WO2016173978A1 - Heizvorrichtung zur induktiven heizung einer kohlenwasserstofflagerstätte - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung (5) zur induktiven Heizung einer Kohlenwasserstofflagerstätte (3) mit einer Leitereinrichtung (6), welche zumindest bereichsweise in die Kohlenwasserstofflagerstätte (3) einbringbar ist, wobei die Leitereinrichtung (6) zumindest einen Koaxialleiter (8) mit einem einen Innenleiter (9) und einem koaxial zu dem Innenleiter (9) angeordneten Außenleiter (10) aufweist, und wobei der Innenleiter (9) und der Außenleiter (10) kapazitiv gekoppelt sind und mit einem Wechselstromgenerator (6) zum Bereitstellen eines Wechselstroms, welcher mit der Leitereinrichtung (6) elektrisch verbunden ist, wobei die Leitereinrichtung (6) eine Mehrzahl von Koaxialleitern (8) umfasst, bei welchen jeweils der Innenleiter (9) und/oder der Außenleiter (10) elektrisch getrennt sind.

Description

Beschreibung

Heizvorrichtung zur induktiven Heizung einer Kohlenwasserstofflagerstätte

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zur induktiven Heizung einer Kohlenwasserstofflagerstätte mit ei^¬ ner Leitereinrichtung, welche zumindest bereichsweise in die Kohlenwasserstofflagerstätte einbringbar ist, wobei die Lei- tereinrichtung zumindest einen Koaxialleiter mit einem Innenleiter und einem koaxial zu dem Innenleiter angeordneten Außenleiter aufweist, und wobei der Innenleiter und der Außenleiter kapazitiv gekoppelt sind und mit einem Wechselstromge^¬ nerator zum Bereitstellen eines Wechselstroms, welcher mit der Leitereinrichtung elektrisch verbunden ist. Die Erfindung betrifft außerdem eine Anordnung zur Förderung von Kohlenwasserstoff aus einer Kohlenwasserstofflagerstätte mit einer solchen Heizvorrichtung. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Förderung von Kohlenwasserstoff aus einer Kohlenwasserstofflagerstätte .

Das Interesse richtet sich vorliegend auf die Förderung von Kohlenwasserstoffen aus einer Kohlenwasserstofflagerstätte . Aus der Kohlenwasserstofflagerstätte kann ein Kohlenwasser- Stoff, wie beispielsweise ein Gas, ein konventionelles Öl,

Schweröl, ein extra schweres Öl, ein Ölsand und/oder Bitumen, gefördert werden. Die Kohlenwasserstofflagerstätte kann bei^¬ spielsweise eine Lagerstätte für konventionelles Öl, eine Öl- sandlagerstätte, eine Ölschieferlagerstätte, eine Schwerölla- gerstätte und/oder eine Bitumenlagerstätte sein. Ein in die^¬ sem Zusammenhang weit verbreitetes Verfahren zur Förderung von Schweröl und/oder Bitumen ist das sogenannte SAGD-Ver- fahren (SAGD - Steam Assisted Gravity Drainage) . Hierbei wird Wasserdampf, dem ein Lösungsmittel zugesetzt sein kann, unter hohem Druck durch ein innerhalb der Kohlenwasserstofflagerstätte horizontal verlaufendes Rohr eingepresst. Hierbei löst sich das Schweröl oder der Bitumen aus dem Ölsand- oder Ölschiefervorkommen. Durch ein entsprechendes Förderrohr, wel- ches in die Kohlenwasserstofflagerstätte eingebracht ist, kann das Schweröl oder das Bitumen abtransportiert werden.

Bei dem SAGD-Verfahren können zudem entsprechende Heizvor- richtungen eingesetzt werden, mit denen die Kohlenwasserstofflagerstätte aufgeheizt werden kann und somit die Fließ^¬ fähigkeit des Bitumens und/oder des Öls erheblich erhöht wer^¬ den kann. Hierzu werden entsprechende Bohrungen in die Kohlenwasserstofflagerstätte eingebracht, in welche wiederum ei- ne als Leiterschleife ausgebildete Leitereinrichtung der

Heizvorrichtung eingebracht wird. Die Leitereinrichtung ist mit einem Wechselstromgenerator elektrisch verbunden, der zur Bestromung der Leitereinrichtung dient. Die mit dem Wechselstrom behaftete Leitereinrichtung erzeugt ein elektromagneti- sches Wechselfeld in der Kohlenwasserstofflagerstätte, durch welches Wirbelströme in der Kohlenwasserstofflagerstätte er^¬ zeugt werden.

Um die gewünschte Heizleistungsdichte von typisch 1 bis

10 Kilowatt je Meter Länge der Leitereinrichtung zu errei^¬ chen, ist es erforderlich - je nach Leitfähigkeit der Kohlenwasserstofflagerstätte -, Stromstärken von einigen 100 Ampere bei Frequenzen von typisch 20 bis 200 Kilohertz einzubringen. Zur Kompensation des induktiven Spannungsabfalls entlang der Leitereinrichtung werden üblicherweise Kondensatoren zwischengeschaltet, wodurch ein Serienresonanzschwingkreis ent^¬ steht. Dieser Serienresonanzschwingkreis wird bei seiner Re^¬ sonanzfrequenz betrieben und er stellt an seinen Klemmen eine rein ohmsche Last dar. Ohne diese Serienkondensatoren würde sich der induktive Spannungsabfall entlang der Länge der Lei^¬ tereinrichtung aufsummieren . Da die Leitereinrichtung beispielsweise eine Länge von einigen 100 Metern aufweisen kann, kann sich der induktive Spannungsabfall auf einige 10 bis 100 Kilovolt aufsummieren .

Bei den Heizvorrichtungen ist ein kontinuierlicher Betrieb über 10 bis 20 Jahre angestrebt, ohne an der Heizvorrichtung und insbesondere an der Leitereinrichtung Wartungsarbeiten durchführen zu können, da diese tief in die Lagerstätte ein^¬ gebracht und daher nicht zugänglich sind. Daraus resultieren besonders hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Lei^¬ tereinrichtung. Dies betrifft zum einen die elektrische Iso- lation zum Erdreich und zum anderen die Kondensatoren zur Blindleistungskompensation. Da es sich um eine Reihenschaltung handelt, würde bei einem Ausfall eines Kondensators in Abhängigkeit vom Fehlerfall die komplette Leitereinrichtung funktionsuntüchtig werden.

Die Leitereinrichtungen können beispielsweise kabelähnlich aus einer Mehrzahl von elektrisch isolierten Leitern hergestellt werden (Kabelinduktor) oder aus rohrförmigen Abschnitten, die von konzentrierten Kapazitäten unterbrochen werden (Rohrinduktor) . Bei Kabelinduktoren, die aus mehreren isolierten Leitern bestehen, wird der Kapazitätsbelag benachbarter Leiter zur Blindleistungskompensation genutzt. Dabei weist jeder der Leiter üblicherweise eine Mehrzahl von Einzelleitern auf, die entlang der axialen Richtung des Leiters hintereinander angeordnet sind. Eine derartige Leitereinrich^¬ tung wird auch als Multifilamentinduktor bzw. Multikoaxial- Induktor bezeichnet. Eine Einzelkapazität ergibt sich aus ei^¬ nem Kabelabschnitt definierter Länge, der durch Unterbrechungen begrenzt wird.

Bei Leitereinrichtungen bzw. Kabelinduktoren werden derzeit eine Vielzahl von isolierten Einzeldrähten (Multifilament) , die zu Bündeln verseilt werden, benutzt. Dabei weisen die Einzeldrähte jeweils eine bestimmte Kapazität zu ihren Nach- bardrähten auf, wobei einerseits die elektrische Isolation der Einzeldrähte und andererseits luftgefüllte Bereiche zwi^¬ schen den Drähten, die auch als Zwickel bezeichnet werden, als Dielektrikum dienen. Die Gesamtkapazität hängt von der Anordnung, beispielsweise der Anzahl und Lage der Einzeldräh- te, im Bündel ab. Eine derartige Konfiguration hat den Nach^¬ teil, dass zwischen den Einzeldrähten, an denen eine unterschiedliche elektrische Spannung anliegt, die elektrischen Feldlinien teilweise durch die Luft in den Zwickeln verläuft und nicht vollständig durch die Isolation der Einzeldrähte. Die Durchschlagfestigkeit (Breakdown Voltage) der Leiterein^¬ richtung kann daher von der Durchschlagsfestigkeit der Luft limitiert sein.

Üblicherweise wird die tatsächliche - aus Teilentladungsmes^¬ sungen (Partial Discharge) ermittelte - Spannungsfestigkeit zur Auslegung der Leitereinrichtung verwendet. Dies bedeutet, dass zur Auslegung der Leitereinrichtung die reduzierte Span- nungsfestigkeit berücksichtigt wird, die durch die luftge^¬ füllten Zwickel entsteht. Dies führt dazu, dass die Abstände der Kabelunterbrechungen, die die verteilten Kapazitäten bilden, reduziert werden müssen, um den induktiven Spannungsabfall zu limitieren. Dies führt letztendlich dazu, dass der Kabelquerschnitt der Leitereinrichtung vergrößert werden muss .

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie eine zuverlässigere und kostengünstigere Heizvor- richtung für Kohlenwasserstofflagerstätten bereitgestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Heizvorrich^¬ tung, durch eine Anordnung sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

Eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung dient zum induktiven Heizen einer Kohlenwasserstofflagerstätte . Die Heizvorrich^¬ tung umfasst eine Leitereinrichtung, welche zumindest be^¬ reichsweise in die Kohlenwasserstofflagerstätte einbringbar ist. Dabei weist die Leitereinrichtung zumindest einen Koaxi^¬ alleiter mit einem Innenleiter und einem koaxial zu dem In- nenleiter angeordneten Außenleiter auf und wobei der Innenleiter und der Außenleiter kapazitiv gekoppelt sind. Zudem umfasst die Heizvorrichtung einen Wechselstromgenerator zum Bereitstellen eines Wechselstroms, welcher mit der Leiterein- richtung elektrisch verbunden ist. Dabei umfasst die Leitereinrichtung eine Mehrzahl von Koaxialleitern, bei welchen jeweils der Innenleiter und/oder der Außenleiter elektrisch getrennt sind.

Die Heizvorrichtung kann dazu verwendet werden, um einen Kohlenwasserstoff in einer Kohlenwasserstofflagerstätte zu hei^¬ zen. Eine solche Kohlenwasserstofflagerstätte kann beispiels^¬ weise eine Lagerstätte für konventionelles Öl, eine Ölsandla- gerstätte, einer Ölschieferlagerstätte, eine Schweröllager^¬ stätte und/oder eine Bitumenlagerstätte sein. Der Kohlenwas^¬ serstoff kann ein Gas, ein konventionelles Öl, ein Schweröl, ein extra schweres Öl, ein Ölsand und/oder Bitumen sein. Das Schweröl weist eine dynamische Viskosität zwischen 10 und 100 cP und einen API-Grad zwischen 18 und 25 auf. Dabei entspre^¬ chen 1000 cP (Centipoise) 1 kg/ms. Der API-Grad (American- Petroleum-Institute-Grad) beschreibt die relative Dichte des Öls bezogen auf Wasser. Das extra schwere Öl weist eine dyna^¬ mische Viskosität bis zu 10000 cP und einen API-Grad unter 20 auf. Ölsand und Bitumen weisen eine dynamische Viskosität größer als 10000 cP und einen API-Grad in einem Bereich zwischen 7 und 9 auf. Konventionelles Öl weist dabei einen API- Grad zwischen 25 und ca. 56 auf. Hierbei ist zu beachten, dass der API-Grad oberirdisch gemessen wird, wenn das Erdöl- begleitgas entfernt ist. Die angegebene Viskosität gilt für das Öl in der Lagerstätte. Daher kann sich die Viskosität des konventionellen Öls und des Schweröls überlappen.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Heizvorrichtung mit einem SAGD-Verfahren verwendet werden, bei dem Dampf mittels eines Rohrs bzw. Dampfinj ektors in die Kohlenwasser^¬ stofflagerstätte eingebracht wird. Mit dem SAGD-Verfahren kann Schweröl und/oder Bitumen gefördert werden. Hier wird die Kohlenwasserstofflagerstätte bzw. das Reservoir zusätz- lieh durch den Dampf erwärmt. Die Heizvorrichtung kann auch alleine in einer Kohlenwasserstofflagerstätte eingesetzt wer^¬ den, ohne dass Dampf in die Lagerstätte eingebracht wird. Die Heizvorrichtung weist eine Leitereinrichtung auf, welche ins- besondere als Leiterschleife ausgebildet ist. Die Leiterein^¬ richtung kann beispielsweise eine Länge von mehreren 100 Me^¬ tern aufweisen. In die Leitereinrichtung kann ein Wechselstrom mittels eines Wechselstromgenerators eingeprägt werden. Dies hat zur Folge, dass in der Kohlenwasserstofflagerstätte Wirbelströme entstehen, welche die Lagerstätte wiederum er^¬ hitzen. Somit kann der Kohlenwasserstoff, der sich in der Kohlenwasserstofflagerstätte befindet, gefördert werden. Die Leitereinrichtung weist eine Mehrzahl von Koaxialleitern auf, die beispielsweise parallel zueinander angeordnet sein können. Jeder der Koaxialleiter weist einen Innenleiter und einen den Innenleiter umgebenden Außenleiter auf. In einem Zwischenraum zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter kann ein elektrisch isolierendes Isolationsmaterial angeord^¬ net sein. Dieses Isolationsmaterial dient als Dielektrikum, um den Außenleiter und den Innenleiter kapazitiv zu koppeln. Bei jedem der Koaxialleiter ist der Außenleiter und/oder der Innenleiter elektrisch getrennt. Dies bedeutet, dass jeder der Koaxialleiter zwei voneinander getrennte Teilaußenleiter und/oder zwei voneinander getrennte Teilinnenleiter aufweist. Durch die wechselweisen Unterbrechungen von Außenleiter und Innenleiter wird eine Serienschaltung verteilter Kondensatoren erreicht. Dadurch, dass die Leiter als Koaxialleiter aus- gebildet sind, kann zudem erreicht werden, dass das elektri^¬ sche Feld durch einen Pfad mit fester Isolierung von dem Außenleiter zu dem Innenleiter und umgekehrt in jeden Koaxialleiter geführt wird. Somit kann die Spannungsfestigkeit der Leitereinrichtung erhöht werden.

In einer Ausführungsform umfasst der Innenleiter von jedem der Koaxialleiter zumindest zwei Teilinnenleiter, welche in einem ersten Unterbrechungsbereich voneinander galvanisch getrennt sind. Dabei kann es auch vorgesehen sein, dass jeder der Koaxialleiter eine Mehrzahl von Teilinnenleitern aufweist, die jeweils im ersten Unterbrechungsbereich voneinander galvanisch getrennt sind. Dieser erste Unterbrechungsbe^¬ reich kann dadurch bereitgestellt werden, dass die Teilinnen- leiter beabstandet zueinander angeordnet sind. In dem ersten Unterbrechungsbereich weist der Außenleiter insbesondere keine Unterbrechung auf. Somit kann beispielsweise der Wechsel^¬ strom ausgehend von einem ersten Teilinnenleiter zu dem Au- ßenleiter und von dem Außenleiter zu einem zweiten Teilinnenleiter geführt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Außenleiter von jedem der Koaxialleiter zumindest zwei Teilaußenleiter, welche in einem zweiten Unterbrechungsbereich galvanisch voneinander getrennt sind. Alternativ oder zusätzlich zu den Innenleitern können auch die Außenleiter unterbrochen sein. Dabei kann es auch vorgesehen sein, dass einer der Koaxialleiter eine Mehrzahl von Teilaußenleitern umfasst, die an jewei- ligen zweiten Unterbrechungsbereichen galvanisch voneinander getrennt sind. So kann beispielsweise der Wechselstrom von einem ersten Teilaußenleiter zu dem Innenleiter und von dem Innenleiter wieder zu dem Teilaußenleiter geführt werden. Auch somit können die Anforderungen der Spannungsfestigkeit an die Kapazität verringert werden.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Mehrzahl von Koaxialleitern derart zueinander angeordnet, dass die jeweiligen ersten Unterbrechungsbereiche und/oder die jeweiligen zweiten Unterbrechungsbereiche fluchtend zueinander angeordnet sind. Wenn alle der Unterbrechungen der Koaxialleiter zueinander fluchtend angeordnet sind, treten keine elektrischen Spannun^¬ gen bzw. elektrische Felder zwischen den Außenleitern der benachbarten Koaxialkabel auf. In diesem Fall ist nicht mehr die Durchschlagsfestigkeit der Luft ein begrenzender Parame^¬ ter. Damit kann die weitaus höhere Spannungsfestigkeit der Isolierstoffe zwischen dem jeweiligen Innenleiter und dem Außenleiter ausgenutzt werden. Somit kann der Gesamtquerschnitt für die geforderte Stromtragfähigkeit reduziert werden, was Material- und Herstellungskosten reduziert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist in einem von dem ersten Unterbrechungsbereich und/oder von dem zweiten Unter- brechungsbereich verschiedenen Isolationsbereich jedes der Koaxialleiter ein elektrisch isolierendes Isolationsmaterial angeordnet. Das elektrisch isolierende Material kann ein Flu^¬ orpolymer, wie Perfluoralkoxy (PFA) oder Polytetrafluor- ethylen (PTFE) sein.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn jeder der Koaxialleiter zumindest zwei Teilinnenleiter und zumindest zwei Teilaußen^¬ leiter aufweist, welche derart angeordnet sind, dass der ers- te Unterbrechungsbereich und der zweite Unterbrechungsbereich übereinstimmen. Mit anderen Worten sind Koaxialleiter bevorzugt so zueinander angeordnet, dass der erste Unterbrechungs^¬ bereich dem zweiten Unterbrechungsbereich entspricht. In dem gemeinsamen Unterbrechungsbereich sind dann sowohl die Teil- außenleiter als auch die Teilinnenleiter voneinander getrennt .

Bevorzugt ist einer der zumindest zwei Teilaußenleiter mit einem der zumindest zwei Teilinnenleiter elektrisch verbun- den. Wenn die Leitereinrichtung hergestellt wird, kann eine Verschiebung der einzelnen Koaxialleiter zueinander in axialer Richtung der Leitereinrichtung auftreten. Dies hat zu Folge, dass die ersten Unterbrechungsbereiche und/oder die zweiten Unterbrechungsbereiche eine Verschiebung zueinander aufweisen. Dies kann dazu führen, dass im Bereich der Unterbrechungen abschnittsweise eine verdoppelte Spannungsbelas^¬ tung auftritt. Dadurch, dass jeweils einer der Teilaußenlei^¬ ter mit einem der Innenleiter elektrisch verbunden wird, kann erreicht werden, dass beispielsweise die elektrische Spannung zwischen benachbarten Außenleitern höchstens der elektrischen Spannung zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter entspricht. Auf diese Weise kann eine Beschädigung der Koaxial^¬ leiter in Folge von Überspannungen verhindert werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist jeder der Koaxialleiter zumindest zwei Teilinnenleiter und zumindest zwei Teilaußenleiter auf, wobei die zumindest zwei Teilinnenleiter zu den zumindest zwei Teilaußenleitern einer axialen Richtung der Leiteinrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Mit anderen Worten ist bei jedem der Koaxialleiter abwechselnd der Innenleiter und der Außenleiter unterbrochen. Auf diese Weise können die Einzelkapazitäten, die durch die Abschnitte der Teilinnenleiter bzw. Teilaußenleiter gebildet werden, reduziert werden.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn eine Mehrzahl von Koaxial^¬ leitern bezüglich einer Querschnittsfläche der Leiteranord- nung entlang zumindest einer Kreislinie angeordnet sind. So^¬ mit kann erreicht werden, dass die Koaxialleiter gleichmäßig verteilt zueinander in der Leitereinrichtung angeordnet werden. Die Leitereinrichtung kann zudem in ähnlicher Weise wie eine Leitereinrichtung, die eine Mehrzahl von Einzeldrähten umfasst, bezüglich der Kabelanzahl, Bündelanzahl und Verseilung aufgebaut werden.

Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Förderung von Kohlenwas^¬ serstoff aus einer Kohlenwasserstofflagerstätte, umfasst eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung. Darüber hinaus umfasst die Anordnung ein Förderrohr zum Fördern des mittels der Heizvorrichtung erwärmten Kohlenwasserstoffs. Die Anordnung kann zudem ein entsprechendes Rohr bzw. einen Dampfinj ektor aufweisen, durch welches Wasserdampf, der mit einem Lösungsmittel versetzt sein kann, in die Kohlenwasserstofflagerstätte ein^¬ gebracht werden kann.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Förderung von Kohlenwas^¬ serstoff aus einer Kohlenwasserstofflagerstätte umfasst das Erwärmen des Kohlenwasserstoffs mittels einer erfindungsgemä^¬ ßen Heizvorrichtung. Zudem umfasst das Verfahren das Fördern des mittels der Heizvorrichtung erwärmte Kohlenwasserstoff mittels eines Förderrohrs. Die zuvor im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung beschriebenen Vorteile und Weiterbildungen gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Anordnung sowie für das erfindungsgemäße Verfahren. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinati^¬ onen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbei^¬ spielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

FIG 1 eine Anordnung zur Förderung von Kohlenwasserstoff aus einer Kohlenwasserstofflagerstätte, welche eine Heizvorrichtung aufweist;

FIG 2 eine Leitereinrichtung der Heizvorrichtung, welche eine Mehrzahl von Koaxialleitern aufweist;

FIG 3 einen Koaxialleiter, bei welchen der Außenleiter und der Innenleiter getrennt ist, in einer geschnittenen Seitenansicht;

FIG 4 zwei Koaxialleiter, bei denen jeweils der Außenlei^¬ ter getrennt ist; und

FIG 5 die Koaxialleiter gemäß FIG 4, wobei jeweils der

Außenleiter mit dem Innenleiter elektrisch verbunden ist.

In den Figuren werden gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

FIG 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung 1 zur Förderung von Kohlenwasserstoff aus einer Kohlenwasser- stofflagerstätte 3. Die Kohlenwasserstofflagerstätte 3 kann eine Lagerstätte für konventionelles Öl, eine Ölsandlager- stätte, eine Ölschieferlagerstätte, eine Schweröllagerstätte und/oder eine Bitumenlagerstätte sein. Der Kohlenwasserstoff kann ein Gas, ein konventionelles Öl, ein Schweröl, ein extra schweres Öl, Ölsand und/oder Bitumen sein.

Bei der Anordnung 1 von FIG 1 wird üblicherweise gemäß dem SAGD-Verfahren mittels eines Rohrs 2 bzw. eines Dampfinjek- tors, der innerhalb der Kohlenwasserstofflagerstätte 3 ange^¬ ordnet ist, Wasserdampf in die Kohlenwasserstofflagerstätte 3 eingebracht. Der Wasserdampf kann zudem mit einem Lösungsmittel versetzt sein. Dies bewirkt, dass sich der Kohlenwasser^¬ stoff aus der Kohlenwasserstofflagerstätte 3 herauslöst und mit einem Förderrohr 4 abtransportiert werden kann. Der Kohlenwasserstoff, der bei dem SAGD-Verfahren gefördert wird, ist insbesondere Schweröl und/oder Bitumen. Zudem weist die Anordnung 1 eine Heizvorrichtung 5 auf, mittels welcher die Kohlenwasserstofflagerstätte 3 bereichsweise erwärmt bezie- hungsweise beheizt werden kann.

Die Heizvorrichtung 5 umfasst eine Leitereinrichtung 6, die vorliegend als Leiterschleife ausgebildet ist. Zudem weist die Heizvorrichtung 5 einen Wechselstromgenerator 7 auf, der elektrisch mit der Leitereinrichtung 6 verbunden ist. Mittels des Wechselstromgenerators 7 kann in die Leitereinrichtung 6 Wechselstrom eingeprägt werden. Dies hat zur Folge, dass in der Kohlenwasserstofflagerstätte 3 Wirbelströme entstehen, welche die Kohlenwasserstofflagerstätte 3 bereichsweise er- wärmen. Die Heizvorrichtung 5 kann - wie in FIG 1 dargestellt - bei dem SAGD-Verfahren eingesetzt werden. Die Heizvorrichtung 5 kann auch bei einem Förderungsverfahren verwendet werden, bei dem kein Wasserdampf in die Kohlenwasserstofflagerstätte 3 eingebracht wird.

Die Anordnung und die Abmessungen der Leitereinrichtung 6 sowie des Rohrs 2 und des Förderrohrs 4 in FIG 1 sind rein bei^¬ spielhaft zu verstehen. Die Hin- und Rückleiter der Leiter- einrichtung 6 weisen in der Kohlenwasserstofflagerstätte 3 üblicherweise einen gewissen Mindestabstand auf, der bei^¬ spielsweise zwischen 20 und 100 Metern in horizontaler Richtung betragen kann. Andernfalls kompensieren sich die Magnet- felder der entgegengesetzt verlaufenden Ströme weitgehend und es wird keine Heizleistung in die Kohlenwasserstofflagerstät^¬ te 3 eingebracht. Dagegen sind eng aneinander verlaufende Hin- und Rückleiter bei der Durchführung durch Deckgebirge sinnvoll, um dort die Verluste zu minimieren. Beim SAGD- Verfahren werden das Rohr 2 und ein darunterliegender Produ- cer üblicherweise übereinander mit einem vertikalen Abstand von ca. 5 Metern angeordnet.

FIG 2 zeigt eine Leitereinrichtung 6 gemäß einer Ausführungs- form der vorliegenden Erfindung in einer geschnittenen Ansicht. Hierbei ist zu erkennen, dass die Leitereinrichtung 6 eine Mehrzahl von Koaxialleitern 8 aufweist. Dabei weist je^¬ der der Koaxialleiter 8 einen Innenleiter 9 und einen Außenleiter 10 auf. Zwischen dem Innenleiter 9 und dem Außenleiter 10 ist ein Isolationsmaterial 11 angeordnet. Die Koaxiallei^¬ ter 8 sind vorliegend entlang zweier Kreislinien angeordnet.

FIG 3 zeigt eine schematische Darstellung einen der Koaxial^¬ leiter 8. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst der Innenlei- ter 9 eine Mehrzahl von Teilinnenleitern 12, die in einem ersten Unterbrechungsbereich 13 jeweils galvanisch voneinander getrennt sind. Darüber hinaus umfasst der Außenleiter 10 eine Mehrzahl von Teilaußenleitern 14, die in einem zweiten Unterbrechungsbereich 15 galvanisch voneinander getrennt sind. Die Unterbrechung des Innenleiters 9 und/oder des Au^¬ ßenleiters 10 führt zu einer Serienschaltung von Kondensato^¬ ren bzw. Kapazitäten, die durch die Teilinnenleiter 12 und die Teilaußenleiter 14 gebildet sind. Die Serienschaltung führt zu einer Spannungsteilung und damit Reduktion der Span- nungsbelastung . Bei den Koaxialleiern 8 können die Innenleiter 9 und/oder die Außenleiter 10 getrennt sein. Vorliegend wird das elektrische Feld durch einen Pfad mit fester Isolierung, nämlich durch das Isolationsmaterial 11 zwischen dem Innenleiter 9 und dem Außenleiter 10 oder umgekehrt geführt. Wenn alle Unterbrechungen 13, 15 der Koaxial- leiter 8 exakt an der gleichen Position eingebracht werden, treten keine Spannungen bzw. elektrischen Felder zwischen den Außenleitern 10 der benachbarten Koaxialleiter 8 auf. Die Durchschlagsfestigkeit der Luft ist dann nicht mehr ein be^¬ grenzender Faktor. Hier kann die Spannungsfestigkeit des Iso- lationsmaterials ausgenutzt werden, womit der Gesamtquer^¬ schnitt der Leitereinrichtung 6 reduziert werden kann. Zudem kann der Kapazitätsbelag der Koaxialleiter 8 bei gleichem Querschnitt höher sein als bei isolierten Einzeldrähten. Somit kann die Spannungsfestigkeit des Isoliermaterials 11 ge- nutzt werden und somit geringere Isolierstoffdicken verwendet werden .

FIG 4 zeigt eine Anordnung von zwei Koaxialleitern 8, bei denen jeweils der Außenleiter 10 unterbrochen ist. Herstel- lungsbedingt weisen die beiden Koaxialleiter 8 entlang einer axialen Richtung 16 der Leitereinrichtung 6 eine Verschiebung zueinander auf, die beispielsweise eine Länge zwischen 0,5 Metern und 2 Metern aufweisen kann. Die unterschiedlichen Positionen der zweiten Unterbrechungsbereiche 15 zwischen den benachbarten Koaxialleitern 8 führen dazu, dass zwischen den benachbarten Teilaußenleitern 14 elektrische Spannungen auftreten, die einer doppelten Spannung im Vergleich zu der elektrischen Spannung zwischen dem Innenleiter 9 und dem jeweiligen Teilaußenleiter 14 entsprechen. Vorliegend beschrei- ben die Pfeile 17 die Verschiebungsströme durch das Isolati^¬ onsmaterial 11 bzw. das Dielektrikum. Vorliegend sind die Po^¬ tenzialverhältnisse mit „+", und „0" gekennzeichnet. In einem Bereich zwischen den zweiten Unterbrechungsbereichen 15 bzw. den Außenleiterunterbrechungen treten verdoppelte Poten- zialdifferenzen bzw. Spannungen auf. Das Problem wird zusätzlich dadurch erhöht, dass die elektrischen Feldlinien teilweise durch die Luft verlaufen, die in den Zwickeln der benachbarten Koaxialleitern 8 vorliegen. Der Bereich der erhöh- ten elektrischen Spannung ist vorliegend durch den Pfeil 18 gekennzeichnet .

FIG 5 zeigt eine vereinfachte Darstellung von zwei Koaxial- leitern 8 einer erfindungsgemäßen Leitereinrichtung 6. Bei den Koaxialleitern 8 sind sowohl die Außenleiter 10 als auch die Innenleiter 9 galvanisch voneinander getrennt. Dabei sind die Unterbrechungen so ausgeführt, dass die ersten Unterbre^¬ chungsbereiche 13 und die zweiten Unterbrechungsbereiche 15 zusammenfallen. Zudem ist einer der Teilaußenleiter 14 mit dem benachbarten Teilinnenleiter 12 elektrisch verbunden. Somit kann erreicht werden, dass zwischen benachbarten Teilaußenleitern 14 der Koaxialleitungen 8 maximal ein Spannungsabfall auftritt, der dem Spannungsabfall zwischen dem Teilin- nenleiter 12 und dem Teilaußenleiter 14 entspricht.

Claims

Patentansprüche

1. Heizvorrichtung (5) zur induktiven Heizung einer Kohlenwasserstofflagerstätte (3) mit einer Leitereinrichtung (6), welche zumindest bereichsweise in die Kohlenwasserstofflager^¬ stätte (3) einbringbar ist, wobei die Leitereinrichtung (6) zumindest einen Koaxialleiter (8) mit einem einen Innenleiter (9) und einem koaxial zu dem Innenleiter (9) angeordneten Außenleiter (10) aufweist, und wobei der Innenleiter (9) und der Außenleiter (10) kapazitiv gekoppelt sind und mit einem Wechselstromgenerator (7) zum Bereitstellen eines Wechselstroms, welcher mit der Leitereinrichtung (6) elektrisch verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Leitereinrichtung (6) eine Mehrzahl von Koaxialleitern

(8) umfasst, bei welchen jeweils der Innenleiter (9) und/oder der Außenleiter (10) elektrisch getrennt sind.

2. Heizvorrichtung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass der Innenleiter (9) von jedem der Koaxialleiter (8) zumindest zwei Teilinnenleiter (12) umfasst, welche in einem ersten Unterbrechungsbereich (13) voneinander galvanisch getrennt sind.

3. Heizvorrichtung (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenleiter (10) von jedem der Koaxi^¬ alleiter (8) zumindest zwei Teilaußenleiter (14) umfasst, welche in einem zweiten Unterbrechungsbereich (15) galvanisch voneinander getrennt sind.

4. Heizvorrichtung (5) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Koaxialleitern (8) derart zueinander angeordnet ist, dass die jeweiligen ersten Unterbrechungsbereiche (13) und/oder die jeweiligen zweiten Unter- brechungsbereiche (15) fluchtend zueinander angeordnet sind.

5. Heizvorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem von dem ersten Unterbre- chungsbereich (13) und/oder von dem zweiten Unterbrechungsbereich (15) verschiedenen Isolationsbereich jedes der Koaxialleiter (8) ein elektrisch isolierendes Isolationsmaterial (11) angeordnet ist.

6. Heizvorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Koaxialleiter (8) zumindest zwei Teilinnenleiter (12) und zumindest zwei Teilaußenleiter (14) aufweist, welche derart angeordnet sind, dass der erste Unterbrechungsbereich (13) und der zweite Unterbre^¬ chungsbereich (15) übereinstimmen.

7. Heizvorrichtung (5) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass einer der zumindest zwei Teilaußenleiter (14) mit einem der zumindest zwei Teilinnenleiter (12) elektrisch verbunden ist.

8. Heizvorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Koaxialleiter (8) zumin- dest zwei Teilinnenleiter (12) und zumindest zwei Teilaußenleiter (14) aufweist, wobei die zumindest zwei Teilinnenlei^¬ ter (12) zu den zumindest zwei Teilaußenleitern (14) entlang einer axialen Richtung (16) der Leitereinrichtung (6) versetzt zueinander angeordnet sind.

9. Heizvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Koaxial^¬ leitern (8) bezüglich einer Querschnittsfläche der Leitereinrichtung (6) entlang zumindest einer Kreislinie angeordnet sind.

10. Anordnung (1) zur Förderung von Kohlenwasserstoff aus einer Kohlenwasserstofflagerstätte (3) mit einer Heizvorrich^¬ tung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Erwärmen des Kohlenwasserstoffs und mit einem Förderrohr (4) zum För^¬ dern des mittels der Heizvorrichtung (5) erwärmten Kohlenwasserstoffs .

11. Verfahren zur Förderung von Kohlenwasserstoff aus einer Kohlenwasserstofflagerstätte (3) , bei welchem mittels einer Heizvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche der Kohlenwasserstoff erwärmt wird und mittels eines Förder- rohrs (4) der mittels der Heizvorrichtung (5) erwärmte Kohlenwasserstoff gefördert wird.