DE102015210701A1

DE102015210701A1 - Heating device for inductive heating of a hydrocarbon reservoir with filter element, arrangement and method

Info

Publication number: DE102015210701A1
Application number: DE102015210701.9A
Authority: DE
Inventors: Dirk Diehl
Original assignee: Siemens AG; Wintershall Holding GmbH
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2015-06-11
Filing date: 2015-06-11
Publication date: 2016-12-15
Also published as: WO2016198212A1; AR106218A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung (5) zur induktiven Heizung einer Kohlenwasserstofflagerstätte (3) mit zumindest einer Leitereinrichtung (6), wobei die Leitereinrichtung (6) eine Leiterschleife (9) aufweist, welche zumindest bereichsweise in die Kohlenwasserstofflagerstätte (3) einbringbar ist, wobei die Leiterschleife (9) einen Reihenschwingkreis (8) mit einer Resonanzfrequenz ausbildet und wobei die Leitereinrichtung (6) eine Gesamtresonanzfrequenz aufweist, welche von der Resonanzfrequenz der Leiterschleife (9) abhängig ist, und mit zumindest einer Wechselspannungsquelle (7) zum Bereitstellen einer Wechselspannung, welche mit der zumindest einen Leitereinrichtung (6) elektrisch verbunden wobei die Leitereinrichtung (6) ein Filterelement (12) zum Anpassen der Gesamtresonanzfrequenz der Leitereinrichtung (6) und/oder zum Filtern der von der Wechselspannungsquelle (7) bereitgestellten Wechselspannung aufweist.The invention relates to a heating device (5) for inductive heating of a hydrocarbon deposit (3) with at least one conductor device (6), wherein the conductor device (6) has a conductor loop (9) which can be introduced into the hydrocarbon deposit (3) at least in regions, wherein the conductor loop (9) forms a series resonant circuit (8) with a resonant frequency, and wherein the conductor device (6) has an overall resonant frequency which depends on the resonant frequency of the conductor loop (9) and with at least one AC voltage source (7) for providing an AC voltage, which is electrically connected to the at least one conductor device (6), wherein the conductor device (6) has a filter element (12) for adapting the overall resonant frequency of the conductor device (6) and / or for filtering the AC voltage provided by the AC voltage source (7).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zur induktiven Heizung einer Kohlenwasserstofflagerstätte mit zumindest einer Leitereinrichtung, wobei die Leitereinrichtung eine Leiterschleife aufweist, welche zumindest bereichsweise in die Kohlenwasserstofflagerstätte einbringbar ist, wobei die Leiterschleife einen Reihenschwingkreis mit einer Resonanzfrequenz ausbildet und wobei die Leitereinrichtung eine Gesamtresonanzfrequenz aufweist, welche von der Resonanzfrequenz der Leiterschleife abhängig ist, und mit zumindest einer Wechselspannungsquelle zum Bereitstellen einer Wechselspannung, welche mit der zumindest einen Leitereinrichtung elektrisch verbunden ist. Überdies betrifft die vorliegende Erfindung eine Anordnung zur Förderung von Kohlenwasserstoff als einer Kohlenwasserstofflagerstätte mit einer solchen Heizvorrichtung. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur induktiven Heizung einer Kohlenwasserstofflagerstätte. The present invention relates to a heating device for the inductive heating of a hydrocarbon deposit having at least one conductor device, wherein the conductor device has a conductor loop, which at least partially in the hydrocarbon reservoir can be introduced, wherein the conductor loop forms a series resonant circuit with a resonant frequency and wherein the conductor means has an overall resonant frequency, which is dependent on the resonant frequency of the conductor loop, and with at least one AC voltage source for providing an AC voltage which is electrically connected to the at least one conductor means. Moreover, the present invention relates to an arrangement for conveying hydrocarbon as a hydrocarbon deposit with such a heater. Finally, the present invention relates to a method for inductive heating of a hydrocarbon reservoir.

Das Interesse richtet sich vorliegend auf die Förderung von Kohlenwasserstoffen aus einer Kohlenwasserstofflagerstätte. Aus der Kohlenwasserstofflagerstätte kann ein Kohlenwasserstoff, wie beispielsweise ein Gas, ein konventionelles Öl, ein Schweröl, ein extra schweres Öl, ein Ölsand und/oder Bitumen, gefördert werden. Die Kohlenwasserstofflagerstätte kann beispielsweise eine Lagerstätte für konventionelles Öl, eine Ölsandlagerstätte, eine Ölschieferlagerstätte, eine Schweröllagerstätte und/oder eine Bitumenlagerstätte sein. Ein in diesem Zusammenhang weit verbreitetes Verfahren zur Förderung von Schweröl und/oder Bitumen ist das sogenannte SAGD-Verfahren (SAGD – Steam Assisted Gravity Drainage). Hierbei wird Wasserdampf, dem ein Lösungsmittel zugesetzt sein kann, unter hohem Druck durch ein innerhalb der Kohlenwasserstofflagerstätte horizontal verlaufendes Rohr eingepresst. Hierbei löst sich das Schweröl oder das Bitumen aus dem Ölsand- oder Ölschiefervorkommen. Durch ein entsprechendes Förderrohr, welches in die Kohlenwasserstofflagerstätte eingebracht ist, kann das Schweröl oder das Bitumen abtransportiert werden. The interest here is directed to the production of hydrocarbons from a hydrocarbon reservoir. From the hydrocarbon reservoir, a hydrocarbon such as a gas, a conventional oil, a heavy oil, an extra heavy oil, an oil sands and / or bitumen may be extracted. The hydrocarbon reservoir may be, for example, a reservoir for conventional oil, an oil sands deposit, an oil shale deposit, a heavy oil deposit, and / or a bitumen deposit. A widely used method for conveying heavy oil and / or bitumen in this context is the so-called SAGD process (Steam Assisted Gravity Drainage). Here, water vapor, to which a solvent may be added, is injected under high pressure through a tube extending horizontally within the hydrocarbon deposit. This dissolves the heavy oil or bitumen from the oil sands or oil shale deposits. By a corresponding delivery pipe, which is introduced into the hydrocarbon reservoir, the heavy oil or bitumen can be removed.

Bei dem SAGD-Verfahren können zudem entsprechende Heizvorrichtungen eingesetzt werden, mit denen die Kohlenwasserstofflagerstätte aufgeheizt werden kann und somit die Fließfähigkeit des Bitumens und/oder des Öls erheblich erhöht werden kann. Hierzu werden entsprechende Bohrungen in die Kohlenwasserstofflagerstätte eingebracht, in welche wiederum eine Leiterschleife der Leitereinrichtung eingebracht wird. Die Leitereinrichtung ist mit einer Wechselstromquelle beziehungsweise einer Wechselspannungsquelle elektrisch verbunden. Die mit dem Wechselstrom behaftete Leitereinrichtung erzeugt ein elektromagnetisches Wechselfeld in der Kohlenwasserstofflagerstätte, durch welches Wirbelströme in der Kohlenwasserstofflagerstätte erzeugt werden. In addition, in the SAGD method, corresponding heating devices can be used with which the hydrocarbon deposit can be heated and thus the flowability of the bitumen and / or of the oil can be considerably increased. For this purpose, corresponding bores are introduced into the hydrocarbon deposit, into which in turn a conductor loop of the conductor device is introduced. The conductor device is electrically connected to an alternating current source or an alternating voltage source. The alternating current-carrying conductor device generates an alternating electromagnetic field in the hydrocarbon reservoir through which eddy currents are generated in the hydrocarbon reservoir.

Um die gewünschte Heizleistungsdichte von typisch 1 bis 10 Kilowatt je Meter Länge der Leitereinrichtung zu erreichen, ist es erforderlich – je nach Leitfähigkeit der Kohlenwasserstofflagerstätte – Stromstärken von einigen 100 A bei Frequenzen von typisch 20 bis 200 kHz einzubringen. Zur Kompensation des induktiven Spannungsabfalls entlang der Leitereinrichtung werden üblicherweise Kondensatoren zwischengeschaltet, wodurch ein Reihenschwingkreis beziehungsweise Serienresonanzschwingkreis entsteht. Dieser Reihenschwingkreis wird bei seiner Resonanzfrequenz oder einer davon nur geringfügig abweichenden Frequenz betrieben und stellt an seinen Klemmen eine rein ohmsche Last dar. Ohne diese Serienkondensatoren würde sich der induktive Spannungsabfall entlang der Länge der Leitereinrichtung aufsummieren. Da die Leitereinrichtung beispielsweise eine Länge von einigen 100 m aufweisen kann, kann sich der induktive Spannungsabfall auf einige 10 bis 100 kV aufsummieren. In order to achieve the desired heating power density of typically 1 to 10 kilowatts per meter length of the conductor device, it is necessary - depending on the conductivity of the hydrocarbon reservoir - to introduce currents of some 100 A at frequencies of typically 20 to 200 kHz. To compensate for the inductive voltage drop along the conductor means usually capacitors are interposed, whereby a series resonant circuit or series resonant circuit is formed. This series resonant circuit is operated at its resonant frequency or one of them only slightly different frequency and represents at its terminals a purely resistive load. Without these series capacitors, the inductive voltage drop along the length of the conductor device would sum up. For example, since the conductor device may have a length of several 100 m, the inductive voltage drop may add up to several 10 to 100 kV.

Zur Erschließung einer großflächigen Kohlenwasserstofflagerstätte werden in der Regel mehrere Leitereinrichtungen beziehungsweise Leiterschleifen in enger Nachbarschaft verlegt. Damit geht einher, dass die Leiterschleifen untereinander induktiv gekoppelt sind. Dies führt dazu, dass die Gegeninduktivität benachbarter Schleifen nicht vernachlässigbar ist. Ein elektrischer Strom in einer Leiterschleife induziert eine elektrische Spannung in einer benachbarten Leiterschleife, die an deren Klemmen auftreten und die dort angeschlossenen Wechselspannungsquelle ungünstig beeinflussen kann. To open up a large-scale hydrocarbon reservoir, several conductor devices or conductor loops are usually laid in close proximity. This is accompanied by the fact that the conductor loops are inductively coupled with each other. This results in that the mutual inductance of adjacent loops is not negligible. An electric current in a conductor loop induces an electrical voltage in an adjacent conductor loop, which occur at their terminals and can adversely affect the AC voltage source connected there.

Andererseits ist es erforderlich, dass die Betriebsfrequenz der Resonanzfrequenz der jeweiligen Leiterschleife entspricht. Andernfalls ist es nicht möglich, die für die Heizwirkung erforderlichen hohen elektrischen Ströme in der Leiterschleife zu treiben. Die Resonanzfrequenz der kapazitiv kompensierten Leiterschleife ergibt sich aus der Induktivität der Leiterschleife, die von der Schleifengeometrie, dem Leiterquerschnitt und der Leitfähigkeit des umgebenden Erdreichs in der Kohlenwasserstofflagerstätte abhängt. Die Kapazität der Leiterschleife wird durch die Ausgestaltung der Leiterschleife, die beispielsweise als Kabel- beziehungsweise Rohrinduktor ausgebildet sein kann, festgelegt. Damit kann die Resonanzfrequenz der Leiterschleife im Voraus mit einer vorbestimmten Genauigkeit festgelegt werden, entsprechend der Genauigkeit, mit der Schleifengeometrie und elektrische Leitfähigkeit bekannt sind. In der Praxis muss davon ausgegangen werden, dass nach Installation mehrerer benachbarter Leiterschleifen deren Resonanzfrequenzen geringfügig voneinander abweichen. Diese Abweichungen können beispielsweise im Bereich von +/–5 Prozent liegen. Weiterhin wird sich die elektrische Leitfähigkeitsverteilung in der Kohlenwasserstofflagerstätte durch die Massenströme bei der Förderung und die Änderung der Temperaturverteilung ändern, was wiederum zu einer Änderung der Resonanzfrequenz der Leiterschleifen führt. Damit besteht ein Problem darin, die Resonanzfrequenzen benachbarter, gekoppelter Leiterschleifen nach der Installation vor der Inbetriebnahme einander anzugleichen und fortwährend während des Betriebs nachzustimmen, um einen synchronen Betrieb, das heißt einen Betrieb mit gleicher Frequenz und definierter Phasenlage, zu ermöglichen. On the other hand, it is necessary that the operating frequency of the resonance frequency of the respective conductor loop corresponds. Otherwise it is not possible to drive the high electric currents required for the heating effect in the conductor loop. The resonant frequency of the capacitively compensated conductor loop results from the inductance of the conductor loop, which depends on the loop geometry, the conductor cross-section and the conductivity of the surrounding soil in the hydrocarbon deposit. The capacitance of the conductor loop is determined by the design of the conductor loop, which may be formed, for example, as a cable or pipe inductor. Thus, the resonance frequency of the conductor loop can be set in advance with a predetermined accuracy, according to the accuracy with which loop geometry and electrical conductivity are known. In practice, it must be assumed that after installation of several adjacent conductor loops their resonance frequencies differ slightly from each other. These deviations can for example, in the range of +/- 5 percent. Furthermore, the electrical conductivity distribution in the hydrocarbon reservoir will change due to the mass flows in the production and the change in the temperature distribution, which in turn leads to a change in the resonant frequency of the conductor loops. Thus, there is a problem in matching the resonant frequencies of adjacent coupled conductor loops after installation prior to start-up and continually tuning during operation to enable synchronous operation, ie, operation at the same frequency and defined phase.

Ein weiteres Problem besteht in der Filterung der Eingangsspannung beziehungsweise Wechselspannung, die mit der Wechselspannungsquelle bereitgestellt wird. Die Leiterschleife kann beispielsweise mit einer Wechselspannungsquelle, die als einfacher Resonanzumrichter ausgebildet ist, betrieben werden. Ein solcher Resonanzumrichter liefert eine näherungsweise rechteckförmige Ausgangsspannung. Diese Ausgangsspannung kann direkt über einen Isolationstransformator auf die Klemmen der Leiterschleife übertragen werden. Die rechteckige Wechselspannung enthält hohe Anteile von Höherharmonischen, insbesondere der dreifachen, der fünffachen und der siebenfachen Grundfrequenz der Wechselspannung. Die Leiterschleife, die einen Reihenschwingkreis darstellt, weist nur eine Resonanzfrequenz auf, die der Grund- beziehungsweise Basisfrequenz entsprechen sollte. Dies bedeutet, dass nur bei dieser Frequenz die entsprechend hohen elektrischen Ströme getrieben werden können, die zur induktiven Heizung der Kohlenwasserstofflagerstätte benötigt werden. Die hochfrequenten Spannungen beziehungsweise die Höherharmonischen treiben nur geringe Ströme durch die Leiterschleife. Zudem liegen die hochfrequenten Spannungen zwischen der Leiterschleife und dem Erdreich an, wodurch die Außenisolation der Leiterschleife belastet wird und nur im geringen Maße die Serienkapazitäten der Leiterschleife. Die hochfrequenten Spannungen können zur vorzeitigen Alterung der Isolation der Leiterschleife beziehungsweise der Serienkondensatoren führen. Es ist daher gewünscht, die hochfrequenten Spannungsanteile an den Klemmen der Leiterschleife zu vermeiden. Another problem is the filtering of the input voltage or AC voltage provided with the AC voltage source. The conductor loop can be operated, for example, with an AC voltage source, which is designed as a simple resonant converter. Such a resonant converter provides an approximately rectangular output voltage. This output voltage can be transferred directly via an isolation transformer to the terminals of the conductor loop. The rectangular alternating voltage contains high proportions of higher harmonics, in particular three times, five times and seven times the fundamental frequency of the alternating voltage. The conductor loop, which is a series resonant circuit, has only one resonant frequency which should correspond to the fundamental frequency. This means that only at this frequency, the correspondingly high electrical currents can be driven, which are required for inductive heating of the hydrocarbon reservoir. The high-frequency voltages or the higher harmonic drive only small currents through the conductor loop. In addition, the high-frequency voltages between the conductor loop and the soil are applied, whereby the outer insulation of the conductor loop is loaded and only to a small extent the series capacitances of the conductor loop. The high-frequency voltages can lead to premature aging of the insulation of the conductor loop or the series capacitors. It is therefore desirable to avoid the high-frequency voltage components at the terminals of the conductor loop.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie eine Heizvorrichtung für eine Kohlenwasserstofflagerstätte zuverlässiger betrieben werden kann. It is an object of the present invention to provide a solution as to how a heater for a hydrocarbon reservoir can be operated more reliably.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Heizvorrichtung, durch eine Anordnung sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. This object is achieved by a heating device, by an arrangement and by a method having the features according to the respective independent claims. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung dient zur induktiven Heizung einer Kohlenwasserstofflagerstätte. Die Heizvorrichtung umfasst zumindest eine Leitereinrichtung, wobei die Leitereinrichtung eine Leiterschleife aufweist, welche zumindest bereichsweise in die Kohlenwasserstofflagerstätte einbringbar ist. Die Leiterschleife bildet einen Reihenschwingkreis mit einer Resonanzfrequenz aus und die Leitereinrichtung weist eine Gesamtresonanzfrequenz auf, welche von der Resonanzfrequenz der Leiterschleife abhängig ist. Zudem umfasst die Heizvorrichtung zumindest eine Wechselspannungsquelle zum Bereitstellen einer Wechselspannung, welche mit der zumindest einen Leitereinrichtung elektrisch verbunden ist. Ferner weist die Leitereinrichtung ein Filterelement zum Anpassen der Gesamtresonanzfrequenz der Leitereinrichtung und/oder zum Filtern der von der Wechselspannungsquelle bereitgestellten Wechselspannung auf. A heating device according to the invention serves for the inductive heating of a hydrocarbon reservoir. The heating device comprises at least one conductor device, wherein the conductor device has a conductor loop, which is at least partially introduced into the hydrocarbon reservoir. The conductor loop forms a series resonant circuit with a resonant frequency and the conductor means has a total resonant frequency which depends on the resonant frequency of the conductor loop. In addition, the heating device comprises at least one AC voltage source for providing an AC voltage, which is electrically connected to the at least one conductor device. Furthermore, the conductor device has a filter element for adapting the overall resonant frequency of the conductor device and / or for filtering the AC voltage provided by the AC voltage source.

Die Heizvorrichtung kann dazu verwendet werden, einen Kohlenwasserstoff in einer Kohlenwasserstofflagerstätte zu heizen. Eine solche Kohlenwasserstofflagerstätte kann beispielsweise eine Lagerstätte für konventionelles Öl, eine Ölsandlagerstätte, eine Ölschieferlagerstätte, eine Schweröllagerstätte und/oder eine Bitumenlagerstätte sein. Der Kohlenwasserstoff kann ein Gas, ein konventionelles Öl, ein Schweröl, ein extra schweres Öl, ein Ölsand und/oder Bitumen sein. Das Schweröl weist eine dynamische Viskosität von größer als 100 cP und einen API-Grad zwischen 10 und 25 auf. Dabei entsprechen 1000 cP (Centipoise) 1 kg/ms. Der API-Grad (American-Petroleum-Institute-Grad) beschreibt die relative Dichte des Öls bezogen auf Wasser. Das extra schwere Öl weist eine dynamische Viskosität bis zu 10000 cP und einen API-Grad unter 10 auf. Ölsand und Bitumen weisen eine dynamische Viskosität größer als 10000 cP und einen API-Grad unter 10 auf. Konventionelles Öl weist dabei einen API-Grad zwischen 25 und circa 56 auf. Hierbei ist zu beachten, dass der API-Grad oberirdisch gemessen wird, wenn das Erdölbegleitgas entfernt ist. Die angegebene Viskosität gilt für das Öl in der Lagerstätte. Daher können sich die Viskosität des konventionellen Öls und des Schweröls überlappen. The heater may be used to heat a hydrocarbon in a hydrocarbon reservoir. Such a hydrocarbon reservoir may be, for example, a reservoir for conventional oil, an oil sands deposit, an oil shale deposit, a heavy oil deposit, and / or a bitumen deposit. The hydrocarbon may be a gas, a conventional oil, a heavy oil, an extra heavy oil, an oil sands and / or bitumen. The heavy oil has a dynamic viscosity greater than 100 cP and an API grade between 10 and 25. 1000 cP (centipoise) corresponds to 1 kg / ms. The API degree (American Petroleum Institute degree) describes the relative density of the oil relative to water. The extra heavy oil has a dynamic viscosity of up to 10,000 cP and an API grade of less than 10. Oil sands and bitumen have a dynamic viscosity greater than 10,000 cps and an API grade below 10. Conventional oil has an API grade between 25 and about 56. It should be noted that the API grade is measured above ground when the associated gas is removed. The stated viscosity applies to the oil in the deposit. Therefore, the viscosity of the conventional oil and the heavy oil may overlap.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Heizvorrichtung mit einem SAGD-Verfahren verwendet werden, bei dem Dampf mittels eines Rohrs beziehungsweise eines Dampfinjektors in die Kohlenwasserstofflagerstätte eingebracht wird. Mit dem SAGD-Verfahren kann Schweröl und/oder Bitumen gefördert werden. Hier wird die Kohlenwasserstofflagerstätte beziehungsweise das Reservoir zusätzlich durch den Dampf erwärmt. Die Heizvorrichtung kann auch alleine in einer Kohlenwasserstofflagerstätte eingesetzt werden, ohne dass Dampf in die Lagerstätte eingebracht wird. Die Heizvorrichtung weist eine Leitereinrichtung auf, welche eine Leiterschleife umfasst. Die Leitereinrichtung kann beispielsweise eine Länge von mehreren 100 Metern aufweisen. Die Leitereinrichtung ist mit der Wechselspannungsquelle elektrisch verbunden. Somit kann an der Leitereinrichtung eine Wechselspannung angelegt werden beziehungsweise ein Wechselstrom eingeprägt werden. Dies hat zur Folge, dass in der Kohlenwasserstofflagerstätte Wirbelströme entstehen, welche die Lagerstätte wiederum erhitzen. Somit kann der Kohlenwasserstoff, der sich in der Kohlenwasserstofflagerstätte befindet, gefördert werden. In a preferred embodiment, the heating device can be used with a SAGD process, in which steam is introduced into the hydrocarbon reservoir by means of a pipe or a steam injector. The SAGD process can be used to extract heavy oil and / or bitumen. Here, the hydrocarbon reservoir or the reservoir is additionally heated by the steam. The heater can also be alone in one Hydrocarbon deposit can be used without steam is introduced into the deposit. The heating device has a conductor device, which comprises a conductor loop. The conductor device may for example have a length of several 100 meters. The conductor device is electrically connected to the AC voltage source. Thus, an alternating voltage can be applied to the conductor device or an alternating current can be impressed. As a result, eddy currents are created in the hydrocarbon reservoir, which in turn heat the reservoir. Thus, the hydrocarbon that is in the hydrocarbon reservoir can be extracted.

Die Leitereinrichtung weist zudem ein Filterelement auf. Das Filterelement kann einerseits dazu dienen, die Gesamtresonanzfrequenz der Leitereinrichtung anzupassen. Die Gesamtresonanzfrequenz der Leitereinrichtung ergibt sich aus der Resonanzfrequenz der Leiterschleife, welche einen Reihenschwingkreis beziehungsweise einen Serienschwingkreis darstellt. Die Leiterschleife kann beispielsweise eine Induktivität aufweisen, die sich aus ihrer Geometrie, dem Leitungsquerschnitt und der Leitfähigkeit des umgebenden Erdreichs ergibt. Die Leiterschleife kann zudem Serienkondensatoren zur Blindleistungskompensation aufweisen. Zudem kann die Leiterschleife einen vorbestimmten elektrischen Widerstand aufweisen. Damit kann die Leiterschleife als LCR-Reihenschwingkreis betrachtet werden. Das Filterelement kann elektrisch mit der Leiterschleife verbunden werden. Durch das elektrische Verbinden der Leiterschleife mit dem Filterelement kann die Gesamtresonanzfrequenz der Leitereinrichtung auf einfache Weise angepasst werden. Zusätzlich kann das Filterelement dazu dienen, die mit der Wechselspannungsquelle bereitgestellte Wechselspannung zu filtern. Somit kann beispielsweise erreicht werden, dass nur die Grundfrequenz der Wechselspannung an der Leiterschleife angelegt wird, während Höherharmonische Wechselspannungsanteile vom Filter gesperrt beziehungsweise bedämpft werden und nicht beziehungsweise nur abgeschwächt an der Leiterschleife angelegt werden. Somit kann mit dem Filterelement einerseits die Gesamtresonanzfrequenz angepasst werden und andererseits die Wechselspannung, die an der Leiterschleife angelegt wird, gefiltert werden. The conductor device also has a filter element. On the one hand, the filter element can serve to adapt the overall resonant frequency of the conductor device. The overall resonant frequency of the conductor device results from the resonant frequency of the conductor loop, which represents a series resonant circuit or a series resonant circuit. The conductor loop may, for example, have an inductance which results from its geometry, the line cross section and the conductivity of the surrounding soil. The conductor loop can also have series capacitors for reactive power compensation. In addition, the conductor loop may have a predetermined electrical resistance. Thus, the conductor loop can be considered as LCR series resonant circuit. The filter element can be electrically connected to the conductor loop. By electrically connecting the conductor loop to the filter element, the overall resonant frequency of the conductor device can be easily adapted. In addition, the filter element can serve to filter the AC voltage provided with the AC voltage source. Thus, it can be achieved, for example, that only the fundamental frequency of the AC voltage is applied to the conductor loop, while higher-harmonic AC components are blocked or attenuated by the filter and not or only weakly applied to the conductor loop. Thus, with the filter element, on the one hand, the overall resonance frequency can be adjusted and, on the other hand, the AC voltage which is applied to the conductor loop can be filtered.

Bevorzugt ist das Filterelement als Tiefpassfilter ausgebildet, wobei eine Grenzfrequenz des Filterelements größer als die Resonanzfrequenz der Leiterschleife und kleiner als die doppelte Resonanzfrequenz der Leiterschleife ist. Das Filterelement ist bevorzugt als passives Filter ausgebildet. Im einfachsten Fall kann das Filterelement als LC-Tiefpassfilter ausgebildet sein. Um eine effektive Filterung der Wechselspannung zu erreichen, sollte die Grenzfrequenz des Filterelements deutlich größer als die einfache Resonanzfrequenz der Leiterschleife und kleiner als die doppelte Resonanzfrequenz der Leiterschleife sein. Beispielsweise kann die Grenz-frequenz in einem Bereich zwischen einem 1,3-fachen und einem 1,8-fachen der Resonanzfrequenz der Leiterschleife liegen. Somit kann auf zuverlässige Weise erreicht werden, dass Höherharmonische Anteile der Wechselspannung mit dem Filterelement herausgefiltert werden. Preferably, the filter element is designed as a low-pass filter, wherein a cutoff frequency of the filter element is greater than the resonant frequency of the conductor loop and less than twice the resonant frequency of the conductor loop. The filter element is preferably designed as a passive filter. In the simplest case, the filter element can be designed as LC low-pass filter. To achieve effective filtering of the AC voltage, the cutoff frequency of the filter element should be significantly greater than the simple resonant frequency of the conductor loop and less than twice the resonant frequency of the conductor loop. For example, the cutoff frequency may be in a range between 1.3 times and 1.8 times the resonant frequency of the conductor loop. Thus, it can be reliably achieved that higher harmonic components of the alternating voltage are filtered out with the filter element.

In einer Ausführungsform weist das Filterelement zumindest eine erste Spule, welche elektrisch in Reihe mit der Leiterschleife geschaltet ist, und zumindest einen Kondensator, welcher elektrisch parallel zu der Leiterschleife geschaltet ist, auf. Wie bereits erwähnt, kann das Filterelement als LC-Tiefpassfilter ausgebildet sein. Somit kann auf einfache und kostengünstige Weise ein Filterelement bereitgestellt werden. In one embodiment, the filter element includes at least a first coil electrically connected in series with the conductor loop and at least one capacitor electrically connected in parallel with the conductor loop. As already mentioned, the filter element can be designed as an LC low-pass filter. Thus, a filter element can be provided in a simple and cost-effective manner.

In einer weiteren Ausführungsform weist das Filterelement zumindest eine zweite Spule auf, welche mit dem zumindest einen Kondensator elektrisch parallel geschaltet ist. Eine Verminderung der über den zumindest einen Kondensator des LC-Filters abfließenden Stroms bei der Betriebsfrequenz kann durch eine zweite Spule erreicht werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der entstehende Parallelschwingkreis auf die Betriebsfrequenz abgestimmt wird und somit als Sperrkreis wirkt. In a further embodiment, the filter element has at least one second coil, which is electrically connected in parallel with the at least one capacitor. A reduction in the effluent over the at least one capacitor of the LC filter current at the operating frequency can be achieved by a second coil. This is particularly advantageous if the resulting parallel resonant circuit is tuned to the operating frequency and thus acts as a blocking circuit.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn eine Induktivität der zumindest einen ersten Spule, eine Induktivität der zumindest einen zweiten Spule und/oder eine Kapazität des zumindest einen Kondensators einstellbar ist. Um die Gesamtresonanzfrequenz der Leitereinrichtung anzupassen, kann beispielsweise die Induktivität der ersten Spule beziehungsweise die Serieninduktivität des Filters angepasst werden. Hierzu kann beispielsweise eine erste Spule vorgesehen sein, die entsprechende Abgriffe beziehungsweise Zwischenabgriffe aufweist. Beispielsweise kann die Induktivität der ersten Spule erhöht oder erniedrigt werden. Dabei ist die Gesamtresonanzfrequenz der Leitereinrichtung, welche sich aus dem Filterelement und der Leiterschleife zusammensetzt, immer niedriger ist als die Resonanzfrequenz der kompensierten Leiterschleife alleine. Um die Filtergrenzfrequenz anzupassen, kann die Kapazität des Kondensators angepasst werden. Hierzu können auch zusätzliche Kondensatoren mit dem Kondensator verbunden werden. Somit kann auf einfache Weise die Gesamtresonanzfrequenz im Betrieb der Heizvorrichtung angepasst werden. Weiterhin wird es ermöglicht, dass die Grenzfrequenz des Filterelements auf einfache Weise angepasst werden kann. Furthermore, it is advantageous if an inductance of the at least one first coil, an inductance of the at least one second coil and / or a capacitance of the at least one capacitor is adjustable. To adapt the overall resonant frequency of the conductor device, for example, the inductance of the first coil or the series inductance of the filter can be adjusted. For this purpose, for example, a first coil may be provided which has corresponding taps or intermediate taps. For example, the inductance of the first coil can be increased or decreased. In this case, the total resonant frequency of the conductor device, which is composed of the filter element and the conductor loop, is always lower than the resonant frequency of the compensated conductor loop alone. To adjust the filter cutoff frequency, the capacitance of the capacitor can be adjusted. For this purpose, additional capacitors can be connected to the capacitor. Thus, the overall resonant frequency during operation of the heater can be easily adjusted. Furthermore, it is made possible that the cutoff frequency of the filter element can be easily adapted.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die zumindest eine erste Spule des Filterelements als separates Bauteil ausgebildet. Beispielsweise kann die erste Spule einen torodialen Aufbau aufweisen und als Ringspule ausgebildet sein. Eine derartige Ringspule weist den Vorteil auf, dass diese praktisch keine Streufelder aufweist. Zudem kann die erste Spule somit einfach und kostengünstig bereitgestellt werden. According to a further embodiment, the at least one first coil of the filter element is as formed separate component. For example, the first coil may have a toroidal structure and be designed as a toroidal coil. Such a ring coil has the advantage that it has virtually no stray fields. In addition, the first coil can thus be provided easily and inexpensively.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zumindest eine erste Spule des Filterelements einteilig mit der Leiterschleife ausgebildet. Mit anderen Worten kann die erste Spule einen Abschnitt der kompensierten Leiterschleife bilden. Somit kann auf besonders kostengünstige Weise das Filterelement bereitgestellt werden. According to a further embodiment, at least a first coil of the filter element is formed integrally with the conductor loop. In other words, the first coil may form a portion of the compensated conductor loop. Thus, the filter element can be provided in a particularly cost-effective manner.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Filterelement zwei erste Spulen aufweist, von denen die eine mit einem Hinleiter der Leiterschleife und die andere mit einem Rückleiter der Leiterschleife elektrisch in Reihe geschaltet ist, und zwei Kondensatoren aufweist, die elektrisch parallel mit dem Hinleiter und dem Rückleiter verbunden sind. Mit anderen Worten kann das Filterelement als symmetrisch aufgebauter Tiefpassfilter mit zwei Spulen und zwei Kondensatoren gebildet sein. Durch den symmetrischen Aufbau des Filterelements kann einerseits eine zuverlässige Anpassung der Gesamtresonanzfrequenz ermöglicht werden. Andererseits kann die Wechselspannung der Wechselspannungsquelle zuverlässig gefiltert werden. Furthermore, it is advantageous if the filter element has two first coils, one of which is electrically connected in series with a forward conductor of the conductor loop and the other with a return conductor of the conductor loop, and two capacitors, which are electrically parallel with the forward conductor and the return conductor are connected. In other words, the filter element can be formed as a symmetrically constructed low-pass filter with two coils and two capacitors. Due to the symmetrical design of the filter element, on the one hand, a reliable adaptation of the overall resonant frequency can be made possible. On the other hand, the AC voltage of the AC voltage source can be reliably filtered.

In einer Ausführungsform ist zwischen den zwei Kondensatoren ein Erdungsanschluss vorgesehen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da in der Realität infolge von Bauteiltoleranzen keine vollständige Symmetrie in der Filtereinrichtung erreicht werden kann. In diesem Fall kann der Erdungsanschluss mit einer Erdung verbunden sein. Die beiden Kondensatoren können dabei elektrisch in Reihe geschaltet sein, wobei sich der Erdungsanschluss zwischen den beiden Kondensatoren befindet. In one embodiment, a ground terminal is provided between the two capacitors. This is particularly advantageous since in reality no complete symmetry in the filter device can be achieved due to component tolerances. In this case, the ground terminal may be connected to a ground. The two capacitors can be electrically connected in series, with the ground terminal between the two capacitors.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die zwei ersten Spulen induktiv gekoppelt. Mit anderen Worten können sich stark verkoppelte Zweige, die beispielsweise transformatorartig gekoppelt sind, ergeben, wenn die Spulenbindungen der beiden ersten Spulen beispielsweise entlang oder auf einer Achse liegen. Dabei ist darauf zu achten, dass der Koppelfaktor zwischen den ersten Spulen negativ sein muss, um die Filterwirkung zu erhalten. Dies kann beispielsweise durch eine gegensinnige Wicklung der beiden ersten Spulen erreicht werden. According to a further embodiment, the two first coils are inductively coupled. In other words, strongly coupled branches, which are for example coupled in a transformer-like manner, can result if the coil bonds of the first two coils lie, for example, along or on an axis. Care must be taken that the coupling factor between the first coils must be negative in order to maintain the filter effect. This can be achieved, for example, by opposing winding of the first two coils.

Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Förderung von Kohlenwasserstoffen aus einer Kohlenwasserstofflagerstätte umfasst eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung. Darüber hinaus umfasst die Anordnung ein Förderrad zum Fördern des mittels der Heizvorrichtung erwärmten Kohlenwasserstoffs. Die Anordnung kann zudem ein entsprechendes Rohr beziehungsweise einen Dampfinjektor aufweisen, durch welchen Wasserdampf, der mit einem Lösungsmittel versetzt sein kann, in die Kohlenwasserstofflagerstätte eingebracht werden kann. An arrangement according to the invention for conveying hydrocarbons from a hydrocarbon deposit comprises a heating device according to the invention. In addition, the arrangement comprises a delivery wheel for conveying the hydrocarbon heated by means of the heating device. The arrangement can also have a corresponding tube or a steam injector, through which water vapor, which may be mixed with a solvent, can be introduced into the hydrocarbon deposit.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zur induktiven Heizung einer Kohlenwasserstofflagerstätte mittels einer Heizvorrichtung. Hierbei wird zumindest eine Leitereinrichtung bereitgestellt. Eine Leiterschleife der zumindest einen Leitereinrichtung wird zumindest bereichsweise in die Kohlenwasserstofflagerstätte eingebracht. Die Leiterschleife bildet einen Reihenschwingkreis mit einer Resonanzfrequenz aus, wobei die Leitereinrichtung eine Gesamtresonanzfrequenz aufweist, welche von der Resonanzfrequenz der Leiterschleife abhängig ist. Zudem wird eine Wechselspannungsquelle zum Bereitstellen einer Wechselspannung mit der zumindest einen Leitereinrichtung elektrisch verbunden. Ferner wird mittels eines Filterelements der Leitereinrichtung die Gesamtresonanzfrequenz der Leitereinrichtung angepasst und/oder die mit der Wechselspannungsquelle bereitgestellte Wechselspannung gefiltert. An inventive method is used for inductive heating of a hydrocarbon reservoir by means of a heater. In this case, at least one conductor device is provided. A conductor loop of the at least one conductor device is at least partially introduced into the hydrocarbon reservoir. The conductor loop forms a series resonant circuit with a resonant frequency, wherein the conductor device has an overall resonant frequency, which is dependent on the resonant frequency of the conductor loop. In addition, an AC voltage source for providing an AC voltage is electrically connected to the at least one conductor device. Furthermore, the total resonant frequency of the conductor device is adapted by means of a filter element of the conductor device and / or the AC voltage provided with the AC voltage source is filtered.

Bevorzugt wird die Gesamtresonanzfrequenz zu vorbestimmten Zeitpunkten bestimmt und die Gesamtresonanzfrequenz Leitereinrichtungen mittels des Filterelements an einen vorbestimmten Sollwert angepasst wird. Die Gesamtresonanzfrequenz der Leitereinrichtung kann sich in Abhängigkeit von der Zeit beziehungsweise im Betrieb der Heizvorrichtung ändern. Dies ist dadurch begründet, dass sich bei der Förderung des Kohlenwasserstoffs die Leitfähigkeit des Erdreichs in der Kohlenwasserstofflagerstätte und somit die Induktivität der Leitereinrichtung ändert. Die Gesamtresonanzfrequenz kann zu vorbestimmten Zeitpunkten mittels einer entsprechenden Messeinrichtung gemessen werden. Falls die gemessene Gesamtresonanzfrequenz von dem Sollwert abweicht, kann diese mittels des Filterelements angepasst werden. Dabei kann es auch vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl von Leitereinrichtungen bereitgestellt wird und die jeweilige Gesamtresonanzfrequenz der Mehrzahl von Leitereinrichtungen mittels der Filterelemente derart angepasst, dass die jeweiligen Gesamtresonanzfrequenzen jeweils den vorbestimmten Sollwert aufweisen. Insbesondere können die jeweiligen Gesamtresonanzfrequenzen mit den Filterelementen derart angepasst werden, dass die jeweiligen Gesamtresonanzfrequenzen der Mehrzahl von Leitereinrichtungen im Wesentlichen gleich sind. Durch die jeweiligen Filterelemente in den Leitereinrichtungen kann es ermöglicht werden, die Resonanzfrequenzen der jeweiligen Leitereinrichtungen im Betrieb, der beispielsweise mehrere Jahre dauern kann, nachzustimmen. Somit kann erreicht werden, dass die jeweiligen Leitereinrichtungen synchron betrieben werden. Das heißt, die jeweiligen Leitereinrichtungen können mit der gleichen Frequenz und einer festen Phasenlage bestromt werden. Somit kann ein stabiler Betrieb über einen langen Zeitraum ermöglicht werden. Preferably, the total resonant frequency is determined at predetermined times and the total resonant frequency conductor means is adapted by means of the filter element to a predetermined desired value. The overall resonant frequency of the conductor means may vary depending on the time or operation of the heater. This is due to the fact that in the promotion of the hydrocarbon, the conductivity of the soil in the hydrocarbon reservoir and thus the inductance of the conductor device changes. The total resonant frequency can be measured at predetermined times by means of a corresponding measuring device. If the measured total resonance frequency deviates from the desired value, this can be adjusted by means of the filter element. It can also be provided that a plurality of conductor devices is provided and the respective total resonant frequency of the plurality of conductor devices is adapted by means of the filter elements such that the respective overall resonant frequencies each have the predetermined desired value. In particular, the respective overall resonant frequencies can be adapted with the filter elements such that the respective overall resonant frequencies of the plurality of conductor devices are substantially equal. By means of the respective filter elements in the conductor devices, it can be made possible to retune the resonance frequencies of the respective conductor devices during operation, which can take several years, for example. Thus, it can be achieved that the respective conductor devices are operated synchronously. That is, the respective ones Conductor devices can be supplied with the same frequency and a fixed phase position. Thus, stable operation over a long period of time can be enabled.

Die zuvor im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung beschriebenen Vorteile und Weiterbildungen gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Anordnung sowie für das erfindungsgemäße Verfahren. The advantages and further developments described above in connection with the heating device according to the invention apply correspondingly to the arrangement according to the invention and to the method according to the invention.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. The features and feature combinations mentioned above in the description, as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures, can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the frame to leave the invention.

Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen: The invention will now be described with reference to preferred embodiments and with reference to the accompanying drawings. Showing:

1 eine Anordnung zur Förderung von Kohlenwasserstoff aus einer Kohlenwasserstofflagerstätte, welche eine Heizvorrichtung aufweist; 1 an arrangement for conveying hydrocarbon from a hydrocarbon reservoir having a heating device;

2 eine Heizvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform, welche eine Wechselspannungsquelle sowie eine Leitereinrichtung mit einer Leiterschleife und einem Filterelement aufweist; 2 a heating device according to a first embodiment, which has an AC voltage source and a conductor device with a conductor loop and a filter element;

3 eine Heizvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform; und 3 a heating device in another embodiment; and

4 eine Heizvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform, die eine Mehrzahl von Wechselspannungsquellen und Leitereinrichtungen aufweist. 4 a heater according to another embodiment having a plurality of AC sources and conductor means.

In den Figuren werden gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung 1 zur Förderung von Kohlenwasserstoff aus einer Kohlenwasserstofflagerstätte 3. Die Kohlenwasserstofflagerstätte 3 kann eine Lagerstätte für konventionelles Öl, eine Ölsandlagerstätte, eine Ölschieferlagerstätte, eine Schweröllagerstätte und/oder eine Bitumenlagerstätte sein. Der Kohlenwasserstoff kann ein Gas, ein konventionelles Öl, ein Schweröl, ein extra schweres Öl, ein Ölsand und/oder Bitumen sein. 1 shows a schematic representation of an arrangement 1 for the production of hydrocarbon from a hydrocarbon reservoir 3 , The hydrocarbon deposit 3 may be a reservoir for conventional oil, an oil sands deposit, an oil shale deposit, a heavy oil deposit and / or a bitumen deposit. The hydrocarbon may be a gas, a conventional oil, a heavy oil, an extra heavy oil, an oil sands and / or bitumen.

Bei der Anordnung 1 von 1 wird üblicherweise gemäß dem SAGD-Verfahren mittels eines Rohrs 2 beziehungsweise eines Dampfinjektors, der innerhalb der Kohlenwasserstofflagerstätte 3 angeordnet ist, Wasserdampf in die Kohlenwasserstofflagerstätte 3 eingebracht. Der Wasserdampf kann zudem mit einem Lösungsmittel versetzt sein. Dies bewirkt, dass sich der Kohlenwasserstoff aus der Kohlenwasserstofflagerstätte 3 herauslöst und mit einem Förderrohr 4 abtransportiert werden kann. Der Kohlenwasserstoff, der bei dem SAGD-Verfahren gefördert wird, ist insbesondere Schweröl und/oder Bitumen. Zudem weist die Anordnung 1 eine Heizvorrichtung 5 auf, mittels welcher die Kohlenwasserstofflagerstätte 3 bereichsweise erwärmt beziehungsweise geheizt werden kann. In the arrangement 1 from 1 is usually by the SAGD method by means of a tube 2 or a steam injector within the hydrocarbon reservoir 3 is arranged, steam in the hydrocarbon reservoir 3 brought in. The water vapor can also be mixed with a solvent. This causes the hydrocarbon from the hydrocarbon reservoir 3 dissolves and with a conveyor pipe 4 can be removed. The hydrocarbon produced by the SAGD process is in particular heavy oil and / or bitumen. In addition, the arrangement 1 a heater 5 by means of which the hydrocarbon deposit 3 can be partially heated or heated.

Die Heizvorrichtung 5 umfasst eine Leitereinrichtung 6. Zudem weist die Heizvorrichtung 5 eine Wechselspannungsquelle 7 auf, der elektrisch mit der Leitereinrichtung 6 verbunden ist. Mittels der Wechselspannungsquelle 7 kann eine Wechselspannung an der Leitereinrichtung 6 angelegt werden beziehungsweise ein Wechselstrom in die Leitereinrichtung 6 eingeprägt werden. Dies hat zur Folge, dass in der Kohlenwasserstofflagerstätte 3 Wirbelströme entstehen, welche die Kohlenwasserstofflagerstätte 3 bereichsweise erwärmen. Die Heizvorrichtung 5 kann – wie in 1 dargestellt – bei dem SAGD-Verfahren eingesetzt werden. Die Heizvorrichtung 5 kann auch bei einem Förderungsverfahren verwendet werden, bei dem kein Wasserdampf in die Kohlenwasserstofflagerstätte 3 eingebracht wird. The heater 5 includes a conductor device 6 , In addition, the heater has 5 an alternating voltage source 7 on, which is electrically connected to the conductor device 6 connected is. By means of the AC voltage source 7 may be an AC voltage on the conductor device 6 be applied or an alternating current in the conductor device 6 be embossed. As a result, in the hydrocarbon reservoir 3 Eddy currents arise which are the hydrocarbon reservoir 3 to heat in certain areas. The heater 5 can - as in 1 shown - used in the SAGD method. The heater 5 can also be used in a production process in which no water vapor in the hydrocarbon reservoir 3 is introduced.

Die Anordnung und die Abmessungen der Leitereinrichtung 6 sowie des Rohrs 2 und des Förderrohrs 4 in 1 sind rein beispielhaft zu verstehen. Die Hin- und Rückleiter der Leitereinrichtung 6 weisen in der Kohlenwasserstofflagerstätte 3 üblicherweise einen gewissen Mindestabstand auf, der beispielsweise zwischen 20 und 100 Metern in horizontaler Richtung betragen kann. Andernfalls kompensieren sich die Magnetfelder der entgegengesetzt verlaufenden Ströme weitgehend und es wird keine Heizleistung in die Kohlenwasserstofflagerstätte 3 eingebracht. Dagegen sind eng aneinander verlaufende Hin- und Rückleiter bei der Durchführung durch Deckgebirge sinnvoll, um dort die Verluste zu minimieren. Beim SAGD-Verfahren werden das Rohr 2 und ein darunterliegender Producer üblicherweise übereinander mit einem vertikalen Abstand von circa fünf Metern angeordnet. The arrangement and dimensions of the conductor device 6 as well as the pipe 2 and the conveyor pipe 4 in 1 are purely exemplary to understand. The return conductor of the conductor device 6 in the hydrocarbon reservoir 3 usually a certain minimum distance, which may be, for example, between 20 and 100 meters in the horizontal direction. Otherwise, the magnetic fields of the opposing currents largely compensate and there is no heating power in the hydrocarbon reservoir 3 brought in. On the other hand, it is sensible to use the back and forth ladders that run close to each other when passing through overburden in order to minimize losses there. The SAGD process becomes the pipe 2 and an underlying producer typically placed one above the other at a vertical distance of about five meters.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Heizvorrichtung 5 gemäß einer ersten Ausführungsform. Die Heizvorrichtung 5 umfasst die Wechselspannungsquelle 7, die elektrisch mit der Leitereinrichtung 6 verbunden ist. Die Leitereinrichtung 6 umfasst eine Leiterschleife 9, die in eine Bohrung der Kohlenwasserstofflagerstätte 3 eingebracht ist. Die Leiterschleife 9 umfasst wiederum einen Hinleiter 10 und einen Rückleiter 11. Die Leiterschleife 9 kann als Reihenschwingkreis interpretiert werden. Der Reihenschwingkreis beziehungsweise die Leiterschleife 9 umfasst eine Spule L, einen Kondensator C und einen Widerstand R. Die Induktivität L der Leiterschleife 9 ergibt sich aus der Geometrie der Leiterschleife beziehungsweise der Bohrung, dem Leitungsquerschnitt und/oder der Leitfähigkeit des umgebenden Erdreichs in der Kohlenwasserstofflagerstätte 3. Die Leiterschleife 9 umfasst insbesondere eine Mehrzahl von hier nicht dargestellten Kondensatoren, die zur Blindleitungskompensation dienen. Hierdurch wird die Kapazität des Kondensators C bestimmt. Der Widerstand R ergibt sich durch den elektrischen Widerstand der Leiterschleife 9. 2 shows a schematic representation of a heater 5 according to a first embodiment. The heater 5 includes the AC source 7 electrically connected to the conductor device 6 connected is. The ladder device 6 includes a conductor loop 9 entering a well of the hydrocarbon deposit 3 is introduced. The conductor loop 9 again includes a lead 10 and a return conductor 11 , The conductor loop 9 can be interpreted as a series resonant circuit. The series resonant circuit or the conductor loop 9 comprises a coil L, a capacitor C and a resistor R. The inductance L of the conductor loop 9 results from the geometry of the conductor loop or the bore, the line cross-section and / or the conductivity of the surrounding soil in the hydrocarbon reservoir 3 , The conductor loop 9 in particular comprises a plurality of capacitors, not shown here, which serve for stub line compensation. As a result, the capacitance of the capacitor C is determined. The resistance R results from the electrical resistance of the conductor loop 9 ,

Darüber hinaus umfasst die Heizvorrichtung 5 ein Filterelement 12. Das Filterelement 12 ist insbesondere als passives Tiefpassfilter ausgebildet. Das Filterelement 12 umfasst zumindest eine erste Spule L1 und zumindest einen Kondensator C1. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das Filterelement 12 zwei erste Spulen L1, von denen eine elektrisch in Reihe mit dem Hinleiter 10 verbunden ist und die andere elektrisch in Reihe mit dem Rückleiter 11 verbunden ist. Zudem umfasst das Filterelement 12 zwei Kondensatoren C1, die elektrisch parallel mit dem Hinleiter 10 und dem Rückleiter 11 verbunden sind. Mit dem Filterelement 12 kann eine Gesamtresonanzfrequenz der Leitereinrichtung 6 angepasst werden. Mit dem Filterelement kann insbesondere eine Resonanzfrequenz des Reihenschwingkreises der Leiterschleife 9 verändert werden. Hierzu können beispielsweise die Induktivitäten der ersten Spulen L1 angepasst werden. In addition, the heater includes 5 a filter element 12 , The filter element 12 is designed in particular as a passive low-pass filter. The filter element 12 comprises at least a first coil L1 and at least one capacitor C1. In the present embodiment, the filter element comprises 12 two first coils L1, one of which electrically in series with the outgoing conductor 10 is connected and the other electrically in series with the return conductor 11 connected is. In addition, the filter element includes 12 two capacitors C1, which are electrically parallel with the forward conductor 10 and the return conductor 11 are connected. With the filter element 12 may be an overall resonant frequency of the conductor device 6 be adjusted. In particular, a resonant frequency of the series resonant circuit of the conductor loop can be used with the filter element 9 to be changed. For this purpose, for example, the inductances of the first coil L1 can be adjusted.

Zudem dient das Filterelement 12 dazu, die mit der Wechselspannungsquelle 7 bereitgestellte Wechselspannung zu filtern. Die Filtergrenzfrequenz kann beispielsweise durch die Anpassung der Kondensatoren C1 eingestellt werden. Die Grenzfrequenz f_g des Filterelements 12 kann nach folgender Formel bestimmt werden:

In addition, the filter element is used 12 in addition, with the AC source 7 to supply supplied AC voltage. The filter cutoff frequency can be adjusted for example by adjusting the capacitors C1. The cutoff frequency f _{g of} the filter element 12 can be determined according to the following formula:

Dabei soll die Filtergrenzfrequenz größer als die Resonanzfrequenz der Leiterschleife 9 und kleiner als die doppelte Resonanzfrequenz der Leiterschleife 9 sein. The filter limit frequency should be greater than the resonant frequency of the conductor loop 9 and less than twice the resonant frequency of the conductor loop 9 be.

Das Filterelement 12 weist zudem einen Erdungsanschluss 13 auf, der mit einer Erdung 14 verbunden werden kann. Der Anschluss der Erdung ist vorliegend gestrichelt dargestellt, da bei dem dargestellten symmetrischen Aufbau der Schaltung beziehungsweise des Filterelements 12 keine Erdungsströme fließen und der Anschluss daher keine Wirkung hat. In der Realität wird infolge von Bauteiltoleranzen aber keine vollständige Symmetrie erreicht werden, damit die Erdung sinnvoll ist. Hier kann es auch vorgesehen sein, bei der Wechselspannungsquelle einen Ausgangstransformator mit einer Sekundärwicklung vorzusehen, der Teil eines Wechselrichters ist, und der einen geerdeten Mittelabgriff aufweist. The filter element 12 also has a ground connection 13 on that with a grounding 14 can be connected. The connection of the grounding is shown here by dashed lines, since in the illustrated symmetrical structure of the circuit or the filter element 12 no grounding currents flow and the connection therefore has no effect. In reality, however, due to component tolerances, complete symmetry will not be achieved for grounding to be meaningful. Here it can also be provided to provide an output transformer with a secondary winding in the AC voltage source, which is part of an inverter, and which has a grounded center tap.

3 zeigt eine Heizvorrichtung 5 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Hierbei weist das Filterelement 12 zwei zweite Spulen L2 auf, die jeweils parallel zu den Kondensatoren C1 geschaltet sind. Durch die weiteren Spulen L2 im Parallelzweig kann eine Verminderung der über die Kondensatoren C1 des Filterelements 12 abfließenden Ströme erreicht werden. Dies ist insbesondere der Fall, wenn der entstehende Parallelschwingkreis auf die Betriebsfrequenz abgestimmt wird und somit als Sperrkreis wirkt. 3 shows a heater 5 according to a further embodiment. Here, the filter element 12 two second coils L2, which are connected in parallel to the capacitors C1, respectively. The further coils L2 in the parallel branch can reduce the voltage across the capacitors C1 of the filter element 12 effluent streams are achieved. This is particularly the case when the resulting parallel resonant circuit is tuned to the operating frequency and thus acts as a blocking circuit.

4 zeigt eine Heizvorrichtung 5 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Hier weist die Heizvorrichtung 5 eine Mehrzahl von Wechselspannungsquellen 7 und eine Mehrzahl von Leiterschleifen 6 auf. Dabei ist jeweils eine Wechselspannungsquelle 7 mit einer Leiterschleife 6 elektrisch verbunden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die jeweiligen Filterelemente 12 der Leitereinrichtungen 6 durch eine erste Spule L1 und einen Kondensator C1 gebildet. Hier wird zur Erschließung und Ausbeutung großflächiger Kohlenwasserstofflagerstätten 3 eine Mehrzahl von Leitereinrichtungen 6 zur Heizung der Kohlenwasserstofflagerstätte 3 verwendet. Dabei sind die benachbarten Leiterschleifen 9 aufgrund ihrer räumlichen Nähe induktiv gekoppelt. Vorliegend können die jeweiligen Filterelemente 12 so angepasst werden, dass ein synchroner Betrieb der jeweiligen Leitereinrichtungen 6 ermöglicht werden kann. Hierbei können die Leiterschleifen 9 mit gleicher Frequenz und fester Phasenlage bestromt werden, da damit den beteiligten Wechselspannungsquellen 7 eine konstante Lastimpedanz geboten werden kann. Auf diese Weise kann ein stabiler Betrieb über einen großen Zeitraum ermöglicht werden. Insbesondere können Überspannungen an der Wechselspannungsquelle 7 beziehungsweise den Wechselrichtern vermieden werden, die sich beim Betrieb der jeweiligen Leitereinrichtungen 6 mit unterschiedlichen Frequenzen aus der Überlagerung der Wellenspannungen und induzierten Spannungen ergeben können. 4 shows a heater 5 according to a further embodiment. Here is the heater 5 a plurality of alternating voltage sources 7 and a plurality of conductor loops 6 on. Each is an AC voltage source 7 with a conductor loop 6 electrically connected. In the present embodiment, the respective filter elements 12 the ladder devices 6 formed by a first coil L1 and a capacitor C1. Here is the development and exploitation of large-scale hydrocarbon deposits 3 a plurality of conductor devices 6 for heating the hydrocarbon deposit 3 used. Here are the adjacent conductor loops 9 inductively coupled due to their proximity. In the present case, the respective filter elements 12 be adapted so that a synchronous operation of the respective conductor devices 6 can be enabled. Here, the conductor loops 9 be energized with the same frequency and fixed phase, since so the participating AC sources 7 a constant load impedance can be provided. In this way, stable operation over a long period of time can be enabled. In particular, overvoltages at the AC voltage source 7 or the inverters are avoided in the operation of the respective conductor devices 6 with different frequencies can result from the superposition of the shaft voltages and induced voltages.

Auch durch die Festlegung der Geometrie der jeweiligen Leiterschleifen 9, die durch die Bohrkurve gegeben ist, und durch die Anzahl und Größe der Serienkapazitäten, die in der Leiterschleife 9 eingebracht werden, können sich zwischen den einzelnen Leitereinrichtungen 6 unterschiedliche Gesamtresonanzfrequenzen ergeben. Diese können durch die jeweiligen Filterelemente 12 angepasst werden. So können die Gesamtresonanzfrequenzen der jeweiligen Leitereinrichtungen 6 über einen Betrieb der Heizvorrichtung, der beispielsweise mehrere Jahre andauern kann, ermöglicht werden. Somit kann Kohlenwasserstoff aus großen Kohlenwasserstofflagerstätten 3 gewonnen werden. Durch die jeweiligen Filterelemente 12 kann der synchrone Betrieb der benachbarten Leitereinrichtungen 6 ermöglicht werden. Das jeweilige Filterelement 12 kann beispielsweise zur Realisierung einer Tiefpassfilterung vorhanden sein. In diesem Fall können die jeweiligen Bauteile der Filterelemente 12 geeignet ausgelegt werden. Somit kann auf zusätzliche Bauteile verzichtet werden und somit Kosten eingespart werden. Also by defining the geometry of the respective conductor loops 9 given by the drilling curve, and by the number and size of series capacitances that are in the conductor loop 9 can be introduced, between the individual conductor devices 6 give different overall resonance frequencies. These can be through the respective filter elements 12 be adjusted. Thus, the overall resonance frequencies of the respective conductor devices 6 over an operation of the heating device, which may last for several years, are made possible. Thus, hydrocarbon can be produced from large hydrocarbon reservoirs 3 be won. Through the respective filter elements 12 may be the synchronous operation of the adjacent conductor devices 6 be enabled. The respective filter element 12 may be present, for example, to realize a low-pass filtering. In this case, the respective components of the filter elements 12 be designed suitable. Thus, can be dispensed with additional components and thus costs can be saved.

Claims

Heating device ( 5 ) for the inductive heating of a hydrocarbon deposit ( 3 ) with at least one conductor device ( 6 ), wherein the conductor device ( 6 ) a conductor loop ( 9 ), which at least partially into the hydrocarbon reservoir ( 3 ) can be introduced, wherein the conductor loop ( 9 ) a series resonant circuit ( 8th ) is formed at a resonant frequency and wherein the conductor means ( 6 ) has a total resonant frequency which depends on the resonant frequency of the conductor loop ( 9 ), and with at least one AC source ( 7 ) for providing an alternating voltage which is connected to the at least one conductor device ( 6 ) is electrically connected, characterized in that the conductor device ( 6 ) a filter element ( 12 ) for adjusting the overall resonant frequency of the conductor device ( 6 ) and / or for filtering the from the AC voltage source ( 7 ) provided AC voltage.

Heating device ( 5 ) according to claim 1, characterized in that the filter element ( 12 ) is designed as a low pass filter, wherein a cutoff frequency of the filter element ( 12 ) greater than the resonant frequency of the conductor loop ( 9 ) and less than twice the resonant frequency of the conductor loop ( 9 ).

Heating device ( 5 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the filter element ( 12 ) at least a first coil (L1), which is connected to the conductor loop ( 9 ) is electrically connected in series, and at least one capacitor (C1), which is electrically parallel to the conductor loop ( 9 ) is connected.

Heating device ( 5 ) according to claim 3, characterized in that the filter element ( 12 ) has at least one second coil (L2), which is electrically connected in parallel to the at least one capacitor (C1).

Heating device ( 5 ) according to one of the preceding claims, characterized in that an inductance of the at least one first coil (L1), an inductance of the at least one second coil (L2) and / or a capacitance of the at least one capacitor (C1) is adjustable.

Heating device ( 5 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one first coil (L1) of the filter element ( 12 ) is formed as a separate component.

Heating device ( 5 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the at least one first coil (L1) of the filter element ( 12 ) in one piece with the conductor loop ( 9 ) is trained.

Heating device ( 5 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the filter element ( 12 ) has two first coils (L1), one of which is connected to a forward conductor (L1) 10 ) of the conductor loop ( 9 ) and others with a return conductor ( 11 ) of the conductor loop ( 9 ) is electrically connected in series, and two capacitors (C1) which are electrically parallel to the forward conductor ( 10 ) and to the return conductor ( 11 ) are switched.

Heating device ( 5 ) according to claim 8, characterized in that between the two capacitors (C1) a ground connection ( 13 ) is provided.

Heating device ( 5 ) according to claim 8 or 9, characterized in that the two first coils (L1) are inductively coupled.

Heating device ( 5 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the heating device ( 5 ) a plurality of conductor devices ( 6 ) having.

Arrangement ( 1 ) for the transport of hydrocarbons from a hydrocarbon reservoir ( 3 ) with a heating device ( 5 ) according to one of the preceding claims for heating the hydrocarbon and with a delivery pipe ( 4 ) for conveying by means of the heating device ( 5 ) of heated hydrocarbon.

Method for inductive heating of a hydrocarbon deposit ( 3 ) by means of a heating device ( 5 ), in which at least one conductor device ( 6 ), a conductor loop ( 9 ) of the at least one conductor device ( 6 ) at least partially into the hydrocarbon reservoir ( 3 ), wherein the conductor loop ( 9 ) a series resonant circuit ( 8th ) is formed at a resonant frequency and wherein the conductor means ( 6 ) has an overall resonant frequency which depends on the resonant frequency of the Conductor loop ( 9 ), and wherein at least one AC source ( 7 ) for providing an alternating voltage with the at least one conductor device ( 6 ) is electrically connected, characterized in that by means of a filter element ( 12 ) of the conductor device ( 6 ) the total resonant frequency of the conductor device ( 6 ) and / or that of the AC voltage source ( 7 ) AC voltage is filtered.

A method according to claim 13, characterized in that the total resonance frequency is determined at predetermined times and the total resonance frequency conductor devices ( 6 ) by means of the filter element ( 12 ) is adjusted to a predetermined setpoint.