WO2015154992A1 - Induktor - Google Patents

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WO2015154992A1
WO2015154992A1 PCT/EP2015/056285 EP2015056285W WO2015154992A1 WO 2015154992 A1 WO2015154992 A1 WO 2015154992A1 EP 2015056285 W EP2015056285 W EP 2015056285W WO 2015154992 A1 WO2015154992 A1 WO 2015154992A1
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WO
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conductor
inductor
interruption
point
conductors
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/056285
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dirk Diehl
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Wintershall Holding GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft, Wintershall Holding GmbH filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2015154992A1 publication Critical patent/WO2015154992A1/de

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
    • E21B43/2401—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection by means of electricity

Definitions

  • the invention relates to an inductor according to the preamble of claim 1.
  • An applied method for increasing the temperature of the deposit is inductive heating by means of an inductor, which is introduced into the deposit (soil).
  • ⁇ means of the inductor eddy currents are induced in electrically conductive storage sites, which heat the deposit on ⁇ , so that there is thus an improvement in the flowability of the present in the reservoir hydrocarbons.
  • typically large AC amperages of some 100 A are necessary because the reservoir surrounding the inductor is usually only slightly electrically conductive.
  • a compensation of the inductive voltage drop is, as described in the patent DE 10 2007 040 605, with- For example, by series-connected capacitors ⁇ light (reactive power compensation).
  • the current-carrying conductors of the inductor are interrupted to form the capacitors and thus have interruption points.
  • a disadvantage of the series connection of capacitors is that the point of interruption weak points of the inductor ausbil ⁇ the. Partial discharges occur at the points of interruption, which can lead to the partial or complete destruction of the inductor. Due to the inaccessibility of an inductor introduced deep into the deposit, particularly high demands are placed on the reliability of the inductor. In particular, a continuous and maintenance-free operation over ten to twenty years is desired. In case of failure of a capacitor of the inductor due to the series connection of the capacitors, the entire inductor is inoperative.
  • the present invention is therefore an object of the invention to improve the reliability of an inductor.
  • An inventive inductor for the inductive heating of oil sand, oil shale or heavy oil deposits comprises at least one conductor with an insulating layer surrounding the conductor, wherein the conductor has at least one interruption ⁇ site.
  • a Endbe ⁇ area of the conductor at the point of interruption is formed at least unduloidartig.
  • both end regions of the point of interruption are formed un ⁇ duloidartig.
  • slippage or displacement of the insulating layer is obstructed or prevented by the unduloidal design of the at least one end region of the conductor of the inductor.
  • the reliability of the insulating layer is of the conductor, thus improving the reliability of the entire ge ⁇ inductor.
  • an inductor with at least one conductor with the conductor is used environmentally-imparting insulating layer, wherein the conductor ⁇ least has little an interruption point and an end portion of the conductor to the point of interruption unduloidartig is ⁇ forms.
  • an inductor in which at least one end of the unduloid-like end region of the conductor is hemispherical in shape.
  • the end of the unduloid ⁇ like end portion are advantageously sharp edges or corners that may arise in the preparation of the point of interruption, for example, by the separation of the conductor with a cutting tool avoided.
  • the partial discharge strength at the point of interruption of the conductor further improved. This is the case because the hemispherical smooth formation of the end prevents field strength peaks, such as occur in edged shapes. Vorzugt loading both ends of the interruption point are hemispherical ⁇ shaped.
  • the at least one unduloid-like end region has at least one constriction of the conductor.
  • the unduloid-like configuration of the end region is formed by means of the at least one constriction of the conductor.
  • a reduction in the cross-sectional area of the conductor is to be regarded as a constriction of the conductor. If the cross section of the conductor ⁇ approximately circular, so the reduction of the cross-sectional area corresponds to a reduction in Ra dius or diameter of the cross section of the conductor.
  • the unduloid-like end region of the conductor is formed from an al ⁇ ternierenden sequence of bulges and constrictions of the conductor.
  • a constriction of the conductor that is to say a reduction in the cross-sectional area
  • a bulge that is to say a cross-sectional area of the conductor which is larger than the reduced cross-sectional area.
  • Particularly preferred is a periodic or uniform sequence of bulges and constrictions. The bulges can restore the original cross-section of the conductor. It is therefore not necessary to increase the cross-sectional area or the radius of the cross section of the Lei ⁇ ters on his or her original or average value addition.
  • the conductor forms a conductor of a multifilament conductor.
  • the multifilament conductor having a break point, de ⁇ ren end portions are formed unduloidartig.
  • Gestal ⁇ tion of a multifilament conductor of a plurality of Lei ⁇ tern with unduloid-like end regions is a particularly Partial inductor for inductive heating allows.
  • the filaments of the multifilament conductor are formed by the plurality of conductors.
  • a multi-filament conductor comprises a plurality of at least 10 and at most 5000 conductors.
  • a ceramic is at the end of the unduloid end region
  • Ceramic and / or mineral insulating materials typi ⁇ schhold have a high dielectric strength, so that they additionally support the avoidance of partial discharges at the point of interruption.
  • a ceramic and / or mineral insulating material comprising at least one material from the mica group.
  • the at least one end portion of the conductor on a non-slip Be ⁇ coating is provided.
  • the anti ⁇ resistant coating prevents slipping or shifting of the insulating layer opposite the space surrounded by the insulating layer conductor, advantageously, the partial discharge resistance.
  • an anti-slip coating is provided in the end regions of the conductor.
  • the point of interruption of the conductor is enclosed by an electrically insulating sleeve.
  • the sleeve is used for the mechanical, non-positive connection of the two ends of the conductor, which ends through the lower refractive parts of the conductor are formed.
  • the sleeve is expediently designed to avoid a short circuit at the point of interruption electrically insulating.
  • Preferred is an injection-molded from insulating material and / or Isolierbuch- fabric sleeve which encloses both ends of the interruption point ⁇ .
  • a sleeve is provided, the outer diameter is substantially larger than the diameter of the cross section of the conductor.
  • Preferred is an inductor having a plurality of conductors, wherein the interruption points of the conductors have a mutual offset along a longitudinal axis of the inductor.
  • an inductor is advantageously formed whose individual conductors are capacitively coupled to each other.
  • the series connection of the capacitors formed by the capacitively coupled conductors, the reactive power of the inductor is advantageous ⁇ way legally reduced
  • inductor of a plurality of conductors wherein the conductors extend in parallel along the longitudinal axis of the inductor.
  • an approximately constant capacitance between the conductors is made possible so that there is a uniform and evenly distributed loading of the conductors of the inductor by the parallel course of the Lei ⁇ ter.
  • the conductors form an interlaced and / or stranded structure which extends along the longitudinal axis of the inductor.
  • the at least one conductor is energized with an alternating current.
  • an electric resonant circuit having a specific resonant frequency of the resonant circuit is formed advantageously made by means of the Induktivi ⁇ ty of the conductor and the capacity which is formed by the point of interruption and by means of adjacent conductors.
  • the formation of a resonant circuit reduces the reactive power which must be made available for the operation of the inductor.
  • the offset of the sub ⁇ refraction filters which offset periodically continues along the conductors or of the inductor, the resonant length of the inductor corresponds.
  • the resonant frequency of the resonant circuit is in the range of 10 kHz to 200 kHz.
  • FIG. 1 shows an inductor having a conductor with unduloid-like end regions
  • FIG. 2 shows an inductor which comprises two multifilament conductors.
  • FIG. 1 shows an inductor 1, wherein the inductor 1 comprises a conductor 2 with an interruption point 4.
  • the inductor 1 is thus formed by means of the conductor 2, wherein a plurality of identically formed conductors 2 for the inductor 1, for example, for adjusting the resonance frequency, is preferred.
  • a second conductor running parallel to the conductor 2 is provided.
  • the second conductor may have a staggered opposite the conductor 2 Unterbre ⁇ chungsstelle, wherein the offset continues periodically and corresponds to the resonance length.
  • the unduloid-like configuration of the end regions 6 is formed by means of a sequence of constrictions 10 and bulges 12 of the cross section of the conductor 2.
  • the cross section of the conductor ⁇ 2 is perpendicular to a longitudinal axis A of the conductor 2 and is designed to be approximately circular.
  • the functional shape of the bulges and constrictions can be adapted to the purpose.
  • a cosine or sinusoidal profile curve of the end regions unduloidartigen ⁇ ches 6 is provided.
  • the profile curve results from a longitudinal section of the conductor 2 along the longitudinal axis A in the end regions 6.
  • the unduloid end regions 6 are at their respective
  • Ends 8 formed hemispherical. Due to the hemispherical configuration or design of the ends 8 field strength peaks are avoided at the ends 8 and consequently at the point of interruption 4, so that thereby the Crystalentla- is increased strength at the point of interruption 4.
  • the bulges 12 of the unduloid-like end portions 6 have a radius in cross section, which corresponds to the radius of a ur ⁇ nary cross section of the conductor 2. It has to be understood as the original cross-section of the conductor 2 a mittle ⁇ rer cross-section than end portions. 6 In other words, the bulges 12 constitute bulges 12 of the conductor 2 only in relation to the constrictions 10.
  • the undu- loidartigen end portions 6 of the conductor 2 each have three Ausbeu ⁇ lungs 12 and three constrictions 10th The extending along the longitudinal axis A conductor 2 is surrounded by an insulating layer 3, which surrounds the conductor 2.
  • An application of the insulating layer 3 on the surface of the conductor 2 can be effected by means of extrusion.
  • FIG. 2 shows an inductor 1 which comprises at least two multi-filament conductors 21, 22, wherein the multifilament conductors 21, 22 are each formed from a plurality of conductors 2.
  • Each conductor 2 of the multifilament conductors 21, 22 thus has interruption points 4, wherein the not shown
  • End regions 6 of the conductors 2 at the points of interruption 4 are formed like a duloid.
  • the multifilament conductors 21, 22 are composed of a plurality of conductors 2 according to FIG.
  • the conductors 2 of the multifilament conductors 21, 22 are substantially parallel to each other.
  • interruption Stel ⁇ len 4 and an offset 14 of the interruption points 4 of first multifilament conductor 21 opposite the interrupting ⁇ places 4 of the second multifilament 22 are advantageous ⁇ legally the conductor 2 of the first multifilament 21 capacitively coupled to the conductors 2 of the second multifilament conductor 22.
  • the offset 14 essentially corresponds to a resonance length , the offset 14 continuing periodically along the conductor 2.
  • each conductor 2 has a plurality of interruption points 4, wherein the interruption points 4 of each conductor 2 have a constant distance from one another.
  • the partial discharge resistance of the inductor 1 is improved by the unillustrated end regions 6 of the conductors 2 of the multifilament conductors 21, 22 compared with inductors known from the prior art.
  • the mechanical strength at the points of interruption 4 is increased by the unduloid-type end regions 6.

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Abstract

Es wird ein Induktor (1) zur induktiven Heizung von Ölsand-, Ölschiefer oder Schwerstöllagerstätten vorgeschlagen, der wenigstens einen Leiter (2) mit einer den Leiter (2) umgebenden Isolierschicht (3) umfasst, wobei der Leiter (2) wenigstens eine Unterbrechungsstelle (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Endbereich (6) des Leiters (2) an der Unterbrechungsstelle (4) unduloidartig ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
Induktor Die Erfindung betrifft einen Induktor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Zur Förderung von Hydrokarbonen aus einer Lagerstätte, beispielsweise zur Förderung von Schwerstölen oder Bitumen aus Ölsand oder Ölschiefervorkommen, ist es notwendig, eine mög¬ lichst große Fließfähigkeit der zu fördernden Hydrokarbone zu erreichen. Eine Möglichkeit die Fließfähigkeit der Hydrokar¬ bone bei ihrer Förderung zu verbessern ist, die in der Lagerstätte vorherrschende Temperatur zu erhöhen.
Eine angewendete Methode zur Erhöhung der Temperatur der Lagerstätte ist das induktive Heizen mittels eines Induktors, welcher in die Lagerstätte (Erdreich) eingebracht wird. Mit¬ tels des Induktors werden in elektrisch leitfähigen Lager- Stätten Wirbelströme induziert, welche die Lagerstätte auf¬ heizen, so dass es folglich zu einer Verbesserung der Fließfähigkeit der in der Lagerstätte vorliegenden Hydrokarbone kommt . Um eine zur geforderten Temperaturerhöhung ausreichende Heizleistung in der Umgebung des Induktors zu erreichen, sind typischerweise große Wechselstromstärken von einigen 100 A nötig, da das den Induktor umgebende Reservoir meist nur gering elektrisch leitfähig ist. Durch einen Betrieb des Induktors mit einer hohen Wechselstromstärke ergibt sich ein hoher in¬ duktiver Spannungsabfall entlang des Induktors, wobei der in¬ duktive Spannungsabfall in der Größenordnung von einigen 100 kV liegen kann. Solch hohe Spannungen lassen sich nur unschwer praktisch handhaben, so dass es erforderlich ist, diese zu kompensieren.
Eine Kompensation des induktiven Spannungsabfalls wird, wie in der Patentschrift DE 10 2007 040 605 beschrieben, bei- spielsweise durch in Serie geschaltete Kondensatoren ermög¬ licht (Blindleistungskompensation) . In der dort vorgestellten Lösung werden die stromführenden Leiter des Induktors zur Ausbildung der Kondensatoren unterbrochen und weisen somit Unterbrechungsstellen auf.
Nachteilig an der Serienschaltung von Kondensatoren ist, dass die Unterbrechungsstelle Schwachstellen des Induktors ausbil¬ den. An den Unterbrechungsstellen treten Teilentladungen auf, die zur teilweisen oder vollständigen Zerstörung des Induktors führen können. Aufgrund der Unzugänglichkeit eines tief in die Lagerstätte eingebrachten Induktors sind besonders ho¬ he Anforderungen an die Zuverlässigkeit des Induktors zu stellen. Insbesondere wird ein kontinuierlicher und wartungs- freier Betrieb über zehn bis zwanzig Jahre angestrebt. Bei Ausfall eines Kondensators des Induktors wird aufgrund der Reihenschaltung der Kondensatoren der gesamte Induktor funktionsuntüchtig . Der vorliegenden Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, die Zuverlässigkeit eines Induktors zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch einen Induktor mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 13 gelöst. In den abhängigen Patenansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
Ein erfindungsgemäßer Induktor zur induktiven Heizung von Öl- sand-, Ölschiefer- oder Schwerstöllagerstätten umfasst wenigstens einen Leiter mit einer den Leiter umgebenden Isolierschicht, wobei der Leiter wenigstens eine Unterbrechungs¬ stelle aufweist. Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Endbe¬ reich des Leiters an der Unterbrechungsstelle unduloidartig ausgebildet.
Bevorzugt sind beide Endbereiche der Unterbrechungsstelle un¬ duloidartig ausgebildet. Erfindungsgemäß wird durch die unduloidartige Ausbildung des wenigstens einen Endbereiches des Leiters des Induktors ein Verrutschen oder Verschieben der Isolierschicht behindert oder verhindert. Durch die Verhinderung des Verschiebens der Isolierschicht wird die Teilentladungsfestigkeit des Leiters an der Unterbrechungsstelle an Enden des Leiters, die sich durch die Unterbrechungsstelle ausbilden, erhöht. Das ist deshalb der Fall, da durch eine Verhinderung des Verschiebens der Isolierschicht eine Bildung von Gas- oder Lufteinschlüs¬ sen verhindert wird, wobei die Gas- oder Lufteinschlüsse bei¬ spielsweise aufgrund der mechanischen Zugbelastung bei der Kabelherstellung - Verseilung, Umspulen und Weitere - entstehen. Erfindungsgemäß wird die Zuverlässigkeit der Isolier- schicht des Leiters und folglich die Zuverlässigkeit des ge¬ samten Induktors verbessert.
Ein weiterer besonderer Vorteil des unduloidartig ausgebilde¬ ten Endbereiches des Leiters an der Unterbrechungsstelle ist, dass scharfe Kanten, die zu einer Feldstärkeüberhöhung (Überhöhung der elektrischen Feldstärke) an der Unterbrechungs¬ stelle führen, mittels der unduloidartigen Ausbildung vermieden werden. Vorteilhafterweise wird durch die Vermeidung von Feldstärkeüberhöhungen, die über die Dauer des kontinuierli- chen Betriebes des Induktors zu einer Zerstörung der Isolierschicht an der Unterbrechungsstelle und folglich zu einem Ausfall des Induktors führen können, die Zuverlässigkeit des Induktors weiter verbessert. Mit anderen Worten stellt die erfindungsgemäße unduloidartige Ausgestaltung des Endbereiches des Leiters an der Unterbre¬ chungsstelle sowohl die elektrische als auch die mechanische Stabilität sicher. Durch die erfindungsgemäße und synergeti- sche Kombination der elektrischen und mechanischen Stabili- tät, welche mittels der unduloidartigen Ausbildung des Endbe¬ reiches erreicht wird, wird insgesamt die Teilentladungsfes¬ tigkeit an der Unterbrechungsstelle des Leiters erhöht, so dass die Zuverlässigkeit des Induktors verbessert wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur induktiven Heizung von Ölsand-, Ölschiefer- oder Schwerstöllagerstätten wird ein Induktor mit wenigstens einem Leiter mit einer den Leiter um- gebenden Isolierschicht verwendet, wobei der Leiter wenig¬ stens eine Unterbrechungsstelle aufweist und ein Endbereich des Leiters an der Unterbrechungsstelle unduloidartig ausge¬ bildet ist. Durch die unduloidartige Ausbildung des Endbereiches des Lei¬ ters an der Unterbrechungsstelle wird eine Verschiebung des Leiters gegenüber der Isolierschicht behindert oder verhin¬ dert. Dadurch werden Gas- oder Lufteinschlüsse an der Unterbrechungsstelle vermieden, die beispielsweise durch eine me- chanische Zugbelastung während der Herstellung oder Verlegung des Induktors in der Lagerstätte auftreten können. Das Auf¬ treten der genannten Gas- oder Lufteinschlüsse an der Unterbrechungsstelle würde zu einer Verringerung der Teilentla¬ dungsfestigkeit an der Unterbrechungsstelle führen. Durch den unduloidartigen Endbereich des Leiters an der Unterbrechungsstelle wird folglich die Teilentladungsfestigkeit erhöht. Er¬ findungsgemäß wird mittels des unduloidartigen Endbereiches die elektrische als auch die mechanische Zuverlässigkeit des Induktors verbessert. Es ergeben sich zum bereits genannten erfindungsgemäßen Induktor gleichartige und gleichwertige Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Besonders bevorzugt ist ein Induktor, bei dem wenigstens ein Ende des unduloidartigen Endbereiches des Leiters halbkugel- förmig ausgebildet ist.
Durch die halbkugelförmige Ausbildung des Endes des unduloid¬ artigen Endbereiches werden vorteilhafterweise scharfe Kanten oder Ecken, die bei der Herstellung der Unterbrechungsstelle entstehen können, beispielsweise durch die Durchtrennung des Leiters mit einem Schneidewerkzeug, vermieden. Mit anderen Worten wird durch das halbkugelförmig ausgebildete Ende des unduloidartigen Endbereiches des Leiters die Teilentladungs- festigkeit an der Unterbrechungsstelle des Leiters weiter verbessert. Das ist deshalb der Fall, da die halbkugelförmige glatte Ausbildung des Endes Feldstärkeüberhöhungen, wie sie beispielsweise bei kantigen Formen auftreten, verhindert. Be- vorzugt sind beide Enden der Unterbrechungstelle halbkugel¬ förmig ausgestaltet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der wenigstens eine unduloidartige Endbereich wenigstens eine Einschnürung des Leiters auf.
Mit anderen Worten wird die unduloidartige Ausgestaltung des Endbereiches mittels der wenigstens eine Einschnürung des Leiters gebildet.
Hierbei ist als Einschnürung des Leiters eine Verringerung der Querschnittsfläche des Leiters anzusehen. Ist der Quer¬ schnitt des Leiters annähernd kreisförmig, so entspricht der Verringerung der Querschnittsfläche eine Verringerung des Ra- dius oder Durchmessers des Querschnittes des Leiters.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der unduloidartige Endbereich des Leiters aus einer al¬ ternierenden Abfolge von Ausbeulungen und Einschnürungen des Leiters gebildet.
Mit anderen Worten folgt auf eine Einschnürung des Leiters, das heißt auf eine Reduktion der Querschnittsfläche, eine Ausbeulung, das heißt eine gegenüber der reduzierten Quer- schnittsfläche vergrößerte Querschnittsfläche des Leiters. Besonders bevorzugt ist eine periodische oder gleichmäßige Abfolge von Ausbeulungen und Einschnürungen. Die Ausbeulungen können hierbei den ursprünglichen Querschnitt des Leiters wiederherstellen. Es ist folglich nicht erforderlich, die Querschnittsfläche oder den Radius des Querschnittes des Lei¬ ters über ihren oder seinen ursprünglichen oder durchschnittlichen Wert hinaus zu vergrößern. Mittels der Abfolge von Ausbeulungen und Einschnürungen des Leiters, die durch eine entsprechende Ausgestaltung der Quer¬ schnittsfläche des Leiters ermöglicht werden, wird vorteil¬ hafterweise die unduloidartige Ausbildung des Endbereiches erreicht. Vorgesehen ist auch eine Ausbeulung des Leiters, die bezüglich ihres Radius oder Durchmessers über den ur¬ sprünglichen Radius oder Durchmesser des Querschnittes des Leiters hinausgeht. Durch die alternierende Abfolge der Ausbeulungen und Ein¬ schnürungen des Leiters wird vorteilhafterweise ein Verschie¬ ben des Leiters innerhalb der Isolierschicht behindert oder blockiert. Zusätzlich werden durch die abgerundete Ausgestal¬ tung des unduloidartigen Endbereiches Feldstärkeüberhöhungen am Ende des Endbereiches vermindert, so dass die Teilentla¬ dungsfestigkeit an der Unterbrechungsstelle und folglich die Zuverlässigkeit des Induktors verbessert wird.
Bevorzugt ist eine unduloidartige Ausgestaltung des Endberei- ches, bei der die Krümmungsradien größer oder gleich einem Radius des Querschnittes (Querschnittsradius) des Leiters sind .
Hierdurch werden Feldstärkeüberhöhungen weiter verringert, so dass die Teilentladungsfestigkeit des Leiters an der Unter¬ brechungsstelle zusätzlich vergrößert wird. Insbesondere er¬ gibt sich dadurch ein unduloidartiger Endbereich, der einen besonders weichen oder glatten Übergang zwischen seinen Ausbeulungen und Einschnürungen aufweist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bildet der Leiter einen Leiter eines Multifilamentleiters aus.
Hierbei ist vorgesehen, dass insbesondere alle Leiter des Multifilamentleiters eine Unterbrechungsstelle aufweisen, de¬ ren Endbereiche unduloidartig ausgebildet sind. Durch Gestal¬ tung eines Multifilamentleiters aus einer Mehrzahl von Lei¬ tern mit unduloidartigen Endbereichen wird ein besonders vor- teilhafter Induktor zur induktiven Heizung ermöglicht. Hierbei sind die Filamente des Multifilamentleiters mittels der Mehrzahl von Leitern gebildet. Bevorzugt umfasst ein Multi- filamentleiter eine Mehrzahl von wenigstens 10 und höchstens 5000 Leitern. Hierdurch wird vorteilhafterweise die Heizleis¬ tung des Induktors erhöht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist am Ende des unduloidartigen Endbereiches ein keramischer
und/oder mineralischer Isolierstoff angeordnet.
Dadurch wird vorteilhafterweise die Teilentladungsfestigkeit der Unterbrechungsstelle beziehungsweise an den Enden der Unterbrechungsstelle weiter verbessert. Das ist deshalb der Fall, da keramische und/oder mineralische Isolierstoffe typi¬ scherweise eine hohe dielektrische Festigkeit aufweisen, so dass diese das Vermeiden von Teilentladungen an der Unterbrechungsstelle zusätzlich unterstützen. Besonders bevorzugt ist ein keramischer und/oder mineralischer Isolierstoff, der we- nigstens ein Material aus der Glimmergruppe umfasst.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der wenigstens eine Endbereich des Leiters eine rutschfeste Be¬ schichtung auf.
Dadurch wird vorteilhafterweise die Teilentladungsfestigkeit an der Unterbrechungsstelle weiter verbessert, da die rutsch¬ feste Beschichtung ein Verrutschen oder Verschieben der Isolierschicht gegenüber den von der Isolierschicht umgebenen Leiter verhindert. Mit anderen Worten ist eine Antirutschbe- schichtung in den Endbereichen des Leiters vorgesehen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Unterbrechungsstelle des Leiters von einer elektrisch isolie- renden Muffe umschlossen.
Die Muffe dient zur mechanischen, kraftschlüssigen Verbindung der beiden Enden des Leiters, welche Enden durch die Unter- brechungssteile des Leiters gebildet werden. Hierbei ist die Muffe zweckmäßigerweise zur Vermeidung eines Kurzschlusses an der Unterbrechungsstelle elektrisch isolierend ausgebildet. Bevorzugt ist eine aus Isolierstoff und/oder Isolierkunst- stoff gespritzte Muffe, die beide Enden der Unterbrechungs¬ stelle umschließt. Hierbei ist eine Muffe vorgesehen, deren Außendurchmesser wesentlich größer als der Durchmesser des Querschnittes des Leiters ist. Bevorzugt ist ein Induktor mit einer Mehrzahl von Leitern, wobei die Unterbrechungsstellen der Leiter einen gegenseitigen Versatz entlang einer Längsachse des Induktors aufweisen.
Dadurch wird vorteilhafterweise ein Induktor ausgebildet, dessen einzelne Leiter kapazitiv miteinander verkoppelt sind. Durch die Reihenschaltung der Kondensatoren, die durch die kapazitiv gekoppelten Leiter ausgebildet wird, wird vorteil¬ hafterweise die Blindleistung des Induktors reduziert
und/oder im Resonanzfall annähernd kompensiert.
Besonders bevorzugt ist in Induktor aus einer Mehrzahl von Leitern, wobei sich die Leiter parallel entlang der Längsachse des Induktors erstrecken. Vorteilhafterweise wird durch den parallelen Verlauf der Lei¬ ter eine annähernd konstante Kapazität zwischen den Leitern ermöglicht, so dass eine gleichmäßige und gleich verteilte Belastung der Leiter des Induktors vorliegt. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bilden die Leiter eine verflochtene und/oder verseilte Struktur aus, die sich entlang der Längsachse des Induktors erstreckt.
Dadurch wird vorteilhafterweise eine Kabelanordnung der Lei- ter des Induktors ermöglicht, die durch eine Verflechtung und/oder Verseilung zum einen mechanisch stabilisiert wird und zum anderen zur Bildung von Kapazitäten zwischen den einzelnen Leitern besonders geeignet ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der wenigstens eine Leiter mit einem Wechselstrom bestromt. Dadurch bildet sich vorteilhafterweise mittels der Induktivi¬ tät des Leiter und den Kapazitäten, die durch die Unterbrechungsstelle und mittels benachbarter Leiter ausgebildet wird, ein elektrischer Schwingkreis mit einer dem Schwingkreis spezifischen Resonanzfrequenz aus. Vorteilhafterweise wird durch die Ausbildung eines Schwingkreises, insbesondere in der Resonanz des Schwingkreises, die Blindleistung, die für den Betrieb des Induktors zur Verfügung gestellt werden muss, verringert. Hierbei entspricht der Versatz der Unter¬ brechungsstellen, welcher Versatz sich entlang der Leiter oder des Induktors periodisch fortsetzt, der Resonanzlänge des Induktors.
Zweckmäßig ist eine Bestromung mit einem Wechselstrom, dessen Frequenz im Bereich von 10 kHz bis 200 kHz liegt.
Hierbei liegt vorteilhafterweise die Resonanzfrequenz des Schwingkreises im genannten Bereich von 10 kHz bis 200 kHz.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er- geben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
Figur 1 einen Induktor, der einen Leiter mit unduloidarti- gen Endbereichen aufweist; und
Figur 2 einen Induktor, der zwei Multifilamentleiter um- fasst .
Gleichartige Elemente können in den Figuren mit denselben Be zugszeichen versehen sein.
Figur 1 zeigt einen Induktor 1, wobei der Induktor 1 einen Leiter 2 mit einer Unterbrechungsstelle 4 umfasst. Im gezeig ten Ausführungsbeispiel wird der Induktor 1 somit mittels des Leiters 2 ausgebildet, wobei eine Mehrzahl von gleichartig ausgebildeten Leitern 2 für den Induktor 1, beispielsweise zur Anpassung der Resonanzfrequenz, bevorzugt ist. Zur Bil- dung einer geeigneten Kapazität ist ein zweiter zum Leiter 2 parallel verlaufender Leiter vorgesehen. Hierbei kann der zweite Leiter eine gegenüber dem Leiter 2 versetzte Unterbre¬ chungsstelle aufweisen, wobei der Versatz sich periodisch fortsetzt und der Resonanzlänge entspricht.
An der Unterbrechungsstelle 4 weist der Leiter 2 zwei Endbe¬ reiche 6 auf, die jeweils unduloidartig ausgebildet sind. Hierbei wird die unduloidartige Ausgestaltung der Endbereiche 6 mittels einer Abfolge von Einschnürungen 10 und Ausbeulun- gen 12 des Querschnittes des Leiters 2 gebildet. Der Quer¬ schnitt des Leiters 2 verläuft senkrecht zu einer Längsachse A des Leiters 2 und ist annähernd kreisförmig ausgebildet. Die funktionale Form der Ausbeulungen und Einschnürungen kann dem Zweck angepasst werden. Beispielsweise ist eine cosinus- oder sinusförmige Profilkurve des unduloidartigen Endberei¬ ches 6 vorgesehen. Die Profilkurve ergibt sich aus einem Längsschnitt des Leiters 2 entlang der Längsachse A in den Endbereichen 6. Die unduloidartigen Endbereiche 6 sind an ihren jeweiligen
Enden 8 halbkugelförmig ausgebildet. Durch die halbkugelförmige Ausgestaltung oder Ausbildung der Enden 8 werden Feldstärkeüberhöhungen an den Enden 8 und folglich an der Unterbrechungsstelle 4 vermieden, so dass hierdurch die Teilentla- dungsfestigkeit an der Unterbrechungsstelle 4 erhöht wird.
Die Ausbeulungen 12 der unduloidartigen Endbereiche 6 weisen im Querschnitt einen Radius auf, der dem Radius eines ur¬ sprünglichen Querschnittes des Leiters 2 entspricht. Hierbei ist als ursprünglicher Querschnitt des Leiters 2 ein mittle¬ rer Querschnitt außerhalb der Endbereiche 6 zu verstehen. Mit anderen Worten stellen die Ausbeulungen 12 nur gegenüber den Einschnürungen 10 Ausbeulungen 12 des Leiters 2 dar. In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die undu- loidartigen Endbereiche 6 des Leiters 2 jeweils drei Ausbeu¬ lungen 12 und drei Einschnürungen 10 auf. Der sich entlang der Längsachse A erstreckende Leiter 2 ist von einer Isolierschicht 3 umgeben, die den Leiter 2 umschließt. Durch die unduloidartigen Endbereiche 6 des Leiters 2 an der Unterbrechungsstelle 4 werden die Feldstärkeüberhö¬ hungen und folglich die Teilentladungen an der Unterbre- chungsstelle 4 verringert, so dass die Isolierschicht 3 an der Unterbrechungsstelle 4 zum einen durch die Verringerung der Teilentladungen entlastet und zum anderen mechanisch durch die Abfolge von Ausbeulungen und Einschnürungen der Endbereiche 6 kraftschlüssig fixiert wird. Eine kraft- und formschlüssige Fixierung kann vorgesehen sein. Folglich ermöglicht die unduloidartige Ausbildung der Endbereiche 6 eine synergetische und vorteilhafte Kombination von mechanischer und elektrischer Festigkeit der Isolierschicht 3 an der
Unterbrechungsstelle 4 des Leiters 2.
Eine Aufbringung der Isolierschicht 3 auf die Oberfläche des Leiters 2 kann mittels Extrusion erfolgen.
Figur 2 zeigt einen Induktor 1, der wenigstens zwei Multi- filamentleiter 21, 22 umfasst, wobei die Multifilamentleiter 21, 22 jeweils aus einer Mehrzahl von Leitern 2 gebildet sind .
Jeder Leiter 2 der Multifilamentleiter 21, 22 weist folglich Unterbrechungsstellen 4 auf, wobei die nicht dargestellten
Endbereiche 6 der Leiter 2 an den Unterbrechungsstellen 4 un- duloidartig ausgebildet sind. Mit anderen Worten setzen sich die Multifilamentleiter 21, 22 aus einer Mehrzahl von Leitern 2 gemäß Figur 1 zusammen.
Die Leiter 2 der Multifilamentleiter 21, 22 verlaufen im Wesentlichen zueinander parallel. Durch die Unterbrechungsstel¬ len 4 und einen Versatz 14 der Unterbrechungsstellen 4 des ersten Multifilamentleiters 21 gegenüber den Unterbrechungs¬ stellen 4 des zweiten Multifilamentleiters 22 werden vorteil¬ hafterweise die Leiter 2 des ersten Multifilamentleiters 21 kapazitiv mit den Leitern 2 des zweiten Multifilamentleiters 22 gekoppelt. Hierbei entspricht der Versatz 14 im Wesentli¬ chen einer Resonanzlänge, wobei sich der Versatz 14 entlang der Leiter 2 periodisch fortsetzt. Hierbei weist jeder Leiter 2 eine Mehrzahl von Unterbrechungsstellen 4 auf, wobei die Unterbrechungsstellen 4 eines jeden Leiters 2 einen konstan- ten Abstand zueinander aufweisen.
Vorteilhafterweise wird durch die nicht dargestellten undu- loidartigen Endbereiche 6 der Leiter 2 der Multifilament- leiter 21, 22 die Teilentladungsfestigkeit des Induktors 1 gegenüber nach dem Stand der Technik bekannte Induktoren verbessert. Zudem wird gegenüber dem Stand der Technik die mechanische Festigkeit an den Unterbrechungsstellen 4 durch die unduloidartigen Endbereiche 6 vergrößert. Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt oder andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Induktor (1) zur induktiven Heizung von Ölsand-, Ölschiefer oder Schwerstöllagerstätten umfassend wenigstens einen Leiter (2) mit einer den Leiter (2) umgebenden Isolierschicht
(3) , wobei der Leiter (2) wenigstens eine Unterbrechungsstel¬ le (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Endbereich (6) des Leiters (2) an der Unterbrechungsstelle
(4) unduloidartig ausgebildet ist.
2. Induktor (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende (8) des unduloidartigen Endbereiches (6) des Leiters (2) halbkugelförmig ausgebildet ist.
3. Induktor (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine unduloidartige Endbereich (6) wenigstens eine Einschnürung (10) des Leiters (2) aufweist.
4. Induktor (1) gemäß einem der vorangegangen Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass der unduloidartige Endbereich (6) des Leiters (2) aus einer alternierenden Abfolge von Ausbeu¬ lungen (12) und Einschnürungen (11) des Leiters (2) gebildet ist .
5. Induktor (1) gemäß einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmungsradien des unduloid¬ artigen Endbereiches (6) größer oder gleich einem Radius des Querschnittes des Leiters (2) sind.
6. Induktor (1) gemäß einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (2) einen Leiter eines Multifilamentleiters (21) ausbildet.
7. Induktor (1) gemäß einem der vorangegangen Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass am Ende (8) des unduloidartigen
Endbereiches (6) ein keramischer und/oder mineralischer Isolierstoff angeordnet ist.
8. Induktor (1) gemäß einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Endbereich (6) des Leiters (2) eine rutschfeste Beschichtung aufweist.
9. Induktor (1) gemäß einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechungsstelle (4) des Leiters (2) von einer elektrisch isolierenden Muffe umschlossen ist.
10. Induktor (1) gemäß einem der vorangegangen Ansprüche, mit einer Mehrzahl von Leitern (2), wobei die Unterbrechungsstel¬ len (4) der Leiter (2) einen gegenseitigen Versatz (14) entlang einer Längsachse (A) des Induktors (1) aufweisen.
11. Induktor (1) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Leiter (2) parallel entlang der Längsachse (A) des Induktors (1) erstrecken.
12. Induktor (1) gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Leiter (2) eine verflochtene und/oder verseilte Struktur ausbilden, die sich entlang der Längsachse (A) des Induktors (1) erstreckt.
13. Verfahren zur induktiven Heizung von Ölsand-, Ölschiefer oder Schwerstöllagerstätten, beim dem ein Induktor (1) mit wenigstens einem Leiter (2) mit einer den Leiter (2) umgebenden Isolierschicht (3) verwendet wird, wobei der Leiter (2) wenigstens eine Unterbrechungsstelle (4) aufweist und ein Endbereich (6) des Leiters (2) an der Unterbrechungsstelle (4) unduloidartig ausgebildet ist.
14. Verfahren gemäß Anspruch 13, bei dem der wenigstens eine Leiter (2) mit einem Wechselstrom bestromt wird.
15. Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem die Frequenz des Wechselstromes im Bereich von 10 kHz bis 200 kHz liegt.
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