專利名稱：沉降控制系統(tǒng)的制作方法
沉降控制系統(tǒng)相關串請本申請要求2009年11月20日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/263，261的權益，在此將其引入作為參考。
背景技術：
盡管價格攀升和其他經濟和地緣政治憂慮，化石燃料的全球和國內需求持續(xù)增力口。由于這種需求持續(xù)增加，探索其它經濟上可行的化石燃料源的研究和考察也相應地增力口。在歷史上，很多研究認識到大量能量儲存在例如油頁巖、煤和焦油砂礦床中。但是，這些來源仍在經濟競爭性回收方面存在有難度的挑戰(zhàn)。加拿大的焦油砂已顯示出，雖然仍存在許多挑戰(zhàn)——包括環(huán)境影響、產品質量、生產成本和加工時間等，但這種努力可以是有成效的。
全世界油頁巖儲存的估量在2至約7萬億桶油的范圍，這取決于評估來源。無論如何，這些儲存表示極大的量，并仍然是基本上未使用的資源。很多公司和考察人員繼續(xù)研究和測試從這種儲存回收油的方法。在油頁巖工業(yè)中，提取方法已包括通過爆破生成的地下碎石豎筒，原位方法如原位轉化處理(ICP)方法(殼牌石油(Shell Oil))，和在鋼制蒸餾罐內加熱。其他方法已包括原位射頻加熱(微波)，和“改進的”原位工藝，其中已聯(lián)合地下開采、爆破和蒸餾以使碎石從地層中排出，允許更好的加熱轉化和產品脫除。一般的油頁巖工藝均面臨經濟和環(huán)境憂慮的權衡。當前沒有單獨的工藝符合經濟、環(huán)境和技術挑戰(zhàn)。此外，全球變暖的憂慮導致另外的措施以解決這種工藝相關的二氧化碳(CO2)排放。需要實現環(huán)境管理、還提供大批量成本有效生產油的方法。地下原位概念基于其大批量生產同時避免開采成本的能力而出現。雖然可實現避免開采而導致成本節(jié)約，但由于固體油頁巖極低的導熱性和高比熱，原位方法需要長期加熱地層?；蛟S任何原位工藝最大的挑戰(zhàn)均是地下淡水含水層可發(fā)生的水污染的不確定性和長期潛在性。在Shell的ICP方法中，“凍結壁”被用作保持含水層與地下處理區(qū)域隔離的屏障。長期防止污染仍必須被最終證實，并且?guī)缀鯖]有凍結壁失效的補救措施，因此需要其他方法解決這種環(huán)境危險。2008年2月8日提交的美國申請?zhí)?2/028，569公開并保護一種解決這些問題的方法和系統(tǒng)，在此引入其全部作為參考。在該申請中，公開了從含烴材料回收烴的方法，包括形成構建的滲透性控制基礎結構。該構建的基礎結構限定了基本封裝體(substantiallyencapsulated volume)。開采后的含烴材料,如油頁巖,可被引入控制基礎結構,形成含烴材料滲透體。該滲透體可被加熱至足以從中改變和去除烴，留下貧頁巖或其他土質材料。在加熱過程中，含烴材料可基本上是固定的。去除的烴可被收集，以進一步處理在工藝中用作補充燃料或添加劑，和/或直接應用而無需進一步處理。貧頁巖或其他材料可留在基礎結構中。控制基礎結構可包括具有基本上防滲的底和帽的完整內襯的防滲壁或防滲側壁。本發(fā)明人已認識到，該方法和系統(tǒng)潛在的缺陷在于烴貧料在基礎結構中隨時間的沉降導致帽和任何上覆巖層下沉至初始等級以下，一定程度上有可能產生凹形表面。從環(huán)境或回收的角度來說，下沉至基礎結構的等級以下可能是不利的。進一步，容器周邊材料通常具有最小限度的拉伸強度或不具有拉伸強度?？蓪⑦@些材料以平行于容器冠面的張力放置，如果容器表面下沉至水平面以下以產生越來越大的凹形表面，并可由于基礎結構的帽下沉而隨后分離或破裂，造成基礎結構的內含物暴露于外部環(huán)境。貧頁巖或其他土質材料的暴露可能是不利的，其可包含最少量未去除的烴、重金屬及類似物。同樣，還可釋放基礎結構中截留的氣體或隨后可蒸發(fā)的氣體。由于這些和其他原因，仍需要這樣的方法和系統(tǒng)可使烴從合適的含烴材料的回收提高，同時提供經歷沉降的烴貧料或和其他土質材料的封裝和貯存，同時避免基礎結構帽或蓋和上覆巖層下沉到等級以下。概述提供沉降土質材料的密封貯存系統(tǒng)，其包括內襯貯存基礎結構(lined containment infrastructure)-包括底部、凸形凸起的冠部和連續(xù)的側壁部分，該側壁
部分連接底部和冠部，形成密封的封閉體(sealed enclosed volume),該封閉體限定流體在內襯貯存基礎結構外流動。封閉體具有至少一個流體出口，并且凸起的冠具有向上凸起的圓頂外形。封閉體填充有粉碎的含烴材料，如油頁巖、焦油砂、煤及類似物。形成基礎結構的內襯忙存(Iined containment),使得在從基礎結構去除烴時和封閉體內的沉降發(fā)生時，封閉體伴隨凸形凸起的冠壓縮而縮小一凸形凸起的冠壓縮導致冠高度和表面積減少并且冠多層深度增加。封閉體仍密封隔離外部環(huán)境，并且凸形凸起的冠經改造使得在沉降完成和達到最終等級前凸起的冠基本上不從凸形發(fā)展至凹形(壓縮至拉伸)。底、凸形凸起的冠和側壁包括多個滲透性控制層，如下文所充分描述的。該層可包括內絕緣層，如細粉層。一般還包括外防滲密封層(outer impermeable seal lasyer),其對于流體運輸是防滲的，并提供流體貯存。這種密封層的一個實例是膨潤土改造的土壤層。如需，任選的內部相鄰于絕緣層的高溫浙青密封層可構成基礎結構的內表面?；A結構的側壁、底和冠的內表面對來自封閉體內的氣體、蒸氣或其他流體具有滲透性，該氣體、蒸氣或其他流體可凝結于細粉層內并以任何預期方式收集用于進一步處理。構成基礎結構的各層具有如下文所說明的特定功能，并至少包括絕緣層和密封層。本發(fā)明其他特征和優(yōu)勢將由下文的詳細描述而顯而易見，下文的詳細描述示例了例如本發(fā)明的特征。附圖
簡述圖I是根據一個實施方式所述基礎結構的側剖視圖，顯示在烴脫除處理前填充有粉碎的含烴材料的封閉體，并進一步顯示構成底、側壁和在現有等級以上延伸的凸形凸起的冠的各種層。圖2是圖I所示基礎結構的側剖視圖，其中凸起的冠由于封閉體內的粉碎材料沉降而部分壓縮，而凸形凸起的冠在現有等級以上延伸，其程度低于圖I所示的程度。圖3是圖I所示基礎結構非側剖視圖，其中凸形凸起的冠由于封閉體內的粉碎材料沉降而壓縮至基本上平行于局部表面的水平面。圖4是圖I所示基礎結構的側剖視圖，其中凸形凸起的冠已由于封閉體內的粉碎材料沉降而壓縮，然后部分擴張為凹形表面。圖中所示尺寸、材料和構型僅為方便描述本發(fā)明，不能代表準確相對比例或替代性變化，其被認為是本發(fā)明的一部分。一些方面可由實踐的實施方式進行擴展或改變，從而更加清楚。詳述現參考示例性實施方式，并在此使用具體語言對其進行描述。但要理解的是，并不因此意圖限制本發(fā)明的范圍。相關領域并具有本公開的技術人員會想到的本文所述發(fā)明特征的改變和進一步改正和本文所述發(fā)明原理的其它應用被認為在本發(fā)明范圍內。進一步，在公開和描述本發(fā)明的具體實施方式
前，要理解的是，本發(fā)明不限于本文公開的具體方法和材料，因為其可在一定程度上改變。還要理解的是，本文所用的術語僅是用于描述具體實施方式
，并不意為限制，因為本發(fā)明的范圍將僅由所附權利要求及其等同形式限定。定義在本發(fā)明的描述和權利要求中，將應用下列術語。
除非上下文明確另外指示，單數形式“一(a)”、“一(an)”和“該(the)”包括復數指代。因此，例如，“壁”的指代包括一個或多個這種結構的指代，“滲透體”包括一個或多個這種材料的指代，“加熱步驟”指一個或多個這種步驟。如本文所用，“現有等級(existing grade)”或類似術語指平行于包含本文所述基礎結構的位點的局部表面地勢的等級或平面，該基礎結構可在現有等級以上或以下。但是，為了說明目的，現有等級將被描述為這樣的平面等級基本在其以下的本發(fā)明基礎結構的冠面不應在烴脫除和基礎結構內材料沉降后的任何時間移動，因此避免凹冠面或平行于冠面或沿冠面的張應力形成。如本文所用，當具體應用時，“等級以下(below grade)”和“地基(subgrade)”指在構建的基礎結構下方支撐土壤或土的基礎。如本文所用，“管道”指可用于由一點至另一點輸送材料和/或熱量的沿指定距離的任何通道。雖然管道一般可以是循環(huán)管道，但其他非循環(huán)管道也可使用。管道可有利地用于將流體引入滲透體和/或從滲透體提取流體，通過流體遷移傳送熱量，和/或輸送天然氣燃燒器射頻裝置、燃料電池機構、電阻加熱器或其他裝置。內襯忙存基礎結構一般基本上不含原狀(undisturbed)地質地層，雖然基礎結構可鄰近或直接接觸原狀地層而形成。如本文所用，“粉碎”指使地層或較大塊破碎成小塊。粉碎的塊可被細碎或另外破碎成碎片。如本文所用，“含烴材料”指可提取或獲得烴產物的任何含烴材料。例如，烴可被直接提取為液體，通過溶劑萃取去除，直接蒸發(fā)或另外從材料去除。但是，很多含烴材料包含干酪根、浙青或不同等級的煤，其通過加熱和熱解可轉化為較小分子量的烴液體或氣體。含烴材料可包括但不限于，油頁巖、焦油砂、煤、褐煤、浙青、泥煤和其他有機材料。如本文所用，“貧料(lean material)”或類似術語指處理后的含烴材料，如一些或全部烴已被從中去除的油頁巖、焦油砂及類似物。如本文所用,“滲透體(permeabIe body)”指任何量的粉碎的含烴材料或其他土質材料，其具有相對高的滲透性，超過了具有相同組成的固體原狀地層的滲透性。適當的滲透體一般可具有大于約10%的空隙空間，通常具有約20%至40%的空隙空間，雖然其他范圍也可適合。允許高滲透性促進——例如，通過摻入不規(guī)則形狀的大顆?！捎谧畛醯臒崃總鬟f通過氣體對流加熱所述體，同時還明顯降低與粉碎成極小尺寸例如約I至約O. 5英寸以下相關的成本。如本文所用，“壁”(一個或多個)或“側壁”(一個或多個)指構建的連續(xù)多層壁，其具有絕緣性和滲透性控制作用，以將材料限制在至少部分由控制壁限定的封閉體內。壁一般是垂直的，但可以任何功能方式定向。除非另外說明，限定封裝體的基礎結構的頂、底和其他輪廓和部分也可以是本文所用的“壁”。如本文所用，“凸起的冠(bludged crown)”指基礎結構上端的多層凸頂或凸頂部分，其位于粉碎的土質材料上方并與限定封閉空間的上部的壁或側壁的上端相連。如本文所用，“底”指封閉空間的底，其上支持或固定壁或側壁。基礎結構的底部一般與壁部分相連。如本文所用，術語“凸起的冠”、“壁”和“底”用于方便描述基礎結構的定位，而構成冠、壁和底的各種層一般可以是一個連續(xù)層。
如本文所用，“開采后的”指已被從原地層或地質位置去除或干擾至第二個不同位置或回到相同位置的含烴材料或其他土質材料。一般，開采后的材料可通過破碎、粉碎、爆破性引爆、鉆探或從地質地層另外去除材料而生成。如本文所用，“細粉”指構成底、凸起的凸形冠或壁中的一個部分的絕緣控制層，包括微粒無機或土質材料，如砂礫、碎石、砂石或類似材料，一般具有直徑小于2英寸的顆粒尺寸。如本文所用，“膨潤土改造的土壤”或“BAS”指構成底、凸起的冠或壁中的一個部分的密封控制層。BAS層一般包含按重量計約6-12%的膨潤土 ； 15-20%的水，與顆粒尺寸小于I”的土壤或集料混合，并向下擴散至容易獲得的最細的材料，雖然可由這些一般準則進行改變，只要含水BAS可保持功能性密封。換句話說，BAS層是含水層。當含水時，膨潤土組分膨脹至膨潤土干體積的數倍，從而密封土壤，使得這種材料具有塑性和韌性。如本文所用，“懸浮微?！敝冈谝簯B(tài)烴生成后常被發(fā)現懸浮在這些液體中的精細無機微粒。雖然這些懸浮微粒其中一些可容易濾出，但一些懸浮微粒大部分可能很難利用常規(guī)方法去除。如本文所用，“基本固定(substantially stationary)”指固體材料近似固定的定位，在一定程度上允許由于烴從封閉體中含烴材料被去除而留下貧料時的沉降、膨脹和/或下沉。相反，固體含烴材料的任何循環(huán)和/或流動，如流化床或旋轉蒸餾器中發(fā)現的循環(huán)和/或流動，均包括含烴材料固體顆粒的極大幅度的運動和處理。如本文所用，“基本上”當用于材料的數量或用量或其特定特征時指足以提供材料或特征預期提供的效果的量。允許的確切偏差程度在一些情況下可取決于具體背景。類似地，“基本上不含”或類似用語指組成中不含被確定的成分或劑。具體地，被確定為“基本上不含”的成分在組成中完全不存在或僅以小到足以對組成結果不具有可測的效果的量被包含在內。如本文所用，“約”指基于所確定的具體性質的一般實驗誤差的偏差程度。術語“約”提供的范圍將取決于具體背景和具體性質，并可容易被本領域技術人員理解。術語“約”并非意為擴大或限制可另外被提供具體值的等價的程度。進一步，除非另外說明，術語“約”將明確包括“確切地”，與下文關于范圍和數值數據的描述一致。濃度、尺寸、量和其他數值數據可在本文中以范圍形式呈現。要理解的是，這種范圍形式使用的目的僅為方便和簡要，并應被靈活地解釋為不僅包括范圍界限明確描述的數值，而且包括該范圍內所包含的全部單獨數值或亞范圍，如同各數值和亞范圍被明確描述。例如，約I至約200的范圍應被解釋為不僅包括明確描述的界限I和約200，而且包括單獨的尺寸如2、3、4和亞范圍如10至50,20至100等。如本文所用，為方便，多個項目、結構成分、組成成分和/或材料可以在共同列表中呈現。但是，這些列表應被解釋為如同列表各成員被分別確定為單獨和唯一的成員。因此，該列表各成員不應僅基于其在同組中呈現而沒有相反的表示就被解釋為同一列表中任何其他成員的實質上等同物。密封貯存系統(tǒng)公開了密封貯存基礎結構，其可用于從粉碎的含烴材料或其他土質材料脫除烴或其他材料。構建貯存基礎結構，使得在烴脫除后烴貧料仍在基礎結構中適當的位置，并且其中在粉碎的材料沉降后保持基礎結構的完整性。密封貯存系統(tǒng)包括內襯貯存基礎結構，該內襯貯存基礎結構包括底部、凸形凸起的冠部和連接底和冠的側壁部分，形成封閉體，該封閉體包含粉碎的材料，并限定流體在內襯貯存基礎結構外流動。貯存基礎結構具有至少一個流體出口，并可具有多個流體出口和入口，這取決于系統(tǒng)如何在脫除烴或其他材料過程中應用。凸起的冠具有向上圓頂凸形外形，其限定封閉體的上端，并與側壁相連。底也與側壁相連，并可基本上水平，或如需向排水管傾斜以收集在粉碎的含烴材料的處理過程中提取的烴流體。如上文引用的共同未決申請所述，從含烴材料回收烴的方法可包括形成構建的滲透性控制基礎結構。該構建的基礎結構限定了基本封裝體?？蓪⒈婚_采的或得到的在引入條件下是固體或至少不自由流動的含烴材料引入控制基礎結構，形成含烴材料滲透體。滲透體可被加熱至足以從中去除烴。在加熱過程中，含烴材料基本固定，因為構建的基礎結構是固定結構。去除的烴(包括液體和氣體)可被收集用于進一步處理，用于所述工藝和/或回收利用。具體的處理步驟在本文引入的在前申請中被充分公開，并可容易地適用于本文·公開的貯存基礎結構?？蛇x地，可通過任何數量的方法從土質材料回收流體，如但不限于，浙濾、溶劑提取(例如蒸氣提取、液體提取)、生物修復、化學氧化、熱氧化及類似方法。這些方法可用于去除污染物、有毒成分、揮發(fā)性有機物或其他不需要的物質、以及回收有價值的材料如貴金屬或其他金屬和化學前體物質。因此，土質材料可包括污染的土壤、金屬富礦、城市廢物及類似物。這些方法中一些需要加熱，而其他可無需加熱而有效進行。因此，雖然應用防滲密封層，但任何其他層如絕緣層或其他層是任選的。構建的滲透性控制基礎結構可包括滲透性控制蓄水庫，其限定基本封裝體。滲透性控制蓄水庫(impoundment)可基本上不含原狀地質地層。具體地，蓄水庫的滲透性控制方面可被完全構建和制造為單獨分離的機構，以防止材料不受控制地遷移進或出封裝體，或其可利用挖掘(excavation)表面的一些成分。例如，在一些挖掘中，底和壁可具有足夠的天然低防滲性，膨潤土改造的土壤層可不是基礎結構部分所必需的。但是，細粉層仍可以為絕緣性所需。在一方面中，內襯貯存基礎結構可沿挖掘的含烴材料礦床的壁形成。例如，可從礦床開采油頁巖、焦油砂或煤，形成近似相應于預期密封貯存系統(tǒng)封裝體的空腔。然后挖掘的空腔可被用作內襯貯存基礎結構的形式和支撐。在可選方面中，如果基礎結構部分或基本上在地面水平上，可在基礎結構外壁表面周圍形成護道。烴礦床開采和/或挖掘及其粉碎和在基礎結構中的定位可利用任何適當的技術實現，如上述申請中公開的技術。內襯基礎結構包括底、由底向上延伸的側壁和向上延伸并在側壁上的凸起的凸形冠，從而限定封閉體。底、側壁和凸起的冠中的每一個均可由多個層制成，至少包括內細粉層或其他絕緣材料和改造膨潤土土壤或類似流體屏障材料的外層。任選地，除膨潤土改造的土壤外，進一步防止基礎結構外的流體通過的外膜可被用作流體屏障。外膜可充當第二備用密封層——如果第一密封層由于任何原因失效。高溫浙青或其他流體屏障材料的內層也可任選地用于細粉層內表面和限定蓄水庫的內表面。構成貯存基礎結構的聯(lián)合多層用于使基礎結構絕緣，使得封閉體中的熱量被保 持，以促進烴從粉碎的油頁巖、焦油砂或其他含烴材料脫除。細粉層的絕緣性使得跨越該層的溫度梯度允許膨潤土改造的土壤層冷卻到足以保持含水。膨潤土改造的土壤層的塑性密封基礎結構，以防止基礎結構外的烴除通過指定管道、在細粉中凝結或其他適當手段滲透或通過。膨潤土改造的土壤層還起防止烴蒸氣、烴液體和內襯基礎結構外的外部水蒸氣通過的作用。進一步，膨潤土改造的土壤層具有足夠的塑性，從而在封閉體中發(fā)生沉降時被壓縮，特別是在圓頂凸形冠中，由此保持封閉體處于密封狀態(tài)。在某些情況下，基礎結構中可省略絕緣細粉層。例如，當粉碎的材料經過無需利用或產生熱量的可選方法如溶劑提取或浙濾從而從中去除材料時，絕緣層是任選的。在這種實施方式中，包含粉碎材料的封閉體通過含水膨潤土改造的土壤層被密封隔離外部大氣。適當的防滲膜可任選地內襯含水膨潤土改造的土壤層的內表面。雖然并非總是需要，但這種內襯可防止含水膨潤土改造的土壤層與溶劑和/或浙濾流體之間的相互作用，否則該溶劑和/或浙濾流體可與BAS層反應或破壞BAS層。在使用時，絕緣層可最常由細粉層組成。一般，細粉層可以是直徑小于2”的微粒材料。雖然其他材料可適合，但細粉層一般可由砂礫、砂石、粉碎的貧油頁巖或其他微粒細粉制成，其不截留或以其它方式抑制流體流動穿過絕緣層。通過選擇適當的微粒材料和層厚度，細粉層可充當絕緣的理論來源。相鄰于正被烘烤的油頁巖的細粉層內表面處于烘烤工藝的溫度。相鄰于膨潤土改造的土壤層的細粉層外表面保持足夠冷卻，低于水沸點，從而防止膨潤土改造的土壤層的水合作用。因此，穿越細粉層至細粉層外表面存在顯著的熱梯度。烘烤過程中產生的氣體滲透該滲透性細粉層。由于這些氣體在細粉層中充分冷卻(在相應氣體的凝點以下)，液體可由氣體凝結。這些液體很大程度上是烴，其基本上不使細粉潮濕，并且隨后經過細粉向下滴流至貯存基礎結構底，在此其被收集和去除。此外，在收集的烴被凝結并且生成的液體向下經過細粉層以從基礎結構收集和脫除時，細粉層充當去除存在于烴中的懸浮微粒的過濾器。這種懸浮微粒被吸引和粘附于細粉顆粒表面，導致生成的不含或基本不含懸浮微粒的烴被收集。因此，烴向下滲濾通過細粉層，其污染物被過濾，并且大部分懸浮微粒從烴脫除?；A結構可用任何適當的方法形成。但是，在一方面，該結構自底向上形成。壁(一個或多個)的形成和用粉碎的土質材料填充封閉體可在材料以預先確定的模式沉積的垂直沉積工藝中同時實現。例如，多個滑槽或其他微粒輸送機構可沿沉積材料上方相應的位置定向。通過選擇性控制輸送的微粒體積和沿系統(tǒng)俯視圖的位置一其中分別輸送各微粒材料，層和結構可自底至冠同時形成?；A結構的側壁部分可形成為在底的外周連續(xù)向上延伸，并且各存在層、膨潤土改造的土壤層、細粉層以及一如果存在一膜和/或浙青內襯，被構建為連續(xù)的底副本(counterpart)的連續(xù)延伸。在堆積側壁的過程中,粉碎的含烴材料可被同時置于底和側壁周邊內，使得變成的封閉空間隨著構建的側壁上升同時被填充。在這種方式下，可避免內部擋墻或其他側面限制考慮。這種方法還可在垂直堆積過程中被監(jiān)測，從而驗證層交界面的混合在可接受的預先確定的耐受性(例如保持各層的功能性)內。例如，BAS與細粉的過度混合可減弱BAS層的密封功能。這可通過在堆積時小心沉積各相鄰層和/或通過增加沉積層厚度避免。在堆積過程接近上部時，可利用上述相同的輸送機構和僅調整構成冠層的適當材料的沉積位置和速率形成凸形凸起的冠。例如，當達到側壁預期高度時，可添加足量的粉碎的含烴材料，形成凸起或冠。該粉碎的含烴材料的凸起或冠可在基本上平行于周圍局部表面或現有等級并且起始于貯存系統(tǒng)側壁頂端的假想水平面以上延伸。換句話說，這種材料將在絕緣層(例如頂、底和側壁)內周限定的空間中被過度充填。用于形成冠的粉碎的土質材料的體積被稱為“冠體積”。類似地，底、側壁和上述假想水平面限定的空間體積可被稱為 目標體積。防止過度沉降(即導致體積小于目標體積的沉降)所必需的預期冠體積可取決于多個因素而改變。一個可影響預期冠體積的因素是貯存系統(tǒng)的體積。另一個可影響預期冠體積的因素是置于密封貯存系統(tǒng)中的粉碎土質材料的性質。例如，如果密封貯存系統(tǒng)包含粉碎的油頁巖，則沉降可大于如果粉碎的材料是焦油砂。類似地，包含大量含烴材料的油頁巖可比具有較少量含烴材料的油頁巖具有較大的沉降。類似地，微粒尺寸可影響沉降程度和顆粒尺寸分布是相對較廣還是相對較窄。還有另一可影響預期冠體積的因素可以是貯存系統(tǒng)的深度，即側壁長度。相對于較淺的貯存系統(tǒng)，較深的貯存系統(tǒng)一般需要較大的冠體積。當達到預期的過度充填時，基礎結構的凸起的凸形冠可通過細粉層和膨潤土改造的土壤層置于凸起上而實現。如前所述，任選地，浙青內層可被置于粉碎的含烴材料的凸起與細粉層之間，并且防滲層可任選地被置于改造的膨潤土土壤層上。無論用于形成基礎結構的具體方法如何，底一般首先形成，并包括安置任選的外膜、膨潤土改造的土壤層和細粉層。任選地，浙青層可相鄰于細粉層內表面安置。取決于具體安裝，加熱管道、收集管道、流體輸送管道、收集托盤和/或其他結構可任選地被嵌入沉積的微粒材料。包括裝有粉碎的含烴材料的封閉空間的基礎結構由此形成。形成的基礎結構還可具有位于凸起的冠上的上覆巖層。如果密封貯存系統(tǒng)將在現有等級以下形成，可通過挖掘或其他適當步驟制成多孔凹坑。如果不在地下位置，土壤或其他支撐護道可圍繞側壁并在層材料沉積時支撐層材料。在考慮以上描述下，圖I描繪一個實施方式的側視圖，顯示用于從粉碎的含烴材料126提取烴的貯存基礎結構100。顯示了基礎結構100，其中現有表面或挖掘等級135首先被用作基礎結構的底部110的支撐。底部110包括外膜112、膨潤土改造的土壤層113、絕緣細粉層114和任選地浙青內層111。自底部110向上堆積的是連續(xù)的側壁部分115，其包括外膜119、膨潤土改造的土壤層118、細粉層117和任選地浙青內層116。如前所述，在構建基礎結構100時,不同的層可自底至頂同時形成。同樣，在構建壁時，粉碎的土質材料126,如油頁巖、焦油砂、煤及類似物可被置于底上,并填充變成的封閉體125。取決于系統(tǒng)的安置，側壁部分115和底部110的外表面可由護道(berm)支撐，或者由——如果進行挖掘一挖掘的底和壁支撐?；A結構的各底、壁和冠部共同形成絕緣層和包容層。一般，這些層部分是圍繞粉碎的土質材料的連續(xù)層。
在完成側壁部分115時，無論同時還是分別填充，粉碎的土質材料126被置于變成的封閉體125內，其足以過度填充側壁部分115或在側壁部分115以上延伸形成凸形凸起。凸形冠或帽部分120可在粉碎的土質材料126的凸起上形成，并與側壁部分115相連。如底和側壁一樣，凸起的冠120可具有多個層，包括任選的外膜124、膨潤土改造的土壤層123、細粉層122和任選地浙青內層121。如需，上覆巖層136還可覆蓋凸起的冠。同樣，被用作上覆巖層136的材料可被用作淹沒或圍繞基礎結構的側填或底。底、側壁和凸起的冠的各種層是連續(xù)的，其直接接觸或以類似的材料連通，使得例如細粉層114、117和122是一個圍繞封閉體的連續(xù)層。其也適用于外膜層112、119和124 ；膨潤土改造的土壤層113、118和123 ;并且一如使用一還可適用于浙青內層111、116和121。要注意的是，整個基礎結構的各層厚度可不均勻。重要的是層的存在，而各層厚度并不重要，只要其具有目標功能性。熱量、溶劑、浙濾流體及類似物進入和提取的烴、富溶劑和浙濾液排出的各種管道可位于封閉體125內，如前文引用的2008年2月8日提交的美國申請?zhí)?2/028，569所述，在此引入其全部作為參考。層狀底、側壁和凸起的凸形冠提供絕緣，從而保持封閉空間內的熱量，以從粉碎的含烴材料提取烴。封閉體125中保持正壓，其足以確?？諝獠粡闹車髿饬魅胭A存結構。一些烴被提取為液體，一些烴被提取為氣體或蒸氣。一些烴凝結發(fā)生在封閉空間125中，并連同提取的液態(tài)烴可借助于適當定位在系統(tǒng)中的一個或多個排水管(未顯示)被從封閉空間中去除。一些提取的氣體或蒸氣還可經過封閉體的內表面進入基礎結構的細粉層，其中細粉內壁與外壁之間存在溫度梯度。因此，氣體或蒸氣冷卻和凝結。在細粉層中，由該蒸氣或氣體凝結的液體通過該層向下滲透，其也在此被通過適當的排水管從系統(tǒng)去除。在細粉層中隨同封閉體中正壓凝結該蒸氣或氣體充當自動凝結泵，將額外的蒸氣或氣體從封閉體提取至細粉層，用于進一步凝結和烴脫除。烴從粉碎的含烴材料的脫除可隨時間造成烴貧料在封閉體中沉降。這種沉降在同樣沉降的凸起的凸形冠中產生壓縮應力。這種沉降由于冠變平并向下回落導致冠的表面積減少，并伴隨凸起的凸形冠的層厚度增加，特別是在膨潤土改造的土壤層中。該特征保持了封閉體的完整性，并防止其內含物暴露于外部大氣。當沉降前不存在冠或凸起并且密封系統(tǒng)頂端基本上平行于現有等級時，烴從系統(tǒng)的脫除可導致系統(tǒng)中的沉降，該沉降可導致系統(tǒng)頂端逐漸更加凹陷的形狀(參見圖4)。這可在表面中和接近表面材料產生逐漸增大的張應力。這些材料具有相對很低的拉伸強度，因此不可拉伸，導致系統(tǒng)破裂或打開，可使化合物從系統(tǒng)不利地脫離到環(huán)境中，并可使水進入系統(tǒng)。如上所述，系統(tǒng)頂端冠或凸起的存在改變了沉降發(fā)生時位于系統(tǒng)內襯基礎結構的應力。具體地，由于冠層上內襯的拱形輪廓，在沉降發(fā)生時內襯基礎結構的應力主要是壓縮應力，而非張應力。因此，隨冠沉降，層壓縮在一起一特別是角區(qū)，層失效的傾向顯著降低或消除。圖2是如圖I所示的側剖視圖，示例了由于粉碎的材料126A在封閉體125A中沉降引起的凸形凸起的冠120A的凸起減小。圖3是如圖I所示的側剖視圖，示例了粉碎的材料126B在進一步減小的封閉體125B中沉降后，最初凸形冠120的表面積已回落至處于基本扁平位置的冠120B。在該位置上，基礎結構所在的整體地形基本上恢復至構建基礎結構并用其從中除烴前所存在的環(huán)境。圖4是如圖I所示的側剖視圖，示例了粉碎的材料126C在封閉體125C中沉降后，已回落至基本上凹形位置的凹形冠120C，其表面積增加，這是不太希望發(fā)生的。隨向下移動進展和冠形狀由凸形演變?yōu)榘夹?，冠壓縮應力(平行于冠面，減少，然后變?yōu)閺垜?平行于冠面))，其可導致冠破裂，致使封閉體125C中的貧粉碎材料暴露于外部環(huán)境，并有可能使不利的蒸氣或其他材料釋放或暴露于外部環(huán)境。要注意的是，細粉層和膨潤土改造的土壤層所用的材料不具有顯著的拉伸強度， 因為其是微粒和/或含水材料。因此，可耐受一定最小程度的凹度，而沒有喪失基礎結構的完整性；但是，這種耐受性是適度的，使得基礎結構的運行和設計應小心避免基礎結構最終狀態(tài)的大凹度。一個確定耐受程度的因素是基礎結構在除通過專用出口排出外將流體保持在基礎結構內的完整性。產生凸起的冠的過度充填程度將是封閉體中粉碎材料和預期沉降程度的函數。這可具體問題具體分析，考慮含烴材料、尺寸和含烴土質材料的多孔性以及本領域技術人員可利用的其他因素而確定。要理解的是，上文所述的安排是為示例本發(fā)明原理的應用。因此，雖然上文已聯(lián)合本發(fā)明的示例性實施方式對本發(fā)明進行描述，但對于本領域普通技術人員顯而易見的是，可進行多種改變和替換安排，而沒有背離權利要求提出的本發(fā)明的原理和概念。
權利要求
1.用于沉降土質材料的密封貯存系統(tǒng)，包括 a.內襯貯存基礎結構，包括底部、凸形凸起的冠部和側壁部分，所述側壁部分連接所述底部和所述凸形凸起的冠部，形成密封的封閉體，所述封閉體限定流體在所述內襯貯存基礎結構外流動，所述封閉體具有至少一個流體出口 ；和 b.粉碎的土質材料，經歷沉降，填充所述封閉體。
2.權利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述底部、所述凸形凸起的冠部和所述側壁部分中的每一個均至少包括內絕緣層和外防滲密封層。
3.權利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述內絕緣層和防滲密封層是跨越所述底部、所述凸形凸起的冠部和所述側壁部分的連續(xù)層。
4.權利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述內絕緣層包括細粉層，所述外防滲密封層包括含水膨潤土改造的土壤層。
5.權利要求4所述的系統(tǒng)，進一步包含防滲外膜，其外部相鄰于所述外防滲密封層。
6.權利要求4所述的系統(tǒng)，進一步包括高溫浙青密封層，其內部相鄰于所述細粉層。
7.權利要求4所述的系統(tǒng)，進一步包括上覆巖層，其至少在所述凸起的冠部上。
8.權利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述粉碎的土質材料充當所述凸起的冠部的支撐。
9.權利要求8所述的系統(tǒng)，其中配置所述內襯貯存基礎結構，使得隨著所述封閉體中所述粉碎的土質材料由于烴脫除而沉降，所述封閉體將減小，并且所述凸形凸起的冠部將變平，使其表面積減少，同時連續(xù)密封所述封閉體隔離外部大氣。
10.權利要求8所述的系統(tǒng)，其中隨著所述凸形凸起的冠表面積變平，所述凸起的冠部變厚。
11.權利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述細粉層足以提供溫度梯度，使得細粉內表面溫度處于從所述封閉體中提取烴的粉碎土質材料的加熱溫度，并且外表面的溫度不足以使所述含水膨潤土改造的土壤層脫水。
12.權利要求11所述的系統(tǒng)，其中配置所述細粉層以接收和凝結從封閉體中提取的隨同烴液體一起的烴，使得所述烴向下滲透經過所述細粉層，伴隨大部分懸浮微粒被從所述烴中過濾和脫除。
13.權利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述內襯貯存基礎結構通過同時從基礎結構的底向上垂直沉積材料而形成，使得所述基礎結構除任何含水膨潤土改造的土壤外是基本上松散的微粒材料。
14.權利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述粉碎的土質材料選自油頁巖、焦油砂、煤、污染土壤、金屬富礦、城市廢物及其組合。
15.形成用于沉降土質材料的密封貯存系統(tǒng)的方法，包括 a.制備多孔凹坑，用于沉積所述密封貯存系統(tǒng)； b.以預先確定的模式、以由底向上的方式沉積多種微粒材料，形成微粒體，所述微粒體具有粉碎土質材料的核心體，其被內絕緣層和外防滲密封層圍繞，從而在所述粉碎土質材料周圍形成所述密封貯存系統(tǒng)，使得所述系統(tǒng)具有上部凸形凸起的冠部，所述上部凸形凸起的冠部被配置以彌補所述土質材料的沉降。
16.權利要求15所述的方法，其中所述多種微粒材料包括所述粉碎的土質材料、作為所述內絕緣層的粉碎的細粉、和作為所述外防滲密封層的膨潤土改造的土壤。
17.權利要求15所述的方法，其中在堆積所述微粒體時所述沉積保持基本上水平的上部外形。
18.權利要求15所述的方法，進一步包括暫停沉積至少一次，并安置管道，所述管道被配置用作加熱和/或收集管道。
全文摘要
本發(fā)明公開了保持沉降土質流體貯存結構的結構完整性的方法，包括形成內襯貯存基礎結構(100)，該內襯貯存基礎結構(100)包括凸形凸起的冠部(120)、底部(110)和側壁部分(115)，其將粉碎的土質材料(126)封閉在封閉體(125)中，使得內襯貯存化合物的流體流動被限制。凸起的冠在沉降粉碎的土質材料的過程中隨著流體被去除而變平，變厚，并且表面積減小。凸起的冠的形狀被制成避免張應力，否則該張應力可導致內襯貯存在沉降過程中被破壞或失效。進一步，內襯貯存結構可包括本文更加具體描述的具有獨特貢獻的內絕緣層和外防滲密封層。
文檔編號B65G5/00GK102947200SQ201080052627
公開日2013年2月27日 申請日期2010年11月18日 優(yōu)先權日2009年11月20日
發(fā)明者J·W·帕頓 申請人:紅葉資源公司