CN1271312C - 电井加热装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用来加热环绕注热井的含有烃的地层的方法和装置，该装置包括：布置在第一管道内的第一电导体，该第一管道设置在横穿地层的加热井内，其中该第一电导体形成为能够在使用期间给至少一部分地层提供热量；并且该装置被构造成在使用期间允许热量从第一电导体传递给一部分地层，其特征在于其中第一管道自由地悬吊在该加热井内，在第一管道与地层之间具有一环形空间；布置在一第二管道内的第二导体和布置在一第三管道内的第三导体，其中第一、第二和第三管道设置在地层的不同开口处，第一电导体与第二导体和第三导体电联接，并且在使用期间第一、第二和第三导体形成为以三相Y形结构工作，因此，能够在较长的时间段内以均匀的方式将受控的热量传递给地下的地层。

Description

电井加热装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用来加热环绕注热井的含有烃的地层的方法和装置，这样的地层例如有煤层或者油页岩沉积物。

背景技术

在Ljungstrom的美国专利2923535和Van Meurs等的美国专利4886118中描述了对油页岩地层加热的申请。这些现有技术参考文献公开了电加热器将热量传递给油页岩地层，从而使油页岩地层中的油母岩热解。该热量也可以使该地层断裂，以增加该地层的渗透性。增加的渗透性允许地层流体前进到开采井中，在这里从该油页岩地层中去除该流体。例如，在Ljungstrom公开的一些方法中，含有氧气的气体介质被引入可渗透的地层，最好同时仍由预热步骤产生的热量开始燃烧。

美国专利2548360描述了一种放在井筒内的粘性油中的电加热元件。该加热元件将油液加热并且使其变稀，从而允许从井筒中泵送油液。美国专利4716960描述了一种石油井的电加热管道系统，其通过使相对低压的电流流过该管道系统来防止固体的形成。Van Egmond的美国专利5065818描述了一种将其用水泥粘合在井筒中的电加热元件，而没有环绕该加热元件的套管。

Vinegar等的美国专利6023554描述了一种位于套管内的电加热元件。该电加热元件产生加热套管的辐射能量。颗粒状的固体填充物质可以布置在套管和该地层之间。套管可传导地加热填充物质，接着传导地加热该地层。

Van Meurs等的美国专利4570715描述了一种电加热元件。该加热元件具有导电芯子、由绝缘材料制成的包围层以及围绕的金属护套。该导电芯子可以具有在高温下相对较低的电阻。该绝缘材料可以具有在高温下相对较高的电阻、抗压强度和导热性能。该绝缘层可以防止从芯子到金属护套形成弧光。该金属护套可以具有在高温下相对较高的拉伸强度和蠕变阻力。

Van Egmond的美国专利5060287描述了一种具有铜镍合金芯子的电加热元件。

根据本发明权利要求1和11的前述部分的装置和方法可以从美国专利2244255中得知。在这种已知的装置中，电流被传送通过由钢质井套管和生产油管提供的电回路，以熔化并移开可能堵塞井和周围地层的凝结体。

本发明的目的是提供一种改进的廉价且耐久的下部开孔的加热方法和装置，其能够在较长的时间段内以均匀的方式将受控的热量传递给地下的地层。

发明内容

根据本发明，一种构造成能够加热含有碳的地层的装置，其包括：布置在第一管道内的第一电导体，该第一管道设置在横穿地层的加热井内，其中该第一电导体形成为能够在使用期间给至少一部分地层提供热量；并且该装置被构造成在使用期间允许热量从第一电导体传递给一部分地层，其特征在于其中第一管道自由地悬吊在该加热井内，在第一管道与地层之间具有一环形空间；该装置还包括布置在一第二管道内的第二导体和布置在一第三管道内的第三导体，其中第一、第二和第三管道设置在地层的不同开口处，第一电导体与第二导体和第三导体电联接，并且在使用期间第一、第二和第三导体形成为以三相Y形结构工作。

根据本发明的加热装置的好处是：它能够被制成任意需要的长度，并且它适于使用在水平或者倾斜的注热井中。

在根据本发明的装置的优选实施例中，该第一电导体通过一系列陶瓷定中心装置被对中在第一管道的中心。在第一电导体和/或第一管道的底端附近，使滑动的电连接器与第一电导体和第一管道电联接。另外，可以把加压流体布置在第一管道内以保持在第一管道内的压力，从而在使用期间防止第一管道的变形。另一根管可以布置在加热井内，它位于第一管道的外面并且与第一管道同轴或者在其之外且用条带捆绑到第一管道上，其中该管形成为能够除去由地层的至少被加热部分生成的蒸汽，从而在第一管道和加热井和/或地层之间保持压力平衡，以防止在使用期间第一管道的变形。另外，可以使用另外的管件作为控制油层中压力的装置。需要控制压力造成热解条件，该热解条件有利地改变了烃产品的成分。此外，该另外的管件可以用在该过程中的某些时间以调节压力，从而增加对岩石的覆盖层的支撑，并且由此减轻挤压和下沉。

较好地，第一电导体构造成能够在使用期间在每米长的第一电导体上产生0.6到1.5KW的辐射热量。

在横穿含有烃的地层的第一、第二和第三加热井内，除了第一电导体和第一管道之外，第二导体可以布置在第二管道内，第三导体可以布置在第三管道内，其中在地面上将第一、第二和第三导体联接成三相供电结构，并且第一、第二和第三管道可以电联接，以便控制被称为“四线(four wire)”结构中的三个井。

根据本发明的一种用来加热含有烃的地层的现场方法，包括：将电流施加到第一电导体上，从而给至少一部分地层提供热量，其中该第一电导体布置在第一管道内，该第一管道布置在横穿地层的加热井内；并且允许热量从第一电导体传递给一部分地层；其特征在于其中第一管道自由地悬吊在该加热井内，在第一管道与地层之间具有一环形空间；一第二导体布置在一第二管道内，并且一第三导体布置在一第三管道内，其中第二管道和第三管道设置在地层的不同开口处，第一电导体与第二导体和第三导体电联接，并且第一、第二和第三导体形成为以三相Y形结构工作。

最好由第一电导体管道产生由第一电导体和第一管道以及在第一电导体下部和第一管道之间的滑动电接触形成的电路中产生热量的10％到40％。第一电导体和第一管道提供的所述电路可以在使用中将加热井每米长度上0.6到1.5KW的热量辐射给含有烃的地层，从而将含有烃的地层中的烃加热到高于300℃的温度并且热解。

在使用中最好保持在第一管道里面和/或第一管道和地层之间环形空间里面升高的压力，从而防止第一管道的变形。

通过在使用中将氧化流体从氧化流体源泵入第一管道可以保持所述的升高压力，从而该流体流能够防止被加热的烃沉积到至少第一电导体上或者接近至少第一电导体的地方。

第一管道可以包括开口，例如空气的氧化流体穿过该开口注入围绕该第一管道的环形空间内，在该环形空间内，由含有烃的地层释放的烃和/或注入所述环形空间内的烃被燃烧。

使用供给第一电导体和/或第一电管道的电磁信号，可以连续或者间断地监控在第一电导体和/或第一电管道内的温度分布。

附图说明

下面将参考附图通过例子来更加详细的描述本发明，其中：

图1-3画出了在加热井内的管道中的电导体热源的几种实施形式；

图4和图5a-5b画出了用来将电导体集中在管道中心的定中心装置的几种实施形式；

图6画出了在地层中的管道内电导体热源的实施例。

具体实施方式

图1画出了形成为能够加热一部分含有烃的地层的管道内电导体加热器的实施例。导体580可以位于管道582内。导体580可以是由导电材料制成的杆或者导管。导体580在其上部和下部可以具有低电阻部分584，以便在这些部分584产生很少的热量。实质上较低的电阻部分584是由于在这些部分导体580具有较大的横截面积。例如，导体580可以是直径为大约2.8cm的304或者310不锈钢杆。然而，导体580的直径和壁厚可以改变，这取决于例如含有烃的地层需要的加热速率。管道582可以包括导电材料。例如，管道582可以是具有大约7.6cm直径和Sch.(管壁厚度系列号码)40左右厚度的304或者310不锈钢管。管道582可以布置在地层516中的开口514内。开口514可以具有至少大约5cm的直径。然而开口的直径可以变化，这取决于例如在地层中需要的加热速率和/或管道582的直径。例如，该开口的直径可以从大约10cm到大约13cm。也可以使用较大直径的开口。例如，如果要将一个以上的导体布置在管道内，就可以使用较大的开口。

通过定中心装置581可以将导体580对中在管道582的中心。定中心装置581可以使导体580与管道582绝缘。另外，定中心装置581可以构造成能够使导体580定位于管道582内。定中心装置581可以由陶瓷材料或者陶瓷和金属材料的结合来制造。一个以上的定中心装置581可以构造成能够在使用期间基本上防止管道582内的导体580变形。一个以上的定中心装置581可以沿着导体580隔开大约0.5m到大约3m之间的间隔。定中心装置581可以由陶瓷和304和310不锈钢制造。定中心装置581可以构造成如图4和/或图5a和5b所示。

如图2所示，滑动连接器583可以与位于接近管道582最底面处的导体580的末端联接。滑动连接器583考虑了在连接器580和管道582之间不同的热膨胀。将滑动连接器583连接到位于井底部的导体580上的低电阻部分584，该低电阻部分584可以具有较大的横截面积。该部分584的较低电阻允许滑动连接器在不大于90℃左右的温度下工作。在这种方式下，可以将滑动连接器元件的腐蚀降低到最小，并且由此也使得在滑动连接器583和管道582之间的接触电阻最小。滑动连接器583也可以构造成如图2所示和在此的任一实施例所述的那样。导体580的实质上较低电阻部分584可以把导体580和井口装置690连接起来，如图1中所示。井口装置690可以构造成如图3所示和在此的任一实施例所述的那样。可以从电缆585通过导体580的低电阻部分584把电流施加到导体580上。电流可以从导体580流过滑动连接器583到达管道582。可以使管道582与覆盖层套管541和井口装置690电绝缘，从而使电流返回到电缆585。在导体580和管道582中可以产生热量。该产生的热量可以在管道582和开口514内产生辐射，从而加热至少一部分地层516。举例说明，可以将大约330伏的电压和大约795安培的电流供给在229m(750英尺)被加热部分内的导体580和管道582，从而产生导体580和管道582的大约1150瓦特/米的能量。

覆盖层管道541可以布置在地层516的覆盖层540内。在某些实施例中，可以用实际上阻止覆盖层540加热的材料来包围覆盖层管道541。导体580的实质上较低电阻部分584可以布置在覆盖层管道541中。该导体580的实质上较低电阻部分584可以由例如碳素钢制造。该实质上较低电阻部分584可以具有大约2cm到大约5cm之间的直径，或者例如大约4cm的直径。使用定中心装置581可以把导体580的实质上较低电阻部分584对中在覆盖层管道541的中心。定中心装置581可以沿着导体580的实质上较低电阻部分584以大约6m到大约12m的间隔布置，或者例如大约9m。可以使用在本领域中任一公知的方法例如电弧焊将导体580的实质上较低电阻部分584与导体580联接在一起。实质上较低电阻部分584可以构造成在覆盖层管道541中产生很小的热量和/或基本上没有热量。密封材料542布置在覆盖层套管541和开口514之间。密封材料542可以构造成能够基本上防止流体从开口514流到地面550，或者最大程度地阻止携带热量的流体从开口514流到地面550。

例如，覆盖层管道可以包括具有大约7.6cm直径和Sch.40左右厚度管的碳素钢管道。例如，水泥544可以包括矿渣或者石英粉，或者其混合物(例如，大约1.58克每立方厘米的矿渣/石英粉)。水泥544可以径向延伸大约5cm到大约25cm的宽度。水泥544也可以由设计为能够防止热流进入地层516中的材料来制造。

地面导体545和覆盖层套管541可以围起水泥544，并且可以与井口装置690联接。地面导体545可以具有大约10cm到大约30cm的直径，并且优选大约22cm的直径。电绝缘密封法兰可以构造成能够把导体580的实质上较低电阻部分584与井口装置690机械联接起来，并且把较低电阻部分584和电缆585电联接起来。电绝缘密封法兰可以构造成能够把引用导体585和井口装置690联接起来。例如，引用导体585可以包括铜电缆、金属线或者其他细长的元件。引入导体585可以包括具有实质上低电阻的任何材料。引入导体可以夹紧到低电阻率导体的底部，以获得电接触。

在一实施例中，可以在管道582内或者通过管道582产生热量。在这种方式下，可以在管道582内或者通过管道582产生由加热器产生的总热量的大约10％到大约30％，例如大约20％。管道580和管道582可以用不锈钢制造。导体580和管道582的尺寸可以选择成这样，即：可以产生导体580和管道582大约650瓦特每米到大约1650瓦特每米的热量。这样，在管道582内的温度可以为大约480℃到大约815℃，在导体580内的温度可以为大约500℃到840℃。可以沿着大于大约300m或者可能大于大约600m的管道582长度，给含有烃的地层提供基本均匀的加热。然而，管道582的长度可以改变，例如根据含有烃的地层类型、在地层中的开口深度和/或需要处理的地层长度来确定。

产生的热量可以形成为能够加热至少一部分含有烃的地层。基本上通过在地层开口内产生的热量辐射来对至少该部分加热，并且在很小的程度上是通过气体传导。在这种方式下，可以消减为提供在绝缘导体和地层之间的传导热传递而用填充材料填充该开口相关的费用。另外，通过辐射进行的热传递通常比通过传导进行的热传递更加有效，加热器通常在敞开的井筒内以较低的温度工作。另一个好处是加热组件可以自由热膨胀。另外一个好处是加热器可以更换。

如在任一实施例中所述的那样，管道内导体加热器可以装在开口514内。在一实施例中，管道内导体加热器可以分成几部分装入井中。例如，管道内导体加热器的第一部分可以布置到该井内。该部分长度可以为大约12米。第二部分(例如具有基本相同长度)可以与在井中的第一部分联接。通过把第二部分焊接到第一部分上和/或使用设置在第一部分和第二部分上的螺纹可以联接第二部分。设置在井口装置上的轨道焊机可以构造成能够将第二部分焊接到第一部分上。重复进行该过程，使后来的部分连接到先前部分上，直到把需要长度的加热器被布置在该井中。在一些实施例中，在将其放在井中之前可以连接三个部分。可以通过焊接连接这三部分。这三部分的每一部分可以具有大约12.2m的长度。使用在井口的起重机可以垂直地提升结果得到的37m的部分。这三部分可以连接到在此所述的井中的另外三部分上。在放进井中之前焊接这三部分可以减小泄漏和/或有缺陷焊缝的数量，并且可以减少安装该加热器所需的时间。

在另一实施例中，管道内导体加热器可以缠绕在缠绕部件上。该缠绕部件可以装在可输送结构上。可输送结构可以输送到井的位置。该管道内导体加热器可以从缠绕部件上展开进入井中。

图2示出了滑动连接器的一个实施例。滑动连接器583可以包括在点595与管道582的内表面邻接的刮刀593。刮刀593可以包括任意的金属或者导电材料(例如钢或者不锈钢)。定中心装置591可以与导体580联接。在某些实施例中，导体580可以具有实质上低电阻的部分584，这是由于基本上在滑动连接器583位置附近增加的厚度。定中心装置591可以包括任何的导电材料(例如金属或者合金)。定中心装置591可以通过弹簧弓592与刮刀593连接。弹簧弓592可以包括任一金属或者导电材料(例如铜铍合金)。通过在本领域中公知的任一焊接方法可以连接定中心装置591、弹簧弓592和/或刮刀593。滑动连接器583可以通过定中心装置591、弹簧弓592和/或刮刀593把导体580的实质上低电阻部分与管道582电连接起来。在导体580的加热期间，导体580可以以与管道582实际上不同的速率膨胀。例如，在导体580的加热期间，在导体580上的点594可以相对于在管道582上的点595移动。通过沿着管道582的表面滑动，刮刀593可以保持与管道582的电接触。为了冗余度可以使用几个滑动连接器，并且能够减小在每一个刮刀上的电流。另外，对于实质上邻接滑动连接器583的长度而言，可以增加管道582的厚度，从而实质上减小在管道582该部分内产生的热量。具有厚度增加的管道582的长度可以是例如大约6m。

图3示出了井口装置的实施例。井口装置690可以用法兰690n或者任一其他合适的机械装置与电气连接盒690a联接。电气连接盒690a可以构造成能够控制供给电加热器的能量(电流和电压)。该电加热器可以是在此所述的管道内导体加热器。例如，法兰690n可以包括不锈钢或者任一其他合适的密封材料。导体690b可以设置在法兰690n内，并且可以把覆盖层套管541与电气连接盒690a电连接起来。导体690b可以包括任一金属或者导电材料(例如铜)。压缩密封件690c可以在电气连接盒690a的内表面上封住导体690b。

可以用金属O形圈690d密封住法兰690n。例如可以是管件的管道690f可以把法兰690n与法兰690m联接起来。法兰690m可以连接到覆盖层套管541上。可以用O形圈690g(例如金属O形圈或者钢制O形圈)密封住法兰690m。导体(例如导体580)的实质上低电阻部分584可以与电气连接盒690a联接。可以使实质上低电阻部分584穿过法兰690n，并且可以用O形圈组件690p将其密封在法兰690n内。组件690p设计成能够将导体580的实质上低电阻部分584与法兰690n和法兰690m绝缘。O形圈组件690c设计成能够使导体690b与法兰690m和电气连接盒690a电绝缘。定中心装置581可以联接到低电阻部分584上。电绝缘的定中心装置581可以具有在此的任一实施例所述的特性。可以用连接器690h和电线690j把热电偶690i联接到热电偶法兰690q上。热电偶690i可以封在电绝缘护套内(例如金属护套)。可以用压缩密封件690k将热电偶690i密封在热电偶法兰690q内。可以使用热电偶690i来监控在井下被加热部分内的温度。

图4示出了在例如管道582内的定中心装置的一实施例。电绝缘体581a可以布置在导体580上。例如，绝缘体581a可以由氧化铝或者任何其他可以构造成在高温下使用的电绝缘材料来制造。由圆盘581d来保持绝缘体581a在导体580上的位置。圆盘581d可以焊接到导体580上。可以用圆环581b把弹簧弓581c联接到绝缘体581a上。弹簧弓581c和圆环581b可以由例如310不锈钢的金属或者任何其他可以构造成在高温下使用的导热材料来制造。可以把定中心装置581布置成设置在导体580上的单一圆柱形元件。定中心装置581可以布置成两个半圆柱形元件。这两个半圆柱形元件可以通过带子581e联接到导体580上。带子580e可以由任何构造成能够在高温下使用的材料(例如钢)来制造。

图5a示出了设置在导体580上的定中心装置581e的一实施例的纵向剖面图。图5b示出了在图5a中所示实施例的横截面图。定中心装置581e可以由任意合适的电绝缘材料来制造，该材料可以实质上承受在高温下的高电压。这样的材料的例子可以是氧化铝和/或玻璃陶瓷。圆盘581d可以保持住定中心装置581e相对于导体580的位置。圆盘581d可以是焊接到导体580上的金属圆盘。圆盘581d可以被点焊到导体580上。定中心装置581e可以使导体580与管道582基本上电绝缘。

在一实施例中可以用流体对管道加压，以便使管道内的压力与周围井筒中的压力平衡。在这种方式下，可以基本上防止管道的变形。导热流体可以形成为对管道加压。该导热流体可以增加在管道内的热传递。导热流体可以包括例如氦气、氮气、空气或者它们的混合物的气体。也可以使加压流体形成为能够对管道加压，从而该加压流体可以防止在导体和管道之间形成电弧。如果使用空气和/或空气混合物对管道加压，那么该空气和/或空气混合物可以与导体和管道的材料发生反应，从而在导体和管道的表面上形成氧化物，这样，该导体和管道至少更加多一些抵抗腐蚀的耐性。

可以提高导体和/或管道的辐射率。例如，可以使导体和/或管道的表面粗糙以提高辐射率。使导体和/或管道的表面变黑也可以提高辐射率。作为替换实施形式，在安装之前导体和/或管道的氧化可以提高辐射率。在含有烃的地层中的管道和/或开口内存在有氧化流体的情况下，通过加热导体和/或管道也可以氧化导体和/或管道。提高辐射率的另一替换实施形式可以是阳极氧化导体和/或管道，从而使该表面变粗糙和/或变黑。

在另一实施例中，打孔管可以布置在形成在最接近第一管道且在其外面的含有烃的地层中的开口内。该打孔管可以构造成能够除去形成在该开口内的流体。在这种方式下，可以保持在该开口内的压力，从而可以基本上防止第一管道的变形，并且可以减小加热器附近地层中的压力。也可以使用打孔管通过增加或者排出地层中的流体来增加或者减小在地层中的压力。这样也允许控制在地层中的压力并且由此控制生产的烃的质量，如上面实施例中所述的那样。这也允许控制在该过程中的某些时间点上的压力，以便提供上覆地层的辅助支撑，并且由此减轻挤压和下沉。在使用开孔结构的热源的所有描述的实施例中，可以使用打孔管来进行压力控制。该打孔管也可以构造成能够将气体注入以便就地提高烃的性质；例如，可以在增压下注入氢气。

图6示出了构造成能够加热一部分含有烃的地层的管道内导体加热器的另一替换实施例。除了导体580以外，第二导体586也可以被放在管道582中。导体580可以形成为如在此所述的那样。可以使用位于管道582最低面附近的连接器587将第二导体586与导体580联接起来。第二导体586可以构成为供给导体580的电流的回路。例如，第二导体586可以通过在覆盖层套管541内的第二实质上低电阻导体588把电流返回到井口装置690。第二导体586和导体580可以由细长的传导材料构成。例如，第二导体586和导体580可以是具有大约2.4cm直径的不锈钢杆。连接器587可以具有柔性。使用定中心装置581可以使管道582与导体580和第二导体586电绝缘。覆盖层套管541、水泥544、地面导体545和密封材料542可以构造成如图1中所示的实施例所描述的那样。该实施例的优点包括没有滑动连接器，由此可以延长加热器的寿命，并且使所有使用的能源与地层516绝缘。

在另一实施例中，第二导体可以布置在第二管道内，并且第三导体可以布置在第三管道内。第二开口可以与用于第一管道的开口不同。第三开口可以与用于第一管道的开口以及第二开口不同。例如，第一、第二和第三开口中的每一个可以布置在地层的实质上不同的井位中，并且具有基本上相同的尺寸。该第一、第二和第三导体可以以电气的三相Y形结构电联接。外面的管道可以连接在一起或者可以接地。该电气的三相Y形结构可以提供比使用单一导体更安全、更有效的加热含有烃的地层的方法。该第一、第二和/或第三管道可以分别与该第一、第二和第三导体电绝缘。每一个导体和每一个管道的尺寸可以形成为这样，即：每一个导体可以产生大约650瓦特每米管道到大约1650瓦特每米管道的热量。在实施例中，在管道中的第一电导体和第二导体可以通过柔性连接电缆联接。该第一和第二导体的底部可以扩大生成低电阻部分，且因此产生很小的热量。在这种方式下，该柔性连接器可以由例如覆盖有橡胶绝缘层的绞合铜线来制造。

在一实施例中，第一电导体和第二导体可以与在管道内的至少一个滑动连接器联接。该滑动连接器可以构造成如在此所述的那样。例如，这样的滑动连接器可以形成为产生比第一电导体或者第二导体少 的热量。该管道可以与第一电导体、第二导体和/或滑动连接器电绝缘。该滑动连接器可以布置在第一管道内的这样一个位置，即：需要对含有烃的地层基本上较少加热。

在一实施例中，可以增加一部分管道的厚度，以便沿着增加厚度的部分传递(例如辐射)基本上很少的热量。最好沿着需要对含有烃的地层较少加热的管道长度形成具有增加厚度的部分。

在一实施例中，导体可以由焊接在一起的不同金属部分形成。该不同金属的横截面积可以选择，以允许使结果得到的导体变长，并且在高的工作温度下抵抗蠕变和/或沿着该导体的整个长度在每单位长度上散失基本相同的热量。例如，第一部分可以由抵抗蠕变的金属(例如但不限于铬镍铁合金(Inconel)617或者HR120)制造，该导体的第二部分可以由304不锈钢制造。抵抗蠕变的第一部分可以有助于支撑第二部分。第一部分的横截面积可以大于第二部分的横截面积。第一部分较大的横截面积可以允许第一部分的较大强度。第一部分较高的电阻率特性可以允许第一部分象较小横截面积的第二部分一样，在每单位长度上消耗相同的热量。

在某些实施例中，用于特定部分的横截面积和/或金属可以选择，从而特定部分在每单位长度上提供比邻接部分较大(或者较小)的热量消耗。在某些部分需要或多或少的热量散失，以便减慢或者加快在地层中的某些物理化学过程。在烃层和非烃层(例如覆盖层和含有烃的地层)之间的界面附近提供更多的热量，以便抵消末端效应并且允许更加均匀的热扩散进入含有烃的地层。较高的热量扩散也可以位于细长元件的底端，以便抵消末端效应并且允许更加均匀的热扩散。

Claims (17)

1.一种构造成能够加热含有碳的地层的装置，其包括：

布置在第一管道内的第一电导体，该第一管道设置在横穿地层的加热井内，其中该第一电导体形成为能够在使用期间给至少一部分地层提供热量；并且该装置被构造成在使用期间允许热量从第一电导体传递给一部分地层，其特征在于其中第一管道自由地悬吊在该加热井内，在第一管道与地层之间具有一环形空间；

该装置还包括布置在一第二管道内的第二导体和布置在一第三管道内的第三导体，其中第一、第二和第三管道设置在地层的不同开口处，第一电导体与第二导体和第三导体电联接，并且在使用期间第一、第二和第三导体形成为以三相Y形结构工作。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，第一管道可拆卸地悬吊在该加热井的一充满流体的部分内，该装置被构造成能热解该地层内的至少一些烃材料。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该第一电导体自由地悬吊在第一管道内，并且一个或者多个定中心装置把该第一电导体的至少一部分保持在第一管道的中心位置。

4.如权利要求2或3所述的装置，其特征在于，第一管道充满一种流体。

5.如权利要求1所述的装置，还包括联接到第一电导体顶端的引入电缆，其中该引入电缆由形成为不产生热量的低电阻导体构成。

6.如权利要求1所述的装置，还包括滑动电连接器，在该第一电导体和/或第一管道的底端附近，该滑动电连接器与第一电导体和第一管道电联接，并且电源可以连接在第一电导体的顶端和第一管道之间以形成电回路。

7.如权利要求4所述的装置，其特征在于，位于第一管道内的流体形成为能够保持在第一管道内的压力，从而防止在使用期间第一管道的变形。

8.如权利要求7所述的装置，还包括布置在加热井内且在第一管道外面的管件，其中该管件构造成能够除去由地层的至少被加热部分生成的蒸汽，从而保持在第一管道和该开口之间压力平衡，以防止在使用期间第一管道的变形。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置构造成能够在使用期间在每米长的第一电导体上产生0.6到1.5KW的辐射热量。

10.一种用来加热含有烃的地层的现场方法，包括：

将电流施加到第一电导体上，从而给至少一部分地层提供热量，其中该第一电导体布置在第一管道内，该第一管道布置在横穿地层的加热井内；并且

允许热量从第一电导体传递给一部分地层；

其特征在于其中第一管道自由地悬吊在该加热井内，在第一管道与地层之间具有一环形空间；

一第二导体布置在一第二管道内，并且一第三导体布置在一第三管道内，其中第二管道和第三管道设置在地层的不同开口处，第一电导体与第二导体和第三导体电联接，并且第一、第二和第三导体形成为以三相Y形结构工作。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于该第一电导体和第一管道由一不锈钢管件构成。

12.如权利要求10或者11所述的方法，其特征在于该第一管道可拆卸地悬吊在加热井的一充满流体的部分内。

13.如权利要求10所述的方法，还包括：使用至少一个定中心装置将第一电导体对中在第一管道的中心，并且在第一管道的底端附近使滑动电连接器与第一电导体和第一管道联接起来。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于该第一管道包括电导线，该电导线被构造成能够与第一电导体一起形成完整的电回路。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，在由第一电导体和第一管道形成的电路中产生的热量的10％到40％由第一管道产生。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，由第一电导体和第一管道提供的电回路在使用中在其中布置有该第一电导体和第一管道的每米长度的加热井上产生0.6到1.5KW的能量。

17.如权利要求10所述的方法，还包括：在第一管道内将流体保持在升高的压力下并且在第一管道和地层之间保持足够高的压力，以便抑制第一管道的变形。

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