[发明专利]用于压控环境的进入系统

说明书

相关申请

本申请要求提交于2012年6月13日的美国临时申请第61/659,249号的权益，其通过引用并入本文中。

技术领域

本发明一般涉及进入其中正发生热解的压控环境的仪器。因此，本发明涉及机械工程和化学工程领域。

背景技术

尽管有价格提高与其它经济和地缘政治的担忧，但对于化石燃料的全球和本国需求持续上升。随着这样的需求持续上升，对寻找另外的经济可行的化石燃料资源的研究和调查相应地增加。历史上，许多人已认识到存储在例如油页岩、煤和沥青砂沉积物中的巨大量的能量。然而，这些资源在经济上有竞争力的开采方面仍是困难的挑战。加拿大沥青砂已示出此类努力可以是硕果累累的，尽管仍有许多挑战，尤其包括环境影响、产品质量与生产成本和加工时间。

全世界油页岩储量估计范围从两万亿桶油到几乎七万亿桶油，这取决于估计来源。无论如何，这些储量代表巨大体积并仍是基本未被利用的资源。大量公司和调查者持续研究并测试从此类储量开采石油的方法。在油页岩工业中，提取的方法包括通过爆炸来产生的地下碎石竖筒、原位方法诸如原位转换工艺(ICP)方法(壳牌石油)，以及在钢制干馏罐内加热。其它方法包括原位射频加热(微波)和“改进的”原位工艺，其中地下采矿、爆破和干馏已组合以使地层形成碎石从而允许更优的传热和产物移除。

在通常的油页岩工艺中，所有工艺都面对在经济和环境担忧上的权衡。当前工艺都没有单独满足经济、环境和技术挑战。此外，全球变暖的担忧引起解决与此类工艺关联的二氧化碳(CO₂)排放的另外措施。需要完成环境管理工作而仍提供高体积的成本有效的油生产的方法。

地下原位概念基于其产生高体积同时避免采矿成本的能力而出现。尽管可实现由避免采矿而引起的成本节省，但由于固体油页岩的极低导热率和高比热，因此原位方法需要长时期加热地层。可能对于任何原位工艺的最显著挑战是可随着地下淡水含水层发生的水污染的不确定性和长期潜在性。在壳牌公司的ICP方法的情况下，“冻结壁”用作屏障以保持含水层和地下处理区之间分离。已结论性地表明长期防止污染，并且如果冻结壁失效则几乎没有补救办法，因此希望其它方法解决此类环境风险。

一种解决这些问题中的许多的方法和系统在美国专利第7,862,705号中公开，该专利标题为“Methods of Recovering Hydrocarbons from hydrocarbonaceous Material Using a Constructed Infrastructure and Associated Systems”，其全部内容通过引用并入本文中。在该专利中，公开了从含烃材料开采烃的方法，包括形成构造化渗透性控制基础结构。该构造化基础结构限定基本密闭的体积。采出的含烃材料诸如油页岩可引入到该控制基础结构以形成含烃材料的可渗透体。可渗透体可由可渗透体内的嵌入导管加热到足以重整烃并从那里移除烃，留下贫页岩或其它泥土材料。移除的烃可收集以便进一步加工，在工艺中用作补充燃料或添加剂，和/或在没有进一步处理的情况下直接使用。贫页岩或其它材料可保持在基础结构中。控制基础结构可包括全内衬的不可渗透的墙壁，或具有基本不可渗透的底部和顶盖的不可渗透的侧壁。

在操作中，温度、压力和其它变量可充分受控制以产生希望的产物。因为在控制基础结构打洞可导致不希望地释放烃气体，这可引起环境担忧，所以进入布置在控制基础结构内的温度和/或压力传感器可引起挑战。由于这些和其它原因，希望在操作期间防止或最小化含烃气体从控制基础结构释放。

发明内容

公开了用于压控环境的进入系统，其可在进入布置在其中的传感器时防止或最小化气体和蒸气从控制基础结构释放。该系统可包括加压区，该加压区在其中具有第一流体诸如含烃气体、水蒸汽及其混合物，并且至少部分地由屏障诸如控制基础结构的墙壁限定，该屏障将加压区和较低压力区分离。该系统也可包括捕集器，该捕集器通过屏障的至少一部分将加压区和较低压力区流体地连接，该捕集器在其中具有第二流体诸如油或水，该第二流体形成密封以防止第一流体逃离加压区。另外，该系统可包括延伸通过捕集器和屏障进入加压区的至少一条线缆。该线缆可运作以在加压区内通信。例如，线缆可将温度或压力传感器连接到位于控制基础结构外的处理器，该处理器可用来监控并控制在控制基础结构内的温度和/或压力。该系统可特别适于将第一流体维持在其中大量线缆经由屏障的加压区内。