WO2015090646A1 - Verfahren für das einbringen einer induktorschleife in eine gesteinsformation - Google Patents

Verfahren für das einbringen einer induktorschleife in eine gesteinsformation Download PDF

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WO2015090646A1
WO2015090646A1 PCT/EP2014/068613 EP2014068613W WO2015090646A1 WO 2015090646 A1 WO2015090646 A1 WO 2015090646A1 EP 2014068613 W EP2014068613 W EP 2014068613W WO 2015090646 A1 WO2015090646 A1 WO 2015090646A1
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inductor
bore
cutting
arm
introducing
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PCT/EP2014/068613
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Stefan Blendinger
Vladimir Danov
Dirk Diehl
Andreas Koch
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04—Directional drilling

Definitions

  • the present invention relates to a method for introducing an inductor loop into a rock formation for heating an oil reservoir and a corresponding In ⁇ tion device.
  • a disadvantage of using the superheated steam method is that the heat distribution within the oil reservoir is difficult or impossible to predetermine.
  • the known induction heater for the oil reservoir in particular the introduction of the inductor cable is difficult. So it is imperative for the induction heating to form a so-called inductor loop.
  • Words must be placed an annular or CLOSED ⁇ sene otherwise form of Induktoriquess into the oil reservoir. This is done, for example, with flat drilling gen in the range of about 40 m below the surface of the Ge ⁇ stone formation. The so-called
  • Bananaloopbacter be used, in which along a curved path two substantially parallel holes are performed.
  • Each of these bores has an inlet opening and an outlet opening, so that the two outlet openings on the surface of the rock formation can serve to connect the two ends of the two inductor arms together again to the inductor loop on the surface.
  • such a method can only be used in areas near the surface for the oil reservoir. For deep drilling in areas up to 800 m or 1000 m below the surface of the rock formation, such a drilling method is not possible. This is particularly due to the fact that when drilling a hole, the weight of the drill pipe itself is supportive.
  • the method comprises the following steps: drilling a first inductor bore for introducing a first inductor arm,
  • a total of three holes are now souge ⁇ leads.
  • an inductor bore is carried out in each case for the first inductor arm and the second inductor arm.
  • three or more inductor arms can also be used.
  • a separate inductor bore is generated for each Induktorarm.
  • the inductor bores are all created by a common inductor bore so that all or some of the inductor bores are coextensive in the initial region of the respective bore.
  • the individual Induktorbohronne diverge and in particular parallel to each other to an area réellespan ⁇ NEN, in which the eddy currents inductively generated to perform the heating of the oil reservoir.
  • At least one cut hole is provided. This cut bore now serves to make the ends of the blind holes
  • Induktorbohrungen is drilled.
  • a finding means can be used to during drilling the respective ends of the
  • a cutting region is to be understood as a region which extends essentially between the at least two inductor bore ends and the introduced distal ends of the inductor arms.
  • the inductor arms introduced into the rock formation advantageously end within the cutting area.
  • the cutting region is only a small portion of the oil reservoir to be heated, and it is also conceivable that the cutting region lies outside the oil reservoir to be heated or to be heated.
  • the Thomasbe ⁇ rich is less than or equal to about 1 m.
  • the distance between the cutting hole and the inductor bore, preferably the end of Inductor, less than or equal to about I m is formed.
  • a real intersection (7) ⁇ se is a real intersection between the bore section and the respective Induktorarm present.
  • the electrical ⁇ dungsarm closing of the inductor by the Verbin when the sectional area having a size, as has been described above with less than about 1 m beschrie ⁇ ben. If the described holes for the inductor arms and for the connecting arm in the form of the cut hole have been carried out, the introduction of the individual arms can be done.
  • the cutting bore itself can be in the form of a
  • a plurality therefore may at least partially extending in parallel horizontally by means of single ⁇ Lich a single at least partially vertically extending bore section
  • Induktorbohronne be connected. Furthermore, consequently, a plurality of substantially radially horizontally extending inductor bores can be connected by means of a single cutout bore configured in the form of a circular bore.
  • the inductor arms are used. These are now in their fullest possible extent within the oil reservoir and up to corre ⁇ spective control unit or control unit on the surface of the rock formation.
  • the cut hole now one or more connecting arms are used.
  • two inductor arms become one link arm and four
  • Induktorarmen two connecting arms, etc. necessary.
  • the connecting arms now do not extend over the entire length of the cutting bore, but extend only over sections of this cutting bore.
  • the connecting arms have a length which corresponds to the length of the cutting bore between the two corresponding or correlating cutting areas with the two inductor arms.
  • a Verbin thus extends at least between two ⁇ dungsarm Induktorarmen to a Inducer loop to produce.
  • the introduction takes place in such a way that an electrically conductive connection between the respective ends or at other locations of the inductor arms takes place in the respective inductor bore. This can be done, for example, in a mechanically contacting manner.
  • devices can be introduced, which in actual overlap of the cutting bore and the respective
  • Cutting area is resorted to. This means that the inductor loop is formed by the inductor arms, the connecting arm and the cutting area in the form of the rock formation and the rock present there.
  • the conductivity of the Thomasbe ⁇ Empire in the case that no actual overlap between cutting bore and Induktorarm takes place, be aware of increased.
  • This can be done, for example, by the use of an electrically conductive fluid or medium.
  • this fluid can be introduced into the region of the cut bore and spread out within the cut bore in such a way that it creates a connection between the first cut region and the second cut region and consequently the first inductor arm and the second inductor arm.
  • a bringing in of a connecting arm into the cutting bore is replaced by an introduction of an electrically conductive fluid to one
  • the electrically conductive fluid is introduced in addition to the connecting arm at least in the cutting area within the cutting bore to advantageously Ver ⁇ bond between the first Induktorarm, the second
  • Induktorbohrung and the cutting hole possible It is crucial that all of these holes exclusively downwards (ie in the vertical direction) or horizontally aligned within the oil reservoir. Ent ⁇ now against the known Bananaloopclar no upward drilling must be done, so that can be used on simple, formerly güns ⁇ term and above all in a relatively short time feasible drilling techniques. As a result, it is only through a method according to the invention that the possibility of induction heating of the oil reservoir is also available at any depth within the rock formation. In particular, in this way, oil reservoirs can be provided with an induction heating of the inductor loop, which are also arranged in deep well areas of approximately 1000 m or more below the surface of the rock formation.
  • Induktorbohrung be drilled through a common Induktorbohrötechnik. As has already been indicated, it is sufficient if the individual inductor bores run separately within the oil reservoir. They thus clamp the induction field or the heating field in the oil reservoir.
  • the implementation of a common Induktorbohrötechnik. As has already been indicated, it is sufficient if the individual inductor bores run separately within the oil reservoir. They thus clamp the induction field or the heating field in the oil reservoir.
  • Induktorbohrept done.
  • the heating power depends on the distance between the individual inductor arms. The greater the distance between the Induktorarmen, the greater the heating power is formed. If the Induktorarme out in ih ⁇ ren vertical sections as close together, for example in a common vertical Induktorbohrung, this results in a low or very low heat output in these sections. Only after splitting into the individual separate inductor bores the inductor arms bring a distance between them, so that now the heating power is provided to a greater extent and exactly at the desired location within the oil reservoir.
  • Inductor bores from each other can be made, for example, at different heights within the rock formation. Even at different positions on a common height or even in different radial directions, a separation of the individual inductor bores from each other is conceivable.
  • a further advantage is obtained when the Invention Induktorbohrept having at a ⁇ process according to at least one deflection point, in particular exactly one turning point.
  • the inductor bores are formed substantially with a vertical and with a substantially horizontal or inclined portion.
  • the vertical sections mean that the inductor arms can be introduced as vertically as possible into the rock formation. Vertical holes are particularly cost effective, fast and easy to execute.
  • At least one deflection leads to the fact that now a horizontal or angled section for the respective inductor bore can be seen ⁇ .
  • These horizontal or angular sections of the inductor bores now preferably extend into the oil reservoir.
  • the actual orientation of the respective deflection point preferably depends on the respective geometric design of the oil reservoir within the rock formation. This deflection is preferably designed such that a deflection in the Ho ⁇ horizontal or at an angle to the bottom of the Horizonta ⁇ len takes place. This avoids that drilling upwards with the disadvantages already described would be necessary.
  • the cutting bore has at least one deflection point, in particular sections being drilled along a curved path .
  • a deflection point for the cutting bore brings about the same advantages as have already been explained with regard to the deflection point for the inductor bores .
  • a curved path that is to say a continuous deflection point, preferably in an angled or horizontal plane, leads to a radially star-shaped network of
  • Induktorarmen or inductor holes can be achieved with a single cut hole. This leads to a particularly homogeneous heating of a radially formed in Wesentli ⁇ chen Olreservoirs with only a few holes is possible in the inventive manner.
  • Induktorbohrungen a finder is arranged for a detection of this Bohrendes when drilling the Thomasboh- tion.
  • a finding means may, for example Strah ⁇ lung in the form of radioactive radiation or to emit electromagnetic radiation.
  • An acoustic signaling for example in the form of ultrasound, can for the Detection means are provided.
  • a magnetic Aus ⁇ education of the finder is conceivable. It is crucial that the shape of the signals emitted by the finder be transportable through the rock. In this way it becomes possible, when drilling the cutting bore, for example by means of a detection device, to perceive the actual location of the respective locating means.
  • control or the alignment of the drill head for the cutting bore can be aligned with this drill end, so that the cutting area is hit with a higher probability.
  • the bore section adjacent to the at least one connecting arm in particular encapsulated.
  • this takes place when parts in the cutting area with electrically conductive liquids or
  • a further advantage can be achieved if, in a method according to the invention, the inductor bores within the oil reservoir are drilled at a uniform or essentially uniform distance of, in particular, more than approximately 50 m. This is in particular the ho ⁇ rizontalen or angled portions of Induction holes inside the oil reservoir. A distance that is uniform, leads to uniform heating ⁇ power within the oil reservoir. Unwanted heat islands in parts of the oil reservoir are avoided in this way. Distances of about 50 m and more lead to a particularly advantageous and strong heating power for a sufficient reduction of the viscosity of the oil in the oil reservoir.
  • an electrically conductive fluid is introduced at a Inventions process according to at least one of the interface regions for the elekt ⁇ driven conductive connection of the connecting arm and the angren ⁇ collapsing Induktorarms.
  • the cutting areas have sufficient proximity between the cutting bore and the respective inductor bore.
  • the cutting areas preferably have a distance from the cut bore to the respective inductor bore, which is smaller or equal to approximately 1 m.
  • Fluid can be used, for example, an aqueous or liquid Suspensi ⁇ on electrically conductive particles.
  • the solid powder in such a suspension may be, for example, graphite, chromium oxide or a similar material.
  • ionic liquids or salt solutions can be used as electrically conductive fluids.
  • the electrically conductive fluid is an electrically conductive fluid.
  • Cutting bore at least one transverse bore is introduced for the introduction of the electrically conductive fluid.
  • holes may transversely, in particular perpendicular to the bore axis of the bore section, performed ⁇ the order to provide an opening in the intersection area.
  • an induction device for heating an oil reservoir in a rock formation for oil production.
  • This induction device is particularly formed by a erfindungsge ⁇ zeßes method and has a first Induktorarm in a first and a second Induktorbohrung Induktorarm in a second Induktorbohrung on.
  • An inventive Indukti ⁇ onsvorraum is characterized in that at least one connecting arm is arranged in a bore section which forms with the two Induktorbohritch sectional areas. In this case, the connecting arm connects the two inductor arms in an electrically conductive manner with each other. Due to the inventive design of the induction device, in particular by means of a method according to the invention, he brings ⁇ inventive induction device with the same advantages, as they have been explained in detail with reference to a method according to the invention.
  • a frequency generator can be provided, which the Inductor loop with a frequency between 1kHz and 500kHz feeds.
  • the inductor loop in particular in the form of an electrical conductor, can be designed as an induction line, so that it can carry the high-frequency current, operated with little loss as a resonant circuit. Since both ends are preferably connected to the frequency generator, the induction line forms an inductor loop. The technical realization of the electrical line is performed as a resonant circuit.
  • the frequency generator can be designed as a frequency converter, which converts a voltage having a frequency of 50 Hz or 60 Hz from the mains into a voltage with a frequency in the range of 1 kHz to 500 kHz.
  • the frequency converter can be installed on a day-to-day basis.
  • At least one production well may preferably be drilled into the storage zone zone heated by the inductor loop, that is to say the oil reservoir.
  • the energizing of the conductor begins, thus the inductive heating subsoil and the oil reservoir to be devoted to form a heating zone, which is characterized by an elevated temperature.
  • a conductor of an inductor loop may have a longitudinal inductance of 1.0 to 2.7 ⁇ / m (micro Henry per meter length).
  • the cross-capacitance coating is, for example, 10 to 100 pF / m (pico Farad per meter length).
  • the diagis ⁇ diagram frequency of the arrangement is determined by the loop ⁇ fenate and shape and the cross-capacitance along the inductor.
  • the description of the electrotechnical parameters of the inductive heating system on the basis of an inductor loop is briefly explained below:
  • the inductor loop acts as induction heating during operation in order to introduce additional heat into the deposit.
  • the ak ⁇ tive area of the inductor can be in the horizontal direction inside the deposit in the essential almost ge ⁇ closed loop (ie, an oval) describe.
  • the active area may be adjoined by an end area, which may be located above ground.
  • the located above ground parts of the initial and end portion of the inductor can elekt ⁇ driven with a current source - to be contacted by - a frequency generator. It is preferably provided to compensate for the conduction inductance of the inductor sections by dis ⁇ kret or continuously executed series capacitances. It can be provided for the inductor loop with inte ⁇ grated compensation that the frequency of the frequency generator to the resonance frequency of
  • Inductor loop may be formed by cylindrical capacitors between a tubular outer electrode of a first cable section and a tubular inner electrode of a second cable section, between which a dielectric is located. Likewise, the adjacent capacitor is formed between the following cable sections.
  • the dielectric of the capacitor is chosen so that it meets ei ⁇ ne high dielectric strength and high Temperaturbestän ⁇ dtechnik.
  • Capacitor types can be used in the line of
  • the entire electrode can already be surrounded by a Isola ⁇ tion.
  • the insulation against the surrounding soil is beneficial to resistive currents through the soil between the adjacent cable sections, in particular in the region of the capacitors to prevent.
  • the insulation furthermore prevents a resistive current flow between the forward and return conductors.
  • tubular electrodes can be connected in parallel.
  • the parallel connection of the capacitors can be used to increase the capacitance or to increase its dielectric strength.
  • a compensation of the longitudinal inductance by means of predominantly concentrated cross-capacitances can be carried out: Instead of introducing more or less short capacitors as concentrated elements in the line, and the capacitance - can be a two-wire line such. Legs
  • coaxial cable or multi-wire cables over their entire length anyway - be used to compensate for the Lssensindukt professionen.
  • the inner and outer conductors are alternately interrupted at equal intervals, thus forcing the flow of current through the distributed transverse capacitances.
  • the structural design of the inductor loop can be made as a cable design or as a solid conductor design. However, the design is irrelevant to the above-described electrical operation.
  • a frequency generator for driving the electrical conductor of the inductor loop is preferably designed as a Hochfrequenzgenera ⁇ gate.
  • the frequency generator may be three phase ⁇ builds advantageously include a transformer coupling and and its power semiconductor as components.
  • the circuit may include a voltage impressing inverter. In such a generator, operation under Reso be necessary to achieve a reactive power compensation.
  • the Anberichtfre ⁇ frequency is suitably adjusted in operation. On the surface can be used to control the head of the
  • Induktorschleife the following components may be present: Starting ⁇ from the 3-phase AC line voltage source z. B. 50Hz or 60 Hz, for example, a three-phase rectifier is controlled, which is followed by a DC link with capacitor, a three-phase inverter, which generates periodic square wave signals suitable frequency. Inductors are controlled as output via a matching network of inductors and capacitors. A waiver of the matching network is possible, however, if the inductor is designed as an inductor loop, which allows the setting of the required resonant frequency due to their in ⁇ productivity and the capacitive coating.
  • the described frequency generators can be used in principle as voltage-impressing power converters or, accordingly, as current-impressing power converters.
  • the temperature in the heating zone depends on the inserted ⁇ applied electromagnetic power which is composed of the geological and physical (electrical z. B. conductivity) parameters of the deposit, as well as the technical Para ⁇ meters of the electrical arrangement, in particular consisting of conductors of the inductor loop and the high frequency generator. This temperature can reach up to 300 ° C and is adjustable by changing the current through the
  • the system is controlled by the frequency Gene ⁇ ator.
  • the electrical conductivity of the reservoir may be increased by injecting additional water or another fluid, e.g. As an electrolyte can be increased.
  • Induktorschleife done over a period of time initially no removal of the heated fluids has been carried out.
  • the Temperature development initially occurs due to the induction of eddy currents in the electrically conductive areas of the subsurface.
  • temperature gradients arise, that is, places of higher temperature than the original reservoir temperature.
  • the places of higher temperature arise where eddy currents are induced.
  • the off ⁇ transition point of the heat is therefore not the inductor loop or the electrical conductor, but it is induced by the electromagnetic field in the electrically conductive layer eddy currents.
  • time entste ⁇ Henden temperature gradient occurs in dependence of the thermal parameters, such as thermal conductivity also for heat conduction, whereby the temperature profile compensates. With a greater distance to the conductor of the inductor loop, the strength of the alternating field decreases, so that only a smaller heating is possible there.
  • the design of the electrical arrangement is preferably selected so that the penetration depth of the electromagnetic Fel ⁇ of typically corresponds to half the distance between the horizontal ⁇ formed Induktorarme. This ensures that the electromagnetic field of a return conductor of the conductor is not compensated and on the other hand, the number of holes in relation to the thickness of the reservoir can be kept optimally low. In the case of the immediate removal of the fluid made electrically conductive liquids, the electromagnetic field continues to reach removed from the Induktorarm electrically conductive layers and induces eddy currents there.
  • the advantage is that it is a self-penetrating effect, which means that the absolutely introduced power into the reservoir can always be kept constant, eg.
  • the number of Induktorarme to install -the time ⁇ the same or can be operated in sequence - depends on the size of the deposit of Olreservoirs and the number of simultaneous in-service Induktorarme depends on ⁇ play, from the available electrical power from.
  • the oil flows due to reduced viscosity in the production wells or in each case installed delivery pipe.
  • FIG. 2 shows a second step of a method according to the invention
  • FIG. 3 shows a third step of a method according to the invention
  • FIG. 6 shows a possibility of a cutting region
  • FIG. 7 shows another possibility of a cutting region
  • FIG. 8 shows a possibility of using an electrically conductive fluid
  • FIG. 9 shows a geometrical arrangement of the individual bores
  • Fig. 10 shows another way of arranging the individual holes
  • Fig. 11 shows another way of arranging the individual holes
  • Fig. 12 shows another way of arranging the individual holes.
  • FIGS. 1 to 3 describe a method according to the invention.
  • two inductor bores 120 and 130 are introduced separately via two inductor bores 160.
  • the two inductor holes 120 and 130 are deflected in a horizontal plane at different heights in the oil reservoir 110 in the rock formation 100 via a deflection point 170.
  • Both inductor bores 120 and 130 are blind holes, each having a bore end 122 and 132.
  • From the stand ⁇ A within the oil reservoir 110 is preferably con stant ⁇ and greater than about 50 m is formed.
  • cutting bore 140 is performed here. This takes place here purely vertically, since the two inductor bores 120 and 130 are arranged at different heights in a vertically oriented plane.
  • the cutting bore 140 thereby generates cutting regions 150 in the region of the respective bore end 122 and 132.
  • Induktorbohrept 120 and 130 introduced.
  • a connecting arm 40 is now arranged, which closes the inductor loop 90 and thus forms the induction device 10.
  • a control unit which provides the corresponding energization for the heating process for the inductor loop 90.
  • 4 shows a variant of the embodiment of FIGS. 1 to 3, in which the two inductor arms 20 and 30 do not run at different heights but laterally spaced from one another at an equal height within the oil reservoir 110. This makes it necessary that now also the cutting bore 140 is deflected around a deflection point 170.
  • the further features of this embodiment correspond to the embodiment of FIGS. 1 to 3.
  • Fig. 5 the drilling operation for the cutting bore 140 is shown. In this embodiment, located at the bore end 122 of this first inductor bore 120 a
  • Detection means 50 which has signals, for example in magnetic or radiation-like form.
  • the drill head 200 which produces the cutting bore 140, has a detection device 210 for receiving these signals.
  • tracer process a situation is achieved with high probability, as shown in FIG. 6.
  • the cutting region 150 between the cutting bore 140 and the inductor bore 120 is formed as an overlapping cutting region 150.
  • a mechanical contact for the electrically conductive connection between the connecting arm 40 and the respective inductor arm 20 and 30 can now take place.
  • FIGS. 7 and 8 show a situation which can be achieved, for example, without a locating means 50.
  • Cutting region 150 is formed as an approximation or as a minimum distance between the cutting bore 140 and the inductor bore 120. This minimum distance is preferably less than or equal to about 1 m.
  • an electrically conductive fluid 60 can be introduced, for example, by means of transverse bores 142. This may be, for example, an electrically conductive liquid, in particular in the form of a suspension of electrically conductive particles.
  • FIGS. 9 to 12 show different geometries for the arrangement of the individual bores 120, 130 and 140.
  • Fig. 9 shows a variant with a radial distribution of a total of three first and three second Induktorarmen 120 Induktorarmen 130.
  • a cross-sectional bore 140 is provided, which after the Umlenkstel- le 170 runs on a circular path 152.
  • FIG. 10 shows a variant which has a radial spreading apart of two inductor arms 120 and 130 after the deflection point 170. In this case, similar to FIG. 4, a distribution on a common horizontal plane becomes possible.
  • a common inductor bore 160 has been used herein such that the inductor arms 120 and 130 extend through a common bore in the vertical portion.
  • Fig. 9 on the circular path 152 meets all the ends of the plurality of Induktorarmen 120 and 130.
  • a plurality of connecting arms are ⁇ introduced into the circular path, so that there is always only two adjacent arms of
  • Induktorarmen 120 and 130 are interconnected.
  • the remaining portions of the circular path 152 contain no conductive portions.
  • a respective connecting arm is thus only a circular segment, according to the example of FIG. 9, for example, a circular segment over an angle of about 60 °.
  • three conductive sections are preferably arranged in the circular path 152. Between the conductive sections, the bore of the circular path 152 may remain empty or be filled by a non-conductive portion.
  • Fig. 11 shows a variant in which the Induktorarme be distributed 120 and 130 via deflection points 170 on different heights in the rock formation ⁇ ner endeavour 100th
  • a common inductor bore 160 could be used.
  • Vertika ⁇ le hole sectional bore perform 140th
  • FIG. 12 shows an embodiment according to FIG. 12, which has its own one for each inductor bore 120 and 130
  • Cut hole 140 provides the desired connection for the electrical conductivity for closing the inductor loops 90. Concerning . 11 and 12, it should be noted that in each case two be ⁇ adjacent inductor arms 120 and 130 are conductively connected to each other. For this purpose, it is possible for a plurality of connecting arms to be introduced into the cutting bore 140, so that always only two adjacent arms of the inductor arms 120 and 130 are connected to one another. The remaining portions of the cut bore 140 contain no conductive portions. A respective connecting arm is thus only a tubular conductor of limited length. According to the example of
  • conductive portions are disposed in the cut bore 140.
  • three conductive portions are disposed in the cut bore 140, between each pair of inductor arms 120, 130. Between the conductive portions, the bore of the cut bore 140 may be left empty or filled by a nonconductive portion.
  • the Induktorarme 120,130 thereby comprise means operating to generate an electromagnetic field which extends into the oil reservoir and which, in turn, inductively acting on the oil and to hydrocarbons in the oil reservoir in ⁇ Be.
  • the electrically closed part of the conductor loop consisting of the electrically conductive link in the cut hole does not necessarily means that a strong electromagnetic field he witnesses to be ⁇ ⁇ special way in. This is also not necessary, since the connecting arm is essentially intended to complete the conductor loop. This results in a coherent Lei ⁇ terschleife, consisting of two inductor arms 120,130 and the connecting arm for connecting these two inductor arms

Abstract

Verfahren für das Einbringen einer Induktorschleife in eine Gesteinsformation Die Erfindung betrifft ein Verfahren für das Einbringen einer Induktorschleife (90) in eine Gesteinsformation (100) für das Aufheizen eines Ölreservoirs (110) in der Gesteinsformation (100) zur Ölförderung, aufweisend die folgenden Schritte: Bohren einer ersten Induktorbohrung (120) für das Einbringen eines ersten Induktorarms (20); Bohren einer zweiten Induktorbohrung (130) für das Einbringen eines zweiten Induktorarms (30); Bohren wenigstens einer Schnittbohrung (140) unter Erzeugung eines ersten Schnittbereichs (150) mit der ersten Induktorbohrung (120) und eines zweiten Schnittbereichs (150) mit der zweiten Induktorbohrung (130); Einbringen des ersten Induktorarms (20) in die erste Induktorbohrung (120) und des zweiten Induktorarms (30) in die zweite Induktorbohrung (130); Einbringen wenigstens eines Verbindungsarms (40) in die Schnittbohrung (140) zur elektrisch leitenden Verbindung mit den beiden Induktorarmen (20, 30) in den beiden Schnittbereichen (150) zur Ausbildung der Induktorschleife (90). Die Erfindung betrifft weiterhin eine Induktionsvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Description

Beschreibung
Verfahren für das Einbringen einer Induktorschleife in eine Gesteinsformation
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für das Einbringen einer Induktorschleife in eine Gesteinsformation für das Aufheizen eines Ölreservoirs sowie eine entsprechende In¬ duktionsvorrichtung .
Es ist bekannt, dass für die Förderung aus schwierigen Ölla- gerstätten neue Methoden eingesetzt werden sollen. Dabei sind beispielsweise Ölreservoire in Gesteinsformationen vorlie¬ gend, in welchen das Öl in Sand in gebundener Weise vorliegt. Um die Förderung des auf diese Weise gebundenen Öls zu ermög¬ lichen, ist es notwendig, dass das Öl aufgeheizt wird und ei¬ ne verringerte Viskosität erhält. Nur auf diese Weise ist es möglich, das Öl fließfähig aus einem solchen Ölreservoir zu pumpen. Um dieses Aufheizen zu ermöglichen, sind unterschied- liehe Techniken bekannt. So ist beispielsweise die Dampfin- j ektionsmethode einsetzbar, welche durch das Einbringen von Heißdampf in das Ölreservoir in der Lage ist, dieses aufzuheizen und damit die Viskosität des zu fördernden Öls zu re¬ duzieren. Weiter ist es bekannt, dass Induktorkabel einge- bracht werden, welche durch die Erzeugung von elektromagneti¬ schen Wirbelströmen im Ölreservoir ein Aufheizen desselben bewirken .
Nachteilhaft bei der Verwendung der Heißdampfmethode ist es, dass die Wärmeverteilung innerhalb des Ölreservoirs nur schwer beziehungsweise überhaupt nicht vorgebbar ist. Hin¬ sichtlich der bekannten Induktionsheizung für das Ölreservoir ist insbesondere die Einbringung der Induktorkabel schwierig. So ist es für die Induktionsheizung zwingend erforderlich, eine sogenannte Induktorschleife auszubilden. Mit anderen
Worten muss eine ringförmige oder in anderer Weise geschlos¬ sene Form des Induktorkabels in das Ölreservoir eingebracht werden. Dies wird zum Beispiel durchgeführt bei Flachbohrun- gen im Bereich von ca. 40 m unterhalb der Oberfläche der Ge¬ steinsformation. Dabei kann das sogenannte
Bananaloopverfahren eingesetzt werden, bei welchem entlang einer Kurvenbahn zwei im Wesentlichen parallele Bohrungen durchgeführt werden. Jede dieser Bohrungen hat eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung, so dass die beiden Austrittsöffnungen auf der Oberfläche der Gesteinsformation dazu dienen können, die beiden Enden der beiden Induktorarme wieder miteinander zur Induktorschleife an der Oberfläche zu verbinden. Ein solches Verfahren ist jedoch nur in oberflächennahen Bereichen für das Ölreservoir einsetzbar. Bei Tiefenbohrungen in Bereichen von bis zu 800 m oder 1000 m unterhalb der Oberfläche der Gesteinsformation ist ein solches Bohrverfahren nicht möglich. Dies beruht insbesondere auf der Tatsache, dass beim Bohren einer Bohrung die Gewichtskraft des Bohrgestänges selbst unterstützend wirkt. Wäre es nun er¬ forderlich, wie beispielsweise bei dem Bananaloopverfahren, aus ca. 1000 m Tiefe diese Strecke wieder nach oben zu boh¬ ren, würde das entsprechende Bohrgestänge nun nicht mehr ge- meinsam mit dem Bohrdruck auf den Bohrkopf wirken, sondern vielmehr diesen entlasten. Ein entsprechender Vorschub wäre dementsprechend in einem solchen Fall nur in geringem Maße gewährleistet, dass der Aufwand einer derartig tiefen
Bananaloopbohrung hinsichtlich Kosten, Zeit und Komplexität unglaublich groß wäre. Dementsprechend ist bisher die Verwen¬ dung von Induktorschleifen für das Aufheizen in Ölreservoirs , welche in tieferen Regionen in Gesteinsformationen vorhanden sind, nicht möglich. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Ins¬ besondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise eine Induktionsheizung auch für Tiefenbohrung einsetzbar zu machen.
Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Induktionsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Weitere Merkmale und De- tails der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammen- hang mit der erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann. Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient dem Einbringen einer
Induktorschleife in eine Gesteinsformation für das Aufheizen eines Ölreservoirs in der Gesteinsformation zur Ölförderung. Hierfür weist das Verfahren die folgenden Schritte auf: - Bohren einer ersten Induktorbohrung für das Einbringen eines ersten Induktorarms,
- Bohren einer zweiten Induktorbohrung für das Einbringen eines zweiten Induktorarms,
- Bohren wenigstens einer Schnittbohrung unter Erzeugung ei- nes ersten Schnittbereichs mit der ersten Induktorbohrung und eines zweiten Schnittbereichs mit der zweiten
Induktorbohrung,
- Einbringen des ersten Induktorarms in die erste
Induktorbohrung und des zweiten Induktorarms in die zweite Induktorbohrung,
- Einbringen wenigstens eines Verbindungsarms in die
Schnittbohrung zur elektrisch leitenden Verbindung mit den beiden Induktorarmen in den beiden Schnittbereichen zur Ausbildung der Induktorschleife.
Erfindungsgemäß werden nun insgesamt drei Bohrungen durchge¬ führt. Zum einen wird für den ersten Induktorarm und den zweiten Induktorarm jeweils eine Induktorbohrung durchgeführt. Selbstverständlich können bei komplexeren Geometrien des Ölreservoirs auch drei oder mehr Induktorarme eingesetzt werden. Dabei ist entscheidend, dass für jeden Induktorarm erfindungsgemäß eine eigene Induktorbohrung erzeugt wird. Je¬ doch ist es möglich, dass die Induktorbohrungen abschnitts- weise miteinander überlappen. Mit anderen Worten kann es sein, dass die Induktorbohrungen alle durch eine gemeinsame Induktorbohröffnung erzeugt werden, so dass im Anfangsbereich der jeweiligen Bohrung alle oder einige der Induktorbohrungen gemeinsam verlaufen. Spätestens jedoch innerhalb des Ölreser- voirs laufen die einzelnen Induktorbohrungen auseinander und insbesondere parallel zueinander, um eine Fläche aufzuspan¬ nen, in welcher die induktiv erzeugten Wirbelströme das Aufheizen des Ölreservoirs durchführen können.
Zusätzlich zu den notwendigen Induktorbohrungen für das Einbringen der Induktorarme ist erfindungsgemäß wenigstens eine Schnittbohrung vorgesehen. Diese Schnittbohrung dient nun dazu, die Enden der als Sacklöcher ausgebildeten
Induktorbohrungen zu treffen beziehungsweise im Wesentlichen zu treffen. Darunter ist zu verstehen, dass die Schnittbohrung möglichst nah an die Enden der einzelnen
Induktorbohrungen herangebohrt wird. Hierfür kann neben üblichen Bohrmechaniken insbesondere ein Auffindmittel eingesetzt werden, um während des Bohrens die jeweiligen Enden der
Induktorarme auch detektieren zu können.
Für die Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung ist es notwendig, dass ein Schnittbereich zwischen der Schnittbohrung und der jeweiligen Induktorbohrung erzeugt wird. Unter einem Schnittbereich ist im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Bereich zu verstehen, welcher sich im Wesentlichen zwischen den wenigstens zwei Induktorbohrungsenden bzw. den eingebrachten distalen Enden der Induktorarme erstreckt. Hierbei enden vorteilhaft die in die Gesteinsformation eingebrachten Induktorarme innerhalb des Schnittbereiches. Vorteilhaft ist der Schnittbereich nur ein geringer Abschnitt des zu erwärmenden Ölreservoirs, wobei es auch denkbar ist, dass der Schnittbereich außerhalb des zu erwärmenden bzw. des aufzu- heizenden Ölreservoirs liegt. Vorzugsweise ist der Schnittbe¬ reich kleiner oder gleich ca. 1 m ist. Das bedeutet, dass in diesem Schnittbereich der Abstand zwischen der Schnittbohrung und der Induktorbohrung, vorzugweise dem Ende der Induktorbohrung, kleiner oder gleich ca. I m ausgebildet ist. Vorzugsweise ist sogar eine reale Schnittmenge beziehungswei¬ se eine reale Überschneidung zwischen der Schnittbohrung und dem jeweiligen Induktorarm vorhanden. Jedoch ist es für das elektrische Schließen der Induktorschleife durch den Verbin¬ dungsarm ausreichend, wenn der Schnittbereich eine Größe aufweist, wie sie voranstehend mit weniger als ca. 1 m beschrie¬ ben worden ist. Sind die beschriebenen Bohrungen für die Induktorarme und für den Verbindungsarm in Form der Schnittbohrung durchgeführt worden, kann das Einbringen der einzelnen Arme erfolgen. Die Schnittbohrung selbst kann beispielsweise in Form einer
Kreisbohrung oder auch in Form einer horizontalen Bohrung ausgeführt sein. Vorteilhaft können folglich mittels ledig¬ lich einer einzelnen sich zumindest abschnittsweise vertikal erstreckenden Schnittbohrung eine Mehrzahl an sich zumindest abschnittsweise parallel horizontal erstreckenden
Induktorbohrungen verbunden werden. Des Weiteren können sich folglich eine Mehrzahl von im Wesentlichen radial horizontal erstreckende Induktorbohrungen mittels einer einzigen in Form einer Kreisbohrung ausgestalteten Schnittbohrung verbunden werden. Über die Induktorbohrungen werden die Induktorarme eingesetzt. Diese befinden sich nun in ihrer möglichst vollen Erstreckung innerhalb des Ölreservoirs und bis zur entspre¬ chenden Steuereinheit beziehungsweise Kontrolleinheit auf der Oberfläche der Gesteinsformation. In der Schnittbohrung sind nun ein oder mehrere Verbindungsarme eingesetzt. So werden bei zwei Induktorarmen ein Verbindungsarm und bei vier
Induktorarmen zwei Verbindungsarme usw. notwendig. Die Ver¬ bindungsarme erstrecken sich nun nicht über die gesamte Länge der Schnittbohrung, sondern erstrecken sich nur über Teilabschnitte dieser Schnittbohrung. Die Verbindungsarme weisen also eine Länge auf, welche der Länge der Schnittbohrung zwi- sehen den zwei entsprechenden beziehungsweise korrelierenden Schnittbereichen mit den beiden Induktorarmen entspricht. Vorteilhaft erstreckt sich demnach wenigstens ein Verbin¬ dungsarm zwischen zwei Induktorarmen, um eine Induktorschleife zu erzeugen. Das Einbringen erfolgt in einer Weise, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den jeweiligen Enden oder an anderen Stellen der Induktorarme in der jeweiligen Induktorbohrung erfolgt. Dies kann zum Bei- spiel in mechanisch kontaktierender Weise erfolgen. So können Vorrichtungen eingebracht werden, welche bei tatsächlicher Überschneidung der Schnittbohrung und der jeweiligen
Induktorbohrung im Schnittbereich eine mechanische Kontaktie- rung für die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Ver- bindungsarm und dem Ende des jeweiligen Induktorarms ermögli¬ chen. Vorteilhaft wird hierbei keine aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannte obertägige Verbindung der
Induktorarme sowie auch keine untertägige direkte Kopplung der Induktorarme mehr benötigt.
Jedoch ist es grundsätzlich auch ausreichend, wenn auf eine, wenn auch geringe, vorhandene elektrische Leitfähigkeit der Gesteinsformation beziehungsweise des Ölreservoirs im
Schnittbereich zurückgegriffen wird. Das bedeutet, dass die Induktorschleife durch die Induktorarme, den Verbindungsarm und den Schnittbereich in Form der Gesteinsformation und des dort vorhandenen Gesteins ausgebildet wird.
Je nach Gestein kann es jedoch sein, dass die elektrische Leitfähigkeit nicht ausreicht. So kann für den Fall, dass keine tatsächliche Überschneidung zwischen Schnittbohrung und Induktorarm stattfindet, die Leitfähigkeit des Schnittbe¬ reichs bewusst erhöht werden. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung eines elektrisch leitfähigen Fluides bzw. Me- diums erfolgen. Dieses Fluid kann dabei in den Bereich der Schnittbohrung eingebracht werden und sich derart innerhalb der Schnittbohrung ausbreiten, dass es eine Verbindung zwischen dem ersten Schnittbereich und dem zweiten Schnittbereich und folglich dem ersten Induktorarm und dem zweiten Induktorarm schafft. Vorteilhaft ist ein einbringen eines Verbindungsarms in den Schnittbohrung durch ein einbringen eines elektrisch leitfähigen Fluides ersetzt, um eine
Induktorschleife auszubilden. Es ist des Weiteren jedoch auch denkbar, dass das elektrisch leitfähige Fluid zusätzlich zu dem Verbindungsarm zumindest in den Schnittbereich innerhalb der Schnittbohrung eingebracht wird, um vorteilhaft eine Ver¬ bindung zwischen dem ersten Induktorarm, dem zweiten
Induktorarm und dem Verbindungsarm zur Ausbildung einer
Induktorschleife zu ermöglichen. Hierbei wird vorteilhaft ein mögliches fehlerhaftes Kontaktieren des Verbindungsarmes mit einem der Induktorarme vermieden bzw. ausgeglichen. Weitere detaillierte Möglichkeiten zum Einbringen bzw. zur Verwendung des elektrisch leitfähigen Fluides werden später noch näher erläutert .
Erfindungsgemäß ist nun eine einfache Bohrung für jede
Induktorbohrung und die Schnittbohrung möglich. Entscheidend dabei ist, dass sämtliche dieser Bohrungen ausschließlich nach unten (also in vertikaler Richtung) beziehungsweise horizontal, innerhalb des Ölreservoirs , ausgerichtet sind. Ent¬ gegen den bekannten Bananaloopverfahren muss nun keine Aufwärtsbohrung mehr erfolgen, so dass auf einfache, kostengüns¬ tige und vor allem in relativ kurzer Zeit durchführbare Bohrtechniken zurückgegriffen werden kann. Dies führt dazu, dass erst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren nun die Möglichkeit einer Induktionsaufheizung des Ölreservoirs auch in beliebiger Tiefe innerhalb der Gesteinsformation zur Verfügung steht. Insbesondere können auf diese Weise Ölreservoirs mit einer Induktionsheizung der Induktorschleife versehen werden, welche auch in Tiefbohrbereichen von circa 1000 m oder mehr unter der Oberfläche der Gesteinsformation angeordnet sind.
Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die erste Induktorbohrung und die zweite
Induktorbohrung durch eine gemeinsame Induktorbohröffnung gebohrt werden. Wie dies bereits angedeutet worden ist, reicht es aus, wenn die einzelnen Induktorbohrungen innerhalb des Ölreservoirs separat voneinander verlaufen. Sie spannen damit das Induktionsfeld beziehungsweise das Heizfeld in dem Ölre- servoir auf. Die Durchführung einer gemeinsamen
Induktorbohröffnung, so dass anschließend an diese Induktorbohröffnung die Induktorbohrungen gemeinsam entlang einer gemeinsamen Induktorbohrachse verlaufen, führt zu einer Reduktion des Bohraufwandes. Über die gemeinsamen Abschnitte der Induktorbohrungen weisen diese vorzugsweise einen vergrö- Berten Bohrquerschnitt auf, um auch die Gesamtanzahl aller durch diese gemeinsame Induktorbohrung hindurchzuführenden Induktorarme aufnehmen zu können. Ein weiterer Vorteil ist es, dass bei dieser Ausführungsform möglichst wenig Heizleis¬ tung innerhalb der vertikalen Bohrrichtung der
Induktorbohrungen erfolgt. Die Heizleistung ist abhängig vom Abstand zwischen den einzelnen Induktorarmen. Je größer der Abstand zwischen den Induktorarmen ist, desto größer ist auch die Heizleistung ausgebildet. Werden die Induktorarme in ih¬ ren vertikalen Abschnitten möglichst nah beieinander, zum Beispiel in einer gemeinsamen vertikalen Induktorbohrung geführt, so führt dies zu einer geringen beziehungsweise sehr geringen Heizleistung in diesen Abschnitten. Erst nach dem Aufspalten in die einzelnen separaten Induktorbohrungen bringen die Induktorarme einen Abstand zwischen sich, so dass nun die Heizleistung in vergrößertem Maße und exakt am gewünschten Ort innerhalb des Ölreservoirs zur Verfügung gestellt wird. Das Abzweigen für das Separieren der einzelnen
Induktorbohrungen voneinander kann zum Beispiel auf unterschiedlichen Höhen innerhalb der Gesteinsformation erfolgen. Auch auf unterschiedlichen Positionen auf einer gemeinsamen Höhe oder sogar in unterschiedlichen radialen Richtungen ist eine Separierung der einzelnen Induktorbohrungen voneinander denkbar . Ein weiterer Vorteil wird erzielt, wenn bei einem erfindungs¬ gemäßen Verfahren die Induktorbohrungen wenigstens eine Umlenkstelle, insbesondere genau eine Umlenkstelle aufweisen. Mit anderen Worten, die Induktorbohrungen sind im Wesentlichen mit einem vertikalen und mit einem im Wesentlichen hori- zontalen oder schrägstehenden Abschnitt ausgebildet. Die vertikalen Abschnitte führen dazu, dass möglichst senkrecht in die Gesteinsformation die Induktorarme eingebracht werden können. Vertikale Bohrungen sind besonders kostengünstig, schnell und einfach auszuführen. Das Verwenden wenigstens einer Umlenkstelle führt dazu, dass nun ein horizontaler oder winkliger Abschnitt für die jeweilige Induktorbohrung vorge¬ sehen werden kann. Diese horizontalen beziehungsweise winkli- gen Abschnitte der Induktorbohrungen erstrecken sich nun bevorzugt in das Ölreservoir hinein. Die tatsächliche Ausrichtung der jeweiligen Umlenkstelle hängt dabei vorzugsweise von der jeweiligen geometrischen Ausbildung des Olreservoirs innerhalb der Gesteinsformation ab. Dieses Umlenken ist dabei vorzugsweise derart ausgebildet, dass ein Umlenken in die Ho¬ rizontale oder mit einem Winkel nach unten von der Horizonta¬ len erfolgt. Damit wird vermieden, dass ein Aufwärtsbohren mit den bereits beschriebenen Nachteilen notwendig werden würde .
Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die Schnittbohrung wenigstens eine Umlenkstelle aufweist, insbesondere abschnittsweise entlang einer Kurven¬ bahn gebohrt wird. Eine Umlenkstelle für die Schnittbohrung bringt die gleichen Vorteile mit sich, wie sie bezüglich der Umlenkstelle für die Induktorbohrungen bereits erläutert wor¬ den sind. Eine Kurvenbahn, also eine andauernde Umlenkstelle vorzugsweise in einer winkligen oder horizontalen Ebene führt dazu, dass ein radial sternförmig verteiltes Netz von
Induktorarmen beziehungsweise Induktorbohrungen mit einer einzigen Schnittbohrung erreicht werden kann. Dies führt dazu, dass ein besonders homogenes Aufheizen eines im Wesentli¬ chen radial ausgebildeten Olreservoirs mit nur wenigen Bohrungen in erfindungsgemäßer Weise möglich wird.
Vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn bei einem erfindungsgemä¬ ßen Verfahren an das Bohrungsende wenigstens einer der
Induktorbohrungen ein Auffindmittel angeordnet wird für eine Detektion dieses Bohrendes bei der Bohrung der Schnittboh- rung. So kann ein solches Auffindmittel zum Beispiel Strah¬ lung in Form von radioaktiver Strahlung oder elektromagnetischer Strahlung aussenden. Auch eine akustische Signalisierung, zum Beispiel in Form von Ultraschall, kann für das Auffindmittel vorgesehen werden. Auch eine magnetische Aus¬ bildung des Auffindmittels ist denkbar. Entscheidend ist, dass die Form der Signale, welche vom Auffindmittel abgegeben werden, durch das Gestein transportierbar ist. Auf diese Wei- se wird es möglich, beim Bohren der Schnittbohrung, zum Beispiel mithilfe einer Detektionsvorrichtung, den tatsächlichen Ort des jeweiligen Auffindmittels wahrzunehmen. Damit kann die Steuerung beziehungsweise die Ausrichtung des Bohrkopfes für die Schnittbohrung auf dieses Bohrende ausgerichtet wer- den, so dass der Schnittbereich mit höherer Wahrscheinlichkeit getroffen wird. Insbesondere wird es auf diese Weise möglich, mit hoher Wahrscheinlichkeit eine tatsächliche Über¬ schneidung zwischen der Schnittbohrung und dem jeweiligen Induktorarm zu erzielen.
Vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn bei einem erfindungsgemä¬ ßen Verfahren die Schnittbohrung angrenzend an den wenigstens einen Verbindungsarm abgeschlossen, insbesondere vergossen wird. Vorzugsweise findet dies dann statt, wenn Teile im Schnittbereich mit elektrisch leitenden Flüssigkeiten oder
Fluiden versehen werden. Durch das Abschließen und damit Abdichten des Verbindungsarms ist sichergestellt, dass ein sol¬ ches elektrisch leitendes Fluid auch an der gewünschten Stelle im Schnittbereich verbleibt. Durch das Abschließen und Vergießen, zum Beispiel mithilfe von Betonmaterial, kann da¬ rüber hinaus die Positionierung des Verbindungsarms innerhalb der Schnittbohrung für längere Zeit festgelegt werden. Ein unerwünschtes Verschieben oder Verrutschen, welches möglicherweise mit dem Verlust der elektrisch leitenden Verbindung zum Induktorarm einhergehen würde, wird auf diese Weise wirksam vermieden.
Ein weiterer Vorteil kann erzielt werden, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die Induktorbohrungen innerhalb des Ölreservoirs mit einem gleichmäßigen oder im Wesentlichen gleichmäßigen Abstand von insbesondere mehr als circa 50 m gebohrt werden. Dabei handelt es sich insbesondere um die ho¬ rizontalen beziehungsweise winkligen Abschnitte der Induktorbohrungen innerhalb des Ölreservoirs . Ein Abstand, der gleichmäßig ausgebildet ist, führt zu gleichmäßiger Heiz¬ leistung innerhalb des Ölreservoirs. Unerwünschte Hitzeinseln in Teilbereichen des Ölreservoirs werden auf diese Weise ver- mieden. Abstände von circa 50 m und mehr führen zu einer besonders vorteilhaften und starken Heizleistung für eine ausreichende Reduktion der Viskosität des Öls im Ölreservoir.
Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn bei einem erfindungs- gemäßen Verfahren in wenigstens einen der Schnittbereiche ein elektrisch leitfähiges Fluid eingebracht wird für die elekt¬ risch leitende Verbindung des Verbindungsarms und des angren¬ zenden Induktorarms. Wie bereits erläutert worden ist, reicht es aus, wenn die Schnittbereiche eine ausreichende Nähe zwi- sehen Schnittbohrung und jeweiliger Induktorbohrung aufweisen. Die Schnittbereiche weisen dabei vorzugsweise einen Ab¬ stand der Schnittbohrung zur jeweiligen Induktorbohrung auf, welcher kleiner oder gleich circa 1 m ausgebildet ist. Ist nun ein Gestein in der Gesteinsformation vorhanden, welches einen hohen elektrischen Widerstand beziehungsweise eine ge¬ ringe elektrische Leitfähigkeit aufweist, so kann dies dahin¬ gehend verbessert werden, dass nun ein elektrisch leitfähiges Fluid in diesen Schnittbereich eingebracht wird. Das Einbringen erfolgt zum Beispiel in Form von Druck, welcher das Fluid in den Schnittbereich einpresst. Als elektrisch leitfähiges
Fluid kann zum Beispiel eine wässrige oder flüssige Suspensi¬ on elektrisch leitfähiger Partikel verwendet werden. Das Feststoffpulver in einer solchen Suspension kann zum Beispiel Graphit, Chromoxid oder ein ähnliches Material sein. Auch io- nische Flüssigkeiten oder Salzlösungen sind als elektrisch leitfähige Fluide einsetzbar. Insbesondere handelt es sich bei dem elektrisch leitfähigen Fluid um eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit. In Summe wird damit der Schnittbereich und auch das elektrisch leitfähige Fluid zum Teil der Induk- tionsvorrichtung, da es einen Teil der Induktorschleife in der elektrischen Kette zwischen Induktorarm, elektrisch leitfähigem Fluid, Verbindungsarm, elektrisch leitfähigem Fluid und zu dem zweiten Induktorarm ausbildet. Das Verfahren gemäß dem vorstehenden Absatz kann dahingehend weitergebildet werden, dass in die Schnittbereiche der
Schnittbohrung wenigstens eine Querbohrung eingebracht wird für die Einbringung des elektrisch leitfähigen Fluids. Um die Verteilung des elektrisch leitfähigen Fluids noch gezielter durchführen zu können, können Bohrungen quer, insbesondere senkrecht zur Bohrachse der Schnittbohrung durchgeführt wer¬ den, um eine Öffnung in den Schnittbereich zur Verfügung zu stellen. Bevorzugt ist es sogar möglich, eine komplette Quer¬ bohrung zu einer Überschneidung und damit einem Durchgang zwischen Schnittbohrung und angrenzender Induktorbohrung zur Verfügung zu stellen. Dieser Bereich wird mit dem elektrisch leitenden Fluid aufgefüllt beziehungsweise das umgebende Ge- stein mit dem elektrisch leitfähigen Fluid getränkt. Damit wird die bereits beschriebene elektrisch leitfähige Verbin¬ dung zwischen Verbindungsarm und Induktorarm hergestellt.
Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine In- duktionsvorrichtung für das Aufheizen eines Ölreservoirs in einer Gesteinsformation zur Ölförderung. Diese Induktionsvorrichtung ist insbesondere ausgebildet durch ein erfindungsge¬ mäßes Verfahren und weist einen ersten Induktorarm in einer ersten Induktorbohrung und einen zweiten Induktorarm in einer zweiten Induktorbohrung auf. Eine erfindungsgemäße Indukti¬ onsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens ein Verbindungsarm in einer Schnittbohrung angeordnet ist, welche mit den beiden Induktorbohrungen Schnittbereiche ausbildet. Dabei verbindet der Verbindungsarm die beiden Induktorarme in elektrisch leitender Weise miteinander. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Induktionsvorrichtung, insbesondere mithilfe eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bringt die er¬ findungsgemäße Induktionsvorrichtung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsge- mäßes Verfahren erläutert worden sind.
Vorzugsweise kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ein Frequenzgenerator vorgesehen werden, welcher die Induktorschleife mit einer Frequenz zwischen 1kHz und 500kHz speist .
Die Induktorschleife insbesondere in Form eines elektrischen Leiters kann als Induktionsleitung ausgebildet sein, damit er den hochfrequenten Strom, verlustarm als Resonanzkreis betrieben, tragen kann. Da vorzugsweise beide Enden an den Frequenzgenerator angeschlossen werden, bildet die Induktionsleitung eine Induktorschleife. Die technische Realisierung der elektrischen Leitung wird als Resonanzkreis durchgeführt.
Der Frequenzgenerator kann als Frequenzumrichter ausgebildet werden, welcher eine Spannung mit einer Frequenz von 50Hz oder 60Hz aus dem Netz in eine Spannung mit einer Frequenz im Bereich von 1kHz bis 500kHz umwandelt. Der Frequenzumrichter kann Obertage installiert sein.
Weiterhin kann vorzugsweise in die durch die Induktorschleife erwärmte Lagerstättezone, also das Ölreservoir, mindestens eine Förderbohrung gebohrt werden.
Nach Verlegung der Induktorschleife in mindestens zwei Boh¬ rungen und dem Anschluss der Induktorschleife an den Fre¬ quenzgenerator beginnt das Bestromen des Leiters, somit das induktive Erwärmen Untergrunds und des Ölreservoirs mit sich ergebener Bildung einer Erwärmungszone, die sich durch eine erhöhte Temperatur auszeichnet.
Ein Leiter einer Induktorschleife kann einen Längsinduktivi- tätsbelag von 1,0 bis 2,7 μΗ/m (micro Henry je Meter Länge) aufweisen. Der Querkapazitätsbelag liegt beispielsweise bei 10 bis 100 pF/m (pico Farad je Meter Länge) . Die charakteris¬ tische Frequenz der Anordnung ist bedingt durch die Schlei¬ fenlänge und -form und den Querkapazitätsbelag entlang der Induktorschleife. Die Beschreibung der elektrotechnischen Parameter der induktiven Heizungsanlage auf Basis einer Induktorschleife ist im Folgenden kurz erläutert: Die Induktorschleife wirkt im Betrieb als Induktionsheizung, um zusätzliche Wärme in die Lagerstätte einzubringen. Der ak¬ tive Bereich der Induktorschleife kann in im wesentlicher horizontaler Richtung innerhalb der Lagerstätte eine nahezu ge¬ schlossenen Schleife (also ein Oval) beschreiben. An den ak- tiven Bereich kann sich ein - eventuell oberirdisch gelegener - Endbereich anschließen. Die oberirdisch gelegenen Teile des Anfangs- und Endbereiches der Induktorschleife können elekt¬ risch mit einer Stromquelle - einem Frequenzgenerator - kontaktiert sein. Es ist vorzugsweise vorgesehen, die Leitungs- Induktivität der Induktorschleife abschnittsweise durch dis¬ kret oder kontinuierlich ausgeführte Serienkapazitäten zu kompensieren. Dabei kann für die Induktorschleife mit inte¬ grierter Kompensation vorgesehen sein, dass die Frequenz des Frequenzgenerators auf die Resonanzfrequenz der
Induktorschleife abgestimmt wird. Die Kapazität in der
Induktorschleife kann von Zylinderkondensatoren zwischen einer rohrförmigen Außenelektrode eines ersten Kabel-Abschnitts und einer rohrförmigen Innenelektrode eines zweiten Kabel- Abschnitts gebildet, zwischen denen sich ein Dielektrikum be- findet. Ganz entsprechend wird der benachbarte Kondensator zwischen den folgenden Kabel-Abschnitten gebildet. Das Dielektrikum des Kondensators wird dabei so gewählt, dass es ei¬ ne hohen Spannungsfestigkeit und eine hohe Temperaturbestän¬ digkeit erfüllt.
Weiterhin ist denkbar, eine Ineinanderschachtelung mehrerer koaxialer Elektroden vorzusehen. Auch andere übliche
Kondensatorbauformen können in die Leitung der
Induktorschleife integriert werden.
Weiterhin kann die gesamte Elektrode bereits von einer Isola¬ tion umgeben sein. Die Isolierung gegen das umliegende Erdreich ist vorteilhaft, um resistive Ströme durch das Erdreich zwischen den benachbarten Kabel-Abschnitten insbesondere im Bereich der Kondensatoren zu verhindern. Die Isolation verhindert weiterhin einen resistiven Stromfluss zwischen Hin- und Rückleiter.
Mehrere rohrförmige Elektroden können parallel geschaltet werden. Vorteilhafterweise kann die Parallelschaltung der Kondensatoren zur Erhöhung der Kapazität oder zur Erhöhung ihrer Spannungsfestigkeit genutzt werden.
Weiterhin kann eine Kompensation der Längsinduktivität mittels vorwiegend konzentrierter Querkapazitäten erfolgen: Anstelle mehr oder weniger kurzer Kondensatoren als konzentrierte Elemente in die Leitung einzubringen, kann auch der Kapazitätsbelag - den eine Zweidrahtleitung wie z. B. eine
Koaxialleitung oder Mehrdrahtleitungen ohnehin über ihre gesamt Länge bereitstellen - zur Kompensation der Längsinduktivitäten verwendet werden. Dazu wird in gleichen Abständen abwechselnd der Innen- und Außenleiter unterbrochen und so der Stromfluss über die verteilten Querkapazitäten erzwungen.
Die konstruktive Ausgestaltung der Induktorschleife kann als Kabelbauform oder als Massivleiterbauform erfolgen. Die Bauform ist jedoch unerheblich für die zuvor beschriebene elekt- rische Funktionsweise.
Weitere Informationen zur Ausgestaltung von Leitern, die auch für vorliegenden Erfindungsgegenstand einsetzbar sind, findet sich unter DE 10 2004 009 896 AI und WO 2009/027305 A2.
Ein Frequenzgenerator zum Ansteuern des elektrischen Leiters ist der Induktorschleife vorzugsweise als Hochfrequenzgenera¬ tor ausgebildet. Der Frequenzgenerator kann dreiphasig aufge¬ baut sein und vorteilhafterweise eine transformatorische Kopplung und Leistungshalbleiter als Bauelemente beinhalten. Insbesondere kann die Schaltung einen Spannung einprägenden Wechselrichter beinhalten. Bei einem solchen Generator kann für den bestimmungsgemäßen Gebrauch ein Betrieb unter Reso- nanzbedingungen erforderlich sein, um eine Blindleistungskompensation zu erreichen. Gegebenenfalls ist die Ansteuerfre¬ quenz im Betrieb geeignet nachzustellen. An der Oberfläche können zur Ansteuerung des Leiters der
Induktorschleife folgende Komponenten vorhanden sein: Ausge¬ hend von der 3phasigen Netzwechselspannungsquelle z. B. 50Hz oder 60 Hz, wird beispielsweise ein dreiphasiger Gleichrichter angesteuert, dem über einen Zwischenkreis mit Kondensator ein dreiphasiger Wechselrichter nachgeschaltet ist, der periodische Rechtecksignale geeigneter Frequenz generiert. Über ein Anpassnetzwerk aus Induktivitäten und Kondensatoren werden Induktoren als Ausgang angesteuert. Ein Verzicht auf das Anpassnetzwerk ist allerdings möglich, wenn der Induktor als Induktorschleife ausgebildet ist, welche aufgrund ihrer In¬ duktivität und des kapazitiven Belages das Einstellen der erforderlichen Resonanzfrequenz ermöglicht.
Die beschriebenen Frequenzgeneratoren lassen sich grundsätz- lieh als spannungseinprägende Stromrichter oder entsprechend als stromeinprägenden Stromrichter einsetzen.
Die Temperatur in der Erwärmungszone hängt von der einge¬ brachten elektromagnetischen Leistung ab, welche sich aus den geologischen und physikalischen (z. B. elektrische Leitfähigkeit) Parametern der Lagerstätte, sowie den technischen Para¬ metern der elektrischen Anordnung, insbesondere bestehend aus Leiter der Induktorschleife und dem Hochfrequenzgenerator, ergibt. Diese Temperatur kann bis zu 300°C erreichen und ist regelbar durch Änderung der Stromstärke durch die
Induktorschleife. Die Regelung erfolgt über den Frequenzgene¬ rator. Die elektrische Leitfähigkeit der Lagerstätte kann durch zusätzliches Injizieren von Wasser oder eines anderen Fluides, z. B. eines Elektrolytes , erhöht werden.
Beispielsweise kann eine Ansteuerung des Leiters der
Induktorschleife über einen Zeitraum erfolgen, wobei zunächst noch kein Abtransport der erwärmten Fluide erfolgt ist. Die Temperaturentwicklung erfolgt zunächst aufgrund der Induktion von Wirbelströmen in den elektrisch leitfähigen Bereichen des Untergrunds. Im Verlauf der Erwärmung entstehen Temperaturgradienten, das heißt Orte höherer Temperatur, als der ur- sprünglichen Reservoirtemperatur. Die Orte höherer Temperatur entstehen dort, wo Wirbelströme induziert werden. Der Aus¬ gangspunkt der Wärme ist daher nicht die Induktorschleife bzw. der elektrische Leiter, sondern es sind die durch das elektromagnetische Feld in der elektrisch leitfähigen Schicht induzierten Wirbelströme. Durch die im Laufe der Zeit entste¬ henden Temperaturgradienten kommt es in Abhängigkeit der thermischen Parameter wie thermischer Leitfähigkeit auch zur Wärmeleitung, wodurch sich das Temperaturprofil ausgleicht. Mit größerem Abstand zum Leiter der Induktorschleife verrin- gert sich die Stärke des Wechselfeldes, so dass dort nur noch eine geringere Erwärmung ermöglicht wird.
Erfolgt dagegen ein Abtransport der Fluide oder der fluide gemachten elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten sofort, sobald sie fluide gemacht wurden, so erfolgt an den leergeförderten Stellen um so weniger Erwärmung durch elektrische Wirbelströme, je mehr das Erdreich mit seiner elektrischen Leitfähigkeit mit abtransportiert wurde. Zwar ist das elektromagneti¬ sche Feld immer noch da, jedoch können sich Wirbelströme nur dort ausbilden, wo noch Leitfähigkeit vorhanden sein wird. Allerdings kann ein Abfließen einer Flüssigkeit bewirken, dass andere Flüssigkeit nachfließt.
Das Design der elektrischen Anordnung wählt man vorzugsweise daher so, dass die Eindringtiefe des elektromagnetischen Fel¬ des typischerweise dem halben Abstand der horizontal ausge¬ bildeten Induktorarme entspricht. Damit wird erreicht, dass sich das elektromagnetische Feld eines Hin- und Rückleiters des Leiters nicht kompensiert und auf der anderen Seite die Anzahl der Bohrungen im Verhältnis zur Dicke des Reservoirs optimal gering gehalten werden kann. Im Falle des sofortigen Abtransportes der fluide gemachten elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten erreicht das elektromagnetische Feld weiter entfernt vom Induktorarm elektrisch leitfähige Schichten und induziert dort Wirbelströme. Der Vorteil ist, dass es ein selbst-penetrierender Effekt ist, das heißt, dass die absolut eingebrachte Leistung in das Reservoir immer konstant gehal- ten werden kann, z. B. im Bereich von einigen 100kW bis einige MegaWatt, z. B. 1 MW. Am Anfang ist die höchste spezifi¬ sche Leistungsdichte in der Nähe des Induktorarms, sobald je¬ doch die Fluide abtransportiert sind, ist im weiter außerhalb liegenden Radius eine zwar geringere spezifische Leistungs- dichte, jedoch in einem größeren Volumen vorhanden, was zur
Folge hat, dass die absolut eingebrachte Leistung eben gleich bleibt, z. B. 1MW.
Das kann durch andere elektrische Verfahren nicht erreicht werden: Z. B. bei einem Heizstab (im Aufbau vergleichbar mit einem Tauchsieder) ist die in die Umgebung einbringbare Leistung immer vom Temperaturgradienten sowie von der sich über der Temperatur veränderlichen thermischen Leitfähigkeit abhängig, weil der Heizstab der Ausgangspunkt der Temperatur ist.
Die Anzahl der zu installierenden Induktorarme -die zeit¬ gleich oder nacheinander betrieben werden können - hängt von der Größe der Lagerstätte des Olreservoirs ab und die Anzahl gleichzeitig in Betrieb befindlicher Induktorarme hängt bei¬ spielsweise von der zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung ab.
Im Betrieb des Leiters der Induktorschleife, fließt das Erdöl aufgrund reduzierter Viskosität in die Förderbohrungen bzw. in ein jeweils darin installiertes Förderrohr.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung er¬ geben sich aus der nachfolgende Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Er¬ findung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale je- weils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:
Fig. 1 einen ersten Schritt eines erfindungsgemäßen Verfah- rens,
Fig. 2 einen zweiten Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 3 einen dritten Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Induktions orrichtung,
Fig. 5 eine Darstellung der Wirkung eines Auffindmittels ,
Fig. 6 eine Möglichkeit eines Schnittbereichs, Fig. 7 eine weitere Möglichkeit eines Schnittbereichs,
Fig. 8 eine Möglichkeit der Verwendung eines elektrisch leitfähigen Fluides, Fig. 9 eine geometrische Anordnung der einzelnen Bohrungen,
Fig. 10 eine weitere Möglichkeit der Anordnung der einzelnen Bohrungen, Fig. 11 eine weitere Möglichkeit der Anordnung der einzelnen Bohrungen und
Fig. 12 eine weitere Möglichkeit der Anordnung der einzelnen Bohrungen .
Die Fig. 1 bis 3 beschreiben ein erfindungsgemäßes Verfahren, So werden hier separat über zwei Induktorbohröffnungen 160 zwei Induktorbohrungen 120 und 130 eingebracht. Nach einem ersten vertikalen Verlauf werden über eine Umlenkstelle 170 die beiden Induktorbohrungen 120 und 130 in eine horizontale Ebene auf unterschiedlicher Höhe in das Ölreservoir 110 in der Gesteinsformation 100 umgelenkt. Dabei handelt es sich bei beiden Induktorbohrungen 120 und 130 um Sacklöcher, welche jeweils ein Bohrungsende 122 und 132 aufweisen. Der Ab¬ stand A innerhalb des Ölreservoirs 110 ist vorzugsweise kon¬ stant und größer als circa 50 m ausgebildet. Anschließend an das Bohren der Induktorbohrungen 120 und 130 wird hier wenigstens eine, bei dieser Ausführungsform genau eine, Schnittbohrung 140 durchgeführt. Diese erfolgt hier rein vertikal, da die beiden Induktorbohrungen 120 und 130 auf unterschiedlichen Höhen in einer vertikal ausgerichteten Ebene angeordnet sind. Die Schnittbohrung 140 erzeugt dabei Schnittbereiche 150 im Bereich des jeweiligen Bohrungsendes 122 und 132.
Nachdem alle Bohrungen 120, 130 und 140 erzeugt worden sind, werden die beiden Induktorarme 20 und 30 in die beiden
Induktorbohrungen 120 und 130 eingeführt. Am jeweiligen Bohrungsende 122 und 132 ist nun ein Verbindungsarm 40 angeordnet, welcher die Induktorschleife 90 schließt und damit die Induktionsvorrichtung 10 ausbildet. Auf der Oberseite der Ge- Steinsformation 100 kann dabei selbstverständlich noch eine Kontrolleinheit ausgebildet sein, welche die entsprechende Bestromung für den Heizvorgang für die Induktorschleife 90 zur Verfügung stellt. Fig. 4 zeigt eine Variante der Ausführungsform der Fig. 1 bis 3, bei welcher die beiden Induktorarme 20 und 30 nicht auf unterschiedlichen Höhen, sondern seitlich beabstandet voneinander auf einer gleichen Höhe innerhalb des Ölreservoirs 110 verlaufen. Dies macht es erforderlich, dass nun auch die Schnittbohrung 140 um eine Umlenkstelle 170 gelenkt wird. Die weiteren Merkmale dieser Ausführungsform entsprechen der Ausführungsform der Fig. 1 bis 3. In Fig. 5 ist der Bohrvorgang für die Schnittbohrung 140 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform befindet sich am Bohrungsende 122 dieser ersten Induktorbohrung 120 ein
Auffindmittel 50, welches Signale, zum Beispiel in magneti- scher oder strahlungsartiger Form aufweist. Der Bohrkopf 200, welcher die Schnittbohrung 140 erzeugt, weist eine Detekti- onsvorrichtung 210 zum Empfang dieser Signale auf. Durch diesen sogenannten Tracer-Vorgang wird mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Situation erzielt, wie sie die Fig. 6 zeigt. Hier ist der Schnittbereich 150 zwischen der Schnittbohrung 140 und der Induktorbohrung 120 als überlappender Schnittbereich 150 ausgebildet. Hier kann nun ein mechanischer Kontakt für die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Verbindungsarm 40 und dem jeweiligen Induktorarm 20 und 30 erfol- gen.
Die Fig. 7 und 8 zeigen eine Situation, welche zum Beispiel ohne ein Auffindmittel 50 erzielbar ist. Hier ist der
Schnittbereich 150 als eine Annäherung beziehungsweise als minimaler Abstand zwischen der Schnittbohrung 140 und der Induktorbohrung 120 ausgebildet. Dieser minimale Abstand ist vorzugsweise kleiner oder gleich circa 1 m. So kann in diesem Schnittbereich 150 nun die Gesteinsformation 100 selbst die elektrisch leitfähige Verbindung ausbilden. Um bei wenig elektrisch leitfähigen Gesteinsarten die Leitfähigkeit nicht zu behindern, kann zum Beispiel mithilfe von Querbohrungen 142 ein elektrisch leitfähiges Fluid 60 eingebracht werden. Dabei kann es sich zum Beispiel um eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit, insbesondere in Form einer Suspension elektrisch leitfähiger Partikel handeln.
In den Fig. 9 bis 12 sind unterschiedliche Geometrien für die Anordnung der einzelnen Bohrungen 120, 130 und 140 dargestellt. Fig. 9 zeigt eine Variante mit radialer Verteilung von insgesamt drei ersten Induktorarmen 120 und drei zweiten Induktorarmen 130. Um die jeweiligen Arme 120 und 130 zu ei¬ ner jeweiligen Induktorschleife 90 zu schließen, ist hier eine Schnittbohrung 140 vorgesehen, welche nach der Umlenkstel- le 170 auf einer Kreisbahn 152 verläuft. In Fig. 10 ist eine Variante dargestellt, welche ein radiales Aufspreizen zweier Induktorarme 120 und 130 nach der Umlenkstelle 170 aufweist. Hierbei wird, ähnlich wie bei Fig. 4, eine Verteilung auf ei- ner gemeinsamen horizontalen Ebene möglich. Jedoch wurde hier, genau wie bei den Fig. 9 und 11 auch, eine gemeinsame Induktorbohröffnung 160 verwendet, so dass die Induktorarme 120 und 130 im vertikalen Abschnitt durch eine gemeinsame Bohrung verlaufen.
Erneut Fig. 9 betreffend, die Kreisbahn 152 trifft alle Enden der Mehrzahl an Induktorarmen 120 und 130. Allerdings werden vorzugsweise mehrere Verbindungsarme in die Kreisbahn einge¬ bracht, so dass stets nur zwei benachbarte Arme von
Induktorarmen 120 und 130 miteinander verbunden werden. Die übrigen Abschnitte der Kreisbahn 152 enthalten keine leitfähigen Abschnitte. Ein jeweiliger Verbindungsarm ist somit nur ein Kreissegment, gemäß dem Bespiel der Fig. 9 zum Beispiel ein Kreissegment über einen Winkel von ca. 60°. Gemäß dem Beispiel von Fig. 9 sind vorzugsweise drei leitfähige Ab¬ schnitte in der Kreisbahn 152 angeordnet. Zwischen den leitfähigen Abschnitten kann die Bohrung der Kreisbahn 152 leer bleiben oder durch einen nichtleitenden Abschnitt befüllt sein .
Fig. 11 zeigt eine Variante, bei welcher die Induktorarme 120 und 130 über Umlenkstellen 170 auf unterschiedliche Höhen in¬ nerhalb der Gesteinsformation 100 verteilt werden. Auch hier konnte wieder eine gemeinsame Induktorbohröffnung 160 Verwen- dung finden. Hier reicht es sogar aus, eine einfache vertika¬ le Bohrung als Schnittbohrung 140 durchzuführen. Bei besonders weitreichenden Ölreservoirs 110 kann auch eine Ausführungsform gemäß der Fig. 12 angewendet werden, welche für jede Induktorbohrung 120 und 130 eine eigene
Induktorbohröffnung 160 vorsieht, wobei eine gemeinsame
Schnittbohrung 140 die gewünschte Verbindung für die elektrische Leitfähigkeit für das Schließen der Induktorschleifen 90 zur Verfügung stellt. Bzgl . Fig. 11 und 12 ist anzumerken, dass jeweils zwei be¬ nachbarte Induktorarmen 120 und 130 miteinander leitend verbunden werden. Es können dafür vorzugsweise mehrere Verbin- dungsarme in die Schnittbohrung 140 eingebracht werden, so dass stets nur zwei benachbarte Arme von Induktorarmen 120 und 130 miteinander verbunden werden. Die übrigen Abschnitte der Schnittbohrung 140 enthalten keine leitfähigen Abschnitte. Ein jeweiliger Verbindungsarm ist somit nur ein rohrför- miger Leiter von begrenzter Länge. Gemäß dem Beispiel von
Fig. 11 sind zwei leitfähige Abschnitte in der Schnittbohrung 140 angeordnet. In Fig. 12 sind drei leitfähige Abschnitte in der Schnittbohrung 140 angeordnet, jeweils zwischen zwei Induktorarmen-Paar 120, 130. Zwischen den leitfähigen Ab- schnitten kann die Bohrung der Schnittbohrung 140 leer bleiben oder durch einen nichtleitenden Abschnitt befüllt sein.
Es ist insbesondere ein Vorteil der Erfindung, dass eine Lei¬ terschleife auf einfach Weise geschlossen werden kann, die im Betrieb von einem Frequenzumrichter betrieben werden kann.
Die Induktorarme 120,130 weisen dabei Mittel auf, die im Be¬ trieb ein elektromagnetisches Feld generieren, welches sich ins Ölreservoir erstreckt und welches wiederum induktiv auf das Öl bzw. auf Kohlenwasserstoffe im Ölreservoir wirkt. Der elektrisch geschlossene Teil der Leiterschleife, der aus dem elektrisch leitfähigen Verbindungsarm in der Schnittbohrung besteht, enthält nicht notwendigerweise Mittel, die auf be¬ sondere Weise ein ausgeprägtes elektromagnetisches Feld er¬ zeugen. Dies ist auch nicht nötig, da der Verbindungsarm im wesentlichen dafür vorgesehen ist, die Leiterschleife zu vervollständigen. Es ergibt sich also eine zusammenhängende Lei¬ terschleife, bestehend aus zwei Induktorarmen 120,130 und dem Verbindungsarm zur Verbindung dieser zwei Induktorarme
120, 130.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelnen Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren für das Einbringen einer Induktorschleife (90) in eine Gesteinsformation (100) für das Aufheizen eines Ölre- servoirs (110) in der Gesteinsformation (100) zur Ölförde- rung, aufweisend die folgenden Schritte:
- Bohren einer ersten Induktorbohrung (120) für das Einbringen eines ersten Induktorarms (20),
- Bohren einer zweiten Induktorbohrung (130) für das Einbringen eines zweiten Induktorarms (30),
- Bohren wenigstens einer Schnittbohrung (140) unter Erzeugung eines ersten Schnittbereichs (150) mit der ersten Induktorbohrung (120) und eines zweiten Schnittbereichs (150) mit der zweiten
Induktorbohrung (130),
- Einbringen des ersten Induktorarms (20) in die ers¬ te Induktorbohrung (120) und des zweiten Induktorarms (30) in die zweite Induktorbohrung (130) ,
- Einbringen wenigstens eines Verbindungsarms (40) in die Schnittbohrung (140) zur elektrisch leitenden Verbindung mit den beiden Induktorarmen (20, 30) in den beiden Schnittbereichen (150) zur Ausbildung der Induktorschleife (90).
2. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die erste Induktorbohrung (120) und die zweite
Induktorbohrung (130) durch eine gemeinsame
Induktorbohröffnung (160) gebohrt werden.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Induktorbohrungen (120, 130) wenigstens eine Umlenk¬ stelle (170), insbesondere genau eine Umlenkstelle (170) auf¬ weisen .
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Schnittbohrung (140) wenigstens eine Umlenkstelle (170) aufweist, insbesondere abschnittsweise entlang einer Kurvenbahn (152) gebohrt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass an das Bohrungsende (122, 132) wenigstens einer der Induktorbohrungen (120, 130) ein Auffindmittel (50) angeord¬ net wird für eine Detektion dieses Bohrungsendes (122, 132) bei der Bohrung der Schnittbohrung (140) .
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Schnittbohrung (140) angrenzend an den wenigstens einen Verbindungsarm (40) abgeschlossen, insbesondere vergossen wird.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Induktorbohrungen (120, 130) innerhalb des Ölreser- voirs (110) mit einem gleichmäßigen oder im Wesentlichen gleichmäßigen Abstand (A) von insbesondere mehr als ca. 50m gebohrt werden.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass in wenigstens einen der Schnittbereiche (150) ein elekt¬ risch leitfähiges Fluid (60) eingebracht wird für die elekt¬ risch leitende Verbindung des Verbindungsarms (40) und des angrenzenden Induktorarms (20, 30).
9. Verfahren nach Anspruch 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass in die Schnittbereiche (150) der Schnittbohrung (140) wenigstens eine Querbohrung (142) eingebracht wird für die Einbringung des elektrisch leitfähigen Fluids (60).
10. Induktionsvorrichtung (10) für das Aufheizen eines Ölre- servoirs (110) in einer Gesteinsformation (100) zur Ölförde- rung, insbesondere ausgebildet durch eine Verfahren mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 9, aufweisend einen ers¬ ten Induktorarm (20) in einer ersten Induktorbohrung (120) und einen zweiten Induktorarm (30) in einer zweiten
Induktorbohrung (130)
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass wenigstens ein Verbindungsarm (40) in einer Schnittbohrung (140) angeordnet ist, welche mit den beiden
Induktorbohrungen (120, 130) Schnittbereiche (150) ausbildet, wobei der Verbindungsarm (40) die beiden Induktorarme (20, 30) elektrisch leitend miteinander verbindet.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11781421B2 (en) 2020-09-22 2023-10-10 Gunnar LLLP Method and apparatus for magnetic ranging while drilling

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004009896A1 (de) 2004-02-26 2005-09-15 Paul Vahle Gmbh & Co. Kg Induktive Energie- und Datenübertragung mit Parallelleiteranordnung
WO2009027305A2 (de) 2007-08-27 2009-03-05 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zur 'in situ'-förderung von bitumen oder schwerstöl
WO2009027262A1 (de) * 2007-08-27 2009-03-05 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur in situ-förderung von bitumen oder schwerstöl
DE102008044955A1 (de) * 2008-08-29 2010-03-04 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur "in-situ"-Förderung von Bitumen oder Schwerstöl
WO2011127292A1 (en) * 2010-04-09 2011-10-13 Shell Oil Company Methods for heating with slots in hydrocarbon formations
DE102010043302A1 (de) * 2010-09-28 2012-03-29 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur "in situ"-Förderung von Bitumen oder Schwerstöl aus Ölsand-Lagerstätten als Reservoir

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4116273A (en) * 1976-07-29 1978-09-26 Fisher Sidney T Induction heating of coal in situ
RU2010954C1 (ru) 1991-04-22 1994-04-15 Татарский научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности Индукционный нагреватель
DE102007036832B4 (de) * 2007-08-03 2009-08-20 Siemens Ag Vorrichtung zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz
DE102007040607B3 (de) 2007-08-27 2008-10-30 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur "in situ"-Förderung von Bitumen oder Schwerstöl
DE102008062326A1 (de) * 2008-03-06 2009-09-17 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung zur induktiven Heizung von Ölsand- und Schwerstöllagerstätten mittels stromführender Leiter
DE102008044953A1 (de) * 2008-08-29 2010-03-04 Siemens Aktiengesellschaft Anlage zur In-Situ-Gewinnung einer kohlenstoffhaltigen Substanz
US8887810B2 (en) * 2009-03-02 2014-11-18 Harris Corporation In situ loop antenna arrays for subsurface hydrocarbon heating
DE102010008779B4 (de) * 2010-02-22 2012-10-04 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Gewinnung, insbesondere In-Situ-Gewinnung, einer kohlenstoffhaltigen Substanz aus einer unterirdischen Lagerstätte

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004009896A1 (de) 2004-02-26 2005-09-15 Paul Vahle Gmbh & Co. Kg Induktive Energie- und Datenübertragung mit Parallelleiteranordnung
WO2009027305A2 (de) 2007-08-27 2009-03-05 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zur 'in situ'-förderung von bitumen oder schwerstöl
WO2009027262A1 (de) * 2007-08-27 2009-03-05 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur in situ-förderung von bitumen oder schwerstöl
DE102008044955A1 (de) * 2008-08-29 2010-03-04 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur "in-situ"-Förderung von Bitumen oder Schwerstöl
WO2011127292A1 (en) * 2010-04-09 2011-10-13 Shell Oil Company Methods for heating with slots in hydrocarbon formations
DE102010043302A1 (de) * 2010-09-28 2012-03-29 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur "in situ"-Förderung von Bitumen oder Schwerstöl aus Ölsand-Lagerstätten als Reservoir

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