BRPI0807006B1

BRPI0807006B1 - Métodos de recuperação de hidrocarbonetos a partir de materiais hidrocarbonosos e infraestrutura para realizar o método

Info

Publication number: BRPI0807006B1
Application number: BRPI0807006-7A
Authority: BR
Inventors: Todd Dana; James W. Patten
Original assignee: Red Leaf Resources, Inc
Priority date: 2007-02-09
Filing date: 2008-02-08
Publication date: 2022-09-27
Also published as: US20080190815A1; AU2008213575A1; JO2601B1; CN103666510B; ES2911411T3; EP3266852B1; CA2677518A1; CA2677518C; US7862705B2; EP3266852A1; US20080190818A1; EP2118239A4; IL200235A0; EP3006542A1; EP2118239A1; MA31232B1; US7967974B2; US20080190816A1; CN103666510A; WO2008098177A1

Abstract

MÉTODOS DE RECUPERAR HIDROCARBONETOS DE MATERIAL HIDROCARBONETO USANDO UMA INFRAESTRUTURA CONSTRUÍDA E SISTEMAS ASSOCIADOS. Método de recuperar hidrocarbonetos dos materiais hidrocarbonetos podendo incluir a formação de uma infra-estrutura construída de controle de permeabilidade (100). Esta infra- estrutura construída define um volume substancialmente encapsulado. Um material hidrocarboneto pulverizado pode ser introduzido na infra-estrutura do controle para formar um corpo permeável (120) do material hidrocarboneto. O corpo permeável (120) pode ser aquecido o suficiente para remover do mesmo os hidrocarbonetos como pela utilização das canalizações do aquecimento (118.126). Durante o aquecimento o material hidrocarboneto é tanto substancialmente estacionário quanto a infra- estrutura construída (100) é uma estrutura fixa. Os hidrocarbonetos removidos podem ser coletados como produtos líquidos (136) e produtos gasosos (140) para um processamento adicional, uso no processo, e/ou uso como recuperado.

Description

APLICAÇÕES RELACIONADAS

[001] Este pedido reivindica o benefício do pedido provisório US N°. 60/900.505, depositado em 09 de fevereiro de 2007; 60/906.634, depositado em 12 de março de 2007; e 60/930.711, depositado em 17 de maio de 2007, que são cada um incorporado aqui por referência.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] A demanda global e nacional para combustíveis fósseis continua a aumentar apesar dos aumentos de preços e outros interesses econômicos e geopolíticos. Como tal demanda continua a aumentar, pesquisa e investigação em encontrar fontes economicamente viáveis adicionais de combustíveis fósseis aumenta correspondentemente. Historicamente, muitos reconheceram as quantidades vastas de energia armazenadas em depósitos do xisto de óleo, carvão e areia de alcatrão, por exemplo. Entretanto, estas fontes permanecem um desafio difícil em termos da recuperação economicamente competitiva. As areias de alcatrão canadenses mostraram que tais esforços podem ser frutíferos, embora muitos desafios ainda permaneçam, incluindo o impacto ambiental, qualidade do produto, e tempo de processo, entre outros.

[003] As estimativas de reservas de xisto de óleo pelo mundo variam de dois a quase sete trilhões barris de óleo, dependendo da fonte estimada. De qualquer maneira, estas reservas representam um volume tremendo e permanecem um recurso substancialmente não utilizado. Um grande número de companhias e pesquisadores continua a estudar e testar métodos de recuperação de óleo de tais reservas. Na indústria de xisto de óleo, os métodos de extração incluíram as chaminés de entulho subterrâneas criadas por explosões nucleares, métodos in situ, tais como método de Processo de conversão In-Situ (ICP) (óleo da Shell), e combustão dentro de retortas fabricadas de aço. Outros métodos incluíram métodos de radiofrequência in situ (microondas), e processos in situ “modificados” em que a mineração, explosão e retortagem subterrâneas foram combinadas para fazer o entulho de uma formação para permitir melhor combustão e permeabilidade de aquecimento. A permeabilidade é desejada geralmente por causa da pirólise, o método pelo qual os hidrocarbonetos são extraídos, pode ser conseguido com maior qualidade e produção com menor entrada de energia.

[004] Entre processos de xisto de óleo típicos, todas as trocas na economia e interesses ambientais. Nenhum processo atual sozinho satisfaz os desafios econômicos, ambientais e técnicos. Além disso, as preocupações de aquecimento global causam medidas adicionais para tratar as emissões de dióxido de carbono (CO2) que são associadas com tais processos. Os métodos são necessários que realizam a supervisão ambiental, contudo ainda fornecem a saída de combustível de energia de alto volume.

[005] Os conceitos in situ subterrâneos emergiram baseados em sua habilidade de produzir volumes altos ao evitar o custo de mineração. Enquanto a economia em custos evitando a mineração puder ser conseguida, o método in situ exige o aquecimento de uma formação por um período de tempo mais longo devido à permeabilidade de xisto extremamente baixa, que por sua natureza, exige um tempo de retortagem mais lento e mais longo para fraturar e converter hidrocarbonetos em uma formação. Utilizando o método in situ, os ganhos podem ser realizados no volume e na economia de custos de mineração, mas o método in situ funciona em problemas de permeabilidade exigindo a fratura de formação e períodos de tempo mais longos para produzir óleo e gases. Talvez o desafio mais significativo para qualquer processo in situ é o potencial à longo prazo e incerto de contaminação de água que pode ocorrer com aquíferos de água doce subterrânea. No caso de método de IPC Shell, uma “parede de gelo” é usada como uma barreira a, na teoria, manter a separação entre aquíferos e uma área de tratamento subterrânea. Embora seja possível, nenhuma análise à longo prazo provou por períodos prolongados para garantir a prevenção de contaminação. Sem garantias e com poucas remediações caso uma parede de gelo caia, outros métodos são desejáveis para direcionar tais riscos ambientais.

[006] Por esta e outras razões, a necessidade permanece para métodos e sistemas que podem fornecer a recuperação melhorada de hidrocarbonetos dos materiais contendo hidrocarbonetos apropriados, que têm a economia aceitável e evitam os inconvenientes mencionados acima. SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[007] De acordo com a presente invenção, um método de recuperação de hidrocarbonetos dos materiais hidrocarbonetoss pode incluir a formação de uma infraestrutura de controle de permeabilidade construída. Esta infraestrutura construída define um volume substancialmente encapsulado. Um material hidrocarboneto minado pode ser introduzido na infraestrutura de controle para formar um corpo permeável de material hidrocarboneto. O corpo permeável pode ser aquecido o suficiente para remover os hidrocarbonetos do mesmo. Durante o aquecimento de material hidrocarbonoso pode ser substancialmente estacionário. Os hidrocarbonetos removidos podem ser coletados para um processamento posterior, uso no processo como combustíveis ou aditivos suplementares, e/ou dirigir o uso sem tratamento adicional. A infraestrutura de controle pode incluir paredes impermeáveis inteiramente forradas ou paredes laterais impermeáveis com um piso e cobertura substancialmente impermeava.

[008] A presente invenção pode permitir que problemas difíceis sejam resolvidos relacionados à extração de líquidos e gases de hidrocarboneto da superfície ou depósitos comportando hidrocarbonetos minados subterrâneos e de biomassa colhida, tal como o xisto de óleo, areias de alcatrão, lignita, carvão, e biomassa. Entre outras coisas, a presente invenção ajuda a reduzir o custo, aumentar a saída de volume, diminuir as emissões de ar, limitar o consumo de água, impedir a contaminação de aquífero subterrâneo, recuperar os distúrbios de superfície, reduzir is custos de manutenção de material, remover os particulados finos sujos, e melhorar a composição de líquido ou gás recuperado de hidrocarboneto. A presente invenção também se direciona aos problemas de contaminação de água com uma estrutura de proteção de água mais segura, previsível, projetada, observável, reparável, adaptável e evitável.

[009] A presente invenção é um método “de superfície” que é dependente de mineração, contudo não está limitado ou impedido aos processos de retortagem (ex-situ) de superfície convencionais. Esta invenção melhora sob benefícios de retortas de superfície incluindo melhor controle de processo de temperatura, pressão, taxas de injeção, composições de líquido e gás, qualidade de produto e melhor permeabilidade devido ao processamento e aquecimento de entulho minado. Estas vantagens estão disponíveis de acordo com a presente invenção ao ainda direcionar os problemas de volume, manutenção, e proporcionalidade que a maioria das retortas de superfície fabricadas não podem fornecer.

[0010] Outras melhorias que podem ser realizadas da presente invenção são relacionadas à proteção ambiental. As retortas de superfície convencionais tiveram o problema de xisto gasto após ter sido minado e passado através de uma retorta de superfície. O xisto gasto que foi termicamente alterado exige a manipulação especial para recuperar e isolar das bacias de drenagem de superfície e aquíferos subterrâneos. O objeto desta invenção se direciona à recuperação e retortagem em uma abordagem unicamente combinada. Com relação às emissões de ar que são também um problema grave típico de métodos de retorta de superfície anteriores, esta invenção, por causa de sua capacidade de volume enorme e alta permeabilidade, pode acomodar tempos de residência de aquecimento mais longos e consequentemente temperaturas mais baixas. Um benefício de temperaturas mais baixas no processo de extração é que a produção de dióxido de carbono da decomposição de carbonatos no minério de xisto de óleo pode substancialmente ser limitada desse modo dramaticamente reduzindo as emissões de CO2 e poluentes atmosféricos. Esta invenção excepcionalmente fornece soluções aos problemas, mas não apenas um, muitos problemas, e em uma abordagem integrada. Como resultado, os benefícios significativos ao público podem ser conseguidos em termos de produção energética, oportunidade econômica, supervisão ambiental e produção de energia.

[0011] Características e vantagens adicionais da invenção serão aparentes do seguinte relatório, que ilustra, por modo de exemplo, características da invenção. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0012] A FIG. 1 é vista esquemática de corte parcial lateral de uma infraestrutura de controle de permeabilidade construída de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0013] A FIG. 2 é uma vista de topo e plana de uma pluralidade de represas de controle de permeabilidade de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0014] A FIG. 3 é uma vista de corte lateral de uma represa de controle de permeabilidade de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0015] A FIG. 4 é um esquema de uma porção de uma infraestrutura construída de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0016] A FIG. 5 é um esquema mostrando a transferência de calor entre duas represas de controle de permeabilidade de acordo com outra modalidade da presente invenção.

[0017] Deve-se notar que as figuras são meramente exemplares de diversas modalidades da presente invenção e nenhuma limitação no escopo da presente invenção é desse modo pretendida. Além disso, as figuras não são geralmente desenhadas em escala, mas são esboçadas para finalidades de conveniência e clareza em ilustrar vários aspectos da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0018] Referência será feita agora às modalidades de exemplo e linguagem específica será usada aqui para descrever as mesmas. Não obstante será compreendido que nenhuma limitação do escopo da invenção é desse modo pretendida. As alterações e modificações adicionais das características inventivas descritas aqui, e aplicações adicionais dos princípios da invenção como descritos aqui, que ocorreriam a um hábil na técnica relevante e tendo possessão desta divulgação, devem ser consideradas dentro do escopo da invenção. Além disso, antes que as modalidades particulares da presente invenção sejam divulgadas e descritas, deve ser compreendido que esta invenção não está limitada ao processo e materiais particulares divulgados aqui enquanto tais podem variar em algum grau. Deve também ser compreendido que a terminologia usada aqui é usada com a finalidade de descrever modalidades particulares somente e não é pretendida limitar, enquanto o escopo da presente invenção será definido somente pelas reivindicações e equivalentes adicionados das mesmas.

Definições

[0019] Ao descrever e reivindicar a presente invenção, a seguinte terminologia será usada.

[0020] As formas singulares; “um”, “uma” e “o/a” incluem referências plurais a menos que o contexto claramente diga de outra maneira. Assim, por exemplo, a referência à “uma parede” inclui a referência a uma ou mais de tais estruturas, “um corpo permeável” inclui a referência a um ou mais de tais materiais, e “uma etapa de aquecimento” refere-se a uma ou mais de tais etapas.

[0021] Como usado aqui, “abaixo do solo” e “subsolo” refere-se a uma fundação de solo ou terra de suporte abaixo de uma estrutura construída. Consequentemente, como rocha, solo ou outro material é removido ou escavado de um lugar, o nível de solo de superfície segue os contornos da escavação. Os termos “in situ”, “em formação” e “subterrâneo” referem-se consequentemente às atividades ou posições que estão abaixo do solo.

[0022] Como usado aqui, “condutos” referem-se a qualquer passagem ao longo de uma distância especificada que pode ser usada para transportar materiais e/ou calor de um ponto ao outro ponto. Embora os condutos possam geralmente ser tubulações circulares, outros condutos não circulares podem também ser úteis. Os condutos podem vantajosamente ser usados para introduzir fluidos em ou extrair fluidos do corpo permeável, transportar a transferência de calor, e/ou transportar dispositivos de radiofrequência, mecanismos de célula combustível, aquecedores de resistência, ou outros dispositivos.

[0023] Como usado aqui, “infraestrutura construída” refere-se a uma estrutura que é substancialmente inteiramente feita por homem, ao contrário de paredes de gelo, paredes de enxofre, ou outras barreiras que são formadas por poros de modificação ou preenchimento de uma formação geológica existente.

[0024] A infraestrutura de controle de permeabilidade construída está preferivelmente substancialmente livre de formações geológicas sem perturbações, embora a infraestrutura possa ser formada adjacente ou em contato direto com uma formação sem perturbação. Tal infraestrutura de controle pode estar solta ou fixada a uma formação sem perturbação por meios mecânicos, meios químicos ou uma combinação de tais meios, por exemplo, aparafusada na formação usando ancoras, laços, ou outra ferragem apropriada.

[0025] Como usado aqui, “pulverizado” refere-se à quebra de uma formação ou massa maior em pedaços. Uma massa pulverizada pode ser transformada em entulho ou de outra maneira quebrada em fragmentos.

[0026] Como usado aqui, “material hidrocarbonoso” refere-se a qualquer material contendo hidrocarboneto do qual produto de hidrocarboneto podem ser extraídos ou derivados. Por exemplo, os hidrocarbonetos podem ser extraídos diretamente como um líquido, removidos através de extração por solvente, diretamente vaporizados ou de outra maneira removidos do material. Entretanto, muitos materiais hidrocarbonetos contêm querogênio ou betume que é convertido a um hidrocarboneto através de aquecimento e pirólise. Os materiais hidrocarbonosos podem incluir, mas não são limitados a, xisto de óleo, areias de alcatrão, carvão, lignita, betume, turfa, e outra rocha rica orgânica.

[0027] Como usado aqui, “represa” refere-se a uma estrutura projetada para prender ou reter um acúmulo de fluidos e/ou materiais móveis sólidos. Uma represa geralmente deriva de pelo menos uma porção substancial de fundação e suporte estrutural de materiais terrosos. Assim, as paredes de controle da presente invenção não têm sempre a força independente ou integridade estrutural aparte do material terroso e/ou formação contra os quais são formadas.

[0028] Como usado aqui, “corpo permeável” refere-se a qualquer massa de material hidrocarbonoso pulverizado tendo uma permeabilidade relativamente alta que excede a permeabilidade de uma formação sem perturbação sólida da mesma composição. Os corpos permeáveis apropriados para uso na presente invenção podem ter mais de aproximadamente 10% de espaço vazio e tipicamente ter aproximadamente de 20% a 40% de espaço vazio, embora outras faixas possam ser apropriadas. Permitindo a permeabilidade elevada facilita o aquecimento do corpo através da convecção como a transferência de calor primária ao também substancialmente reduzir custos associados com o esmagamento aos tamanhos muito pequenos, por exemplo, abaixo de aproximadamente 2,54 a aproximadamente 1,27 cm.

[0029] Como usado aqui, “parede” refere-se a qualquer dispositivo construído tendo uma contribuição de controle de permeabilidade para confinar o material dentro de um volume encapsulado definido pelo menos em parte por paredes de controle. As paredes podem ser orientadas em qualquer maneira, tal como vertical, embora tetos, pisos e outros contornos definindo o volume encapsulado possam também ser “paredes” como usado aqui.

[0030] Como usado aqui, “minado” refere-se a um material que foi removido ou perturbado de uma posição estratográfica ou geológica original para uma segunda posição e diferente. Tipicamente, o material minado pode ser produzido transformando em entulho, esmagando, detonando explosivamente, ou de outra maneira removendo o material de uma formação geológica.

[0031] Como usado aqui, “substancialmente estacionário” refere-se ao posicionamento quase estacionário de materiais com um solo de permissão para subsidência, expansão devido ao efeito pipoca, e/ou assentamento enquanto os hidrocarbonetos são removidos do material hidrocarbonoso. Em contraste, qualquer circulação e/ou fluxo de material hidrocarboneto, tal como aquele encontrado em leitos fluidizados ou retortas giratórias envolve o movimento e manipulação altamente substanciais de material hidrocarbonoso.

[0032] Como usado aqui, “substantial” quando usado em referência a uma quantidade de um material, ou uma característica específica do mesmo, refere-se a uma quantidade que é suficiente para fornecer um efeito que o material ou característica foram pretendidos fornecer. O solo exato de desvio permissível pode em alguns casos depender do contexto específico. Similarmente, “substancialmente livre de” ou similar refere-se à falta de um elemento ou agente identificado em uma composição. Particularmente, os elementos que são identificados como sendo “substancialmente livres de” estão completamente ausentes da composição, ou são incluídos somente em quantidades que são pequenas o bastante para não ter nenhum efeito mensurável na composição.

[0033] Como usado aqui, “aproximadamente” refere-se a um solo de desvio baseado no erro experimental típico para a propriedade particular identificada. A latitude fornecida do termo “aproximadamente” dependerá do contexto específico e propriedade particular e pode prontamente ser distinguida por aqueles hábeis na técnica. O termo “aproximadamente” não é pretendido expandir ou limitar o solo de equivalentes que podem de outra maneira ser englobados para um valor particular. Além disso, a menos que indicado de outra maneira, o termo “aproximadamente” expressamente incluirá “exatamente” consistente com a discussão abaixo considerando as faixas e dados numéricos.

[0034] As concentrações, dimensões, quantidades, e outros dados numéricos podem ser apresentados aqui em um formato de faixa. Deve ser compreendido que tal formato de faixa é usado meramente para conveniência e brevidade e deve ser interpretado flexivelmente para incluir não somente os valores numéricos explicitamente relatados como os limites de faixa, mas também incluir todos os valores numéricos individuais ou subfaixas englobadas dentro dessa faixa como se cada valor numérico e subfaixa fosse explicitamente relatado. Por exemplo, uma faixa de aproximadamente 1 a aproximadamente 200 deve ser interpretada para incluir não somente os limites explicitamente relatados de 1 a aproximadamente 200, mas também para incluir tamanhos individuais tais como 2, 3, 4, e subfaixas tais como 10 a 50, 20 a 100, etc.

[0035] Como usado aqui, uma pluralidade de itens, elementos estruturais, elementos composicionais, e/ou materiais podem ser apresentados em uma lista comum para conveniência. Entretanto, estas listas devem ser interpretadas como se cada membro da lista fosse individualmente identificado como um membro separado e único. Assim, nenhum membro individual de tal lista deve ser interpretado como um equivalente de fato de qualquer outro membro da mesma lista baseado unicamente em sua apresentação em um grupo comum sem indicações do contrário. Modalidades da invenção

[0036] De acordo com a presente invenção, um método de recuperar hidrocarbonetos dos materiais hidrocarbonosos pode incluir a formação de uma infraestrutura de controle de permeabilidade construída. Esta infraestrutura construída define um volume substancialmente encapsulado. Um material hidrocarbonoso minado ou colhido pode ser introduzido na infraestrutura de controle para formar um corpo permeável de material hidrocarbonoso. O corpo permeável pode ser aquecido suficiente para remover os hidrocarbonetos do mesmo. Durante o aquecimento, o material hidrocarbonoso é substancialmente estacionário enquanto a infraestrutura construída é uma estrutura fixa. Os hidrocarbonetos removidos podem ser coletados para processamento adicional, uso no processo, e/ou uso como recuperado.

[0037] Cada um destes aspectos da presente invenção é descrito em detalhe adicional abaixo. A infraestrutura de controle de permeabilidade construída pode ser formada usando o solo existente como suporte de piso e/ou como suporte de parede lateral para a infraestrutura construída. Por exemplo, a infraestrutura de controle pode ser formada como uma estrutura ereta livre, isto é, usando somente solo existente como um piso com paredes laterais sendo feital pelo homem. Alternativamente, a infraestrutura de controle pode ser formada dentro de um poço escavado. De qualquer maneira, as infraestruturas de controle da presente invenção são sempre formadas acima do solo.

[0038] Uma infraestrutura de controle de permeabilidade construída da presente invenção pode incluir uma represa de controle de permeabilidade que define um volume substancialmente encapsulado. A represa de controle de permeabilidade da presente invenção está substancialmente livre de formações geológicas sem perturbações. Especificamente, o aspecto de controle de permeabilidade da represa pode ser completamente construído e fabricado como um mecanismo de isolamento separado para a prevenção de migração descontrolada de material dentro ou fora do volume encapsulado.

[0039] Em uma modalidade da presente invenção, a represa de controle de permeabilidade pode ser formada ao longo de paredes de um depósito de material de hidrocarbonoso escavado. Por exemplo, xisto de óleo, areias de alcatrão, ou carvão pode ser minado de um depósito para formar uma cavidade que corresponde aproximadamente a um volume de encapsulamento desejado para uma represa. A cavidade escavada pode então ser usada como uma forma e suporte para criar a represa de controle de permeabilidade.

[0040] Em um aspecto alternativo da presente invenção, pelo menos um depósito de material hidrocarbonoso escavado adicional pode ser formado tal que uma pluralidade de represas pode ser operada. Além disso, tal configuração pode facilitar uma redução na distância de transporte do material minado. Especificamente, o material hidrocarbonoso minado para qualquer volume encapsulado particular pode ser minado de um depósito de material hidrocarbonoso escavado adjacente. Desse modo, uma grade de estruturas construídas pode ser construída tal que o material minado possa ser imediatamente e diretamente preenchido em uma represa adjacente.

[0041] A mineração e/ou escavação de depósitos de hidrocarbonoso pode ser realizada usando qualquer técnica apropriada. A mineração de superfície convencional pode ser usada, embora escavadoras alternativas possam também ser usadas sem exigência de transporte dos materiais minados. Em uma modalidade específica, o depósito hidrocarbonoso pode ser escavado usando uma escavadora suspensa por guindaste. Um exemplo de uma escavadora apropriada pode incluir máquinas de perfuramento de túnel vertical. Tais máquinas podem ser configuradas para escavar rocha e material abaixo da escavadora. Enquanto o material é removido, a escavadora é abaixada para assegurar o contato substancialmente contínuo com uma formação. O material removido pode ser transportado fora da área de escavação usando transportadores ou elevadores. Alternativamente, a escavação pode ocorrer sob condições de pasta aquosa para reduzir problemas de poeira e atuar como um lubrificante/refrigerante. O material de pasta pode ser bombeado da escavação para a separação de sólidos em um tanque de assentamento ou outro separador sólido-líquido similar, ou os sólidos podem ser permitidos precipitar diretamente em uma represa. Esta abordagem pode ser prontamente integrada com recuperação a base de solução simultânea ou sequencial de metais e outros materiais como descrito mais detalhadamente abaixo.

[0042] Além disso, a escavação e formação de uma represa de controle de permeabilidade podem ser realizadas simultaneamente. Por exemplo, uma escavadora pode ser configurada para remover o material hidrocarbonoso enquanto as paredes laterais de uma represa são formadas. O material pode ser removido de apenas bordas abaixo das paredes laterais tal que as paredes podem ser guiadas para baixo para permitir que os segmentos de parede adicionais sejam empilhados acima. Esta abordagem pode permitir profundidades aumentadas ao evitar ou reduzir os perigos de desmoronamento antes da formação de paredes de represa suportadas.

[0043] A represa pode ser formada de qualquer material apropriado que fornece o isolamento de transferência de material através das paredes da represa. Desse modo, a integridade das paredes é retida durante a operação da infraestrutura de controle suficiente para substancialmente prevenir a migração descontrolada de fluidos fora da infraestrutura de controle. Exemplos não limitantes de material apropriado para uso na formação da represa da infraestrutura de controle de permeabilidade construída podem incluir argila, argila de bentonita (por exemplo, argila compreendendo pelo menos uma porção de bentonita), preenchimento compactado, cimento refratário, cimento, geogrades sintéticas, fibra de vidro, vergalhão, aditivos de fulereno de nanocarbono, sacos geotêxteis enchidos, resinas poliméricas, revestimentos de PVC resistentes a óleo, ou combinações dos mesmos. Os materiais de compósitos de cimento projetados (ECC), compósitos reforçados de fibra, e similares podem ser particularmente fortes e podem ser prontamente projetados para cumprir as exigências de tolerância e permeabilidade de temperatura de uma dada instalação. Como uma orientação geral, os materiais tendo baixa permeabilidade e integridade mecânica elevada em temperaturas de funcionamento da infraestrutura são preferidos embora não exigidos. Por exemplo, os materiais tendo um ponto de fusão acima da temperatura de operação máxima de infraestrutura podem ser úteis para manter o confinamento durante e após o aquecimento e recuperação. Entretanto, os materiais de temperatura mais baixa podem também ser usados se uma zona de amortecimento não aquecida é mantida entre as paredes e porções aquecidas do corpo permeável. Tais zonas de amortecimentos podem variar de 15,24 cm a 15,24 m dependendo do material particular usado para a represa e a composição do corpo permeável. Em outro aspecto da presente invenção, as paredes da represa podem ser resistentes a ácido, água e/ou salmoura, por exemplo suficiente para suportar a exposição à recuperação de solvente e/ou enxágue com ácido ou soluções salmouras, bem como para vaporizar ou molhar. Para paredes de represa formadas ao longo de formações ou outro suporte sólido, as paredes da represa podem ser formadas de uma injeção de cimento pulverizado, emulsões líquidas pulverizadas, ou outro material pulverizado, tal como injeção de cimento de solo refratário pulverizável que forma um selo contra a formação e cria a parede de controle de permeabilidade das represas da presente invenção. As paredes de represa podem ser substancialmente contínuas, tal que a represa define o volume encapsulado suficientemente para prevenir o movimento substancial de fluidos dentro ou fora da represa com exceção das entradas e saídas definidas, por exemplo através de condutos ou similares como discutido aqui. Desse modo, as represas da presente invenção podem prontamente encontrar regulamentos de migração de fluidos do governo. Alternativamente, ou em combinação com uma barreira fabricada, as porções das paredes de represa podem ser formação geológica sem perturbação e/ou terra compactada. Nesses casos, a infraestrutura de controle de permeabilidade construída é uma combinação de paredes permeáveis e impermeáveis como descrito mais detalhadamente abaixo.

[0044] Em um aspecto detalhado da presente invenção, uma porção de material hidrocarbonoso, pré- ou pós- processado, pode ser usada como uma fortificação de cimento e/ou base de cimento que é então derramada local para formar porções ou a totalidade das paredes da infraestrutura de controle. Estes materiais podem ser formados local ou podem ser pré-formados e então montados local para formar uma estrutura de represa integral. Por exemplo, a represa pode ser construída por formação de molde local como um corpo monolítico, extrusão, empilhamento de peças pré-formadas ou pré-fabricadas, painéis de concretos unidos por uma injeção de cimento (cimento, ECC ou outro material apropriado), forma inflada, ou similares. As formas podem ser acumuladas contra uma formação ou podem ser estruturas de apoio único. As formas podem ser construídas de qualquer material apropriado tal como, mas não limitado a, aço, madeira, fibra de vidro, polímero, ou similares. As formas podem ser montadas local ou podem ser orientadas usando um guindaste ou outro mecanismo apropriado. Alternativamente, a infraestrutura de controle de permeabilidade construída pode ser formada de gabiões e/ou telas geosintéticas montados em camadas com o material de preenchimento compactado. Os ligantes opcionais podem ser adicionados para melhorar a compactação das paredes de controle de permeabilidade. Em ainda outro aspecto detalhado da presente invenção, a infraestrutura de controle pode compreender, ou consistir essencialmente em, selante, injeção de cimento, vergalhão, argila sintética, argila de bentonita, revestimento de argila, cimento refratário, geomembranas de alta temperatura, tubulações de dreno, folhas de liga, ou combinações dos mesmos.

[0045] Em uma modalidade, a construção de paredes de represa e pisos podem incluir camadas compactadas múltiplas de xisto indígeno ou manipulado de qualidade inferior com qualquer combinação de areia, cimento, fibra, fibra de planta, nanocarbonos, vidro esmagado, aço de reforço, grade projetada de reforço de carbono, cálcio, e similares. Além de tais paredes de compósitos, projetos que inibem a migração de gás e fluido a longo prazo através de engenharia de impermeabilidade adicional pode ser empregada incluindo, mas não limitado a, revestimentos, geomembranas, solos compactados, areia importada, cascalho ou rocha e contornos de drenagem de gravidade para mover fluidos e gases longe das camadas impermeáveis para egressar saídas. O piso de represa e construção de parede, pode, mas não precisa compreender, uma inclinação ou banco intensificada ou diminuida como no caso do curso de mineração poder ditar o seguindo a mineração de solo de minério ótima. Em quaisquer aplicações intensificadas ou diminuídas, o nivelamento de piso e a construção de parede de confinamento podem tipicamente drenar ou inclinar para um lado ou para uma área(s) de recolhimento central específica para a remoção de fluidos pelo auxílio de drenagem de gravidade.

[0046] Opcionalmente, a parede de cápsula e a construção de piso podem incluir o isolamento que previne a transferência de calor fora da infraestrutura construída ou fora de cápsulas ou condutos internos dentro do confinamento de cápsula construído primário. O isolamento pode compreender materiais fabricados, cimento ou vários materiais, outros materiais que são menos termicamente condutores do que massas circunvizinhas, isto é, corpo permeável, formação, infraestruturas adjacentes, etc. As barreiras termicamente isolantes podem também ser formadas dentro do corpo permeável, ao longo das paredes de represa, tetos e/ou pisos. Um aspecto detalhado da presente invenção inclui o uso de materiais isolantes biodegradáveis, por exemplo isolante de soja e similares. Isto é consistente com modalidades da presente invenção em que a represa é um único sistema de uso tal que os isolantes, tubulações, e/ou outros componentes podem ter uma vida útil relativamente baixa, por exemplo menos de 1 a 2 anos. Isto pode reduzir os custos de equipamento bem como reduz o impacto ambiental a longo prazo.

[0047] As estruturas e métodos da presente invenção podem ser aplicados em quase qualquer faixa. Os volumes encapsulados maiores e os números aumentados de represas podem prontamente produzir produtos de hidrocarboneto e desempenho comparáveis a ou exceder as infraestruturas construídas menores. Como uma ilustração, únicas represas podem variar no tamanho de dez metros até dez acres. Os tamanhos de represa ótimos podem variar dependendo do material hidrocarbonoso e dos parâmetros de operação, porém é esperado que as áreas apropriadas possam variar de aproximadamente um e meio a cinco acres na área de superfície de topo plano.

[0048] Os métodos e infraestruturas da presente invenção podem ser usados para a recuperação de hidrocarbonetos de uma variedade de materiais hidrocarbonosos. Uma vantagem particular da presente invenção é um solo amplo de latitude no controle de tamanho de partícula, condições, e composição do corpo permeável introduzido no volume encapsulado. Exemplos não limitantes de material hidrocarbonoso minado que pode ser tratado compreendem xisto de óleo, areias de alcatrão, carvão, lignita, betume, turfa, ou combinações dos mesmos. Em alguns casos pode ser desejável fornecer um único tipo de material hidrocarbonoso de modo que o corpo permeável consista essencialmente de um dos materiais acima. Entretanto, o corpo permeável pode incluir misturas destes materiais tal que solo, teor de óleo, teor de hidrogênio, permeabilidade e similares possam ser ajustados para conseguir um resultado desejado. Além disso, os materiais hidrocarboneto diferentes podem ser colocados em camadas múltiplas ou em uma forma misturada, tal como combinação de carvão, xisto de óleo, areias de alcatrão, biomassa, e/ou turfa.

[0049] Em uma modalidade, o material contendo hidrocarboneto pode ser classificado em várias cápsulas internas dentro de uma infraestrutura construída primária para razões de otimização. Por exemplo, as camadas e profundidades de formações de xisto óleo minadas podem ser mais ricas em determinadas zonas de cobrimento de profundidade enquanto são minadas. Uma vez que, explodido, minado, escavado e transportado dentro da cápsula para colocação, minérios carregando óleo mais rico podem ser classificados ou misturados pela riqueza para rendimentos ótimos, recuperação mais rápida, ou para o cálculo de média ótimo dentro de cada represa. Além disso, ao fornecer camadas de composição diferentes pode ter adicionado benefícios. Por exemplo, uma camada mais baixa de areias de alcatrão pode ser orientada abaixo de uma camada superior de xisto de óleo. Geralmente, as camadas superiores e inferiores podem estar em contato direto uma com a outra embora isso não seja exigido. A camada superior pode incluir tubulações de aquecimento inseridas aqui como descrito mais detalhadamente abaixo. As tubulações de aquecimento podem aquecer o xisto de óleo suficiente para liberar o óleo de querogênio, incluindo os hidrocarbonetos líquidos de cadeia curta, que podem atuar como um solvente para a remoção de betume das areias de alcatrão. Desse modo, a camada superior atua como uma fonte de solvente in situ para melhorar a remoção de betume da camada inferior. As tubulações de aquecimento dentro da camada inferior são opcionais, tal que a camada inferior pode estar livre de tubulações de aquecimento ou pode incluir tubulações de aquecimento, dependendo da quantidade de calor transferida através dos líquidos de passagem descendentes da camada superior e quaisquer outras fontes de calor. A habilidade de controlar seletivamente as características e a composição do corpo permeável adiciona uma quantidade significativa de liberdade em otimizar rendimentos e qualidade de óleo.

[0050] Além disso, em muitas modalidades da presente invenção, os produtos gasosos e líquidos liberados atuam como um solvente produzido in situ que suplementa a remoção de querogênio e/ou a remoção adicional de hidrocarboneto do material hidrocarbonoso.

[0051] Em ainda outro aspecto detalhado da presente invenção, o corpo permeável pode ainda compreender um aditivo ou biomassa. Os aditivos podem incluir qualquer composição que age para aumentar a qualidade de hidrocarbonetos removidos, por exemplo, API aumentado, viscosidade diminuída, propriedades de fluxo melhoradas, umidade reduzida de xisto residual, redução de enxofre, agentes de hidrogenação, etc. Exemplos não limitantes de aditivos apropriados podem incluir betume, querogênio, propano, gás natural, gás natural condensado, óleo bruto, fundos refinadores, asfaltenos, solventes comuns, outros diluentes, e combinações destes materiais. Em uma modalidade específica, o aditivo pode incluir um agente de melhora de fluxo e/ou um agente de doador de hidrogênio. Alguns materiais podem atuar como ambos ou um dos dois agentes para melhorar o fluxo ou como um doador de hidrogênio. Exemplos não limitantes de tais aditivos podem incluir metano, condensado de gás natural, solvente comum, tal como acetona, tolueno, benzeno, etc., e outros aditivos listados acima. Os aditivos podem atuar para aumentar a razão hidrogênio para carbono em quaisquer produtos de hidrocarboneto, bem como atuar como um agente de melhora de fluxo. Por exemplo, vários solventes e outros aditivos podem criar uma mistura física que tem uma viscosidade reduzida e/ou afinidade reduzida para sólidos particulados, rocha e similares. Além disso, alguns aditivos podem quimicamente reagir com hidrocarbonetos e/ou permitir o fluxo líquido dos produtos de hidrocarboneto. Quaisquer aditivos usados podem tornar-se parte de um produto recuperado final ou podem ser removidos e reutilizados ou de outra maneira descartados.

[0052] Similarmente, a hidroxilação biológica de materiais hidrocarbonosos para formar gás sintético ou outros produtos mais leves pode ser conseguido usando aditivos e abordagens conhecidas. Outras enzimas ou biocatalisadores podem também ser usados em uma maneira similar. Além disso, os materiais fabricados podem também ser usados como aditivos tais como, mas não limitados a, pneus, rejeitos poliméricos, ou outros materiais contendo hidrocarbonetos.

[0053] Embora os métodos da presente invenção sejam amplamente aplicáveis, como uma orientação geral, o corpo permeável pode incluir partículas de aproximadamente 0,318 cm a aproximadamente 1,83 m, e em alguns casos menos de 1 pé e em outros casos menos do que 30,5 cm a aproximadamente 1,83 m. Entretanto, como uma matéria prática, os tamanhos de aproximadamente 5,08 a aproximadamente 60,96 cm podem fornecer bons resultados com aproximadamente 30,5 cm de diâmetro sendo útil para especialmente xisto de óleo. O espaço vazio pode ser um fator importante em determinar diâmetros de partícula ótimos. Como uma matéria geral, qualquer espaço vazio funcional pode ser usado; entretanto, aproximadamente 15% a aproximadamente 40% e em alguns casos aproximadamente 30% geralmente fornece um bom equilíbrio de permeabilidade e uso eficaz de volumes disponíveis. Os volumes vazios podem ser variados de alguma maneira variando outros parâmetros, tais como colocação de conduto de aquecimento, aditivos, e similares. A separação mecânica de materiais hidrocarbonosos minados permite a criação de malha fina, partículas de alta permeabilidade que melhoram as taxas de dispersão térmica uma vez colocados na cápsula dentro da represa. A permeabilidade adicionada permite temperaturas mais baixas mais razoáveis, que também ajudam a evitar temperaturas mais altas que resultam em maior produção de CO2 da decomposição de carbonato e liberação associada de traços de metais pesados, orgânicos voláteis, e outros compostos que podem criar o efluente tóxico e/ou materiais indesejáveis que devem ser monitorados e controlados.

[0054] Em uma modalidade, mineração assistida por computador, planeamento minado, reboque, explosão, ensaio, carregamento, transporte, colocação, e medidas de controle de poeira podem ser utilizados para encher e otimizar a velocidade de movimento de material minado na estrutura de confinamento de cápsula construída. Em um aspecto alternativo da presente invenção, as represas da presente invenção podem ser formadas em volumes escavados de uma formação de hidrocarboneto, embora outras posições remotas da infraestrutura de controle possam também ser úteis. Por exemplo, algumas formações de hidrocarboneto têm camadas ricas em hidrocarboneto relativamente finas, por exemplo menos de aproximadamente 91,44 m. Consequentemente, a mineração e perfuração verticais tendem a não ser de custo eficaz. Nesses casos, a mineração horizontal pode ser útil recuperar os materiais hidrocarbonosos para a formação do corpo permeável. Embora a mineração horizontal continue a ser uma tentativa desafiante, várias tecnologias foram desenvolvidas e continuam a ser desenvolvidas o que pode ser útil em relação à presente invenção. Nesses casos, pelo menos uma porção da represa pode ser formada através de uma camada horizontal, enquanto outras porções da represa podem ser formadas ao longo e/ou adjacentes às camadas de formação não carregando hidrocarbonetos. Outras abordagens de mineração tais como, mas não limitadas a, mineração de quarto e coluna pode fornecer uma fonte eficaz de material hidrocarbonoso com resíduo mínimo e/ou recuperação que podem ser transportados a uma represa e tratados de acordo com a presente invenção.

[0055] Como mencionado aqui, a presente invenção permite um grau grande de controle a respeito das propriedades e características do corpo permeável que pode ser projetado e otimizado para uma dada instalação. As represas, individualmente e através de uma pluralidade de represas podem ser prontamente ajustadas e classificadas baseado na composição de variação de materiais, produtos pretendidos e similares. Por exemplo, diversas represas podem ser dedicadas à produção de óleo bruto pesado, enquanto outras podem ser configuradas para a produção de produtos leves e/ou syngas. Exemplos não limitantes de classificações e fatores potenciais podem incluir a atividade de catalisador, reação enzimática para produtos específicos, compostos aromáticos, teor de hidrogênio, cepa de microrganismo ou finalidade, processo de melhoramento, produto final alvo, pressão (efeitos de qualidade e tipo de produto), temperatura, comportamento de inchamento, reações aquatérmicas, agentes de doador de hidrogênio, superdisposição de calor, represa de lixo, represa de esgoto, tubulações reutilizáveis, e outros. Tipicamente, uma pluralidade destes fatores pode ser usada para configurar represas em uma área de projeto dada para produtos e finalidades distintas.

[0056] O material hidrocarbonoso pulverizado pode ser preenchido na infraestrutura de controle para formar o corpo permeável em qualquer maneira apropriada. Tipicamente o material hidrocarbonoso pulverizado pode ser transportado na infraestrutura de controle pelo despejo, transportadores ou outras abordagens apropriadas. Como mencionado previamente, o corpo permeável pode ter um volume vazio apropriadamente elevado. O despejo indiscriminado pode resultar em compactação e redução excessivas de volumes vazios. Assim, o corpo permeável pode ser formado por baixa compactação transportando o material hidrocarbonoso na infraestrutura. Por exemplo, retrair os transportadores pode ser usado para liberar o material próximo de uma superfície superior do corpo permeável como é formado. Desta maneira, o material hidrocarbonoso pode reter um volume vazio significativo entre partículas sem substancial esmagamento ou compactação adicional apesar de algum grau pequeno de compactação que frequentemente resulta da pressão litostática enquanto o corpo permeável é formado.

[0057] Uma vez que um corpo permeável desejado tenha sido formado dentro da infraestrutura de controle, o calor pode ser introduzido suficiente para começar a remoção de hidrocarbonetos, por exemplo através de pirólise. Uma fonte de calor apropriada pode ser termicamente associada com o corpo permeável. As temperaturas de operação ótimas dentro do corpo permeável podem variar dependendo da composição e produtos desejados. Entretanto, como uma orientação geral, as temperaturas de operação podem variar de aproximadamente 93,3°C a aproximadamente 399°C. As variações de temperatura através do volume encapsulado podem variar e pode alcançar tão alto quanto 482°C ou mais em algumas áreas. Em uma modalidade, a temperatura de operação pode ser uma temperatura relativamente inferior para facilitar a produção de produto líquido, tal como de aproximadamente 93,3°C a aproximadamente 343°C. Esta etapa de aquecimento pode ser uma operação de calcinação que resulta na preparação do minério esmagado do corpo permeável. Além disso, uma modalidade da presente invenção compreende controlar a temperatura, pressão e outras variáveis o suficiente para produzir predominantemente, e em alguns casos substancialmente somente, produto líquido. Geralmente, os produtos podem incluir produtos líquidos e gasosos, enquanto os produtos líquidos podem exigir poucas etapas de processamento, tais como purificadores etc. A permeabilidade relativamente elevada do corpo permeável permite a produção de produtos de hidrocarboneto líquidos e a minimização de produtos gasosos, dependendo em alguma extensão dos materiais de partida e condições de operação particulares. Em uma modalidade, a recuperação de produtos de hidrocarboneto pode ocorrer substancialmente na ausência de craqueamento dentro do corpo permeável.

[0058] Em um aspecto da presente invenção, o calor pode ser transferido ao corpo permeável através de convecção. Os gases aquecidos podem ser injetados na infraestrutura de controle tal que o corpo permeável seja primeiramente aquecido através de convecção enquanto os gases aquecidos passam através do corpo permeável. Os gases aquecidos podem ser produzidos por combustão de gás natural, produto de hidrocarboneto, ou qualquer outra fonte apropriada. Os gases aquecidos podem ser importados de fontes externas ou recuperados do processo da presente invenção.

[0059] Alternativamente, ou em combinação com o aquecimento convectivo, uma abordagem altamente configurável pode incluir a incorporação de uma pluralidade de condutos dentro do corpo permeável. Os condutos podem ser configurados para uso como tubulações de aquecimento, tubulações de resfriamento, tubulações de transferência de calor, tubulações de drenagem, ou tubulações de gás. Além disso, os condutos podem ser dedicados a uma única função ou podem servir as funções múltiplas durante a operação da infraestrutura, isto é transferência de calor e drenagem. Os condutos podem ser formados de qualquer material apropriado, dependendo da função pretendida. Exemplos não limitantes de materiais apropriados podem incluir tubulações de barro, tubulações de cimento refratário, tubulações de ECC refratário, tubulações derramadas local, tubulações de metal, tais como ferro moldado, aço inoxidável etc., o polímero tal como PVC, e similares. Em uma modalidade específica, todos ou pelo menos uma porção dos condutos incorporados podem compreender um material degradável. Por exemplo, tubulações de ferro moldado de 15,24 cm não galvanizado podem ser eficazmente usadas para únicas modalidades de uso e tem boa performance sobre a vida útil da represa, tipicamente menos de aproximadamente 2 anos. Além disso, as porções diferentes da pluralidade de condutos podem ser formadas de materiais diferentes. As tubulações derramadas local podem ser especialmente úteis para os volumes de encapsulamento muito grandes onde os diâmetros de tubulação excedem diversos metros. Tais tubulações podem ser formadas usando envoltórios flexíveis que retêm um fluido viscoso em um formato anelar. Por exemplo, as tubulações de PVC podem ser usadas como uma porção de uma forma junto com os envoltórios flexíveis, onde o concreto ou outro fluido viscoso é bombeado em um escopo anelar entre o PVC e o envoltório flexível. Dependendo da função pretendida, as perfurações ou outras aberturas podem ser feitas nos condutos para permitir os fluidos fluírem entre os condutos e o corpo permeável. As temperaturas de operação típicas excedem o ponto de fusão de tubulações de polímero e de resina convencionais. Em algumas modalidades, os condutos podem ser colocados e orientados tal que os condutos intencionalmente derretam ou degradem de outra maneira durante a operação da infraestrutura.

[0060] A pluralidade de condutos pode prontamente ser orientada em qualquer configuração, seja substancialmente horizontal, vertical, inclinada, ramificada, ou similares. Pelo menos uma porção dos condutos pode ser orientada ao longo dos caminhos predeterminados antes de introduzir nos condutos dentro do corpo permeável. Os caminhos predeterminados podem ser projetados para melhorar a transferência de calor, contato gás-líquido-sólido, maximizar a liberação ou remoção de fluido das regiões específicas dentro do volume encapsulado, ou similar. Além disso, pelo menos uma porção dos condutos pode ser dedicada ao aquecimento do corpo permeável. Estes condutos de aquecimento podem ser seletivamente perfurados para permitir os gases aquecidos ou outros líquidos se aquecerem convectivamente e se misturarem através do corpo permeável. As perfurações podem ser alocadas e ajustadas para otimizar uniforme e/ou aquecimento controlado através do corpo permeável. Alternativamente, os condutos de aquecimento podem formar um circuito fechado, tal que os gases ou fluidos de aquecimento são segregados do corpo permeável. Assim, um “circuito fechado” não exige necessariamente a recirculação, nem isolamento de fluido de aquecimento do corpo permeável. Desse modo, o aquecimento pode ser realizado primeiramente ou substancialmente somente através da condução térmica através das paredes de conduto dos fluidos de aquecimento no corpo permeável. O aquecimento em um circuito fechado permite a prevenção de transferência de massa entre o fluido de aquecimento e o corpo permeável e pode reduzir a formação e/ou extração de produtos de hidrocarboneto gasosos.

[0061] Durante o aquecimento ou calcinação do corpo permeável, as áreas localizadas de calor que excedem temperaturas de decomposição da rocha matriz, frequentemente acima de aproximadamente 482°C, podem reduzir os rendimentos e formar dióxido de carbono e compostos de contaminação indesejáveis que podem conduzir às lixívias contendo metais pesados, orgânicos solúveis e similares. Os condutos de aquecimento da presente invenção podem permitir a eliminação substancial de tais pontos quentes localizados ao manter uma vasta maioria do corpo permeável dentro de uma faixa de temperatura desejada. O grau de uniformidade na temperatura pode ser um balanço de custo (por exemplo, para condutos de aquecimento adicionais) contra rendimentos. Entretanto, pelo menos aproximadamente 85% do corpo permeável pode prontamente ser mantido dentro de aproximadamente 5 a 10% de uma faixa de temperatura alvo com substancialmente nenhum ponto quente, isto é excedendo a temperatura de decomposição dos materiais hidrocarbonosos, tais como aproximadamente 427°C e em muitos casos aproximadamente 482°C. Assim, operada como descrito aqui, os sistemas da presente invenção podem permitir a recuperação de hidrocarbonetos ao eliminar ou substancialmente evitar a produção de lixívias indesejáveis. Embora os produtos possam variar consideravelmente dependendo dos materiais de partida, produtos gasosos e líquidos de alta qualidade são possíveis. De acordo com uma modalidade da presente invenção, um material de xisto de óleo esmagado pode produzir um produto líquido tendo um API de aproximadamente 30 a aproximadamente 45, com aproximadamente 33 a aproximadamente 38 sendo atualmente típico, diretamente de xisto de óleo sem tratamento adicional. De forma interessante, a prática da presente invenção conduziu a uma compreensão que a pressão parece ser um fator muito menos influente na qualidade de hidrocarbonetos recuperados do que a temperatura e tempos de aquecimento. Embora os tempos de aquecimento possam variar consideravelmente, dependendo do espaço vazio, composição de corpo permeável, qualidade, etc., como uma orientação geral os tempos podem variar de alguns dias (isto é, 3 a 4 dias) até aproximadamente um ano. Em um exemplo específico, os tempos de aquecimento podem variar de aproximadamente 2 semanas a aproximadamente 4 meses. O xisto de óleo sob aquecimento em tempos de residência curtos, isto é minutos a diversas horas, pode conduzir à formação de lichívia e/ou hidrocarbonetos voláteis. Consequentemente, a presente invenção permite tempos de residência prolongados em temperaturas moderadas tal que os orgânicos presentes no xisto de óleo podem ser volatilizados e/ou carbonizados, deixando orgânicos de lichívia não substanciais. Além disso, o xisto subjacente não é geralmente decomposto ou alterado o que reduz a formação de sal solúvel.

[0062] Além disso, os condutos podem ser orientados entre uma pluralidade de represas e/ou infraestruturas de controle para transferir fluidos e/ou calor entre as estruturas. Os condutos podem ser soldados um ao outro usando soldagem convencional ou similar. Além disso, os condutos podem incluir junções que permitem a rotação ou quantidades pequenas de movimento durante a expansão e subsidência de material no corpo permeável. Adicionalmente, os condutos podem incluir um sistema de suporte que atua para suportar o conjunto de condutos antes e durante o preenchimento do volume encapsulado, assim como durante operação. Por exemplo, durante os fluxos de aquecimento de fluidos, o aquecimento e similar pode causar expansão (fratura ou efeito pipoca) ou subsidência suficiente para criar estresse e tensão potencialmente prejudiciais nos condutos e junções associadas. Um sistema de suporte de armação ou outros membros de ancoragem similares pode ser útil em reduzir dano aos condutos. Os membros de ancoragem podem incluir blocos de cimento, I-feixes, vergalhão, colunas, etc. que podem ser associados com paredes da represa, incluindo paredes laterais, pisos e tetos.

[0063] Alternativamente, os condutos podem ser completamente construídos e montados antes da introdução de quaisquer materiais minados no volume encapsulado. O cuidado e planejamento podem ser considerados ao projetar os caminhos predeterminados dos condutos e método de preenchimento do volume a fim de prevenir dano aos condutos durante o processo de preenchimento enquanto os condutos são enterrados. Assim, como uma regra geral, os condutos usados na presente invenção são orientados desde o princípio, ou antes de incorporar no corpo permeável, tal que são não perfurados. Como resultado, a construção dos condutos e colocação dos mesmos pode ser realizada sem perfuração de núcleo extensiva e/ou maquinaria complicada associada com o furo de poço ou perfuração horizontal. Ao invés, a orientação horizontal ou qualquer outra do conduto pode ser prontamente conseguida montando os caminhos predeterminados desejados antes de, ou junto com, o enchimento da infraestrutura com o material hidrocarbonoso minado. Os condutos não perfurados, colocados a mão/guindaste orientados em vários padrões geométricos podem ser colocados com pontos de conexão controlados por válvula que rendem o aquecimento monitorado preciso e próximo dentro da represa de cápsula. A habilidade de colocar e empilhar os condutos incluindo conexões, válvulas de desvio e fluxo, e os pontos de saída e de injeção direta, permite a precisão de taxas de temperatura e aquecimento, a precisão de taxas de pressão e pressurização, e a precisão de entrada de líquido e gás, saída e misturas de composição. Por exemplo, quando as bactérias, enzima, ou outro material biológico é usado, as temperaturas ótimas podem ser prontamente mantidas através do corpo permeável para aumentar o desempenho, reação, e confiabilidade de tais biomateriais.

[0064] Os condutos geralmente passarão através das paredes da infraestrutura construída em vários pontos. Devido às diferenças de temperatura e tolerâncias, pode ser benéfico incluir um material isolante na interface entre a parede e os condutos. As dimensões desta interface podem ser minimizadas ao também permitir o espaço para diferenças de expansão térmica durante o início, operação de estado estacionário, condições de operação flutuante, e desligamento da infraestrutura. A interface pode também envolver materiais isolantes e dispositivos selantes que previnem a saída descontrolada de hidrocarbonetos ou outros materiais da infraestrutura de controle. Exemplos não limitantes de materiais apropriados podem incluir juntas de alta temperatura, ligas de metal, cerâmica, revestimentos de argila ou mineral, compósitos ou outros materiais que tem pontos de fusão acima das temperaturas de operação típicas e atuam como uma continuação do controle de permeabilidade fornecido por paredes da infraestrutura de controle.

[0065] Além disso, as paredes da infraestrutura construída podem ser configuradas para minimizar a perda de calor. Em um aspecto, as paredes podem ser construídas tendo uma espessura substancialmente uniforme que é otimizada para fornecer força mecânica suficiente ao também minimizar o volume de material de parede através da qual os condutos passam. Especificamente, as paredes excessivamente espessas podem reduzir a quantidade de calor que é transferido ao corpo permeável absorvendo a mesma através da condução. Inversamente, as paredes podem também atuar como uma barreira térmica para isolar o corpo permeável e reter calor no mesmo durante operação.

[0066] Em uma modalidade, os compostoa de fluido e gás dentro do corpo permeável podem ser alterados para produtos extrativos desejados usando, como um exemplo, a pressão induzida através dos gases ou pressão litostática acumulada do entulho empilhado. Assim, algum grau de atualização e/ou modificação pode ser realizado simultaneamente com o processo de recuperação da presente invenção. Além disso, determinados materiais hidrocarbonosos podem exigir tratamento usando diluentes específicos ou outros materiais. Por exemplo, o tratamento de areias de alcatrão pode ser prontamente realizado pela injeção de vapor ou injeção de solvente para facilitar a separação de betume das partículas de areia de acordo com mecanismos conhecidos.

[0067] Com a descrição acima em mente, a FIG. 1 mostra uma vista lateral de uma modalidade da invenção mostrando um confinamento de cápsula projetado e represa de extração 100 onde o solo 108 existente é usado primariamente como suporte para a camada de piso impermeável 112. As paredes laterais 102 da represa de cápsula exterior fornecem o confinamento e podem, mas não precisam ser, subdivididas por paredes interiores 104. A subdivisão pode criar cápsulas de confinamento separadas 122 dentro de um confinamento de cápsula maior da represa 100 que pode ter qualquer geometria, tamanho ou subdivisão. Subdivisões adicionais podem ser horizontalmente ou verticalmente empilhadas. Criando cápsulas de confinamento separadas 122 ou câmaras, a classificação de materiais de qualidade inferior, gases variados, líquidos variados, estágios de processo variados, enzimas ou tipos de microbiologia variados, ou outros processos desejados e preparados podem ser prontamente acomodados. As cápsulas seccionadas construídas como silos dentro das cápsulas construídas maiores podem também ser projetadas para fornecer processamento seqüenciado e montado, temperaturas, composições de gás e fluido e transferências térmicas. Tais cápsulas seccionadas podem fornecer monitoramento ambiental adicional e podem ser construídas de bancos de terra de refugo projetados e revestidos similares às paredes exteriores primárias. Em uma modalidade, as seções dentro da represa 100 podem ser usadas para colocar materiais em isolamento, na ausência de calor externo, ou com a intenção de aplicação de solvente o combustão controlada ou limitada. O material carregando baixo teor de hidrocarboneto pode ser útil como um material de combustão ou como preenchimento ou um material de construção de parede de banco de terra. O material que não serve aos vários limites de grau de corte pode também ser removido sem alteração em uma represa dedicada para tal finalidade. Em tais modalidades, tais áreas podem ser completamente isoladas ou desviadas por calor, solventes, gases, líquidos, ou similares. Os dispositivos e/ou equipamento de monitoramento opcionais podem ser permanentemente ou temporariamente instalados dentro da represa ou fora dos perímetros das represas a fim de verificar o confinamento do material removido.

[0068] As paredes 102 e 104 bem como a cobertura 116 e a camada impermeável 112 podem ser projetadas e reforçadas por gabiões 146 e ou geogrades 148 colocadas em camada na compactação de preenchimento. Alternativamente, estas paredes 102, 104, 116 e 112 que compreendem a represa de controle de permeabilidade e coletivamente definem o volume encapsulado podem ser formadas de qualquer outro material apropriado como descrito previamente. Nesta modalidade, a represa 100 inclui as paredes laterais 102 e 104 que são auto apoiadas. Em uma modalidade, bancos de terra de refugo, paredes, e pisos podem ser compactados e projetados para a estrutura bem como permeabilidade. O uso de geogrades compactadas e outras estruturas de ancoragem para suporte de bancos de terra e barragens pode ser incluído antes ou incorporado com camadas de controle de permeabilidade que podem incluir areia, argila, argila de bentonita, cascalho, cimento, injeção de cimento, cimento reforçado, cimentos refratários, isolantes, geo-membranas, tubulações de drenagem, isolantes resistentes à temperatura de tubulações aquecidas por penetração, etc.

[0069] Em uma modalidade alternativa, a represa de controle e permeabilidade pode incluir paredes laterais que são de terra compactada e/ou formações geológicas sem perturbações enquanto a cobertura e pisos são impermeáveis. Especificamente, em tais modalidades uma cobertura impermeável pode ser usada para prevenir o escape descontrolado de voláteis e gases da represa, tal que as saídas de coleta de gás apropriadas podem ser usadas. Similarmente, um piso impermeável pode ser usado para conter e direcionar líquidos coletados a uma saída apropriada, tal como o sistema de drenagem 133 para remover produtos líquidos de regiões inferiores da represa. Embora as paredes laterais impermeáveis possam ser desejáveis em algumas modalidades, tal não é exigido sempre. Em alguns casos, as paredes laterais podem ser de terra sem perturbação exposta ou preenchimento ou terra compactada, ou outro material permeável. Ter paredes laterais permeáveis pode permitir alguma saída pequena de gases e/ou líquidos da represa.

[0070] Acima, abaixo, em torno e adjacente às medidas de hidrologia ambientais de recipientes de confinamento de cápsula construídos podem ser projetadas para redirecionar a água de superfície longe das paredes, pisos, coberturas de cápsula, etc. durante operação. Além disso, as tubulações e mecanismos de drenagem assitidos por gravidade podem ser utilizados para agregar fluidos de canal, líquidos ou solventes dentro do volume encapsulado ao recolhimento central, bombeamento, condensação, aquecimento, tubulação de montagem e descarga, silos, tanque, e/ou poço como necessário. Em uma maneira similar, o vapor e/ou a água que é intencionalmente introduza, por exemplo para o tratamento de betume de areias de alcatrão, pode ser reciclada.

[0071] Uma vez que as estruturas de parede 102 e 104 foram construídas acima de uma camada de piso construída e impermeável 112 que começa da superfície de terra 106, o entulho minado 120 (que pode ser esmagado ou classificado de acordo com o tamanho ou riqueza de hidrocarboneto), pode ser colocado nas camadas sob (ou próxima a) tubulações de aquecimento tubulares 118, tubulações de drenagem de fluido 124, e, ou tubulações de recolhimento ou injeção de gás 126. Estas tubulações podem ser orientadas e projetadas em qualquer padrão de fluxo, ângulo, comprimento, tamanho, volume, interseção, base, tamanho de parede, construção de liga, projeto de perfuração, taxa de injeção, e taxa de extração ótimos. Em alguns casos, as tubulações tais como aquelas usadas para a transferência de calor podem ser conectadas a, recicladas através ou derivadas de calor da fonte de calor 134. Alternativamente, ou em combinação com, gases recuperados podem ser condensados por um condensador 140. O calor recuperado pelo condensador pode opcionalmente ser usado para suplementar o aquecimento do corpo permeável ou para outras necessidades de processo.

[0072] A fonte de calor 134 pode derivar, amplificar, recolher, criar, combinar, separar, transmitir ou incluir o calor derivado de quaisquer fontes de calor apropriadas incluindo, mas não limitado a, células combustíveis, células combustíveis de óxido sólido, fontes solares, fontes eólicas, aquecedores de combustão a líquido ou gás de hidrocarboneto, fontes de calor geotérmico, central de energia nuclear, central de energia de combustão de carvão, calor gerado por radiofrequência, energia de onda, combustores de chama, combustores distribuídos naturais, ou qualquer combinação dos mesmos. Em alguns casos, os aquecedores resistivos elétricos ou outros aquecedores podem ser usados, embora as células de combustível de óxido sólido e aquecedores a base de combustão sejam atualmente preferidos. Em algumas posições, a água geotérmica pode ser circulada na superfície em quantidades adequadas para aquecer o corpo permeável e diercionada na infraestrutura.

[0073] Em outra modalidade, o material eletricamente condutor pode ser distribuído através do corpo permeável e uma corrente elétrica pode ser passada através do material condutor suficiente para gerar calor. O material eletricamente condutor pode incluir, mas não é limitado a, pedaços ou grânulos de metal, cimento condutor, partículas revestidas de metal, compósitos de metal-cerâmica, carbonetos de semimetal condutores, coque de petróleo calcinado, fio colocado, combinações destes materiais, e similares. O material eletricamente condutor pode ser pré- misturado tendo vários tamanhos de malha ou os materiais podem ser introduzidos no corpo permeável subsequente à formação do corpo permeável.

[0074] Os líquidos ou gases podem transferir calor da fonte de calor 134, ou em outra modalidade, no caso de combustão de líquido ou gás de hidrocarboneto, os geradores de radiofrequência (micro-ondas), células combustíveis, ou células combustíveis de óxido sólido todas podem, mas não precisam, realmente gerar calor dentro da área de represa de cápsula 114 ou 122. Em uma modalidade, o aquecimento do corpo permeável pode ser realizado pelo aquecimento convectivo da combustão de hidrocarboneto. O interesse particular é a combustão de hidrocarboneto realizada sob condições estequiométricas de combustível ao oxigênio. As circunstâncias estequiométricas podem permitir temperaturas de gás de calor significativamente aumentadas. A combustão estequiométrica pode empregar, mas geralmente não exige uma fonte de oxigênio puro que pode ser fornecida por tecnologias conhecidas incluindo, mas não limitado a, concentradores de oxigênio, membranas, eletrólise, e similares. Em algumas modalidades o oxigênio pode ser fornecido do ar com quantidades estequiométricas de oxigênio e hidrogênio. A combustão de gás pode ser direcionada a um trocador de calor de temperatura ultra elevada, um material, por exemplo, uma cerâmica ou outro material apropriado tendo uma temperatura de operação acima de aproximadamente 1371°C. O ar obtido do ambiente ou reciclado de outros processos pode ser aquecido através do trocador de calor de temperatura ultra alta e então enviado à represa para o aquecimento do corpo permeável. A combustão de gases pode então ser removida sem a necessidade para uma separação adicional, isto é devido o gás ser predominantemente dióxido de carbono e água.

[0075] A fim de minimizar perdas de calor, as distâncias podem ser minimizadas entre a câmara de combustão, trocador de calor e represas. Consequentemente, em uma modalidade detalhada específica os combustores portáteis podem ser unidos aos condutos de aquecimento individuais ou seções menores de condutos. Os combustores ou queimadores portáteis podem individualmente fornecer de aproximadamente 100.000 Btu a aproximadamente 1.000.000 Btu com aproximadamente 600.000 Btu por tubulação geralmente sendo suficiente.

[0076] Alternativamente, a combustão em cápsula pode ser iniciada dentro das cápsulas isoladas dentro de uma estrutura de confinamento de cápsula construída primária. Este processo queima parcialmente o material hidrocarbonoso para fornecer calor e pirólise intrínseca. As emissões de ar não desejadas 144 podem ser capturadas e removidas em uma formação 108 uma vez derivada do confinamento de cápsula 114, 122 ou de fonte de calor 134 e liberado por um furo de poço perfurado 142. A fonte de calor 134 pode também criar a eletricidade e transmitir, transformr ou energizar através de linhas de transmissão elétricas 150. Os líquidos ou gases extraídos da área de tratamento de represa de cápsula 114 ou 122 podem ser armazenados em um tanque de contenção próximo 136 ou dentro de um confinamento de cápsula 114 ou 122. Por exemplo, a camada de piso impermeável 112 pode incluir uma área inclinada 110 que direciona líquidos para o sistema de dreno 133 onde os líquidos são direcionados ao tanque de contenção.

[0077] Enquanto o material de entulho 120 é colocado com tubulação 118, 124, 126, e 128, vários dispositivos de medida ou sensores 130 são previstos para monitorar a temperatura, pressão, líquidos, gases, composições, taxas de aquecimento, densidade, e todos outros atributos de processo durante o processo extrativo dentro, em torno, ou abaixo da represa de confinamento de cápsula projetada 100. Tais dispositivos e sensores de monitoramento 130 podem ser distribuídos em qualquer lugar dentro, ao redor, parte de, conectados a, ou sobre a tubulação 118, 124, 126, e 128 ou, sobre, transportado por, ou enterrada dentro do material de entulho 120 ou zona de barreira impermeável 112.

[0078] Enquanto o material de entulho colocado 120 enche a área de tratamento de cápsula 114 ou 122, 120 se torna o suporte de teto para a zona de barreira de cobertura impermeável projetada 138, e a construção de barreira de parede 170, que pode incluir qualquer combinação de impermeabilidade e barreira de fluido e gás projetada ou construção de cápsula construída compreendendo aquelas que podem compor 112 incluindo, mas não limitado à argila 162, material de preenchimento compactado ou importado 164, material contendo cimento refratário ou cimento 166, geomembrana sintética, revestimento ou isolamento 168. Acima de 138, o material de preenchimento 116 é colocado para criar pressão litostática sob as áreas de tratamento de cápsula 114 ou 122. A cobertura do corpo permeável com o preenchimento compactado suficiente para criar uma pressão litostática aumentada dentro do corpo permeável pode ser útil em uma qualidade de produto de hidrocarboneto crescente adicional. Um teto de preenchimento compactado pode substancialmente cobrir o corpo permeável, enquanto o corpo permeável no retorno pode substancialmente suportar o teto de preenchimento compactado. O teto de preenchimento compactado pode ser suficientemente impermeável ao hidrocarboneto removido ou uma camada adicional de material de controle de permeabilidade pode ser adicionada em uma maneira similar como paredes laterais e/ou piso. A pressão adicional pode ser introduzida na área de tratamento de cápsula de extração 114 ou 122 aumentando qualquer gás ou fluido uma vez extraído, tratado ou reciclado, conforme as circunstâncias, através de qualquer tubulação 118, 124, 126, ou 128. Todas as medidas, taxas de otmização, taxas de injeção, taxas de extração, temperaturas, taxas de aquecimento, taxas de fluxo, taxas de pressão, indicadores de capacidade, composições químicas relativos, ou outros dados relativos ao processo de aquecimento, extração, estabilização, remoção, represa, atualização, refinamento ou análise de estrutura dentro da represa de cápsula 100 são previstos através de conexão a um dispositivo de computação 132 que opera o software de computador para a gerência, cálculo e otimização de qualquer processo. Além disso, a perfuração de núcleo, análise de reserva geológica e modelagem de ensaio de uma formação antes de explosão, mineração e transporte (ou a qualquer hora antes, após ou durante de tais tarefas) pode servir como fontes de entrada de dados em mecanismos controlados por computador que operam o software para identificar colocações, dimensões, volumes e projetos calibrados ótimos e referência cruzada à taxa de produção, pressão, temperatura, taxas de entrada de calor, porcentagens de peso de gás, composições de injeção de gás, capacidade de calor, permeabilidade, porosidade, composição química e mineral, compactação, densidade desejadas. Tais análises e determinações podem incluir outros fatores como fatores de dados de tempo, tais como temperatura e teor de umidade do ar impactando no desempenho total da infraestrutura construída. Outros dados tais como teor de umidade de minério, riqueza de hidrocarboneto, peso, tamanho de malha, e composição mineral e geológica podem ser utilizados como as entradas incluindo o valor de tempo de séries de dados de dinheiro rendendo fluxos de caixa de projeto, serviço de débito e taxas de retorno internas.

[0079] A FIG. 2A mostra uma coleta de represas incluindo uma represa de cápsula descoberta ou destampada 100, contendo as represas de cápsula seccionadas 122 de uma pedreira de mineração 200 com várias elevações de mineração de banco. A FIG. 2B ilustra uma única represa 122 sem condutos associados e outros aspectos meramente para clareza. Esta represa pode ser similar à ilustrada na FIG. 1 ou qualquer outra configuração. Em algumas modalidades, prevê-se que o entulho de mineração pode ser transferido abaixo das quedas 230 ou através de transportadores 232 às represas de cápsula de pedreira 100 e 122 sem qualquer necessidade de caminhões de transporte de mineração.

[0080] A FIG. 3 mostra as barreiras de permeabilidade projetadas 112 abaixo da represa de cápsula 100 com o material de coberta de tampa ou epreenchimento 302 nos lados e topo da represa de cápsula 100 para finalmente cobrir (seguindo o processo) e recuperar uma superfície de terra nova 300. As plantas indígenas que podem ter sido temporariamente movidas da área podem ser replantadas, tais como árvores 306. As infraestruturas construídas da presente invenção podem geralmente ser as únicas estruturas de uso que podem ser prontamente e seguramente fechadas com remediação adicional mínima. Isto pode dramaticamente reduzir os custos associados com mover grandes volumes de materiais gastos. Entretanto, em algumas circunstâncias as infraestruturas construídas podem ser escavadas e reutilizadas. Algum equipamento, tal como mecanismos de radiofrequência (RF), tubulares, dispositivos e emissores podem ser recuperados de dentro da represa construída sob conclusão da recuperação de hidrocarboneto.

[0081] A FIG. 4 mostra meios de computador 130 controlando várias propriedades de entradas e saídas de condutos 118, 126, ou 128 conectados à fonte de calor 134 durante o processo entre as represas subdivididas 122 dentro de uma represa coletiva 100 para controlar l aquecimento do corpo permeável. O calor pode ser opcionalmente um circuito fechado, tal que os gases são retornados à fonte de calor através de condutos de retorno 135 ou direcionados de outra maneira longe das represas. Similarmente, o líquido e vapor coletados das represas podem ser monitorados e coletados no tanque 136 e no condensador 140, respectivamente. Por exemplo, os produtos líquidos podem ser coletados através de um sistema de drenagem (não mostrado) e armazenados no tanque de coleta de líquido 136. Os produtos de vapor das represas individuais podem ser coletados através de um sistema de coleta de gás apropriado e direcionados ao condensador. Os produtos condensáveis são tipicamente hidrocarbonetos de alta qualidade, por exemplo querosene, combustíveis de jato, ou outros combustíveis de alto grau, e podem ser armazenados separadamente no tanque de condensáveis 141. Similarmente, as porções não condensáveis podem ser direcionadas a outras partes do processo ou armazenadas no tanque 143. Como descrito previamente, os produtos de líquido e vapor podem ser combinados ou mais frequentemente deixados como produtos separados dependendo da condensabilidade, produto alvo, e similares. Uma porção do produto de vapor pode ser condensada e combinada com os produtos líquidos no tanque 136. Entretanto, muito do produto de vapor será C4 e cases mais leves que podem ser queimados, vendidos ou usados dentro do processo. Por exemplo, o gás hidrogênio pode ser recuperado usando a separação de gás convencional e usado para hidrotratar os produtos líquidos de acordo com métodos de melhoramento convencionais, por exemplo catalítico, etc. ou o produto gasoso não condensável pode ser queimado para produzir calor para uso no aquecimento do corpo permeável, aquecendo uma represa adjacente ou próxima, aquecendo áreas de serviço ou pessoal, ou satisfazendo outras exigências de calor de processo. A infraestrutura construída pode incluir termopares, medidores de pressão, medidores de fluxo, medidores de dispersão de fluido, sensores de riqueza e quaisquer outros dispositivos de controle de processo convencionais distribuídos através da infraestrutura construída. Estes dispositivos podem estar cada um operativamente associado com um computador, tal que as taxas de aquecimento, taxas de fluxo de produto, e pressões podem ser monitoradas ou alteradas durante o aquecimento do corpo permeável. Opcionalmente, a agitação local pode ser realizada usando, por exemplo, geradores ultrasônicos que estão associados com o corpo permeável. Tal agitação pode facilitar a separação e pirólise de hidrocarbonetos dos materiais sólidos subjacentes com os quais estão associados. Além disso, a agitação suficiente pode reduzir obstrução e aglomeração através do corpo permeável e dos condutos.

[0082] A FIG. 5 mostra como quaisquer dos condutos podem ser usados para transferir calor em qualquer forma de gás, líquido ou calor através de meios de transferência 510 de qualquer represa de cápsula seccionada a outra. Então, o fluido refrigerado pode ser transportado através de meios de transferência de calor 512 à cápsula originando calor 500, ou fonte originando calor 134 para pegar mais calor da cápsula 500 a ser recirculada outra vez a uma cápsula de destino 522. Assim, vários condutos podem ser usados para transferir o calor de uma represa a outra a fim de reciclar o calor e controlar o uso de energia para minimizar as perdas de energia.

[0083] Em ainda outro aspecto da presente invenção, um agente doador de hidrogênio pode ser introduzido no corpo permeável durante a etapa de aquecimento. O agente de doador de hidrogênio pode ser qualquer composição que é capaz de hidrogenar os hidrocarbonetos e pode opcionalmente ser um agente redutor. Exemplos não limitantes de agentes doadores de hidrogênio apropriados podem incluir gás de síntese, propano, metano, hidrogênio, gás natural, condensados de gás natural, solventes industriais, tais como acetonas, toluenos, benzeno, xilenos, cumenos, ciclopentanos, ciclohexanos, alcenos menores (C4-C10), terpenos, compostos substituídos destes solventes, etc., e similares. Além disso, os hidrocarbonetos recuperados podem ser submetidos ao hidrotratamento dentro do corpo permeável ou subsequente à coleta. Vantajosamente, o hidrogênio recuperado dos produtos de gás pode ser reintroduzido no produto líquido para melhoria. De qualquer maneira, o hidrotratamento ou hidrodessulfurização pode ser muito útil em reduzir o teor de nitrogênio e enxofre em produtos de hidrocarboneto finais. Opcionalmente, os catalisadores podem ser introduzidos para facilitar tais reações. Além disso, a introdução de hidrocarbonetos leves no corpo permeável pode conduzir a reformar reações que reduzem o peso molecular, ao aumentar a razão de hidrogênio para carbono. Isto é particularmente vantajoso para uso na presente invenção devido pelo menos em parte à permeabilidade elevada do corpo permeável, por exemplo frequentemente em torno de 30% de volume vazio, embora o volume vazio possa geralmente variar de aproximadamente 15% a aproximadamente 40% de volume vazio. Os hidrocarbonetos leves que podem ser injetados podem ser quaisquer que forneçam a reformação para hidrocarbonetos recuperados. Exemplos não limitantes de hidrocarbonetos leves apropriados incluem gás natural, condensados de gás natural, solventes industriais, agentes doadores de hidrogênio, e outros hidrocarbonetos tendo dez ou menos carbonos, e frequentemente cinco ou menos carbonos. Atualmente, o gás natural é um hidrocarboneto leve eficaz, conveniente e abundante. Como mencionado previamente, vários solventes ou outros aditivos podem também ser adicionados para ajudar na extração de produtos de hidrocarboneto do xisto de óleo e podem frequentemente também aumentar a fluidez.

[0084] O hidrocarboneto leve pode ser introduzido no corpo permeável transportando o mesmo através de um conduto de entrega tendo uma extremidade aberta em comunicação de fluido com uma porção inferior do corpo permeável tal que os hidrocarbonetos leves (que são um gás sob condições de operação normais) permeam através do corpo permeável. Alternativamente, esta mesma abordagem pode ser aplicada aos hidrocarbonetos recuperados que são primeiramente liberados a uma represa vazia. Desta maneira, a represa pode atuar como um tanque de contenção para produtos diretos de uma represa próxima e como um reformador ou atualizador. Nesta modalidade, a represa pode pelo menos parcialmente ser enchida com um produto líquido onde o hidrocarboneto leve gasoso é passado através e permitido contatar os produtos de hidrocarboneto líquidos em temperaturas e condições suficientes para conseguir a reformação de acordo com processos bem conhecidos. Os catalisadores de reformação opcionais que incluem metais, tais como Pd, Ni ou outros metais cataliticamente ativos apropriados podem também ser incluídos no produto líquido dentro da represa. A adição de catalisadores pode servir para baixar e/ou ajustar a temperatura e/ou pressão de reformação para produtos líquidos particulares. Além disso, as represas da presente invenção podem ser prontamente formadas em quase qualquer profundidade. Assim, as pressões de reformação ótimas (ou pressões de recuperação ao usar a profundidade de represa como medida de controle de pressão para recuperação de um corpo permeável) podem ser projetadas baseadas na pressão hidrostática devido à quantidade de líquido na represa e a altura da represa, isto é, P = pgh. Além disso, a pressão pode variar consideravelmente sobre a altura da represa suficiente para fornecer zonas de reformação múltiplas e pressões ajustáveis. Geralmente, as pressões dentro do corpo permeável podem ser suficientes para conseguir substancialmente somente a extração líquida, embora alguns volumes menores de vapor possam ser produzidos dependendo da composição particular do corpo permeável. Como uma orientação geral, as pressões podem variar de aproximadamente 507 kPa a aproximadamente 5066 kPa, embora as pressões de aproximadamente 608 kPa a aproximadamente 2026 kPa possam ser particularmente úteis. Entretanto, qualquer pressão maior do que a atmosférica pode ser usada.

[0085] Em uma modalidade, o petróleo bruto extraído tem partículas precipitadas dentro das cápsulas subdivididas. Os fluidos e gases extraídos podem ser tratados para a remoção de partículas e partículas de poeira. A separação de partículas de óleo de xisto pode ser realizada por técnicas como, mas não limitadas a, filtração a gás quente, precipitação, e reciclagem de óleo pesado.

[0086] Os produtos de hidrocarboneto recuperados do corpo permeável podem ainda ser processados (por exemplo, refinados) ou usados como produzidos. Quaisquer produtos gasosos condensáveis podem ser condensados por resfriamento e coleta, enquanto os gases não condensáveis podem ser coletados, queimados como combustível, reinjetados, ou utilizados de outra maneira ou descartados. Opcionalmente, o equipamento móvel pode ser usado para coletar gases. Estas unidades podem ser próximas prontamente orientadas para a infraestrutura de controle e o produto gasoso direcionado a mesma através de condutos apropriadas de uma região superior da infraestrutura de controle.

[0087] Em ainda outra modalidade alternativa, o calor dentro do corpo permeável pode ser recuperado subsequente à recuperação primária de materiais hidrocarbonetos do mesmo. Por exemplo, uma grande quantidade de calor é retida no corpo permeável. Em uma modalidade opcional, o corpo permeável pode ser inundado com um fluido de transferência de calor, tal como água para formar um fluido aquecido, por exemplo, água aquecida e/ou vapor. Ao mesmo tempo, este processo pode facilitar a remoção de alguns produtos de hidrocarboneto residuais através de um enxágue físico dos sólidos de xisto gastos. Em alguns casos, a introdução de água e presença de vapor pode resultar em reações de deslocamento de gás de água e formação de gás de síntese. O vapor recuperado deste processo pode ser usado para conduzir um gerador, direcionado a outra infraestrutura próxima, ou de outra maneira usado. Os hidrocarbonetos e/ou gás de síntese podem ser separados do vapor ou fluido aquecido por métodos convencionais.

[0088] Embora os métodos e infraestrutura da presente invenção permitam a permeabilidade e controle melhorados de condições de operação, quantidades significativas de hidrocarbonetos não recuperados, metais preciosos, minerais, bicarbonato de sódio ou outros materiais comercialmente valiosos permanecem frequentemente no corpo permeável. Portanto, um solvente seletivo pode ser injetado ou introduzido no corpo permeável. Tipicamente, isto pode ser feito subsequente a coleta de hidrocarbonetos, embora determinados solventes seletivos possam ser beneficamente usados antes de aquecimento e/ou coleta. Isto pode ser feito usando um ou mais dos condutos existentes ou por injeção direta e percolação através do corpo permeável. O solvente seletivo ou lixívia podem ser escolhidos como um solvente para um ou mais materiais alvo, por exemplo minerais, metal precioso, metais pesados, hidrocarbonetos, ou bicarbonato de sódio. Em uma modalidade específica, vapor ou dióxido de carbono pode ser usado como um enxágue do corpo permeável para desalojar pelo menos uma porção de quaisquer hidrocarbonetos restantes. Isto pode ser benéfico não somente para remover os produtos secundários potencialmente valiosos, mas também limpar materiais gastos restantes de traço de metal pesado ou inorgânicos aos níveis abaixo de detectáveis a fim de cumprir com os padrões regulatórios ou prevenir a lixiviação inadvertida de materiais em uma data futura.

[0089] Mais particularmente, várias etapas de recuperação podem ser usadas antes ou depois do aquecimento do corpo permeável para recuperar metais pesados, metais preciosos, metais traço ou outros materiais que tenham valor econômico ou possam causar problemas indesejáveis durante o aquecimento do corpo permeável. Tipicamente, tal recuperação de materiais pode ser realizada antes do tratamento de calor do corpo permeável. As etapas de recuperação podem incluir, mas não são de maneira nenhuma limitadas a, mineração de solução, lixiviação, recuperação de solvente, precipitação, ácidos (por exemplo, ácido clorídrico, haletos ácidos, etc.), flutuação, troca de resina iônica, galvanização, ou similares. Por exemplo, os metais pesados, bauxita ou alumínio, e mercúrio podem ser removidos inundando o corpo permeável com um solvente apropriado e recirculando a lixívia resultante através de resinas de troca iônica apropriadamente projetadas (por exemplo grânulos, membranas, etc.).

[0090] Similarmente, bioextração, biolixiviação, biorecuperação, ou bioreparação de material hidrocarboneto, materiais gastos, ou metais preciosos pode ser realizada para ainda melhorar a remediação, extrair metais valiosos, e restauração de material gasto aos padrões ambientais aceitáveis. Em tais cenários de bioextração, os condutos podem ser usados para injetar gases de catalisação como um precursor que ajuda a incentivar a bioreação e crescimento. Tais micro-organismos e enzimas podem oxidar bioquimicamente o corpo ou material de minério ou celulósico ou outro material de biomassa antes de uma extração de solvente de minério através de bio-oxidação. Por exemplo, uma tubulação perfurada ou outro mecanismo pode ser usado para injetar um hidrocarboneto leve (por exemplo metano, etano, propano ou butano) no corpo permeável suficiente para estimular o crescimento e ação de bactérias nativas. As bactérias podem ser nativas ou introduzidas e podem crescer sob condições aeróbias ou anaeróbias. Tais bactérias podem liberar metais do corpo permeável que pode então ser recuperado através de lavagem com um solvente apropriado ou outros métodos de recuperação apropriados. Os metais recuperados podem então ser precipitados usando métodos convencionais.

[0091] Gás de síntese pode também ser recuperado do corpo permeável durante a etapa de aquecimento. Vários estágios de produção de gás podem ser manipulados através dos processos que aumentam ou abaixam as temperaturas de operação dentro do volume encapsulado e ajustam outras entradas na represa para produzir os gases sintéticos que podem incluir mas não são limitados a, monóxido de carbono, hidrogênio, sulfeto de hidrogênio, hidrocarbonetos, amônia, água, nitrogênio ou várias combinações dos mesmos. Em uma modalidade, a temperatura e pressão podem ser controladas dentro do corpo permeável para baixar as emissões de CO2 enquanto os gases sintéticos são extraídos.

[0092] O produto de hidrocarboneto recuperado das infraestruturas construídas da presente invenção pode mais frequentemente ser adicionalmente processado, por exemplo, por melhoramento, refinamento, etc. O enxofre do processamento de melhoramento e refinamentos relacionados pode ser isolado em várias cápsulas de enxofre construídas dentro da cápsula de represa estruturada maior. As cápsulas de enxofre construídas podem ser infraestruturas construídas gastas ou dedicadas com a finalidade de armazenamento e isolamento após a dessulfurização.

[0093] Similarmente, o material hidrocarbonoso gasto restante na infraestrutura construída pode ser utilizado na produção de produtos de cimento e agregado para uso na construção ou estabilização da própria infraestrutura ou na formação de infraestruturas construídas fora. Tais produtos de cimento feitos com o xisto gasto podem incluir, mas não são limitadas a, misturas com cimento de Portland, cálcio, cinza vulcânica, perlita, nano carbonos sintéticos, areia, fibra de vidro, vidro esmagado, asfalto, alcatrão, resinas ligantes, fibras de planta celulósicas, e similares.

[0094] Em ainda outra modalidade da presente invenção, injeção, condutos de monitoramento e produção ou saídas de extração podem ser incorporados em qualquer padrão ou colocação dentro da infraestrutura construída. O monitoramento de poços e camadas de geo membrana construídas abaixo ou fora do confinamento de cápsula construído pode ser empregado para monitorar fluido não desejado e migração de umidade fora dos limites de confinamento e da infraestrutura construída.

[0095] Embora uma infraestrutura construída preparada e enchida possa frequentemente ser imediatamente aquecida para recuperar hidrocarbonetos, isso não é exigido. Por exemplo, uma infraestrutura construída que é construída e enchida com o material hidrocarbonoso minado pode ser deixada no local como uma reserva provada. Tais estruturas são menos suscetíveis à explosão ou dano devido à atividade terrorista e podem também fornecer reservas estratégicas de produtos petrolíferos não processados, com propriedades classificadas e conhecidas de modo que as avaliações econômicas possam ser aumentadas e mais previsíveis. O armazenamento de petróleo a longo prazo frequentemente enfrenta problemas de deterioração de qualidade com o tempo. Assim, a presente invenção pode opcionalmente ser usada para a garantia da qualidade e armazenamento a longo prazo com preocupações reduzidas a respeito da quebra e degradação de produtos de hidrocarboneto.

[0096] Em ainda outro aspecto da presente invenção, o produto líquido de alta qualidade pode ser misturado com produtos de hidrocarboneto de menor qualidade mais viscosos (por exemplo, API menor). Por exemplo, o óleo de querogênio produzido das represas pode ser misturado com betume para formar um óleo misturado. O betume não é tipicamente transportável através de uma tubulação extensa sob padrões de tubulação convencionais e aceitados e pode ter uma viscosidade substancialmente maior e um API substancialmente menor do que o óleo de querogênio. A quantidade de mistura pode variar consideravelmente dependendo da qualidade particular de óleos de betume e querogênio. Entretanto, como uma orientação geral o óleo misturado pode ser óleo de querogênio de 5% a 95%, em alguns casos de aproximadamente 10% a aproximadamente 40%, e em outros casos de aproximadamente 50% a 80%, com substancialmente um restante do óleo misturado compreendendo betume. Misturando o óleo de querogênio e betume, o óleo misturado pode ser tornado transportável sem o uso de diluentes adicionais ou outros modificadores de viscosidade ou API. Como resultado, o óleo misturado pode ser bombeado através de uma tubulação sem exigir tratamentos adicionais para remover um diluente ou retornar tais diluentes através de uma tubulação secundária. Convencionalmente, o betume é combinado com um diluente, tal como gás natural condensado ou outros líquidos de baixo peso molecular, para permitir bombear a uma posição remota. O diluente é removido e retornado através de uma segunda tubulação de volta à fonte de betume. A presente invenção permite a eliminação de diluente de retorno e o melhoramento simultâneo do betume.

[0097] Deve ser compreendido que os arranjos acima referenciados são ilustrativos do pedido para os princípios da presente invenção. Assim, enquanto a presente invenção foi descrita acima em conexão às modalidades de exemplo da invenção, será aparente aos de habilidade ordinária na técnica que numerosas modificações e arranjos alternativos podem ser feitos sem sair dos princípios e conceitos da invenção como determinado nas reivindicações.

Claims

1. Método de recuperação de hidrocarbonetos a partir de materiais hidrocarbonosos, caracterizado pelo fato de que compreende: a) formar uma infraestrutura compreendendo paredes de represa construídas impermeáveis formando um volume encapsulado, tal que a referida infraestrutura é livre de formações geológicas existentes, em que tais paredes de represa construídas impermeáveis são configuradas para prevenir movimento de fluidos dentro ou fora da infraestrutura com exceção em entradas e saídas definidas; b) introduzir um material hidrocarbonoso pulverizado na infraestrutura para formar um corpo permeável de material hidrocarbonoso; c) aquecer o corpo permeável para remover do mesmo os hidrocarbonetos, tal que o material hidrocarbonoso é estacionário durante aquecimento; e d) coletar os hidrocarbonetos removidos da infraestrutura.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a infraestrutura é formada de argila, argila de bentonita, preenchimento compactado, cimento refratário, cimento, geogrades sintéticas, fibra de vidro, vergalhão, nanocarbono, sacos geotêxteis enchidos, resinas poliméricas, ou combinações dos mesmos.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a infraestrutura tem paredes laterais impermeáveis, um piso impermeável, e uma cobertura impermeável.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a infraestrutura é formada em contato direto com as paredes de um depósito de material hidrocarbonoso escavado.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a infraestrutura fica livremente ereta.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material hidrocarbonoso pulverizado compreende xisto de óleo, areias de alcatrão, carvão, lignita, betume, turfa, ou combinações dos mesmos.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo permeável adicionalmente compreende um aditivo ou biomassa.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende cobrir o corpo permeável com sobrecarga suficiente para criar uma pressão litostática aumentada dentro do corpo permeável.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo permeável tem um espaço vazio de 10% a 40% de um volume total do corpo permeável.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de aquecimento inclui injetar gases aquecidos na infraestrutura tal que o corpo permeável é primeiramente aquecido através de convecção enquanto os gases aquecidos passam através do corpo permeável.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo permeável adicionalmente compreende uma pluralidade de condutos inseridos dentro do corpo permeável, pelo menos algums dos referidos condutos sendo configurados como tubulações de aquecimento.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a etapa de formação da infraestrutura inclui a orientação de pelo menos uma porção dos condutos ao longo dos caminhos predeterminados antes de incorporar os condutos dentro do corpo permeável.

13. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que as tubulações de aquecimento são acopladas fluidamente a uma fonte de calor e ainda compreendem circular um líquido de aquecimento em um circuito fechado através das tubulações de aquecimento suficiente para prevenir transferência de massa entre o líquido de aquecimento e o corpo permeável.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de aquecimento aquece o corpo permeável suficientemente uniformemente dentro de uma faixa de temperatura suficiente para evitar a formação de dióxido de carbono ou lixívias de não hidrocarbonetos.

15. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende introduzir um agente doador de hidrogênio no corpo permeável durante a etapa de aquecimento, o referido agente doador de hidrogênio sendo capaz de hidrogenar os hidrocarbonetos.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção dos hidrocarbonetos removidos é um óleo de querogênio e o método adicionalmente compreende a mistura de óleo de querogênio com um betume não transportável para formar um óleo misturado transportável que está livre de diluentes adicionais ou modificadores de viscosidade.

17. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende injetar um solvente seletivo no corpo permeável subsequente à coleta de hidrocarbonetos, o referido solvente seletivo sendo um solvente para um ou mais materiais alvo.

18. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende circular um fluido de transferência de calor através do corpo permeável após o aquecimento para pelo menos recuperar parcialmente o calor do corpo permeável.

19. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aquecimento é realizado pela combustão sob condições estequiométricas de combustível para oxigênio.

20. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a infraestrutura é formada em terrenos não perturbados e a formação do controle de permeabilidade construído está em contato direto com paredes do depósito de um material hidrocarbonoso escavado ou a estrutura de controle de permeabilidade construída é auto apoiada e em que a infraestrutura tem paredes laterais impermeáveis, um piso impermeável, e uma tampa impermeável, e em que a dita infraestrutura é a inteiramente feita pelo homem em oposição a barreiras que são formadas por modificação ou poros de enchimento de uma formação geológica existente, e em que a infraestrutura é formada de argila, argila de bentonita, enchimento compactado, cimento refratário, cimento, geogrades sintéticas, fibra de vidro, nanocarbono, sacos geotêxteis cheios, resinas poliméricas ou suas combinações; e em que o corpo permeável adicionalmente compreende uma pluralidade de condutos embebidos dentro do corpo permeável, pelo menos alguns dos referidos condutos dendo configurados como tubulações de aquecimento.

21. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende cobrir a infraestrutura e plantar plantas de modo a recuperar uma nova superfície terrestre na localização da infraestrutura.

22. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a infraestrutura tem uma área de superfície de topo plano variando de 0,5 acres a 5 acres.

23. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aquecimento do corpo permeável compreende passar fluido aquecido em padrões de fluxo convectivo em massa através de um corpo permeável de modo a remover hidrocarbonetos do corpo permeável, em que os padrões de fluxo convectivo em massa são gerados por pelo menos um conduto de direção convectiva orientado em uma porção inferior do corpo permeável.

24. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a infraestrutura compreende argila de bentonita.

25. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a infraestrutura tem paredes laterais formadas de um material compactado.

26. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a infraestrutura deriva pelo menos uma porção de fundação e suporte estrutural a partir de materiais de terra.

27. Infraestrutura configurada para realizar um método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 26, caracterizada pelo fato de que compreende: a) uma represa compreendendo paredes de represa construídas impermeáveis definindo um volume encapsulado, tal que a represa é livre de formações geológicas existentes e em que as referidas paredes de represa construídas impermeáveis incluem paredes laterais impermeáveis, uma cobertura impermeável, e um piso impermeável, e em que tais paredes de represa construídas impermeáveis são configuradas para prevenir movimento de fluidos dentro ou fora da represa com exceção em entradas e saídas definidas; b) um material hidrocarbonoso pulverizado dentro do volume encapsulado formando um corpo permeável de material hidrocarbonoso; e c) uma fonte de calor associado termicamente com o corpo permeável.

28. Infraestrutura, de acordo com a reivindicação 27, caracterizada pelo fato de que a represa é formada de argila, argila de bentonita, preenchimento compactado, cimento refratário, cimento, geogrades sintéticas, fibra de vidro, vergalhão, nanocarbono, sacos geotêxteis enchidos, resinas poliméricas, ou combinações dos mesmos.

29. Infraestrutura, de acordo com a reivindicação 27, caracterizada pelo fato de que a infraestrutura é formada em contato direto com as paredes de um depósito de material hidrocarbonoso escavado.

30. Infraestrutura, de acordo com a reivindicação 27, caracterizada pelo fato de que o material hidrocarbonoso pulverizado compreende xisto de óleo, areias de alcatrão, carvão, lignita, betume, turfa, ou combinações dos mesmos.

31. Infraestrutura, de acordo com a reivindicação 27, caracterizada pelo fato de que adicionalmente compreende uma pluralidade de condutos inseridos dentro do corpo permeável, pelo menos alguns da pluralidade de condutos sendo condutos de aquecimento.

32. Infraestrutura, de acordo com a reivindicação 27, caracterizada pelo fato de que adicionalmente compreende uma fonte de calor termicamente associada com o corpo permeável.

33. Infraestrutura, de acordo com a reivindicação 27, caracterizada pelo fato de que os condutos de aquecimento são termicamente acoplados à fonte de calor e inseridos no corpo permeável para formar um sistema de aquecimento fechado não tendo nenhuma transferência de massa entre o corpo permeável e os fluidos de aquecimento dentro dos condutos de aquecimento.

34. Infraestrutura, de acordo com a reivindicação 27, caracterizada pelo fato de que o material de hidrocarbonoso pulverizado é estacionário, exceto para sedimentação ou subsidência.

35. Infraestrutura, de acordo com a reivindicação 27, caracterizada pelo fato de que a infraestrutura tem uma área de superfície de topo plano variando de 0,5 acres a 5 acres.

36. Infraestrutura, de acordo com a reivindicação 31, caracterizada pelo fato de que pelo menos um dos condutos de aquecimento é orientado horizontalmente.

37. Infraestrutura, de acordo com a reivindicação 31, caracterizada pelo fato de que os condutos de aquecimento fornecem calor suficiente para aumentar a zona de aquecimento primária para uma temperatura maior do que 93,3 °C, que é pelo menos 80 % do volume encapsulado total.