ES2911411T3 - Procedimientos de recuperación de hidrocarburos a partir de material hidrocarbonado utilizando una infraestructura construida y sistemas asociados - Google Patents

Procedimientos de recuperación de hidrocarburos a partir de material hidrocarbonado utilizando una infraestructura construida y sistemas asociados Download PDF

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Abstract

Un procedimiento para recuperar hidrocarburos líquidos y gaseosos de un cuerpo permeable de material hidrocarbonado extraído (120) que se mantiene dentro de una infraestructura construida para control de permeabilidad que se forma por encima del nivel del suelo (108), ya sea dentro de un pozo o como una estructura independiente que utiliza sólo el nivel del suelo existente con muros laterales hechos por el hombre y que define un volumen encapsulado, comprendiendo dicho procedimiento: construcción de un embalse de control de permeabilidad (100) en el que los muros del embalse (102, 104), los techos (116), los suelos (112) y otros contornos que definen el volumen encapsulado son sustancialmente continuos, de manera que el embalse define el volumen encapsulado suficientemente para impedir un movimiento sustancial de los fluidos hacia el interior o el exterior del embalse que no sea la vía definida por las entradas y salidas, la superficie en planta superior del embalse varía entre 2023,43 y 20234,30 m2; introducir un material hidrocarbonado extraído (120) que comprenda esquisto bituminoso, arenas bituminosas, carbón, lignito, betún, turba o combinaciones de los mismos, en la infraestructura de control mediante un transporte de baja compactación para formar un cuerpo permeable de material hidrocarbonado que tiene un espacio vacío que está entre el 10% y el 40% de un volumen total del cuerpo permeable; en el que una pluralidad de conductos (118, 124, 126) está incrustada dentro del cuerpo permeable, los conductos están orientados ab initio, o antes de la incrustación en el cuerpo permeable, de tal manera que no están perforados y los conductos se ensamblan en las vías predeterminadas deseadas contemporáneamente con el llenado de la infraestructura con el material hidrocarbonado extraído y en el que los conductos pasan a través de los muros de la infraestructura construida en varios puntos, y en el que los conductos pueden utilizarse como tuberías de calefacción, tuberías de refrigeración, tuberías de transferencia de calor, tuberías de drenaje o tuberías de gas; en el que al menos una parte de los conductos (118) está dedicada al calentamiento del cuerpo permeable; calentar el cuerpo permeable lo suficiente como para eliminar los hidrocarburos del mismo mediante la inyección de gases calentados en la infraestructura de control, de manera que el cuerpo permeable se calienta principalmente por convección a medida que los gases calentados pasan por el cuerpo permeable; y en el que la construcción del suelo y los muros del embalse comprende un talud o banco escalonado hacia arriba o hacia abajo, de manera que la nivelación del suelo y la construcción de los muros de contención puedan drenar o inclinarse típicamente hacia un lado o hacia una(s) zona(s) central(es) específica(s) de recogida para la eliminación de los fluidos mediante la ayuda del drenaje por gravedad.

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimientos de recuperación de hidrocarburos a partir de material hidrocarbonado utilizando una infraestructura construida y sistemas asociados
Antecedentes de la invención
La demanda mundial y nacional de combustibles fósiles sigue aumentando a pesar de las subidas de precios y otros problemas económicos y geopolíticos. A medida que esta demanda sigue aumentando, la investigación y la búsqueda de fuentes adicionales de combustibles fósiles económicamente viables se incrementan en consecuencia. Históricamente, muchos han reconocido las enormes cantidades de energía almacenadas en los embalses de esquisto bituminoso, carbón y arena bituminosa, por ejemplo. Sin embargo, estas fuentes siguen siendo un reto difícil en términos de recuperación económicamente competitiva. Las arenas bituminosas canadienses han demostrado que estos esfuerzos pueden ser fructíferos, aunque todavía quedan muchos retos, como el impacto medioambiental, la calidad del producto y el tiempo de proceso, entre otros.
Las estimaciones de las reservas mundiales de esquisto bituminoso varían entre dos y casi siete billones de barriles de petróleo, dependiendo de la fuente de estimación. En cualquier caso, estas reservas representan un enorme volumen y siguen siendo un recurso sustancialmente sin explotar. Un gran número de empresas e investigadores siguen estudiando y probando procedimientos para recuperar el petróleo de esas reservas. En la industria del esquisto bituminoso, los procedimientos de extracción han incluido chimeneas subterráneas de escombros creadas por explosiones nucleares, procedimientos in situ como el procedimiento de conversión in situ (ICP) (Shell Oil) y la combustión dentro de retortas fabricadas en acero. Otros procedimientos han sido los de radiofrecuencia in situ (microondas) y los procedimientos in situ "modificados", en los que se han combinado la minería subterránea, la voladura y la retorta para hacer escombros de una formación y permitir una mejor combustión y permeabilidad al calor. La permeabilidad es generalmente deseada porque la pirolisis, el procedimiento por el cual se extraen los hidrocarburos, puede lograrse con mayor calidad y producción con menor aporte de energía.
Entre los procedimientos típicos del esquisto bituminoso, todos se enfrentan a compromisos económicos y medioambientales. Ningún procedimiento actual satisface por sí solo los retos económicos, medioambientales y técnicos. Además, la preocupación por el calentamiento global hace que se adopten medidas adicionales para hacer frente a las emisiones de dióxido de carbono (CO2) que se asocian a estos procedimientos. Se necesitan procedimientos que cumplan con la protección del medio ambiente, pero que a la vez proporcionen un alto volumen de producción de combustible energético.
Los conceptos in situ bajo tierra surgieron por su capacidad de producir grandes volúmenes evitando el coste de la minería. Si bien es posible ahorrar costes evitando la extracción, el procedimiento in situ requiere calentar una formación durante un periodo de tiempo más largo debido a la bajísima permeabilidad del esquisto, que por su naturaleza requiere un tiempo de retorta más lento y prolongado para fracturar y convertir los hidrocarburos de una formación. Si se utiliza el procedimiento in situ, se puede ganar en volumen y en ahorro de costes de extracción, pero el procedimiento in situ se encuentra con problemas de permeabilidad que requieren la fractura de la formación y períodos más largos para producir petróleo y gases. Quizá el reto más importante para cualquier procedimiento in situ sea la incertidumbre y el potencial de contaminación del agua a largo plazo que puede producirse con los acuíferos subterráneos de agua dulce. En el caso del procedimiento ICP de Shell, se utiliza un "muro de contención" como barrera para, en teoría, mantener la separación entre los acuíferos y una zona de tratamiento subterránea. Aunque esto es posible, ningún análisis a largo plazo ha demostrado que se pueda garantizar la prevención de la contaminación durante periodos prolongados. Sin garantías y con aún menos remedios en caso de que un muro de contención falle, son deseables otros procedimientos para hacer frente a estos riesgos medioambientales.
Por esta y otras razones, sigue existiendo la necesidad de procedimientos y sistemas que puedan proporcionar una recuperación mejorada de hidrocarburos a partir de materiales adecuados que contengan hidrocarburos, que tengan una economía aceptable y que eviten los inconvenientes mencionados anteriormente.
Sumario de la invención
De acuerdo con la presente invención, se proporciona un procedimiento para recibir hidrocarburos líquidos y gaseosos desde un cuerpo permeable de material hidrocarbonado extraído que se mantiene dentro de una infraestructura construida para control de permeabilidad que se forma por encima del nivel del suelo, ya sea dentro de un pozo o como una estructura independiente que sólo utiliza el nivel del suelo existente con muros laterales hechos por el hombre y que define un volumen encapsulado, de acuerdo con la reivindicación 1.
La presente invención también proporciona un sistema para recuperar hidrocarburos líquidos y gaseosos a partir de materiales hidrocarbonados extraídos según la reivindicación 10, siendo dicho sistema para su uso en el procedimiento de la presente invención.
Varias características preferentes de la presente invención se definen mediante las reivindicaciones dependientes. El ámbito de la presente invención se define mediante las reivindicaciones y se apreciará que cualquier materia descrita en lo sucesivo que no esté comprendida en el alcance de las reivindicaciones se proporciona únicamente a título informativo.
Durante el calentamiento, el material hidrocarbonado puede ser sustancialmente estacionario. Los hidrocarburos eliminados pueden recogerse para su posterior procesamiento, su uso en el procedimiento como combustible suplementario o aditivos, y/o su uso directo sin tratamiento adicional. La infraestructura de control puede incluir muros impermeables totalmente revestidos o muros laterales impermeables con un suelo y una tapa sustancialmente impermeables.
La presente invención puede permitir que se resuelvan problemas difíciles relacionados con la extracción de hidrocarburos líquidos y gaseosos a partir de embalses mineros superficiales o subterráneos que contienen hidrocarburos y de biomasa cosechada, como esquisto bituminoso, arenas bituminosas, lignito, carbón y biomasa. Entre otras cosas, la presente invención ayuda a reducir los costes, aumentar el volumen de producción, reducir las emisiones atmosféricas, limitar el consumo de agua, evitar la contaminación de los acuíferos subterráneos, recuperar las alteraciones de la superficie, reducir los costes de manipulación del material, eliminar las partículas finas sucias y mejorar la composición del hidrocarburo líquido o gaseoso recuperado. La presente invención también aborda los problemas de contaminación del agua con una estructura de protección del agua más segura, predecible, diseñada, observable, reparable, adaptable y prevenible.
La presente invención es un procedimiento "en superficie" que depende de la minería, aunque no está limitado ni obstaculizado por los procedimientos convencionales de retorta en superficie (ex-situ). La presente invención mejora los beneficios de las retortas de superficie, incluyendo un mejor control del procedimiento en cuanto a la temperatura, la presión, las tasas de inyección, las composiciones de fluidos y gases, la calidad del producto y una mejor permeabilidad debido al procesamiento y calentamiento de los escombros extraídos. Estas ventajas están disponibles de acuerdo con la presente invención, al tiempo que se abordan los problemas de volumen, manipulación y escalabilidad que la mayoría de las autoclaves de superficie fabricadas no pueden proporcionar. Otras mejoras que pueden realizarse a partir de la presente invención están relacionadas con la protección del medio ambiente. Las retortas de superficie convencionales han tenido el problema del esquisto gastado después de haber sido extraído y haber pasado por una retorta de superficie. El esquisto gastado que ha sido alterado térmicamente requiere un manejo especial para recuperarlo y aislarlo de las cuencas de drenaje de la superficie y de los acuíferos subterráneos. El objeto de la presente invención es la recuperación y la retorta en un enfoque combinado único. En cuanto a las emisiones de aire, que también son un problema importante típico de los procedimientos de retorta de superficie anteriores, la presente invención, debido a su enorme capacidad de volumen y alta permeabilidad, puede acomodar tiempos de residencia de calentamiento más largos y, por lo tanto, temperaturas más bajas. Una de las ventajas de las bajas temperaturas en el procedimiento de extracción es que la producción de dióxido de carbono procedente de la descomposición de los carbonatos en el mineral de esquisto bituminoso puede limitarse sustancialmente, reduciendo así drásticamente las emisiones de CO2 y los contaminantes atmosféricos. La presente invención proporciona de forma única soluciones a los problemas, no sólo a uno, sino a muchos, y con un enfoque integrado. Como resultado, se pueden conseguir importantes beneficios para el público en términos de producción de energía, oportunidades económicas, gestión medioambiental y producción de energía. Otras características y ventajas de la invención se desprenden de la siguiente descripción detallada, que ilustra, a modo de ejemplo, características de la invención.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 es el esquema de una vista lateral parcial en sección de una infraestructura construida para control de permeabilidad de acuerdo con una realización de la presente invención.
La FIG. 2 es una vista superior y en planta de una pluralidad de embalses de control de permeabilidad de acuerdo con una realización de la presente invención.
La FIG. 3 es una vista lateral en sección de un embalse de control de permeabilidad de acuerdo con una realización de la presente invención.
La FIG. 4 es un esquema de una parte de una infraestructura construida de acuerdo con una realización de la presente invención.
La FIG. 5 es un esquema que muestra la transferencia de calor entre dos embalses de control de permeabilidad de acuerdo con otra realización de la presente invención.
Debe tenerse en cuenta que las figuras son meramente ejemplares de varias realizaciones de la presente invención y no se pretende con ello limitar el alcance de la presente invención. Además, las figuras no están generalmente dibujadas a escala, sino que están redactadas para fines de conveniencia y claridad en la ilustración de varios aspectos de la invención.
Descripción detallada
A continuación se hará referencia a las realizaciones ejemplares y se utilizará un lenguaje específico para describirlas. No obstante, se entenderá que no se pretende limitar el alcance de la invención. Las alteraciones y modificaciones adicionales de las características inventivas descritas en el presente documento, así como las aplicaciones adicionales de los principios de la invención tal como se describen en el presente documento, que se le ocurrirían a un experto en la materia y que esté en posesión de la presente divulgación, deben considerarse dentro del ámbito de la invención. Además, antes de que se divulguen y describan las realizaciones particulares de la presente invención, debe entenderse que la presente invención no se limita al procedimiento y a los materiales particulares divulgados en el presente documento, ya que éstos pueden variar en cierta medida. También debe entenderse que la terminología empleada en el presente documento se utiliza con el fin de describir las realizaciones particulares y no pretende ser limitativa, ya que el alcance de la presente invención se definirá únicamente por las reivindicaciones adjuntas.
Definiciones
Al describir y reivindicar la presente invención, se utilizará la siguiente terminología. Las formas singulares "un", "una" y "el" incluyen referencias plurales a menos que el contexto dicte claramente lo contrario. Así, por ejemplo, la referencia a "un muro" incluye la referencia a una o más de esas estructuras, "un cuerpo permeable" incluye la referencia a uno o más de esos materiales, y "una etapa de calentamiento" se refiere a una o más de esas etapas. Tal y como se utiliza en el presente documento, "por debajo del nivel" y "subrasante" se refieren a una base de suelo o tierra de apoyo por debajo de una estructura construida. Por lo tanto, a medida que se retira o se excava roca, tierra u otro material de un lugar, el nivel de la superficie sigue los contornos de la excavación.
Los términos "in situ", "en formación" y "subterráneo" se refieren, por tanto, a actividades o ubicaciones que están por debajo del nivel del suelo.
Tal y como se utiliza en el presente documento, "conductos" se refiere a cualquier pasaje a lo largo de una distancia específica que puede utilizarse para transportar materiales y/o calor de un punto a otro. Aunque los conductos pueden ser generalmente tubos circulares, también pueden ser útiles otros conductos no circulares. Los conductos pueden utilizarse ventajosamente para introducir fluidos en el cuerpo permeable o extraerlos de él, transportar la transferencia de calor y/o transportar dispositivos de radiofrecuencia, mecanismos de pilas de combustible, calentadores de resistencia u otros dispositivos.
Tal y como se utiliza en el presente documento, "infraestructura construida" se refiere a una estructura que está hecha sustancialmente por el hombre, a diferencia de los muros de contención, los muros de azufre u otras barreras que se forman mediante la modificación o el relleno de los poros de una formación geológica existente. La infraestructura construida para control de permeabilidad está preferiblemente libre de formaciones geológicas no perturbadas, aunque la infraestructura puede formarse adyacente o en contacto directo con una formación no perturbada. Dicha infraestructura de control puede no estar sujeta o estar fijada a una formación no perturbada por medios mecánicos, químicos o una combinación de dichos medios, por ejemplo, atornillada a la formación mediante anclajes, amarres u otros herrajes adecuados.
Tal y como se utiliza aquí, "triturado" se refiere a la rotura de una formación o masa mayor en trozos. Una masa triturada puede ser reducida a escombros o rota en fragmentos. Tal y como se utiliza aquí, "material hidrocarbonado" se refiere a cualquier material que contenga hidrocarburos y del que se puedan extraer o derivar productos de hidrocarburos. Por ejemplo, los hidrocarburos pueden extraerse directamente en forma de líquido, eliminarse mediante la extracción con disolventes, vaporizarse directamente o eliminarse de otro modo del material. Sin embargo, muchos materiales hidrocarbonados contienen querógeno o betún que se convierte en hidrocarburo mediante el calentamiento y la pirolisis. Los materiales hidrocarbonados pueden incluir, entre otros, esquisto bituminoso, arenas bituminosas, carbón, lignito, betún, turba y otras rocas ricas en materia orgánica.
Tal y como se utiliza en el presente documento, el término "embalse" se refiere a una estructura diseñada para contener o retener una acumulación de materiales móviles fluidos y/o sólidos. Por lo general, un embalse obtiene al menos una parte sustancial de los cimientos y el soporte estructural de los materiales de tierra. Por lo tanto, los muros de control de la presente invención no siempre tienen una resistencia o integridad estructural independiente del material de tierra y/o la formación contra la que se forman.
Tal y como se utiliza en el presente documento, el término "cuerpo permeable" se refiere a cualquier masa de material hidrocarbonado triturado que tenga una permeabilidad relativamente alta que supere la permeabilidad de una formación sólida inalterada de la misma composición. Los cuerpos permeables adecuados para su uso en la presente invención pueden tener un espacio vacío superior al 10% y típicamente tienen un espacio vacío del 20% al 40%, aunque otros intervalos pueden ser adecuados. Permitir una alta permeabilidad facilita el calentamiento del cuerpo a través de la convección como la principal transferencia de calor, mientras que también reduce sustancialmente los costos asociados con la trituración a tamaños muy pequeños, por ejemplo, por debajo de 2,54 a 1,27 cm (1 a 0,5 pulgadas).
Tal como se utiliza en el presente documento, "muro" se refiere a cualquier característica construida que tenga una contribución de control de permeabilidad para confinar el material dentro de un volumen encapsulado definido al menos en parte por muros de control. Los muros pueden estar orientados de cualquier manera, como la vertical, aunque los techos, los suelos y otros contornos que definen el volumen encapsulado también pueden ser "muros" tal y como se utilizan aquí.
Tal y como se utiliza aquí, "extraído" se refiere a un material que ha sido retirado o perturbado desde una ubicación estratográfica o geológica original a una segunda y diferente ubicación. Por lo general, el material extraído puede producirse mediante la reducción a escombros, la trituración, la detonación explosiva o la extracción de material de una formación geológica.
Tal y como se utiliza en el presente documento, "sustancialmente estacionario" se refiere a la posición casi estacionaria de los materiales con un grado de tolerancia para el hundimiento, la expansión debido al efecto palomitas de maíz, y/o el asentamiento a medida que los hidrocarburos se eliminan del material hidrocarbonado. Por el contrario, cualquier circulación y/o flujo de material hidrocarbonado como el que se encuentra en los lechos fluidizados o en las retortas giratorias implica un movimiento y una manipulación muy importantes del material hidrocarbonado.
Tal como se utiliza en el presente documento, "sustancial", cuando se utiliza en referencia a una cantidad o cantidad de un material, o una característica específica del mismo, se refiere a una cantidad que es suficiente para proporcionar un efecto que el material o la característica estaba destinado a proporcionar. El grado exacto de desviación permitido puede depender en algunos casos del contexto específico. Del mismo modo, "sustancialmente libre de o similar" se refiere a la falta de un elemento o agente identificado en una composición. En particular, los elementos que se identifican como "sustancialmente libres de" están completamente ausentes de la composición, o están incluidos sólo en cantidades lo suficientemente pequeñas como para no tener un efecto medible en la composición.
Tal y como se utiliza aquí, "aproximadamente" se refiere a un grado de desviación basado en el error experimental típico para la propiedad particular identificada. La libertad proporcionada por el término "sobre" dependerá del contexto específico y de la propiedad particular y puede ser fácilmente discernida por los expertos en la materia. El término "aproximadamente" no pretende ampliar ni limitar el grado de equivalencia que puede tener un valor determinado. Además, a menos que se indique lo contrario, el término "aproximadamente" incluirá expresamente "exactamente", en consonancia con lo que se indica a continuación en relación con los intervalos y los datos numéricos.
Las concentraciones, dimensiones, cantidades y otros datos numéricos pueden presentarse en este documento en un formato de intervalo. Debe entenderse que dicho formato de intervalo se utiliza simplemente por conveniencia y brevedad y debe interpretarse de forma flexible para incluir no sólo los valores numéricos explícitamente recitados como los límites del intervalo, sino también para incluir todos los valores numéricos individuales o sub-intervalos abarcados dentro de ese intervalo como si cada valor numérico y sub-intervalo se recitara explícitamente. Por ejemplo, un intervalo de aproximadamente 1 a aproximadamente 200 debe interpretarse para incluir no sólo los límites explícitamente recitados de 1 y aproximadamente 200, sino también para incluir tamaños individuales como 2, 3, 4, y sub-intervalos como 10 a 50, 20 a 100, etc.
Tal como se utiliza en el presente documento, una pluralidad de artículos, elementos estructurales, elementos de composición y/o materiales pueden presentarse en una lista común por conveniencia. Sin embargo, estas listas deben interpretarse como si cada miembro de la lista se identificara individualmente como un miembro separado y único. Por lo tanto, ningún miembro individual de dicha lista debe ser interpretado como un equivalente de facto de cualquier otro miembro de la misma lista basándose únicamente en su presentación en un grupo común sin indicaciones en contrario.
Realizaciones de la invención
De acuerdo con la presente invención, el procedimiento de recuperación de hidrocarburos a partir de materiales hidrocarbonados incluye la formación de una infraestructura construida para control de permeabilidad. Esta infraestructura construida define un volumen sustancialmente encapsulado. Un material hidrocarbonado extraído o cosechado se introduce en la infraestructura de control para formar un cuerpo permeable de material hidrocarbonado. El cuerpo permeable se calienta lo suficiente para eliminar los hidrocarburos del mismo. Durante el calentamiento, el material hidrocarbonado es sustancialmente estacionario ya que la infraestructura construida es una estructura fija. Los hidrocarburos extraídos pueden ser recogidos para su posterior procesamiento, su uso en el procedimiento y/o su uso como recuperados.
Cada uno de estos aspectos de la presente invención, tal como se define en las reivindicaciones, se describe con más detalle a continuación. La infraestructura construida para control de la permeabilidad puede formarse utilizando el terreno existente como soporte del suelo y/o como soporte del muro lateral para la infraestructura construida. Por ejemplo, la infraestructura de control puede formarse como una estructura independiente, es decir, utilizando únicamente el terreno existente como suelo y con los muros laterales hechos por el hombre. Alternativamente, la infraestructura de control puede formarse dentro de un pozo excavado. En cualquier caso, las infraestructuras de control de la presente invención siempre se forman por encima del nivel del suelo.
Una infraestructura construida para control de permeabilidad de la presente invención incluye un embalse de control de permeabilidad que define un volumen sustancialmente encapsulado. El embalse de control de permeabilidad de la presente invención está sustancialmente libre de formaciones geológicas no perturbadas. Específicamente, el aspecto de control de la permeabilidad del embalse puede ser completamente construido y hecho por el hombre como un mecanismo de aislamiento separado para la prevención de la migración incontrolada de material dentro o fuera del volumen encapsulado.
En una realización de la presente invención, el embalse de control de permeabilidad puede formarse a lo largo de los muros de un embalse de material hidrocarbonado excavado. Por ejemplo, el esquisto bituminoso, las arenas bituminosas o el carbón pueden extraerse de un yacimiento para formar una cavidad que corresponda aproximadamente a un volumen de encapsulación deseado para un embalse. La cavidad excavada puede entonces utilizarse como encofrado y soporte para crear el embalse de control de permeabilidad.
En un aspecto alternativo de la presente invención, puede formarse al menos un embalse adicional de material hidrocarbonado excavado de manera que pueda operarse una pluralidad de embalses. Además, dicha configuración puede facilitar la reducción de la distancia de transporte del material extraído. Específicamente, el material hidrocarbonado extraído para cualquier volumen encapsulado particular puede ser extraído de un embalse adyacente de material hidrocarbonado excavado. De esta manera, se puede construir una red de estructuras construidas de manera que el material extraído pueda ser rellenado inmediata y directamente en un embalse adyacente.
La extracción y/o excavación de los embalses de hidrocarburos puede llevarse a cabo mediante cualquier técnica adecuada. Se puede utilizar la minería de superficie convencional, aunque también se pueden utilizar excavadoras alternativas sin necesidad de transportar los materiales extraídos. En una realización específica, el yacimiento de hidrocarburos puede ser excavado utilizando una excavadora con grúa. Un ejemplo de excavadora adecuada puede ser máquinas perforadoras de túneles verticales. Estas máquinas pueden estar configuradas para excavar roca y material por debajo de la excavadora. A medida que se retira el material, la excavadora desciende para asegurar un contacto sustancialmente continuo con una formación. El material retirado puede ser transportado fuera de la zona de excavación mediante cintas transportadoras o elevadores. Como alternativa, la excavación puede realizarse en condiciones de lodo acuoso para reducir los problemas de polvo y actuar como lubricante/refrigerante. El material de los lodos puede ser bombeado fuera de la excavación para la separación de los sólidos en un tanque de sedimentación u otro separador sólido-líquido similar, o se puede dejar que los sólidos se precipiten directamente en un embalse. Este enfoque puede integrarse fácilmente con la recuperación simultánea o secuencial de metales y otros materiales basada en la solución, como se describe con más detalle a continuación.
Además, la excavación y la formación de un embalse de control de permeabilidad pueden llevarse a cabo simultáneamente. Por ejemplo, una excavadora puede ser configurada para remover material hidrocarbonado mientras se forman los muros laterales de un embalse. El material puede ser retirado justo por debajo de los bordes de los muros laterales de manera que los muros puedan ser guiados hacia abajo para permitir que se apilen segmentos de muro adicionales por encima. Este enfoque puede permitir el aumento de la profundidad, evitando o reduciendo los peligros de derrumbamiento antes de la formación de los muros de soporte del embalse.
El embalse puede estar formado por cualquier material adecuado que permita aislar la transferencia de material a través de los muros del embalse. De esta manera, la integridad de los muros se mantiene durante el funcionamiento de la infraestructura de control lo suficiente como para evitar sustancialmente la migración incontrolada de fluidos fuera de la infraestructura de control. Entre los ejemplos no limitantes de materiales adecuados para su uso en la formación del embalse de la infraestructura construida para control de la permeabilidad pueden figurar arcilla, arcilla bentonita (por ejemplo, arcilla que comprende al menos una parte de bentonita), relleno compactado, cemento refractario, cemento, geomallas sintéticas, fibra de vidrio, barras de refuerzo, aditivos de fullereno de nanocarbono, bolsas geotextiles rellenas, resinas poliméricas, revestimientos de PVC resistentes al petróleo, o combinaciones de los mismos. Los materiales compuestos de cemento de ingeniería (ECC), los compuestos reforzados con fibra y otros similares pueden ser especialmente resistentes y pueden diseñarse fácilmente para cumplir los requisitos de permeabilidad y tolerancia a la temperatura de una instalación determinada. Como directriz general, se prefieren los materiales que tengan una baja permeabilidad y una alta integridad mecánica a las temperaturas de funcionamiento de la infraestructura, aunque no es obligatorio. Por ejemplo, los materiales que tienen un punto de fusión superior a la temperatura máxima de funcionamiento de la infraestructura pueden ser útiles para mantener la contención durante y después del calentamiento y la recuperación. Sin embargo, también pueden utilizarse materiales de menor temperatura si se mantiene una zona de amortiguación no calentada entre los muros y las partes calentadas del cuerpo permeable. Dichas zonas de amortiguación pueden variar entre 15,24 cm y 1524 cm, dependiendo del material concreto utilizado para el embalse y de la composición del cuerpo permeable. En otro aspecto de la presente invención, los muros del embalse pueden ser resistentes a los ácidos, al agua y/o a las salmueras, por ejemplo, lo suficiente como para soportar la exposición a la recuperación de disolventes y/o el lavado con soluciones ácidas o salmueras, así como al vapor o al agua. Para los muros de los embalses formados a lo largo de formaciones u otros soportes sólidos, los muros de los embalses pueden estar formados por una lechada pulverizada, emulsiones líquidas pulverizadas u otro material pulverizado, como una lechada de grado refractario pulverizable que forma un sello contra la formación y crea el muro de control de permeabilidad de los embalses de la presente invención. Los muros del embalse pueden ser sustancialmente continuos, de modo que el embalse defina el volumen encapsulado lo suficiente como para impedir un movimiento sustancial de los fluidos hacia el interior o el exterior del embalse, aparte de las entradas y salidas definidas, por ejemplo, a través de conductos o similares, tal y como se explica en el presente documento. De esta manera, los embalses de la presente invención pueden cumplir fácilmente con las regulaciones gubernamentales de migración de fluidos. Alternativamente, o en combinación con una barrera fabricada, partes de los muros del embalse pueden ser formaciones geológicas no alteradas y/o tierra compactada. En estos casos, la infraestructura construida para control de la permeabilidad es una combinación de muros permeables e impermeables, como se describe con más detalle a continuación.
En un aspecto detallado de la presente invención, una porción de material hidrocarbonado, ya sea pre o post­ procesado, puede utilizarse como fortificación de cemento y/o base de cemento que luego se vierte en el lugar para formar porciones o la totalidad de los muros de la infraestructura de control. Estos materiales pueden ser formados en el lugar o pueden ser preformados y luego ensamblados en el sitio para formar una estructura integral del embalse. Por ejemplo, el embalse puede construirse por encofrado en el lugar como un cuerpo monolítico, extrusión, apilamiento de piezas preformadas o prefabricadas, paneles de hormigón unidos por una lechada (cemento, ECC u otro material adecuado), encofrado inflado, o similares. Los encofrados pueden estar construidos contra una formación o pueden ser estructuras independientes. Las formas pueden estar construidas de cualquier material adecuado como, pero no limitado a, acero, madera, fibra de vidrio, polímero o similares. Los encofrados pueden montarse en el lugar o pueden orientarse utilizando una grúa u otro mecanismo adecuado. Alternativamente, la infraestructura construida para control de permeabilidad puede estar formada por gaviones y/o tejidos geosintéticos montados en capas con material de relleno compactado. Se pueden añadir aglutinantes opcionales para mejorar la compactación de los muros de control de permeabilidad. En otro aspecto detallado de la presente invención, la infraestructura de control puede comprender, o consistir esencialmente, en sellador, lechada, barras de refuerzo, arcilla sintética, arcilla bentonita, revestimiento de arcilla, cemento refractario, geomembranas de alta temperatura, tubos de drenaje, láminas de aleación, o combinaciones de los mismos.
En una realización, la construcción de los muros y suelos de los embalses puede incluir múltiples capas compactadas de esquisto autóctono o manipulado de bajo grado con cualquier combinación de arena, cemento, fibra, fibra vegetal, nano carbones, vidrio triturado, acero de refuerzo, rejilla de refuerzo de carbono de ingeniería, calcio y similares. Además de estos muros compuestos, se pueden emplear diseños que inhiban la migración de fluidos y gases a largo plazo mediante ingeniería de impermeabilidad adicional, incluyendo, pero sin limitarse a ello, revestimientos, geomembranas, suelos compactados, arena, grava o roca importada y contornos de drenaje por gravedad para alejar los fluidos y los gases de las capas impermeables hacia las salidas. La construcción del suelo y de los muros del embalse puede incluir, aunque no necesariamente, un talud o banco escalonado, según el caso de la explotación minera, tras la extracción de la ley óptima del mineral. En cualquiera de estas aplicaciones escalonadas o en pendiente, la construcción del nivel del suelo y del muro de contención puede normalmente drenar o inclinarse hacia un lado o hacia una(s) zona(s) central(es) específica(s) de recogida para la eliminación de fluidos mediante la ayuda del drenaje por gravedad.
Opcionalmente, la construcción del muro y el suelo de la cápsula pueden incluir un aislamiento que impida la transferencia de calor fuera de la infraestructura construida o fuera de las cápsulas o conductos interiores dentro de la contención primaria de cápsula construida. El aislamiento puede comprender materiales manufacturados, cemento u otros materiales que sean menos conductores térmicos que las masas circundantes, es decir, el cuerpo permeable, la formación, las infraestructuras adyacentes, etc. También se pueden formar barreras térmicas aislantes dentro del cuerpo permeable, a lo largo de los muros, techos y/o suelos del embalse. Un aspecto detallado de la presente invención incluye el uso de materiales aislantes biodegradables, por ejemplo, el aislamiento de soja y similares. Esto es coherente con las realizaciones de la presente invención en las que el embalse es un sistema de un solo uso, de manera que los aislamientos, las tuberías y/u otros componentes pueden tener una vida útil relativamente baja, por ejemplo, menos de 1 ó 2 años. Esto puede reducir los costes de los equipos, así como el impacto medioambiental a largo plazo.
Aunque las estructuras y los procedimientos de la presente invención pueden aplicarse a casi cualquier escala, los volúmenes encapsulados más grandes y el aumento del número de embalses pueden producir fácilmente productos de hidrocarburos y un rendimiento comparable o superior a las infraestructuras construidas más pequeñas. A modo de ejemplo, los embalses individuales pueden tener un tamaño que va desde decenas de metros hasta decenas de hectáreas. Los tamaños óptimos de los embalses pueden variar en función del material hidrocarbonado y de los parámetros de funcionamiento; sin embargo, la presente invención se refiere a los embalses que tienen áreas que varían entre 2023,43 m2 y 20234,30 m2 (de medio a cinco acres) en superficie de planta superior.
Los procedimientos e infraestructuras de la presente invención pueden utilizarse para la recuperación de hidrocarburos a partir de una variedad de materiales hidrocarbonados. Una ventaja particular de la presente invención es un amplio grado de libertad en el control del tamaño de las partículas, las condiciones y la composición del cuerpo permeable introducido en el volumen encapsulado. La presente invención se refiere al tratamiento de material hidrocarbonado extraído que comprende esquisto bituminoso, arenas bituminosas, carbón, lignito, betún, turba o combinaciones de los mismos. En algunos casos puede ser deseable proporcionar un único tipo de material hidrocarbonado, de modo que el cuerpo permeable esté formado esencialmente por uno de los materiales mencionados. Sin embargo, el cuerpo permeable puede incluir mezclas de estos materiales de tal manera que el grado, el contenido de petróleo, el contenido de hidrógeno, la permeabilidad y similares pueden ser ajustados para lograr un resultado deseado. Además, los diferentes materiales de hidrocarburos pueden colocarse en múltiples capas o de forma mixta, como la combinación de carbón, esquisto bituminoso, arenas bituminosas, biomasa y/o turba.
En una realización, el material que contiene hidrocarburos puede clasificarse en varias cápsulas interiores dentro de una infraestructura primaria construida por razones de optimización. Por ejemplo, las capas y profundidades de las formaciones de esquisto bituminoso extraídas pueden ser más ricas en ciertas zonas de pago de profundidad a medida que se extraen. Una vez volados, extraídos, paleados y transportados al interior de la cápsula para su colocación, los minerales más ricos en petróleo pueden ser clasificados o mezclados por riqueza para obtener rendimientos óptimos, una recuperación más rápida o para obtener un promedio óptimo dentro de cada embalse. Además, proporcionar capas de diferente composición puede tener beneficios adicionales. Por ejemplo, una capa inferior de arenas bituminosas puede estar orientada por debajo de una capa superior de esquisto bituminoso. Por lo general, las capas superior e inferior pueden estar en contacto directo entre sí, aunque no es necesario. La capa superior puede incluir tubos de calefacción incrustados en ella, como se describe con más detalle a continuación. Los tubos de calefacción pueden calentar el esquisto bituminoso lo suficiente como para liberar el aceite de querógeno, incluidos los hidrocarburos líquidos de cadena corta, que pueden actuar como disolvente para la eliminación del betún de las arenas bituminosas. De este modo, la capa superior actúa como una fuente de disolvente in situ para mejorar la eliminación del betún de la capa inferior. Las tuberías de calefacción dentro de la capa inferior son opcionales, de manera que la capa inferior puede estar libre de tuberías de calefacción o puede incluir tuberías de calefacción, dependiendo de la cantidad de calor transferido a través de los líquidos que pasan hacia abajo desde la capa superior y cualquier otra fuente de calor. La capacidad de controlar selectivamente las características y la composición del cuerpo permeable añade una gran libertad para optimizar el rendimiento y la calidad del petróleo.
Además, en muchas realizaciones de la presente invención, los productos gaseosos y líquidos liberados actúan como un disolvente producido in situ que complementa la eliminación del querógeno y/o la eliminación adicional de hidrocarburos del material hidrocarbonado.
En otro aspecto detallado de la presente invención, el cuerpo permeable puede comprender además un aditivo o biomasa. Los aditivos pueden incluir cualquier composición que actúe para aumentar la calidad de los hidrocarburos extraídos, por ejemplo, aumento del API, disminución de la viscosidad, mejora de las propiedades de flujo, reducción de la humectación del esquisto residual, reducción del azufre, agentes de hidrogenación, etc. Ejemplos no limitantes de aditivos adecuados pueden incluir betún, querógeno, propano, gas natural, condensado de gas natural, petróleo crudo, fondos de refinación, asfaltenos, solventes comunes, otros diluyentes y combinaciones de estos materiales. En una realización específica, el aditivo puede incluir un agente de mejora del flujo y/o un agente donante de hidrógeno. Algunos materiales pueden actuar como ambos o como agentes para mejorar el flujo o como donantes de hidrógeno. Ejemplos no limitativos de tales aditivos pueden ser metano, condensados de gas natural, disolvente común como la acetona, tolueno, benceno, etc., y otros aditivos enumerados anteriormente. Los aditivos pueden actuar para aumentar la relación hidrógeno/carbono en cualquier producto de hidrocarburo, así como actuar como agente de mejora del flujo. Por ejemplo, varios disolventes y otros aditivos pueden crear una mezcla física que tenga una viscosidad reducida y/o una afinidad reducida por las partículas sólidas, la roca y similares. Además, algunos aditivos pueden reaccionar químicamente con los hidrocarburos y/o permitir el flujo líquido de los productos de hidrocarburo. Los aditivos utilizados pueden pasar a formar parte de un producto final recuperado o pueden ser retirados y reutilizados o eliminados de otro modo.
De forma similar, la hidroxilación biológica de materiales hidrocarbonados para formar gas sintético u otros productos más ligeros puede llevarse a cabo utilizando aditivos y enfoques conocidos. También pueden utilizarse otras enzimas o biocatalizadores de forma similar. Además, también pueden utilizarse como aditivos materiales fabricados por el hombre como, por ejemplo, neumáticos, residuos poliméricos u otros materiales que contengan hidrocarburos.
Aunque los procedimientos de la presente invención son ampliamente aplicables, como directriz general, el cuerpo permeable puede incluir partículas de aproximadamente 3 mm (1/8 de pulgada) a aproximadamente 183 cm (6 pies), y en algunos casos menos de 30,5 cm (1 pie) y en otros casos menos de aproximadamente 15 cm (6 pulgadas). Sin embargo, en la práctica, los tamaños que van desde las 50,8 mm (2 pulgadas) hasta los 61 cm (2 pies) pueden dar buenos resultados, siendo el diámetro de 30,5 cm (1 pie) útil para el esquisto bituminoso especialmente. El espacio vacío puede ser un factor importante para determinar los diámetros óptimos de las partículas. En general, se puede utilizar cualquier espacio vacío funcional entre el 10 y el 40%; sin embargo, entre el 15% y el 40% y, en algunos casos, alrededor del 30%, suele proporcionar un buen equilibrio de permeabilidad y uso eficaz de los volúmenes disponibles. Los volúmenes vacíos pueden variar un poco variando otros parámetros, como la colocación del conducto de calefacción, los aditivos y similares. La separación mecánica de los materiales hidrocarbonados extraídos permite crear partículas de malla fina y alta permeabilidad que mejoran las tasas de dispersión térmica una vez colocadas en cápsula dentro del embalse. La permeabilidad añadida permite temperaturas más razonables y bajas que también ayudan a evitar temperaturas más altas que resultan en una mayor producción deCO2 de la descomposición de carbonatos y la liberación asociada de trazas de metales pesados, orgánicos volátiles y otros compuestos que pueden crear efluentes tóxicos y/o materiales indeseables que deben ser monitoreados y controlados.
En una realización, la minería asistida por ordenador, la planificación de la mina, el acarreo, la voladura, el ensayo, la carga, el transporte, la colocación y las medidas de control del polvo pueden utilizarse para llenar y optimizar la velocidad del movimiento del material extraído hacia la estructura de contención de cápsula construida. En un aspecto alternativo de la presente invención, los embalses de la presente invención pueden formarse en volúmenes excavados de una formación hidrocarbonada, aunque también pueden ser útiles otros lugares alejados de la infraestructura de control. Por ejemplo, algunas formaciones de hidrocarburos tienen capas relativamente finas ricas en hidrocarburos, por ejemplo, menos de 9144 cm (300 pies).
Por lo tanto, la minería y la perforación vertical tienden a no ser rentables. En estos casos, la minería horizontal puede ser útil para recuperar los materiales hidrocarbonados para la formación del cuerpo permeable. Aunque la minería horizontal sigue siendo un reto, se han desarrollado y se siguen desarrollando varias tecnologías que pueden ser útiles en relación con la presente invención. En estos casos, al menos una parte del embalse puede formarse a lo largo de una capa horizontal, mientras que otras partes del embalse pueden formarse a lo largo de capas de formación no portadoras de hidrocarburos y/o adyacentes. Otros enfoques mineros, tales como, pero no limitados a, la minería de sala y pilar, pueden proporcionar una fuente efectiva de material hidrocarbonado con un mínimo de residuos y/o recuperación que puede ser transportado a un embalse y tratado de acuerdo con la presente invención.
Como se menciona en este documento, la presente invención permite un gran grado de control en cuanto a las propiedades y características del cuerpo permeable que puede ser diseñado y optimizado para una instalación determinada. Los embalses, individualmente y a través de una pluralidad de embalses, pueden ser fácilmente adaptados y clasificados en función de la composición variable de los materiales, los productos previstos y similares. Por ejemplo, varios embalses pueden dedicarse a la producción de crudo pesado, mientras que otros pueden configurarse para la producción de productos más ligeros y/o gas de síntesis. Ejemplos no limitativos de posibles clasificaciones y factores pueden ser la actividad de los catalizadores, la reacción enzimática para productos específicos, los compuestos aromáticos, el contenido de hidrógeno, la cepa de microorganismos o el propósito, el procedimiento de mejora, el producto final objetivo, la presión (afecta a la calidad y al tipo de producto), la temperatura, el comportamiento de hinchamiento, las reacciones acuatérmicas, los agentes donantes de hidrógeno, la superdisposición de calor, el embalse de desperdicios, el embalse de aguas residuales, las tuberías reutilizables, y otros. Normalmente, se puede utilizar una pluralidad de estos factores para configurar los embalses en una zona de proyecto determinada para distintos productos y fines.
Según la presente invención, el material hidrocarbonado triturado se introduce en la infraestructura de control para formar el cuerpo permeable mediante un transporte de baja compactación. Como se ha mencionado anteriormente, el cuerpo permeable de la presente invención tiene un volumen vacío adecuadamente alto. El vertido indiscriminado puede provocar una compactación excesiva y la reducción de los volúmenes vacíos. Por lo tanto, se desea formar el cuerpo permeable mediante el transporte de baja compactación del material hidrocarbonado en la infraestructura. Por ejemplo, se pueden utilizar transportadores retráctiles para entregar el material cerca de una superficie superior del cuerpo permeable mientras se forma. De este modo, el material hidrocarbonado puede retener un volumen de huecos significativo entre las partículas sin que se produzca un aplastamiento o compactación adicional sustancial, a pesar de un pequeño grado de compactación que a menudo resulta de la presión litoestática a medida que se forma el cuerpo permeable.
Una vez que se ha formado un cuerpo permeable deseado dentro de la infraestructura de control, se puede introducir calor suficiente para comenzar la eliminación de hidrocarburos, por ejemplo, mediante pirólisis. Una fuente de calor adecuada puede estar asociada térmicamente al cuerpo permeable. Las temperaturas óptimas de funcionamiento dentro del cuerpo permeable pueden variar según la composición y los productos deseados. Sin embargo, como orientación general, las temperaturas de funcionamiento pueden variar entre 93,3°C y 398,9°C (200°F a 750°F).
Las variaciones de temperatura en todo el volumen encapsulado pueden variar y pueden alcanzar hasta 482,2°C (900°F) o más en algunas zonas. En una realización, la temperatura de funcionamiento puede ser una temperatura relativamente baja para facilitar la producción de producto líquido, como por ejemplo de 93,3°C a 343,3°C (200°F a 650°F). Esta etapa de calentamiento puede ser una operación de tostación que da lugar a un beneficio del mineral triturado del cuerpo permeable. Además, una realización de la presente invención comprende el control de la temperatura, la presión y otras variables suficientes para producir predominantemente, y en algunos casos sustancialmente sólo, producto líquido. Por lo general, los productos pueden incluir tanto productos líquidos como gaseosos, mientras que los productos líquidos pueden requerir menos pasos de procesamiento, como depuradores, etc. La permeabilidad relativamente alta del cuerpo permeable permite la producción de productos de hidrocarburos líquidos y la minimización de los productos gaseosos, dependiendo en cierta medida de los materiales de partida particulares y de las condiciones de funcionamiento. En una realización, la recuperación de productos de hidrocarburos puede ocurrir sustancialmente en ausencia de craqueo dentro del cuerpo permeable.
En un aspecto de la presente invención, el calor puede ser transferido al cuerpo permeable vía convección. Los gases calentados pueden inyectarse en la infraestructura de control de manera que el cuerpo permeable se calienta principalmente por convección a medida que los gases calentados pasan por el cuerpo permeable. Los gases calentados pueden ser producidos por la combustión de gas natural, producto de hidrocarburo, o cualquier otra fuente adecuada. Los gases calentados pueden ser importados de fuentes externas o recuperados del procedimiento de la presente invención.
Además, en combinación con el calentamiento por convección, se logra un enfoque altamente configurable al incrustar una pluralidad de conductos dentro del cuerpo permeable. Los conductos pueden configurarse para su uso como tubos de calefacción, tubos de refrigeración, tubos de transferencia de calor, tubos de drenaje o tubos de gas. Además, los conductos pueden estar dedicados a una sola función o pueden cumplir múltiples funciones durante el funcionamiento de la infraestructura, es decir, la transferencia de calor y el drenaje. Los conductos pueden estar formados por cualquier material adecuado, dependiendo de la función prevista. Ejemplos no limitantes de materiales adecuados pueden incluir tuberías de arcilla, tuberías de cemento refractario, tuberías ECC refractarias, tuberías vertidas en el lugar, tuberías de metal como hierro fundido, acero inoxidable, etc., polímero como el PVC, y similares. En una realización específica, todos o al menos una parte de los conductos incrustados pueden comprender un material degradable. Por ejemplo, las tuberías de hierro fundido de 6" no galvanizadas pueden utilizarse eficazmente para realizaciones de un solo uso y tienen un buen rendimiento a lo largo de la vida útil del embalse, que suele ser inferior a unos 2 años. Además, diferentes porciones de la pluralidad de conductos pueden estar formadas de diferentes materiales. Las tuberías vertidas en el lugar pueden ser especialmente útiles para volúmenes de encapsulación muy grandes en los que los diámetros de las tuberías superan varios pies. Dichos tubos pueden formarse con envolturas flexibles que retengan un fluido viscoso en forma anular. Por ejemplo, las tuberías de PVC pueden utilizarse como una parte de un encofrado junto con envolturas flexibles, donde el hormigón u otro fluido viscoso se bombea en un espacio anular entre el PVC y la envoltura flexible. Dependiendo de la función prevista, se pueden hacer perforaciones u otras aberturas en los conductos para permitir que los fluidos fluyan entre los conductos y el cuerpo permeable. Las temperaturas típicas de funcionamiento superan el punto de fusión de los tubos de polímero y resina convencionales. En algunas realizaciones, los conductos pueden colocarse y orientarse de manera que los conductos se fundan intencionadamente o se degraden de otro modo durante el funcionamiento de la infraestructura.
La pluralidad de conductos puede orientarse fácilmente en cualquier configuración, ya sea sustancialmente horizontal, vertical, inclinada, ramificada o similar. Al menos una parte de los conductos puede orientarse a lo largo de vías predeterminadas antes de incrustar los conductos dentro del cuerpo permeable. Las vías predeterminadas pueden diseñarse para mejorar la transferencia de calor, el contacto gas-líquido-sólido, maximizar el suministro o la eliminación de fluidos de regiones específicas dentro del volumen encapsulado, o similares. Además, al menos una parte de los conductos está dedicada al calentamiento del cuerpo permeable. Estos conductos de calentamiento pueden ser perforados selectivamente para permitir que los gases calentados u otros fluidos se calienten por convección y se mezclen en todo el cuerpo permeable. Las perforaciones pueden ubicarse y dimensionarse para optimizar el calentamiento uniforme y/o controlado en todo el cuerpo permeable. Alternativamente, los conductos de calentamiento pueden formar un bucle cerrado, de manera que los gases o fluidos de calentamiento estén separados del cuerpo permeable. Así, un "bucle cerrado" no requiere necesariamente la recirculación, sino el aislamiento del fluido calefactor del cuerpo permeable. De esta manera, el calentamiento puede llevarse a cabo principalmente o sustancialmente sólo a través de la conducción térmica a través de los muros del conducto desde los fluidos de calentamiento hacia el cuerpo permeable. El calentamiento en bucle cerrado permite evitar la transferencia de masa entre el fluido calefactor y el cuerpo permeable y puede reducir la formación y/o extracción de productos gaseosos de hidrocarburos.
Durante el calentamiento o tostado del cuerpo permeable, las áreas localizadas de calor que superan las temperaturas de descomposición de la roca madre, a menudo por encima de 482,2°C (900°F), pueden reducir los rendimientos y formar dióxido de carbono y compuestos contaminantes indeseables que pueden dar lugar a lixiviados que contengan metales pesados, sustancias orgánicas solubles y similares. Los conductos de calentamiento de la presente invención pueden permitir la eliminación sustancial de tales puntos calientes localizados, manteniendo al mismo tiempo una gran mayoría del cuerpo permeable dentro de un intervalo de temperatura deseado. El grado de uniformidad de la temperatura puede ser un equilibrio entre el coste (por ejemplo, de los conductos de calefacción adicionales) y el rendimiento. Sin embargo, al menos el 85% del cuerpo permeable puede mantenerse fácilmente dentro de un intervalo de temperatura de aproximadamente 5-10% sin puntos calientes, es decir, superando la temperatura de descomposición de los materiales hidrocarbonados, como por ejemplo unos 426,7°C (800°F) y en muchos casos unos 482,2°C (900°F). Así, operados como se describe en el presente documento, los sistemas de la presente invención pueden permitir la recuperación de hidrocarburos mientras se elimina o se evita sustancialmente la producción de lixiviados indeseables. Aunque los productos pueden variar considerablemente en función de los materiales de partida, es posible obtener productos líquidos y gaseosos de alta calidad. De acuerdo con una realización de la presente invención, un material de esquisto bituminoso triturado puede producir un producto líquido que tenga un API de aproximadamente 30 a aproximadamente 45, siendo actualmente típico de 33 a aproximadamente 38, directamente a partir del esquisto bituminoso sin tratamiento adicional. Curiosamente, la práctica de la presente invención ha permitido comprender que la presión parece ser un factor mucho menos influyente en la calidad de los hidrocarburos recuperados que la temperatura y los tiempos de calentamiento. Aunque los tiempos de calentamiento pueden variar considerablemente, dependiendo del espacio vacío, la composición del cuerpo permeable, la calidad, etc., como orientación general los tiempos pueden variar desde unos pocos días (es decir, 3-4 días) hasta aproximadamente un año. En un ejemplo concreto, los tiempos de calentamiento pueden variar entre unas 2 semanas y unos 4 meses. El subcalentamiento del esquisto bituminoso con tiempos de permanencia cortos, es decir, de minutos a varias horas, puede dar lugar a la formación de hidrocarburos lixiviables y/o algo volátiles. En consecuencia, la presente invención permite tiempos de permanencia prolongados a temperaturas moderadas, de manera que los orgánicos presentes en el esquisto bituminoso pueden ser volatilizados y/o carbonizados, dejando orgánicos lixiviables insustanciales. Además, esquisto subyacente no suele estar descompuesto o alterado, lo que reduce la formación de sales solubles.
Además, los conductos pueden orientarse entre una pluralidad de embalses y/o infraestructuras de control para transferir fluidos y/o calor entre las estructuras. Los conductos pueden soldarse entre sí mediante soldadura convencional o similar. Además, los conductos pueden incluir uniones que permitan la rotación y/o pequeñas cantidades de movimiento durante la expansión y el hundimiento del material en el cuerpo permeable. Además, los conductos pueden incluir un sistema de soporte que actúa para apoyar el conjunto de conductos antes y durante el llenado del volumen encapsulado, así como durante el funcionamiento. Por ejemplo, durante los flujos de calentamiento de los fluidos, el calentamiento y similares pueden provocar una expansión (fractura o efecto palomitas de maíz) o un hundimiento suficiente para crear una tensión y un esfuerzo potencialmente dañinos en los conductos y las uniones asociadas. Un sistema de soporte de cerchas u otros miembros de anclaje similares pueden ser útiles para reducir el daño a los conductos. Los miembros de anclaje pueden incluir bloques de cemento, vigas en I, barras de refuerzo, columnas, etc., que pueden asociarse a los muros del embalse, incluidos los muros laterales, los suelos y los techos.
Alternativamente, los conductos pueden ser completamente construidos y ensamblados antes de introducir cualquier material extraído en el volumen encapsulado. Se puede considerar el cuidado y la planificación en el diseño de las vías predeterminadas de los conductos y el procedimiento de llenado del volumen con el fin de evitar daños en los conductos durante el procedimiento de llenado, ya que los conductos están enterrados. Así, por regla general, los conductos utilizados en la presente invención se orientan ab initio, o antes de la incrustación en el cuerpo permeable, de manera que no se perforen. Como resultado, la construcción de los conductos y la colocación de los mismos puede realizarse sin necesidad de una extensa perforación de núcleos y/o una complicada maquinaria asociada a la perforación de pozos o a la perforación horizontal. Más bien, la orientación horizontal o cualquier otra orientación del conducto puede lograrse fácilmente montando las vías predeterminadas deseadas antes de, o simultáneamente con, el llenado de la infraestructura con el material hidrocarbonado extraído. Los conductos no perforados, colocados a mano o con grúa y orientados en varios patrones geométricos, pueden colocarse con puntos de conexión controlados por válvulas que permiten un calentamiento preciso y estrechamente vigilado dentro del embalse de cápsula. La capacidad de colocar y estratificar los conductos, incluyendo las válvulas de conexión, derivación y flujo, y los puntos de inyección y salida directos, permiten obtener índices de temperatura y calentamiento precisos, índices de presión y presurización precisos, y entradas y salidas de fluidos y gases precisos y adiciones de composición. Por ejemplo, cuando se utiliza una bacteria, una enzima u otro material biológico, se pueden mantener fácilmente temperaturas óptimas en todo el cuerpo permeable para aumentar el rendimiento, la reacción y la fiabilidad de dichos biomateriales.
Los conductos generalmente pasarán a través de los muros de la infraestructura construida en varios puntos. Debido a las diferencias de temperatura y las tolerancias, puede ser beneficioso incluir un material aislante en la interfaz entre el muro y los conductos. Las dimensiones de esta interfaz pueden reducirse al mínimo, al tiempo que se deja espacio para las diferencias de expansión térmica durante el arranque, el funcionamiento en estado estacionario, las condiciones de funcionamiento fluctuantes y el apagado de la infraestructura. La interfaz también puede incluir materiales aislantes y dispositivos de sellado que impiden la salida incontrolada de hidrocarburos u otros materiales de la infraestructura de control. Ejemplos no limitantes de materiales adecuados pueden incluir juntas de alta temperatura, aleaciones metálicas, cerámicas, revestimientos de arcilla o minerales, compuestos u otros materiales que tengan puntos de fusión por encima de las temperaturas típicas de funcionamiento y actúen como continuación del control de permeabilidad proporcionado por los muros de la infraestructura de control.
Además, los muros de la infraestructura construida pueden estar configurados para minimizar la pérdida de calor. En un aspecto, los muros pueden construirse con un grosor sustancialmente uniforme que está optimizado para proporcionar suficiente resistencia mecánica y al mismo tiempo minimizar el volumen de material del muro a través del cual pasan los conductos. En concreto, unos muros excesivamente gruesos pueden reducir la cantidad de calor que se transfiere al cuerpo permeable absorbiendo el mismo por conducción. A la inversa, los muros también pueden actuar como una barrera térmica para aislar un poco el cuerpo permeable y retener el calor en él durante el funcionamiento. En una realización, los compuestos fluidos y gaseosos dentro del cuerpo permeable pueden ser alterados para obtener los productos extractivos deseados utilizando, como ejemplo, la presión inducida a través de los gases o la presión litoestática apilada de los escombros. Por lo tanto, se puede lograr cierto grado de mejora y/o modificación simultáneamente con el procedimiento de recuperación de la presente invención. Además, algunos materiales hidrocarbonados pueden requerir un tratamiento con diluyentes específicos u otros materiales. Por ejemplo, el tratamiento de las arenas bituminosas puede realizarse fácilmente mediante la inyección de vapor o de disolventes para facilitar la separación del betún de las partículas de arena según mecanismos bien conocidos.
Teniendo en cuenta la descripción anterior, la FIG. 1 representa una vista lateral de una realización de la invención que muestra un embalse de contención y extracción de cápsulas de ingeniería 100 en el que el grado existente 108 se utiliza principalmente como soporte para la capa de suelo impermeable 112. Los muros laterales exteriores del embalse de cápsula 102 proporcionan contención y pueden, aunque no necesariamente, estar subdivididas por los muros interiores 104. La subdivisión puede crear cápsulas de contención 122 separadas dentro de una cápsula de contención mayor del embalse 100 que puede tener cualquier geometría, tamaño o subdivisión. Otras subdivisiones pueden apilarse horizontal o verticalmente. Mediante la creación de cápsulas 122 o cámaras de contención separadas, se puede acomodar fácilmente la clasificación de materiales de menor grado, gases variados, líquidos variados, etapas de procedimiento variadas, enzimas o tipos de microbiología variados, u otros procedimientos deseados y escalonados. Las cápsulas seccionadas construidas como silos dentro de cápsulas construidas más grandes también pueden ser diseñadas para proporcionar un procesamiento escalonado y secuenciado, temperaturas, composiciones de gases y fluidos y transferencias térmicas. Estas cápsulas seccionadas pueden proporcionar un control medioambiental adicional y pueden construirse con bermas de relaves revestidas y diseñadas de forma similar a los muros exteriores primarios. En una realización, las secciones dentro del embalse 100 pueden utilizarse para colocar materiales de forma aislada, en ausencia de calor externo, o con la intención de una combustión o aplicación de disolventes limitada o controlada. El material con menor contenido de hidrocarburos puede ser útil como material de combustión o como material de relleno o de construcción de muros de bermas. El material que no cumple con los distintos umbrales de calidad de corte también puede ser secuestrado sin alteración en un embalse dedicado a tal fin. En tales realizaciones, dichas áreas pueden estar completamente aisladas o puenteadas por calor, disolventes, gases, líquidos o similares. Los dispositivos y/o equipos de control opcionales pueden instalarse de forma permanente o temporal dentro del embalse o fuera de los perímetros de los mismos para verificar la contención del material secuestrado.
Los muros 102 y 104 así como la tapa 116 y la capa impermeable 112 pueden ser diseñados y reforzados por gaviones 146 y o geomalla 148 en capas de compactación de relleno. Alternativamente, estos muros 102, 104, 116 y 112 que comprenden el embalse de control de permeabilidad y que definen colectivamente el volumen encapsulado pueden estar formados de cualquier otro material adecuado como se ha descrito anteriormente. En esta realización, el embalse 100 incluye muros laterales 102 y 104 que son autoportantes. En una realización, las bermas, los muros y los suelos de los residuos pueden ser compactados y diseñados para la estructura, así como para la permeabilidad. El uso de geomallas compactadas y otras estructuras de hombre muerto para el soporte de bermas y terraplenes puede incluirse antes o incorporarse con capas de control de permeabilidad que pueden incluir arena, arcilla, arcilla bentonita, grava, cemento, lechada, cemento reforzado, cementos refractarios, aislamientos, geomembranas, tubos de drenaje, aislamientos resistentes a la temperatura de los tubos calentados penetrantes, etc.
En una realización alternativa, el embalse de control de permeabilidad puede incluir muros laterales que son tierra compactada y/o formaciones geológicas no perturbadas mientras que la tapa y los suelos son impermeables. Específicamente, en tales realizaciones se puede utilizar una tapa impermeable para evitar el escape incontrolado de volátiles y gases del embalse, de manera que se puedan utilizar salidas de recogida de gases adecuadas. Del mismo modo, se puede utilizar un suelo impermeable para contener y dirigir los líquidos recogidos a una salida adecuada, como el sistema de drenaje 133, para eliminar los productos líquidos de las regiones inferiores del embalse. Aunque los muros laterales impermeables pueden ser deseables en algunas realizaciones, no siempre son necesarias. En algunos casos, los muros laterales pueden ser de tierra expuesta no perturbada o de relleno o tierra compactada, o de otro material permeable. Tener muros laterales permeables puede permitir una pequeña salida de gases y/o líquidos del embalse.
Por encima, por debajo, alrededor y adyacente a los recipientes de contención de cápsula construida se pueden diseñar medidas de hidrología ambiental para redirigir el agua superficial lejos de los muros de la cápsula, los suelos, las tapas, etc. durante la operación. Además, se pueden utilizar tuberías y mecanismos de drenaje asistidos por gravedad para agregar y canalizar fluidos, líquidos o disolventes dentro del volumen encapsulado hacia tuberías, silos, tanques y/o pozos centrales de recogida, bombeo, condensación, calentamiento y descarga, según sea necesario. De manera similar, el vapor y/o el agua que se introduce intencionadamente, por ejemplo, para el tratamiento del betún de arenas bituminosas, puede reciclarse.
Una vez que las estructuras de muro 102 y 104 han sido construidas por encima de una capa de suelo construida e impermeable 112 que comienza desde la superficie del suelo 106, los escombros extraídos 120 (que pueden ser triturados o clasificados según su tamaño o riqueza en hidrocarburos), pueden ser colocados en capas sobre (o junto a) tuberías de calefacción tubulares 118, tuberías de drenaje de fluidos 124, y, o tuberías de recolección o inyección de gas 126. Estos tubos pueden orientarse y diseñarse en cualquier patrón de flujo óptimo, ángulo, longitud, tamaño, volumen, intersección, rejilla, tamaño del muro, construcción de la aleación, diseño de la perforación, tasa de inyección y tasa de extracción. En algunos casos, las tuberías, como las utilizadas para la transferencia de calor, pueden estar conectadas a la fuente de calor 134, o reciclarse a través de ella. Alternativamente, o en combinación con, los gases recuperados pueden ser condensados por un condensador 140. El calor recuperado por el condensador puede utilizarse opcionalmente para complementar el calentamiento del cuerpo permeable o para otras necesidades del procedimiento. La fuente de calor 134 puede derivar, amplificar, reunir, crear, combinar, separar, transmitir o incluir calor derivado de cualquier fuente de calor adecuada, incluyendo, pero sin limitarse a ello, pilas de combustible, pilas de combustible de óxido sólido, fuentes solares, fuentes eólicas, calentadores de combustión de hidrocarburos líquidos o gaseosos, fuentes de calor geotérmicas, centrales nucleares, centrales eléctricas de carbón, calor generado por radiofrecuencia, energía de las olas, cámaras de combustión sin llama, cámaras de combustión naturales distribuidas, o cualquier combinación de los mismos. En algunos casos, pueden utilizarse calentadores eléctricos resistivos u otros calentadores, aunque actualmente se prefieren las pilas de combustible de óxido sólido y los calentadores basados en la combustión. En algunos lugares, el agua geotérmica puede circular hacia la superficie en cantidades adecuadas para calentar el cuerpo permeable y dirigirse hacia la infraestructura.
En otra realización, se puede distribuir material conductor de la electricidad por todo el cuerpo permeable y se puede hacer pasar una corriente eléctrica a través del material conductor suficiente para generar calor. El material eléctricamente conductor puede incluir, pero no se limita a, piezas o perlas de metal, cemento conductor, partículas recubiertas de metal, compuestos de metal-cerámica, carburos semimetálicos conductores, coque de petróleo calcinado, alambre tendido, combinaciones de estos materiales y similares. El material conductor de la electricidad puede ser premezclado teniendo varios tamaños de malla o los materiales pueden ser introducidos en el cuerpo permeable después de la formación del cuerpo permeable.
Los líquidos o los gases pueden transferir el calor desde la fuente de calor 134, o en otra realización, en los casos de combustión de hidrocarburos líquidos o gaseosos, los generadores de radiofrecuencia (microondas), las pilas de combustible, o las pilas de combustible de óxido sólido, todos pueden, pero no es necesario, generar realmente calor dentro del área de confinamiento de cápsula 114 o 122. En una realización, el calentamiento del cuerpo permeable puede llevarse a cabo mediante calentamiento por convección a partir de la combustión de hidrocarburos. De particular interés es la combustión de hidrocarburos realizada en condiciones estequiométricas de combustible a oxígeno. Las condiciones estequiométricas pueden permitir un aumento significativo de las temperaturas de los gases térmicos. La combustión estequiométrica puede emplear, pero generalmente no requiere, una fuente de oxígeno puro que puede ser proporcionada por tecnologías conocidas, incluyendo, pero sin limitarse a, concentradores de oxígeno, membranas, electrólisis y similares. En algunas realizaciones el oxígeno puede ser proporcionado desde el aire con cantidades estequiométricas de oxígeno e hidrógeno. El gas de combustión puede dirigirse a un intercambiador de calor de temperatura ultra alta, por ejemplo, un material cerámico u otro material adecuado que tenga una temperatura de funcionamiento superior a unos 1370 °C (2500 °F). El aire obtenido del ambiente o reciclado de otros procedimientos puede calentarse a través del intercambiador de calor de ultra alta temperatura y luego enviarse al embalse para calentar el cuerpo permeable. Los gases residuales de la combustión pueden ser secuestrados sin necesidad de una mayor separación, ya que el gas residual es predominantemente dióxido de carbono y agua.
Para minimizar las pérdidas de calor, se pueden minimizar las distancias entre la cámara de combustión, el intercambiador de calor y los embalses. Por lo tanto, en una realización específica detallada, las cámaras de combustión portátiles pueden ser conectadas a conductos de calefacción individuales o a secciones más pequeñas de conductos. Las cámaras de combustión portátiles pueden proporcionar individualmente de 29,3 a 293 kWh (de 100.000 a 1.000.000 BTU), siendo generalmente suficiente con unos 175,8 kWh (600.000 BTU) por tubo.
Alternativamente, la combustión dentro de la cápsula puede iniciarse dentro de cápsulas aisladas dentro de una estructura de contención de cápsula construida primariamente. Este procedimiento quema parcialmente el material hidrocarbonado para proporcionar calor y pirólisis intrínseca. Las emisiones de aire no deseadas 144 pueden ser capturadas y secuestradas en una formación 108 una vez derivadas de la contención de cápsula 114, 122 o de la fuente de calor 134 y entregadas por un pozo perforado 142. La fuente de calor 134 también puede crear electricidad y transmitirla, transformarla o alimentarla a través de las líneas de transmisión eléctrica 150. Los líquidos o gases extraídos del área de tratamiento de la cápsula 114 o 122 pueden ser almacenados en un tanque de retención cercano 136 o dentro de un contenedor de cápsulas 114 o 122. Por ejemplo, la capa de suelo impermeable 112 puede incluir una zona inclinada 110 que dirige los líquidos hacia el sistema de drenaje 133, donde los líquidos se dirigen al tanque de retención.
A medida que el material de escombros 120 se coloca con las tuberías 118, 124, 126 y 128, se prevén varios dispositivos de medición o sensores 130 para controlar la temperatura, la presión, los fluidos, los gases, las composiciones, las tasas de calentamiento, la densidad y todos los demás atributos del procedimiento durante el procedimiento de extracción dentro, alrededor o debajo del embalse de contención de cápsulas de ingeniería 100. Dichos dispositivos de monitoreo y sensores 130 pueden ser distribuidos en cualquier lugar dentro, alrededor, parte de, conectado a, o encima de las tuberías colocadas 118, 124, 126, y 128 o, encima de, cubierto por, o enterrado dentro del material de escombros 120 o la zona de barrera impermeable 112.
A medida que el material de escombros colocado 120 llena la zona de tratamiento de la cápsula 114 o 122, 120 se convierte en el soporte del techo de la zona de barrera impermeable de ingeniería 138, y de la construcción de la barrera del muro 170, que puede incluir cualquier combinación de impermeabilidad y barrera de ingeniería para fluidos y gases o construcción de la cápsula que comprenda los que pueden componer el 112, incluyendo, pero sin limitarse a la arcilla 162, el relleno compactado o el material de importación 164, el cemento o el material que contiene cemento refractario 166, la membrana geosintética, el revestimiento o el aislamiento 168. Por encima de 138, el material de relleno 116 se coloca para crear una presión litoestática sobre las zonas de tratamiento de la cápsula 114 o 122. Cubrir el cuerpo permeable con un relleno compactado suficiente para crear una mayor presión litoestática dentro del cuerpo permeable puede ser útil para aumentar aún más la calidad del producto de hidrocarburos. Un techo de relleno compactado puede cubrir sustancialmente el cuerpo permeable, mientras que el cuerpo permeable a su vez puede soportar sustancialmente el techo de relleno compactado. El techo de relleno compactado puede ser además suficientemente impermeable al hidrocarburo eliminado o se puede añadir una capa adicional de material de control de permeabilidad de forma similar a los muros laterales y/o del suelo. Se puede introducir presión adicional en el área de tratamiento de la cápsula de extracción 114 o 122 aumentando cualquier gas o fluido una vez extraído, tratado o reciclado, según sea el caso, a través de cualquiera de las tuberías 118, 124, 126 o 128. Todas las mediciones relativas, las tasas de optimización, las tasas de inyección, las tasas de extracción, las temperaturas, las tasas de calentamiento, las tasas de flujo, las tasas de presión, los indicadores de capacidad, las composiciones químicas, u otros datos relativos al procedimiento de calentamiento, extracción, estabilización, secuestro, confinamiento, mejora, refinamiento o análisis de la estructura dentro del confinamiento de cápsula 100 se prevén a través de la conexión a un dispositivo informático 132 que opera un software informático para la gestión, el cálculo y la optimización de todo el procedimiento. Además, la perforación de núcleos, el análisis de las reservas geológicas y la modelización de ensayos de una formación antes de la voladura, la extracción y el acarreo (o en cualquier momento antes, después o durante dichas tareas) pueden servir para alimentar con datos los mecanismos controlados por ordenador que operan con programas informáticos para identificar las ubicaciones, dimensiones, volúmenes y diseños óptimos calibrados y con referencias cruzadas a la tasa de producción deseada, la presión, la temperatura, las tasas de entrada de calor, los porcentajes de peso del gas, las composiciones de inyección de gas, la capacidad térmica, la permeabilidad, la porosidad, la composición química y mineral, la compactación y la densidad. Dichos análisis y determinaciones pueden incluir otros factores, como los datos meteorológicos, tales como la temperatura y el contenido de humedad del aire, que influyen en el rendimiento general de la infraestructura construida. Otros datos, como el contenido de humedad del mineral, la riqueza en hidrocarburos, el peso, el tamaño de la malla y la composición mineral y geológica, pueden utilizarse como datos de entrada, incluyendo conjuntos de datos de valor temporal del dinero que producen flujos de caja del proyecto, servicio de la deuda y tasas internas de rendimiento.
La FIG. 2A muestra un conjunto de embalses que incluye un embalse de cápsulas 100 descubierto o sin tapa, que contiene embalses de cápsulas seccionados 122 dentro de una cantera minera 200 con varias elevaciones de minería de banco. FIG. 2B ilustra un único embalse 122 sin conductos asociados y otros aspectos meramente por claridad. Este embalse puede ser similar al ilustrado en la FIG. 1 o cualquier otra configuración. En algunas realizaciones, se prevé que los escombros mineros puedan ser transferidos por los conductos 230 o a través de transportadores 232 a los embalses de cápsulas de cantera 100 y 122 sin necesidad de camiones de transporte minero.
La FIG. 3 muestra las barreras de permeabilidad diseñadas 112 debajo del embalse de cápsula 100 con el material de cobertura o relleno 302 en los lados y en la parte superior del embalse de cápsula 100 para finalmente (después del procedimiento) cubrir y recuperar una nueva superficie de tierra 300. Las plantas autóctonas que puedan haber sido trasladadas temporalmente de la zona pueden ser replantadas, como los árboles 306. Las infraestructuras construidas de la presente invención pueden ser, por lo general, estructuras de un solo uso que pueden cerrarse de forma fácil y segura con una mínima remediación adicional. Esto puede reducir drásticamente los costes asociados al traslado de grandes volúmenes de materiales gastados. Sin embargo, en algunas circunstancias las infraestructuras construidas pueden ser excavadas y reutilizadas. Algunos equipos, como los mecanismos de radiofrecuencia (RF), los tubulares, los dispositivos y los emisores, pueden recuperarse del interior del embalse construido una vez finalizada la recuperación de hidrocarburos.
La FIG. 4 muestra los medios informáticos 130 que controlan diversas entradas y salidas de propiedades de los conductos 118, 126 o 128 conectados a la fuente de calor 134 durante el procedimiento entre los embalses subdivididos 122 dentro de un embalse colectivo 100 para controlar el calentamiento del cuerpo permeable. El calor puede ser opcionalmente un bucle cerrado, de manera que los gases se devuelven a la fuente de calor a través de los conductos de retorno 135 o se dirigen de otra manera fuera de los embalses. Del mismo modo, el líquido y el vapor recogidos en los embalses pueden ser controlados y recogidos en el tanque 136 y en el condensador 140, respectivamente. Por ejemplo, los productos líquidos pueden ser recogidos a través de un sistema de drenaje (no mostrado) y almacenados en el tanque de recogida de líquidos 136. Los productos de vapor de los embalses individuales pueden recogerse a través de un sistema adecuado de recogida de gases y dirigirse al condensador. Los productos condensables son típicamente hidrocarburos de alta calidad, por ejemplo, queroseno, combustibles para aviones, u otros combustibles de alto grado, y pueden ser almacenados por separado en el tanque 141 de condensables. Del mismo modo, las porciones no condensables pueden dirigirse a otras partes del procedimiento o almacenarse en el tanque 143. Como se ha descrito anteriormente, los productos líquidos y de vapor pueden combinarse o, más a menudo, dejarse como productos separados, dependiendo de la capacidad de condensación, del producto objetivo y de otros aspectos similares. Una parte del producto de vapor puede condensarse y combinarse con los productos líquidos en el tanque 136. Sin embargo, gran parte del producto de vapor será C4 y gases más ligeros que pueden ser quemados, vendidos o utilizados dentro del procedimiento. Por ejemplo, el hidrógeno gaseoso puede recuperarse mediante la separación convencional de gases y utilizarse para el hidrotratamiento de los productos líquidos de acuerdo con los procedimientos convencionales de mejora, por ejemplo, catalíticos, etc., o el producto gaseoso no condensable puede quemarse para producir calor que se utilizará para calentar el cuerpo permeable, para calentar un embalse adyacente o cercano, para calentar las zonas de servicio o del personal, o para satisfacer otras necesidades de calor del procedimiento. La infraestructura construida puede incluir termopares, medidores de presión, medidores de flujo, sensores de dispersión de fluidos, sensores de riqueza y cualquier otro dispositivo convencional de control de procedimientos distribuido por la infraestructura construida. Cada uno de estos dispositivos puede estar asociado operativamente a un ordenador, de manera que las tasas de calentamiento, los caudales de producto y las presiones puedan ser monitorizados o alterados durante el calentamiento del cuerpo permeable. Opcionalmente, la agitación in situ puede realizarse utilizando, por ejemplo, generadores de ultrasonidos que están asociados al cuerpo permeable. Esta agitación puede facilitar la separación y pirólisis de los hidrocarburos de los materiales sólidos subyacentes con los que están asociados. Además, una agitación suficiente puede reducir la obstrucción y la aglomeración en todo el cuerpo permeable y los conductos.
La FIG. 5 muestra cómo cualquiera de los conductos puede utilizarse para transferir calor en cualquier forma de gas, líquido o calor a través de los medios de transferencia 510 desde cualquier embalse de cápsulas seccionado a otro. A continuación, el fluido enfriado puede ser transportado a través de los medios de transferencia de calor 512 a la cápsula de origen de calor 500, o a la fuente de origen de calor 134 para recoger más calor de la cápsula 500 para ser de nuevo recirculado a una cápsula de destino 522. Así, se pueden utilizar varios conductos para transferir el calor de un embalse a otro con el fin de reciclar el calor y gestionar el uso de la energía para minimizar las pérdidas de energía.
En otro aspecto de la presente invención, se puede introducir un agente donante de hidrógeno en el cuerpo permeable durante la etapa de calentamiento. El agente donante de hidrógeno puede ser cualquier composición capaz de hidrogenar los hidrocarburos y, opcionalmente, puede ser un agente reductor. Ejemplos no limitativos de agentes donantes de hidrógeno adecuados pueden ser el gas de síntesis, el propano, el metano, el hidrógeno, el gas natural, el condensado de gas natural, los disolventes industriales como las acetonas, los toluenos, los bencenos, los xilenos, los cumenos, los ciclopentanos, los ciclohexanos, los alquenos inferiores (C4-C10), los terpenos, los compuestos sustituidos de estos disolventes, etc., y similares. Además, los hidrocarburos recuperados pueden someterse a un hidrotratamiento dentro del cuerpo permeable o después de la recogida. Ventajosamente, el hidrógeno recuperado de los productos gaseosos puede reintroducirse en el producto líquido para su mejora. En cualquier caso, el hidrotratamiento o la hidrodesulfuración pueden ser muy útiles para reducir el contenido de nitrógeno y azufre en los productos finales de hidrocarburos. Opcionalmente, se pueden introducir catalizadores para facilitar dichas reacciones. Además, la introducción de hidrocarburos ligeros en el cuerpo permeable puede dar lugar a reacciones de reformado que reducen el peso molecular, al tiempo que aumentan la relación hidrógeno/carbono. Esto es particularmente ventajoso para su uso en la presente invención debido, al menos en parte, a la alta permeabilidad del cuerpo permeable, por ejemplo, a menudo alrededor del 30% de volumen vacío, aunque el volumen vacío puede variar generalmente de Z 15% a 40% de volumen vacío. Los hidrocarburos ligeros que pueden ser inyectados pueden ser cualquiera que proporcione el reformado a los hidrocarburos recuperados. Los ejemplos no limitantes de hidrocarburos ligeros adecuados incluyen el gas natural, los condensados de gas natural, los disolventes industriales, los agentes donantes de hidrógeno y otros hidrocarburos que tienen diez o menos carbonos, y a menudo cinco o menos carbonos. Actualmente, el gas natural es un hidrocarburo ligero eficaz, cómodo y abundante. Como se ha mencionado anteriormente, también se pueden añadir varios disolventes u otros aditivos para ayudar a la extracción de productos de hidrocarburos del esquisto bituminoso y, a menudo, también pueden aumentar la fluidez.
El hidrocarburo ligero puede introducirse en el cuerpo permeable transportando el mismo a través de un conducto de entrega que tiene un extremo abierto en comunicación fluida con una porción inferior del cuerpo permeable, de manera que los hidrocarburos ligeros (que son un gas en condiciones normales de funcionamiento) permean hacia arriba a través del cuerpo permeable. Alternativamente, este mismo enfoque puede aplicarse a los hidrocarburos recuperados que se entregan primero a un embalse vacío. De este modo, el embalse puede actuar como embalse de retención de productos directos de un embalse cercano y como reformador o mejorador. En esta realización, el embalse puede llenarse, al menos parcialmente, con un producto líquido en el que el hidrocarburo ligero gaseoso se hace pasar y se permite que entre en contacto con los productos de hidrocarburo líquido a temperaturas y condiciones suficientes para lograr el reformado de acuerdo con procedimientos bien conocidos. Los catalizadores de reformado opcionales que incluyen metales como Pd, Ni u otros metales catalíticamente activos adecuados también pueden incluirse en el producto líquido dentro del embalse. La adición de catalizadores puede servir para reducir y/o ajustar la temperatura y/o la presión de reformado para determinados productos líquidos. Además, los embalses de la presente invención pueden formarse fácilmente a casi cualquier profundidad. Así, las presiones óptimas de reformado (o las presiones de recuperación cuando se utiliza la profundidad del embalse como medida de control de la presión para la recuperación de un cuerpo permeable) pueden diseñarse en función de la presión hidrostática debida a la cantidad de líquido en el embalse y a la altura del mismo, es decir, P = pgh. Además, la presión puede variar considerablemente a lo largo de la altura del embalse, lo suficiente como para proporcionar múltiples zonas de reformado y presiones adaptables. Generalmente, las presiones dentro del cuerpo permeable pueden ser suficientes para lograr sustancialmente sólo la extracción de líquido, aunque se pueden producir algunos volúmenes menores de vapor dependiendo de la composición particular del cuerpo permeable. Como orientación general, las presiones pueden variar entre unas 5 atm y unas 50 atm, aunque pueden ser especialmente útiles las presiones de unas 6 atm a unas 20 atm. Sin embargo, se puede utilizar cualquier presión superior a la atmosférica.
En una realización, el crudo extraído tiene finos precipitados dentro de las cápsulas subdivididas. Los fluidos y gases extraídos pueden ser tratados para eliminar los finos y las partículas de polvo. La separación de los finos del petróleo de esquisto puede llevarse a cabo mediante técnicas como, por ejemplo, el filtrado de gas caliente, la precipitación y el reciclado del petróleo pesado.
Los productos de hidrocarburos recuperados del cuerpo permeable pueden ser procesados adicionalmente (por ejemplo, refinados) o utilizados como producidos. Los productos gaseosos condensables pueden condensarse mediante enfriamiento y recogida, mientras que los gases no condensables pueden recogerse, quemarse como combustible, reinyectarse o utilizarse o eliminarse de otra manera. Opcionalmente, se puede utilizar un equipo móvil para recoger los gases. Estas unidades pueden orientarse fácilmente cerca de la infraestructura de control y el producto gaseoso se dirige a ella a través de conductos adecuados desde una región superior de la infraestructura de control.
En otra realización alternativa, el calor dentro del cuerpo permeable puede ser recuperado después de la recuperación primaria de los materiales de hidrocarburos del mismo. Por ejemplo, se retiene una gran cantidad de calor en el cuerpo permeable. En una realización opcional, el cuerpo permeable puede inundarse con un fluido de transferencia de calor, como el agua, para formar un fluido calentado, por ejemplo, agua calentada y/o vapor. Al mismo tiempo, este procedimiento puede facilitar la eliminación de algunos productos residuales de hidrocarburos mediante un lavado físico de los sólidos de esquisto gastados. En algunos casos, la introducción de agua y la presencia de vapor pueden dar lugar a reacciones de desplazamiento de gas de agua y a la formación de gas de síntesis. El vapor recuperado de este procedimiento puede utilizarse para accionar un generador, dirigirse a otra infraestructura cercana o utilizarse de otro modo. Los hidrocarburos y/o el gas de síntesis pueden separarse del vapor o del fluido calentado por procedimientos convencionales.
Aunque los procedimientos y la infraestructura de la presente invención permiten mejorar la permeabilidad y controlar las condiciones de funcionamiento, a menudo quedan en el cuerpo permeable cantidades significativas de hidrocarburos no recuperados, metales preciosos, minerales, bicarbonato de sodio u otros materiales de valor comercial. Por lo tanto, se puede inyectar o introducir un disolvente selectivo en el cuerpo permeable. Normalmente, esto puede hacerse después de recoger los hidrocarburos, aunque algunos disolventes selectivos pueden utilizarse provechosamente antes del calentamiento y/o la recogida. Esto puede hacerse utilizando uno o más de los conductos existentes o por inyección directa y percolación a través del cuerpo permeable. El disolvente selectivo o lixiviado puede ser elegido como disolvente para uno o más materiales objetivo, por ejemplo, minerales, metales preciosos, metales pesados, hidrocarburos o bicarbonato de sodio. En una realización específica, se puede utilizar vapor o dióxido de carbono como enjuague del cuerpo permeable para desalojar al menos una parte de los hidrocarburos restantes. Esto puede ser beneficioso no sólo para eliminar productos secundarios potencialmente valiosos, sino también para limpiar los materiales gastados restantes de trazas de metales pesados o inorgánicos por debajo de los niveles detectables para cumplir con las normas reglamentarias o para evitar la lixiviación inadvertida de materiales en una fecha futura.
Más particularmente, se pueden utilizar varios pasos de recuperación antes o después del calentamiento del cuerpo permeable para recuperar metales pesados, metales preciosos, metales traza u otros materiales que tengan valor económico o que puedan causar problemas indeseables durante el calentamiento del cuerpo permeable. Normalmente, esta recuperación de materiales puede realizarse antes del tratamiento térmico del cuerpo permeable. Las etapas de recuperación pueden incluir, pero no se limitan a, la extracción en solución, la lixiviación, la recuperación con disolventes, la precipitación, los ácidos (por ejemplo, clorhídrico, haluros ácidos, etc.), la flotación, el intercambio de resina iónica, la galvanoplastia, o similares. Por ejemplo, los metales pesados, la bauxita o el aluminio y el mercurio pueden eliminarse inundando el cuerpo permeable con un disolvente adecuado y recirculando el lixiviado resultante a través de resinas de intercambio iónico diseñadas adecuadamente (por ejemplo, perlas, membranas, etc.).
De manera similar, la bioextracción, la biolixiviación, la biorrecuperación o la biorremediación de material de hidrocarburos, materiales gastados o metales preciosos puede realizarse para mejorar aún más la remediación, extraer metales valiosos y restaurar el material gastado a estándares ambientalmente aceptables. En estos escenarios de bioextracción, se pueden utilizar conductos para inyectar gases catalizadores como precursores que ayudan a fomentar la biorreacción y el crecimiento. Dichos microorganismos y enzimas pueden oxidar bioquímicamente el yacimiento o el material celulósico u otro material de biomasa antes de la extracción con disolventes del mineral mediante la bio-oxidación. Por ejemplo, se puede utilizar una tubería perforada u otro mecanismo para inyectar un hidrocarburo ligero (por ejemplo, metano, etano, propano o butano) en el cuerpo permeable suficiente para estimular el crecimiento y la acción de las bacterias nativas. Las bacterias pueden ser nativas o introducidas y pueden crecer en condiciones aeróbicas o anaeróbicas. Dichas bacterias pueden liberar metales del cuerpo permeable que luego pueden recuperarse mediante el lavado con un disolvente adecuado u otros procedimientos de recuperación adecuados. A continuación, los metales recuperados pueden precipitarse con procedimientos convencionales.
El gas de síntesis también puede recuperarse del cuerpo permeable durante la etapa de calentamiento. Varias etapas de la producción de gas pueden ser manipuladas a través de procedimientos que aumentan o disminuyen las temperaturas de operación dentro del volumen encapsulado y ajustan otras entradas en el embalse para producir gases sintéticos que pueden incluir, pero no están limitados a, monóxido de carbono, hidrógeno, sulfuro de hidrógeno, hidrocarburos, amoníaco, agua, nitrógeno o varias combinaciones de los mismos. En una realización, la temperatura y la presión pueden controlarse dentro del cuerpo permeable para reducir las emisiones deCO2 a medida que se extraen los gases sintéticos.
El producto de hidrocarburo recuperado de las infraestructuras construidas de la presente invención puede ser procesado posteriormente, por ejemplo, mediante la mejora, el refinado, etc. El azufre procedente del procesamiento de mejora y refinado puede aislarse en varias cápsulas de azufre construidas dentro de la cápsula de confinamiento de mayor estructura. Las cápsulas de azufre construidas pueden ser infraestructuras construidas o dedicadas con el fin de almacenar y aislar después de la desulfuración.
Del mismo modo, el material hidrocarbonado gastado que queda en la infraestructura construida puede utilizarse en la producción de productos de cemento y agregados para su uso en la construcción o estabilización de la propia infraestructura o en la formación de infraestructuras construidas fuera del sitio. Tales productos de cemento hechos con el esquisto gastado pueden incluir, pero no se limitan a, mezclas con cemento Portland, calcio, ceniza volcánica, perlita, nano carbones sintéticos, arena, fibra de vidrio, vidrio triturado, asfalto, alquitrán, resinas aglutinantes, fibras vegetales celulósicas y similares.
En otra realización de la presente invención, los conductos de inyección, monitoreo y producción o las salidas de extracción pueden incorporarse en cualquier patrón o colocación dentro de la infraestructura construida. Se pueden emplear pozos de monitorización y capas de geomembrana construidas por debajo o fuera de la contención de cápsula construida para monitorizar la migración no deseada de fluidos y humedad fuera de los límites de la contención y de la infraestructura construida.
Aunque una infraestructura construida rellena y preparada a menudo puede ser calentada inmediatamente para recuperar los hidrocarburos, esto no es necesario. Por ejemplo, una infraestructura construida y rellenada con material hidrocarbonado extraído puede dejarse en el lugar como una reserva probada. Dichas estructuras son menos susceptibles de sufrir explosiones o daños debido a la actividad terrorista y también pueden proporcionar reservas estratégicas de productos petrolíferos sin procesar, con propiedades clasificadas y conocidas, de modo que las valoraciones económicas pueden ser mayores y más predecibles. El almacenamiento de petróleo a largo plazo suele plantear problemas de deterioro de la calidad con el paso del tiempo. Por lo tanto, la presente invención puede utilizarse opcionalmente para asegurar la calidad y el almacenamiento a largo plazo con una menor preocupación por la descomposición y la degradación de los productos de hidrocarburos.
En otro aspecto de la presente invención, el producto líquido de alta calidad puede mezclarse con productos de hidrocarburos más viscosos de menor calidad (por ejemplo, menor API). Por ejemplo, el aceite de querógeno producido en los embalses puede mezclarse con el betún para formar un aceite mezclado. El betún no suele ser transportable a través de un oleoducto extendido según las normas convencionales y aceptadas de los oleoductos y puede tener una viscosidad sustancialmente superior y un API sustancialmente inferior al del aceite de querógeno. La cantidad de mezcla puede variar considerablemente en función de la calidad concreta del betún y de los aceites de querógeno. Sin embargo, como orientación general, el aceite mezclado puede tener entre un 5% y un 95% de aceite de querógeno, en algunos casos entre un 10% y un 40% aproximadamente, y en otros casos entre un 50% y un 80% aproximadamente, con un resto sustancial del aceite mezclado compuesto por betún. Al mezclar el aceite de querógeno y el betún, el aceite mezclado puede hacerse transportable sin necesidad de utilizar diluyentes adicionales u otros modificadores de la viscosidad o del API. Como resultado, el aceite mezclado puede ser bombeado a través de una tubería sin requerir tratamientos adicionales para eliminar un diluyente o devolver dichos diluyentes a través de una tubería secundaria. Convencionalmente, el betún se combina con un diluyente, como el condensado de gas natural u otros líquidos de bajo peso molecular, para permitir el bombeo a un lugar remoto. El diluyente se retira y se devuelve a través de una segunda tubería a la fuente de betún. La presente invención permite eliminar el diluyente de retorno y mejorar simultáneamente el betún.
Debe entenderse que las disposiciones referidas anteriormente son ilustrativas de la aplicación de los principios de la presente invención. Por lo tanto, mientras que la presente invención se ha descrito anteriormente en relación con las realizaciones ejemplares de la invención, será evidente para los expertos en la materia que numerosas modificaciones y disposiciones alternativas se pueden hacer sin apartarse de los principios y conceptos de la invención como se establece en las reivindicaciones.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un procedimiento para recuperar hidrocarburos líquidos y gaseosos de un cuerpo permeable de material hidrocarbonado extraído (120) que se mantiene dentro de una infraestructura construida para control de permeabilidad que se forma por encima del nivel del suelo (108), ya sea dentro de un pozo o como una estructura independiente que utiliza sólo el nivel del suelo existente con muros laterales hechos por el hombre y que define un volumen encapsulado, comprendiendo dicho procedimiento:
construcción de un embalse de control de permeabilidad (100) en el que los muros del embalse (102, 104), los techos (116), los suelos (112) y otros contornos que definen el volumen encapsulado son sustancialmente continuos, de manera que el embalse define el volumen encapsulado suficientemente para impedir un movimiento sustancial de los fluidos hacia el interior o el exterior del embalse que no sea la vía definida por las entradas y salidas, la superficie en planta superior del embalse varía entre 2023,43 y 20234,30 m2;
introducir un material hidrocarbonado extraído (120) que comprenda esquisto bituminoso, arenas bituminosas, carbón, lignito, betún, turba o combinaciones de los mismos, en la infraestructura de control mediante un transporte de baja compactación para formar un cuerpo permeable de material hidrocarbonado que tiene un espacio vacío que está entre el 10% y el 40% de un volumen total del cuerpo permeable; en el que una pluralidad de conductos (118, 124, 126) está incrustada dentro del cuerpo permeable, los conductos están orientados ab initio, o antes de la incrustación en el cuerpo permeable, de tal manera que no están perforados y los conductos se ensamblan en las vías predeterminadas deseadas contemporáneamente con el llenado de la infraestructura con el material hidrocarbonado extraído y en el que los conductos pasan a través de los muros de la infraestructura construida en varios puntos, y en el que los conductos pueden utilizarse como tuberías de calefacción, tuberías de refrigeración, tuberías de transferencia de calor, tuberías de drenaje o tuberías de gas;
en el que al menos una parte de los conductos (118) está dedicada al calentamiento del cuerpo permeable; calentar el cuerpo permeable lo suficiente como para eliminar los hidrocarburos del mismo mediante la inyección de gases calentados en la infraestructura de control, de manera que el cuerpo permeable se calienta principalmente por convección a medida que los gases calentados pasan por el cuerpo permeable; y
en el que la construcción del suelo y los muros del embalse comprende un talud o banco escalonado hacia arriba o hacia abajo, de manera que la nivelación del suelo y la construcción de los muros de contención puedan drenar o inclinarse típicamente hacia un lado o hacia una(s) zona(s) central(es) específica(s) de recogida para la eliminación de los fluidos mediante la ayuda del drenaje por gravedad.
2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el transporte de baja compactación comprende el uso de transportadores retráctiles (232) para entregar el material hidrocarbonado extraído cerca de una superficie superior del cuerpo permeable a medida que se forma.
3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que los gases calentados inyectados en la infraestructura de control se recuperan a partir del procedimiento de la presente invención.
4. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además:
a) introducir un agente de mejora del flujo en el cuerpo permeable para ayudar a la recuperación del hidrocarburo y aumentar la fluidez; y/o
b) introducir un agente donante de hidrógeno en el cuerpo permeable durante la etapa de calentamiento, en el que el agente donante de hidrógeno se selecciona de una lista que contiene: metano, condensados de gas natural y disolventes comunes como acetona, tolueno y bencenos.
5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el cuerpo permeable comprende una capa de arenas bituminosas orientada por debajo de una capa superior de esquisto bituminoso, dentro de la cual están incrustados los tubos de calefacción; y en el que los tubos de calefacción pueden calentar el esquisto bituminoso lo suficiente como para liberar aceite de querógeno, incluyendo hidrocarburos líquidos de cadena corta, que pueden actuar como disolvente para la eliminación del betún de las arenas bituminosas.
6. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además inyectar un disolvente selectivo en el cuerpo permeable después de recoger los hidrocarburos, siendo dicho disolvente selectivo un disolvente para uno o más materiales objetivo.
7. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además inundar el cuerpo permeable con un fluido de transferencia de calor para formar un fluido calentado y recuperar el calor dentro del cuerpo permeable después de la recuperación primaria de los materiales hidrocarbonados del mismo.
8. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dichos conductos de calentamiento están perforados selectivamente para permitir que los gases calentados se calienten por convección y se mezclen en todo el cuerpo permeable.
9. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el suelo impermeable, los muros laterales impermeables, el techo impermeable y otros contornos que definen el volumen encapsulado están compuestos por arcilla, preferentemente arcilla bentonita.
10. Un sistema de recuperación de hidrocarburos líquidos y gaseosos a partir de materiales hidrocarbonados extraídos (120) para su uso en el procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende:
una infraestructura construida para control de la permeabilidad que se forma sobre el nivel del suelo (108), ya sea dentro de un pozo o como una estructura independiente que utiliza únicamente el nivel del suelo existente como suelo, con muros laterales hechos por el hombre, y que define un volumen encapsulado; un embalse construido para el control de la permeabilidad (100) con muros de embalse (102, 104), techos (116), suelos (112) y otros contornos que son sustancialmente continuos, de modo que el embalse define el volumen encapsulado suficientemente para impedir el movimiento sustancial de fluidos hacia o desde el embalse, salvo a través de entradas y salidas definidas, la superficie en planta superior del embalse varía entre 2023,43 y 20234,30 m2;
un material hidrocarbonado extraído que comprende esquisto bituminoso, arenas bituminosas, carbón, lignito, betún, turba o combinaciones de los mismos, que se introduce en la infraestructura de control mediante un transporte de baja compactación para formar un cuerpo permeable de material hidrocarbonado que tiene un espacio vacío que está entre el 10% y el 40% de un volumen total del cuerpo permeable; en el que una pluralidad de conductos (118, 124, 126) está incrustada dentro del cuerpo permeable, los conductos están orientados ab initio, o antes de la incrustación en el cuerpo permeable, de tal manera que no están perforados y los conductos se ensamblan en las vías predeterminadas deseadas contemporáneamente con el llenado de la infraestructura con el material hidrocarbonado extraído y en el que los conductos pasan a través de los muros de la infraestructura construida en varios puntos, y en el que los conductos pueden utilizarse como tuberías de calefacción, tuberías de refrigeración, tuberías de transferencia de calor, tuberías de drenaje o tuberías de gas;
en el que al menos una parte de los conductos (118) se dedica a calentar el cuerpo permeable y en el que, en uso, el calentamiento del cuerpo permeable es suficiente para eliminar los hidrocarburos del mismo mediante la inyección de gases calentados en la infraestructura de control, de manera que el cuerpo permeable se calienta principalmente por convección a medida que los gases calentados pasan por el cuerpo permeable;
en el que la construcción del suelo y los muros del embalse comprende un talud o banco escalonado hacia arriba o hacia abajo, de manera que la nivelación del suelo y la construcción de los muros de contención puedan drenar o inclinarse típicamente hacia un lado o hacia una(s) zona(s) central(es) específica(s) de recogida para la eliminación de los fluidos mediante la ayuda del drenaje por gravedad.
11. El sistema de la reivindicación 10, en el que los muros laterales impermeables, el suelo impermeable, el techo impermeable y otros contornos que definen el volumen encapsulado comprenden arcilla, preferentemente arcilla bentonita.
12. El sistema de la reivindicación 10, en el que dichos conductos de calentamiento están perforados selectivamente para permitir que los gases calentados se calienten por convección y se mezclen en todo el cuerpo permeable.
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