CN106010615A - 地下反应器系统 - Google Patents

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Abstract

用于从有机材料制造烃和化学物的地下反应器优选包括热量回收设备。本发明的一些实施方案包括至少一个将生物质注入地下的管和至少一个收集表面上的反应后生物质的第二管。还公开了能够控制温度和压力并收集矿物质和二氧化碳的其它管。另外提供了利用反应器的方法。进一步的实施方案包括使用反应器的方法，例如，由藻类制造燃料的方法及使用矿物质和二氧化碳作为将用作反应器的生物质的藻场的食物的方法。

Description

地下反应器系统
发明人：IGLESIAS，Brandon，美国公民，2721 St.Charles Ave.2B,New Orleans,Louisiana,70130,US。
受让人：THE ADMINISTRATORS OF THE TULANE EDUCATIONAL FUND，路易斯安那州，US，非盈利公司，地址：6823 St.Charles Ave.,Suite 300,Gibson Hall,New Orleans,LA 70118,US。
相关申请案
在此要求2011年5月3日提交的美国临时专利申请第61/481,918号及2012年2月24日提交的美国临时专利申请第61/602,841号的优先权，这两篇临时专利申请据此以引用的方式并入本文。
关于联邦政府资助的研究的声明
不适用
光盘提交
不适用
背景
随着世界人口的不断增加，必须使用更可持续的能源过程来养活更多人口。为了用泵从地面抽取油，全球各地已钻探许多油井，这些油井一旦干涸便被废弃。
同时，生物燃料已经走上一个完全独立的发展轨道，其中生物质到醇基燃料的转化是主要焦点。
由于石油输出国组织(Organization of the Petroleum Exporting Countries,OPEC)的石油禁运，从1978年开始藻类和硅藻得到了大量研究和开发。在1978前Jack Myers和Bessel Kok出版了著作Algal Culture“From Laboratory to Pilot Plant”，而且麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology,MIT)大约在1950年在屋顶(rooftop)上进行了大量培养项目。当燃料发展能源部(DOE)办公室(Department ofEnergy's(DOE)Office of Fuels Development)资助国家可再生能量实验室(NationalRenewable Energy Laboratory，NREL)的原水生物种计划(Aquatic Species Program,ASP)16年以界定和确定将藻类转化成能量的工业可行性时，研究增多。1998 ASP总结报告确认绿藻和硅藻是最原始形式的植物，因而在细胞分裂和生长上最有效，因为它们不会像陆生植物那样在诸如根、茎、叶的基本结构上消耗能量。ASP得出的结论是，由于微藻的原始本性，预计微藻的每单位面积土地的油产量是陆生油籽作物的30倍。然而，ASP报告的关注点在从藻类脂质制备生物柴油上，而不在合成原油上。
1998 ASP总结报告强调了由于天气和季节中不可控制的温度变化致使无能力维持一致高的藻类生物质生长速率所导致的敞开藻类池的关键问题。
另外，它指出，不使用敞开藻类池设计的替代藻类工业规模生产几乎没有前景。
进一步地，由于维持高产生物体的困难，因此推荐藻类生产成本分析。根据营养物的可获得性、光强度、温度和CO2确定藻类生物质生产率。光、营养物和温度的影响是乘性的(multiplicative)。
已完成指示发生反应所需的温度和压力的计算。随着相对介电常数的减小，水更多是起到溶剂的作用，这部分归因于极性降低。使用Arrhenius方程，已计算出对于可变温度和恒定压力，或可变压力和恒定温度的水解离常数。
热剥落(thermal spallation)是向硬岩石施加相当高的热通量的过程。在使用超热流体溶解岩石的本领域称为剥落的过程中，快速的应力导致表面颗粒从岩石上脱离。
本文以引用方式并入了以下参考文献：
美国专利第4,003,393号(其公开了可溶解的管道清管器)。
US 4,467,861、AU 2011200090(Al)、US2011/092726、WO2009149519A1、US 3,955,317、US 5,958,761、FR2564855、EP1923460、EP1382576、US2005/064577、DE102006045872、US2004/033557、US2007/295505、US 6,468,429、WO2011086358、GB2473865、DE102006045872、US2004/0033557、US2007/0295505、US 4,937,052、US 4,272,383、US 7,866,385、US 7,977,282。
Scott C.James和Varun Boriah，Modeling Algae Growth in an Open-ChannelRaceway。
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Yuanhui Zhang，Hydrothermal Liquifaction to Convert Biomass into CrudeOil，第10章，Biofuels from Agricultural Wastes and Byproducts,2010。
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Piezoelectricity:History and New Thrusts,Ultrasonics Symposium，1996。
Adiabatic Processes http://hvperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/ thermo/adiab.html，Georgia State University。
发明概要
本发明的一些实施方案包括经由温度和压力将可再生油给料转化为燃料的地下水-地热反应器。反应器的实施方案可利用所产生的焦炭和烟气(off gas)产生电和热，利用所产生的二氧化碳和热的富含矿物质的水促进生物质生长。
一些实施方案使用藻类作为生物质。另一些实施方案在用于给料的反应器附近具有敞开藻类池。一些实施方案通过使用间接地热能利用流出水提供对藻类跑道池的温度控制。进一步的实施方案允许反应器的再循环料流在敞开藻类池中提供氮、磷、钾、二氧化碳，和升高的温度。本发明包括用在从有机材料制造燃料的燃料制造过程中的地下反应器，所述反应器包括将有机材料注入地下的第一管；收集由地下反应器产生的反应后有机材料的第二管；提取待用于给燃料制造过程中使用的装备提供动力的热量的热交换器。
优选地，本发明进一步包括将来自热交换器的热量转化成能量从而给燃料制造过程中使用的装备提供动力的有机朗肯循环。
优选地，燃料制造过程中使用的装备由从热交换器提取能量的设备直接驱动。
优选地，该装备包括泵。
优选地，该泵使热交换流体循环从而使反应带维持在所需温度。
本发明包括用在从有机材料制造燃料的燃料制造过程中的地下反应器，所述反应器包括将有机材料注入地下的第一管；收集由地下反应器产生的反应后有机材料的第二管；及使热交换流体在闭合环路中循环从而使反应带维持在所需温度的泵。
优选地，本发明进一步包括用于提取待用于给燃料制造过程中使用的装备提供动力的热量的热交换器。
优选地，本发明进一步包括将来自热交换器的热量转化成能量从而给燃料制造过程中使用的装备提供动力的有机朗肯循环。
优选地，该装备包括泵。
优选地，燃料制造过程中使用的装备由从热交换器提取能量的设备直接驱动。
任选地，有机材料为生物质。
优选地，生物质为藻类。
任选地，有机材料为聚合物。
任选地，有机材料为固体废料。
任选地，有机材料通过液化起反应。
任选地，有机材料通过热化学反应起反应。
任选地，有机材料通过水热过程起反应。
优选地，第二管在第一管内。
优选地，第一管的底部是闭合的，而第二管的底部是敞开的。
优选地，第一管在地下比第二管深。
优选地，本发明进一步包括包封第一管和第二管的套管。
任选地，套管与第一管至少一样深。
任选地，套管没有第一管深。
优选地，本发明进一步包括下至第一管的深度的滤网(screen)。
优选地，套管为绝热体。
优选地，该绝热体为水泥。
优选地，本发明进一步包括至少一个传热材料可通过其泵送的第三管。
优选地，传热材料为水。
优选地，本发明进一步包括分离反应器的产物流出物的油、气体、水分离器。
任选地，分离器在地面上。
任选地，分离器在地面下。
任选地，所述产物的一部分被储存。
任选地，所述产物的一部分用作使生物质生长的食物。
任选地，所述产物的一部分用于产生电。
优选地，经由热交换产生电。
任选地，至少第一管是弯曲的。
任选地，至少第一管是倾斜的。
任选地，至少第一管分叉。
本发明包括执行高压、高温反应的方法，其包括通过第一导管将有机材料运送到地下，其中向反应带中的有机材料施加足够的压力和温度从而将有机材料转化为燃料、烃或化学物；通过第二导管将燃料、烃或化学物抽提上来；使热交换流体在闭合环路中循环从而使反应带维持在所需温度。
优选地，本发明进一步包括使用热交换器提取待用于给转化过程中使用的装备提供动力的热量。
优选地，燃料制造过程中使用的装备由从热交换器提取能量的设备直接驱动。
优选地，本发明进一步包括使用有机朗肯循环将来自热交换器的热量转化成能量从而给转化过程中使用的装备提供动力。
优选地，该装备包括泵。
本发明包括执行高压、高温反应的方法，其包括：通过第一导管将有机材料运送到地下，其中向反应带中的有机材料施加足够的压力和温度从而将有机材料转化为燃料、烃或化学物；通过第二导管将燃料、烃或化学物抽提上来；调节热交换器用于提取待用于给转化过程中使用的装备提供动力的热量。
优选地，本发明进一步包括使热交换流体在闭合环路中循环从而使反应带维持在所需温度。
优选地，本发明进一步包括使用有机朗肯循环将来自热交换器的热量转化成能量从而给转化过程中使用的装备提供动力。
优选地，该装备包括泵。
优选地，燃料制造过程中使用的装备由从热交换器提取能量的设备直接驱动。
优选地，可通过增加或减小管状反应器深度来调节压力。
优选地，本发明进一步包括将传热材料运送到地下。
任选地，本发明进一步包括通过调节循环速率来控制传热材料的温度。
任选地，本发明进一步包括通过升高或降低有机材料的温度来控制传热材料的温度。
优选地，本发明进一步包括在将传热材料运送到地下之前压裂岩石。
任选地，本发明进一步包括将传热材料从地下运送到热交换器中。
任选地，本发明进一步包括将传热材料从地下运送到有机朗肯循环中。
优选地，本发明进一步包括将产物分离成油、气体和水基溶液。
优选地，本发明进一步包括运送水基溶液用于生物质生长。
任选地，本发明进一步包括燃烧烟气产物并将能量用于干燥热交换器。
任选地，本发明进一步包括燃烧烟气产物并将能量用于产生电。
任选地，本发明进一步包括燃烧烟气产物并将能量用于产生机械能。
任选地，本发明进一步包括燃烧烟气产物并将能量用于产生热量。
优选地，本发明进一步包括运送第二管的流出产物的一部分来喂养生物质。
优选地，生物质为藻类。
优选地，所述流出产物的一部分包含二氧化碳。
任选地，所述产物的一部分用作用于蒸馏过程的给料。
任选地，所述产物的一部分用作用于热解过程的给料。
优选地，本发明进一步包括使岩石剥落。
本发明包括在装运前对生物油/原油进行后加工，使ReactWell分离成轻质馏分、馏出物馏分和重质馏分。通过使用地下地热密度和离子分离单元实现油稳定，所述地下地热密度和离子分离单元使用地热，通过把地热与由于地下分离柱内部的温度梯度而在分离流体上产生电压降的压电杆桥接来驱动密度分离和离子分离。因而，该柱使用地热能用于加热及用于离子分离过程。使用单独的密度分离并不‘经济有效’，因为时间的限制(当前在黄色油脂箱中的实践在冬天进行得较慢，而在夏天进行得较快)—但是，离子分离也用于加速通常由施加的电压驱动的分离过程。离子分离柱使用电压差分离极性/离子性混合物(在制备生物柴油时得知这一点)。可逆的压电材料在被施加的电压驱动时产生温度差(这是可逆过程：也可用于在元件侧暴露于“Delta T”温度差中时产生电压差)：
使用液体碱金属、碱土金属、过渡金属、其他金属、水、盐水和各种其他化合物作为传热流体
使用脱矿物质单元(Demineralization Unit,DMIN)经由冷却或磁b场取出矿物质用于再出售(辅助收益流)
通过使用工作传热流体将管状反应器中的工艺流体与地热储层流体分离。目的是通过将地热流体限制在管子内径中来减少清管维修，从而将停工时间减至最低。
使用这样的管清洗物件如清管器(石油行业术语)，其在注入到管状反应器中时溶解(由于水热过程解聚)在油和气体中并且永远不会返回原来的状态，但是清洗管子I.D.和O.D。
本发明的一些有益特征包括：
清管器友好设计使得与地层流体(地热储层)接触的传热流体侧上的水垢(scale)容易除去
a.清管器友好设计与先前设计的关键区别是传热流体在管子的内径(I.D.)内流动。清管器在检修管子的I.D.而不是O.D.时最高效地工作。
使用脱矿物质单元(DMIN)经由冷却或磁b场取出矿物质用于再出售(辅助收益流)
传热管上的翅片(fin)将热量传递至包含在套管内的工作流体并且充当挡板来打断混合器系统(19)产生的涡流，这迫使管状反应器中发生对流传热。翅片也可以位于管状反应器上。
混合套管工作流体从而使得管状反应器中发生对流传热的混合器/桨叶/螺旋桨；
驱动待由ORC单元提供动力的井下混合器的齿轮箱；
地热储层流体与管子O.D.隔离–可利用极低的停工时间将水垢从I.D.中清除，因为这种构造不需要拆除管件(如果不是几个月，也是几周无起下钻和井下检修停工时间)；
使用一个(多个)混合器的转动速度的对流传热；
生物油稳定：下游生物油加工将发生在顶端(topping)单元中从而分离出轻馏分、馏出物和较重的6油材料，其随后经受下游氧合物(oxygenate)和营养物回收加工步骤，之后才离开设施门用于精炼或石油化学递送。通过将小顶端单元和营养物回收合并在ReactWell基础结构中，可以具体地调整烃的选定切削(select cuts)，使其适应于给定精制机或石油化学复合体的流体催化裂化器(FCC：“催化裂化器(cat-crackers)”)和延迟焦化单元，从而优化成品ASTM规格，同时使得ReactWell设施中有价值的营养物回收达到最大。ReactWell的顶端单元的关键区别是它将化石燃料的使用隔开(de-couple)，从而将化石燃料分离成选定的轻馏分、馏出物和重6油塔底馏分。ReactWell使用地热离子分离技术完成油分馏，该技术使用地热驱动的环路热管利用潜热毛细流动和压电材料驱动密度分离，从而响应于来自水压头的地热温度梯度和应力而产生电压。因而，由于由地热、芯吸材料选择、压电材料选择和重力产生和维持的温度、毛细作用、应力和电压梯度，地下发生液相分离。
在一些情况下，随着操作地下反应器系统的连续操作时间的推移，由于与水垢和阻塞相关联的渗透性降低，地热和相关梯度可能不足以满足反应器条件。另外，可能需要在较高温度下运行管状反应器。因而，通过燃烧(使流出CO2再循环至藻类池)、电加热器或聚焦式太阳能发电(CSP)预先加热管状反应器入口和工作传热流体可能被证明是延迟储层的再压裂和增产措施(simulation)的有效解决方案。
本发明实施方案的优势包括：
使用清洗/清管设备除去水垢/污垢；
使用工作热交换流体隔离地热储层流体，使其不在管状反应器上产生污垢；
使用一个(多个)地下搅拌器强制对流传热；
使用地下压电/热粒子将应力转换成热量；
使用地下催化剂；以及
使用地下蒸气萎陷(vapor collapse)产生潜热。
附图简述
以下附图形成本说明书的一部分，列入在此的目的是为了进一步展现本发明的某些方面。通过参考这些图中的一个或多个图结合本文提供的具体实施方案的描述可更好地理解本发明。
图1.示例性地热解聚管状反应器。
图2.示例性地下反应器系统。
图3.示例性地下反应器流体流。
图4.示例性水-地热反应器工艺流程图。
图5.示例性水-地热反应器工艺流程图。
图6.示例性地热管状反应器。
图7.示例性地热管状反应器。
图8.示例性地热管状反应器。
图9.示例性地热管状反应器。
图10.示例性地热管状反应器。
图11.示例性地热管状反应器，其中不存在泵循环管(pump-around tube)，入口和出口分开，并且不存在套管。
图12.套管内的工作传热温度曲线。
图13.经受强制对流的套管内的工作传热温度分布。
图14.管状反应器分布。
图15.经受强制对流的管状反应器分布。
图16.与热工作流体和反应器工艺流体隔离的热地热储层流体的图示。
图17.具有地热储层流体套管注入的管状反应器。
图18.具有外部地热储层流体注入的管状反应器。
图19.具有隔离的地热储层流体的管状反应器。
图20.具有隔离的地热储层流体和强制对流的管状反应器。
图21.使用压热/电粒子和催化剂的管状反应器。
图22.使用与地热储层流体隔离的注气的管状反应器。
图23.套管、管状反应器和热地热传递管的CFD模型。
计算结果.美国临时专利申请第61/602,841号中的图后所附表格提供了说明本发明实施方案的可行性的计算结果。
具体实施方式
专用地热管状反应器(水解、解聚、脱羧，和热降解)
井下温度和压力的存在引起并维持了水-地热反应及热解聚，其在土壤内产生可用的地热能。将随着深度变化的基岩温度用作参考温度驱动力。将对套管中装满未经受强制循环的水的管状解聚反应器区段进行建模。
水-地热反应器
表1：感兴趣的解聚变量
将来自地面上的跑道、敞开池或沉淀箱系统的载有藻类的水向井下注入到闭合环路水-地热反应器中。当井下含藻类的水的压力和温度超过大气和环境温度时，藻类和其他有机质经受水解和部分热降解从而形成碳、CO2、烟气、烃和热的含有氨基酸的富含矿物质水。管状反应器主要位于套管内，但是可以延伸到套管的外部进入敞开端区域。套管含有热水，该热水是静态的或者通过泵循环系统循环，处在天然水压头下或受经受来自岩层的地压，同时与地面上的力反平衡。示例性实施方案在图1中示出。
在一个实施方案中，随着管到达更深处时，管状反应器可以弯曲从而允许生物质接近较大的热地热岩石以获得增大的表面积。
地源热可能受到或未受到地压。
在一些实施方案中，地下反应器的深度可在33英尺-40,502英尺(10m-_12,345m)的范围内。在一些实施方案中，管状反应器外管可具有1英寸至100英尺(25mm至30m)的直径，管状反应器内管可具有1英寸至100英尺(25mm至30m)的直径，并且套管可具有1英寸至100英尺(25mm至30m)的直径。某些实施方案可具有弯曲或倾斜管，以便在反应器中的时间较长。倾斜管可具有一系列斜度，随着它移动到更深处而逐渐变得更加水平。当勘探油气时，可在本发明中使用开采和地热井，将适当地调整在此类场所中使用的管材的尺寸以使其配合在其中。例如，在长度约5,000+英尺(1,524+m)的井中，管材直径将可能为约12至120英寸(30-305cm)。
在一些实施方案中，可能存在多于一个管状反应器。
在一些实施方案中，有效反应所需的温度可能大于100℃，最高2,000℃，并且有效反应所需的压力可能为14.7psig(203kPa)至40,000psig(275,892kPa)。
根据反应器内的温度和压力范围，在水中的T和P在某些范围内时反应器内可能会发生液化热化学或水热过程：
100℃至374℃(亚临界水)和14.7psig(203kPa)至30,000psig(206,944kPa)
374℃至500+℃(超临界水)和14.7psig(203kPa)至30,000psig(206,944kPa)
一些实施方案可使用任何类型的有机质在反应器内在相关温度和压力条件下制造产品。在某些实施方案中，可在地下反应器中使用聚合物作为有机质用于在溶剂(例如：水)内反应。
一些实施方案可使用有机质生产化学物、燃料或烃，这取决于所使用的有机质。
在一些实施方案中，可能存在专用地热管件(tubular)，该专用地热管件具有多个管件，其具有用于在一个或多个地热矿获得增加的强制对流传热的盘绕管材选项。流出地热流体流可流入有机朗肯循环(orc)。有机朗肯由汽化器/预热器构成，所述汽化器/预热器使用来自流出地热管状泵循环流体的热量加热和蒸发工作有机流体。工作有机流体(例如：正丁烷)流体蒸气驱动涡轮机，并且可对涡轮机排气蒸气进行强制通风冷却，热空气用于干燥过程，随后水经冷却用于为藻类池提供另外的温热。冷凝的工作有机流体然后可再循环回汽化器用于再加热。涡轮机可连接至注入泵和发电机从而产生电。
具有管状地热泵循环的实施方案可通过调节泵循环热水流速和盘绕管材插入件的数目来提供对水-地热和解聚反应器的可调整的温度控制。这个特征的示例性实施方案在图3中示出。一些实施方案可使用任何传热流体流过反应器并调整温度。
在一些实施方案中，反应器温度可通过如下方式调节：增大或减小泵循环流速，增大或减小管状反应器流速，升高或降低管状反应器入口温度或者升高或降低泵循环再注入温度。
表2：地热泵循环关键变量
如果泵循环经由强制对流递送足够的热量，那么为了达到所需温度，较浅深度对于反应器可能已经足够。在不存在管状泵循环的情况下，由于管状泵循环、套管和井下敞开端区域中传热受限，因此对于给定地热资源可能需要较深的钻进深度。
在一些实施方案中，泵循环管可具有1英寸至100英尺(25mm至30m)的直径。
一些实施方案可使用热交换器从热的传热流体中提取能量。可使用的热交换设备的实例包括朗肯、Carnot、Stirling、Heat Regenerative Cyclone、热电(帕尔帖-塞贝克(peltier-seebeck)效应)、Mesoscopic、Barton、Stoddard、Scuderi、Bell Coleman和Brayton。在又一些实施方案中，可燃烧烟气产物从而对用于热交换器中的传热流体进行加热。传热流体可用于干燥、产生电、加热反应器的各个侧面，或产生机械能。
又一些实施方案可使用有机朗肯循环直接驱动泵将传热流体送入地热泵循环系统，给管状反应器中的井下泵提供动力并产生电。进一步地，当与由电或直接驱动提供动力的强制通风系统组合时，有机朗肯循环的冷凝区段可用来辅助干燥藻类生物质或其他有机材料。进一步地，冷凝区段中的有机工作流体可起到温热藻类池的作用。
热的含有矿物质、氨基酸和碳的流出水
管状反应器的流出产物可含有无菌的富含矿物质水、碳和烃/气体混合物。解聚、水解、脱酸和热降解过程导致形成烃油/气体/碳/二氧化碳混合物。固体碳和烃由地下的解聚、水解、脱酸和热降解的组合形成。一些实施方案可包括用于分离烃和气体的标准油/水/气体分离装备。
分离后，无油的热的管状反应器的富含矿物质的流出水可返回到敞开藻场跑道系统或其他生物系统。在一些实施方案中，总热水返回体积可设定为跑道水体积的1/3，使得跑道水的1/3可被每天翻转和加工。
在一些实施方案中，可将分离的气体混合物和二氧化碳燃烧以产生电、热和二氧化碳。在二氧化碳再循环回到藻类池或断流水箱(break tank)之前或之后，可将其向井下注入到管状反应器流出物中以辅助泵送以及注入到流出物料流中。
在一些实施方案中，反应器的最大尺寸是水-地热解聚反应器的流出物流速、温度、矿物质含量、氨基酸含量和碳化的函数，取决于地热资源、管状反应器深度、泵循环速率和方向。
影响反应器的环境变量可包括环境温度、风速、云量、蒸发速率、降水、相对湿度和大气压力。关键过程变量除了包括藻类池尺寸诸如深度、宽度、长度和循环量(circulation)之外，还包括反应器流出物流速和温度。
表3：藻类跑道和过程变量
含藻类的水、生物质、废料和聚合物在地下产生二氧化碳
在脱酸步骤期间，在地下存在水、热、压力、藻类、生物质、废料和聚合物的情况下管件中可产生二氧化碳。在一些实施方案中，二氧化碳可以在该过程内再循环。
地热驱动的水解和热降解导致含藻类的水、生物质、废料和聚合物在地下产生烃液体/气体混合物
当含藻类的水、生物质、废水、废料和聚合物在地下经受高于环境(300+(149+℃)和300+psig(2,170+kPA))的压力和温度时，该材料将发生水解、脱酸和降解从而形成油和气体以及固体碳、二氧化碳和热的富含矿物质水。在一些实施方案中，然后分离油/气/水混合物，水再循环至藻类池，而油和气体被运送至下游加工单元用于电、热、化学物、运输燃料和焦炭的产生。示出这个过程的示例性流程图在图4和5中示出。焦炭产生可经由热解发生。
表4：水-地热反应器料流
对现有工业设施和藻类养殖的益处包括可再生油生产、工业废水消耗及用CO2和富含矿物质的热水使得大型藻场的生长乘性增强。
表5：ReactWell PFD
图12绘制了套管内闭合环路工作传热流体的本体温度分布。传热通过传导、自然对流和辐射传热发生。套管中的工作传热流体(参见图19-3)绘制在图13中。
图13绘制了套管内闭合环路工作传热流体的本体温度分布。传热通过传导、自然对流和辐射传热发生。套管中的工作传热流体(参见图20-3)绘制在图13中。
图14绘制了在不存在强制对流的情况下管状反应器的环形流动空间和中心管返回路(return)内闭合环路工艺流体的管状反应器温度分布。将管状反应器(参见图19-19)浸没在工作传热流体(参见图19-3)中。工艺反应物进入反应器(参见图19-15)，这还在该图的底部左手区示出。工艺流体通过环形空间(参见图19-4)流入地下，然后通过中心管(参见图19-5)返回。可通过调节以下几者来调节反应器温度分布：注入料流的温度和流速(图19-14)、脱矿物质流速(图19-13)、有机朗肯循环流速(图19-16)、压电粒子在工作传热流体(参见图22-21)或管状反应器(参见图22-22)中的浓度和分布、进入管状反应器中的催化剂的浓度和分布(参见图22-23)、进入管状反应器入口管线中的气体流速(参见图22-15)、工艺流体的入口温度(图19-15)及工艺流体的流速(图19-15)。
图15绘制了在存在强制对流的情况下管状反应器的环形流动空间和中心管返回路内闭合环路工艺流体的管状反应器温度分布。将管状反应器(参见图19-19)浸没在工作传热流体(参见图19-3)中。工艺反应物进入反应器(参见图19-15)，这还在该图的底部左手区示出。工艺流体通过环形空间(参见图19-4)流入地下，然后通过中心管(参见图19-5)返回。可通过调节以下几者来调节反应器温度分布：注入料流的温度和流速(图19-14)、脱矿物质流速(图19-13)、有机朗肯循环流速(图19-16)、压电粒子在工作传热流体(参见图22-21)或管状反应器(参见图22-22)中的浓度和分布、进入管状反应器中的催化剂的浓度和分布(参见图22-23)、进入管状反应器入口管线中的气体流速(参见图22-15)、工艺流体的入口温度(图19-15)、工艺流体的流速(图19-15)及混合器棒转动速度(图22-18.b)及混合器棒叶轮、螺旋桨或桨叶几何形状(图22-18b)。
图16列出用于将地热储层流体的水垢、锈蚀和储积限制在热地热传递管(参见图19-7)的内径中的传热机制和流体。将热地热储层流体(注入的或预先存在的)与管状反应器隔离的目的是通过提供对管内径的清管来减少维修停工时间。清管是这样的过程，在该过程中，带有摩擦边缘/切刀(cutter)的塑料/橡胶物件被通过管的压力驱动，从而通常将管内径中的限制传热和流体流动的水垢和其他氧化物/沉降物清洗掉。如果不能够执行清管，那么将不得不拆卸整个管状反应器来除去水垢。因而，通过将地热工作流体隔离在管内并且使用工作传热流体(水、盐水、汞等)将热从隔离的地热流体传递到管状反应器中，通过显著减少维修停工时间和成本完成地下反应器的可行操作。
图17列出容纳在套管中的注入和反应器构造。连续搅拌的棒设备(图17-4)维持沿着管状反应器外径的高速度流速，从而通过连续清扫对流传热中的表面和辅助工具(aids)而将水垢和污垢减至最低。将地热储层流体注入(图17-3)，其流入井下，进入储层(图17-9)中，流过压裂的岩石(图17-10)并通过返回管(图17-8)流进有机朗肯单元(图17-2)，所述有机朗肯单元直接驱动泵和辅助装备。地热储层流体直接接触管状反应器的外径，并且可经由(图17-5和17-2)料流抽回，用于通过脱矿物质单元(DMIN)的矿物质回收。井底温度可能超过200℃并且压力超过500psig(3,549kPa)。
图18列出具有外部注入管线的容纳在套管中的反应器的构造。连续搅拌的棒设备(图18-5)维持沿着管状反应器外径的高速度流速，从而通过连续清扫对流传热中的表面和辅助工具而将水垢和污垢减至最低。将地热储层流体注入(图18-14)，其流入井下，进入储层(图18-10)中，流过压裂的岩石(图18-9)并通过返回管(图18-11)流进有机朗肯单元(图18-16)，所述有机朗肯单元直接驱动泵和辅助装备。地热储层流体直接接触管状反应器的外径，并且可经由(图18-15和18-16)料流抽回，用于通过脱矿物质单元(DMIN)的矿物质回收。井底温度可能超过200℃并且压力超过500psig(3,549kPa)。
图19列出容纳在套管中的反应器的构造，其具有外部注入管线(图19-14)、容纳在套管中的/在内部的地热储层流体隔离和传热管线(图19-13)、容纳在套管中的/在内部的管状反应器(图19-19)，及外部地热储层流体返回管线(图19-16)。将地热储层流体注入(图19-14)，其流入井下，进入储层(图19-10)，流过压裂的岩石(图19-9)并通过返回管(图19-11)流进有机朗肯单元(图19-16)，所述有机朗肯单元直接驱动泵和辅助装备。地热储层流体不直接接触管状反应器的外径，但是被隔离在返回到地表的数根热传热管的内径中，将经由(图19-13和19-16)料流抽回，用于通过脱矿物质单元(DMIN)的矿物质回收。图19与先前的图17和18之间的关键区别是使用热传热管(图19-7)将热地热储层流体与反应器隔离从而阻止反应器壁上产生水垢/污垢。(图19-7)主要可实现的益处是使得易于通过内径维修/清管来除去水垢并增加传热。工作传热流体(图19-3)通过润湿管状反应器和热传热地热管来将热量传递到管状反应器中。井底温度可能超过200℃并且压力超过500psig(3,549kPa)。
图20列出容纳在套管中的反应器的构造，其具有外部注入管线(图20-14)、容纳在套管中的/在内部的地热储层流体隔离和传热管线(图20-13)、容纳在套管中的/在内部的管状反应器(图20-19)，及外部地热储层流体返回管线(图20-16)。将地热储层流体注入(图20-14)，其流入井下，进入储层(图20-10)，流过压裂的岩石(图20-9)并通过返回管(图20-11)流进有机朗肯单元(图20-16)，所述有机朗肯单元直接驱动泵和辅助装备。地热储层流体不直接接触管状反应器的外径，但是被隔离在返回到地表的数根热传热管的内径中，将经由(图20-13和20-16)料流抽回，用于通过脱矿物质单元(DMIN)的矿物质回收。图20与先前的图17和18的关键区别是使用热传热管(图20-7)将热地热储层流体与反应器隔离从而阻止反应器壁上产生水垢/污垢。(图20-7)的主要可实现的益处是使得易于通过内径维修/清管来除去水垢并增加传热。工作传热流体(图20-3)通过润湿管状反应器和热传热地热管来将热量传递到管状反应器中。图20与图19之间的第二个关键区别是使用被设置成在井下强制对流从而增加传热速率的连续搅拌的棒。井底温度可能超过200℃并且压力超过500psig(3,549kPa)。
图21列出容纳在套管中的反应器的构造，其具有外部注入管线(图21-14)、容纳在套管中的/在内部的地热储层流体隔离和传热管线(图21-13)、容纳在套管中的/在内部的管状反应器(图21-19)，及外部地热储层流体返回管线(图21-16)。将地热储层流体注入(图21-14)，其流入井下，进入储层(图21-10)，流过压裂的岩石(图21-9)并通过返回管(图21-11)流进有机朗肯单元(图21-16)，所述有机朗肯单元直接驱动泵和辅助装备。地热储层流体不直接接触管状反应器的外径，但是被隔离在返回到地表的数根热传热管的内径中，将经由(图21-13和21-16)料流抽回，用于通过脱矿物质单元(DMIN)的矿物质回收。图21与先前的图20的关键区别是使用压电粒子将由作用于循环传热流体的井下柱上的重力产生的应力转化成电流和热。另外，催化剂可与压电粒子一起在管状反应器内循环。井底温度可能超过200℃并且压力超过500psig(3,549kPa)。
图22列出容纳在套管中的反应器的构造，其具有外部注入管线(图22-14)、容纳在套管中的/在内部的地热储层流体隔离和传热管线(图22-13)、容纳在套管中的/在内部的管状反应器(图22-19)，及外部地热储层流体返回管线(图22-16)。将地热储层流体注入(图22-14)，其流入井下，进入储层(图22-10)，流过压裂的岩石(图22-9)并通过返回管(图22-11)流进有机朗肯单元(图22-16)，所述有机朗肯单元直接驱动泵和辅助装备。地热储层流体不直接接触管状反应器的外径，但是被隔离在返回到地表的数根热传热管的内径中，将经由(图22-13和22-16)料流抽回，用于通过脱矿物质单元(DMIN)的矿物质回收。图22与先前的图21之间的关键区别是使用经绝热压缩而在与地热储层隔离的管状反应器和工作传热流体内释放潜热的气体。井底温度可能超过200℃并且压力超过500psig(3,549kPa)。
图23强调了一个或多个管状反应器及热地热管在水泥套管内的使用。重要的是要注意，完全水泥化的套管因减少热损失而充当极好的绝热体。
图22-7中示出的一个(多个)热传热管可用永不返回原来的状态的溶解型清管器进行清管。塑料/橡胶将在热管件内解聚并且随着时间的推移溶解清管器。因而，一旦清管器被注入到ReactWell热地热管中便永不返回原来的状态，因为它由于高温和高压而溶解。
实施例
本文描述了实施例和使用方法作为用于教导本领域技术人员以任何适当的方式使用本发明的基础。本文所公开的这些实施例不能被解释为限制性的。
实施例1
测试系统的一个实施方案可包括台式规模形式的反应器，该反应器由较大直径的管构成，该管含有一个泵循环、油/气/水分离器、一个管状反应器及辅助温度和压力检测仪器。该反应器将垂直安装并且底部(底孔)安放在加热器内。加热器用于模拟地热温度源。流出物泵循环将通过冷凝器冷却并且再循环回注入泵用于在泵循环回路中再循环。管状反应器源箱将含有含选定类型的有机材料的水，其中可选择添加催化剂。管状反应器将载有生物质的水注入到反应器的环形空间中，该载有生物质的水在井下起反应并且流进带有在线分析仪的样本室中。泵循环排放将用背压控制阀控制。管状反应器排放将用背压控制阀控制。
实施例2
测试系统的一个实施方案初始在管状反应器和泵循环中库存(inventory)固定量去离子水(DI)，启动在泵循环上的循环。然后接通加热器，启动冷凝器冷却流体流，并进行相应地调节。一旦如根据温度和压力检测仪器/指示器确定泵循环温度和压力稳定，便开始在管状反应器中注入水性有机材料。一旦水性有机材料注入已经完成，已知量的DI将冲洗管状反应器。冲洗后，管状反应器的流出DI将开始再循环到入口中。然后断开加热器。一旦泵循环系统中的传热流体温度达到环境温度，便断开管状反应器注入泵。然后断开泵循环注入泵和冷凝器冷却流体。在打开任何腔室、器皿、反应器、管路(piping)或管材(tubing)之前，应将该台式装备减压至环境条件。
实施例3
测试系统的一个实施方案初始在管状反应器和泵循环中库存固定量去离子水(DI)，启动在泵循环上的循环。然后接通加热器，启动冷凝器冷却流体流，并进行相应地调节。一旦如根据温度和压力检测仪器/指示器确定泵循环温度和压力稳定，便开始在管状反应器中注入水性有机材料。管状反应器的流出产物将经由指定路线传送至油/气/水分离器。水将再循环并与新的有机给料和水混合。对油和气体加以分析。在确定稳态测试完成后，已知量的DI将冲洗管状反应器。冲洗后，开始使管状反应器的流出DI再循环到入口中。然后断开加热器。一旦泵循环系统中的传热流体温度达到环境温度，便断开管状反应器注入泵。然后断开泵循环注入泵和冷凝器冷却流体。在打开任何腔室、器皿、反应器、管路或管材之前，应将该台式装备减压至环境条件。
实施例4
测试系统的一个实施方案包括能够提供超过400℃的排放温度的加热器、冷凝单元、如本申请中所描述的反应器、油/气/水分离器、用于泵循环回路的注入泵和用于管状反应器流出物排放的井下泵，以及相关的辅助温度、压力和流量检测仪器和仪表。该反应器由较大直径的管构成，该管含有一个泵循环和一个管状反应器。该反应器垂直安装并且底部(底孔)安放在加热器内。加热器用于模拟地热温度源。流出物泵循环通过冷凝器冷却并且再循环回注入泵，用于在泵循环回路中再循环。管状反应器源箱含有含选定类型的有机材料的水，其中可选择添加催化剂。管状反应器将载有生物质的水注入到反应器的环形空间中，该载有生物质的水在井下起反应并且流进油/水/气分离器中。分离的水将再循环到储水箱中。油将经由指定路线传送至储油箱。气体将被储存、燃烧或排放到大气中。泵循环排放将用背压控制阀控制。管状反应器排放将用背压控制阀控制。
实施例5
测试系统的一个实施方案初始在管状反应器和泵循环中库存固定量去离子水(DI)，启动在泵循环上的循环。然后接通加热器，启动冷凝器冷却流体流，并进行相应地调节。一旦如根据温度和压力检测仪器/指示器确定泵循环温度和压力稳定，便开始在管状反应器中注入水性有机材料。管状反应器的流出产物将经由指定路线传送至油/气/水分离器。水将再循环并与新的有机给料和水混合。分离的油将经由指定路线传送至储藏器皿中，并且气体将被储存、分析和排出。根据环境法规，气体在分析前可能需要燃烧或焚化。在完成稳态测试后，用经处理的水冲洗管状反应器。然后断开加热器。一旦泵循环系统中的传热流体温度达到环境温度，便断开管状反应器注入泵。然后断开泵循环注入泵和冷凝器冷却流体。在打开任何腔室、器皿、反应器、管路或盘绕管材之前，应将该单元减压至环境条件。
实施例6
本发明的一个实施方案包括完成选址研究，在地下钻探合适的勘探井，将管状反应器钻入地下，安装套管，注水泥，压裂井底岩石，利用水热作用使井下岩石剥落从而增加表面积、渗透性和孔隙率，一个(多个)管状泵循环，用于稳定井下管件的封隔器(packer)，一个(多个)管状反应器以及相关的井下检测仪器、泵和仪表。然后，在地面上安装有机朗肯循环(ORC)单元，使其经由管向上与一个(多个)ReactWell泵循环管件连通，并经由管线向上与一个(多个)泵循环注入泵和相关动力装备连通。然后，将一个(多个)管状反应器的一个(多个)入口装配到相邻藻场的有机给料和其他可能的有机废物料流中。一个(多个)管状反应器的流出物将通过管向上输送至油/气/水分离装备和器皿。
实施例7
测试系统的一个实施方案初始在管状反应器和泵循环中库存固定量经处理的水，使用分开的启动泵启动在泵循环上的循环，并脚踏启动和加压泵循环系统。一旦温度达到有机朗肯循环(ORC)目标，便切换到直接驱动注入泵从而给泵循环回路提供动力并通过管线向上输送从而产生电。可维持足够的冷凝器冷却流体流，并进行相应地调节。冷却流体可来源于一个(多个)藻类池从而提供地热供热。一旦如根据温度和压力检测仪器/指示器确定泵循环温度和压力稳定，便开始在管状反应器中注入水性有机材料。一个(多个)管状反应器的流出产物将经由指定路线传送至油/气/水分离器。热的富含矿物质的流出水将再循环并与池或器皿中的现有藻类水混合从而使藻类生长乘性增强。分离的油将经由指定路线传送至储存器皿。气体(主要由二氧化碳构成)将使再循环到藻类池中的流出水碳酸化。当一个(多个)管状反应器中的一个需要检修时，首先用经处理的水冲洗它，然后进行检修。当泵循环需要检修时，用经处理的水冲洗管状反应器并使其保持联机。将切断并检修有机朗肯循环(ORC)。管状反应器流出物将通过管线向上输送至冷却器，从而使反应器内部维持低温以阻止由于温度快速变化引起的热应力。如果要对反应器进行总返工(total rework)，则在一个(多个)管状反应器中库存经处理的水，切断有机朗肯循环(ORC)并使其减压。一旦温度稳定，便切断管状反应器泵循环并使其减压。在打开任何腔室、器皿、反应器、管路或盘绕管材之前，应将该单元减压至环境条件并进行核实。
应注意，诸如“优选”、“常见地”和“通常”的术语在本文并不用于限制所要求保护的本发明的范围或者暗示某些特征是至关重要的、必需的或甚至对于要求保护的本发明的结构或功能是重要的。相反，这些术语仅旨在强调可在本发明具体实施方案中使用或不使用的替代或额外特征。
本文提供了一个或多个实施方案的详细描述。然而，应理解，本发明可以多种形式实施。因此，本文所公开的具体细节(即使被指定为优选或有利的)不能被解释为限制性的，而是用作权利要求的基础以及用作用于教导本领域技术人员以任何适当方式使用本发明的代表性基础。
已描述许多实施方案。然而，应理解在不偏离本发明的精神和范围的情况下可作出各种修改。因此，其他实施方案作为本发明的一部分包括在此，并且可包括在所附权利要求书中。此外，各种实施方案的前述描述并不暗示排他。例如，“一些”实施方案、“示例性”实施方案，或“其他”实施方案可包括在本发明范围内的“一些”、“其他”和“进一步”实施方案的全部或部分。
实施例8
本发明的一个实施方案初始将地热流体向井下注入到套管内注入管线中，注入到压裂的干热岩(HDR)中。该热地热流体然后流过压裂的岩石回到介于注入管线、反应器和套管I.D.之间的套管的环形空间中，然后流到地表用于矿物质清除并随后通过原注入管线再注入。进一步地，存在第二井和套管，其用流出的热地热储层流体给有机朗肯单元(ORC)提供动力，使得该流体在进入ORC循环之前仍然是热的。在反应器的管状泵循环系统中库存固定量的经处理的水，使用分开的启动泵启动循环。在管状泵循环系统已经循环后，开始将地热流体注入井下。一旦温度达到有机朗肯循环(ORC)目标，便切换到直接驱动注入泵从而给泵循环回路提供动力并通过管线向上输送从而产生电。产生的电可来自涡轮机和压电/热设备。相应地调节ORC冷凝器冷却流体流。冷却流体可来源于用于提供地热供热的翅片风扇(fin fan)或一个(多个)藻类池。一旦如通过温度和压力检测仪器/指示器确定泵循环温度和压力稳定，便开始在一个(多个)管状反应器中注入水性有机材料。一个(多个)管状反应器的流出产物将经由指定路线传送至油/气/水分离器，使用由ORC电或压电/热地下(棒)所施加的电压差驱动的离子分离的下游生物油稳定单元将进一步分离轻馏分与重馏分，并且还提供运行下游催化的机会。热的富含矿物质的流出水将再循环并且与池或器皿中的现有藻类水混合从而使藻类生长乘性增强。分离的油将经由指定路线传送至储存器皿。气体(主要由二氧化碳和甲烷构成)将被燃烧，所产生的CO2用于使再循环到藻类池中的流出水碳酸化。当一个(多个)管状反应器中的一个需要检修时，首先用经处理的水冲洗它，然后进行检修。当注入管或流出热地热储层流体管需要检修时，用经处理的水冲洗管状反应器并使其保持联机。切断并隔离有机朗肯循环(ORC)。管状反应器流出物将缓慢地通过管线向上输送至冷却器，从而使反应器内部维持低温以阻止由于温度快速变化引起的热应力。如果要对反应器进行总返工，在一个(多个)管状反应器中库存经处理的水，切断并隔离有机朗肯循环(ORC)并使其减压。一旦温度稳定，便切断管状反应器泵循环并使其减压。在打开任何腔室，提拉管，起下钻(making trips)，移出器皿、反应器、管路或盘绕管材之前，应将该单元减压至环境条件并进行核实。
实施例9
本发明的一个实施方案初始将地热流体向井下注入到套管内注入管线中，注入到压裂的干热岩(HDR)中。该热地热流体然后将流过压裂的岩石回到介于注入管线、反应器和套管I.D.之间的套管的环形空间中，然后流到地表用于矿物质清除并随后通过原注入管线再注入。进一步地，将存在第二井和套管，其将用流出的热地热储层流体给有机朗肯单元(ORC)提供动力，使得该流体在进入ORC循环之前仍然是热的。在反应器的管状泵循环系统中库存固定量的经处理的水，使用分开的启动泵启动循环。在管状泵循环系统已经循环后，开始将地热流体注入井下。一旦温度达到有机朗肯循环(ORC)目标，便切换到直接驱动注入泵从而给泵循环回路提供动力并通过管线向上输送从而产生电。产生的电可来自涡轮机和压电/热设备。相应地调节ORC冷凝器冷却流体流。冷却流体可来源于用于提供地热供热的翅片风扇或一个(多个)藻类池。一旦如通过温度和压力检测仪器/指示器确定泵循环温度和压力稳定，便开始在一个(多个)管状反应器中注入水性有机材料。一个(多个)管状反应器的流出产物将经由指定路线传送至油/气/水分离器，使用由ORC电或压电/热地下(棒)所施加的电压差驱动的离子分离的下游生物油稳定单元将进一步分离轻馏分与重馏分，并且还提供运行下游催化的机会。热的富含矿物质的流出水将再循环并且与池或器皿中的现有藻类水混合从而使藻类生长乘性增强。分离的油将经由指定路线传送至储存器皿。气体(主要由二氧化碳和甲烷构成)将被燃烧，所产生的CO2用于使再循环到藻类池中的流出水碳酸化。当一个(多个)管状反应器中的一个需要检修时，首先用经处理的水冲洗它，然后进行检修。当注入管或流出热地热储层流体管需要检修时，用经处理的水冲洗管状反应器并使其保持联机。切断并隔离有机朗肯循环(ORC)。管状反应器流出物将缓慢地通过管线向上输送至冷却器，从而使反应器内部维持低温以阻止由于温度快速变化引起的热应力。如果要对反应器进行总返工，在一个(多个)管状反应器中库存经处理的水，切断并隔离有机朗肯循环(ORC)并使其减压。一旦温度稳定，便切断管状反应器泵循环并使其减压。在打开任何腔室，提拉管，起下钻(making trips)，移出器皿、反应器、管路或盘绕管材之前，应将该单元减压至环境条件并进行核实。
实施例10
本发明的一个实施方案初始在套管中库存传热流体，该传热流体未暴露于所述干热岩或过程。然后，将水向井下注入到套管外注入管线中，注入到压裂的干热岩(HDR)中。该水然后将流过压裂的岩石进入套管，流过热管内径并流到地表用于矿物质清除并随后通过原注入管线再注入。进一步地，存在第三钻井，其将给有机朗肯单元(ORC)提供动力。然后在反应器和泵循环中库存固定量的经处理的水，使用分开的启动泵启动在泵循环上的循环，并脚踏启动和加压泵循环系统。一旦温度达到有机朗肯循环(ORC)目标，便切换到直接驱动注入泵从而给泵循环回路提供动力并通过管线向上输送从而产生电。可维持足够的冷凝器冷却流体流，并进行相应地调节。冷却流体可来源于用于提供地热供热的一个(多个)藻类池。一旦如通过温度和压力检测仪器/指示器确定泵循环温度和压力稳定，便开始在一个(多个)管状反应器中注入水性有机材料。一个(多个)管状反应器的流出产物将经由指定路线传送至油/气/水分离器。热的富含矿物质的流出水将再循环并且与池或器皿中的现有藻类水混合从而使藻类生长乘性增强。分离的油将经由指定路线传送至储存器皿。气体(主要由二氧化碳构成)将使再循环到藻类池中的流出水碳酸化。当一个(多个)管状反应器中的一个需要检修时，首先用经处理的水冲洗它，然后进行检修。当泵循环需要检修时，用经处理的水冲洗管状反应器并使其保持联机。切断有机朗肯循环(ORC)并进行检修。管状反应器流出物将通过管线向上输送至冷却器，从而使反应器内部维持低温以阻止由于温度快速变化引起的热应力。如果要对反应器进行总返工，在一个(多个)管状反应器中库存经处理的水，切断有机朗肯循环(ORC)并使其减压。一旦温度稳定，便切断管状反应器泵循环并使其减压。在打开任何腔室、器皿、反应器、管路或盘绕管材之前，应将该单元减压至环境条件并进行核实。
实施例11
本发明的一个实施方案初始在套管中库存传热流体，该传热流体未暴露于所述干热岩或过程。然后，将水向井下注入到套管外注入管线中，注入到压裂的干热岩(HDR)中。该水然后将流过压裂的岩石进入套管，并流到地表用于矿物质清除并随后通过原注入管线再注入。进一步地，存在第三钻井，其将给有机朗肯单元(ORC)提供动力。然后在反应器和泵循环中库存固定量的经处理的水，使用分开的启动泵启动在泵循环上的循环，启动搅拌棒搅拌，并脚踏启动和加压泵循环系统。一旦温度达到有机朗肯循环(ORC)目标，便切换到直接驱动注入泵从而给泵循环回路提供动力并通过管线向上输送从而产生电。可维持足够的冷凝器冷却流体流，并进行相应地调节。冷却流体可来源于用于提供地热供热的一个(多个)藻类池。一旦如通过温度和压力检测仪器/指示器确定泵循环温度和压力稳定，便开始在一个(多个)管状反应器中注入水性有机材料。一个(多个)管状反应器的流出产物将经由指定路线传送至油/气/水分离器。热的富含矿物质的流出水将再循环并且与池或器皿中的现有藻类水混合从而使藻类生长乘性增强。分离的油将经由指定路线传送至储存器皿。气体(主要由二氧化碳构成)将使再循环到藻类池中的流出水碳酸化。当一个(多个)管状反应器中的一个需要检修时，首先用经处理的水冲洗它，然后进行检修。当泵循环需要检修时，用经处理的水冲洗管状反应器并使其保持联机。切断有机朗肯循环(ORC)并进行检修。管状反应器流出物将通过管线向上输送至冷却器，从而使反应器内部维持低温以阻止由于温度快速变化引起的热应力。如果要对反应器进行总返工，在一个(多个)管状反应器中库存经处理的水，切断有机朗肯循环(ORC)并使其减压。一旦温度稳定，便切断管状反应器泵循环，断开搅拌棒并减压。在打开任何腔室、器皿、反应器、管路或盘绕管材之前，应将该单元减压至环境条件并进行核实。
实施例12
本发明的一个实施方案初始在套管中库存传热流体，该传热流体未暴露于所述干热岩或过程，并且含有压热/压电粒子从而在受到液压力时产生电流和热。然后，将水注入井下，该水通过压裂的岩石进入套管中，并到达地表用于矿物质清除并随后通过原注入管线再注入。进一步地，存在第三钻井，其将给有机朗肯单元(ORC)提供动力。然后在反应器和泵循环中库存固定量的经处理的水，使用分开的启动泵启动在泵循环上的循环，启动搅拌棒搅拌，并脚踏启动和加压泵循环系统。一旦温度达到有机朗肯循环(ORC)目标，便切换到直接驱动注入泵从而给泵循环回路提供动力并通过管线向上输送从而产生电。可维持足够的冷凝器冷却流体流，并进行相应地调节。冷却流体可来源于用于提供地热供热的一个(多个)藻类池。一旦如通过温度和压力检测仪器/指示器确定泵循环温度和压力稳定，便开始在一个(多个)管状反应器中注入水性有机材料。一个(多个)管状反应器的流出产物将经由指定路线传送至油/气/水分离器。热的富含矿物质的流出水将再循环并且与池或器皿中的现有藻类水混合从而使藻类生长乘性增强。分离的油将经由指定路线传送至储存器皿。在装运之前对生物油/原油进行后加工，使ReactWell分离成轻质馏分、馏出物馏分和重质馏分。通过使用地下地热密度和离子分离单元实现油稳定，所述地下地热密度和离子分离单元使用地热，通过把地热与由于地下分离柱内部的温度梯度而在分离流体上产生电压降的压电杆桥接来驱动密度分离和离子分离。因而，该柱使用地热能用于加热及用于离子分离过程。使用单独的密度分离并不“经济有效”，因为时间的限制(当前在黄色油脂箱中的实践在冬天进行得较慢，而在夏天进行得较快)—但是，离子分离也用于加速通常由所施加的电压驱动的分离过程。气体(主要由二氧化碳构成)将使再循环到藻类池中的流出水碳酸化。当一个(多个)管状反应器中的一个需要检修时，首先用经处理的水冲洗它，然后进行检修。当泵循环需要检修时，用经处理的水冲洗管状反应器并使其保持联机。切断有机朗肯循环(ORC)并进行检修。管状反应器流出物将通过管线向上输送至冷却器，从而使反应器内部维持低温以阻止由于温度快速变化引起的热应力。如果要对反应器进行总返工，在一个(多个)管状反应器中库存经处理的水，切断有机朗肯循环(ORC)并使其减压。一旦温度稳定，便切断管状反应器泵循环，断开搅拌棒并减压。在打开任何腔室、器皿、反应器、管路或盘绕管材之前，应将该单元减压至环境条件并进行核实。
实施例13
本发明的一个实施方案初始在套管中库存传热流体，该传热流体未暴露于所述干热岩或过程，并且含有压热/压电粒子从而在受到液压力时产生电流和热。然后，将水注入井下，该水通过压裂的岩石进入套管中，并到达地表用于矿物质清除并随后通过原注入管线再注入。进一步地，存在第三钻井，其将给有机朗肯单元(ORC)提供动力。然后在反应器和泵循环中库存固定量的经处理的水，使用分开的启动泵启动在泵循环上的循环，启动搅拌棒搅拌，并脚踏启动和加压泵循环系统。一旦温度达到有机朗肯循环(ORC)目标，便切换到直接驱动注入泵从而给泵循环回路提供动力并通过管线向上输送从而产生电。可维持足够的冷凝器冷却流体流，并进行相应地调节。冷却流体可来源于用于提供地热供热的一个(多个)藻类池。一旦如通过温度和压力检测仪器/指示器确定泵循环温度和压力稳定，便开始在一个(多个)管状反应器中注入水性有机材料。一个(多个)管状反应器的流出产物将经由指定路线传送至油/气/水分离器。热的富含矿物质的流出水将再循环并且与池或器皿中的现有藻类水混合从而使藻类生长乘性增强。分离的油将经由指定路线传送至储存器皿。气体(主要由二氧化碳构成)将使再循环到藻类池中的流出水碳酸化。当一个(多个)管状反应器中的一个需要检修时，首先用经处理的水冲洗它，然后进行检修。当泵循环需要检修时，用经处理的水冲洗管状反应器并使其保持联机。切断有机朗肯循环(ORC)并进行检修。管状反应器流出物将通过管线向上输送至冷却器，从而使反应器内部维持低温以阻止由于温度快速变化引起的热应力。如果要对反应器进行总返工，在一个(多个)管状反应器中库存经处理的水，切断有机朗肯循环(ORC)并使其减压。一旦温度稳定，便切断管状反应器泵循环，断开搅拌棒并减压。在打开任何腔室、器皿、反应器、管路或盘绕管材之前，应将该单元减压至环境条件并进行核实。

Claims (10)

1.一种执行高压、高温反应的方法，其包括：
(a)通过第一导管将有机材料运送到地下，其中向反应带中的所述有机材料施加足够的压力和温度从而将所述有机材料转化为燃料、烃或化学物；
(b)通过第二导管将所述燃料、烃或化学物抽提上来；以及
(c)使用热交换器提取待用于给所述转化过程中使用的装备提供动力的热量。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括使热交换流体在闭合环路中循环从而使所述反应带维持在所需温度。
3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括将传热材料运送到地下。
4.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括在将所述传热材料运送到地下之前压裂所述岩石。
5.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括将所述传热材料从地下运送到热交换器或有机朗肯循环中。
6.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括将产物分离成油、气体和水基溶液。
7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括运送所述水基溶液用于生物质生长。
8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括燃烧烟气产物并将所述能量用于以下各项之一：(a)干燥热交换器；(b)产生电；(c)产生机械能；和/或(d)产生热量。
9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括运送所述第二导管的流出产物的一部分来喂养生物质。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述产物的一部分用作用于蒸馏过程和/或热解过程的给料。
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