DE3125719A1 - Einrichtung und verfahren zur abstrahlung von hochfrequenzenergie in einen insbesondere unterirdischen bereich - Google Patents

Einrichtung und verfahren zur abstrahlung von hochfrequenzenergie in einen insbesondere unterirdischen bereich

Info

Publication number
DE3125719A1
DE3125719A1 DE19813125719 DE3125719A DE3125719A1 DE 3125719 A1 DE3125719 A1 DE 3125719A1 DE 19813125719 DE19813125719 DE 19813125719 DE 3125719 A DE3125719 A DE 3125719A DE 3125719 A1 DE3125719 A1 DE 3125719A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
transmission line
conductor
coaxial
frequency energy
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19813125719
Other languages
English (en)
Other versions
DE3125719C2 (de
Inventor
Vernon Leroy Wayland Mass. Heeren
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Raytheon Co
Original Assignee
Raytheon Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Raytheon Co filed Critical Raytheon Co
Publication of DE3125719A1 publication Critical patent/DE3125719A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3125719C2 publication Critical patent/DE3125719C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/24Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
    • E21B43/2401Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection by means of electricity
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B36/00Heating, cooling or insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones
    • E21B36/04Heating, cooling or insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones using electrical heaters
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64Heating using microwaves
    • H05B6/80Apparatus for specific applications
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2214/00Aspects relating to resistive heating, induction heating and heating using microwaves, covered by groups H05B3/00, H05B6/00
    • H05B2214/03Heating of hydrocarbons

Landscapes

  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)
  • Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

  • Einrichtung und Verfahren zur Abstrahlung von Hochfrequenz-
  • energie in einen insbesondere unterirdischen Bereich Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen und auf Verfahren zur Abstrahlung von Hochfrequenzenergie in einen mit dieser zu behandelnden, insbesondere unter einer darüber gelagerten Schicht befindlichen, unterirdischen Bereich.
  • Geeignete Einrichtungen zum Zuführen von Hochfrequenzenergie zu unterirdischen Bereichen sind beispielsweise in der US-Patentschrift 4 140 179 beschrieben. Hierbei ist eine Koaxialleitung vorgesehen, welche sich durch ein äußeres Futterrohr hindurch erstreckt und in einer Dipolanordnung endet, die sich in einer blschiefer-Lagerstätte befindet. Bei den bekannten Einrichtungen ergaben sich jedoch Verluste wesentlicher Teile der Energie aufgrund von Hochfrequenzströmen, welche im Bohrloch an der Außenseite der Koaxialleitung nach aufwärts zurückflossen. Die Erhitzung des unterirdischen Bereiches geschah teilweise oberhalb des gewünschten, zu erhitzenden Bereiches. Die Dipolanordnung war außerdem so geartet, daß die Impedanzanpassung an die Koaxialleitung und das Strahlungsmuster eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Änderungen der Impedanz der blschiefer-Lagerstätte aufgrund von Änderungen der Temperatur und aufgrund von Änderungen des Gehaltes an organischen Produkten zeigten.
  • Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine Einrichtung bzw. ein Verfahren zur Abstrahlung von Hochfrequenzenergie in einen mit dieser zu behandelnden, insbesondere unter einer darüber gelagerten Schicht befindlichen, unterirdischen Bereich, mittels einer koaxialen übertragungsleitung, deren.
  • Innenleiter mit einem Strahlerelement verbunden ist, derart auszugestalten, daß Energieverluste aufgrund von aus dem zu behandelnden Bereich zurückströmender Energie vermieden werden und gegenüber bekannten Systemen eine erhöhte Energiezufuhr zu dem zu behandelnden Bereich mit gutem Wirkungsgrad möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im anliegenden Anspruch 1 angegebenen Merkmale bzw. durch die in den anliegenden Verfahrensansprüchen beschriebenen Verfahrensmerkmale gelöst.
  • Auch sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der hier vorgeschlagenen Einrichtung bzw. des entsprechenden Verfahrens in den anliegenden Ansprüchen festgehalten, deren Inhalt hierdurch ausdrücklich zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird, ohne an dieser Stelle den Wortlaut zu wiederholen.
  • Im einzelnen ist festzuhalten, daß bei praktischen Ausführungsformen die Einrichtung eine Hochfreguenz-Abstrahlvorrichtung enthält, welcher über eine koaxiale Übertragungsleitung Energie zugeführt wird. Der Außenleiter dieser koaxialen Übertragungsleitung endet in einer Drosselkonstruktion, welche einen koaxialen Rohransatz vergrößerten Durchmessers enthält, der sich längs des Außenleiters der koaxialen übertragungsleitung zurück in Richtung zum Leitungsanfang erstreckt. Die Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung enthält ein im wesentlichen zylindrisches Strahlerelema vergrößerten Durchmessers, das mit dem Innenleiter der koaxialen übertragungsleitung verbunden ist. Der Außenleiter der koaxialen Übertragungsleitung ist mit einem ihn koaxial umgebenden, leitfähigen Rohrstück verbunden, welches wesentlich größeren Durchmesser als der genannte Außerleiter.hat und welches-Teil der erwähnten Drosselkonstruktion bildet.
  • Vorzugsweise ist eine leitfähige, zur Abdichtung dienende Schalung vorgesehen, die sich von der Oberfläche aus durch das lockere oberflächennahe Material hindurch bis zu den festeren Schichten erstreckt, die den mit Hochfrequenzenergie zu behandelnden, unterirdischen Bereich überdecken. Eine koaxiale Übertragungsleitung weist als Außenleiter ein Rohr auf, das von der Bodenoberfläche bis zu der erwähnten Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung reicht, die ein Strahlerelement oder eine ein bestimmtes Feld erzeugende Elektrode enthält, wobei der Außenleiter elektrisch mit einer vergrößerten Durchmesser aufweisenden Leiteranordnung Verbindung hat, welche den Außenleiter nahe seinem unteren Ende umgibt. Die genannte Leiteranordnung bildet an dem unteren Ende des Außenleiters eine einspringende Sperrkammer, welche sich nach rückwärts öffnend längs des Außenleiters der koaxialen Übertragungsleitung erstreckt und die Hochfrequenzströme vermindert, welche längs des Außenleiters zurück nach aufwärts von der Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung abfließen. Der Innenleiter der koaxialen iJbertragungsleitung reicht von der Bodenoberfläche bis zu dem mittels Hochfrequenzenergie zu erwärmenden, unterirdischen Bereich und ist unmittelbar an einer großen Durchmesser besitzenden, leitfähigen Elektrodenkonstruktion befestigt, welche eine Primärelektrode darstellt, um die Hochfrequenzenergie in den umgebenden Bereich entweder durch Abstrahlung einzukoppeln oder durch Verwendung der Elektrode in einem eingeschlossenen Feldsystem einzubringen.
  • Die hier vorgeschlagene Einrichtung gestattet auch die Zuführung von Strömungsmittel durch die Übertragungsleitung hindurch von der Bodenoberfläche zu der unterirdischen Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung. Im einzelnen kann es sich bei dem Strömungsmittel um Flüssigkeit unter hohem Druck zur Injektion in die zu erhitzenden Bereiche handeln oder es kann ein gasförmiges Medium eingebracht werden, um die dielektrische Festigkeit der Bereiche um die Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung herum zu verbessern. Es können auch flüssige oder gasförmige SpUlmittel eingeführt werden, um die bei der Erwärmung anfallenden Produkte, welche sich unterhalb der Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung sammeln, zur Bodenoberfläche zu fördern.
  • Schließlich wird auch ein Übertragungsleitungssystem vorgeschlagen, mittels welchem die Hochfrequenzenergie von einem Generator oder Sender aus über eine veränderbare Impedanzanpassungseinrichtung zu der unterirdischen Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung geführt wird. Auf diese Weise können Veränderungen der Impedanz einer ölschiefer-Lagerstätte aufgrund von Änderungen ihrer Temperatur oder aufgrund von Änderungen der Frequenz der zugeführten Hochfrequenzenergie mit Bezug auf die Ausgangsimpedanz der Hochfrequenzenergiequelle zu deren Anpassung kompensiert werden.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung beschrieben. Es stellen dar: Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Einrichtung der hier vorgeschlagenen Art zur Abstrahlung von Hochfrequenzenergie, Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch die Einrichtung nach Figur 1 entsprechend der in dieser Zeichnung angedeuteten Schnittebene 2-2 im Bereich der Übertragungsleitung, Fig. 3 einen Horizontalschnitt durch die Einrichtung nach Figur 1 entsprechend der in dieser Zeichnung angedeuteten Schnittebene 3-3 im Bereich der Drosselkonstruktion der Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung, Fig. 4 einen Horizontalschnitt durch die Einrichtung nach Figur 1 ensprechend der in dieser Zeichnungsfigur angedeuteten Schnittebene 4-4 im Bereich des unteren Endes der Drosselkonstruktion gemäß Figur 3, I Fig. 5 einen Horizontalschnitt durch die Einrichtung nach Figur 1 entsprechend der in dieser Zeichnungsfigur angedeuteten Schnittebene 5-5 im Bereich des am unteren Ende der Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung vorgesehenen Dipols und Fig. 6 eine Aufsicht auf die Energieerzeugungsanlage und die Steuersysteme für den Betrieb mehrerer Einrichtungen nach Figur 1.
  • In den Figuren 1 bis 5 ist eine mit 10 bezeichnete blschiefer-Lagerstätte dargestellt, die sich unterhalb einer darüber gelagerten Schicht 12 und über einer Trägerschicht 14 befindet.
  • Eine Bohrung 16 ist von der Bodenoberfläche durch die Deckschicht 12 und durch die Olschiefer-Lagerstätte 10 hindurch bis in die Trägerschicht 14 niedergebracht. Die Deckschicht 12 kann Sedimentmaterial sein, welches eine im wesentlichen gasdichte Abdeckung über der ölschiefer-Lagerstätte 10 bildet.
  • Nach bekannten Techniken ist eine dichte Schalung zu der Deckschicht 12 hin durch ein Stahlfutterrohr 18 hergestellt, das sich von der Bodenoberfläche aus nach abwärts in das Bohrloch 16 hinein bis zu einem Punkt unterhalb der lockeren Oberflächenschicht erstreckt und gegen die Wände des Bohrloches durch Beton 20 abgedichtet ist, welcher das Stahlfutterrohr 18 umgibt. Je nach Größe der verwendeten Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung können Bohrlochdurchmesser beliebiger Größe vorgesehen werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel hat das Stahlfutterrohr 18 einen Innendurchmessr von 45,7 cm. Am Bohrlochkopf sind eine mit Flansch versehene Rohrhülse 22 und ein Deckel 24 vorgesehen.
  • Diese sind beispielsweise durch Schweißung am oberen Ende des Stahlfutterrohres 18 befestigt. Eine derartige Verflanschung wird vorzugsweise verwendet, um in dem Bohrloch 16 einen Druck aufrecht erhalten zu können und Verunreinigungen im Bohrloch, beispielsweise durch Grundwasser, zu vermeiden.
  • Eine koaxiale Ubertragungsleitung 26 erstreckt sich von dem Deckel 24 aus durch die Deckschicht 12 hindurch zu einer Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung 28, die sich in der blschiefer-Lagerstätte 10 befindet. Die Übertragunsleitung 26 ist vorzugsweise mit einem Außenleiter 30 aus Stahlrohr mit einem Innendurchmesser von beispielsweise etwa 150 mm und einer Wandstärke von etwa 13 mm ausgerüstet. Mehrere Längenstücke des den Außenleiter 30 bildenden Rohres sind über Schraubverbindungsstücke 32 miteinander verbunden und das oberste Längenstück des Außenleiters 30 ist in eine öffnung des Deckels 24 eingeschruabt, während das unterste Längenstück des Außenleiters 30 in eine Adaptereinheit 34 eingeschraubt ist, welche von einem mit Gewinden versehenen, vergrößerten Durchmesser aufweisenden Kupplunqsstück gebildet wird, welches die Verbindung zu einem koaxialen Rohrstück 36 herstellt, das sich in dem Bohrloch 16 nach aufwärts zurück über eine Höhe von etwa einem Achtel der Wellenlänge der in die ö.lschiefer-Lagerstätte 10 vermittels der Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung einzustrahlenden Hochfrequenzenergie erstreckt. Ein weiteres Rohrstück 38, welches den selben Durchmesser hat wie das Rohrstück 36, erstreckt sich von der Adaptereinheit 34 nach abwärts über eine Entfernung, welche etwa gleich einem Viertel der Wellenlänge der Betriebsfrequenz ist. Falls notwendig oder erwünscht kann eine Keramikhülse 40, welche mit Perforationen 41 versehen ist, in das Bohrloch 16 im Bereich der blschiefer-Lagerstätte 10 eingeführt werden, um ein Einstürzen der Wände während des Erwärmens zu verhindern.
  • Die koaxiale Übertragungsleitung 26 enthält weiter einen Innenleiter 42, der :. beispielsweise wiederum aus Längenstücken eines Stahlrohrs hergestellt ist. Das obere Ende des obersten Längenstückes des Innenleiters ist in einen Deckel 46 eingeschraubt.
  • Eine auf den Deckel 24 aufgesetzte Keramikplatte 44 hält den Innenleiter 42 elektrisch von dem Außenleiter 30 getrennt. Der Deckel 46 ist oben auf die Reramikplatte 44 aufgelegt und mit dem oberen Ende des obersten Längenstückes des den Innenleiter 42 bildenden Rohres so verschraubt, daß innerhalb des Außenleiters 30 der koaxialen Übertragungsleitung 26 ein Druck aufrecht erhalten werden kann. Mehrere Längenstücke des den Innenleiter 42 bildenden Rohres sind über aus Metall gefertigte Verbindungsstücke 48 miteinander verbunden und werden von der Innenwand des Außenliters 30 durch keramische Abstandshalter 50 ferngehalten. Die zusammengefügten Längenstücke des den Innenleiter 42 bildenden Rohres erstrecken sich von dem Deckel 46 nach abwärts innerhalb des Außenleiters 30 bis zu einem Punkt unterhalb des unteren Endes des Rohrstückes 38. Ein größeren Durchmesser aufweisender keramischer Abstandshalter 52 umgibt den Innenleiter 42 nahe seinem unteren Ende und nahe dem unteren Ende des Rohrstückes 38, so daß der Innenleiter 42 koaxial in dem Rohrstück 38 abgestützt ist. Die zuvor erwähnten keramischen Abstandshalter 50 stützen sich vorzugsweise an den oberen Enden der Kupplungsstücke oder Verbindungsstücke 48 ab, so daß sie leicht an den Längenstücken der Rohrstücke des Innenleiters aufgeschoben und verschoben werden könnnen, bevor die Längenstücke mittels der Verbindungsstücke oder Kupplungsstücke zuammengeschraubt sind. Der größeren Durchmesser aufweisende keramische Abstandshalter 52 wird mit Bezug auf die Axialrichtung durch Metallringe 54 festgehalten, welche am untersten Längenstück des den Innenleiter 42 bildenden Rohres festgeschweißt sind.
  • Ein größeren Durchmesser als der Innenleiter 42 aufweisendes Rohrstück 56 ist über ein Anpassungs-Muffenstück 58 mit dem unteren Ende des Innenleiters 42 verschraubt und trägt seinerseits an seinem unteren Ende einen keramischen Abstandshalter 60, der an der Außenseite des Rohrstückes 56 befestigt ist und dieses gegenüber der Wand des Bohrloches 16 auf Abstand hält.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel, in welchem der Innendurchmesser des Außenleiters 30 etwa 150 mm beträgt, ist der Innendurchmesser des Innenleiters 42 etwa 50 mm und der Außendurchmesser des Innenleiters beträgt etwa 60 mm. Hierbei ergibt sich dann ein Wellenwiderstand für die Übertragung der Hochfrequenzenergie von der Erdoberfläche bis zu der Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung 28 von annähernd 50 Ohm. Wird der Innendurchmesser der Rohrstücke 36 und 38 beispielsweise zu etwa 323 mm gewählt, so ist der Wellenwiderstand der Koaxialleitungsabschnitte, welche den Innenleiter 42 und das Rohrstück 38 als Außenleiter enthalten, annähernd 100 Ohm. Der Außendurchmesser des Rohrstückes 56, welches als Strahlerelement wirksam ist, kann zu 219 mm gewählt werden, wodurch sich eine abstrahlende Leiterfläche ergibt, welche leicht in das Bohrloch 16 durch das Stahlfutterrohr 18 hindurch eingebracht werden kann. Vorzugsweise wählt man die Weite des Rohrstückes 56 so groß wie möglich, um die Oberflächenfeldstärke an dem Rohrstück 56 während der Abstrahlung von Hochfrequenzenergie in die olschiefer-Lagerstätte 10 hinein zu vermindern.
  • Der Bereich von dem oberen Ende des Rohrstückes 36 bis zu dem unteren Ende des Rohrstückes 38 ist gemäß einem wichtigen Merkmal der hier vorgeschlagenen Einrichtung so bemessen, daß er einer ungeraden Anzahl von Viertelwellenlängen innerhalb des ölschiefers bei der Betriebsfrequenz der Einrichtung entspricht und einen Impedanzanpassungsabschnitt 106 bildet. Im einzelnen beträgt der Abstand von der Adaptereinheit 34 zu dem unteren Ende des Rohrstückes 38 annähernd ein Viertel der Wellenlänge bei der Betriebsfrequenz des Systems in Luft. Der Impedanzanpassungsabschnitt 106 der Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung 28 mit dem Rohrstück 38 und den gegenüberliegenden Teilen des Innenleiters 42 ist als Impedanzanpassungstransformator wirksam, der die Impedanzanpassung zwischen der koaxialen über tragungsleitung 26 und dem Strahlerabschnitt 108 der Hochfrequenz -Abstrahlvorrichtung 28 verbessert. Der Impedanzanpassungsabschnitt 106 vermindert auch im wesentlichen Maße die Hochfrequenzströme, welche anderenfalls an der Außenseite des Außenleiters 30 von dessen unterem Ende aus nach aufwärts zurückfließen würden, bis sie schließlich durch Leistungsverluste aufgrund von Abstrahlung in die Deckschicht 12 hinein oder durch Absorption in der Oberfläche des Außenleiters 30 verschwinden. Aufgrund des hier angegebenen Aufbaus werden Leistungsverluste aufgrund eines Stromflusses längs der Außenfläche des Außenleiters 30 stark herabgesetzt, so daß diese Verluste nur wenige Prozent der Leistung betragen, die über die koaxiale übertragungsleitung 26 nach abwärts geliefert wird.
  • Es sei bemerkt, daß die Dielektrizitätskonstante und der verlustwinkel und somit die Impedanz der blschiefer-Lagerstätte 10 sich mit der Temperatur ändern, wie dies in der US-Patentschrift 4 140 179 beschrieben ist. Bei der vorliegend angegebenen Konstruktion ändert sich die Impedanz des Strahlerabschnittes 108 außerordentlich wenig innerhalb eines breiten Bereiches der Temperaturen der Ölschiefer-Lagerstätte 10. Um solche durch Temperaturänderungen bedingte Impedanzschwankungen zu kompensieren, ist an der Prdoberfläche eine Impedanzanpassungseinrichtung 62 vorgesehen, welche sich gegenüber der koaxialen übertragungsleitung 26 als justierbare Impedanz verhält. Die Einstellung der Impedanzanpassungseinrichtung kann in der Weise erfolgen, daß die effektive Leistung qemessen wird, welche von der Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung 2R zurück längs der koaxialen Übertragungsleitung 26 reflektiert wird, um das Stehwellenverhältnis auf der übertragungsleitung 26 zu bestimmen. Es zeigt sich also, daß der Strahlerabschnitt 108 so angeregt werden kann, daß sich ein Strahlungsdiagramm ergibt, das in der allgemeinen Ebene der nlschiefer-Lagerstätte in erster Linie radial nach außen qerichtet ist, wobei der größte Teil der Leistung auf die Ölschiefer-Lagerstätte konzentriert ist. Die Frequenz kann bei den hier angegebenen Abmessungen beispielsweise im Bereich zwischen 1 MHz und 10 MHz verändert werden. Das Rohrstück 56 hat vorzugsweise eine Länge von einem Viertel der Wellenlänge der Hochfrequenzenergie in der ölschiefer-Lagerstätte 10. Der Abstand zwischen dem oberen Ende des Rohrstückes 56 und dem unteren Ende des Rohrstückes 38 ist vorzugsweise gleich einem Viertel der Wellenlänge bei Betriebsfrequenz in der blschiefer-Lagerstätte, wobei ein größerer Luftspalt gelassen ist. Die Längen des vergrößerten Durchmesser aufweisenden Rohrstückes 56 und des damit verbundenen Teiles des Innenleiters 62, welche zusammen einen im wesentlichen eine halbe Wellenlänge messenden Einpol-Strahlerabschnitt 108 bilden, hängen von der Frequenz der Hochfrequenzenergiequelle 64 und von der effektiven Wellenlänge der Strahlung in der blschiefer-Lagerstätte 10 sowie von der Strahlungsimpedanz des Mediums ab.
  • Gute Ergebnisse sind beispielsweise bei einer Frequenz von 10 MHz erzielt worden, wenn die Gesamtlänge des Strahlerabschnittes 108 derart gewählt worden ist, daß das vergrößerten Durchmesser aufweisende Rohrstück 56, nämlich der Rohrteil, welcher unterhalb der Schnittebene 5-5 nach Figur 1 gelegen ist, etwa ein Siebtel der Wellenlänge in Luft betrug, während der Teil des Einpol-Strahlerabschnittes 108, der durch die Auskragung des Innenleiters 42 über das untere Ende des Rohrstückes 38 hinaus, also durch den Leiterabschnitt zwischen den Schnittebenen 4-4 und 5-5 nach Figur 1, gebildet ist, annähernd ein Sechstel der Wellenlänge in Luft lang war. Wenn sich in der ölschiefer-Lagerstätte 10 ein wesentlicher Anteil von Wasser befindet, beispielsweise, wenn das darin befindliche Medium zunächst erhitzt wird, so ist die effektive Länge des Strahlerabschnittes 108 etwas größer als eine halbe Wellenlänge. Wenn jedoch die Erwärmung fortschreitet und das Wasser entweder in Dampf umgewandelt wird oder ausgetrieben wird, so fällt die Dielektrizitätskonstante in dem umgebenden Medium ab und die effektive Wellenlänge nimmt zu. Wird der Einpol-Strahlerabschnitt 108 mit einer effektiven elektrischen Länge betrieben, welche größer als eine halbe Wellenlänge ist, so vermindert sich die Ausrichtung des Strahlungsdiagramms in Vertikalrichtung. Die Hochfrequenz-Abstrahlungsvorrichtung 28 hat daher vorzugsweise in der feuchten ölschiefer-Lagerstätte 10 mit einer Dielektrizitätskonstanten von beispielsweise 16 und in der behandelten ö1-schiefer-Lagerstätte mit einer Dielektrizitätskonstanten von bis zu 3 hinunter solche Abmessungen, daß der Einpol-Strahlerabschnitt 108 annähernd eine halbe Wellenlänge lang ist. Ist also beispielsweise die Frequenz der Hochfrequenzenergiequelle 10 MHz, so daß sich als Wellenlänge im freien Raum 3 x 103 cm oder 30 m ergeben, so beträgt die Länge des Rohrstückes 56 annähernd 420 cm und der Abstand vom unteren Ende des Rohrstückes 38 bis zum oberen Abschluß des Adapters 58 beträgt etwa 480 cm.
  • Im Betrieb wird der größte Teil der Leistung von dem Strahlerabschnitt 108 abgestrahlt und der Abschnitt 106 wirkt als Resonanz-Impedanztransformator. Die Rohrstücke 36 und 38 sind als nicht in Resonanz befindliche oder induktiv wirkende Drosselkonstruktionen wirksam, deren Länge empirisch bestimmt wird, um die Richtcharakteristik in Horizontalrichtung mit Bezug auf eine Vertikalebene optimal zu gestalten. Durch Ändern der Frequenz kann die Richtcharakteristik der abgestrahlten Energie entsprechend verändert werden.
  • Die Hochfrequenzenergiequelle 64 liefert Hochfrequenzenergie veränderbarer Frequenz über eine Koaxialleitung 66 an die Impedanzanpassungseinrichtung 62, welche die Hochfrequenzenergie über eine Koaxialleitung 68 an die koaxiale Übertragungsleitung 26 weitergibt, wobei der Innenleiter der Koaxialleitung 68 an den Deckel 46 angeschlossen ist, während der Außenleiter der Koaxialleitung 68 mit dem Deckel 24 Verbindung hat.
  • Wie aus Figur 6 zu ersehen ist, hat die Hochfrequenzenergiequelle 64 vorzugsweise bestimmten Abstand von einer Mehrzahl von Bohrlöchern 16 und die vorerwähnten Koaxialleitungen und tfbertragunqsleitullgen 66 sind über Entfernungen von bis zu über 300 m geführt. Auf. diese Weise ist es möglich, einen großen Hochfrequenzsender zur Speisung mehrerer Bohrlöcher 16 zu verwenden.
  • Es ist daher vorteilhaft, wenn das Stehwellenverhältnis auf den Koaxialleitungen 66 möglichst nahe bei eins gehalten wird, so daß die Hochfrequenzverluste in den Übertragungsleitungen minimal bleiben. Außerdem ist es wünschenswert, daß nur wenig Leistung oder überhaupt keine Leistung zu der Hochfrequenzenergiequelle 64 reflektiert wird, um eine Beschädigung der Sendereinrichtungen zu vermeiden und um die Erzeugung der hochfrequenten Leistung in der Hochfrequenzenergiequelle mit maximalem Wirkungsgrad vornehmen zu können. Die Impedanzanpassungseinrichtungen 62, welche in herkömmlicher Weise Induktivitäten und Kapazitäten enthalten können, sind daher in üblicher Art so eingestellt, daß eine Impedanzanpassung der Koaxialleitungen 66 erhalten wird.
  • Während das Rohrstück 56 so bemessen werden kann, daß ein optimales Strahlungsdiagramm und/oder eine optimale Leistungsabgabe bei einer bestimmten Frequenz erhalten werden, indem beispielsweise die Länge des Rohrstückes 56 effektiv einem Viertel der Wellenlänge bei der betreffenden Frequenz im Bohrloch 16 entspricht, ist es wünschenswert, daß die Frequenz der Hochfrequenzenergiequelle 64 veränderbar ist, um eine Einstellung bei unterschiedlichen Impedanzen oder unterschiedlichen Arten von Lagerstätten und/oder bei unterschiedlichen Impedanzen in einer Lagerstätte während der verschiedenen Phasen der Erhitzung vornehmen zu können. Derartige Impedanzanpassungen können auch durch Verändern der Ausgangsimpedanz der Impedanzanpassungseinrichtungen 62 erreicht werden, so daß durch eine stehende Welle die richtige Impedanz durch die verhältnismäßig kurze Koaxialleitung 68 und die koaxiale Übertragungsleitung 26 zu der Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung in der Lagerstätte 10 reflektiert wird.
  • Die Impedanzanpassungseinrichtung 62 wird vorzugsweise für die gewünschte Impedanzanpassung in der Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung bei niedriger Leistung der Hochfrequenzenergiequelle 64 eingestellt und die Impedanzanpassung zur Erzeugung eines niedrigen Stehwelenverhältnisses in der Koaxialleitung 66 wird dann durch Einstellung vorgenommen. Es versteht sich jedoch, daß die Maßnahmen zur Impedanzanpassung auch nach einem vorprogrammierten Fahrplan durchgeführt werden können.
  • l Es wurde gefunden, daß eine gute Impedanzanpassung an blschiefer-Lagerstätten über ein 30 %iges Frequenzband hinweg erzielt werden kann, ohne daß wesentliche Verluste bezüglich des Wirkungsgrad es der Hochfrequenzenergieübertragung in die öIschiefer-Lagerstäte hinein auftreten.
  • Die koaxiale Übertragungsleitung 26 wird zweckmäßig mit einem Inertgas oder neutralen Gas, beispielsweise mit Stickstoff, unter Druck gehalten, wobei das Gas von einer Druckgasquelle 70 über eine Rohrleitung 72, welche in die Hülse 22 hineinführt, sowie über eine Rohrleitung 74, welche an dem Deckel 24 einmündet, und schließlich durch eine Rohrleitung 76, welche über eine Isolierkupplung 78 angeschlossen ist und zu der Innenseite des den Innenleiter 42 bildenden Rohres führt, in das Innere des Systems eingeführt wird.
  • Die Druckgasquelle 70 kann Stickstoff von ausreichendem Druck liefern, um ständig Stickstoff in die den Innenleiter 43 und den Außenleiter 30 bildenden Rohre sowie in das Futterohr 18 einströmen zu lassen, wodurch eine Stickstoffspülung an den Wandungen des Bohrloches 16 herab und durch den Raum zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter erhalten wird. Vorzugsweise haben die keramischen Abstandshalter in ihren Randbereichen oder Umfangsbereichen Öffnungen, so daß der Stickstoff hindurchströmen kann. Das Druckgas stützt sich gegen die Flüssigkeitsansammlung 80 am Boden des Bohrloches 16 ab und drückt die Flüssigkeit durch eine Förderleitung 82 nach aufwärts. Die Förderleitung 82 kann ein Stahlrohr sein, welches elektrisch durch ein keramisches Kupplungstück 84 unterbrochen ist, das sich nahe dem unteren Ende des als Strahlerelement dienenden Rohrstückes 56 befindet.
  • Das keramische Kupplungsstück 84 isoliert den Förderleitungsabschnitt 82, welcher sich im wesentlichen auf Erdpotential befindet, von dem Förderleitungsabschnitt 86, der innerhalb des Innenleiters 42 bis zur Erdoberfläche nach aufwärts reicht und durch einen Deckel 88 geführt ist, der oben auf dem Deckel 46 befestigt ist. Schließlich ist der Förderleitungsabschnitt 86 über eine Isolierkupplung 90 zu einem Sammeltank 92 geführt, aus dem, falls gewünscht, auch etwa hochgeförderter Stickstoff wieder entnommen werden kann und über die Druckgasquelle 70 neuerlich in die ölschiefer-Lagerstätte 10 hinab gepreßt wird.
  • Eine derartige Zirkulation von Stickstoff unterstützt nicht nur die Förderung von Kerogen oder Ö1 von dem Boden des Bohrloches 16 sondern ermöglicht auch eine Kühlung überhitzter Bereiche der Übertragungsleitung und/oder der Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung, so daß von der Hochfrequenzenergiequelle 64 hohe Leistungen in die ölschiefer-Lagerstätte 10 hinein übertragen werden können, ohne daß es an Punkten hoher Spannung in dem System zu einem Spannungszusammenbruch kommt.
  • Um die Gasströmung von der Druckgasquelle 70 zu den verschiedenen Bereichen der Übertragungsleitung und der Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung steuern und kontrollieren zu können, enthalten die Rohrleitungen 72 und 74 jeweils ein Ventil 94. Die Rohrleitung 76 ist mit einem Ventil 96 versehen, das auf der geerdeten Seite der Isolierkupplung 78 angeordnet ist und schließlich enthält die Rohrleitung von der Isolierkupplung 99 zu dem Sammeltank 92 ein Ventil 98, derart, daß durch öffnen und Schließen der Ventile die Gasströmung aus dem Bohrloch erhöht, konstant gehalten oder vermindert werden kann, je nachdem, in welcher Phase der Förderung man sich befindet. Durch Aufrechterhalten einer ausreichenden Stickstoff-Spülströmung durch das Bohrloch 16 vor und während der Einwirkung der Hochfrequenzleistung wird die Gefahr von Explosionen in dem Bereich der Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung minimal gehalten. Derartige Explosionen können beispielsweise auftreten, wenn Sauerstoff, der aus Bestandteilen der Lagerstätte freigesetzt oder nach Installation des Übertragungssystems im Bohrloch vorhanden ist, sich mit gasförmigen Kohlenwasserstoffen aus der Langerstätte zu einem zündwilligen Gemisch vereinigt und eine Roronaentladung oder ein Lichtbogen an der Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung auftritt und das explosive Gemisch zündet.
  • Die Länge der koaxialen Übertragungsleitung 26 ist zweckmäßiq ausreichend groß gewählt, um jeden beliebigen Bereich der öl-.
  • schiefer-Lagerstätte 10 zu erreichen. Bei sehr dicken Olschiefer-Lagerstätten kann die Übertragungsleitung 26 allmählich angehoben oder abgesenkt werden. Hierdurch wird die Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung 28 angehoben oder abgesenkt, so daß jeweils unterschiedliche Horizontalschichten der ölschiefer-Lagerstätte dem Intensitätsmaximum der Strahlung ausgesetzt werden.
  • Überschläge oder Kurzschlüsse der Hochfrequenzenergie werden durch die Verwendung der keramischen Abstandshalter 50, 52, 40 und 60 vermieden, welche die verschiedenen elektrischen Leiter im wesentlichen konzentrisch zueinander und zu dem Bohrloch 16 halten, so daß Impedanzveränderungen längs der Übertragungsleitung aufgrund einer exzentrischen Verlagerung der Leiterteile, welche anderenfalls zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter der koaxialen übertragungsleitung 26 auftreten könnten, praktisch ausgeschlossen werden. Exzentrische Verlagerungen würden möglicherweise zu Stehwellenverhaltnissen führen, die über den vorausberechneten Werten liegen, so daß sich höhere Spannungsmaxima an bestimmten Punkten längs der Übertragungsleitung oder an der Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung ergäben.
  • Die Kanten der Isolatoren oder Abstandshalter sind vorzugsweise abgeschrägt, um eine Relativbewegung zwischen den Leitern während der Montage zu erleichtern. Der großen Durchmesser aufweisende Isolations-Abstandshalter 52 ist zwischen dem unteren Ende des Rohrstückes 38 und dem den Innenleiter 42 bildenden Rohr vorgesehen, da in diesem Bereich ein Spannungsmaximum auftreten kann. Ein derartiges Spannungsmaximum kann sich mit Wahrscheinlichkeit erhöhen, wenn das Stehwellenverhältnis auf übertragungsleitung 26 zunimmt, so daß bei hohen eingestellten Leistungspegeln eine Koronaentladung stattfinden kann.
  • Die Möglichkeit der Einstellung maximaler Leistung wird nicht nur durch die Gefahr eines Spannungszusammenbruches sondern auch durch die Verlustleistungen auf der Übertragungsleitung begrenzt. Die dargestellten Leiter-Konstruktionsteile, welche aus normalem Stahl gefertigt sind, können daher zweckmäßig mit hochleitfähigem Werkstoff, beispielsweise mit Kupfer oberflächenbeschichtet sein, so daß Leistungen von über einem Megawatt über die übertragungsleitung 26 und die Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung 28 in die blschiefer-Lagerstätte 10 hinein übertragen werden können.
  • Falls sich die Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung 28 nicht in ausreichender Tiefe befindet, d. h., falls die darüber gelagerte Schicht 12 nicht ausreichend dick ist, kann es vorkommen, daß ein bestimmter Anteil der Hochfrequenzenergie bei großen in die blschiefer-Lagerstätte 10 hinein abgestrahlten Leistungen mit geringer Intensität auf der Erdoberfläche auftritt. Bei dem hier vorgeschlagenen System sind Drähte, beispielsweise Stahlseile 100, an der Hülse -22 festgeschweißt und in radiale Richtung mehrere hundert Fuß ausgelegt, um solche auf der Erdoberfläche auftretende Strahlung in die Deckschicht 12 hinein zu reflektieren, so daß eine Störung aufgrund dieser Strahlung verhindert wird, wenn Frequenzen von beispielsweise 10 MHz oder darunter zur Anwendung kommen. Im allgemeinen werden Frequenzen über 10 MHz in ausreichendem Maße in den meisten Deckschichtformationen absorbiert, während tiefere Frequenzen ebenfalls absorbiert werden, wenn sich ausreichend Feuchtigkeit in der betreffenden Deckschicht befindet. Der Abstand zwischen den radial ausgelegten Drähten oder Drahtseilen kann beliebig gewählt werden und es können auch, falls erforderlich, Abzweigdrähte von den radial ausgelegten Drähten vorgesehen sein. Außerdem können, falls in einem Gebiet mehrere Bohrlöcher in der beschriebenen Weise behandelt werden, sich die Drähte oder Drahtseile zwischen den nebeneinander liegenden Einrichtungen erstrecken.
  • Wie bereits in der US-Patentschrift 4 140 179 ausgeführt, ändert sich die Impedanz sowohl aufgrund der Absorption von Mikrowellenenergie wegen Änderungen der Leitfähigkeit und aufgrund von Änderungen der Dielektrizitätskonstanten als Folge des Entzuges des Anteils von Wasser, welcher sich ursprünglich in der blschiefer-Lagerstätte befand. Die Temperatur, bei welcher das Wasser in Dampf umgewandelt wird und aus der Lagerstätte gefördert wird, hängt von dem Druck ab, der im Bohrloch aufrechterhalten wird.
  • Wenn beispielsweise das Ventil 98 geschlossen bleibt und das Bohrloch bzw. seine Wände zunächst mit Stickstoff gespült worden sind und dann unter einen Druck von etwa 35 Bar gesetzt werden, so kann die Temperatur in der Olschiefer-Lagersätte 10 im Bereich des Bohrloches auf Werte weit über 100"C (mehrere 100"F) erhöht werden, wobei das Wasser immer noch in flüssiger Form in den Poren der ölschiefer-Lagerstätte vorhanden ist. Es treten Wassergehalte in der Größenordnung von 3 e bis 30 % auf und absorbieren wesentliche Anteile der Hochfrequenzenergie.
  • Gemäß einem hier angegebenen Verfahren kann die Temperatur in dem Bohrloch beispielsweise mittels eines Thermoelementes 102 bestimmt werden, wie dies im übrigen auch in der US-Patentschrift 4 140 179 gezeigt ist. Das Thermoelement 102 ist über eine Leitung 104 mit Anlageteilen an der Erdoberfläche verbunden. Wenn die Temperatur beispielsweise 371 C erreicht, so führt eine öffnung des Ventiles 98 zu einem Druckabfall im Bohrloch, so daß das Wasser verdampft und die Bohrlochwandungen auf Temperaturen unterhalb 371"C abgekühlt werden, wodurch die unerwünschten heißen Bereiche an den freiliegenden Flächen der blschiefer-Lagerstätte vermieden werden.
  • Während die koaxiale Übertragungsleitung 26 für die Hochfrequenzströme Oberflächen darbietet, welche groß sind und daher nur eine geringe Stromdichte bei einer bestimmten eingestellten Leistunq führen, können die koaxialen Leitungen 66 und 68 beispielsweise gebräuchliche Kupfer-Koaxialleitungen sein, welche einen Außendurchmesser von beispielsweise 79 mm haben. Derartige Koaxialkabel können über mehrere hundert Meter von einer zentralen Energiequelle aus verlegt werden und vorzugsweise ist die Impedanzanpassungseinrichtung 62 an der Erdoberfläche möglichst nahe an dem Bohrloch 16 aufgestellt. Die Impedanz der Hochfrequenzenergiequelle 64 kann also im wesentlichen an die Eingangsimpedanz der Impedanzanpassungseinrichtung 62 angepaßt werden, um ein Stehwellenverhältnis in der Koaxialleitung 66 von beispielsweise unter 1,5 zu erhalten, während die koaxiale Übertragungsleitung 26 ein Stehwellenverhältnis von 1,5 bis 5 haben kann, je nachdem, welche Anpassung erforderlich ist, um eine optimale Abstrahlung der Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung 28 zu erreichen.
  • Es sei nun nochmals auf Figur 6 der Zeichnung Bezug genommen.
  • Hier ist in Aufsicht eine Anzahl von Rohrlöchern 16 angedeutet, welche auf einem ölfeld in Abständen von beispielsweise mehreren hundert Fuß auseinanderliegen und über Koaxialkabel sowie Impedanzanpassungseinrichtungen 62 und von diesen aus über Koaxialkabel 66 mit einer zentralen Hochfrequenzenergiequelle 64 verbunden sind. Die Hochfrequenzenergie kann von einem den einziqen Sender enthaltenden Gehäuse aus, welches sich beispielsweise in einer Kontrollstation befindet, nach einem gewünschten Programm der Reihe nach auf die verschiedenen Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtungen innerhalb der einzelnen Bohrlöcher 16 verteilt werden.
  • Signale, welche von den Impedanzanpassungseinrichtungen 62 zu der Kontrollstation geführt werden, können zur Überwachung und/oder Einstellung der Frequenz und der Impedanzanpassung des Senderausgangs an die, einzelnen Bohrlöcher verwendet werden.
  • Im Rahmen der Erfindung bietet sich dem Fachmann eine Anzahl on Weiterbildungs- und Abwandlungsmöglichkeiten der beschriebenen Einrichtung bzw. der angegebenen Verfahren. So können beispielsweise zur Speisung der im Bohrloch befindlichen Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtungen anstelle von Koaxialleitungen auch Parallelleitungen verwendet werden. Weiter können anstelle der angegebenen Frequenzen auch andere Frequenzen eingesetzt werden und zur Herstellung der Übertragungsleitungen und der Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtungen läßt sich eine Vielzahl von Leiterwerkstoffen verwenden.

Claims (22)

  1. Patentansprüche 1. Einrichtung zur Abstrahlung von Hochfrequenzenergie in einen mit dieser zu behandelnden, insbesondere unter einer darüber gelagerten Schicht (12) befindlichen, unterirdischen Bereich (10), mittels einer übertragungsleitung (26), von welcher ein Leiter (42) mit einem Strahlerelement (56) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem jeweils anderen Leiter (30) eine Leiteranordnung (34, 36, 38) zylindrischer Gestalt vorgesehen ist, welche wesentlich größeren Durchmesser als die bertragungsleitung hat.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragungsleitung (26) koaxial ist und daß die Leiteranordnung (34, 36, 38) zylindrischer Gestalt an dem Außenleiter (30) vorgesehen ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteranordnung (34, 36, 38) als Drossel wirkend ausqebildet ist.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxiale Übertragungsleitung (26) von einer Oberflächenstation zu einer das zylindrisch ausgebildete Strahlerelement (26) enthaltenden Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung (28) geführt ist, daß ferner der Innenleiter (42) der koaxialen tSbertragungsleitung (26) zu dem unterhalb des unteren Endes des Außenleiters (30) befindlichen Strahlerelement (56) reicht und daß die zylindrische Leiteranordnung (34, 36, 38) am unteren Ende des Außenleiters (30) vorgesehen ist und wesentlich größeren Durchmesser als im Mittel der Außenleiter hat.
  5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Strahlerelementes (56) wesentlich größer als der Durchmesser des Innenleiters (42) der koaxialen Ubertragungsleitung (26) ist.
  6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter (42) der koaxialen Übertragungsleitung (26) hohl ist.
  7. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxiale Übertragungsleitung (26) an eine Hochfrequenzenergiequelle (64) angeschlossen ist.
  8. 8. Einrichtung nach Anspruch 7 zur ölförderung oder Kerogenförderung aus einer Olschiefer-Lagerstätte (10), dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzenergiequelle (64) eine Frequenz im Bereich von 100 kHz bis 100 MHz erzeugt.
  9. 9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzenergiequelle (64) über eine erste übertragungsleitung (66) eines ersten bestimmten Wellenwiderstandes und über eine veränderbare Impedanzanpassungseinrichtunq (62) an die koaxiale Übertragungsleitung (26) angeschlossen ist, welche einen zweiten Wellenwiderstand aufweist und sich durch die die Ölschiefer-Lagerstätte (10) überdeckende Schicht (12) erstreckt.
  10. 10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Hochfrequenzenergiequelle (64) zur Veränderung des Abstrahlungsmusters veränderbar ist.
  11. 11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteranordnung (34, 36, 38) zylindrischer Gestalt Teil einer Impedanztransformationseinrichtunq ist, welche den Außenleiter (30) der koaxialen bertragungsleitung (26) koaxial umgibt.
  12. 12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Strahlerelement (56) als auch die koaxiale Impedanztransformationseinrichtung (34, 36, 38) wesentlich größeren Durchmesser als der Innenleiter (42) der koaxialen Übertragungsleitung (26) haben.
  13. 13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlerelement (56) größeren Durchmesser als der Außenleiter (30) der koaxialen übertragungsleitung (26) hat.
  14. 14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß auch die erste übertragungsleitung (66) eine Koaxialleitung ist.
  15. 15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlerelement (58, 56) aus einem an dem Innenleiter (42) befestigten Innenteil (58) und einem an dieses angeschlossenen Außenteil (56) größeren Durchmessers gebildet ist.
  16. 16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem Leiter der übertragungsleitung (26) verbundene Leiteranordnung (34, 36, 38) als Dichtungseinrichtung zum Verhindern der Energiefortleitung von dem Strahlerelement (56) aus über die übertragungsleitung (26) zurück an der Leiteranordnung vorbei wirksam ist.
  17. 17. Verfahren zur Abstrahlung von Hochfrequenzenergie in einen mit dieser zu behandelnden Bereich, insbesondere unter Verwendung einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Erzeugung von Hochfrequenzenergie im Frequenzbereich zwischen 100 kHz und 100 MHz, Übertragung der Energie über eine erste übertragungsleitung, welche einen bestimmten Wellenwiderstand hat, sowie über eine veränderbare Impedanzanpassungseinrichtung und eine zweite Übertragungsleitung mit einem zweiten bestimmten Wellenwiderstand, wobei sich diese Übertragungsleitung durch eine den zu behandelnden Bereich überlagernde Schicht erstreckt, zu einer Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung, welche sich innerhalb des zu behandelnden Bereiches befindet und Verändern der Hochfrequenzenergieübertragung zwischen der Hochfrequenzenergiequelle und der Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung.
  18. 18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzanpassung der Impedanzanpassungseinrichtung zur Kompensation von Änderungen der Temperatur in einer den zu behandelnden Bereich bildenden Ölschiefer-Lagerstätte verändert wird.
  19. 19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Hochfrequenzenergie zum Verändern des Strahlungsmusters der Hochfrequenzenergie verändert wird, die in eine den zu behandelnden Bereich bildende Ölschiefer-Laqerstätte hinein abgestrahlt wird.
  20. 20. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Hochfrequenzenergie verändert wird, um Impedanzänderungen in einer den zu behandelnden Bereich bildenden ölschiefer-Lagerstätte gegenüber der Hochfrequenzenergie zu kompensieren.
  21. 21. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Hochfrequenzenergie verändert wird, um das Abstrahlungsmuster der Hochfrequenzenergie zu verändern, welche in eine den zu behandelnden Bereich bildende Ölschiefer-Lagerstätte hinein abgestrahlt wird und daß die Impedanzanpassungseinrichtung so eingestellt wird, daß die Leistung auf der ersten Übertragungsleitung vermindert wird, welche von der zweiten übertragungsleitung und/oder der Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung reflektiert wird.
  22. 22. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierte Leistung auf der zu der Hochfrequenz-Abstrahlvorrichtung führenden Ubertragungsleitung gemessen wird und daß die Einstellung der Impedanzanpassungseinrichtung in Abhängigkeit von der gemessenen reflektierten Leistung verändert wird.
DE19813125719 1980-06-30 1981-06-30 Vorrichtung und Verfahren zur Abstrahlung von Hochfrequenzenergie in eine Ölschieferlagerstätte Expired DE3125719C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16472380A 1980-06-30 1980-06-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3125719A1 true DE3125719A1 (de) 1982-03-18
DE3125719C2 DE3125719C2 (de) 1987-04-02

Family

ID=22595812

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19813125719 Expired DE3125719C2 (de) 1980-06-30 1981-06-30 Vorrichtung und Verfahren zur Abstrahlung von Hochfrequenzenergie in eine Ölschieferlagerstätte

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JPS5729789A (de)
AU (1) AU546295B2 (de)
CA (1) CA1183909A (de)
DE (1) DE3125719C2 (de)
FI (1) FI72630C (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007050446A2 (en) * 2005-10-24 2007-05-03 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Methods of filtering a liquid stream produced from an in situ heat treatment process
WO2009052044A1 (en) * 2007-10-19 2009-04-23 Shell Oil Company Irregular spacing of heat sources for treating hydrocarbon containing formations
US8726986B2 (en) * 2012-04-19 2014-05-20 Harris Corporation Method of heating a hydrocarbon resource including lowering a settable frequency based upon impedance

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2757738A (en) * 1948-09-20 1956-08-07 Union Oil Co Radiation heating
US4135579A (en) * 1976-05-03 1979-01-23 Raytheon Company In situ processing of organic ore bodies
US4140179A (en) * 1977-01-03 1979-02-20 Raytheon Company In situ radio frequency selective heating process

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2757738A (en) * 1948-09-20 1956-08-07 Union Oil Co Radiation heating
US4135579A (en) * 1976-05-03 1979-01-23 Raytheon Company In situ processing of organic ore bodies
US4140179A (en) * 1977-01-03 1979-02-20 Raytheon Company In situ radio frequency selective heating process

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5729789A (en) 1982-02-17
FI72630C (fi) 1987-06-08
JPS6233397B2 (de) 1987-07-21
DE3125719C2 (de) 1987-04-02
FI811989L (fi) 1981-12-31
CA1183909A (en) 1985-03-12
AU7023081A (en) 1982-01-07
FI72630B (fi) 1987-02-27
AU546295B2 (en) 1985-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2250858B1 (de) Anordnung zur induktiven heizung von ölsand- und schwerstöllagerstätten mittels stromführender leiter
EP2315910B1 (de) Anlage zur in-situ-gewinnung einer kohlenstoffhaltigen substanz
US4508168A (en) RF Applicator for in situ heating
DE69506874T2 (de) Elektrisches heizungssystem im bohrloch
DE102010008779B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Gewinnung, insbesondere In-Situ-Gewinnung, einer kohlenstoffhaltigen Substanz aus einer unterirdischen Lagerstätte
EP2925956B1 (de) Geschirmte multipaaranordnung als zuleitung zu einer induktiven heizschleife in schweröllagerstätten
EP2507470A2 (de) Vorrichtung und verfahren zur gewinnung, insbesondere in-situ-gewinnung, einer kohlenstoffhaltigen substanz aus einer unterirdischen lagerstätte
DE102008056257A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Beheizung einer Rohrleitung
DE2500522A1 (de) Verfahren zum durchleiten eines isolierten drahtes durch das innere eines ferromagnetischen rohres zur ausbildung eines waerme erzeugenden rohres unter ausnutzung des stromskineffektes
DE3125719C2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Abstrahlung von Hochfrequenzenergie in eine Ölschieferlagerstätte
EP2633153B1 (de) Verfahren zur "in situ"-förderung von bitumen oder schwerstöl aus ölsand-lagerstätten als reservoir
EP0056806A1 (de) Vorrichtung zur entnahme von bodenwärme aus dem grundwasser und/oder dem das grundwasser umgebenden erdreich
DE3214067C2 (de)
EP2962523A1 (de) Vorrichtung zur beheizung einer rohrleitung
WO2011101228A2 (de) Vorrichtung und verfahren zur gewinnung, insbesondere in-situ-gewinnung, einer kohlenstoffhaltigen substanz aus einer unterirdischen lagerstätte
DE814196C (de) Einrichtung zum stellenweisen Auftauen des Erdbodens
DE2636530A1 (de) Erwaermung von halbleitern
DE2257087B2 (de) Vorrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines Halbleiterstabes
DE2832826A1 (de) Einrichtung zum kuehlen einer elektrischen starkstromleitung
AT160053B (de) In ihrer Länge veränderbare Linearantenne.
DE2161574C3 (de) Hochfrequenz-Leitung
CA1179020A (en) Rf applicator for in situ heating
DE8628900U1 (de) Ortungskabel
DE2135790A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Be festigen von mit Skineffektstrom Warme erzeugenden Rohren
DE8310374U1 (de) Wasserlast zur absorption von hochfreqenzleistung

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee