклад, для підвищення показника API (Американського Інституту Нафти), зниження в'язкості, поліпшення характеристик текучості, скорочення змочування залишкових глинистих сланців, зниження вмісту сірки, як гідруючих реагентів тощо. Необмежуючі приклади придатних домішок можуть включати бітум, кероген, пропан, природний газ, конденсат природного газу, сиру нафту, очищені донні залишки, асфальтени, загальновживані розчинники, інші розріджувачі та 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 засобів або як один з них для поліпшення характеристик текучості або як донор водню. Необмежуючі приклади таких домішок можуть включати метан, конденсати природного газу, загальновживані розчинники, такі як ацетон, толуол, бензол тощо, і інші домішки, перелічені вище. Домішки можуть діяти для підвищення відношення водню до вуглецю в будь-яких вуглеводневих продуктах, а також служити як засіб для поліпшення текучості. Наприклад, різноманітні розчинники та інші домішки можуть створювати фізичну суміш, яка має знижену в'язкість і/або зменшену спорідненість до визначених твердих речовин, гірських порід і тому подібних. Крім того, деякі домішки можуть хімічно реагувати з вуглеводнями і/або забезпечувати рідкотекучий стан вуглеводневих продуктів. Будь-які домішки, що використовуються, можуть становити частину кінцевого витягнутого 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 вуглеводневмісних 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 що не обмежуються такими, як автомобільні шини, полімерні відходи або інші вуглеводневмісні 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 в деяких випадках менше, ніж 1 фут (30,48 см), і в інших випадках менше, ніж близько 6 дюймів (152,4 мм). Однак з практичних міркувань хороші результати можуть забезпечити розміри від близько 2 дюймів (50,8 мм) до близько 2 футів (60,96 см), причому для бітумінозного сланцю особливо застосовним є діаметр близько 1 фута (30,48 см). Для визначення оптимальних розмірів частинок важливим фактором може бути вільний поровий об'єм. Як загальна методична рекомендація, може бути використаний будьякий функціональний вільний поровий об'єм; однак хороший баланс проникності та ефективного використання доступних об'ємів звичайно забезпечують від близько 10% до близько 50%, і в деяких випадках від близько 30% до близько 45%. Порові об'єми можуть до деякої міри коливатися при варіюванні інших параметрів, таких як розташування нагрівальних трубопроводів, домішки і тому подібні. Механічне розділення видобутих вуглеводневмісних матеріалів дозволяє створювати частинки з високою проникністю, що проходять через тонку сітку, які підвищують швидкості розсіяння теплоти, будучи вміщеними у відсіку всередині накопичувального резервуара. Додаткова проникність забезпечує можливість регулювання більш раціональних знижених температур, які також допомагають уникнути високих температур, які призводять до утворення великих кількостей СО 2 при розкладанні карбонатів і зв'язаного з цим вивільнення слідових важких металів, летких органічних сполук та інших речовин, які можуть утворювати токсичні відходи і/або небажані матеріали, які треба відстежувати і регулювати. В одному варіанті виконання комп'ютер, залучений для супроводження видобутку, планування видобутку, транспортування, вибухових робіт, взяття проб, завантаження, транспорту, розміщення і вимірювань рівня пилення, може бути використаний для контролю та оптимізації швидкості переміщення видобутого матеріалу в споруджену структуру з ізольованими відсіками. В одному альтернативному аспекті накопичувальні резервуари можуть бути сформовані у виритих об'ємах вуглеводневмісного пласта, хоча можуть бути також застосовними інші місцеположення вдалині від контрольованої інфраструктури. Наприклад, 8 UA 104452 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 деякі вуглеводневмісні пласти мають відносно тонкі шари, збагачені вуглеводнями, наприклад, з товщиною менше, ніж близько 300 футів (91,44 м). Тому видобуток з вертикальних стовбурів і буріння виявляються економічно неефективними. У таких випадках може бути застосовною горизонтальна розробка для витягання вуглеводневмісних матеріалів для формування проникного масиву. Хоча горизонтальна розробка продовжує залишатися ризикованим підприємством, був розроблений і продовжує розроблятися ряд технологій, які можуть бути корисними в зв'язку з накопичувальними резервуарами. У таких випадках щонайменше частина накопичувального резервуара може бути сформована упоперек горизонтального шару, тоді як інші частини накопичувального резервуара можуть бути сформовані вздовж і/або по сусідству із шарами формації, що не містять вуглеводнів. Інші підходи до видобутку, такі, але які не обмежуються такими, як шахти або рудники з камерно-стовповою системою розробки, можуть забезпечити ефективне джерело вуглеводневмісного матеріалу з мінімальними відходами і/або утилізацією, який може бути транспортований в накопичувальний резервуар та оброблений, як тут описано. Як тут згадано, ці системи та способи забезпечують широкі можливості регулювання властивостей і характеристик проникного масиву, який може бути спроектований та оптимізований для даної споруди. Накопичувальні резервуари, по окремості і в поєднанні численних накопичувальних резервуарів, можуть бути без великих зусиль точно пристосовані та класифіковані, основуючись 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. Необмежуючі 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 в даному проекті для визначених продуктів і цілей. Роздроблений вуглеводневмісний матеріал може бути завантажений в контрольовану інфраструктуру з утворенням проникного масиву будь-яким придатним способом. Звичайно роздроблений вуглеводневмісний матеріал може бути транспортований в контрольовану інфраструктуру за допомогою розвантаження навалом, транспортерів або іншими підходящими шляхами. Як згадано раніше, проникний масив може мати належний великий поровий об'єм. Безладне навалювання може призвести до надмірного ущільнення і скорочення порових об'ємів. Таким чином, проникний масив може бути сформований шляхом транспортування в інфраструктуру з невеликим ущільненням вуглеводневмісного матеріалу. Наприклад, для подачі матеріалу поблизу верхівки проникного масиву по мірі його формування можуть бути використані висувні транспортери. Цим шляхом вуглеводневмісний матеріал може зберігати істотний поровий об'єм між частинками без значного подальшого подрібнення або ущільнення, незважаючи на деякий невеликий ступінь ущільнення, який часто зумовлюється літостатичним тиском по мірі формування проникного масиву. Коли бажаний проникний масив був сформований всередині контрольованої інфраструктури, може бути підведена теплота, достатня для початку видалення вуглеводнів, наприклад, в 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 200ºF (93,33ºС) до близько 750ºF (398,89ºС). Температурні варіації можуть варіювати по всьому замкненому об'єму і в деяких зонах можуть досягати максимально 900ºF (482,22ºС) або вище. В одному варіанті виконання робоча температура може бути відносно більш низькою температурою для полегшення утворення рідкого продукту, такою як температура від близько 200ºF (93,33ºС) до близько 650ºF (343,33ºС). Ця стадія нагрівання може являти собою операцію кальцинування, яка має результатом збагачення подрібненої руди в проникному масиві. Далі, один варіант виконання включає регулювання температури, тиску та інших змінних параметрів, достатнє для одержання, переважно, а в деяких випадках по суті виключно, рідкого продукту. Загалом же продукти можуть включати як рідкі, так і газоподібні продукти, в той час як рідкі продукти можуть потребувати меншої кількості виробничих стадій, таких як газопромивні колони тощо. Відносно висока проникність проникного масиву дозволяє одержувати рідкі вуглеводневі продукти і звести до мінімуму утворення газоподібних продуктів, до деякої міри залежно від конкретних 9 UA 104452 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вихідних матеріалів та експлуатаційних умов. В одному варіанті виконання витягання вуглеводневих продуктів може відбуватися по суті при відсутності крекінга всередині проникного масиву. В одному аспекті теплота може бути підведена до проникного масиву шляхом конвекції. Нагріті гази можуть бути введені в контрольовану інфраструктуру таким чином, щоб проникний масив спочатку нагрівався шляхом конвекції по мірі проходження нагрітих газів крізь проникний масив. Нагріті гази можуть бути одержані спаленням природного газу, вуглеводневого продукту або будь-якого іншого підходящого джерела. Необмежуючі приклади підходящих текучих середовищ як теплоносії можуть включати гаряче повітря, гарячі димові гази, водяну пару, пароподібні вуглеводні і/або гарячі рідини. Нагріті гази можуть бути запозичені із зовнішніх джерел або утилізовані з процесу. Альтернативно або в поєднанні з конвективним нагріванням, підхід з високою здатністю до реконфігурації може включати введення численних трубопроводів всередину проникного масиву. Трубопроводи можуть бути скомпоновані для застосування як нагрівальних труб, охолоджуючих труб, теплопередавальних труб, дренажних труб або газових труб. Крім того, трубопроводи можуть бути призначені для окремої функції або можуть служити для множинних функцій під час роботи інфраструктури, тобто, термоперенесення і дренажу. Трубопроводи можуть бути сформовані з будь-якого придатного матеріалу, залежно від передбачуваного призначення. Необмежуючі приклади придатних матеріалів можуть включати глиняні труби, труби з вогнестійкого цементу, труби з цементного композита (ЕСС), що проектується, відлиті на місці труби, металеві труби, такі як труби з ливарного чавуна, неіржавіючої сталі тощо, полімерні труби, такі як полівінілхлоридні (PVC), і тому подібні. В одному конкретному варіанті виконання всі або щонайменше частина впроваджених трубопроводів може включати розкладний 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 менше, ніж близько 2 років. Крім того, різні частини численних трубопроводів можуть бути сформовані з різних матеріалів. Відлиті на місці труби можуть бути особливо застосовними для дуже великих замкнених об'ємів, де діаметри труб перевищують декілька футів. Такі труби можуть бути сформовані з використанням гнучких оболонок, які втримують в'язке текуче середовище в кільцеподібній формі. Наприклад, полівінілхлоридні (PVC) труби можуть бути використані як частина форми вздовж гнучких оболонок, де бетон або інше в'язке текуче середовище закачують в кільцевий простір між полівінілхлоридною (PVC) трубою і гнучкою оболонкою. Залежно від передбачуваного призначення, в трубопроводах можуть бути пророблені отвори або інші отвори для забезпечення можливості протікання текучих середовищ між трубопроводами і проникним масивом. Типові робочі температури перевищують температуру плавлення традиційних полімерних і синтетичних труб. У деяких варіантах виконання трубопроводи можуть бути розміщені та орієнтовані так, що трубопроводи навмисно розплавляються або іншим чином руйнуються під час роботи інфраструктури. Численні трубопроводи можуть бути без великих зусиль зорієнтовані в будь-якій конфігурації, будь то по суті горизонтальне, вертикальне, похиле, розгалужене або тому подібне компонування. Щонайменше частина трубопроводів може бути орієнтована за заздалегідь заданими маршрутами до введення трубопроводів всередину проникного масиву. Заздалегідь задані маршрути можуть бути спроектовані для поліпшення теплопередачі, контактування газоподібного, рідкого і твердого середовища, 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 нагрівати 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 швидше ізоляцію нагрівального текучого середовища від проникного масиву. Цим шляхом нагрівання може бути виконане головним чином або по суті виключно в результаті теплопередачі крізь стінки трубопроводів від нагрітих текучих середовищ до проникного масиву. Нагрівання в замкненому контурі дозволяє виключити масоперенесення між нагрітим текучим середовищем і проникним масивом і може скоротити утворення і/або екстракцію газоподібних вуглеводневих продуктів. 10 UA 104452 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Під час нагрівання або кальцинування проникного масиву локальні зони нагріву, в яких перевищені температури розкладання материнської гірничої породи, часто вище близько 900ºF (482,22ºС), можуть знижувати виходи та 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, в той самий час підтримуючи переважну більшість матеріалу проникного масиву в межах бажаного температурного діапазону. Ступінь однорідності температури може бути предметом балансу між вартістю (наприклад, для додаткових нагрівальних трубопроводів) і виходами. Однак, щонайменше близько 85% проникного масиву можна без великих зусиль підтримувати в межах приблизно 5-10% цільового температурного інтервалу практично без зон перегріву, тобто, з перевищенням температури розкладання вуглеводневмісних матеріалів, такої як близько 800ºF (426,67ºС) і в багатьох випадках близько 900ºF (482,22ºС). Таким чином, працюючи в режимі, що описується тут, системи можуть забезпечити можливість витягання вуглеводнів, в той самий час виключаючи або по суті уникаючи утворення небажаних стоків. Хоча продукти можуть істотно варіювати залежно від вихідних 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 в цей час значенням від близько 33 до близько 38, безпосередньо з бітумінозного сланцю без додаткової обробки. Цікаве те, що практична реалізація цих способів призвела до розуміння того, що тиск виявився набагато менш значущим фактором впливу на якість витягнутих вуглеводнів, ніж температура і тривалість нагрівання. Хоча тривалість нагрівання може значно варіювати залежно від вільного порового об'єму, складу проникного масиву, якості тощо, в 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 вуглеводнів, що вимиваються і/або в якійсь мірі летких. Відповідно до цього, способи дозволяють збільшити часи перебування при помірних температурах так, що органічні речовини, присутні в бітумінозному сланці, можуть бути випарувані і/або обвуглені, залишаючи неістотні кількості органічних компонентів, що вимиваються. Додатково, розташовані в основі глинисті сланці загалом не зазнають розкладання або зміни, що скорочує утворення розчинних солей. Крім того, трубопроводи можуть бути розміщені серед численних накопичувальних резервуарів і/або контрольованих інфраструктур 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 в проникному масиві. Додатково трубопроводи можуть включати опорну систему, яка діє як станина для складеного 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 зумовлює розширення (розтріскування або «ефект попкорну») або осідання, достатнє для створення потенційно небезпечного напруження і деформації в трубопроводах і зв'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 тощо, які можуть бути з’єднані зі стінками накопичувального резервуара, включаючи бокові стінки, підлоги і стелі. Альтернативно, трубопроводи можуть бути повністю сформовані і зібрані до введення будьяких видобутих матеріалів в замкнений об'єм. Проектування заздалегідь заданих маршрутів трубопроводів та способу заповнення об'єму може бути проведене з обачністю і плануванням, щоб уникнути пошкодження трубопроводів під час процесу заповнення по мірі засипання трубопроводів. Так, трубопроводи, що використовуються, в деяких випадках можуть бути орієнтовані спочатку, або до впровадження в проникний масив, таким чином, що для них не потрібне буріння. У результаті споруда трубопроводів та їх розміщення можуть бути виконані без зайвого колонкового буріння і/або складного обладнання, зв'язаного з бурінням свердловин або горизонтальним бурінням. Швидше горизонтальна або будь-яка інша орієнтація трубопроводу може бути без великих зусиль досягнута монтажем бажаних заздалегідь заданих шляхів до заповнення інфраструктури видобутим вуглеводневмісним матеріалом або ж одночасно з цим. Трубопроводи, розміщені без буріння, за допомогою монтажних робіт вручну 11 UA 104452 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 або з використанням крана, орієнтовані з різноманітними геометричними конфігураціями, можуть бути укладені з вентилями в місцях контрольованих з'єднань, які забезпечують можливість точного і прямого моніторингу нагрівання всередині загерметизованого накопичувального резервуара. Можливість розміщення та укладання трубопроводів, включаючи з'єднання, байпаси і проточні вентилі, і точки прямого впускання 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 в різноманітних місцях. Внаслідок температурних перепадів і допустимих відхилень може бути корисним включення ізолюючого матеріалу в з’єднання між стінкою і трубопроводами. Розміри цього з’єднання можуть бути зведені до мінімуму, в той самий час із залишенням також простору для врахування теплового розширення під час пуску, при експлуатації в стаціонарному режимі, при коливаннях експлуатаційних умов і відключенні інфраструктури. З’єднання може також включати ізоляційні матеріали та ущільнювальні пристосування, які запобігають безконтрольному виходу вуглеводнів або інших матеріалів з контрольованої інфраструктури. Необмежуючі приклади придатних матеріалів можуть включати високотемпературні прокладки, металеві сплави, керамічні матеріали, глинисте або мінеральне 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, в той самий час також зводячи до мінімуму об'єм матеріалу стінки, через яку проходять трубопроводи. Більш конкретно, надмірно товсті стінки можуть скоротити кількість теплоти, яка передається в проникний масив, внаслідок поглинання її в 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 рідкі і газоподібні сполуки всередині проникного масиву можуть бути змінені для одержання бажаних продуктів, що добуваються з використанням, як приклад, тиск, що створюється газами, або літостатичного тиску в накопиченому роздробленому матеріалі. Таким чином, одночасно з процесом видобутку може бути здійснена в деякій мірі модернізація і/або модифікація. Крім того, визначені вуглеводневмісні матеріали можуть потребувати обробки з використанням специфічних розріджувачів або інших матеріалів. Наприклад, обробка бітумінозних пісків може бути без великих зусиль здійснена вприскуванням водяної пари або введенням розчинника для полегшення відділення бітуму від частинок піску згідно із загальновідомими механізмами. З урахуванням вищенаведеного 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 підстилаючої породи. Зовнішні бокові стінки 102 секційного накопичувального резервуара забезпечують герметичність і можуть, але не обов'язково повинні бути, розділені внутрішніми стінками 104. Підрозділ може створювати окремі герметизовані відсіки 122 всередині більш крупного 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 процесів, що виконуються поетапно. Секціоновані відсіки, оформлені як бункери всередині більш крупних споруджених приміщень, можуть бути також призначені для проведення постадійних і послідовних обробок, варіацій температур, складів газів і текучих середовищ і термоперенесення. Такі секціоновані відсіки можуть забезпечити додатковий екологічний моніторинг і можуть бути сформовані облицьованими і відсипаними бермами з порожньої породи подібно до первинних зовнішніх стінок. В одному варіанті виконання секції всередині накопичувального резервуара 100 можуть бути використані для розміщення матеріалів в 12 UA 104452 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ізольованому стані, за відсутності доступу тепла ззовні або з наміром обмежити або контролювати згоряння або дію розчинника. Матеріал із зниженим вмістом вуглеводнів може бути корисним як горючий матеріал або як наповнювач або будівельний матеріал для стінки берми. Матеріал, який не відповідає різноманітним пороговим рівням, при яких видобуток стає нерентабельним, також може бути ізольований без зміни в накопичувальному резервуарі, призначеному для цієї мети. У такому варіанті виконання такі зони можуть бути повністю ізольовані або шунтовані для потоків 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 та 104, а також покриваюча порода 116 і непроникний шар 112, можуть бути споруджені та укріплені набитими каменями сітчастими ящиками 146 (габіонами) і/або геотекстильним матеріалом 148, укладеним в шари з ущільненим наповнюючим матеріалом. Альтернативно, ці стінки 102, 104, 116 та 112, які складають накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю і в 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 бокові стінки 102 та 104, які є такими, що вільно стоять. В одному варіанті здійснення берми з відпрацьованої порожньої породи, стінки і підстилаючі породи можуть бути ущільнені та оброблені для структурування, а також для проникності. Застосування ущільнюючих геотекстильних матеріалів та інших анкерних конструкцій для закріплення берм і насипу може бути передбачене до спорудження шарів з контрольованою проникністю або включено в них, які можуть містити пісок, глину, бентонітову глину, гравій, цемент, рідкий цементний розчин, армований цемент, вогнетривкі цементи, ізоляційні матеріали, геомембрани, дренажні труби, термостійкі ізоляції для введених нагрітих труб, тощо. В одному альтернативному варіанті виконання накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю може включати бокові стінки, які являють собою ущільнений ґрунт і/або непорушені геологічні формації, тоді як покриваюча і підстилаюча порода є непроникними. Більш конкретно, в таких варіантах виконання непроникна покриваюча 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 підстилаюча порода може бути використана для прийому і спрямування зібраних рідин до придатного вихідного каналу, такого як дренажна система 133, щоб видаляти рідкі продукти з нижніх рівнів накопичувального резервуара. Хоча в деяких варіантах виконання можуть бути бажаними непроникні бокові стінки накопичувального резервуара, вони не завжди є необхідними. У деяких випадках бокові стінки можуть примикати до непорушеного ґрунту або до ущільненої засипки або землі, або іншого проникного матеріалу. Наявність проникних бокових стінок може допускати деякий невеликий витік газів і/або рідин з накопичувального резервуара. Хоча це не показане, вище, нижче, навколо і поруч з побудованими секційними відсіками можуть бути споруджені камери екологічного гідрологічного контролю для відведення поверхневих вод від стінок, підлог, дахів тощо відсіків під час роботи. Крім того, самопливні дренажні труби і механізми можуть бути використані для об'єднання і переміщення текучих середовищ, рідин або розчинників всередині замкненого об'єму до центрального колектора, в труби для перекачки, конденсації, нагрівання, розподілу і вивантажень, бункери, цистерни і/або свердловини, як буде потрібно. 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 та 104 були споруджені над підготовленим і непроникним шаром 112 підстилаючої 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 поруч з) укладеними трубчастими нагрівальними магістралями 118, дренажними трубами 124 для текучих середовищ і, або трубами 126 для збору 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, перерізами, 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 в рециркуляцію через нього або одержувати тепло від нього. Альтернативно або в поєднанні з цим витягнуті гази можуть бути сконденсовані з використанням конденсатора 140. Тепло, 13 UA 104452 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 регенероване в 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, працюючу на вугіллі теплову електростанцію, 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 основані на горінні нагрівники. У деяких місцях на поверхню можуть вийти геотермальні води в кількостях, достатніх для нагрівання проникного масиву і спрямування в інфраструктуру. У ще одному варіанті виконання у всьому проникному масиві може бути розподілений електропровідний матеріал, і через електропровідний матеріал може бути пропущений електричний струм, достатній для генерування тепла. Електропровідний матеріал може включати, але не обмежується такими, металеві шматки або зерна, провідний цемент, покриті металом частинки, металокерамічні композити, провідні напівметалічні карбіди, проколений нафтовий кокс, дротяну звивку, комбінації цих матеріалів і тому подібні. Електропровідний матеріал може бути заздалегідь домішеним, маючи різноманітні розміри частинок, або матеріали можуть бути введені в проникний масив після формування проникного масиву. Теплоту від джерела 134 тепла можуть переносити рідини або гази, або, в ще одному варіанті виконання, при застосуванні пальників для спалення рідких або газоподібних вуглеводнів, радіочастотних генераторів (мікрохвильових пристроїв) або паливних елементів, всі вони можуть, але не обов'язково повинні, генерувати тепло безпосередньо всередині об'єму секціонованого накопичувального резервуара 114 або 122. В одному варіанті виконання нагрівання проникного масиву може бути виконане шляхом конвективного нагрівання від згоряння вуглеводнів. Особливий інтерес представляє згоряння вуглеводнів, що проводиться за стехіометричних умов 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, концентратори кисню, мембрани, електроліз і тому подібні. У деяких варіантах виконання кисень може бути одержаний з повітря в стехіометричних співвідношеннях кисню і водню. Відхідні гази від горіння можуть бути спрямовані в ультрависокотемпературний теплообмінник, наприклад, з керамічного або іншого придатного матеріалу, що має робочу температуру вище близько 2500ºF (1371,11ºС). Повітря, одержане з навколишнього середовища або рециркуляційне з інших процесів, може бути нагріте за допомогою ультрависокотемпературного теплообмінника і потім спрямоване в накопичувальний резервуар для нагрівання проникного масиву. Відхідні гази після горіння потім можуть бути ізольовані без необхідності подальшого розділення, тобто, в зв'язку з тим, що відхідні гази в основному складаються з діоксиду вуглецю і води. Щоб звести до мінімуму втрати тепла, можуть бути мінімізовані відстані між камерою згоряння, теплообмінником і 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 по окремості давати від близько 100000 Btu (Британських 5 6 теплових одиниць) (1055×10 Дж) до близько 1000000 Btu (1055×10 Дж), при достатній кількості 5 близько 600000 Btu (6330×10 Дж) на трубу. Альтернативно, всередині відсіку може бути ініційоване горіння всередині ізольованих відсіків у межах первинно спорудженої структури, секціонованої на відсіки. Для цього процесу частково спалюють вуглеводневмісний матеріал для одержання тепла і внутрішнього піролізу. Небажані викиди 144 в атмосферу можуть бути поглинені та ізольовані в пласті 108, будучи виведеними з герметичного відсіку 114, 122 або джерела 134 тепла і спрямованими в пробурену свердловину 142. Джерело 134 тепла може також генерувати електричний струм і передавати, перетворювати або живити за допомогою ліній 150 електропередачі. Рідини або гази, витягнуті з обробляючої зони 114 або 122 відсіку накопичувального резервуара, можуть бути збережені в сусідньому складеному баку 136 або всередині герметичного відсіку 114 або 122. Наприклад, непроникний шар 112 підстилаючої породи може включати похилу ділянку 110, яка спрямовує рідини до дренажної системи 133, звідки рідини прямують в складений бак. 14 UA 104452 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Коли роздроблений матеріал 120 розміщують навколо труб 118, 124, 126 та 128, передбачаються різноманітні вимірювальні пристрої або датчики 130 для відстеження температури, тиску, текучих середовищ, газів, складів, швидкостей нагрівання, щільності і всіх інших параметрів процесу в процесі екстракції всередині сформованого секціонованого на відсіки накопичувального резервуара 100, навколо нього або під ним. Такі пристрої і датчики 130 для моніторингу можуть бути розподілені в будь-якому місці всередині, навколо, в частині, в з'єднанні або на верхній частині розміщених трубопроводів 118, 124, 126 та 128, або на вершині роздробленого матеріалу 120, покритими ним або зануреними в нього, або в непроникній бар'єрній зоні 112. Коли розміщений роздроблений матеріал 120 заповнює обробляючу зону 114 або 122 відсіку, матеріал 120 стає опорою для стелі з непроникної бар'єрної зони 138, сформованої з покриваючої породи, і стінової бар'єрної конструкції 170, яка може включати будь-яку комбінацію непроникності і сформованого бар'єра для текучого середовища і газу, або споруджену герметичну конструкцію, що включає такі, які можуть складати 112, включаючи, але не обмежуючись такими, глину 162, утрамбований насип або привізний матеріал 164, що містить цемент або вогнетривкий цемент матеріал 166, синтетичну геомембрану, облицювання або ізоляцію 168. Над шаром 138 може бути розміщений стельовий насип 116 з покриваючої породи для створення літостатичного тиску на герметизовані обробляючі зони 114 або 122. Покриття проникного масиву ущільненим насипом, достатнім для створення збільшеного літостатичного тиску всередині проникного масиву, може бути корисним для подальшого підвищення якості вуглеводневого продукту. Дах з ущільненого насипу може по суті закривати проникний масив, тоді як проникний масив, в 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 бокові стінки і/або підстилаюча порода. Додатковий тиск може бути створений в герметизованій обробляючій зоні 114 або 122 для екстракції шляхом збільшення кількості будь-якого газу або текучого середовища, одного разу витягнутих, оброблених або рециркулюючих, такий випадок може мати місце, через будь-яку з труб 118, 124, 126 або 128. Всі маючі до цього відношення, 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 згідно з комп'ютерною програмою для керування, розрахунків та оптимізації всього процесу в цілому. Крім того, кернове буріння, аналіз геологічних ресурсів та аналітичне моделювання пласта до вибухових робіт, видобутку і транспортування (або в будь-який момент до, після або під час таких операцій), можуть служити як вхідні дані, що вводяться в керовані комп'ютером механізми, які діють за програмою для визначення оптимальних місцеположень, розмірів, об'ємів і компонувань, каліброваних і взаємозв'язаних з бажаним рівнем продуктивності, значеннями тиску, температури, швидкості підведення тепла, ваговими відсотковими частками газу, складами газу, що вводиться, величинами теплоємності, проникності, пористості, хімічним і мінеральним складом, ущільненням, щільністю. Такі аналіз і визначення можуть включати інші фактори, типу погодних факторів, таких як температура і вологість повітря, що впливають на загальну продуктивність спорудженої інфраструктури. Як вхідні дані можуть бути використані інші відомості, такі як вологовміст, ступінь збагачення вуглеводнями, вага, розмір частинок і мінеральний та геологічний склад, зокрема масиви даних про тимчасову вартість грошей, що зумовлюють проектний рух ліквідності, витрати на обслуговування боргу і внутрішні норми прибутковості. Фіг. 2А показує сукупність накопичувальних резервуарів, що включає непокритий або незасипаний секційний накопичувальний резервуар 100, що містить секціоновані герметичні накопичувальні резервуари 122 всередині відкритої розробки 200 з різноманітними піднімальними механізмами в уступній виїмці. Фіг. 2В ілюструє одиночний накопичувальний резервуар 122 без зв'язаних з ним трубопроводів та інших аспектів тільки заради розуміння. Цей накопичувальний резервуар може бути подібним до такого, ілюстрованого в Фіг. 1, або мати будь-яку іншу конфігурацію. У деяких варіантах виконання представляється, що видобутий роздроблений матеріал може бути перенесений вниз по жолобу 230 або транспортерами 232 в кар'єрні секційні накопичувальні резервуари 100 та 122 без якої-небудь необхідності в кар'єрних вантажівках. 15 UA 104452 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Фіг. 3 показує сформовані бар'єри 112 проникності, розташовані нижче герметичного накопичувального резервуара 100, що спирається на існуючий рівень 106 пласта 108, з матеріалом покриваючої породи або насипу 302 на боках і вершині герметичного накопичувального резервуара 100 для остаточного (після проведення процесу) укриття і рекультивації нової поверхні 300 землі. Місцеві рослини, які могли бути тимчасово перенесені із зони, можуть бути висаджені знову, наприклад, дерева 306. 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, зв'язані з переміщенням великих об'ємом витрачених матеріалів. Однак за деяких обставин споруджені інфраструктури можуть бути розкопані та використані знову. Деяке обладнання, таке як радіочастотні (RF) установки, хвилеводи, пристрої та емітери, може бути вилучене із спорудженого накопичувального резервуара після завершенні витягання вуглеводнів. Фіг. 4 показує комп'ютерний пристрій 130, контролюючий різноманітні вхідні та вихідні дані про параметри трубопроводів 118, 126 або 128, з’єднаних з джерелом 134 тепла під час процесу серед поділених на відсіки накопичувальних резервуарів 122 всередині узагальненого накопичувального резервуара 100, для контролю нагрівання проникного масиву. Подібним чином рідина або пара, зібрана з накопичувальних резервуарів, можуть бути проконтрольовані та зібрані в бак 136 або конденсатор 140, відповідно. Сконденсовані рідини з конденсатора можуть бути зібрані в бак 141, тоді як пару, що не конденсується, збирають в блоці 143. Як описано раніше, рідкі і пароподібні продукти можуть бути об'єднані або, що частіше має місце, залишені як окремі продукти, залежно від здатності до конденсації, цільового призначення продукту і тому подібного. Частина пароподібного продукту необов'язково може бути сконденсована та об'єднана з рідкими продуктами в цистерні 136. Однак основна частина пароподібного продукту буде являти собою газоподібні вуглеводні з числом атомів вуглецю від 4 і менше, які можуть бути спалені, продані або використані в межах процесу. Наприклад, газоподібний водень може бути витягнутий з використанням загальноприйнятої технології розділення газів і застосований для гідрування рідких продуктів відповідно до загальновживаних методів підвищення якості, наприклад, каталітичних тощо, або газоподібний продукт, що не конденсується, може бути спалений для виробництва тепла, що застосовується для нагрівання проникного масиву, нагрівання сусіднього або ближнього накопичувального резервуара, опалювання майданчика для технічного обслуговування або приміщень для персоналу, або задоволення інших потреб процесу в теплоті. Споруджена інфраструктура може включати термопари, манометри, витратоміри, датчики розподілу текучих середовищ, датчики вмісту цільового компонента і будь-які інші загальновживані пристрої для контролю процесу, розподілені по всій спорудженій інфраструктурі. Ці пристрої можуть бути функціонально 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 виконано перемішування на місці з використанням, наприклад, ультразвукових генераторів, які з’єднані з проникним масивом. Таке перемішування може полегшити виділення і піроліз вуглеводнів з нижчележачих твердих матеріалів, з якими вони зв'язані. Крім того, достатнє перемішування може скоротити закупорку та агломерацію у всьому об'ємі проникного масиву і в трубопроводах. Фіг. 5 показує, як будь-який з трубопроводів може бути використаний для перенесення теплоти в будь-якій формі з газом, рідиною, або теплом через передавальний пристрій 510, від будь-якого секціонованого герметичного накопичувального резервуара до іншого такого. Потім охолоджене текуче середовище може бути транспортоване через теплопередавальний пристрій 512 в тепловиділяючий відсік 500 або джерело 134 тепла для поглинання додаткової порції тепла з відсіку 500 із зворотною рециркуляцією 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. Фіг. 6 ілюструє споруджену інфраструктуру 600 з контрольованою проникністю, що має проникний масив 605, вміщений всередині замкненого об'єму інфраструктури. У проникний масив може бути вбудована система 610 проміжного збору текучих середовищ для виведення щонайменше частини вивільнених вуглеводнів з проникного масиву. Під час нагрівання проникного масиву з вуглеводневмісного матеріалу вивільняються вуглеводневі продукти та інші текучі середовища. Загалом, переважна більшість вивільнених продуктів являє собою бажані вуглеводневі палива, хоча можуть утворюватися також інші продукти, наприклад, вода, діоксид вуглецю, водень тощо. Ці вивільнені текучісередовища являють собою сукупність 16 UA 104452 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 різноманітних вуглеводнів та інших матеріалів, що мають змінні властивості. По суті буде відбуватися динамічне протікання текучих середовищ, проникаючих через проникний масив, з дуже високим ступенем конвективного змішення. Теплові потоки, що збуджують конвекцію, будуть зумовлювати циркуляцію текучих середовищ із створенням як великомасштабного (у всьому об'ємі проникного масиву), так і маломасштабного локалізованого перемішування цих текучих середовищ. Додатково, було встановлено, що нагрівання у всьому об'ємі проникного масиву можна регулювати ретельно продуманим розміщенням нагрівальних і/або охолоджуючих трубопроводів. Хоча однорідність температури іноді є бажаною метою, температурні градієнти в об'ємі проникного масиву також можуть бути застосовані з користю, щоб сприяти розділенню одержаних текучих середовищ на різні фракції, що витягуються. Виборчим розміщенням систем проміжного збору всередині проникного масиву можна організувати in-situ дистиляційну систему, або сепаратор, що приводиться в дію температурними градієнтами. Можуть бути використані, хоча і набагато складніші в плані формування еквівалентних «теоретичних тарілок» і вибору точок відбору фракцій, фундаментальні принципи розділення і поетапного приведення в рівноважний стан, які застосовуються в проектуванні дистиляційних колон. Незважаючи на деяку загальну схожість, проникний масив і системи проміжного збору також включають істотні нові змінні величини, такі, але що не обмежуються такими, як «вхідний» потік, який виникає з усього проникного масиву як абсолютно не схожий на спеціалізовані один або два вхідних потоки. Відповідно до цього, ці системи проміжного збору або виведення можуть бути розміщені у всьому проникному масиві в трьохмірному просторі, наприклад, з варіаціями по вертикалі і горизонталі, відповідно до різноманітних зон витягання, для одержання бажаної фракції вуглеводневого продукту з кожної зони. Крім того, система проміжного збору може включати спеціально призначені нагрівальні елементи або охолоджуючі елементи, які можуть додатково зумовлювати розділення. Наприклад, в конструкцію можуть бути введені проміжні кип'ятильники і/або проміжні охолоджувачі, щоб селективно відділяти вибрані продукти в різноманітних зонах витягання або конденсувати продукти в інших зонах всередині проникного масиву. Ще одна складність полягає в тому, що поповнення текучих середовищ, що знаходяться в рівноважному стані відбувається швидше з всього об'єму проникного масиву, ніж з призначених для цього впускних каналів. У результаті більш високоякісні продукти можуть потрапити в більш низькі зони витягання, і навпаки. Альтернативно, проникний масив може бути шаруватим, що має градацію вуглеводневмісного матеріалу за якістю. У випадку шаруватого матеріалу, який схильний утворювати більш високоякісні продукти у верхніх ділянках і більш важкі кінцеві продукти в нижніх ділянках, рівноважний стан і розділення різних фракцій може бути інтенсифіковане. Необов'язково, це могло б бути виконане в зворотному порядку, щоб посилити змішення вуглеводневих продуктів, що може діяти як псевдо-протитечійне розділення. У зв'язку з цим система проміжного збору текучих середовищ може включати щонайменше два проміжних місцеположення, які розділені по вертикалі в достатній мірі, щоб забезпечити можливість витягання першої вуглеводневої фракції з нижньої проміжної зони і другої вуглеводневої фракції з верхньої проміжної зони, причому вказана друга вуглеводнева фракція має більш високий усереднений показник API, ніж перша вуглеводнева фракція. Зони витягання загалом можуть бути розташовані віддаленими від стінок накопичувального резервуара, хоча це потрібно не завжди. Як показано в Фіг. 6, система 610 проміжного збору текучих середовищ може включати першу множину лотків, що сполучаються по текучому середовищу 615 у верхній зоні 620 витягання і другу множину лотків, що сполучаються по текучому середовищу 625 в нижній зоні 630 витягання. Лотки можуть мати будь-які придатні форму і глибину. Наприклад, лотки можуть бути прямокутними (наприклад, в формі жолоба), круглими, овальними, квадратними тощо. Хоча показані два комплекти лотків, може бути застосована будь-яка кількість зон з лотками, залежно від розміру накопичувального резервуара і бажаних вуглеводневих продуктів. Як показано, численні розміщені ярусами складені елементи можуть включати зміщені лотки, які включають множину лотків, що сполучаються по текучому середовищу, які так орієнтовані і розміщені ярусами, щоб рідини могли перетікати на нижній ярус. Поверх лотків необов'язково можуть бути розміщені сита 635, щоб запобігти попаданню роздробленого матеріалу або інших твердих речовин в лотки і перешкоджання збору і/або формуванню шарів рідинної фази в кожному лотку. Крім того, один або більше з лотків в кожній зоні витягання може включати стічний канал (не показаний), який дозволяє видаляти текуче середовище з проникного масиву. Такі стічні канали можуть являти собою трубопровід, протікання по якому відбувається під дією сили тяжіння, під тиском і при відкачуванні. 17 UA 104452 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Фіг. 7 показує ще одну систему проміжного збору текучих середовищ, яка являє собою вертикальний конденсатор 700, який може бути використаний як альтернатива або додатково до вищеописаних лотків. Вертикальний конденсатор може бути орієнтований по суті вертикально всередині спорудженої інфраструктури 705 з контрольованою проникністю, що має в ній проникний масив 710. Вертикальний конденсатор може мати центральний охолоджуючий елемент 715, розміщений всередині гільзи 720 конденсатора. Гільза конденсатора може мати отвори для забезпечення сполучення по текучому середовищу з проникним масивом так, щоб пароподібний продукт вуглеводневого продукту конденсувався вздовж центрального охолоджуючого елемента з утворенням рідкого продукту. Гільза може бути сформована із сітчастого матеріалу, сита, перфорованого металевого листа або будь-якого іншого підходящого матеріалу, який дозволяє входити текучим середовищам, але перешкоджає надходженню понадміру великих твердих подрібнених матеріалів, наприклад, достатньо великих, щоб закупорити трубопроводи або зв'язані з ними насосні системи. Загалом, допустимі тверді матеріали з розмірами менш, ніж близько 0,25 дюйма (6,35 мм), залежно від конструкції та обладнання, що використовуються. Центральний охолоджуючий елемент 715 може являти собою охолоджуючий контур, що має хладагент, циркулюючий по довжині елемента. Симетричне центрування центрального охолоджуючого елемента всередині конденсатора не потрібне, і він може бути розміщений в будь-якому положенні або орієнтації, які забезпечують бажану охолоджуючу дію. Придатні хладагенти можуть включати воду, рідкий діоксид вуглецю, охолоджений вуглеводневий продукт, алкіленгліколі, високотемпературні поліалкіленгліколі, фреон R-22, мінеральні масла, безводний аміак, інші загальновживані хладагенти, або тому подібні. Хоча ілюстрована традиційна орієнтація впускного і випускного каналів, можуть бути придатними також інші конструкції, такі як верхній впускний канал і нижній випускний канал. Можуть бути також застосовані численні такі вертикальні конденсатори, розподілені по всьому проникному масиву 710. Такі конденсатори можуть бути незалежними один від одного або з’єднаними паралельно або послідовно. Додаткові необов'язкові конструктивні особливості таких вертикальних конденсаторів можуть включати одну або більше внутрішніх перегородок 725, які селективно розділяють конденсати з різних зон витягання вздовж вертикальної довжини конденсатора. Наприклад, середня зона 730 витягання може бути джерелом більш легких конденсатів, ніж нижня зона 735 витягання. Внутрішні перегородки можуть являти собою плоскі пластини, або можуть мати поглиблену ділянку, де може накопичуватися або збиратися конденсат. Конденсат може бути витягнутий через випускний канал (не показаний), який сполучається по текучому середовищу зі збірником (наприклад, баком, резервуаром, трубопроводом, сепаратором, тощо). Випускний канал може являти собою вертикальний трубопровід, який примикає до охолоджуючого елемента всередині кільцевого простору, або проходить вздовж гільзи 720 конденсатора. Такий вертикальний трубопровід також може сприяти охолоджуванню пари, коли вона надходить в конденсатор, для зниження експлуатаційного навантаження на центральний охолоджуючий елемент. Альтернативно, випускний канал може являти собою трубопровід, що проходить через гільзу, протяжний крізь проникний масив і з’єднаний з випускним трубопроводом, вбудованим в проникний масив, або безпосередньо через одну зі стінок інфраструктури. Додатково, такі вертикальні конденсатори можуть бути застосовані як механізм для відбору проб, щоб відстежувати якість вуглеводневого продукту під час процесу витягання. У ще одному додатковому аспекті в проникний масив під час стадії нагрівання може бути введений воденьдонорний реагент. Реагент як донор водню може мати будь-який склад, який здатний гідрувати вуглеводні і, необов'язково, може діяти як відновник. Необмежуючі приклади придатних воденьдонорних реагентів можуть включати синтетичний газ, пропан, метан, водень, природний газ, конденсат природного газу, промислові розчинники, такий як ацетони, толуоли, бензоли, ксилоли, кумоли, циклопентани, циклогексани, нижчі алкени (С4-С10), терпени, заміщені похідні цих розчинників тощо, і тому подібні. Крім того, витягнуті вуглеводні можуть бути піддані гідрообробці або всередині проникного масиву, або внаслідок, для збору. Переважно водень, відділений від газоподібних продуктів, може бути знову введений в рідкий продукт для модифікування. Як би там не було, гідрообробка або гідродесульфуризація можуть бути дуже корисними для скорочення вмісту азоту і сірки в кінцевих вуглеводневих продуктах. Необов'язково, для полегшення таких реакцій можуть бути введені каталізатори. Додатково, введення легких вуглеводнів в проникний масив може мати результатом реакції риформінгу, які знижують молекулярну масу, в той самий час підвищуючи відношення водню до вуглецю. Це є особливо переважним щонайменше, частково, завдяки високій проникності проникного масиву, наприклад, часто з приблизно 30%-40% -ним вільним поровим об'ємом, хоча поровий об'єм загалом може варіювати від близько 10% до близько 50% порового об'єму. Легкі вуглеводні, які 18 UA 104452 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 можуть бути введені, можуть бути будь-якими, які забезпечують риформінг витягнутих вуглеводнів. Необмежуючі приклади придатних легких вуглеводнів включають природний газ, конденсати природного газу, промислові розчинники, воденьдонорні реагенти та інші вуглеводні, що мають десять або менше атомів вуглецю, і часто п'ять або менше атомів вуглецю. У цей час природний газ є ефективним, зручним і наявним в достатку 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 в проникний масив подачею його через живильний трубопровід, який має відкритий кінець, що сполучається по текучому середовищу з нижньою частиною проникного масиву так, що легкі вуглеводні (які за нормальних експлуатаційних умов є газоподібними) проникають всередину проникного масиву. Альтернативно, той самий підхід може бути застосований до витягнутих вуглеводнів, які спочатку подають в порожній накопичувальний резервуар. Цим шляхом накопичувальний резервуар може діяти як складений бак для продуктів, безпосередньо видобутих в сусідньому накопичувальному резервуарі, і як реактор для риформінгу і підвищення якості. У цьому варіанті виконання накопичувальний резервуар може бути щонайменше частково заповнений рідким продуктом, де газоподібний легкий вуглеводень пропускає через рідкі вуглеводневі продукти, забезпечуючи контакт з ними при температурах і за умов, достатніх для ініціювання риформінгу відповідно до загальновідомих процесів. У рідкий продукт всередині накопичувального резервуара також можуть бути введені необов'язкові каталізатори риформінгу, які включають такі метали, як паладій (Pd), нікель (Ni) або інші придатні каталітично активні метали. Додавання каталізаторів може служити для зниження і/або коректування температури риформінгу і/або тиску для конкретних рідких продуктів. Крім того, накопичувальні резервуари можуть бути без великих зусиль сформовані майже з будь-якою глибиною. Так, оптимальні тиски реакції риформінгу (або тиски екстракції, коли глибина накопичувального резервуара використовується як засіб контролю тиску для витягання з проникного масиву) може бути спроектований на основі гідростатичного тиску, що створюється масою рідини в накопичувальному резервуарі і накопичувального резервуара, що залежить від висоти, тобто, Р = ρgh. Додатково, тиск може значно варіювати по висоті накопичувального резервуара в достатній мірі, щоб створювати численні зони риформінгу і точно відповідні цьому тиски. Загалом, тиски всередині проникного масиву можуть бути достатніми для того, щоб забезпечити можливість витягання тільки рідких продуктів, хоча деякі невеликі об'єми пари можуть утворюватися залежно від конкретного складу проникного масиву. Як загальна методична рекомендація, тиски можуть варіювати в 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 витягнута сира нафта має тонкодисперсні частинки, що осаджуються всередині секціонованих відсіків. Витягнуті текучі середовища і гази можуть бути оброблені для видалення тонкодисперсних частинок і частинок пилу. Відділення тонкодисперсних частинок від бітумінозного сланцю може бути виконане такими способами, але такими, що не обмежуються, як гаряча фільтрація газу, осадження і рециркуляція важкої нафти. Вуглеводневі продукти, витягнуті з проникного масиву, можуть бути далі перероблені (наприклад, очищені) або використані 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 в процес або утилізовані іншим шляхом або ліквідовані. Необов'язково, для збору газів може бути застосоване мобільне обладнання. Ці установки можуть бути без великих зусиль розміщені поблизу від контрольованої інфраструктури, і газоподібні продукти спрямовані в них по підходящих трубопроводах з верхньої частини контрольованої інфраструктури. У ще одному додатковому варіанті виконання услід за первинним витяганням вуглеводневих матеріалів з проникного масиву може бути утилізоване тепло всередині нього. Наприклад, в проникному масиві зберігається велика кількість тепла. В одному необов'язковому варіанті виконання проникний масив може бути промитий текучим середовищем, що служить як теплоносій, такий як вода, з утворенням нагрітого текучого середовища, наприклад, нагрітої води і/або водяної пари. У той самий час цей процес може полегшити видалення деяких залишкових вуглеводневих продуктів завдяки фізичному промиванню відпрацьованих твердих глинистих сланців. У деяких випадках введення води і присутність водяної пари може мати результатом побічні реакції утворення водяного газу і формування синтез-газу. Водяна пара, виведена з цього процесу, може бути використана для приведення в дію генератора, 19 UA 104452 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 спрямована в ще одну ближню 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, в проникному масиві часто залишаються істотні кількості невитягнутих вуглеводнів, дорогоцінних металів, мінералів, бікарбонату натрію або інших промислово цінних матеріалів. Тому в проникний масив може бути вприскнутий або введений селективний розчинник. Типово це може бути зроблене після збору вуглеводнів, хоча визначені селективні розчинники можуть бути переважно використані до нагрівання і/або витягання. Це може бути виконане з використанням одного або більше існуючих трубопроводів або прямим введенням і просоченням через проникний масив. Селективний розчинник або фільтрат може бути вибраний як розчинник для одного або більше цільових матеріалів, наприклад, мінералів, дорогоцінних металів, важких металів, вуглеводнів або бікарбонату натрію. В одному 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 детектованого значення, щоб відповідати законодавчим стандартам або запобігти ненавмисному витоку матеріалів в майбутньому. Більш конкретно, різноманітні стадії витягання можуть бути використані або до, або після нагрівання проникного масиву, для витягання 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 витягання матеріалів може бути виконане до термічної обробки проникного масиву. Стадії витягання можуть включати, але ніяким чином не обмежуються такими, видобуток розчиненням, вилуговування, екстракцію розчинниками, осадження, кислотну обробку (наприклад, соляною кислотою, галогенангідридами кислот тощо), флотацію, обробку іонообмінними смолами, гальваностегію або тому подібні. Наприклад, важкі метали, боксит або алюміній і ртуть можуть бути видалені промиванням проникного масиву підходящим розчинником і рециркуляцією одержаного екстракту через належним чином підібрані іонообмінні смоли (наприклад, у вигляді зерен, мембран тощо). Подібно до цього для подальшого підвищення якості, екстрагування цінних металів і приведення відпрацьованого матеріалу до екологічно прийнятних стандартів можуть бути виконані біоекстракція, біовилуговування, біовитягання 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 окисляти рудну масу або матеріал або целюлозний або інший матеріал біомаси шляхом біологічного окислення перед екстракцією руди розчинником. Наприклад, перфорована труба або інший механізм можуть бути застосовані для введення в проникний масив легкого вуглеводню (наприклад, метану, етану, пропану або бутану), достатнього для стимулювання зростання і дії нативних бактерій. Бактерії можуть бути нативними або введеними, і можуть зростати в аеробних або анаеробних умовах. Такі бактерії можуть виділяти метали з проникного масиву, які потім можуть бути витягнуті промиванням за допомогою прийнятного розчинника або іншими придатними способами витягання. Виділені метали потім можуть бути осаджені з використанням традиційних способів. З проникного масиву під час стадії нагрівання може бути також витягнутий синтез-газ. Різноманітні стадії одержання газу можуть бути реалізовані способами, в яких підвищують або знижують робочі температури всередині замкненого об'єму і коректують інші компоненти, що вводяться в накопичувальний резервуар для одержання синтетичних газів, які можуть включати, але не обмежуються такими, монооксид вуглецю, водень, сірководень, вуглеводні, аміак, воду, азот або різноманітні комбінації їх. В одному варіанті виконання температуру і тиск можна контролювати всередині проникного масиву для зниження викидів СО 2 при витяганні синтетичних газів. Вуглеводневий продукт, витягнутий із споруджених інфраструктур, найчастіше може бути далі перероблений, наприклад, шляхом підвищення якості гідруванням, очищення тощо. Сірка при переробці шляхом гідрування та очищення може бути ізольована в різноманітних спеціальних відсіках для сірки всередині більш великого структурованого відсіку накопичувального резервуара. Спеціальні відсіки для сірки можуть являти собою відпрацьовані 20 UA 104452 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 споруджені інфраструктурі або призначені для мети зберігання та ізоляції після десульфуризації. Подібним чином відпрацьований вуглеводневмісний матеріал, що залишається в спорудженій інфраструктурі, може бути утилізований у виробництві цементу і численних продуктахяк заповнювачів для застосування в будівництві або зміцнення самої інфраструктури або для формування сусідньої 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 в будь-яку конфігурацію або компонування всередині спорудженої інфраструктури можуть бути включені трубопроводи для введення, моніторингу і виведення продуктів або випускні канали для екстрактів. Для відстеження небажаної міграції текучого середовища і вологи поза межами відсіку і спорудженої інфраструктури можуть бути використані свердловини для моніторингу і споруджені шари з геомембран під побудованим герметичним відсіком або зовні нього. Хоча заповнена і підготовлена споруджена інфраструктура часто може бути негайно нагріта для витягання вуглеводнів, це не потрібно. Наприклад, споруджена інфраструктура, яка побудована і заповнена видобутим вуглеводневмісним матеріалом, може бути залишена на місці як достовірний запас. Такі конструкції менш чутливі до вибуху або пошкодження внаслідок терористичних дій і можуть також скласти стратегічні резерви необроблених нафтових продуктів з класифікованими і відомими властивостями, так що економічна цінність може бути підвищена і більш передбачувана. Довготривале зберігання нафти часто стикається з проблемами погіршення якості протягом 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 змішенні 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 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 та способи дозволяють позбутися видалення розріджувача і одночасно підвищують якість бітуму. Таким чином, можуть бути дозволені складні проблеми, що стосуються витягання вуглеводневих рідин і газів з поверхневих або підземних вуглеводневмісних покладів, що розробляються, таких як бітумінозний сланець, бітумінозні піски, буре вугілля і кам'яне вугілля, і з одержаної при збиранні врожаю біомаси. Крім всього іншого, ці способи та 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 витягуються. Цим також вирішуються проблеми забруднення води завдяки більш надійній, більш передбачуваній, продуманій, такій, що піддається спостереженню, ремонтопридатній, такій, що пристосовується, і профілактично ефективній водозахисної конструкції. Хоча описані способи та системи є залежними від умов видобутку, вони не обмежуються або не ускладнюються традиційними наземними (ex-situ, зовнішніми) способами сухої перегонки. Це підхід перевершує достоїнства поверхневої сухої перегонки тим, що забезпечує кращий контроль процесу відносно температури, тиску, швидкостей вприскування, складів рідких середовищ і газу, якості продукту і кращої проникності завдяки обробці та нагріванню видобутого штибу. Ці переваги є явними, тоді як більшість побудованих наземних установок для 21 UA 104452 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 сухої перегонки як і раніше не здатні вирішити проблеми, пов'язані з об'ємами, поводженням і масштабуванням. Інші удосконалення, які можуть бути реалізовані, стосуються захисту навколишнього середовища. Загальновживані наземні установки для сухої перегонки мали проблеми з відпрацьованим глинистим сланцем після того, як він був видобутий і пройшов через наземну установку для сухої перегонки. Відпрацьований глинистий сланець, який був термічно змінений, вимагає спеціального поводження для утилізації та ізоляції від поверхневих дренажних басейнів і підземних водоносних горизонтів. Ці способи та системи вирішують проблеми утилізації і сухої перегонки в унікальному комбінованому варіанті. Що стосується викидів в атмосферу, які також становлять серйозну проблему, типову для попередніх способів наземної сухої перегонки, цей підхід, завдяки його величезній місткості і високій проникності, може забезпечувати більш тривалі часи перебування при нагріванні, і тому більш низькі температури. Одна перевага більш низьких температур в процесі витягання полягає в тому, що утворення діоксиду вуглецю внаслідок розкладання карбонатів у руді бітумінозного сланцю може бути в значній мірі обмежене, тим самим різко знижуючи викиди СО2 і забруднювачів атмосфери. Повинне бути зрозуміло, що вищезгадані компонування є ілюстративними для реалізації принципів даного винаходу. Таким чином, в той час як даний винахід був описаний вище із залученням зразкових варіантів виконання, кваліфікованим фахівцям в цій галузі технології буде очевидно, що множина модифікацій та альтернативних компонувань може бути зроблена без виходу за межі принципів і концепцій винаходу, як викладених в пунктах патентної формули. Посилальні позиції 100 секційний локалізуючий та екстракційний накопичувальний резервуар 102 зовнішні бокові стінки 104 внутрішні стінки 106 поверхня ґрунту 108 ґрунт 110 похила ділянка 112 непроникний шар підстилаючої породи 116 покриваюча порода 118 трубчасті нагрівальні магістралі 120 роздроблений матеріал 122 герметизовані відсіки 124 дренажні труби 126 труби для збору або введення газів 128 трубопровід 130 вимірювальні пристрої або датчики 132 комп’ютерний пристрій 133 дренажна система 134 джерело тепла 136 збірний бак 138 непроникна бар’єрна зона 140 конденсатор 141 бак 142 пробурена свердловина 143 блок 144 викиди в атмосферу 146 набиті камінням сітчасті ящики (габіони) 148 геотекстильний матеріал 150 лінії електропередачі 162 глина 164 утрамбований насип або привізний матеріал 166 цемент або вогнетривкий цемент матеріал 168 синтетична геомембрана, облицювання або ізоляція 170 стінова бар’єрна конструкція 200 відкрита обробка 230 жолоб 232 транспортер 300 поверхня землі 302 насип 306 дерева 22 UA 104452 C2 5 10 15 500 тепловиділяючий відсік 510 передавальний пристрій 512 теплопередавальний пристрій 522 відсік призначення 600 споруджена інфраструктура 605 проникний масив 610 система проміжного збору текучих середовищ 615, 625 текуче середовище 620 верхня зона витягання 630 нижня зона витягання 635 сита 700 вертикальний конденсатор 705 споруджена інфраструктура з контрольованою проникністю 710 проникний масив 715 центральний охолоджуючий елемент 720 гільза конденсатора 725 внутрішня перегородка 730 середня зона витягання 735 нижня зона витягання 20 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 40 45 50 55 1. Спосіб збирання вуглеводневого продукту, який включає стадії, в яких: a) формують споруджену інфраструктуру з контрольованою проникністю, яка визначає по суті замкнений об'єм, b) формують проникний масив з роздробленого вуглеводневмісного матеріалу всередині замкненого об'єму, c) нагрівають проникний масив достатньою мірою для вивільнення з нього вуглеводневого продукту так, що вуглеводневмісний матеріал є по суті нерухомим під час нагрівання, і d) збирають щонайменше частину вуглеводневого продукту з системи проміжного збирання текучих середовищ, яка розміщена всередині проникного масиву. 2. Спосіб за п. 1, в якому система проміжного збирання текучих середовищ включає щонайменше два проміжних місцеположення, які розділені по вертикалі достатньою мірою, щоб забезпечити можливість витягання першої вуглеводневої фракції з нижнього проміжного місцеположення і другої вуглеводневої фракції з верхнього проміжного місцеположення, причому вказана друга вуглеводнева фракція має більш високий усереднений показник АРІ, ніж перша вуглеводнева фракція. 3. Спосіб за п. 1, в якому система збирання текучих середовищ додатково включає численні розміщені ярусами складені елементи, які включають численні лотки, що сполучаються по рідкому середовищу. 4. Спосіб за п. 1, в якому стадія збирання включає конденсування щонайменше частини вуглеводневого продукту з утворенням рідкого продукту у вертикальному конденсаторі, розміщеному всередині проникного масиву. 5. Спосіб за п. 4, в якому вертикальний конденсатор включає центральний охолоджуючий елемент, розміщений всередині гільзи конденсатора, що має отвори для можливості сполучення по текучому середовищу з проникним масивом так, що пароподібний продукт вуглеводневого продукту конденсується вздовж центрального охолоджуючого елемента з утворенням рідкого продукту, причому спосіб додатково включає стадію, в якій рідкий продукт виводять з вертикального конденсатора. 6. Спосіб за п. 1, в якому споруджена інфраструктура з контрольованою проникністю по суті не містить непорушених геологічних формацій. 7. Спосіб за п. 1, в якому контрольовану інфраструктуру формують в безпосередньому контакті зі стінками викопаного покладу вуглеводневмісного матеріалу. 8. Спосіб за п. 1, в якому контрольована інфраструктура є такою, що вільно стоїть. 9. Спосіб за п. 1, в якому видобутий вуглеводневмісний матеріал включає бітумінозний сланець, бітумінозні піски, кам'яне вугілля, буре вугілля, бітум, торф або їх комбінації. 10. Спосіб за п. 1, в якому проникний масив додатково включає домішку або біомасу. 11. Спосіб за п. 1, в якому проникний масив має вільний поровий об'єм від близько 10 % до близько 50 % від загального об'єму проникного масиву. 23 UA 104452 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 12. Спосіб за п. 1, в якому стадія нагрівання включає введення нагрітих газів в 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. Спосіб за п. 13, в якому нагрівальні трубопроводи сполучаються по рідкому середовищу з джерелом тепла, і додатково включає стадію, в якій нагрівальне текуче середовище циркулює в замкненому контурі через нагрівальні трубопроводи достатньою мірою, щоб запобігти значному масоперенесенню між нагрівальним текучим середовищем і проникним масивом. 15. Система для збирання вуглеводневого продукту, яка включає споруджену інфраструктуру з контрольованою проникністю, що включає: a) накопичувальний резервуар з контрольованою проникністю, що визначає по суті замкнений об'єм, b) роздроблений вуглеводневмісний матеріал всередині замкненого об'єму, що формує проникний масив з вуглеводневмісного матеріалу, і c) систему проміжного збирання текучих середовищ, розміщену всередині проникного масиву і призначену для виведення вуглеводневого продукту з проникного масиву. 16. Система за п. 15, в якій система проміжного збирання текучих середовищ додатково включає вертикальний конденсатор, що має центральний охолоджуючий елемент, розміщений всередині гільзи конденсатора, що має отвори, для можливості сполучення по рідкому середовищу з проникним масивом так, що пароподібний продукт вуглеводневого продукту конденсується вздовж центрального охолоджуючого елемента з утворенням рідкого продукту. 17. Система за п. 15, в якій система проміжного збирання текучих середовищ включає щонайменше два проміжні колектори, які віддалені один від одного по вертикалі достатньою мірою, щоб забезпечити можливість витягання першої вуглеводневої фракції з нижнього проміжного місцеположення і другої вуглеводневої фракції з верхнього проміжного місцеположення, причому вказана друга вуглеводнева фракція має вищий усереднений показник АРІ, ніж перша вуглеводнева фракція. 18. Система за п. 17, в якій щонайменше два проміжні колектори включають численні лотки, сполучені по текучому середовищу, які так орієнтовані та розташовані ярусами з можливістю перетікання рідин на нижній ярус. 19. Система за п. 15, в якій система проміжного збирання текучих середовищ включає щонайменше два стічні канали, які дозволяють видаляти вуглеводневий продукт з вибраних місцеположень всередині проникного масиву. 20. Система за п. 15, в якій контрольовану інфраструктуру сформовано в безпосередньому контакті зі стінками викопаного покладу вуглеводневмісного матеріалу. 21. Система за п. 15, в якій контрольована інфраструктура є такою, що вільно стоїть. 22. Система за п. 15, в якій роздроблений вуглеводневмісний матеріал включає бітумінозний сланець, бітумінозні піски, кам'яне вугілля, буре вугілля, бітум, торф або їх комбінації, або по суті складений з них. 23. Система за п. 15, в якій проникний масив має вільний поровий об'єм від 10 % до близько 50 % від загального об'єму проникного масиву. 24. Система за п. 15, яка додатково включає газоподібне джерело тепла, функціонально зв'язане з накопичувальним резервуаром з контрольованою проникністю і призначене для спрямування нагрітого газу в проникний масив для конвективного нагрівання його. 25. Система за п. 15, яка додатково включає численні трубопроводи, вбудовані всередину проникного масиву, причому щонайменше деякі з численних трубопроводів являють собою нагрівальні трубопроводи. 26. Система за п. 25, в якій нагрівальні трубопроводи термічно зв'язані з джерелом тепла і вбудовані в проникний масив з утворенням замкненої нагрівальної системи, що по суті не має масоперенесення між проникним масивом і нагрівальними текучими середовищами всередині нагрівальних трубопроводів. 27. Система за п. 15, в якій контрольована інфраструктура має основу опорної системи із земляних матеріалів або місцевий поверхневий рельєф як підлогу. 28. Система за п. 15, в якій площа поверхні контрольованої інфраструктури в горизонтальній проекції становить від 0,5 до 5 акрів. 29. Система за п. 15, в якій контрольована інфраструктура має бічні стінки, сформовані у вигляді берм з ущільненого матеріалу. 30. Система за п. 15, в якій контрольована інфраструктура містить бентонітову глину. 24 UA 104452 C2 5 10 31. Спосіб за п.1, в якому контрольована інфраструктура має основу опорної системи із земляних матеріалів або місцевий поверхневий рельєф як підлогу. 32. Спосіб за п. 1, в якому площа поверхні контрольованої інфраструктури в горизонтальній проекції становить від 0,5 до 5 акрів. 33. Спосіб за п. 1, в якому контрольована інфраструктура має бічні стінки, сформовані у вигляді берм з ущільненого матеріалу. 34. Спосіб за п. 1, в якому контрольована інфраструктура містить бентонітову глину. 35. Система за п. 17, в якій згадані щонайменше два проміжні колектори додатково включають щонайменше одне з наступного: проміжні кип′ятильники, проміжні холодильники, розділені по вертикалі проміжні місцеположення витягання, лотки і вертикальні конденсатори. 25 UA 104452 C2 26 UA 104452 C2 27 UA 104452 C2 28