RU2694319C2 - Преобразователи режима распространения в коаксиальной линии - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к устройству для создания нарушения в дифференциальном режиме распространения радиочастотного сигнала, передаваемого вдоль коаксиальной линии передачи. Устройство содержит наружный проводник и внутренний проводник, которые разделены слоем диэлектрического материала. Причем устройство содержит первый проводник; второй проводник и средства соединения. При этом средства соединения пригодны для формирования электрического соединения между устройством и коаксиальной линией передачи так, что первый проводник устройства формирует электрическое соединение между наружным проводником линии передачи перед устройством и наружным проводником линии передачи после устройства, а второй проводник устройства формирует электрическое соединение между внутренним проводником линии передачи перед устройством и внутренним проводником линии передачи после устройства. При этом в присутствии радиочастотного сигнала вдоль коаксиальной линии передачи создается нарушение в дифференциальном режиме распространения сигнала вдоль коаксиальной линии передачи, наводящее ток в наружном проводнике коаксиальной линии передачи, и электромагнитное поле в области, окружающей коаксиальную линию передачи. При этом устройство применяется для формирования антенны для системы для облегчения извлечения углеводородов радиочастотным нагреванием углеводородов высокой вязкости на месте залегания посредством упомянутой антенны. Техническим результатом является повышение эффективности регулирования температурного диапазона в радиальном направлении для максимизирования подвижности нефти в породе и увеличения продуктивности скважины. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение касается устройства для создания нарушения в дифференциальном режиме распространения радиочастотного сигнала, передаваемого вдоль коаксиальной линии передачи.

В частности, устройство этого вида используется в системе для нагревания высоковязких углеводородов in-situ (на месте залегания) посредством радиочастотного излучения, в частности в системе для создания нарушения режима распространения вдоль антенны, включающей коаксиальную систему, составленную из преобразователей режима, более конкретно, в радиочастотной системе, содержащей коаксиальный массив преобразователей режима, вставляемый в систему для распределенного нагревания высоковязкой нефти.

Известный уровень техники

Устройство данного изобретения может использоваться там, где есть потребность создать нарушение в дифференциальном режиме распространения радиочастотного сигнала, передаваемого вдоль коаксиальной линии передачи.

В частности устройство данного изобретения используется в области извлечения углеводородов путем нагревания углеводородов in-situ посредством радиочастоты.

В известном уровне техники в этой области, заявки на патент или уже опубликованные патенты раскрывают способы и системы для применения радиочастотного нагрева в нефтяных скважинах. Эти документы в основном описывают устройство, содержащее генераторы радиочастотной энергии, установленные на поверхности, линии передачи для транспортирования радиочастотного сигнала к основанию скважины и конструкции (антенны) для облучения или приложения радиочастотной энергии к геологической формации. Некоторые справочные патентные документы описывают возможные способы для добычи нефти, которая может быть достигнута посредством радиочастотного нагрева in-situ (непосредственно в пласте), в частности:

Сокращение вязкости тяжелой нефти (US 7891421, Method and apparatus for in-situ RF heating, Kasevich (2011)).

Ожижение твердых углеводородов в условиях пласта (битуминозные пески) (US 2012/0090844, Simultaneous Conversion and recovery of bitumen using RF, Madison et al. (2012)).

Добыча нефти высокотемпературным пиролизом керогенов (в нефтеносном сланце) (US 4485869, Recovery of liquid hydrocarbons from oil shale by electromagnetic heating in-situ, Sresty et al. (1984)).

Производство органических продуктов из нефтеносного сланца (US 4508168, RF applicator for in-situ heating, Heeren (1985)).

Преобразование (улучшение) посредством нагрева тяжелой нефти до высокой температуры (с введением или без введения материалов, каталитических слоев и/или других химически активных веществ) (US 2010/0219107, Radio Frequency Heating of petroleum ore by particle susceptors, Parsche (2010); US 7441597, Method and apparatus for in-situ RF assisted gravity drainage of oil, Kasevich (2008)).

Способы нагнетания пара в пласт, которому помогает радиочастотное нагревание ((US 2012/0061080, Inline RF heating for SAGD operations, Sultenfuss et al. (2012); US 8646527, RF enhanced SAGD method for recovery of hydrocarbons, Trautman et al. (2014)).

Кроме того, имеются справочные патентные документы, касающиеся различных типов антенн или аппликаторов для скважин:

Антенны, будь то дипольные, спиральные, соленоидные или коллинеарные (US 7441597, Method and apparatus for in-situ RF assisted gravity drainage of oil, Kasevich (2008); US 2012/0061380, Apparatus and method for heating of hydrocarbon deposits by RF driven coaxial sleeve, Parsche (2012)).

Системы электродов (US 4485869, Recovery of liquid hydrocarbons from oil shale by electromagnetic heating in-situ, Sresty et al. (1984)).

Двухпроводные линии передачи, возвращающиеся обратно, чтобы формировать удлиненные контуры (US 2012/0061383, Litz Heating Antenna, Parsche (2012)).

Триаксиальные линии передачи и коаксиальные экраны (US 8453739, Triaxial linear induction antenna array for increased heavy oil recovery, Parsche (2013); US 2013/0334205, Subterranean antenna including antenna element and coaxial line therein and related methods, Wright et al. (2013)).

Некоторые из этих ссылочных материалов (US 7441597; US 2012/0061380) описывают проводные антенны резонансного типа. Антенны этого типа обычно ограничены длиной в несколько метров и позволяют ограниченной части пласта вокруг антенны нагреваться до высокой температуры. Системы, имеющие антенны этого вида, смогли обеспечить эффективные решения для нефтеносных песков. Антенны этого вида получаются установкой в скважину металлических конструкций для данного случая (ad-hoc), или в некоторых случаях использованием самих элементов заканчивания скважины. Другие системы (как описано, например в US 4485869) основаны на системах электродов, устанавливаемых в скважины в породе для формирования конденсаторной структуры. В этих системах нагревание достигается в объеме породы, ограниченном электродами. Эти системы были предложены для добычи углеводородов в выходах на поверхность нефтеносного сланца.

Наконец, другие системы, предложенные для применения к нефтеносным пескам, основаны на конструкциях объемного или удлиненного контура для установки в горизонтальные скважины (США 2013/0334205, США 8453739, США 2012/0061383). Эти антенные системы, которые запитываются при относительно низкой частоте (в диапазоне 1-10 кГц) и мощности порядка нескольких МВт, предложены для нагревания, которое распределяется по горизонтальной скважине, до высоких температур, необходимых для ожижения твердого битума.

Системы известного уровня техники имеют ограничения и практические недостатки, которые кратко изложены ниже.

Резонансные антенны сосредоточенного типа не эффективны в случае горизонтальных скважин, имеющих очень длинные горизонтальные участки ствола скважины (например, имеющие длину порядка сотен метров). Это связано с тем, что резонансные антенны не могут быть эффективны в распределении излучения по скважине, даже если они имеют типичные для рассматриваемых горизонтальных участков длины. Например, диполь длиной 1000 м, который питается из центра и облучает в диспергирующей среде (типичный диапазон для электропроводности нефтяных пластов составляет между 0,001 и 0,1 См/м), распределяет электрическое поле, которое ограничено несколькими метрами вокруг точки питания независимо от физической длины диполя.

Эти рабочие характеристики являются также характеристиками других типов резонансных антенн, имеющих геометрические структуры, отличные от структур диполя, такие как спиральные, соленоидные или коллинеарные с вибратором в коаксиальном экране. Таким образом, невозможно использовать этот класс антенн для распределения энергии по горизонтальному участку ствола скважины.

Однако распределенные антенны, которые предназначены для работы на частотах 1-10 кГц, имеют другие недостатки. Параметры объемных антенн не позволяют конфигурации или конструкции излучающей системы быть функцией характеристик окружающей среды или желательного распределения энергии по горизонтальному участку ствола скважины. В частности, не определен способ, которым радиочастотная мощность может быть распределена равномерно по горизонтальному участку ствола скважины.

Кроме того, объемные антенны могут быть очень громоздкими конструкциями, учитывая потребность в конструкциях коаксиального экрана, окружающего линию передачи. Этот последний аспект может составить недостаток для встраивания антенн в нефтяные скважины.

Однако двухпроводные антенны, сложенные так, чтобы формировать удлиненные петли, имеют другие недостатки. Первый из них является результатом того факта, что двухпроводная линия имеет высокие потери при передаче энергии. Это может приводить к заметной потере энергии в нефтяной скважине, что является невыгодным для передачи энергии глубоко в пласт. Кроме того, и подобно объемным антеннам, неясно, как управлять распределением энергии, передаваемой среде. По-видимому, единственным параметром, определяющим излучающие свойства конструкции, является расстояние между двумя проводниками двухпроводной линии, которое в любом случае ограничено поперечным сечение скважины, в котором она установлена.

Предложенные антенны, имеющие частоты 1-10 кГц, имеют другие недостатки. Антенны этого вида работают в частотных диапазонах, в которых распределение электромагнитной энергии в радиальном направлении (относительно оси скважины) не может управляться при помощи управления частотой. Это связано с тем, что в диапазоне 1-10 кГц, глубина скин-слоя (глубина, на которую ЭДС проникает в среду, равная

, где s - электропроводность, ω - угловая частота ЭДС, и μ - магнитная проницаемость), намного больше, чем рассматриваемый нагревающий луч (который может быть обычно порядка 10-15 м). Когда s=0,01 См/м, глубина скин-слоя фактически будет порядка 50-160 м для частот между 10 и 1 кГц.

Из этого следует, что дальность нагревания совпадает с ближней зоной (r«d), в которой распределение ЭДС в радиальном направлении не зависит от частоты.

На верхних частотах, однако, значения глубины скин-слоя сопоставимы с нагревающим лучом (например, глубина скин-слоя составляет 1,5-5 м на частотах 10-1 МГц). Это может использоваться для тепловой добычи, так как позволяет регулировать распределение энергии на глубину в среду (в радиальном направлении) выбором частоты, что может таким образом использоваться, чтобы регулировать температурный диапазон в радиальном направлении. Стабилизация температурного диапазона может использоваться, чтобы максимизировать подвижность нефти в породе и увеличивать продуктивность скважины.

Цель данного изобретения

Целью данной заявки на патент является предложить технологию, которая преодолевает, по меньшей мере, частично, недостатки систем, которые в настоящее время имеются в распоряжении.

Сущность изобретения

Данное изобретение касается устройства для создания нарушения в дифференциальном режиме распространения радиочастотного сигнала, передаваемого вдоль коаксиальной линии передачи, содержащей наружный проводник и внутренний проводник, которые разделены слоем диэлектрического материала. Устройство содержит: первый проводник; второй проводник; средства соединения, которые пригодны для формирования электрического соединения между устройством и коаксиальной линией передачи так, что первый проводник устройства формирует электрическое соединение между наружным проводником линии передачи перед устройством и наружным проводником линии передачи после устройства, и второй проводник преобразователя формирует электрическое соединение между внутренним проводником линии передачи перед устройством и внутренним проводником линии передачи после устройства; причем при наличии радиочастотного сигнала вдоль коаксиальной линии передачи, создается нарушение в дифференциальном режиме распространения сигнала вдоль коаксиальной линии передачи, наводящее ток в наружном проводнике коаксиальной линии передачи и электромагнитное поле в области, окружающей коаксиальную линию передачи.

В предпочтительной форме осуществления данного изобретения устройство этого вида создает индуктивные элементы вдоль коаксиальной линии, которые вызывают нарушение в дифференциальном режиме распространения, что является выгодным для режима синфазного сигнала излучения.

В другой форме осуществления данного изобретения устройство этого вида создает емкостные или индуктивные и емкостные элементы, чтобы нарушать дифференциальный режим распространения. Система преобразователей этого вида позволяет посредством конкретного типа антенны (например, описанного в заявке, зарегистрированной одновременно этим же заявителем) распределение радиочастотного излучения по горизонтальному участку ствола нефтяных скважин и обеспечение однородного и управляемого нагревания части пласта в добывающей скважине. Однородное нагревание представляет ключевой аспект в повышении продуктивности скважин тяжелой нефти.

Данное изобретение касается электрических конструкций, сформированных преобразователями режима, которые должны использоваться, например, для формирования антенной решетки.

Значение тяжелой нефти как энергетического ресурса непрерывно растет в результате развития усовершенствованных способов добычи нефти, таких как добыча тепловыми методами.

Нагревание пласта посредством радиочастоты с использованием системы, содержащей антенну, расположенную в стволе скважины, может быть эффективной альтернативой традиционным способам нагнетания пара в пласт, обеспечивая такие преимущества как хорошее распределение энергии, меньшая зависимость от свойств пласта, компактное оборудование, высокий уровень эффективности и способы концентрации энергии в нефтяной фазе. Облучающая радиочастота (RF) таким образом может быть эффективной альтернативой тепловой добыче тяжелой нефти, так как она менее чувствительна к геологической формации и способна к распределению теплоты по большому объему пласта.

Заявки на патент или уже опубликованные патенты раскрывают способы и системы для применения радиочастотного нагрева в нефтяных скважинах. Эти документы в основном описывают устройство, содержащее генераторы радиочастотной энергии, установленные на поверхности, линии передачи для транспортирования радиочастотного сигнала к основанию скважины и конструкции (антенны) для облучения и/или приложения радиочастотной энергии к геологической формации.

Согласно предпочтительной форме осуществления данного изобретения использование коаксиально размещаемых преобразователей режима для радиочастотного нагрева в нефтяных скважинах обеспечивает различные преимущества, включающие возможность распределения радиочастотной энергии по длинным горизонтальным участкам ствола скважины, предоставление однородного радиочастотного нагревания длинных горизонтальных участков ствола скважины, приспосабливание режима излучения системы этого вида как функции электромагнитных характеристик окружающей среды, и формирование антенны ограниченного объема для установки в добывающие скважины.

Системы согласно данному изобретению допускают формирование распределенной антенны, имеющей электромагнитные характеристики (полный КПД антенны, профиль распределения излучения по горизонтальному участку ствола и обратные потери), подходящие для возможных применений.

Краткое описание чертежей

Чтобы облегчить описание некоторых предпочтительных форм осуществления данного изобретения ниже будет сделана ссылка на ряд чертежей:

На фиг. 1 показан преобразователь режима согласно форме осуществления данного изобретения.

На фиг. 2 показаны некоторые другие формы осуществления преобразователя режима.

На фиг. 3 показан преобразователь режима согласно форме осуществления данного изобретения с примером интерфейсов подключения к коаксиальной линии.

Подробное описание предпочтительной формы осуществления изобретения

Согласно форме осуществления данного изобретения устройство содержит электрические конструкции, которые могут использоваться как преобразователи режима для формирования радиочастотной антенны в скважине. Система для нагревания скважин посредством коаксиальной антенны, для которой могут быть применены (одно или несколько) устройств согласно данному изобретению, является, например, описанной в заявке на патент, которая зарегистрирована одновременно с данной заявкой этим же заявителем.

Система работает, применяя мощность порядка 100-1000 кВт на частотах в диапазоне 0,1-10 МГц. Форма осуществления изобретения согласно этим параметрам может быть выгодна при достижении умеренного нагревания по горизонтальному участку ствола скважины длиной порядка нескольких сотен метров, такому как 1000 м или больше. Форма осуществления изобретения этого вида может увеличить продуктивность скважины тяжелой нефти до существенной степени, в то же самое время гарантируя ограниченный расход энергии на баррель добытой нефти. В форме осуществления этого вида повышение температуры может быть 50°С в скважине, 28°С на расстоянии пять метров от скважины в радиальном направлении, 13°С на расстоянии десять метров и 10°С на расстоянии пятнадцать метров. В еще одной форме осуществления изобретения система работает на частотах 0,1-10 МГц и используется для добычи тяжелой нефти.

Кроме того, посредством подбора параметров цепочки преобразователей режима система может быть сделана пригодной для различных пластов и для достижения необходимого распределения радиочастотного излучения вдоль скважины.

Система таким образом характеризуется способностью облучать вдоль горизонтального участка ствола на рассматриваемых частотах управляемым образом.

Особенно выгодной является конфигурация, в которой облучение является однородным или, точнее, мощность облучения от каждого преобразователя режима является постоянной вдоль горизонтального участка ствола.

Согласно возможной конфигурации системы для нагревания посредством радиочастотного излучения, создаваемого коаксиальной антенной, оборудованной преобразователями режима, эта система содержит радиочастотный генератор, скважинный перфоратор, коаксиальное радиочастотное соединение и один или несколько (например, коаксиальную систему) преобразователей режима согласно предпочтительной форме осуществления данного изобретения. Радиочастотный генератор предпочтительно устанавливается на поверхности и работает в диапазоне частот 0,1-10 МГц. В некоторых формах осуществления изобретения генератор может подавать мощность <1 МВт, чтобы достигнуть умеренного нагревания, если это достаточно для уменьшения вязкости тяжелой нефти до существенной степени. В других формах осуществления изобретения мощность может быть ≥1 МВт, если есть требование достигнуть высоких температур на дистанции в несколько метров от скважины, чтобы сделать углеводород подвижным.

Имеются различные способы создания мощного радиочастотного генератора в рассматриваемом диапазоне частот. Передатчик может принять вид системы твердотельных усилителей, вакуумных ламп или гибридных решений, объединяющих два предыдущих.

Передатчик может содержать также инвертор. Генератор может содержать также блок согласования импеданса, который приспосабливает выходной сигнал от передатчика к нагрузке, чтобы максимизировать передачу мощности в среду. Выход генератора соединяется с оборудованием устья скважины посредством коаксиального кабеля.

Перфоратор устья скважины согласно системе, которая описана в вышеупомянутой заявке на патент, поданной одновременно с данной заявкой, является той частью системы, которая позволяет передавать сигнал с поверхности во внутреннюю часть скважины посредством конструкции, встроенной в оборудование устья скважины. Два конца перфоратора соединены с коаксиальным кабелем, исходящим от генератора, и коаксиальным кабелем, установленным в скважине для передачи мощности к основанию скважины.

Перфоратор для устья скважины обычно является коаксиальным по конструкции или имеет двухпроводную конструкцию. Любая электрическая конструкция, которая дает ограниченные значения вносимых потерь и обратных потерь, может использоваться для формирования перфоратора.

Коаксиальная линия передачи в основании скважины является конструкцией, позволяющей подавать сигнал к основанию скважины или к входу антенны. Различные типы конструкции могут использоваться, чтобы формировать коаксиальный кабель.

Коаксиальный кабель в отношении пиковой мощности и средней мощности, а также малого затухания сигнала должен обеспечивать характеристики, соответствующие расстоянию, на которое должна передаваться мощность, чтобы быть способным передавать необходимую мощность к основанию скважины непрерывно и обеспечивать высокий уровень эффективности использования энергии.

Эти характеристики улучшаются с увеличением диаметра кабеля. С этой целью размеры коаксиального кабеля должны быть установлены с сечениями наружного проводника (оплетки) и внутреннего проводника (центрального провода), достаточно большими, чтобы передавать мощность на необходимое расстояние. Характеристики коаксиального кабеля зависят также от диэлектрического материала, отделяющего внутренний проводник от наружного. Использование материалов с низкими диэлектрическими потерями позволяет увеличить расстояние, на которое кабель сможет передавать мощность, а также эффективность (КПД). Материалами, которые могут использоваться, чтобы формировать подходящий для применения кабель, являются, например, политетрафторэтилен (polytetrafluoroethylene, PTFE) и вспененный PTFE, которые имеют низкие потери. Другие диэлектрические материалы также могут с успехом использоваться, чтобы формировать коаксиальный кабель. Антенна, содержащая коаксиальную систему преобразователей режима, имеет длину, совместимую с длиной горизонтальной части ствола скважины, или с соответствующей долей горизонтальной части ствола скважины (например, 30, 50 или 70%).

Таким образом, длина антенны зависит от длины горизонтальной части ствола скважины и поэтому может изменяться с типом скважины и пласта. Для горизонтальных скважин типичной длиной горизонтальной части ствола может быть 1000 м. Участки отбора пластового флюида и существенные участки ствола скважины могут быть найдены также в вертикальных или наклонных скважинах, которые пересекают очень толстые пласты (например, участки отбора флюида 100 м в вертикальных скважинах).

В таких ситуациях антенна, содержащая систему преобразователей режима, может быть разработана и использована для нагревания пласта на всем протяжении участки отбора флюида вертикальной или наклонной скважины.

Преобразователи режима - электрические конструкции, которые связаны друг с другом вдоль коаксиального кабеля. Конкретная конструкция преобразователей режима имеет функцию нарушения дифференциального режима распространения радиочастотного сигнала по кабелю. Нарушение режима распространения устанавливает режим синфазного сигнала. Это производит токи, которые текут с внешней стороны коаксиального кабеля в коаксиальной секции с центром в точке, где установлен преобразователь режима. Эдс связана с такими внешними токами в окружающей области, и это нагревает геологическую формацию. Этот механизм передает часть мощности, передаваемой по коаксиальному кабелю, наружу за его пределы.

Использование системы (или цепочки) преобразователей режима, расположенных вдоль коаксиальной линии, позволяет передавать значительную часть или всю мощность, подаваемую в коаксиальный кабель. Преобразователи режима могут быть индуктивного типа. Индуктивность может быть вызвана геометрическим строением одного из двух проводников или обоих проводников. Индуктивность может быть вызвана комбинированием геометрического строения проводников с использованием материалов с высокой магнитной восприимчивостью.

В качестве варианта преобразователи могут быть емкостного типа. Емкость может быть вызвана геометрическим строением одного из двух проводников или обоих проводников. Емкость может быть вызвана комбинированием геометрического строения проводников с использованием материалов с высокой диэлектрической проницаемостью.

Преобразователи могут быть также индуктивно-емкостного типа. Преобразователи этого вида характеризуются комбинациями конструкций, описанных выше.

Величины индуктивности и/или емкости, вносимые преобразователем режима, выбираются на стадии проектирования антенны и зависят от электромагнитных характеристик пласта, электромагнитных характеристик флюидов в скважине и некоторых оболочек антенн и эффективности излучения, необходимого для конкретного преобразователя режима.

В случае множества преобразователей, формирующих цепочку, отдельные преобразователи режима могут иметь отличные друг от друга структурные характеристики. В частности, преобразователи режима, расположенные в начале цепочки, должны быть разработаны для обеспечения низкой отдачи излучения, то есть, излучать ограниченную долю мощности, которая подается на вход, и позволять существенной доли мощности передаваться дальше за устройство. Преобразователи режима, расположенные в конце цепочки, наоборот, должны обеспечивать высокую отдачу излучения, чтобы излучать существенную долю остающейся мощности.

Как показано на фиг. 1, преобразователь режима имеет по меньшей мере два проводника: первый проводник подключает оплетку коаксиального кабеля перед устройством к оплетке коаксиального кабеля после устройства, и второй проводник подключает центральный проводник коаксиального кабеля перед устройством к центральному проводнику коаксиального кабеля после устройства. Геометрическая форма, принятая этими двумя проводниками, является такой, что индуктивные и/или емкостные элементы создаются по линии передачи. На фиг. 1 показана форма осуществления изобретения, в которой каждый из этих двух проводников создает четыре различных элемента, два индуктивных и два емкостных (для наружного проводника ими являются С1, С2, L1 и L2; для внутреннего проводника этими элементами являются С3, С4, L3 и L4). Как показано на фигуре, такие элементы могут быть соединены друг с другом последовательно и/или параллельно, чтобы внести эквивалентные величины индуктивности и емкости, которые необходимы для применения. Конструкция, показанная на фиг. 1, является примером осуществления, в котором в одном преобразователе режима используется множество индуктивных и емкостных элементов. На практике преобразователь режима предпочтительно может быть сформирован с использованием только части индуктивных и емкостных элементов, показанных на фиг. 1.

На фиг. 2 показаны некоторые примеры осуществления преобразователей режима, полученных из показанного на фиг. 1 преобразователя режима, где выбраны только некоторые элементы.

В частности, на фиг. 2а показан преобразователь режима индуктивно-емкостного типа, в котором наружный проводник намотан для формирования спиральной структуры, создающей параметр индуктивности, и внутренний проводник прерван парой пластин, которые создают параметр емкости; на фиг. 2b показан преобразователь режима индуктивно-емкостного типа, в котором наружный проводник прерван парой пластин, создающих параметр емкости, и внутренний проводник намотан, чтобы формировать спиральную структуру, которая создает параметр индуктивности. На фиг. 2с, наоборот, показан преобразователь режима индуктивного типа, в котором наружный проводник намотан, чтобы формировать спиральную структуру, которая создает параметр индуктивности, и внутренний проводник формирует прямую линию от центрального проводника коаксиального кабеля перед устройством к центральному проводнику коаксиального кабеля после устройства. На фиг. 2d, наоборот, показан преобразователь режима индуктивного типа, в котором наружный проводник намотан, чтобы формировать спиральную структуру, создающую параметр индуктивности, и внутренний проводник, подобно наружному, также намотан, чтобы формировать спиральную структуру, создающую параметр индуктивности. Наконец, на фиг. 2е показан преобразователь режима индуктивного типа, в котором наружный проводник намотан для формирования катушки, являющейся коаксиальной относительно внутреннего проводника, и в котором, в отличие от описанных выше структур, катушки расположены сбоку относительно внутреннего проводника.

Как показано на фиг. 3, согласно предпочтительной форме осуществления данного изобретения преобразователь 100 режима имеет по меньшей мере два проводника 103 и 105. Преобразователь режима включается в коаксиальную линию передачи (также называемую антенной), которая соединена с генератором и пригодна для передачи сигнала по горизонтальному участку ствола; коаксиальная линия содержит наружный проводник (называемый также оплеткой) и внутренний проводник (называемой также центральной жилой), которые разделены слоем диэлектрического материала. Первый проводник 103 преобразователя режима соединяет оплетку коаксиальной секции линии перед устройством с оплеткой коаксиальной секции линии после устройства. Второй проводник 105 соединяет центральный проводник коаксиальной секции линии перед устройством с центральным проводником коаксиальной секции линии после устройства.

Преобразователь режима может соединяться с коаксиальным кабелем посредством подходящих соединителей, которые могут быть коаксиального или двухпроводного типа. Согласно предпочтительной форме осуществления, как показано на фиг. 3, соединитель 107 коаксиального типа обеспечивает наличие соединения между преобразователем 100 режима и коаксиальной линией передачи.

Преобразователь, показанный на фиг. 3, является устройством индуктивного типа, в котором центральный проводник 105 соединяет центральный проводник коаксиальной секции перед устройством с центральным проводником коаксиальной секции после устройства и спиральный проводник 103 коаксиального типа относительно центрального проводника соединяет оплетку коаксиальной секции перед устройством с оплеткой коаксиальной секции после устройства.

Claims (10)

1. Устройство для создания нарушения в дифференциальном режиме распространения радиочастотного сигнала, передаваемого вдоль коаксиальной линии передачи, содержащей наружный проводник и внутренний проводник, которые разделены слоем диэлектрического материала, причем устройство содержит: первый проводник; второй проводник; средства соединения, которые пригодны для формирования электрического соединения между устройством и коаксиальной линией передачи так, что первый проводник устройства формирует электрическое соединение между наружным проводником линии передачи перед устройством и наружным проводником линии передачи после устройства, а второй проводник устройства формирует электрическое соединение между внутренним проводником линии передачи перед устройством и внутренним проводником линии передачи после устройства; при этом в присутствии радиочастотного сигнала вдоль коаксиальной линии передачи создается нарушение в дифференциальном режиме распространения сигнала вдоль коаксиальной линии передачи, наводящее ток в наружном проводнике коаксиальной линии передачи и электромагнитное поле в области, окружающей коаксиальную линию передачи.

2. Устройство по п. 1, в котором первый проводник содержит по меньшей мере один индуктивный элемент.

3. Устройство по п. 1, в котором первый проводник содержит по меньшей мере один емкостный элемент.

4. Устройство по одному из предшествующих пунктов, в котором второй проводник содержит по меньшей мере один индуктивный элемент.

5. Устройство по п. 1, в котором второй проводник содержит по меньшей мере один емкостный элемент.

6. Использование устройства по одному из предшествующих пунктов для формирования антенны для системы для облегчения извлечения углеводородов радиочастотным нагреванием углеводородов высокой вязкости на месте залегания посредством упомянутой антенны.

7. Антенна для системы для облегчения извлечения углеводородов радиочастотным нагреванием на месте залегания высоковязкой нефти,

включающая:

- коаксиальную линию; и

- массив устройств по одному из пп. 1-5, расположенных вдоль упомянутой коаксиальной линии.

Images