DE102010043302A1

DE102010043302A1 - Process for "in situ" production of bitumen or heavy oil from oil sands deposits as a reservoir

Info

Publication number: DE102010043302A1
Application number: DE201010043302
Authority: DE
Inventors: Dirk Diehl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2010-11-03
Publication date: 2012-03-29
Also published as: EP2633153B1; EP2633153A1; WO2012041877A1; CA2812711A1; CA2812711C

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur ”in situ”-Förderung von Bitumen oder Schwerstöl aus Ölsand-Lagerstätten (100) als Reservoir (1). Das Reservoir (1) wird induktiv über wenigstens einen elektrischen stromdurchflossenen Leiter (3) erwärmt um eine Verringerung der Viskosität des Bitumens oder Schwerstöls zu erreichen. Über wenigstens eine perforierte Fluidführung (30), welche den wenigstens einen Leiter (3) zumindest abschnittsweise umgibt oder umfasst, wird ein Fluid (45) in das Reservoir (1) über die Perforierung in der Fluidführung (30) eingeführt. Das Fluid (45) verringert eine elektrische Leitfähigkeit im Reservoir (1) zumindest in der Umgebung der Fluidführung (30).The present invention relates to a method for the “in situ” production of bitumen or extra heavy oil from oil sand deposits (100) as a reservoir (1). The reservoir (1) is inductively heated via at least one electrical current-carrying conductor (3) in order to reduce the viscosity of the bitumen or extra-heavy oil. A fluid (45) is introduced into the reservoir (1) via the perforation in the fluid guide (30) via at least one perforated fluid guide (30) which surrounds or includes the at least one conductor (3) at least in sections. The fluid (45) reduces an electrical conductivity in the reservoir (1) at least in the vicinity of the fluid guide (30).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur ”in situ”-Förderung von Bitumen oder Schwerstöl aus Ölsand-Lagerstätten als Reservoir. Das Reservoir wird induktiv über wenigstens einen elektrischen stromdurchflossenen Leiter erwärmt, um eine Verringerung der Viskosität des Bitumens oder Schwerstöls zu erreichen. Über wenigstens eine perforierte Fluidführung, welche den wenigstens einen Leiter zumindest abschnittsweise umgibt oder umfasst, wird ein Fluid in das Reservoir über die Perforierung in der Fluidführung eingeführt.The present invention relates to a method of "in situ" production of bitumen or heavy oil from oil sands deposits as a reservoir. The reservoir is inductively heated via at least one electrical current-carrying conductor to achieve a reduction in the viscosity of the bitumen or heavy oil. A fluid is introduced into the reservoir via the perforation in the fluid guide via at least one perforated fluid guide which surrounds or comprises the at least one conductor at least in sections.

Zur Förderung von Kohlenwasserstoffen wie z. B. Schwerölen oder Bitumen aus Lagerstellen mit Ölsand- oder Ölschiefervorkommen, im Weiteren Reservoir genannt, können Tagebaumethoden oder ”in-situ” Methoden verwendet werden. Eine ”in-situ” Methode ist das SAGD(Steam Assisted Gravity Drainage)-Verfahren. Dabei wird über ein Rohr Wasserdampf unter hohem Druck in das Erdreich durch ein innerhalb des Reservoirs horizontal verlaufendes Rohr eingebracht. Der Wasserdampf erwärmt das Schweröl oder Bitumen im Reservoir, wobei es fließfähig wird. Das erhitzte, fließfähige Schwerstöl oder Bitumen sickert über Gravität zu einem zweiten, z. B. etwa 5 m tiefer angeordneten Rohr, durch welches es abgepumpt bzw. gefördert wird.For the promotion of hydrocarbons such. As heavy oils or bitumen from deposits with oil sands or oil shale deposits, hereinafter referred to as reservoir, open pit methods or "in situ" methods can be used. An "in situ" method is the SAGD (Steam Assisted Gravity Drainage) method. In this case, water vapor is introduced through a tube under high pressure into the soil through a pipe running horizontally within the reservoir. The steam heats the heavy oil or bitumen in the reservoir, making it flowable. The heated, flowable heavy oil or bitumen seeps over gravity to a second, z. B. about 5 m deeper pipe through which it is pumped or funded.

Alternativ oder unterstützend kann das Reservoir induktiv erwärmt werden, z. B. durch eine isolierte, stromdurchflossene Leiterschleife, welche in ihrer Umgebung Ströme im Erdreich des Reservoirs induziert. Die induzierten Ströme werden vor allem von der Ionenleitfähigkeit in Flüssigkeiten getragen. Der Betrag der magnetischen Flussdichte um den Leiter der Leiterschleife nimmt nährungsweise umgekehrt proportional mit dem Abstand zum Leiter ab. Bei homogener elektrischer Leitfähigkeit des umliegenden Erdreichs führt dies näherungsweise zu einer Abnahme der Heizleistungsdichte um den Leiter. Die Heizleistungsdichte um den Leiter ist umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands vom Leiter. Somit tritt in unmittelbarer Umgebung zum isolierten Leiter die höchste Heizleistungsdichte auf. Dies führt zunächst zu einer starken Erwärmung des Erdreichs in unmittelbarer Umgebung vom Leiter, was durch Wärmeleitung auch zu einer entsprechend hohen Temperatur T_L des Leiters selbst führt. Dies erfolgt sogar, wenn die ohmschen Verluste im Leiter selbst sehr klein sind.Alternatively or supportively, the reservoir can be heated inductively, for. B. by an insulated, current-carrying conductor loop which induces currents in the ground of the reservoir in their environment. The induced currents are mainly carried by the ionic conductivity in liquids. The amount of magnetic flux density around the conductor of the conductor loop decreases approximately inversely proportional to the distance to the conductor. With homogeneous electrical conductivity of the surrounding soil, this leads approximately to a decrease in the heating power density around the conductor. The heating power density around the conductor is inversely proportional to the square of the distance from the conductor. Thus, the highest heat density occurs in the immediate vicinity of the insulated conductor. This initially leads to a strong warming of the soil in the immediate vicinity of the conductor, which also leads by heat conduction to a correspondingly high temperature T _{L of} the conductor itself. This happens even if the ohmic losses in the conductor itself are very small.

Der Leiter zur induktiven Erwärmung des Reservoirs, welcher auch Induktor genannt wird und z. B. aus der DE 102007040605 B3 bekannt ist, besteht aus einer Reihe von Materialien. Insbesondere werden im Leiter Dielektrika zur kapazitiven Kompensation verwendet, um elektrische Verluste im Leiter selbst so gering wie möglich zu halten. Zur Isolation des elektrisch leitfähigen Materials, insbesondere gegenüber dem umliegenden Erdreich, wird Isolationsmaterial verwendet, welches z. B. aus PFA, PTFE und/oder PEEK besteht oder dieses umfasst bzw. enthält. Das Dielektrikum und das Isolationsmaterial sind in der Regel bis maximal 150°C thermisch stabil, auch über längere Zeiten wie Stunden, Tage, Monate und Jahre hinweg.The conductor for inductive heating of the reservoir, which is also called inductor and z. B. from the DE 102007040605 B3 is known, consists of a number of materials. In particular, capacitive compensation dielectrics are used in the conductor to minimize electrical losses in the conductor itself. For insulation of the electrically conductive material, in particular with respect to the surrounding soil, insulation material is used which z. B. consists of PFA, PTFE and / or PEEK or this includes or contains. The dielectric and the insulating material are usually thermally stable up to a maximum of 150 ° C, even over long periods such as hours, days, months and years away.

Um über längere Zeiträume hinweg zuverlässig Schwerstöl und/oder Bitumen fördern zu können, mit Unterstützung durch induktive Erwärmung des Reservoirs über wenigstens eine Leiterschleife mit isoliertem elektrischem Leiter, muss die Temperatur des Leiters unterhalb einer kritischen Temperatur von z. B. 150°C gehalten werden. Nur so kann sichergestellt werden, dass die Isolation und das Dielektrikum zeitlich thermisch stabil sind und der Leiter nicht durch hohe Temperaturen beschädigt wird. Dies ist gerade in Hinblick auf die hohen elektrischen Spannungen von größer 10 kV und Heizleistungen im Bereich von MW schwierig.In order to reliably deliver heavy oil and / or bitumen for extended periods of time, with the assistance of inductive heating of the reservoir via at least one conductor loop with insulated electrical conductor, the temperature of the conductor must be below a critical temperature of z. B. 150 ° C are kept. Only in this way can it be ensured that the insulation and the dielectric are thermally stable over time and that the conductor is not damaged by high temperatures. This is difficult especially in view of the high electrical voltages of greater than 10 kV and heat outputs in the range of MW.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren anzugeben, bei welchem die Temperatur eines Leiters zur induktiven Erwärmung des Erdreichs eines Reservoirs einen kritischen Wert nicht übersteigt.The object of the present invention is therefore to provide a method in which the temperature of a conductor for inductive heating of the soil of a reservoir does not exceed a critical value.

Die angegebene Aufgabe wird bezüglich des Verfahrnes zur ”in situ”-Förderung von Bitumen oder Schwerstöl aus Ölsand-Lagerstätten als Reservoir mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The stated object is achieved with respect to the method for the "in situ" promotion of bitumen or heavy oil from oil sands deposits as a reservoir with the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur ”in situ”-Förderung von Bitumen oder Schwerstöl aus Ölsand-Lagerstätten als Reservoir gehen aus den zugeordneten abhängigen Unteransprüchen hervor. Dabei können die Merkmale des Hauptanspruchs mit Merkmalen der Unteransprüche und Merkmale der Unteransprüche untereinander kombiniert werden.Advantageous embodiments of the inventive method for "in situ" promotion of bitumen or heavy oil from oil sands deposits as a reservoir will be apparent from the associated dependent claims. In this case, the features of the main claim with features of the subclaims and features of the subclaims can be combined with each other.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur ”in situ”-Förderung von Bitumen oder Schwerstöl aus Ölsand-Lagerstätten als Reservoir umfasst, dass das Reservoir induktiv über wenigstens einen elektrischen stromdurchflossenen Leiter zur Verringerung der Viskosität des Bitumens oder Schwerstöls erwärmt wird, und dass über wenigstens eine perforierte Fluidführung, welche den wenigstens einen Leiter zumindest abschnittsweise umgibt oder umfasst, ein Fluid in das Reservoir über die Perforierung in der Fluidführung eingeführt wird. Das Fluid verringert eine elektrische Leitfähigkeit im Reservoir, zumindest in der Umgebung der Fluidführung und/oder des Leiters. Mit den Leiter zumindest abschnittsweise umfassen ist unter anderem zu verstehen, dass der Leiter und die Fluidführung selbst benachbart angeordnet sind und z. B. umgeben sind von einer gemeinsamen Isolierung gegenüber dem Erdreich, welche die gleiche und/oder die selbe Perforierung wie die Fluidführung aufweist oder für Fluide zumindest partiell durchlässig ist.The inventive method for "in situ" promotion of bitumen or heavy oil from oil sands deposits as a reservoir, that the reservoir is inductively heated via at least one electric current-carrying conductor to reduce the viscosity of the bitumen or heavy oil, and that at least one perforated fluid guide which at least partially surrounds or comprises the at least one conductor, a fluid is introduced into the reservoir via the perforation in the fluid guide. The fluid reduces electrical conductivity in the reservoir, at least in the vicinity of the fluid guide and / or the conductor. Including the conductor at least in sections is to be understood inter alia that the conductor and the fluid guide itself are arranged adjacent and z. B. are surrounded by a common isolation from the soil, which has the same and / or the same perforation as the fluid guide or is at least partially permeable to fluids.

Durch Verringerung der elektrischen Leitfähigkeit in der Umgebung der Fluidführung wird der vom stromdurchflossenen Leiter induzierte Strom in der Umgebung der Fluidführung bzw. des Leiters reduziert. Dadurch wird die induktiv erzeugte Heizleistung in der Umgebung des Leiters bzw. der Fluidführung verringert und die Temperatur des Leiters bzw. der Fluidführung, insbesondere durch Wärmeleitung von induktiv erzeugter Wärme in der unmittelbaren Umgebung, wird begrenzt.By reducing the electrical conductivity in the vicinity of the fluid guide, the current induced by the current-carrying conductor in the vicinity of the fluid guide or of the conductor is reduced. As a result, the inductively generated heating power in the vicinity of the conductor or the fluid guide is reduced and the temperature of the conductor or the fluid guide, in particular by heat conduction of inductively generated heat in the immediate vicinity, is limited.

Als Fluid kann Wasser mit einer geringen Leitfähigkeit, als die Leitfähigkeit von im Reservoir befindlichem Wasser, in das Reservoir eingeführt werden. Die Menge des eingeleiteten Wassers und/oder dessen Leitfähigkeit sollte abhängig von dem Wert bestimmt werden, auf welchen die Temperatur T_L begrenzt werden soll, und insbesondere abhängig von der verwendeten Stromstärke/Spannung zur Induktion durch den Leiter.As the fluid, water of low conductivity, as the conductivity of water in the reservoir, can be introduced into the reservoir. The amount of water introduced and / or its conductivity should be determined depending on the value at which the temperature T _{L is to be} limited, and in particular depending on the current / voltage used for induction through the conductor.

Alternativ oder zusätzlich kann als Fluid Gas in das Reservoir eingeführt werden. Dabei ist Luft als Gas besonders kostengünstig und einfach zu verwenden. Es kann aber auch als Gas Kohlendioxid und/oder Stickstoff verwendet werden oder das Gas kann Kohlendioxid und/oder Stickstoff umfassen.Alternatively or additionally, gas can be introduced into the reservoir as fluid. Air as a gas is particularly inexpensive and easy to use. However, carbon dioxide and / or nitrogen may also be used as the gas, or the gas may comprise carbon dioxide and / or nitrogen.

Als Fluid kann auch eine Lösung aus chemischen Substanzen in das Reservoir eingeführt werden, dessen chemische Substanzen zu einem schwerlöslichen Salz im Reservoir reagieren und dadurch zu einer Ausfällung von Ionen im Reservoir führen. Dabei ist es von Vorteil, wenn eine chemische Analyse vor dem Einführen der Lösung in das Reservoir erfolgt. Es kann wenigstens ein Fluid, insbesondere Wasser, aus dem Reservoir verwendet werden, um Ionen in dem aus dem Reservoir entnommenen Fluid zu bestimmen und abhängig von den bestimmten Ionen die chemischen Substanzen in der Lösung auszuwählen. Auch Konzentrationsbestimmungen können dazu beitragen die richtige Zusammensetzung der Lösung zu erstellen, mit welcher die Temperatur der direkten Umgebung des Leiters und damit des Leiters selbst bei einer bestimmten Bestromung der Leiter auf einen vorgegebenen Wert bzw. unterhalb eines Grenzwertes gehalten werden kann. Die Konzentration und Art der Ionen in der Lösung sollte dazu führen, dass mit der Lösung Ionen im Reservoir z. B. in Form eines schwerlöslichen Salzes ausgefällt werden, und so die Gesamtionenkonzentration der frei beweglichen, geladenen und somit induktiv über den Stromdurchflossenen Leiter bewegbaren Ionen auf einen Wert verringert wird, welcher bei vorgegebenem Aufbau und Bestromung des Leiters zu einer vorgegebenen Temperatur T_L in seiner direkten Umgebung führt. Durch Verringerung der elektrischen Leitfähigkeit im Reservoir wird die induktive Erwärmung über den stromdurchflossenen Leiter verringert.As a fluid, a solution of chemical substances in the reservoir can be introduced, the chemical substances react to a sparingly soluble salt in the reservoir and thereby lead to precipitation of ions in the reservoir. It is advantageous if a chemical analysis is carried out before introducing the solution into the reservoir. At least one fluid, in particular water, may be used from the reservoir to determine ions in the fluid withdrawn from the reservoir and to select the chemicals in the solution depending on the particular ions. Concentration determinations can also help to create the correct composition of the solution, with which the temperature of the direct environment of the conductor and thus of the conductor can be kept at a predetermined value or below a limit even with a certain energization of the conductors. The concentration and nature of the ions in the solution should cause the solution to trap ions in the reservoir, e.g. B. be precipitated in the form of a sparingly soluble salt, and so the total ion concentration of the freely movable, charged and thus inductively via the current-carrying conductor movable ions to a value is reduced, which at a given structure and energization of the conductor to a predetermined temperature T _L in his direct environment leads. By reducing the electrical conductivity in the reservoir, the inductive heating is reduced via the current-carrying conductor.

Die Temperatur T in der direkten oder indirekten Umgebung des Leiters und/oder der Fluidführung kann auf einen maximalen Wert beschränkt werden, insbesondere auf einen Wert kleiner 150°C. Dabei kann eine zuvor beschriebene Fluideinleitung ins Reservoir oder eine Kombination der zuvor beschriebenen Arten an Fluideinleitung verwendet werden. Die Temperatur kann auf einen maximalen Wert beschränkt werden, bei welchem Komponenten einer Vorrichtung zur ”in situ”-Förderung von Bitumen oder Schwerstöl aus Ölsand-Lagerstätten als Reservoir, insbesondere Isolationsmaterialien des Leiters, Dielektrika zwischen Leiterkomponenten und/oder Materialien der Fluidführung, temperaturstabil sind. Bei einer Temperatur von kleiner 150°C sind Materialien wie Dielektrika und Isolierstoffe, z. B. PFA, PTFE und/oder PEEK in der Regel thermisch stabil und werden nicht mit der Zeit thermisch beschädigt. Dadurch wird eine Schädigung des Leiters durch hohe Temperaturen in seiner direkten Umgebung vermieden, indem die Temperaturen unterhalb eines Grenzwertes gehalten werden.The temperature T in the direct or indirect environment of the conductor and / or the fluid guide can be limited to a maximum value, in particular to a value less than 150 ° C. In this case, a previously described fluid introduction into the reservoir or a combination of the types of fluid introduction described above can be used. The temperature may be limited to a maximum value at which components of a device for "in situ" production of bitumen or heavy oil from oil sands deposits as a reservoir, particularly insulation materials of the conductor, dielectrics between conductor components and / or fluid guide materials are temperature stable , At a temperature of less than 150 ° C materials such as dielectrics and insulating materials, eg. As PFA, PTFE and / or PEEK usually thermally stable and will not be thermally damaged over time. This avoids damage to the conductor caused by high temperatures in its direct environment by keeping the temperatures below a limit.

Das Fluid kann die elektrische Leitfähigkeit in der Umgebung der Fluidführung insbesondere im Bereich von 3 m um die Fluidführung herum verringern. Dies kann ausreichend sein, um über die Umgebung durch Wärmeleitfähigkeit transportierte Wärme zum Leiter hin so zu verringern bis hin zu verhindern, dass die Temperatur T_L des Leiters einen kritischen Grenzwert bei induktiver Erwärmung der Leiterumgebung nicht überschreitet.The fluid can reduce the electrical conductivity in the vicinity of the fluid guide, in particular in the region of 3 m around the fluid guide. This may be sufficient to reduce the heat transported through the environment by thermal conductivity to the conductor so as to prevent that the temperature T _{L of} the conductor does not exceed a critical limit for inductive heating of the conductor environment.

Der elektrische Leiter kann von einem Wechselstrom mit einer Stromstärke im Bereich von mehr als 100 A, insbesondere 270 A, und/oder mit einer Frequenz im Bereich von 10 kHz bis 100 kHz, insbesondere 75 kHz, durchflossen werden, wodurch insbesondere das Erdreich des Reservoirs in der Umgebung des elektrischen Leiters durch induzierte Ströme im Erdreich erwärmt wird. Dabei kann eine Heizleistung im Bereich von mehreren MW erzeugt werden, bei Spannungen über den elektrischen Leiter im Bereich von größer 10 KV. Es sind auch andere Werte möglich, insbesondere abhängig von der Ausführungsform des Leiters, der Bodenbeschaffenheit, dem zu fördernden Schwerstöl oder Bitumen und weiteren bei der Ölförderung über induktives Heizen beteiligten Parametern.The electrical conductor can be traversed by an alternating current with a current intensity in the range of more than 100 A, in particular 270 A, and / or with a frequency in the range of 10 kHz to 100 kHz, in particular 75 kHz, whereby in particular the soil of the reservoir is heated in the vicinity of the electrical conductor by induced currents in the ground. In this case, a heating power in the range of several MW can be generated at voltages across the electrical conductor in the range of greater than 10 KV. Other values are also possible, in particular depending on the embodiment of the conductor, the nature of the soil, the heavy oil or bitumen to be transported and other parameters involved in oil production via inductive heating.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit vorteilhaften Weiterbildungen gemäß den Merkmalen der abhängigen Ansprüche werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.Preferred embodiments of the invention with advantageous developments according to the features of the dependent claims Explained in detail below with reference to the figures, but without being limited thereto.

Es wird in den Figuren dargestellt:It is shown in the figures:

1 ein Schnitt durch ein Ölsand-Reservoir 100 mit Injektions- 101 und Förderrohr 102, 1 a section through an oil sands reservoir 100 with injection 101 and conveyor pipe 102 .

2 ein perspektivischer Ausschnitt aus einem Ölsand-Reservoir 1 mit einer horizontal im Reservoir verlaufenden elektrischen Leiterschleife 2, 2 a perspective section of an oil sands reservoir 1 with a horizontally running in the reservoir electrical conductor loop 2 .

3 ein perforierter, rohrförmiger Leiter 3 mit integrierten Kondensatoren und einer Vorrichtung zur Elektrolyteinbringung. 3 a perforated, tubular ladder 3 with integrated capacitors and an electrolyte injection device.

In den 1 und 2 ist eine als Reservoir bezeichnete Ölsand-Lagerstätte 100 dargestellt, wobei für die weiteren Betrachtungen immer eine quaderförmige Einheit 1 mit der Länge l, der Breite w und der Höhe h herausgegriffen wird. Die Länge l kann beispielsweise bis zu einigen 500 m, die Breite w 60 bis 100 m und die Höhe h etwa 20 bis 100 m betragen. Zu berücksichtigen ist, dass ausgehend von der Erdoberfläche E ein „Deckgebirge” der Stärke s bis zu 500 m vorhanden sein kann.In the 1 and 2 is an oil sands deposit called reservoir 100 represented, for the further considerations always a cuboid unit 1 with the length l, the width w and the height h is picked out. The length l may for example be up to some 500 m, the width w 60 to 100 m and the height h about 20 to 100 m. It has to be taken into account that starting from the earth's surface E there can be an overburden of thickness s up to 500 m.

Bei Realisierung des SAGD-Verfahrens ist gemäß 1 in bekannter Weise in dem Ölsand-Reservoir 100 der Lagerstätte ein Injektionsrohr 101 für Dampf- oder Wasser/Dampf-Gemisch und ein Förderrohr 102 für das verflüssigte Bitumen oder Öl vorhanden.When implementing the SAGD method is according to 1 in a known manner in the oil sands reservoir 100 the reservoir is an injection tube 101 for steam or water / steam mixture and a delivery pipe 102 for the liquefied bitumen or oil.

In 2 ist eine bekannte Anordnung zur induktiven Heizung dargestellt. Diese kann durch eine lange, d. h. einige 100 m bis 1.5 km, im Boden verlegte Leiterschleife 10 bis 20 gebildet werden, wobei der Hinleiter 10 und Rückleiter 20 nebeneinander, also in derselben Tiefe, geführt sind und am Ende über ein Element 15 innerhalb oder teilweise außerhalb des Reservoirs 100 miteinander verbunden sind. Am Anfang werden die Leiter 10 und 20 vertikal oder in einem flachen Winkel hinunter geführt und von einem HF-Generator 60, der in einem externen Gehäuse untergebracht sein kann, mit elektrischer Leistung versorgt. Insbesondere verlaufen die Leiter 10 und 20 in gleicher Tiefe nebeneinander, ggf. aber auch übereinander.In 2 a known arrangement for inductive heating is shown. This can be a long, ie some 100 m to 1.5 km, laid in the ground conductor loop 10 to 20 be formed, with the Hinleiter 10 and return conductor 20 next to each other, ie at the same depth, are guided and at the end of an element 15 inside or partly outside the reservoir 100 connected to each other. In the beginning, the ladder 10 and 20 guided vertically or at a shallow angle and by an RF generator 60 , which can be housed in an external housing, supplied with electrical power. In particular, the conductors run 10 and 20 in the same depth next to each other, but possibly also on top of each other.

Typische Abstände zwischen den Hin- und Rückleitern 10, 20 sind 5 bis 60 m bei einem Außendurchmesser der Leiter von 10 bis 50 cm.Typical distances between the return and return conductors 10 . 20 are 5 to 60 m with an outside diameter of the ladder of 10 to 50 cm.

Eine elektrische Doppelleitung 10, 20 in 2 mit den vorstehend genannten typischen Abmessungen weist einen Längsinduktivitätsbelag von 1.0 bis 2.7 μH/m auf. Der Querkapazitätsbelag liegt bei den genannten Abmessungen bei nur 10 bis 100 pF/m, so dass die kapazitiven Querströme zunächst vernachlässigt werden können. Dabei sind Welleneffekte zu vermeiden. Die Wellengeschwindigkeit ist durch den Kapazitäts- und Induktivitätsbelag der Leiteranordnung gegeben. Die charakteristische Frequenz der Anordnung ist bedingt durch die Schleifenlänge und die Wellenausbreitungsgeschwindigkeit entlang der Anordnung der Doppelleitung 10, 20. Die Schleifenlänge ist daher so kurz zu wählen, dass sich hier keine störenden Welleneffekte ergeben.An electric double line 10 . 20 in 2 with the typical dimensions mentioned above has a longitudinal inductivity of 1.0 to 2.7 μH / m. The transverse capacitance is only 10 to 100 pF / m with the dimensions mentioned, so that the capacitive cross currents can initially be neglected. At the same time wave effects should be avoided. The shaft speed is given by the capacitance and inductance of the conductor arrangement. The characteristic frequency of the arrangement is due to the loop length and the wave propagation speed along the arrangement of the double line 10 . 20 , The loop length should therefore be chosen so short that no disturbing wave effects result here.

Es lässt sich zeigen, dass die simulierte Verlustleistungsdichteverteilung in einer Ebene senkrecht zu den Leitern – wie sie sich bei gegenphasiger Bestromung des oberen und unteren Leiters ausbildet – radial abnimmt.It can be shown that the simulated power loss density distribution in a plane perpendicular to the conductors - as it forms in opposite-phase energization of the upper and lower conductor - decreases radially.

Für eine induktiv eingebrachte Heizleistung von 1 kW pro Meter Doppelleitung wird bei 50 kHz eine Stromamplitude von etwa 350 A für niederohmige Reservoirs mit spezifischen Widerständen von 30 Ω·m und etwa 950 A für hochohmige Reservoirs mit spezifischen Widerständen von 500 Ω·m benötigt. Die erforderliche Stromamplitude für 1 kW/m fällt quadratisch mit der Anregungsfrequenz. d. h. bei 100 kHz fallen die Stromamplituden auf 1/4 der obigen Werte.For an inductively introduced heating power of 1 kW per meter of double cable, a current amplitude of about 350 A for low-resistance reservoirs with resistivities of 30 Ω · m and about 950 A for high-resistance reservoirs with resistivities of 500 Ω · m is required at 50 kHz. The required current amplitude for 1 kW / m falls quadratically with the excitation frequency. d. H. at 100 kHz, the current amplitudes fall to 1/4 of the above values.

Bei einer mittleren Stromamplitude von 500 A bei 50 kHz und einem typischen Induktivitätsbelag von 2 μH/m beträgt der induktive Spannungsabfall etwa 300 V/m.With an average current amplitude of 500 A at 50 kHz and a typical inductance of 2 μH / m, the inductive voltage drop is about 300 V / m.

Um den gesamten induktiven Spannungsabfall über eine Leiterschleife 2 auf Werte kleiner 100 kV in der Summe zu beschränken, und um damit Isolationsprobleme zu vermeiden, wird die Leitungsinduktivität L abschnittsweise durch diskret oder kontinuierlich ausgeführte Serienkapazitäten C kompensiert. Eigenart bei einer in die Leitung integrierten Kompensation ist, dass die Frequenz des HF-Leitungsgenerators auf die Resonanzfrequenz der Stromschleife abgestimmt werden muss. Dies bedeutet, dass die Doppelleitung 10, 20 für Heizzwecke zweckmäßig, d. h. mit hohen Stromamplituden, nur bei dieser Frequenz betrieben werden kann.To the entire inductive voltage drop across a conductor loop 2 to limit values to less than 100 kV in the sum, and in order to avoid insulation problems, the line inductance L is compensated in sections by discrete or continuously executed series capacitances C. The peculiarity of compensation integrated in the line is that the frequency of the HF line generator must be matched to the resonance frequency of the current loop. This means that the double line 10 . 20 for heating purposes appropriate, ie with high current amplitudes, only at this frequency can be operated.

Dadurch wird eine Addition der induktiven Spannungen entlang der Leitung verhindert. Werden beim oben genannten Beispiel – d. h. 500 A, 2 μH/m, 50 kHz und 300 V/m – beispielsweise alle 10 m je ein Kondensator C_i in Hin- und Rückleiter von 1 μF Kapazität eingebracht, kann der Betrieb dieser Anordnung bei 50 kHz resonant erfolgen. Damit sind die auftretenden induktiven und entsprechend kapazitiven Summenspannungen auf 3 kV begrenzt.As a result, an addition of the inductive voltages along the line is prevented. If in the above example - ie 500 A, 2 μH / m, 50 kHz and 300 V / m - for example, every 10 m each a capacitor C _{i introduced} in the return conductor of 1 uF capacitance, the operation of this arrangement at 50 kHz resonant done. Thus, the occurring inductive and correspondingly capacitive sum voltages are limited to 3 kV.

Wird der Abstand zwischen benachbarten Kondensatoren C_i verringert, müssen die Kapazitätswerte umgekehrt proportional zum Abstand steigen – bei proportional zum Abstand verringerter Anforderung an die Spannungsfestigkeit der Kondensatoren –, um dieselbe Resonanzfrequenz zu erhalten.If the distance between adjacent capacitors C _{i is} reduced, the capacitance values must increase inversely proportional to the distance - reduced in proportion to the distance Demand for the dielectric strength of the capacitors - to obtain the same resonant frequency.

Eine vorteilhafte, in 3 dargestellte und aus dem Stand der Technik bekannte Ausführungsform mit in der Leitung 2 integrierten Kapazitäten sieht vor, dass die Kapazität von Zylinderkondensatoren C_i zwischen einer rohrförmigen Außenelektrode 32 eines Abschnitts I und einer rohrförmigen Innenelektrode 34 des Abschnitts II gebildet wird, zwischen denen sich ein Dielektrikum 33 befindet. Ganz entsprechend wird der benachbarte Kondensator zwischen den Abschnitten II und III gebildet.A beneficial, in 3 shown and known from the prior art embodiment with in the line 2 integrated capacitance provides that the capacity of cylindrical capacitors C _i between a tubular outer electrode 32 a section I and a tubular inner electrode 34 of section II is formed, between which there is a dielectric 33 located. Likewise, the adjacent capacitor is formed between sections II and III.

Für das Dielektrikum des Kondensators C sind neben einer hohen Spannungsfestigkeit weiterhin eine hohe Temperaturbeständigkeit zu fordern, da sich der Leiter im induktiv geheizten Reservoir 100, das eine Temperatur von z. B. 250°C erreichen kann, befindet und die resistiven Verluste in den Leitern 10, 20 zu einer weiteren Aufheizung der Elektroden führen können. Die Anforderungen an das Dielektrikum 33 werden von einer Vielzahl von Kondensatorkeramiken erfüllt.For the dielectric of the capacitor C in addition to a high dielectric strength continue to demand a high temperature resistance, since the conductor in the inductively heated reservoir 100 which has a temperature of, for. B. 250 ° C, and the resistive losses in the conductors 10 . 20 can lead to a further heating of the electrodes. The requirements for the dielectric 33 are met by a variety of capacitor ceramics.

Beispielsweise weisen die Gruppe der Aluminiumsilicate, d. h. Porzellane, Temperaturbeständigkeiten von mehreren 100°C und elektrische Durchschlagsfestigkeiten von > 20 kV/mm bei Permittivitätszahlen von 6 auf. Damit können obige Zylinderkondensatoren mit der erforderlichen Kapazität realisiert werden und eine Baulänge von beispielsweise 1 bis 2 m haben.For example, the group of aluminum silicates, i. H. Porcelains, temperature resistances of several 100 ° C and electrical breakdown strengths of> 20 kV / mm at Permittivitätszahlen of 6 on. Thus, the above cylinder capacitors can be realized with the required capacity and have a length of, for example, 1 to 2 m.

Wenn die Baulänge kürzer ausfallen soll, ist eine Ineinanderschachtelung mehrerer koaxialer Elektroden vorzusehen. Dies ist der Einfachheit halber in den Fig. nicht dargestellt. Auch andere übliche Kondensatorbauformen können in die Leitung integriert werden, solange diese die erforderliche Spannungs- und Temperaturbeständigkeit aufweisen.If the overall length should be shorter, a nesting of several coaxial electrodes is to be provided. This is not shown in the figures for the sake of simplicity. Other common capacitor designs can be integrated into the line, as long as they have the required voltage and temperature resistance.

In der 3 ist die gesamte Elektrode bereits von einer Isolation umgeben. Die Isolierung gegen das umliegende Erdreich ist notwendig, um resistive Ströme durch das Erdreich zwischen den benachbarten Abschnitten insbesondere im Bereich der Kondensatoren zu verhindern. Die Isolation verhindert weiterhin den resistiven Stromfluss zwischen Hin- und Rückleiter. Die Anforderungen bzgl. der Spannungsfestigkeit an die Isolation sind jedoch gegenüber der unkompensierten Leitung von > 100 kV auf im obigen Beispiel etwas über 3 kV gesunken und damit durch eine Vielzahl von Isolierstoffen zu erfüllen. Die Isolation muss wie bereits das Dielektrikum der Kondensatoren höheren Temperaturen dauerhaft standhalten, womit sich wiederum keramische Isolierstoffe anbieten. Dabei darf die Isolationsschichtdicke nicht zu gering gewählt werden, da sonst kapazitive Leckströme ins umliegende Erdreich abfließen könnten. Isolierstoffdicken größer z. B. 2 mm sind bei obigem Ausführungsbeispiel ausreichend.In the 3 the entire electrode is already surrounded by insulation. The insulation against the surrounding soil is necessary to prevent resistive currents through the soil between the adjacent sections, in particular in the region of the capacitors. The insulation also prevents the resistive current flow between the return and return conductors. However, the requirements with respect to the dielectric strength to the insulation are compared to the uncompensated line of> 100 kV dropped in the above example, slightly above 3 kV and thus meet by a variety of insulating materials. Like the dielectric of the capacitors, the insulation must withstand higher temperatures permanently, which in turn offers ceramic insulating materials. The insulation layer thickness must not be too low, otherwise capacitive leakage currents could flow into the surrounding soil. Insulation thickness greater z. B. 2 mm are sufficient in the above embodiment.

Es können auch mehrere rohförmige Elektroden parallel geschaltet sein. Vorteilhafterweise kann die Parallelschaltung der Kondensatoren zur Erhöhung der Kapazität oder zur Erhöhung ihrer Spannungsfestigkeit genutzt werden.It can also be connected in parallel several raw-shaped electrodes. Advantageously, the parallel connection of the capacitors can be used to increase the capacitance or to increase its dielectric strength.

Bei einer Anordnung gemäß 3 kann nach dem Stand der Technik abschnittsweise eine Elektrolyteinbringung ins Erdreich zur gezielten Steigerung der Heizwirkung erfolgen. Dazu weist die Leitung 2 neben der kompensierten Elektrode ein isoliertes Innenrohr 40 mit isolierten Austrittsöffnungen 41, 42 und 43 auf, was im Weiteren auch als perforiert bezeichnet wird. Dadurch kann beispielsweise Wasser oder eine elektrisch leitfähige wässrige Salzlösung oder andere Elektrolyte in das Reservoir eingebracht werden, um die Leitfähigkeit des Reservoirs zu erhöhen.In an arrangement according to 3 According to the state of the art, an electrolytic introduction into the ground may be made in sections for a targeted increase in the heating effect. For this purpose, the line 2 an isolated inner tube next to the compensated electrode 40 with isolated outlet openings 41 . 42 and 43 on, which is also referred to as perforated below. As a result, for example, water or an electrically conductive aqueous salt solution or other electrolytes may be introduced into the reservoir in order to increase the conductivity of the reservoir.

Weiterhin kann das eingebrachte Wasser zur Kühlung des Leiters dienen. Werden die Austrittsöffnungen durch Ventile ersetzt, kann die Leitfähigkeitsänderung zeitlich und räumlich abschnittsweise gezielt erfolgen.Furthermore, the introduced water can be used to cool the conductor. If the outlet openings are replaced by valves, the change in conductivity can take place temporally and spatially in sections.

Die Erhöhung der Leitfähigkeit dient der Steigerung der induktiven Heizwirkung, ohne die Stromamplitude in den Leitern erhöhen zu müssen.Increasing the conductivity serves to increase the inductive heating effect without having to increase the current amplitude in the conductors.

In 3 erfolgt eine Kompensation der Längsinduktivität mittels vorwiegend konzentrierter Querkapazitäten. Anstelle mehr oder weniger kurzer Kondensatoren als konzentrierte Elemente in die Leitung einzubringen, kann auch der Kapazitätsbelag den eine Zweidrahtleitung wie z. B. eine Koaxialleitung oder Mehrdrahtleitungen ohnehin über ihre gesamt Länge bereitstellen zur Kompensation der Längsinduktivitäten verwendet werden. Dazu wird in gleichen Abständen abwechselnd der Innen- und Außenleiter unterbrochen und so der Stromfluss über die verteilten Querkapazitäten erzwungen. Der Vorteil der verteilten Kapazitäten liegt in einer verringerten Anforderung an die Durchschlagsfestigkeit des Dielektrikums.In 3 compensation of the longitudinal inductance takes place by means of predominantly concentrated transverse capacitances. Instead of introducing more or less short capacitors as concentrated elements in the line, and the capacity coating can be a two-wire line such. As a coaxial line or multi-wire cables anyway over their entire length provide for the compensation of the longitudinal inductances are used. For this purpose, the inner and outer conductors are alternately interrupted at equal intervals, thus forcing the flow of current through the distributed transverse capacitances. The advantage of the distributed capacitances lies in a reduced requirement for the dielectric strength of the dielectric.

Selbstverständlich ist auch eine kompensierte Elektrode mit verteilten Kapazitäten in Kombination mit einer Vorrichtung zur Elektrolyteinbringung einsetzbar.Of course, a compensated electrode with distributed capacitances in combination with a device for electrolyte introduction can be used.

Im Deckgefüge, durch das Hin- und Rückleiter zum Reservoir 100 vertikal geführt sind, ist eine Heizwirkung unerwünscht: Im vertikalen Bereich der Doppelleiter 10, 20, die noch nicht im Reservoir 100 liegt, sondern zu diesem hinunterführt, können Hinleiter 10 und Rückleiter 20 in einem kleinen Abstand von beispielsweise 1 bis 3 m platziert werden, wodurch sich deren Magnetfelder bereits in geringerem Abstand von der Doppelleitung kompensieren und die induktive Heizwirkung entsprechend verringert wird.In the deck structure, through the return conductor to the reservoir 100 vertically guided, a heating effect is undesirable: In the vertical area of the double conductor 10 . 20 not yet in the reservoir 100 lies down, but leads down to this, can lead 10 and return conductor 20 placed at a small distance of, for example, 1 to 3 m, thereby Their magnetic fields already compensate at a shorter distance from the double line and the inductive heating effect is reduced accordingly.

Als Alternative können Hinleiter 10 und Rückleiter 20 durch eine beide Leiter umschließende Schirmung aus hochleitfähigem Material umgeben werden, um die induktive Erhitzung des umliegenden Erdreichs des Deckgefüges zu vermeiden.As an alternative, leaders can 10 and return conductor 20 be surrounded by a high conductivity material enclosing both conductors in order to avoid the inductive heating of the surrounding soil of the cover structure.

In weiterer Alternative ist eine koaxiale Leiteranordnung in vertikalen Bereich von Hin- und Rückleiter denkbar, die zu einer vollkommenen Auslöschung der Magnetfelder im Außenbereich und damit zu keinerlei induktiven Erhitzung des umliegenden Erdreichs führt. Der dabei erhöhte Querkapazitätsbelag kann für die Ausführung eines Gyrators, der gemäß dem Stand der Technik eine Spannung eines spannungseinprägenden Stromrichters in einen Wechselstrom umsetzt, mit zu Hilfe gezogen werden.In a further alternative, a coaxial conductor arrangement in the vertical region of the forward and return conductors is conceivable, which leads to complete extinction of the magnetic fields in the outer region and thus to no inductive heating of the surrounding soil. The increased cross-capacitance coating can be used to implement a gyrator, which converts a voltage of a voltage impressing converter into an alternating current according to the prior art, with help.

Bei allen drei genannten Methoden ist eine Kompensation des jeweiligen Induktivitätsbelags der Leiteranordnung einschließlich der evtl. vorhandenen Schirmung notwendig.For all three mentioned methods, a compensation of the respective inductance coating of the conductor arrangement including the possibly existing shielding is necessary.

Der Leistungsgenerator 60 in 2 ist als Hochfrequenzgenerator ausgebildet. Er kann Leistungen bis zu 2500 kW erzeugen. Typischerweise werden Frequenzen zwischen 5 und 20 kHz verwendet. Es können aber auch höhere Frequenzen verwendet werden. Der Leistungsgenerator 60 ist dreiphasig aufgebaut und beinhaltet vorteilhafterweise eine transformatorische Kopplung und Leistungshalbleiter als Bauelemente. Insbesondere beinhaltet die Schaltung einen spannungseinprägenden Wechselrichter. Eine Stromeinprägung mit Lastunabhängiger Grundschwingung, die mittels mittels Filterbauelementen einstellbar ist, ergibt sich bei geeigneter Wahl des Anpassvierpols hinter diesem. Je nach Topologie des Anpassvierpols ergibt sich eine unterschiedliche Strombelastung des speisenden Wechselrichters.The power generator 60 in 2 is designed as a high-frequency generator. It can generate power up to 2500 kW. Typically, frequencies between 5 and 20 kHz are used. However, higher frequencies can also be used. The power generator 60 is three-phase and advantageously includes a transformer coupling and power semiconductors as components. In particular, the circuit includes a voltage imprinting inverter. A current injection with load-independent fundamental oscillation, which can be adjusted by means of filter components, results with a suitable choice of the quadrupole of the latter. Depending on the topology of the quadripole, a different current load of the feeding inverter results.

Wie bereits erwähnt, ist bei einem solchen Generator für den bestimmungsgemäßen Gebrauch ein Betrieb unter Resonanzbedingungen erforderlich, um eine Blindleistungskompensation zu erreichen. Gegebenenfalls ist die Ansteuerfrequenz im Betrieb geeignet nachzustellen.As already mentioned, in such a generator for the intended use an operation under resonance conditions is required in order to achieve a reactive power compensation. If necessary, the drive frequency is suitably adjusted during operation.

Bei einer Leiterschleife 10, 15, 20 gemäß 2, die einen zweipoligen Induktor darstellt, kann auch ein einphasiger Generator genutzt werden. Solche Generatoren mit beispielsweise 440 KW bei 50 KHz sind kommerziell erhältlich.With a conductor loop 10 . 15 . 20 according to 2 , which represents a bipolar inductor, a single-phase generator can also be used. Such generators with, for example, 440 KW at 50 KHz are commercially available.

Wie zuvor beschrieben und aus dem Stand der Technik bekannt, kann über Einbringung von Elektrolyt ins Erdreich eine gezielte Steigerung der Heizwirkung erfolgen. Es kann beispielsweise Wasser oder eine elektrisch leitfähige wässrige Salzlösung oder andere Elektrolyte in das Reservoir eingebracht werden, um die Leitfähigkeit des Reservoirs zu erhöhen.As described above and known from the prior art, a targeted increase in the heating effect can take place via the introduction of electrolyte into the ground. For example, water or an electrically conductive aqueous salt solution or other electrolytes may be introduced into the reservoir to increase the conductivity of the reservoir.

Problematisch dabei, wie auch ohne Einbringung von Elektrolyt, ist die Erwärmung des Leiters 3 bzw. der Leiterschleife 10, 20, 15 durch Wärmeleitung vom Erdreich zum Leiter 3. Wie zuvor erwähnt sind die Materialien wie Isolator und Dielektrikum nur bis zu bestimmten Temperaturen stabil, abhängig von der Materialwahl. Bei hohen Heizleistungen kann deshalb alternativ oder zusätzlich (zeitlich folgend), über Einbringung eines Fluids in das Erdreich erfindungsgemäß die Leitfähigkeit der Umgebung der Leiter 3 gezielt herabgesetzt werden. Als Fluide dienen dabei unter anderem Wasser, und/oder Gase wie Luft, Stickstoff, Kohlendioxid, und/oder Lösungen aus chemischen Substanzen, welche im Reservoir zu schwerlöslichen Salzen reagieren und dadurch zu einer Ausfällung von Ionen im Reservoir führen.The problem here, as well as without the introduction of electrolyte, is the heating of the conductor 3 or the conductor loop 10 . 20 . 15 by heat conduction from the soil to the conductor 3 , As mentioned previously, the materials such as insulator and dielectric are stable only up to certain temperatures, depending on the choice of material. At high heat outputs, therefore, alternatively or additionally (in terms of time), via introduction of a fluid into the soil according to the invention, the conductivity of the environment of the conductors 3 be specifically reduced. The fluids used include water, and / or gases such as air, nitrogen, carbon dioxide, and / or solutions of chemical substances which react in the reservoir to poorly soluble salts and thereby lead to precipitation of ions in the reservoir.

Dadurch kann bei induktiver Heizung des Erdreichs über den Leiter 3 die Heizleistung in unmittelbarer Umgebung des Leiters 3 reduziert werden. Durch das Fluid wird die Leitfähigkeit in der Umgebung, z. B. bis hin zu 3 m um den Leiter 3 herum, herabgesetzt. Die Abnahme der Leitfähigkeit ist besonders stark in unmittelbarer Umgebung vom Leiter 3, dort wo die meiste Heizleistung durch Induktion auftritt. Die induzierten Ionenströme im Erdreich um den Leiter 3 herum werden durch das Fluid bzw. die Herabsetzung der Leitfähigkeit im Erdreich verringert. In weiter entfernten Bereichen des Leiters 3, wo die Heizleistung durch Induktion geringer ist, erfolgt weniger bis hin zu keiner Herabsetzung der Leitfähigkeit durch das Fluid. Dieses wird zwar auch in entfernteren Bereichen des Erdreichs durch z. B. Diffusion eingebracht, jedoch in einem viel geringerem Ausmaß als in unmittelbarer näher um den Leiter 3 herum. Dadurch wird die geringere Heizleistung, welche in vom Leiter 3 entfernteren Bereichen des Erdreichs auftritt, nicht weiter reduziert bzw. nur geringfügig reduziert. In unmittelbarer Umgebung, mit der Entfernung vom Leiter 3 hin abnehmend, wird die Leitfähigkeit, damit die induzierte Heizleistung und somit die Erwärmung reduziert. Die geringere Wärmemenge in der Umgebung des Leiters 3 führt zu einer geringeren Wärmeleitung zum Leiter 3 hin und somit zu einer geringeren Erwärmung des Leiters 3 selbst. Die Temperatur T_L des Leiters 3 kann so auf einen maximalen Wert beschränkt werden, bei welchem die einzelnen Materialien des Leiters 3 thermisch nicht geschädigt werden und langzeitstabil sind.This allows for inductive heating of the soil via the conductor 3 the heating power in the immediate vicinity of the conductor 3 be reduced. Due to the fluid, the conductivity in the environment, eg. B. down to 3 m around the conductor 3, reduced. The decrease in conductivity is particularly strong in the immediate vicinity of the conductor 3 , where most of the heating power occurs by induction. The induced ion currents in the soil around the conductor 3 are reduced by the fluid or the reduction of the conductivity in the ground. In more distant areas of the conductor 3 where the heat output by induction is lower, there is less to no reduction in conductivity by the fluid. Although this is also in more remote areas of the soil by z. Diffusion is introduced, but to a much lesser extent than in the immediate vicinity of the conductor 3 around. This will lower the heating power, which in from the head 3 More remote areas of the soil occurs, not further reduced or only slightly reduced. In the immediate vicinity, with the distance from the ladder 3 decreasing, the conductivity is reduced, so that the induced heating power and thus the heating is reduced. The lower amount of heat in the environment of the conductor 3 leads to a lower heat conduction to the conductor 3 and thus to a lower heating of the conductor 3 itself. The temperature T _{L of} the conductor 3 can thus be limited to a maximum value at which the individual materials of the conductor 3 thermally not damaged and long-term stability.

Durch das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren wird die Heizleistung in der Umgebung des elektrischen Leiters 3 vergleichmäßigt. In direkter Umgebung wird bei hohen induzierten Feldstärken um den Leiter 3 herum durch Verringerung der Leitfähigkeit die Heizleistung verringert, während weiter entfernt die Leitfähigkeit nicht bzw. nur geringfügig geändert wird und somit die Heizleistung im Wesentlichen gleich bleibt. Bei gleicher elektrischer Leistung für die Induktion über den Leiter 3 wird der Leiter 3 weniger stark erwärmt, mit den zuvor beschriebenen Vorteilen. Dadurch kann die Leistung solange weiter gesteigert werden, solange der kritische Temperaturwert am Leiter 3 nicht erreicht wird, bei welchen Materialien wie z. B. Isolation oder Dielektrikum beschädigt werden. So wird erreicht, dass entfernt vom Leiter 3 über mehr Induktion eine bessere Erwärmung des Erdreichs erfolgt und somit eine bessere Verflüssigung bzw. Fließbarmachung des Schwerstöls oder Bitumen. Über Reduktion der Leitfähigkeit in der Umgebung des Leiters 3 wird gleichzeitig weniger Erwärmung in der direkten Umgebung des Leiters 3 erreicht und somit ein geringerer Wärmetransport zum Leiter 3 hin, was eine geringere Erwärmung des Leiters 3 selbst zur Folge hat. Somit kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ohne Schädigung des Leiters 3 in einer größeren Umgebung des Leiters 3 Schwerstöl oder Bitumen verflüssigt werden und eine Fördermenge erhöht werden.By the method according to the invention described above, the heating power in the vicinity of the electrical conductor 3 uniform. In direct environment is at high induced field strengths around the conductor 3 By decreasing the conductivity, the heating power is reduced, while farther away the conductivity is not or only slightly changed and thus the heating power remains essentially the same. With the same electrical power for induction via the conductor 3 becomes the leader 3 less heated, with the advantages described above. As a result, the power can be further increased as long as the critical temperature value at the conductor 3 is not achieved in which materials such. B. insulation or dielectric can be damaged. This will achieve that away from the conductor 3 over more induction a better warming of the soil takes place and thus a better liquefaction or Fließbarmachung the heavy oil or bitumen. About reduction of conductivity in the environment of the conductor 3 At the same time there will be less heating in the direct environment of the conductor 3 achieved and thus a lower heat transfer to the head 3 leading to less heating of the conductor 3 itself entails. Thus, with the inventive method without damaging the conductor 3 in a larger environment of the conductor 3 Heavy oil or bitumen are liquefied and a flow rate can be increased.

Die Erfindung ist nicht auf das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel des Verfahrens beschränkt. Auch Kombinationen von Verfahren aus dem Stand der Technik mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind möglich. So ist z. B. ein zeitlich aufeinander folgendes Einbringen von Elektrolyt zur Erhöhung der Leitfähigkeit, gefolgt von einer Einbringung von Fluid zur Verringerung der Leitfähigkeit in der Umgebung des Leiters 3 möglich. Dadurch kann z. B. eine erste Förderung von Schwerstöl und Bitumen in der direkten Umgebung des Leiters 3 bei geringerer Induktion und Heizleistung erfolgen. Darauffolgend, nach Einbringung des Fluids zur Verringerung der Leitfähigkeit, kann bei höherer Leistung ohne Schädigung der Leitung 3 Schwerstöl oder Bitumen entfernter von der Leitung 3 verflüssigt und somit gefördert werden.The invention is not limited to the previously described embodiment of the method. Combinations of prior art methods with the method according to the invention are also possible. So z. As a sequential introduction of electrolyte to increase the conductivity, followed by an introduction of fluid to reduce the conductivity in the vicinity of the conductor 3 possible. As a result, z. B. a first promotion of heavy oil and bitumen in the immediate vicinity of the head 3 done with lower induction and heating power. Subsequently, after introduction of the fluid to reduce the conductivity, can at higher power without damaging the line 3 Heavy oil or bitumen more distant from the pipe 3 be liquefied and thus promoted.

Auch ein wiederholt, abwechselndes Einbringen von Elektrolyt zur Erhöhung der Leitfähigkeit und von Fluid zur Verringerung der Leitfähigkeit ist möglich. Dadurch kann zeitweise eine Abkühlung der Leitung 3 erreicht werden. Auch ein pulsweises, wiederholtes Einbringen nur von Fluid zur Verringerung der Leitfähigkeit ist möglich.A repeated, alternating introduction of electrolyte to increase the conductivity and of fluid to reduce the conductivity is possible. As a result, a temporary cooling of the line 3 be achieved. A pulsewise, repeated introduction of only fluid to reduce the conductivity is possible.

Ein Einbringen von Elektrolyt zur Erhöhung der Leitfähigkeit, gefolgt von einer Einbringung von Fluid zur Verringerung der Leitfähigkeit in der Umgebung des Leiters 3 kann auch von Vorteil sein, wenn in entfernteren Bereichen vom Leiter 3 eine gute Förderung von Schwerstöl oder Bitumen erreicht werden soll. So kann der Elektrolyt zur Erhöhung der Leitfähigkeit in entferntere Bereiche eingebracht werden, z. B. durch hohen Druck und/oder Diffusion, und in der direkten Umgebung des Leiters 3 kann das darauffolgend eingebrachte Fluid zur Verringerung der Leitfähigkeit den Elektrolyt zur Erhöhung der Leitfähigkeit verdrängen. Dadurch wird in entfernteren Bereichen die induzierte Heizleistung erhöht, während in der direkten Umgebung des Leiters 3 und am Leiter 3 selbst die Erwärmung verringert wird. Dabei kann gerade von Vorteil sein, dass ein flüssiger Elektrolyt Wärme besser leitet als z. B. ein Gas. So kann entfernt vom Leiter die geringere Induktion kompensiert werden durch eine bessere Leitfähigkeit und unmittelbar in der Umgebung des Leiters 3 kann ein Gas zu einem verringertem Wärmetransport zum Leiter 3 hin führen.An introduction of electrolyte to increase conductivity, followed by introduction of fluid to reduce conductivity in the vicinity of the conductor 3 may also be beneficial if in more remote areas of the ladder 3 a good promotion of heavy oil or bitumen should be achieved. Thus, the electrolyte can be introduced to increase the conductivity in more remote areas, eg. B. by high pressure and / or diffusion, and in the immediate vicinity of the conductor 3 For example, the subsequently introduced conductivity reducing fluid may displace the electrolyte to increase conductivity. This increases the induced heating power in more remote areas while in the immediate vicinity of the conductor 3 and at the ladder 3 even the warming is reduced. It may just be an advantage that a liquid electrolyte conducts heat better than z. As a gas. Thus, the lower induction can be compensated away from the conductor by a better conductivity and immediately in the environment of the conductor 3 a gas can lead to a reduced heat transfer to the conductor 3 lead out.

Die zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren führen selbst oder in Kombination zu einer verbesserten Schwerstöl- oder Bitumen-Förderung, durch hohe einsetzbare elektrische Leistung und damit verbundene Induktion bei verringerter Gefahr der thermischen Schädigung des Leiters 3 bzw. der Materialien seiner Komponenten, wie z. B. Dielektrikum und/oder Isolation.The methods according to the invention described above, even or in combination, lead to improved heavy oil or bitumen production due to high usable electrical power and associated induction with reduced risk of thermal damage to the conductor 3 or the materials of its components, such as. As dielectric and / or insulation.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102007040605 B3 [0004]

Claims

Method of "in situ" production of bitumen or heavy oil from oil sands deposits ( 100 ) as a reservoir ( 1 ), whereby the reservoir ( 1 ) inductively via at least one electrical current-carrying conductor ( 3 ) is heated to reduce the viscosity of the bitumen or heavy oil, and wherein at least one perforated fluid guide ( 30 ) containing the at least one conductor ( 3 ) at least partially surrounds or comprises a fluid ( 45 ) in the reservoir ( 1 ) over the perforation ( 41 . 42 . 43 ) in the fluid guide ( 30 ), characterized in that the fluid ( 45 ) an electrical conductivity in the reservoir ( 1 ) at least in the vicinity of the fluid guide ( 30 ) decreased.

Process according to claim 1, characterized in that as fluid ( 45 ) Water with a lower conductivity than the conductivity of the reservoir ( 1 ), into the reservoir ( 1 ) is introduced.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that as fluid ( 45 ) Gas in the reservoir ( 1 ) is introduced.

A method according to claim 3, characterized in that air is used as the gas or the gas comprises air.

A method according to claim 3, characterized in that carbon dioxide and / or nitrogen is used as the gas or the gas comprises carbon dioxide and / or nitrogen.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that as fluid ( 45 ) a solution of chemical substances in the reservoir ( 1 ) whose chemical substances form a sparingly soluble salt in the reservoir ( 1 ) and thereby precipitate ions in the reservoir ( 1 ) to lead.

A method according to claim 6, characterized in that a chemical analysis of at least one fluid, in particular water, from the reservoir ( 1 ) is used to determine ions and, depending on the particular ions, the chemical substances in the solution ( 45 ) are selected, and then with the solution ( 45 ) Ions in the reservoir ( 1 ) to precipitate.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that by reducing the electrical conductivity in the reservoir ( 1 ) the inductive heating via the current-carrying conductor ( 3 ) is reduced.

A method according to claim 8, characterized in that the temperature T in the direct or indirect environment of the conductor ( 3 ) and / or the fluid guide ( 30 ) is limited to a maximum value, in particular to a value less than 250 ° C.

A method according to claim 9, characterized in that the temperature T is limited to a maximum value at which components of an apparatus for "in situ" production of bitumen or heavy oil from oil sands deposits ( 100 ) as a reservoir ( 1 ), in particular insulation materials of the conductor ( 3 ), Dielectrics ( 33 ) between conductor components and / or materials of the fluid guide ( 30 ), are temperature stable.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid ( 45 ) the electrical conductivity in the vicinity of the fluid guide ( 30 ), in particular in the range of 3 m around the fluid guide ( 30 ) around, decreased.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical conductor ( 3 ) is traversed by an alternating current having a current in the range of more than 100 A, in particular 270 A, and / or with a frequency in the range of 10 kHz to 100 kHz, in particular 75 kHz, whereby in particular the soil of the reservoir ( 1 ) in the vicinity of the electrical conductor ( 3 ) is heated by induced currents in the ground, in particular with a heating power in the range of several MW at voltages across the electrical conductor ( 3 ) in the range of greater than 10 kV.