专利名称：从不含有机物的干黑粘土、黑页岩、深灰色泥灰岩矿体就地生成人造碳氢燃料的方法
技术领域：
本发明涉及油气燃料工业，可用于从干黑粘土、黑页岩、深灰色泥灰岩形成人造碳氢燃料，干黑粘土、黑页岩、深灰色泥灰岩是作为无有机物的底部含砂白垩沉积生成的。
众所周知，地球行星大地构造力可以在几百万年期间把高出海平面的地球表面沉降到海平面以下几千米深，或者把地球表面升高，从而形成山脉。如果高出海平面的地球表面在几千年间积累了许许多多有机物，然后下沉到极度深处，则岩石中多达30％的有机物，在多种自然因素的作用下，发生变形，转变成石油或天然气[1-3]。在从有机物形成天然碳氢燃料的初级阶段，例如由于2800米深度的压力，在还没有某些独立的自然过程条件例如密闭性时，人们企图通过有目的寻找密闭区段创造这些条件，然后往形成区注入只引起形成燃料的化学反应的复杂介质来形成人造碳氢燃料[1、2]。
这个形成人造碳氢燃料方法的缺点是它依靠在已沥青化粘土和砂土、可燃页岩、碧玄岩上被自然界集中和积累起来的有机物储量。以上这些岩石在极度深度，好象已由自然界准备好来造成碳氢燃料。人们仅仅加快了输出碳氢燃料的自然过程。除此之外，在这方法中，需要有生成燃料用的地下自然密闭储存器，而在自然条件下它们对从有机物形成人造燃料还是不够用的。暂时人们还未学会建立这些地下密闭储存器，以便用于从有机物人造形成碳氢燃料[2]。
本发明的目的是要给人类提供另一种形成人造碳氢燃料的方法，它不依靠岩石中有高含量碳氢化合物的现成有机物，而是依靠把无机化合物转换成有机化合物的地球行星的其它自然现象。众所周知，太阳以自己的辐射不断向地球行星上层大气每一平方米提供1.36千瓦能量，这投射到地球总共为175万亿千瓦能量。库伦定律说明，一个物体例如太阳的电荷，作用于另一个物体，例如地球的电荷，其作用力正比于它们的电荷数量。为了使地球有自己的电荷，自然界可以做到，把太阳的部分辐射和热能通过砂，更准确地说通过含有金属氧化物的二氧化硅复合化合物进行转换，这里，金属氧化物起到电子供体的作用，保证把太阳的辐射和热能转换成电。在这个转换过程中，主要金属是铁。根据美国地质部门最近的数据，铁在地球大陆地壳中的含量是地壳整个质量的5.8％[3，42页]。复合的硅化合物是从含少量铁的淡水红色的一般砂到铁含量15～20％的深红色粘土。但铁的平均统计数为5.8％。根据行星间相互作用的宇宙定律，铁为地球行星上必定的元素。在地表面本身及在含有许多氧的环境中，例如在湿的砂中，铁是以三价铁(III)的形式化学上是稳定的。铁是如磁铁石(Fe3O4)、赤铁矿(Fe2O3)和褐铁矿(2Fe2O3·3H2O)矿物的组成部分。功率为175万亿千瓦的部分太阳辐射能转换成太阳电能，到达地幔和地壳之间25～45千米深处的莫霍面超导层。这个电能沿着有不同导电性的地球岩石层，创造直流电动机的效应。因这效应所做的功，整个地壳分裂成一些构造地质板块，它们有不同的移动速度，因而地壳在水平和垂直方向不断地在移动，这是人的肉眼看不见的。因此，岩石钻孔截面深度为1000米。据说，在过去相当长时期，普里皮亚特河河谷中的地球表面相对大洋水位升高和下降了27次。当前一次地球表面下沉时，氧含量高区域的地球表面砂中的铁(III)下落到氧较少的区域，因为地球表面砂中的铁上部出现了海，产生了白垩沉积，它们是防止水渗入到有三价铁(III)的砂子的下层中的好密封胶。在这种氧含量低的区域，含有铁(III)的矿物转换成铁(II)-FeCO3；FeO；FeS等[3，117页]，其中白色菱铁矿FeCO3处在白云石、泥灰岩中，FeO为黑色，它把干粘土染成黑色。底部沉积黑色程度表示它们被铁(II)-FeO饱和的程度。所有由白云石、泥灰岩、泥板岩和干黑粘土组成的底部沉积本身又是碳酸盐和硅石的基础(硅石的不同的百分含量与岩石的名称有关)。如果往含铁(II)的氧含量低的区域中送入氧含量高的介质，例如水，则Fe(II)开始转换成Fe(III)。底部沉积是由以上所指的沉积构成的，含有各种不同的化学元素。在往这种环境中送入水时，产生许多方向的不同化学反应，生成少量的各种不同的气体。这一点可由干黑粘土区域矿井中收集的气体分析证实。参与这复杂反应的主要化学元素是给予我们燃料的二价铁(II)。铁(II)参与的主要反应以分子形式按下列公式进行
在铁(II)参与下的水介质中，发生CO32-中碳和水H2O中氢还原到碳氢化合物。这种情况下释放出来的氧与Fe(II)反应，生成Fe(III)。生成1克分子甲烷(CH4)只消耗3克分子水，而12克分子水是褐铁矿4(Fe2O3·3H2O)的组成。在离子水平上生成碳氢燃料的结束阶段为
作为最终产品，可能不仅仅是CH4，而且是一系列碳氢化合物。
提出的从不含有机物的干黑粘土、黑页岩、深灰色泥灰岩矿体就地形成人造碳氢燃料的目的，可在铁的平均统计含量为5.8％时，通过往这些岩石的矿体区域注入计算量的水而实现。并且根据矿层矿体的地质特点，生成人造碳氢燃料的方法有不同的工艺。如果在地球表面上层含水砂矿层的下面有具有良好密闭性质的白垩矿层，白垩下面有被碳酸盐和铁胶结的似石砂岩矿层，且它们都未受大地构造的损坏，则白垩和胶结砂岩几乎完全把含水层与下面的层状沉积分开，这一点可由沉积中有二价铁(II)和开采这些沉积区钾矿石的经验所证实。这个白垩矿层还将保持住气体，并可把它导向到收集它的须要方向。
图1显示了从普里皮亚特河河床低部的沉积就地生成人造碳氢燃料的方法，其中以深度为1000米左右的矿井为例。在砂层1下面是白垩层2及被碳酸盐和铁胶结的砂岩层3。然后是由白云石、泥灰岩、黑页岩和干黑粘土组成的多层沉积4。盐沉积5与底部沉积6交替出现。为了获得燃料，用泵7沿矿井井孔8向矿层泵入水，并用冲刷装置9分别灌注各矿层直到收集装置II的排气用洞孔10。接收装置12接收气体。气体所以能到收集装置II是因为盐矿层未受大地构造力损坏，对泄漏是密闭的。在Fe(II)转换到Fe(III)时，部分出现中间转换阶段，出现不同颜色的含铁凝胶。该凝胶在矿层中占不大的体积。一旦转换结束，凝胶干缩，岩石矿层有层间微孔，因而伴随有水渗入矿层。不仅可以借助排气用的中央和周边洞孔10，而且借助一个洞孔13经矿层注入水形成燃料。用泵14往洞孔13泵入水到一定的压力，然后停止给水。当矿井井洞中的压力超过铁转换反应的标准值时，安全阀打开，气体进入接收装置12。这样的循环周期性重复。在底部盐沉积4上面形成气体时，胶结砂岩3和白垩沉积2可以是防止气体任意和不受控制地进到地表面的密封胶。如果白垩密闭矿层2，砂岩3和盐矿层5受大地构造力和地震损坏，而且下面底部沉积又含有许多铁(II)，则因注水产生的气体可以通过在岩石层下面铺设薄膜保护层而被捕捉住(见图1-1)。因为预期的气体体积计算取决于岩石中铁(II)含量和矿层的厚度，所以可在气体收集期间，把密封材料16铺设到平整的地表面，把气体收集处的整个地表面密封住。地球大地构造力不仅可以把有铁(II)的沉降的底部沉积下沉到1～2千米深，而且到5～7千米深，在这样的深处形成人造碳氢燃料的工艺是一样的。
现有技术文献1.НестеровИ.И.“成形人造油气田”公报(PAH)，1994年，第64卷，No.2，115-127页。
2.НестеровИ.И.“黑页岩石油”，石油和天然气，97/5，46-52页。
3.СкиннерБ.“地球资源人类够用吗？”“Mnp”，1989年。
权利要求
1.从不含有机物的干黑粘土、黑页岩、深灰色泥灰岩矿体就地形成人造碳氢燃料的方法，包括钻井和向矿层注水，其特征在于向不含有机物、含氧量低、有铁(II)的底部沉积矿层注入计算量的水，使铁(II)转换成铁(III)，并依靠这个反应得到人造碳氢燃料，利用不受大地构造力损坏的岩盐形式的天然密封剂、白垩沉积和自然界胶结的砂岩形成的天然密封剂、以及依靠在天然密封剂被大地构造损坏的地方的地表面建立人工覆盖层，使碳氢燃料形成并在燃料收集地方积累起来。
全文摘要
本发明涉及燃料制备工业，具体地说涉及油气工业，用于在底部沉积中形成人造碳氢燃料。本发明的目的是要向人们提供形成人造燃料的新方法。在地壳中含有5.8％的铁，而在地球表面富氧的环境中含有三价铁(III)的氧化物。由于大地构造力的作用，地球表面产生了山脉或下沉到深处，三价铁(III)落入氧含量少的区域，在此，转换成铁(II)。在沿矿井往这样的区域注入水时，发生化学反应，其中包括铁(II)转换成铁(III)。主要反应按下式进行8FeO+CaCO
文档编号C10L3/00GK1732247SQ03825809
公开日2006年2月8日 申请日期2003年9月29日 优先权日2003年1月16日
发明者伊万·格里戈里耶维奇·韦拉克萨 申请人:伊万·格里戈里耶维奇·韦拉克萨