CN104541021A - 油页岩加工中减少残留烃累积的操作方法 - Google Patents

Abstract

在加工期间减少残留烃累积的方法可包括在密闭结构(602)内形成粉碎的含烃材料的可渗透体(608)。初级液体收集系统(610)位于可渗透体的下部中。初级液体收集系统(610)具有用于收集和移出液体的上表面。初级液体收集系统(610)下方的粉碎的含烃材料形成非生产区(616)。至少一部分可渗透体(608)被加热至生产温度以上的整体温度，其足以在生产区(614)内从其中移出烃，其中非生产区(616)中的条件被保持在生产温度以下。

Description

油页岩加工中减少残留烃累积的操作方法

相关申请

本申请要求于2012年6月13日提交的美国临时专利申请号61/659,252的优先权，其通过引用并入本文。

背景技术

尽管价格增加以及其它经济和地理政治因素，但是对化石燃料的全球及国内需求持续增长。随着此类需求持续增长，对发现另外经济可行的化石燃料来源的研究和调查相应增加。历史上，很多人已经意识到例如贮存在油页岩、煤和沥青砂矿床中的巨量能量。然而，这些来源就经济竞争性回收而言保持为有难度的挑战。加拿大沥青砂已经显示这些尝试可以是富有成效的，尽管很多挑战仍然存在，包括环境影响、产品质量和工艺时间以及其它。

全球油页岩储量的估计值在两万亿到几乎七万亿桶油的范围内，这取决于估计的来源。无论如何，这些储量代表着巨大的容量并且依然是基本上未开发的资源。大量的公司和投资者继续研究和测试从这类储量中回收油的方法。

油页岩加工的近期进展包括工艺，其中压碎的油页岩被放置在土制蓄积池内并被加热以从油页岩中移出烃。该技术大体描述在美国专利号7,862,705中。通过多种排放系统和收集系统，产生的烃可被移出。然而，土制蓄积池被设计为在完成移出工艺时留在原处并且基本上原状的。长期稳定性和环境影响的消除或减少可以是设计和操作这类系统的重要考量。

发明内容

在加工期间减少残留烃累积的方法可包括在密闭结构内形成粉碎的含烃材料的可渗透体。初级液体收集系统位于可渗透体的下部中。初级液体收集系统具有用于收集和移出液体的上表面。尽管大部分粉碎的含烃材料被定向为在初级收集系统上方，但是一部分粉碎的含烃材料位于初级液体收集系统下方并形成非生产区。至少一部分可渗透体被加热至生产温度以上的整体温度(平均温度，bulk temperature)，其足以从其中移出烃，而非生产区中的条件被保持在生产温度以下。

此外，构造化渗透性控制基层结构可包括渗透性控制蓄积池，其限定了基本上密闭体积。通常，蓄积池至少部分由土制材料形成。粉碎的含烃材料被定向为在密闭体积内形成含烃材料的可渗透体。含烃材料可以是油页岩、煤、沥青砂、木质素、沥青、泥煤或任何其它富烃材料。初级液体收集系统位于可渗透体的下部中，同时一部分可渗透体位于初级液体收集系统下方。初级液体收集系统具有用于在生产和加热期间收集和移出液体的上表面。在初级液体收集系统下方的粉碎的含烃材料部分形成非生产区，可保持其中的条件以避免在非生产区内形成或收集大量烃产物。

因此相当宽泛地概括的本发明的重要特征越多，使得下面的其具体实施方式可被更好理解，并且使得本发明对技术领域的贡献可被更好领会。根据下列本发明的具体实施方式，连同附图和权利要求书，本发明的其它特征将变得显而易见，或可通过本发明的实践了解本发明的其它特征。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的构造化渗透性控制基层结构的侧面局部剖视示意图。

图2是根据本发明的一个实施方式的多个渗透性控制蓄积池的顶视图和平面图。

图3是根据本发明的一个实施方式的渗透性控制蓄积池的侧面剖视图。

图4是根据本发明的一个实施方式的构造化基层结构的一部分的示意图。

图5是根据本发明的一个实施方式的渗透性控制蓄积池的侧面剖视图。

图6是根据本发明的一个实施方式的渗透性控制蓄积池的侧面剖视图。

图7是根据本发明的一个实施方式的构造化渗透性控制基层结构的各种组件的温度廓线。

应当注意，所述附图仅仅是例证本发明的几个实施方式并且因此无意限定本发明的范围。此外，所述附图一般未按比例绘制，而是为在图解本发明的各方面时方便和清晰起见而草拟的。

具体实施方式

尽管以足够的细节描述这些示例性的实施方式以使本领域普通技术人员能够实践本发明，但应当理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可实现其它实施方式，并对本发明做出多种改变。因此，下列本发明的实施方式的更具体描述不意欲限制要求保护的本发明的范围，而只为说明的目的被提供，并且不限制于描述本发明的特征和特性，以提出本发明操作的最佳模式，并且足够使本领域技术人员实践本发明。因此，本发明的范围仅仅由所附的权利要求限定。

定义

在描述和要求保护本发明时，将使用下列术语。单数形式“一(a)”、“一(an)”和“所述(the)”包括复数指代，除非上下文另外明确规定。因此，例如，提及“一个壁”包括提及一个或多个这样的结构，“一种可渗透体”包括提及一种或多种这样的材料，和“一个加热步骤”是指一个或多个这样的步骤。

如本文所使用，“基准面下(below grade)”和“地基”是指在构造化结构下的支撑土壤或泥土的基础。因此，当岩石、土壤或其它材料被从一个位置去除或挖掘时，表面基准水平面遵循挖掘的轮廓。术语“原位”、“在地层中”和“地下”因此是指在基准面下的活动或位置。

如本文所使用，“构造化基层结构”是指基本上完全人造的结构，其与通过修改或填充现有地质地层的孔隙形成的冷冻壁、硫壁或其它屏障相反。

构造化渗透性控制基层结构优选基本上不含原状地质地层，尽管该基层结构可以邻近或直接接触原状地层而形成。此种控制基层结构可以是独立的或通过机械方法、化学方法或此类方法的组合连接至原状地层，例如利用锚、系材或其它适当的硬设备螺栓连接到该地层中。

如本文所使用，“粉碎的”是指将地层或较大团块破裂成碎块。粉碎的团块可以被破碎或以其它方式破裂为碎片。

如本文所使用，“土制材料”是指天然材料，其回收自土地，仅进行机械改进，例如但不限于粘土(例如膨润土)、砾石、岩石、压实填充物、土壤等等。例如，砾石可与水泥结合形成混凝土。经常地，膨润土改造土壤可与水结合形成充当流体屏障的水合膨润土层。

如本文所使用，“含烃材料”是指可从中提取或得到烃产物的任何含烃的材料。例如，烃可作为液体被直接提取、经由溶剂提取被移出、被直接蒸发或以其它方式从材料中移出。然而，许多含烃材料包含通过加热和热解作用而被转化为烃的干酪根或沥青。含烃材料可包括但不限于油页岩、沥青砂、煤、褐煤、沥青、泥煤和其它富含有机物岩石。

如本文所使用，“蓄积池(impoundment)”是指设计为容纳或保持流体和/或固体可移动材料的累积的结构。蓄积池通常源于至少一大部分地基和来自土制材料的结构支撑。因此，本发明的控制壁不总是具有与形成它们的土地和/或原生地层无关的独立强度或结构完整性。

如本文所使用，“可渗透体”是指具有相对高的渗透性的粉碎的含烃材料的任何团块，该相对高的渗透性超过相同组成的固体原状地层的渗透性。适用于本发明的可渗透体可具有大于大约10％的空隙空间，并通常具有大约20％至40％的空隙空间，尽管其它范围可以是合适的。允许高渗透性促进了通过对流作为主要的传热而对可渗透体加热，同时也大大降低了与压碎成微细大小相关的成本，例如低于大约1到大约0.5英寸。

如本文所使用，“壁”是指具有渗透性控制作用以将材料限制在密闭体积内的任何构造化特征，该密闭体积至少部分由控制壁限定。壁可以以任何方式定向，例如垂直，尽管限定密闭体积的顶部、底部和其它轮廓也可以是如本文所使用的“壁”。

如本文所使用，“开采的”是指从原始地层或地质位置被移出或扰动到第二和不同位置的材料。通常地，可通过破碎、压碎、爆炸引爆或其它方式从地质地层中移出材料而产生开采的材料。

如本文所使用，“基本上静止的”是指当烃从含烃材料移出时，几乎不动的材料定位，其允许一定程度的下沉和/或沉降。在一些情况下，这样的沉降可造成超过40％的下沉，但是这样的材料移动受限于材料的压实程度，而不是整体移动或循环。与此相反，含烃材料的任何循环和/或流动——例如在流化床或旋转干馏器中发现的——涉及含烃材料的高度显著移动和处理。

如本文所使用，“基本上的”当用于指材料的量或数量或其具体特征时，是指足以提供该材料或特征被意图提供的效应的量。在一些情况下，可允许的精确的偏差度可取决于具体的上下文。类似地，“基本上不含的”等是指在组成中缺乏所指的要素或试剂。特别地，被鉴定为“基本上不含的”的要素或者完全不存在于组成中，或者仅以足够小以致对该组成不具有可测量影响的量被包括。

如本文所使用，“大约”是指基于代表所指特定性质的实验误差的偏差度。术语“大约”提供的范围将取决于具体的上下文以及特定的性质并且是本领域技术人员能够容易辨别的。术语“大约”不意欲扩大或限制可另外被赋予特定值的等价物的程度。此外，除非另有说明，术语“大约”将明确地包括“精确地”，与下面关于范围和数值数据的讨论一致。

如本文所使用，“邻近的”是指两个结构或要素的接近度。特别地，被认定为“邻近的”要素可以是邻接的或者连接的。这样的要素也可以是靠近的或相互接近的，而不必要相互接触。在一些情况下，接近度的精确程度可取决于具体的上下文。

浓度、尺寸、数量及其他数值数据在此可以以范围形式呈现。应当理解，这样的范围形式仅仅为方便以及简洁起见而使用的，并且应当被灵活地解释为不仅包括作为该范围界限明确叙述的数值，而且包括包含在该范围内的全部单个数值或亚范围，如同各数值以及亚范围被明确地叙述。例如，大约1至大约200的范围应当被解释为不仅包括明确叙述的1和大约200的界限，而且包括单个大小，诸如2、3、4、以及亚范围诸如10至50、20至100等。

如本文所用，为方便起见，多个项、结构成分、组成元素和/或材料可以在共同列表中呈现。然而，这些列表应当被理解为如同该列表的每个成员各自地被确定为单独且独特的成员。因此，在没有相反表示的情况下，此类列表的单个成员都不应当仅仅基于它们呈现在共同组中而被解释为同一列表任何其它成员的事实上的等价物。

任何方法或工艺权利要求中叙述的任何步骤可以以任何顺序执行，并且不限制于权利要求中呈现的顺序。仅当对于具体的权利要求中，所有下列条件呈现在该限制中时：a)“用于……的手段”或“用于……的步骤”被明确叙述；和b)相应的功能被明确叙述，将采用手段加功能(Means-plus-function)限制或步骤加功能限制。支持手段加功能的结构、材料或行动在本文说明书中明确叙述。因此，本发明的范围应当仅由所附的权利要求和它们的法定等价物决定，而不是由本文给出的说明书和实施例决定。

减少残留烃

在加工期间减少残留烃累积的方法可包括在密闭结构内形成粉碎的含烃材料的可渗透体。初级液体收集系统位于可渗透体的下部中。初级液体收集系统具有用于收集和移出液体的上表面，而初级液体收集系统下方的粉碎的含烃材料形成非生产区。至少一部分可渗透体被加热至生产温度以上的整体温度，其足以从其中移出烃。在整个过程中，非生产区中的条件被保持在生产温度以下。

通常，本方法可提供在构造化渗透性控制基层结构内从含烃材料中回收烃而不累积不想要的残留烃的有效手段。在初级液体收集系统下方或在操作期间可流动的烃不被从蓄积池移出的其它位置中，可消除或减少可流动的烃的累积。通常，构造化基层结构限定了基本上密闭体积，其中开采的或收获的含烃材料可被引入控制基层结构以形成含烃材料的可渗透体。控制基层结构可通常由至少部分的土制材料形成，以形成对来自蓄积池流体不受控制的漏出的屏障。可渗透体可被加热而足以从其中移出烃。因为构造化基层结构是固定结构，所以在加热期间含烃材料为基本上静止的。被移出的烃可被收集用于进一步加工、用在该工艺中和/或按所回收的使用。

因此，构造化渗透性控制基层结构可包括渗透性控制蓄积池，其限定了基本上密闭体积；密闭体积内的粉碎的含烃材料，其形成了含烃材料的可渗透体；和位于可渗透体下部中的初级液体收集系统。进一步地，构造化渗透性控制基层结构可任选地进一步包括位于初级液体收集系统下方的次级液体收集系统。

本发明这些方面的每一方面在下面进一步详细地进行描述。可利用现有的基准面作为构造化基层结构的底部支撑和/或作为侧壁支撑而形成构造化渗透性控制基层结构。例如，控制基层结构可作为独立结构形成，即只利用现有的基准面作为底部，其中侧壁是人造的。可选地，控制基层结构可在挖掘的坑内形成。无论如何，本发明的控制基层结构总在基准面以上形成。

本发明的构造化渗透性控制基层结构可包括渗透性控制蓄积池，其限定了基本上密闭体积。本发明的渗透性控制蓄积池基本上不含原状地质地层。具体而言，蓄积池的渗透性控制方面可被完全构造化并且人造为单独的隔离机构，用以防止材料不受控制的移动到或移动出密闭体积。在一个实施方式中，构造化渗透性控制基层结构可包括含烃材料的可渗透体、细砾层、膨润土改造土壤的流体屏障层(BAS层)和邻近的原生地层。

因此，在一个实施方式中，本构造化渗透性控制基层结构可在具体的温度廓线下被加热和/或冷却以基本上消除或最小化不想要的累积的烃材料的形成。如本文所讨论，可操作本基层结构以加热至少一部分可渗透体至生产温度以上的整体温度，其足以从其中移出烃，其中非生产区中的条件被保持在生产温度以下。在一个方面，基层结构可具有至少200°F至900°F的范围的生产温度。在另一个方面，基层结构可具有超过200°F至900°F的范围的整体温度。在一个详细的方面，整体温度可在400°F和900°F之间。

为了减少或消除保留在非生产区中的液体的数量，可保持数个条件。如上所讨论，在系统操作期间，液体收集系统以下的温度可被保持在相应的含烃材料的生产温度以下。结果，非生产区中的材料不产生烃。进一步地，可保持蓄积池屏障层的流体屏障属性。例如，当使用膨润土改造土壤(BAS)时，只要BAS层是含水的，就可保持流体屏障属性。在操作期间，可通过保持整个BAS层的温度低于大约212°F或更典型的低于大约200°F而保持水合作用，以便避免热点和BAS的局部脱水。此外或可选地，本基层结构可进一步包括水合作用保持机构，以水合化BAS层。这样的水合作用机构可包括导管、管道或灌溉通道，以向BAS层提供水。水合作用保持机构可位于不连续的位置或连续地环绕基层结构的周界，使得实现BAS层的充足的和一致的水合作用。

除了上述，在一个实施方式中，可渗透体可包括位于初级液体收集系统下方的次级液体收集系统。在一个方面，次级液体收集系统可具有上表面，其具有比初级液体收集系统的上表面更大的表面积。因此，在一个方面，如下面结合图7更充分描述的，从顶视平面图次级液体收集系统可限制初级液体收集系统。

如本文所述，任选的专用冷却导管可被用于帮助控制加热。在另一个实施方式中，用于加热导管的加热材料可用冷却材料替换。另外地，能够形成高温水泥浆的沉淀盐可被连同基层结构使用，包括形成BAS层和细砾层。在一个方面，沉淀盐可沉积在这样的层之前或之后。进一步地，沉淀盐可被用在基层结构的选择性部分中，例如基层结构的底部。这样的沉淀盐可制造流体边界。这样的盐的非限制性实例包括碳酸钙、氯化钙、氯化钠等等。在一个实施方式中，顶替液可被用于促使不想要的或累积的烃进入收集系统，例如初级液体收集系统。在另一个实施方式中，烃凝胶剂可被用于固定累积的烃以及帮助消除基层结构内不想要的烃形成路径，例如，在初级液体收集系统和BAS层之间的界面处。烃凝胶剂的非限制性实例可包括羧酸铝盐、磷酸酯(例如购自Weatherford International and ChemPlex Ltd.的凝胶剂)、磷酸铝酯等等。

在一个实施方式中，渗透性控制蓄积池可以沿着挖掘的含烃材料矿床的壁形成。例如，油页岩、沥青砂或煤可以从矿床中采出以形成大约对应于期望的蓄积池密闭体积的凹穴。所挖掘的凹穴然后可以用作建立渗透性控制蓄积池的形式和支撑。

在一个可选的方面，至少一个另外的已挖掘含烃材料矿床可以形成，以便可以操作多个蓄积池。此外，这样的构造可以促进采出材料的运输距离减小。具体地，用于任何特定密闭体积的采出含烃材料可以从邻近的已挖掘含烃材料矿床中采出。以此种方式，可以建造构造化结构的网格，以便采出的材料可以被立即且直接地装填到邻近的蓄积池中。

含烃矿床的开采和/或挖掘可使用任何合适的技术完成。可使用常规的露天开采，但也可利用可选的挖掘机而没有要求输送开采的材料。

蓄积池可以由任何适宜的材料形成，该材料为通过蓄积池壁的材料传递提供隔离。以这样的方式，在控制基层结构操作期间，壁的完整性被保持，足以基本上阻止流体不受控制的迁移到控制基层结构的外面。用于形成构造化渗透性控制基层结构的蓄积池的适当材料的非限定性实例可以包括粘土、膨润土(例如包括包含蒙脱石的至少一部分膨润土的粘土)、压实填充物、耐火水泥、水泥、合成的土工格栅、玻璃纤维、钢筋、纳米碳富勒烯(fullerene)添加剂、填充的土工布袋、聚合物树脂、耐油的PVC衬里或其组合。对于形成蓄积池的大规模操作，至少部分的土制材料可提供有效的屏障。改造的水泥复合物(ECC)材料、纤维增强的复合材料等可以是特别坚固的并且可以被容易改造以满足给定装置的渗透性和温度容限要求。

作为一般的方针，在基层结构的操作温度下具有低渗透性和高机械完整性的材料是优选的，但不是必需的。例如，熔点在基层结构最高操作温度以上的材料可用于在加热和回收期间及之后保持防漏(containment)。然而，如果非加热缓冲区被保持在壁与可渗透体的加热部分之间，也可以使用较低温度的材料。这样的缓冲区可在6英寸至50英尺的范围，这取决于用于蓄积池的特定材料以及可渗透体的组成。在本发明的另一个方面，蓄积池的壁可以是耐酸、耐水和/或耐盐水的，例如足以耐受暴露于溶剂回收和/或用酸性或盐水溶液的漂洗，以及暴露于蒸汽或水。对于沿着地层或其它固体支撑而形成的蓄积池壁，该蓄积池壁可由喷涂水泥浆、喷涂液体乳液或其它喷涂材料——例如可喷涂的耐火级水泥浆形成，所述可喷涂的耐火级水泥浆针对地层形成密封并产生渗透性控制蓄积池壁。蓄积池壁可以是基本上连续的，以便蓄积池限定足以阻止流体除限定的进口和出口——例如如本文讨论经由导管等——以外大量移入蓄积池或从蓄积池移出的密闭体积。以此种方式，蓄积池可容易地满足政府流体迁移规定。可选地，或与制造的屏障结合，部分蓄积池壁可以是原状地质地层和/或压实土。在这样的情况下，构造化渗透性控制基层结构是可渗透和不可渗透壁的结合，如在下面更详细地描述的。

在一个详述的方面，加工前或加工后的一部分含烃材料可被用作水泥加固和/或水泥基底，其然后在合适位置被倾注，以形成控制基层结构的部分或全部壁。这些材料可在合适位置形成或可预先形成，然后在现场组装以形成整体的蓄积池结构。例如，蓄积池可以通过在合适位置铸造形成单一体、挤出、预成形件或预制件的堆叠、通过水泥浆(水泥、ECC或其它合适的材料)连接的混凝土板材、膨胀形式等而构造。这些形式可以依地层建造或可以是独立的结构。形式可以由任何合适的材料构造，例如但不限于钢、木材、玻璃纤维、聚合物等。形式可以在合适位置组装或可以利用起重机或其它合适的机构定向。可选地，构造化渗透性控制基层结构可由用致密充填材料按层组装的筐和/或土工合成织物形成。可以添加任选的粘合剂，以增强渗透性控制壁的压实程度。控制基层结构可任选地包含或主要由密封剂、水泥浆、钢筋、合成粘土、膨润土、粘土衬砌、耐火水泥、高温土工膜、排水管、合金片或其组合构成。

在一个实施方式中，蓄积池壁和底部的构造可以包括固有的或操纵的低质页岩与砂、水泥、纤维、植物纤维、纳米碳、碎玻璃、增强钢、改造的碳增强栅格、钙等的任何组合的多个压实层。除这样的复合材料壁之外，可以采用通过其它不渗透性工程而抑制长期的流体和气体迁移的设计，其包括但不限于衬里、土工膜、压实土壤、输入砂、砾石或岩石和重力排水线路，从而使流体和气体远离不透水层而移动到出口。因为开采过程的情况可以规定遵循最佳矿石品级开采，蓄积池底部和壁结构可以但不必包括上阶的或下阶的斜坡或台阶。在任何这样的上阶的或下阶的应用中，底部水平和防漏壁构造通常可以向一侧或特定的中央储集区(或多个储集区)排出或倾斜，以通过重力排水帮助移出流体。

任选地，密闭容器壁和底部构造可以包括绝热体，其防止热从构造化基层结构向外传递或从主构造化防漏密闭容器内的内部密闭容器或导管向外传递。绝热体可包括制造的材料、水泥或各种其它材料，其比周围物体即可渗透体、地层、邻近的基层结构等的导热性小。绝热屏障也可在可渗透体内、沿着蓄积池壁、顶部和/或底部形成。任选的绝热材料可包括生物可降解绝热材料，例如大豆绝热体等。这与这样的实施方式一致，其中蓄积池是单一应用体系，以便绝热体、管和/或其它组件可以具有相对低的使用寿命，例如小于1-2年。这可以降低设备成本以及减少长期的环境影响。

本文呈现的结构和方法可在几乎任何规模下应用。较大的密闭体积和增加的蓄积池数量可容易地产生相当于或超过较小构造化基层结构的烃产物和性能。作为说明，在顶部平面表面积中，单蓄积池的尺寸范围可从数十米到数十英亩。最佳的蓄积池尺寸可改变，这取决于含烃材料和操作参数，然而，预期的合适面积范围可以是在顶部平面表面积中大约二分之一英亩至五英亩。

该方法和基层结构可用于从多种含烃材料中回收烃。一个具体的优势是在控制被引入密闭体积中的可渗透体的粒径、条件和组成方面的宽自由度。可被处理的开采的含烃材料的非限制性实例包括油页岩、沥青砂、煤、褐煤、沥青、泥煤或其组合。在一些情况下，可以期望提供单一类型的含烃材料，使得可渗透体主要由上述材料之一组成。然而，可渗透体可以包括这些材料的混合物，以便可以调节等级、含油量、含氢量、渗透性等以实现期望的结果。进一步地，不同的烃材料可处于多个层中或以混合的方式，例如结合煤、油页岩、沥青砂、生物质和/或泥煤。

在一个实施方式中，为最优化的原因，含烃的材料可被归类到主构造化基层结构内的各种内部密闭容器中。例如，当油页岩地层被开采时，被开采的油页岩地层的层和深度可能在某些深度的生产层中更富集。一旦为放置在密闭容器爆炸、开采、铲起和拖拉，更富集的含油矿石可以通过富集度分类或混合，以便实现最佳产量、更快回收，或实现各蓄积池内的最佳平均。进一步地，提供不同组成的层可具有额外的益处。例如，下层沥青砂可定向为在上层油页岩的下方。通常，该上下层可以相互直接接触，尽管这不是必需的。如在下面更详细的描述的，上层可包括嵌入其中的加热管。加热管可加热油页岩，使足以释放包括短链液烃——其可充当从沥青砂中移出沥青的溶剂——的干酪根油。以这种方式，为增强从下层移出沥青，上层充当原位溶剂来源。下层内的加热管是任选的，以便下层可不含加热管或可包括加热管，这取决于从上层和任何其它热源经由向下经过液体传递的热量。选择性控制可渗透体的特征和组成的能力在最佳化油产量和质量方面增加了显著量的自由度。进一步地，释放的气体和液体产物充当原位生产的溶剂，其补充干酪根移出和/或从含烃材料中额外的烃移出。

任选地，可渗透体可以进一步包含添加剂或生物质。添加剂可以包括任何作用是提高移出的烃的质量的组分，例如API增加、粘度减小、流动性改善、剩余页岩的润湿度降低、硫减少、氢化剂减少等。合适的添加剂的非限制性实例可包括沥青、干酪根、丙烷、天然气、天然气凝析油、原油、精炼底部残留、沥青质、常用溶剂、其它稀释剂和这些材料的组合。在一个具体的实施方式中，添加剂可包括流动改善剂和/或氢供体剂。一些材料可以充当两种或任一种试剂以改善流动或作为氢供体。这样的添加剂的非限制性实例可包括甲烷，天然气凝析油，例如丙酮、甲苯、苯等常用溶剂和上面列出的其它添加剂。类似地，可使用已知的添加剂和方法实现含烃材料的生物羟基化，以形成合成气或其它较轻重量的产物。也可以以相似的方式使用其它酶或生物催化剂。进一步地，人造材料也可被用作添加剂，例如但不限于轮胎、聚合物废品或其它含烃材料。

遍及可渗透体的粒径可相当大地改变，这取决于材料类型、期望的加热速率和其它因素。作为一般的方针，可渗透体可包括大约1/8英寸至大约6英尺的颗粒，并且在一些情况下小于1英尺，以及在其它情况下小于大约6英寸。然而，作为实际情况，大约2英寸至大约2英尺的尺寸可提供优良的结果，特别是对于油页岩，大约1英尺直径是有用。空隙空间可以是确定最佳颗粒直径的重要因素。作为一般情况，可使用任何功能性空隙空间；然而，大约15％至大约40％，并且在一些情况下大约30％的空隙空间通常提供渗透性与可用体积的有效使用之间的优良平衡。通过改变例如加热导管位置、粒径分布(多峰分布)、添加剂等其它参数，可以稍微变化空隙体积。开采的含烃材料的机械分离使得能够制造细网目、高渗透性的颗粒，其一旦被放入蓄积池内的密闭容器中就会提高散热率。增加的渗透性允许更合理的低温，其也有助于避免较高温度，所述较高温度导致碳酸盐分解产生更多CO₂，以及相关地释放出痕量重金属、挥发性有机物和可制造有毒流出物和/或不期望材料的其它化合物，所述有毒流出物和/或不期望材料必须被监测和控制。

在一个可选的方面，蓄积池可在含烃地层的挖掘体积中形成，但是远离控制基层结构的其它位置也可以是有用的。例如，一些含烃地层具有相对薄的烃富集层，例如小于大约300英尺。因此，垂直开采和钻孔往往不是成本有效的。在此情况下，水平开采可用于回收含烃材料，用于形成可渗透体。其它开采方法例如但不限于房柱式开采可提供具有最小限度浪费的有效含烃材料来源，和/或可被运输到蓄积池并处理的回收。

关于可以针对给定装置设计并最优化的可渗透体的性质和特征，这些方法允许较大程度的控制。蓄积池——单独地以及跨越多个蓄积池——可基于不同的材料组成、想要的产物等而容易地进行调整和分类。例如，数个蓄积池可用于生产重质原油，而其它的可被配置为生产较轻质产品和/或合成气。潜在的分类和因素的非限制性实例可包括催化剂活性、具体产物的酶促反应、芳香族化合物、含氢量、微生物菌株或目的、改质工艺、目标终产物、压力(影响产物质量和类型)、温度、溶胀行为、水热反应、氢供体剂、热附加处理、垃圾蓄积池、污水蓄积池、可再使用的管道及其它。通常，这些因素中的多个可用于为不同的产物和目的在给定工程区中构造蓄积池。

粉碎的含烃材料可以以任何合适的方式被填充到控制基层结构中以形成可渗透体。通常地，粉碎的含烃材料可以通过倾卸、传送带或其它合适的方法输送到控制基层结构中。如前面提到的，可渗透体可具有精心调整的高空隙体积。随意倾卸可导致过度的压实程度和空隙体积减小。因此，可通过将含烃材料低压实输送到基层结构中而形成可渗透体。例如，当形成可渗透体时，收缩传送带可用于将材料递送到该可渗透体的顶面附近。以这种方法，含烃材料可保持颗粒间显著的空隙体积，而基本上没有进一步压碎或压实，尽管在形成可渗透体时存在一些经常由岩石静压力导致的小程度压实。

一旦期望的可渗透体已经在控制基层结构内形成，则可引入足以开始移出烃的热，例如经由热解作用。合适的热源可与可渗透体热相关。在可渗透体之内的最佳操作温度可取决于组成和期望的产物而改变。然而，作为一般的方针，操作温度范围可从大约200℉至大约750℉。整个密闭体积的温度变化可改变并在一些区域可高达900℉或更高。在一个实施方式中，操作温度可以是相对较低的温度，以促进液体产物的生产，例如从大约200℉至大约650℉。该加热步骤可以是烘烤操作，其导致对可渗透体的压碎矿石的选矿。进一步地，该方法可任选地包括控制温度、压力和其它变量，其足以主要产生液体产物，并在一些情况下基本上仅产生液体产物。通常地，产物可包括液体和气体产物，而液体产物可需要更少的加工步骤，例如洗涤机等。可渗透体相对高的渗透性允许生产液体烃产物并最小化气体产物，这在某种程度上取决于特定的原材料和操作条件。在一个实施方式中，烃产物的回收可基本上在可渗透体内不存在裂缝的情况下发生。

热可经由对流被传递到可渗透体。加热气体可被注入控制基层结构，以便当加热气体贯穿可渗透体时可渗透体主要经由对流被加热。加热气体可通过燃烧天然气、烃产物或任何其它合适的来源而产生。加热气体可从外部来源输入或者从本发明的工艺回收。

可选地，或与对流加热结合，高度可配置的方法可包括将多个导管嵌入可渗透体内。导管可被配置为用作加热管、冷却管、传热管、排水管或气体管。进一步地，在基层结构操作期间，导管可用于单一功能或可用于多种功能，即传热和排水。根据预期的功能，导管可由任何合适的材料形成。合适的材料的非限制性实例可包括瓦管、耐火水泥管、耐火ECC管、现场浇筑管、例如铸铁、不锈钢等金属管、例如PVC的聚合物等等。在一个具体的实施方式中，全部或至少一部分嵌入的导管可包含可降解材料。例如，非电镀6”铸铁管可有效用于单用途实施方式，并且在通常小于大约2年的蓄积池的有效期限内表现优良。进一步地，多个导管的不同部分可由不同的材料形成。根据预期的功能，可在导管中制造穿孔或其它孔以允许流体在导管与可渗透体之间流动。

多个导管可以以任何构造被容易地定向，无论是基本上水平的、垂直的、倾斜的、分支的等等。在将导管嵌入可渗透体内之前，至少一部分导管可沿着预定的通道定向。预定通道可被设计为改善传热、气-液-固接触、最大化密闭体积内的流体从具体区域的传输或移出等等。进一步地，至少一部分导管可专用于加热可渗透体。这些加热导管可被选择性穿孔，以允许加热气体或其它流体对流加热可渗透体并在整个可渗透体中混合。穿孔可被定位和调整尺寸以在整个可渗透体中最优化均匀和/或可控的加热。可选地，加热导管可形成闭合环路，以便加热气体或流体与可渗透体隔离。因此，“闭合环路”不一定需要再循环，而是需要隔离加热流体与可渗透体。以这样的方式，加热可主要或基本上仅通过从加热流体通过导管壁进入可渗透体的热传导完成。在闭合环路中加热允许防止加热流体与可渗透体之间的物质传递，并且可以减少气体烃产物的形成和/或提取。

在可渗透体的加热或烘烤期间，超过母岩分解温度——经常在大约900℉之上——的局部加热区域可降低产率并形成二氧化碳以及可导致含有重金属、可溶性有机物等的浸出液的不期望的污染化合物。加热导管可允许基本上消除这样的局部化热点，同时将大多数可渗透体保持在期望的温度范围之内。温度的均匀程度可以是成本(例如另外的加热导管的成本)对产率的平衡。然而，至少大约85％的可渗透体可以容易地保持在目标温度的大约5-10％范围之内，而基本上没有热点，即超过含烃材料的分解温度，例如大约800℉和在许多情况下是大约900℉。因此，如本文所述进行操作，该系统可以允许回收烃，同时消除或基本上避免产生不期望的浸出液。尽管根据原材料产物可相当大地改变，但高质量的液体和气体产物是可能的。例如，压碎的油页岩材料可产生具有大约30至大约45的API的液体产物，其中大约33至大约38是当前典型的，其直接来自油页岩而没有附加处理。有趣的是，已经发现：对于回收烃的质量，压力似乎是比温度和加热时间影响小得多的因素。尽管根据空隙空间、可渗透体的组成、质量等加热时间可相当大地改变，但是作为一般方针，时间可在几天(即3-4天)上至大约一年的范围。在一个具体实例中，加热时间可在大约2周至大约4个月的范围。较短的停留时间——即几分钟到数小时——下加热不足的油页岩可导致形成可浸出和/或稍微挥发性的烃。因此，可使用在中等温度下延长停留时间，以便存在于油页岩中的有机物可被挥发和/或碳化，留下少量的可浸出有机物。另外，下面的页岩通常不分解或改变，这减少可溶性盐的形成。

导管通常在不同的点穿过构造化基层结构的壁。由于温差和容限，在壁与导管之间的界面处包括绝缘材料可以是有益的。该界面的尺寸可被最小化，同时还在基层结构启动、稳态操作、波动操作条件和停工期间允许热膨胀差异的空间。该界面还可包括绝缘材料和密封装置，其防止烃或其它材料从控制基层结构中不受控制的排出。合适材料的非限制性实例可包括高温垫圈、金属合金、陶瓷、粘土或矿材料衬垫、复合材料或者其它具有高于典型操作温度的熔点的材料，并且其充当控制基层结构的壁提供的渗透性控制的延续部分。

进一步地，构造化基层结构的壁可被配置为最小化热损失。在一个方面，可构建具有基本上均匀的厚度的壁，其被最佳化以提供足够的机械强度，同时还最小化导管穿过的壁材料的体积。具体而言，过厚的壁可减少通过由传导吸热而传递进可渗透体的热量。相反地，该壁还可充当热屏障以在操作期间一定程度上隔离可渗透体并保持其中的热。

在一个实施方式中，可渗透体内的流体和气体化合物可使用例如通过气体的诱导压力或来自堆积碎石的堆积岩石静压力，改变为期望的提取产品。因此，一些程度的改质和/或改进可与回收过程一起实现。进一步地，某些含烃材料可需要使用特定的稀释剂或其它材料处理。例如，按照众所周知的原理，通过蒸汽注入或溶剂注入以促进沥青与砂粒分离，可容易地实现沥青砂的处理。

牢记上述描述，图1描绘了改造的密闭防漏和提取蓄积池100的侧视图，其中现有的基准面108被主要用作不渗透性底层112的支撑。外部密闭蓄积池侧壁102提供防漏并且可以但是不必须由内壁104细分。细分可在蓄积池100的更大密闭防漏容器内产生单独的防漏密闭容器122，其可以是任何几何形状、尺寸或细分部分。此外，细分部分可水平或垂直堆叠。通过产生单独的防漏密闭容器122或室，可容易地适应低级材料、各种气体、各种液体、各种处理阶段、各种酶或微生物学类型的或者其它期望的和分段的处理的分类。被构建为较大构造化密闭容器内筒仓的分开的密闭容器还可被设计为提供分阶段和次序的加工、温度、气体和流体组成以及热转移。这样的分开的密闭容器可提供另外的环境监控，并可由类似于主外壁的顺排和改造的尾部护台(tailing berm)。在一个实施方式中，在蓄积池100内的分开部分可用于在缺乏外部加热的情况下隔离地放置材料，或意图限制或控制的燃烧或溶剂应用。具有较低含量的烃的材料可用作燃烧材料或作为填充物或护壁建造材料。不满足各种截止级阈值的材料还可被隔绝，而没有对致力于此种目的的蓄积池改变。在这样的实施方式中，这样的区域可被完全隔离或被热、溶剂、气体、液体等绕过。任选的监视设备和/或装备可永久地或暂时地安装在蓄积池内或蓄积池的外周，以便确认隔绝材料防漏。

壁102和104以及盖116和不渗透层112可通过筐146和/或填充压实而分层的土工格栅148建造和加固。可选地，这些包含渗透性控制蓄积池并共同地限定了密闭体积的壁102、104、116和112可由如前所述的任何其它合适的材料形成。在这个实施方式中，蓄积池100包括自支承式的侧壁102和104。在一个实施方式中，尾部护台、壁和底部可为了结构以及渗透性被压实和改造。在渗透性控制层之前或与渗透性控制层结合，可包括使用压实的土工格栅和其它锚定桩结构以支撑护台和堤坝，所述渗透性控制层可包括砂、粘土、膨润土、砾石、水泥、水泥浆、钢筋水泥、耐火水泥、绝缘体、土工膜、排水管、穿透加热管的高温绝缘体等。

在一个可选的实施方式中，渗透性控制蓄积池可包括为压实土和/或原状地质地层的侧壁，而盖和底部是不渗透性的。具体而言，在这样的实施方式中，不渗透性盖可用于防止挥发物和气体从蓄积池不受控制的逸出，以便可使用适当的气体收集出口。类似地，不渗透性底部可用于容纳和引导收集的液体至合适的出口，例如排放系统133，以从蓄积池的下部区域移出液体产物。尽管在一些实施方式中不渗透性侧壁是可取的，但是并不总是需要这样的侧壁。在一些情况下，侧壁可以是暴露的原状土、或压实填充物、或土、或其它渗透性材料。具有可渗透侧壁可允许来自蓄积池气体和/或液体少量排出。形成不渗透性壁，以便于在系统操作期间阻止产生的液体从蓄积池穿过不渗透性壁大量排出。

在构造化密闭防漏容器的上方、下方、周围和邻近，可改造环境水文学测量以在操作期间重定向地表水远离密闭容器壁、底部、盖等。进一步地，重力辅助的排水管和结构可根据需要被用于聚集和引导密闭体积内的流体、液体或溶剂至中央聚集管、泵送管、冷凝管、加热管、分段和排放管、筒仓、槽和/或井。以相似的方式，有意引入的蒸汽和/或水——例如用于沥青砂沥青处理——可被再循环。

一旦壁结构102和104已经构建在始于地表面106的构造化和不渗透性底层112上，开采的碎石120(其可根据尺寸或烃富集度被压碎或分级)可以分层放置在所放置的管状加热管道118、流体排水管道124和/或气体聚集或注入管道126上(或紧挨着)。这些管道可以以任何最佳的流型、角度、长度、尺寸、体积、交叉、栅格、壁尺寸、合金构造、穿孔设计、注入速率和提取率被定向和设计。在一些情况下，例如那些用于传热的管道可被连接至热源134、再循环通过热源134或从热源134获取热。可选地或结合地，回收的气体被冷凝器140冷凝。通过冷凝器回收的热可任选地用于可渗透体的补充加热或用于其它加工需要。

热源134可获得、增强、聚集、制造、结合、分离、传输或包括源自任何合适的热源的热，所述合适的热源包括但不限于燃料电池、固体氧化物燃料电池、太阳能源、风源、烃液体或气体燃烧加热器、地热热源、核电站、燃煤电厂、射频发热、波能、无焰燃烧室、自然分布的燃烧室或其任何组合。

在另一个实施方式中，导电材料可遍及可渗透体分布，并且电流可经过导电材料使足以产生热。导电材料可包括但不限于金属片或金属珠、导电水泥、镀金属的颗粒、金属陶瓷复合材料、导电半金属碳化物、煅烧的石油焦炭、敷设金属丝、这些材料的组合等。具有各种筛目大小的导电材料可预先混合，或者该材料可在可渗透体形成后被引入可渗透体中。

液体或气体可从热源134传递热，或在另一个实施方式中，在烃液体或气体燃烧的情况下，射频发生器(微波)、燃料电池或固体氧化物燃料电池都可以但事实上不必在密闭蓄积池区域114或122内产生热。在一个实施方式中，加热可渗透体可通过来自烃燃烧的对流加热来实现。特别感兴趣的是在燃料到氧的化学计量条件下执行的烃燃烧。化学计量条件可允许显著地增加热气体温度。燃烧掉的废气可随后被隔绝，而不需要进一步分离，即因为废气主要是二氧化碳和水。

为了最小化热损失，燃烧室、换热器和蓄积池之间的距离可被最小化。因此，在一个具体详述的实施方式中，便携式燃烧室可附着于独立的加热导管或导管的较小分段。

可选地，密闭容器内燃烧可在主要的构造化密闭防漏结构内的分隔的密闭容器内开始。该过程部分燃烧含烃材料以提供热和固有的热解作用。不想要的空气排放物144一旦从密闭防漏容器114、122或从热源134中获得并通过已钻的井筒142输送，可被捕获并隔绝在地层108中。热源134还可产生电并经过电传输线150传输、转换或供电。从密闭蓄积池处理区域114或122提取的液体或气体可被贮存在附近的收集槽136中或密闭防漏容器114或122内。例如，不渗透性底层112可以包括倾斜区域110，其引导液体朝向排放系统133，在那里液体被引导至收集槽。

当碎石材料120与管道118、124、126和128一起放置时，各种测量设备或传感器132可用于在提取过程期间监控改造的密闭防漏蓄积池100内、周围或下面的温度、压力、流体、气体、组成、加热速率、密度和其它工艺属性。这样的监控设备和传感器132可分布在放置的管道118、124、126和128内、周围、一部分、与其相连或之上的任何地方，或在碎石材料120或不渗透性屏障壁、底部和/或顶部之上、被其覆盖或者埋入其内。

当放置的碎石材料120填充密闭处理区域114或122时，120变成了改造的不渗透性盖屏障区138和壁屏障构造的顶部支撑，其可包括不渗透性和改造的流体和气体屏障或构造化密闭构造的任何组合，所述构造化密闭构造包含可组成112的材料，其包括但不限于粘土、压实填充物或输入材料、包含水泥或耐火水泥的材料、土工合成膜、衬里或绝缘体。充填材料139被放置在138上以在密闭处理区域114或122上产生岩石静压力。用压实填充物覆盖可渗透体，使足以在可渗透体内产生增加的岩石静压力，其可用于进一步增加烃产物质量。压实填充物顶部可基本上覆盖可渗透体，而可渗透体反过来可基本上支撑压实填充物顶部。压实填充物顶部可进一步对移出的烃是足够不渗透的，或可以以类似于侧壁和/或底壁的方式增加额外的渗透性控制材料层。一旦根据具体情况，通过经由任何管道118、124、126或128提取、处理或再循环增加任何气体或流体，额外的压力可被引入提取密闭处理区域114或122。相对于密闭蓄积池100内的加热、提取、稳定、隔离、蓄积、改质、精炼或结构分析工艺，相关的测量值、优化率、注入速率、提取速率、温度、加热速率、流速、压力比率、容量指示器、化学组成或其它数据可通过连接至计算装置130而获得，计算装置130操作计算机软件进行管理、计算和优化整个工艺。进一步地，在爆炸、开采和运输之前(或在这样的任务之前、之后或期间的任意时间)地层的取心钻进、地质储量分析和试验模型可充当数据输入送入计算机控制的机构，其操作软件以确定最佳放置、尺寸、被校准和交叉引用以达到期望生产率的体积和设计、压力、温度、热输入速率、气体重量百分数、气体注入组成、热容量、渗透性、空隙率、化学和矿物组成、压实程度、密度。这样的分析和确定可包括影响构造化基层结构总体性能的其它因素，如气象数据因素，例如温度和空气水分含量。其它数据，例如矿石水分含量、烃富集度、重量、筛目大小和矿物与地质组成可被用作输入以计算基层结构的总体性能。

图2显示了蓄积池的集合，其包括未覆盖的或无盖的密闭蓄积池100，其含有在具有各种高度的台阶式开采的开采场200内部的分开的密闭蓄积池122。在一些实施方式中，预期开采的碎石可以沿着斜道230向下或经由运输机232被传输到开采场密闭蓄积池100和122，而不需任何开采运输卡车。

图3显示了在密闭蓄积池100下方的改造的渗透屏蔽112，其中盖覆盖密闭蓄积池100的侧面和顶部上的材料或填充物302，以最终(在该工艺后)覆盖和再利用新的地表300。已经暂时从该区域移走的本土植物——例如树306——可以重新栽培。构造化基层结构通常可以是单一用途的结构，其可以利用最小限度的附加补救容易且安全地关闭。这可以显著地降低与移动大量废料相关的成本。然而，在一些情况下，构造化基层结构可被挖掘和再使用。一些装备诸如射频(RF)装置、管材、设备和发射器可在烃回收完成后从构造化蓄积池内回收。

图4显示了计算机130，其控制在集合蓄积池100内的细分蓄积池122中的过程期间连接到热源134的导管118、126或128的各种性质输入和输出，以控制可渗透体的加热。类似地，从蓄积池收集的液体和气体可被监控并分别收集在槽136和冷凝器140中。如前所述，液体和气体产物可结合，或更通常作为单独的产物留下，这取决于可压缩性、目标产物等等。一部分蒸汽产物可被冷凝并在槽136中与液体产物结合。然而，许多的蒸汽产物将是C4和可燃烧、出售或在该工艺内使用的更轻的气体。例如，氢气可以利用常规气体分离进行回收，并且可用于按照例如催化方法等常规改质方法加氢处理液体产物，或不冷凝气体产物可被燃烧以产生热，用于加热可渗透体、加热邻近的或附近的蓄积池、加热服务或职员区域或者满足其它工艺用热需要。构造化基层结构可包括热电偶、压力计、流量计、流体分散传感器、富集度传感器和遍及该构造化基层结构分布的任何其它常规工艺控制设备。这些设备每个可与计算机可操作相连，以便在可渗透体的加热期间可监控或改变加热速率、产物流速和压力。任选地，合适位置的搅动可以利用例如超声波发生器进行，所述超声波发生器与可渗透体相关联。这样的搅动可以促进烃与下面的与它们关联的固体材料分离和热解。进一步地，足够的搅动可减少遍及可渗透体和导管的阻塞和结块。

合适的导管可被用于传递任何气体、液体形式的热，或经由转移机构从任何分开的密闭蓄积池传递热至另一个密闭蓄积池。然后，冷却的流体可经由传热机构被输送到产热密闭容器，或产热源以从密闭容器获得更多热，而再次循环到目标密闭容器。因此，各种导管可用于将热从一个蓄积池传递到另一个蓄积池，以便再循环热并管理能量利用以最小化能耗。

参阅图5，膨润土改造土壤(BAS)的流体屏障层602邻近原生地层604或其它结构(例如邻近的蓄积池)形成。细砾层606邻近BAS层提供以形成绝缘层。密闭在细砾层内的是粉碎的油页岩的可渗透体608，其形成具有适于烃生产的平均粒径的生产体积。通常，细砾层可包含压碎的油页岩，其具有的平均粒径基本上小于生产体积中的平均粒径。尽管其它尺寸可为适合的，但细砾层可具有1/16英寸至6英寸的平均粒径，并且通常是从大约1/8英寸至2英寸。初级液体收集系统610可被定向在细砾层内的压碎的油页岩的下部中。尽管初级液体收集系统显示在可渗透体和BAS层之间的砾石层中间，但是这样的位置是用于说明目的，并不意欲是限制性的。因此，初级液体收集系统可位于几乎中间、在砾石层的上部、或在砾石层的下部。液体收集系统可被配置为跨越可渗透体的整个横截面收集流体。收集系统可以是单个连续层，或可由多个离散的收集托盘形成。在一个实例中，液体收集系统可以是排放盘(drain pan)，其通过细砾层延伸至周围的BAS层，以便该盘跨越可渗透体的整个水平面。排放盘可任选地包括一个或多个排水通道，其引导流体朝向共同的收集点，用于经由相应的出口移出。尽管移出可经由泵送完成，通常重力排水可提供足够的移出流速。在一个方面，排放盘可覆盖基层结构的整个底部。多个加热导管612可被嵌入可渗透体内，使得加热油页岩足以启动热解和产生烃。

在操作期间，含烃材料的可渗透体被加热至预定的生产温度，相当于从生产区614中相应的含烃材料释放和/或产生烃。然而，整个系统展现始终变化的温度梯度。例如，对于油页岩加工，可渗透体可具有大约750°F的峰值整体温度，其中以递减的温度梯度接近通常在大约60°F的周围地层。显著地，初级液体收集系统被定向，使得可在初级液体收集系统下方产生和/或收集流体。如果温度低于初级液体收集系统可以发生的是生产温度足以产生烃。进一步地，在操作期间，初级液体收集系统下方的材料比可渗透体的整体温度更凉。因此，形成的气体可包围初级系统，并且在下方更凉的材料内被冷凝。

在初级排水下方的非生产区616中长期收集可流动的液体或其它流体可造成问题。例如，当使用BAS作为屏障层602时，当BAS层随时间脱水时，屏障属性逐渐消失，使得任何可流动的液体可随后泄漏进周围的土地604中。幸运的是，非生产区中压碎的材料经由表面张力和界面毛细管机制也可保留有限数量的液体。以这种方式，一些数量的液体可被容纳在非生产区内，只要这样的液体可被保留在非流动条件下。

为了减少或消除保留在非生产区中的液体的数量，可产生并保持数个条件。在系统操作期间，液体收集系统以下的温度可被保持在相应的含烃材料的生产温度以下。结果，非生产区中的材料不产生烃。进一步地，可保持BAS层的流体屏障属性，只要BAS层是含水的。一旦脱水，BSA层返回至允许流体通过的颗粒状态。在操作期间，可通过保持遍及BAS层的温度低于200°F而维持水合作用。另外地，基层结构可任选地进一步包括水合机构以向BAS层供应水。这样的水合机构可包括导管、管道或灌溉通道以向整个BAS层提供水。这样的水合机构可位于不连续的位置或连续地环绕基层结构的周界，使得完成BAS层的充足水合，以便在操作期间保持基本上水不渗透性。

参阅图6，膨润土改造土壤(BAS)的流体屏障层602邻近原生地层604或其它结构(例如邻近的蓄积池)形成。细砾层606也邻近BAS层提供以形成绝缘层。细砾层由砾石形成——经常是油页岩或含烃材料——，其具有比可渗透体608更小的平均粒径。细砾最经常可具有1/8英寸至2英寸的平均粒径，但其它尺寸也可为适合的。细砾层内的是粉碎的油页岩的可渗透体，其形成了具有适于产生烃的平均粒径的生产体积。初级液体收集系统610可被定向在细砾层内的压碎的油页岩的下部中。另外地，次级液体收集系统620可位于初级液体收集系统610下方。次级液体收集系统可具有比初级液体收集系统更大的表面积。在一个方面，次级液体收集系统可限制初级液体收集系统。次级液体收集系统也可以是排放盘，其通过细砾层延伸至BAS层。在一个方面，排放盘可覆盖基层结构的整个底部。另外地，次级液体收集系统可位于几乎中间、在砾石层的上部、或在砾石层的下部。如图6中所示，在一个方面，次级液体收集系统可位于细砾层和BAS层之间。

参阅图7，跨越可渗透体和周围的密闭体积的温度廓线针对多个时间(t₁、t₂、t₃、t₄和t_∞)显示。下列讨论具体针对油页岩，但仍然存在相似的其它含烃材料的操作廓线，其中生产温度根据材料而变化。最初，t₁显示了完全操作系统在生产阶段的温度廓线。具体而言，对于油页岩，可渗透体内的松散材料的温度是大约700-750°F，其以期望的速率产生烃。例如，油页岩在大约400°F开始产生烃。细砾层和BAS层的一个目的是提供绝热功能，以便系统内的温度可以以可控制的方式被降低，以便最小化对周围的土地或材料的热影响。结果，可保持跨越细砾层的温度梯度，以便在与整体生产区的砾石壁界面附近，温度可接近整体温度。在操作期间(t₁)，可维持细砾层内的温度梯度以保持初级排水组件处的温度在生产温度(即大约400°F)以下。进一步地，在BAS层和细砾层之间的界面处的温度可被保持在200°F以下以防止BAS层的脱水。最后，温度自BAS界面可跨过BAS层降至周围的自然温度(例如60°F)。BAS-地层界面处的温度可从原生地层温度轻微提高；然而，这样提高的温度可被最小化。通常，保持BAS-地层界面处的温度在原生地层温度的大约50°F内和在一些情况下大约20°F内是期望的。

通过调节大部分加热管道的加热速率、改变可渗透体内的空隙空间、改变细砾层的厚度和调节经由排放系统流体移出速率，可控制初级排水组件和BAS层处的温度。可提供任选的辅助冷却环路以从初级排水组件和/或BAS层附近去除热，以避免在非生产区内产生可流动的烃。术语“可流动的烃”拟覆盖超过材料的保留能力的烃。

再次参阅图7，为了避免在非生产区中疏忽生产或收集烃，过程的关闭可包括变量的仔细平衡。阐明的场景是在关闭期间的一个示例性温度廓线，使得可对不同的材料或条件进行改变并且具体的温度可变化。一旦大部分可渗透体几乎耗尽可回收的烃，通过导管循环加热流体可被替换为循环冷却流体以启动整个系统的冷却。因此，在初始关闭阶段t₂，大部分可渗透体温度可被降低(例如至400°F)，而细砾层中的冷却滞后，因为相比周围的细砾层，在冷却导管附近热可更快地去除。因此，砾石壁处的温度也可以是大约整体温度(例如400°F)，其以递减温度梯度跨越细砾层。在这个实例中，如在图7显示的点X，BAS界面处的温度可在大约400°F至大约200°F的范围，初级排水组件的温度低于400°F。值得注意地，由于松散材料中的快速冷却，砾石壁和初级排水组件之间的温度可超过整体温度(例如超过400°F)。进一步地，超过生产温度的材料继续产生烃和热，而经由初级排水组件流体的移出率减小，因为大部分可渗透体停止产生烃。结果，如中间关闭阶段t₃所说明的，细砾层内的温度廓线可临时升高。在t₃的中间阶段期间，砾石壁和初级排水组件之间的温度可临时升高超过在t₂处的条件。贯穿随后的最终关闭阶段t₄，遍及系统的温度继续下降，使得初级排水组件处的温度条件远低于生产温度，如显示在图7中的点Y的，BAS界面处的温度低于200°F，并且原生地层处的温度基本上是周围地层的温度。最后，如超过多个月或几年的时间段t_∞说明的，随着热充分和完全地消散，温度基本上与周围的当地温度一致。一旦可流动的烃被从生产区移出和停止生产，屏障层(例如BAS)的流体屏障属性通常不再必需。因此，BAS层可被允许脱水或以其他方式降解，而不释放可流动的烃或其它不利的材料进入周围地层。

在一个实施方式中，提取的原油具有在产物内沉淀或捕集的细粒。这样的细粒可在进一步精炼或应用中造成不利的困难。因此，提取的流体和气体可被处理以去除细粒和灰尘颗粒。通过技术例如但不限于热气体过滤、沉淀和重油回收，可实现从页岩油中分离细粒。

从可渗透体回收的烃产物可被进一步加工(例如精炼)或按所生产的使用。任何可冷凝气体产物可通过冷却和收集被冷凝，而不可冷凝气体可被收集、作为燃料燃烧、再注入或以其他方式使用或处置。任选地，移动设备可用于收集气体。这些装置可被容易地定向为邻近控制基层结构，并且气体产物经由合适的导管从控制基层结构的上部区域引导到其中。

在还另一个可选的实施方式中，在从其中初次回收烃材料之后，可回收可渗透体内的热。例如，在生产之后，大量的热被保留在可渗透体中，并且缓慢散入周围的地层。在一个任选的实施方式中，可渗透体可用传热流体例如水充满，以形成加热的流体，例如加热的水和/或蒸汽。同时，经由废页岩固体的物理漂洗，这种工艺可促进一些残留烃产物的移出。在一些情况下，水的引入和蒸汽的存在可导致水煤气变换反应并且形成合成气。从这种工艺回收的蒸汽可用于驱动发电机、引导至另一个附近的基层结构或以其它方式使用。烃和/或合成气可通过常规方法与蒸汽或加热的流体分离。

合成气也可在加热步骤期间从可渗透体回收。通过如此工艺可以操纵气体生产的各个阶段，所述工艺提高或降低密闭体积内的操作温度并调节进入蓄积池的其它输入以产生合成气，所述合成气可包括但不限于一氧化碳、氢气、硫化氢、烃、氨、水、氮气或其各种组合。在一个实施方式中，当提取合成气时，可控制可渗透体内的温度和压力以降低CO₂排放物。

从构造化基层结构回收的烃产品可最经常地被进一步加工，例如通过改质、精练等。来自相关的改质和精练加工的硫可在较大的结构化蓄积池密闭容器内的各种构造化硫密闭容器中隔离。构造化硫密闭容器可以是用过的构造化基层结构或专用于在脱硫后贮存和隔离目的密闭容器。

类似地，构造化基层结构中剩余的用过的含烃材料可被用在水泥和聚集产物的生产中，以便用于基层结构自身的构建或稳定，或用于非现场的构造化基层结构的形成。利用用过的页岩制造的这样的水泥产品可包括但不限于：具有波特兰水泥的混合物、钙、火山灰、珍珠岩、合成纳米碳、砂、玻璃纤维、碎玻璃、沥青、焦油、粘合树脂、纤维素植物纤维等等。

在仍另一个实施方式中，注入、监控和生产导管或提取出口可被并入构造化基层结构内的任何模式或布置中。构造化密闭防漏容器下方或外面的监测井和构造化土工膜层可被用于监控流体和水分迁移出防漏边界和构造化基层结构。

前述的具体实施方式参考具体的示例性实施方式描述了本发明。然而，应当认识到在不偏离所附的权利要求书提出的本发明的范围的情况下，可做出各种改进和改变。具体实施方式和附图仅仅被视为说明性的，而不是限制性的，并且所有这样的改进和改变，若有的话，拟落在如本文所述和提出的本发明的范围内。

Claims (27)

1.在加工期间减少残留烃累积的方法，其包括：

a)在密闭结构内形成粉碎的含烃材料的可渗透体，其形成控制基层结构，其中初级液体收集系统位于所述可渗透体的下部中，所述的初级液体收集系统具有用于收集和移出液体的上表面，并且其中所述初级液体收集系统下方的粉碎的含烃材料形成非生产区；和

b)加热至少一部分所述可渗透体至生产温度以上的整体温度，其足以从其移出烃，其中所述非生产区中的条件被保持在所述生产温度以下，并且所述可渗透体在加热期间保持基本上静止。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括收集和移出所述烃。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述收集和移出所述烃的步骤包括从所述控制基层结构的下部区域收集液体产物和从所述控制基层结构的上部区域收集气体产物。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述生产温度在400°F至900°F的范围。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述可渗透体包括位于所述初级液体收集系统下方的次级液体收集系统。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述初级液体收集系统的所述上表面跨越所述密闭结构的整个底部。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制基层结构至少部分包含土制材料。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述土制材料包括粘土、膨润土、压实填充物、耐火水泥、水泥、膨润土改造的土壤或其组合。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制基层结构直接接触挖掘的含烃材料矿床的壁形成。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制基层结构是独立的。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所开采的含烃材料包括油页岩、沥青砂、煤、褐煤、沥青、泥煤或其组合。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述可渗透体基本上由压碎的含烃材料组成，其具有大约6英寸至大约2英尺的平均尺寸。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述可渗透体具有的空隙空间是所述可渗透体总体积的大约10％至大约40％。

14.根据权利要求1所述的方法，其中所述可渗透体进一步包括多个嵌入所述可渗透体内的导管，至少一些所述的导管被配置为水平加热管道。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述加热导管流动连接至热源并且进一步包括通过所述加热导管在闭合环路中循环加热流体，其足以防止所述加热流体和所述可渗透体之间大量的质量转移。

16.根据权利要求1所述的方法，其中所述粉碎的含烃材料是压碎的油页岩，并且所述加热在足以形成具有大约30至大约45的API的液体烃产物的时间和温度条件下进行。

17.构造化渗透性控制基层结构，其包括：

a)渗透性控制蓄积池，其限定基本上密闭体积；

b)所述密闭体积内的粉碎的含烃材料，其形成含烃材料的可渗透体；和

c)初级液体收集系统，其位于所述可渗透体的下部中，所述初级液体收集系统具有用于收集和移出液体的上表面，并且其中所述初级液体收集系统下方的粉碎的含烃材料形成非生产区。

18.根据权利要求17所述的基层结构，其中所述渗透性控制蓄积池基本上不含原状地质地层。

19.根据权利要求17所述的基层结构，其中所述初级液体收集系统的所述上表面跨越所述渗透性控制蓄积池的整个底部。

20.根据权利要求17所述的基层结构，进一步包括位于所述初级液体收集系统下方的次级液体收集系统。

21.根据权利要求17所述的基层结构，其中所述渗透性控制蓄积池包含土制材料。

22.根据权利要求17所述的基层结构，其中所述控制基层结构是独立的。

23.根据权利要求17所述的基层结构，进一步包括基本上覆盖所述可渗透体的压实填充物顶部，所述的压实填充物顶部基本上被所述可渗透体支撑。

24.根据权利要求17所述的基层结构，其中所述粉碎的含烃材料包含或基本上由油页岩、沥青砂、煤、褐煤、沥青、泥煤或其组合构成。

25.根据权利要求17所述的基层结构，其中所述可渗透体具有的空隙空间是所述可渗透体总体积的10％至大约40％。

26.根据权利要求17所述的基层结构，进一步包括气体热源，其可操作地与所述渗透性控制蓄积池相连并且被配置为引导加热的气体至所述可渗透体，用于其对流加热。

27.根据权利要求17所述的基层结构，进一步包括嵌入所述可渗透体的多个导管，所述多个导管的至少一些是水平加热导管。