EP2734009A1 - Induktionsvorrichtung für die Erwärmung eines Ölreservoirs, insbesondere eines Schwerölreservoirs - Google Patents

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EP2734009A1
EP2734009A1 EP12192778.4A EP12192778A EP2734009A1 EP 2734009 A1 EP2734009 A1 EP 2734009A1 EP 12192778 A EP12192778 A EP 12192778A EP 2734009 A1 EP2734009 A1 EP 2734009A1
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EP
European Patent Office
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induction device
inductor
centering means
tube
heavy oil
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12192778.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Blendinger
Andreas Koch
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Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
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Priority to EP13763230.3A priority patent/EP2898754B1/de
Priority to CA2891430A priority patent/CA2891430A1/en
Priority to PCT/EP2013/069105 priority patent/WO2014075832A1/de
Priority to BR112015010638A priority patent/BR112015010638A2/pt
Priority to US14/441,397 priority patent/US20150292299A1/en
Priority to AU2013347132A priority patent/AU2013347132B2/en
Priority to RU2015122422A priority patent/RU2652094C2/ru
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    • H05B2214/03—Heating of hydrocarbons

Definitions

  • the present invention relates to an induction device for the heating of a heavy oil reservoir and to a method for the production of such an induction device.
  • An induction device serves to heat a heavy oil reservoir or another oil reservoir, for example a heavy oil reservoir or a reservoir, in which bitumen is stored.
  • Such an induction device has at least one shuttering tube and at least one inductor, which is arranged within the shuttering tube. In this case, a gap is formed between the inductor, for example, a conductor cable, and the shuttering tube.
  • a Induction device according to the invention is characterized in that in the intermediate space over the axial course of the induction device, a plurality of centering means is arranged. These centering contact each of both the formwork tube and the inductor. In this case, the intermediate space is filled with a, in particular electrically insulating, filling material.
  • a heavy oil reservoir is arranged in particular in the soil. So z. B. saturated within a rock formation, a section of heavy oil or filled, which forms the heavy oil reservoir.
  • the induction device according to the invention is introduced.
  • the introduction is briefly explained below.
  • the shuttering tube is introduced into the bore.
  • the formwork tube is configured flexible enough that it can also be guided along curvatures of the borehole.
  • the inductor is introduced into the formwork tube. Due to the provision according to the invention of the plurality of centering means which contact both the shuttering tube and the inductor, a gap is automatically formed when pulling the inductor into the shuttering tube, which defines a free distance in the radial direction between the inductor and the shuttering space.
  • an electrically insulating filler material is preferably filled in flowable, in particular in liquid form.
  • the filling can be done by pure gravity or supported by pumps or suction systems.
  • the electrically insulating filling material can be cured directly or indirectly. Indirect curing is a passive cure over time. Also, a first heating by the inductor and the corresponding induction of the surrounding soil can already take place at a lower temperature than in use of the induction device cure the filler at a higher speed.
  • the filling material is in particular a material which, in addition to its electrically insulating property, has a flowable basic shape.
  • the filler material can be introduced into the shuttering tube and flow into the intermediate space.
  • the filling material is pumpable in its flowable form, so that support and thus an increase in the speed of introduction can take place.
  • powdery filling materials are conceivable, which are accordingly flowable or free-flowing.
  • preference is given to a liquid introduction of the filling material and subsequent curing.
  • the centering means are also formed electrically insulating. It is crucial, however, that in an induction device according to the invention, the electrical insulation and the protection with respect to the necessary long-term stability for the inductor against chemical and / or physical influences by the filler takes place. Accordingly, the formwork tube of an induction device according to the invention can be designed significantly cheaper and easier with respect to the choice of material.
  • the formwork pipe need only be sufficiently stable to serve the formwork during filling with the filling material. The subsequent fate of the formwork tube is irrelevant to the functioning of the induction device. Thus, the formwork tube during use of the induction device z. B. rupture or even melt, without this would adversely affect the durability of the inductor and thus the induction device.
  • cement or a similar building material can be selected which sufficient mechanical stability and chemical and / or physical durability brings with it to protect the inductor in accordance with the invention.
  • the heating by the inductor with respect to the surrounding soil can, for. B. up to temperatures of about 250 C.
  • the centering means can both be formed separately from each other, as well as connected to each other. So z. B. a network structure conceivable, which is formed separately from shuttering tube and inductor. In this way, the centering means can be introduced before the inductor is retracted. They thus form an independent component. In order to save costs and effort during assembly, however, it is advantageous, as will be explained later, when the centering means are fastened to at least one of the two components, namely the shuttering tube and / or the inductor.
  • the centering means are formed at least partially hollow or porous.
  • the filler can at least partially penetrate into this centering.
  • the centering means at least partially dissolve. So z. B. the filler material are introduced at a temperature which leads to the resolution of the centering.
  • the centering here enough for the function of training and definition of the gap before the filler is introduced.
  • the centering means no longer vulnerabilities in the enclosure by the filler material. Rather, as a result, the filler material will substantially completely fill the interstice.
  • the centering means, the inductor and / or the filling material have a temperature stability up to about 250 ° C. It may therefore be that all or only one or only parts of these components have a corresponding temperature stability exhibit. At about 250 ° is preferably the operating temperature with respect to the necessary heating by an induction device according to the invention.
  • the formwork tube does not have such a temperature stability, since it is needed exclusively for the formation of the induction device. After the fulfillment of this training function, no further protective functions through the shuttering tube longer necessary, so that a defect of the shuttering tube after curing of the filling material for the function of the induction device is irrelevant.
  • An induction device can be further developed such that the filling material is a material introduced and hardened into the intermediate space in a flowable manner.
  • the induction device can be produced in a particularly cost-effective and simple manner in this way.
  • the material is not only flowable, but also conveyed by means of a pump, so that a force support can take place during introduction of the filling material.
  • the curing can z. B. by drying and / or by crosslinking of individual components of the material. In order for a physical and / or chemical stability of the filling material is provided, which ensures the protection of the inductor according to the invention.
  • the list above is a non-exhaustive list.
  • cement or concrete is preferred as the material, since the correlation between the flowability in the introduction, the rate of curing and the physical and chemical durability is particularly preferred.
  • the curing of this filling material may, for. B. by a first heating phase with reduced induction power.
  • a curing temperature can be preset, which is above the room temperature or the temperature locally and below the heating temperature in the conveying operation of the induction device. In this way, the speed of production of an induction device according to the invention is further increased.
  • the centering means form the distance between the inductor and the shuttering tube in all radial directions equal or substantially equal.
  • the equidistant design has the advantage that due to the dependence of the heating capacity of the distance from inductor to the surrounding soil in this way, a uniform heating of the environment can take place. If an equal or essentially the same distance is made available in substantially all radial directions, it can also be assumed that the earth and thus the heavy oil reservoir are heated substantially in the same way radially.
  • This uniform action ensures that the desired viscosity reduction of the surrounding stored heavy oil is carried out without too high a viscosity at some points and too low a viscosity at other points. This same distance thus improves the subsequent eligibility of the heated and thus viscosity-reduced heavy oil.
  • this equidistant distance is maintained over the axial course of the induction device, this z. B. by a corresponding distribution of the centering in the circumferential direction as well as in the axial direction.
  • the inductor is a copper core having a surrounding temperature resistant insulation layer.
  • this insulating layer has PEEK (PEEK: polyether ether ketone) and / or PFA (PFA: perfluoroalkoxy polymers).
  • PEEK polyether ether ketone
  • PFA perfluoroalkoxy polymers
  • the insulation layer is used for temperature protection and electrical protection of the copper core in the first step. This ensures that there is no damage to the copper core during the filling process.
  • a substantially known and standard available conductor cable can be used as the inductor.
  • the temperature resistance of the insulating layer serves to further protect the copper core and accordingly the reduction of the operating temperature of the copper core, so that the induction power can be improved by the reduced operating temperature.
  • the centering means are designed to be electrically insulating.
  • Such centering can z. B. be attached by means of an injection molding process on one of the components.
  • the centering means are not weak points in the filling material, so that the desired electrical and thermal stability is provided here as well.
  • the shape of the centering means is designed to minimize friction at the contact sections to the inductor and / or to the shuttering tube. This leads to an improved and easier introduction of the inductor in the formwork tube.
  • the friction-minimized training reduces the resulting frictional forces, so that a facilitated and accordingly reduced power introduction of the inductor is possible.
  • the Minimization of friction can z. B. be provided by a reduced contact area or a reduced contact portion. Preference is given to small surface contact, line contact or even punctiform or substantially punctiform contact. So z. B. ramp or ball heads are provided as centering.
  • the centering means are arranged distributed uniformly or substantially evenly in the circumferential direction and / or in the axial direction of the intermediate space.
  • a distribution is preferably to be understood as a spacing in which in each case two centering means are equidistant or substantially equidistant from one another.
  • the centering means are preferably arranged in a stepwise or helical manner.
  • the uniform arrangement is symmetrical or substantially symmetrical, so that over the entire circumferential course as well as over the entire axial course of the induction device, the gap can be formed substantially at equidistant intervals. Sagging of the inductor is preferably completely avoided in this way.
  • the subject of the present invention also includes a suitably trained inductor with centering means for forming an induction device according to the invention.
  • subject of the present invention is a formwork tube with internal fixed centering means for forming an induction device according to the invention.
  • the introduction of the formwork tube can, for. B. by mechanical promotion.
  • the inductor can z. B. be retracted, among other things, a pull rope can be used, which is arranged within the formwork tube.
  • a retraction is preferably carried out together with the centering, which z. B. can be attached to the formwork tube and / or on the inductor.
  • the flowable filling material is introduced by active promotion by means of pumps or suction systems or by gravity.
  • the curing of the electrically insulating filling material can be carried out by heating to an intermediate temperature by means of the induction device. It is also possible to cure over time.
  • a method according to the invention can be developed in such a way that an induction device according to the present invention is produced.
  • the same advantages are achieved as have been explained in detail with respect to an induction device according to the invention.
  • FIG. 1 schematically shows how an induction device 10 according to the invention can be used. It is located mostly below the surface of a rock formation 200, in which a heavy oil reservoir 100 is arranged. With the largest length in the horizontal direction, the induction device 10 extends through the heavy oil reservoir.
  • the formation of the induction device has, as the embodiments of the Fig. 2 to 7 can be seen, in each case a centrally arranged inductor 30 in the interior of a formwork tube 20. Between the shuttering tube 20 and the inductor 30, a gap 40 is formed by a plurality of centering means 50 each. As is common to all embodiments, the gap 40 is a substantially equidistant distance in the radial direction between the inductor 30 and the formwork tube 20.
  • an induction device 10 takes place as described schematically below.
  • Fig. 1 It can be seen that a hole in the rock formation 200 must be made at least one kink to the right. This kink must be tracked during insertion of the formwork tube 20 of this.
  • the formwork tube 20 is designed with sufficient flexibility to be introduced in a vertical direction, ie from top to bottom in a wellbore and to be pivoted within the wellbore in a horizontal direction, ie from left to right.
  • the inductor 30 is introduced, so that forms over the centering means 50 of the already described gap 40.
  • a filling material 60 can be introduced into the intermediate space 40, preferably in a flowable form.
  • the subsequent fate of the surrounding formwork tube 20 is irrelevant to the function of the induction device 10, since by the introduced and cured filler material 60, the physical and / or chemical protective functionality is provided for the inductor 30.
  • FIGS. 2 and 3 show different axial distribution possibilities of the centering 50th So is in Fig. 2 a stepwise distribution of the individual centering means 50 in FIG Axial course displayed. Fig. 3 shows a helical axial distribution of the centering 50th
  • the 4 to 6 show different arrangement options with different fasteners of the centering 50.
  • the three centering means 50 of one step are fastened exclusively to the surrounding shuttering tube 20.
  • the contact portions 52 accordingly contact the inductor 30 at their inwardly directed contact portion 52 and hold it in the desired position.
  • Fig. 5 shows the reverse embodiment, in which the centering means 50 are attached to the inductor 30 and contact via contact portions 52, the externally arranged formwork tube 20.
  • Fig. 6 is the combination of the embodiments of 4 and 5 , In all cases is located in the intermediate space 40, the flowable filled and cured filler 60th
  • Fig. 7 shows a side schematic cross section, in which it can be seen that the inductor 30 is formed with a copper core 32 and an insulating layer 34.
  • the centering means 50 can be attached both to the surrounding shuttering tube 20 and to the inductor 30.
  • different forms of centering means 50 are shown. So z. B. spherical or Ellipsenkopfförmige formations of the centering 50 achieve a friction minimization of the contact with the opposite component. A ramp-shaped structure of the centering means 50 is also conceivable within the scope of the present invention.
  • inductor pairs of forward and return conductors or groups of inductor pairs in different geometric configurations are energized in order to heat the reservoir inductively.
  • suitable current supply with alternating current, an electromagnetic field forms around the inductor, which in turn penetrates into the surrounding soil and by means of electromagnetic induction excites certain conductive components in the ground, e.g. Water or bitumen or hydrocarbons in any other chemical compounds.
  • the inductor is effective against at least parts of the deposit as inductive electric heating. Due to the conductivity of at least parts of the deposit, it can be heated by the largely concentric around the two possible parallel sections of the inductor.
  • the inductor may be in particular rod-shaped metallic conductors or twisted metallic cables made of a particularly good conductive metal, which are formed as a resonant circuit to generate the electromagnetic field.
  • an inductor in particular, no resistive heater is to be understood, which therefore acts as a mere thermal emitter.
  • the inductor does not generate any direct thermal energy but an alternating field which can penetrate into the ground and only there causes an increase in temperature due to the excitation of particles in the ground.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Induktionsvorrichtung (10) für die Erwärmung eines Schwerölreservoirs (100), aufweisend wenigstens ein Schalungsrohr (20) und zumindest einen Induktor (30), der innerhalb des Schalungsrohres (20) angeordnet ist, wobei zwischen dem Induktor (30) und dem Schalungsrohr (30) ein Zwischenraum (40) ausgebildet ist, wobei in dem Zwischenraum (40) über den axialen Verlauf der Induktionsvorrichtung (10) eine Vielzahl von Zentriermitteln (50) angeordnet sind, welche jeweils sowohl das Schalungsrohr (20) als auch der Induktor (30) kontaktieren, wobei der Zwischenraum (40) mit einem Füllmaterial (60) ausgefüllt ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Induktionsvorrichtung für die Erwärmung eines Schwerölreservoirs sowie ein Verfahren für die Herstellung einer derartigen Induktionsvorrichtung.
  • Es ist bekannt, dass in der Ölförderung neue Wege gegangen werden sollen. So ist es weiter bekannt, dass Lagerstätten, welche bisher nicht zugänglich waren, für die Ölförderung herangezogen werden sollen. Solche bisher nicht zugänglichen Ölreservoirs sind z.B. sogenannte Schwerölreservoirs, in welchen das Schweröl in im Erdreich verteilter Form vorliegt. Um eine Förderung des auf diese Weise vorliegenden Schweröls ermöglichen zu können, ist eine Erwärmung des Schweröls und eine damit einhergehende Erniedrigung der Viskosität notwendig. Für solche Erwärmungen werden bereits unterschiedliche Konzepte eingesetzt. Ein bekanntes Konzept ist die elektrische Erwärmung mithilfe von Induktionskabeln, welche im Schwerölreservoir verlegt werden.
  • Problematisch bei der bekannten elektrischen Erwärmung ist es, das Induktionskabel mit möglichst wenig Aufwand in das Schwerölreservoir zu verlegen. Ebenfalls ein großes Problem stellt die Dauerstabilität des Induktionskabels dar. So ist es grundsätzlich bekannt, dass in eine bestehende oder erzeugte Bohrung in das Schwerölreservoir hinein ein Hüllrohr in Form eines GFK-Rohres eingesetzt werden kann. Durch dieses Hüllrohr, welches als Stabilitätsschutz dient, wird ein Induktor eingeführt. Nachteilhaft bei diesem Vorgehen ist es, dass der Induktor im Wesentlichen frei im Inneren des Hüllrohres mit direktem Kontakt zum Hüllrohr liegt. An diesen Kontaktflächen kann es lokal zu einer Temperaturerhöhung des Induktors kommen, welche im Extremfall zu einer Überhitzung des Induktors führen kann. Auch reibt der Induktor während Ein- und Ausbaus direkt am Hüllrohr. Dies kann zu mechanischen Beschädigungen am Induktor führen. Ebenfalls nachteilhaft ist es, dass Risse im Hüllrohr zur kompletten Undichtigkeit und dementsprechend zur Destabilisierung der Induktionsvorrichtung führen können.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Induktionsvorrichtung für die Erwärmung eines Schwerölreservoirs sowie ein Verfahren für die Herstellung einer Induktionsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche in kostengünstiger und einfacher Weise die Einbringung der Induktionsvorrichtung in das Erdreich in das Schwerölreservoir erlauben und gleichzeitig vorteilhafterweise die Standzeit bzw. die Dauerstabilität der Induktionsvorrichtung beim Einsatz erhöhen.
  • Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Induktionsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
  • Eine erfindungsgemäße Induktionsvorrichtung dient der Erwärmung eines Schwerölreservoirs oder eines anderen Ölreservoirs, z.B. ein Schwerstölreservoir oder ein Reservoir, in dem Bitumen gelagert ist. Eine solche Induktionsvorrichtung weist wenigstens ein Schalungsrohr und zumindest einen Induktor auf, das innerhalb des Schalungsrohres angeordnet ist. Dabei ist zwischen dem Induktor, zum Beispiel einem Leiterkabel, und dem Schalungsrohr ein Zwischenraum ausgebildet. Eine erfindungsgemäße Induktionsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Zwischenraum über den axialen Verlauf der Induktionsvorrichtung eine Vielzahl von Zentriermitteln angeordnet ist. Diese Zentriermittel kontaktieren jeweils sowohl das Schalungsrohr als auch den Induktor. Dabei ist der Zwischenraum mit einem, insbesondere elektrisch isolierenden, Füllmaterial ausgefüllt.
  • In erfindungsgemäßer Weise ist ein Schwerölreservoir insbesondere im Erdreich angeordnet. So ist z. B. innerhalb einer Gesteinsformation ein Abschnitt mit Schweröl gesättigt bzw. angefüllt, welcher das Schwerölreservoir ausbildet.
  • Um in das Schwerölreservoir zu gelangen, ist eine Bohrung notwendig, in welche die erfindungsgemäße Induktionsvorrichtung eingebracht wird. Das Einbringen wird nachfolgend kurz erläutert. So wird nach dem Erzeugen der Bohrung das Schalungsrohr in die Bohrung eingebracht. Das Schalungsrohr ist dabei flexibel genug ausgestaltet, dass es auch entlang von Krümmungen des Bohrlochs geführt werden kann. Anschließend wird der Induktor in das Schalungsrohr eingebracht. Aufgrund des erfindungsgemäßen Vorsehens der Vielzahl von Zentriermitteln, welche sowohl das Schalungsrohr als auch den Induktor kontaktieren, wird automatisch beim Einziehen des Induktors in das Schalungsrohr ein Zwischenraum ausgebildet, welcher einen freien Abstand in radialer Richtung zwischen dem Induktor und dem Schalungsraum definiert. In diesen Freiraum, welcher durch den Zwischenraum gebildet wird, wird nach dem Einziehen des Induktors, ein elektrisch isolierendes Füllmaterial vorzugsweise in fließfähiger, insbesondere in flüssiger Form eingefüllt. Das Einfüllen kann durch reine Schwerkraftförderung oder unterstützt durch Pumpen bzw. Sauganlagen erfolgen. Das elektrisch isolierende Füllmaterial kann direkt oder indirekt ausgehärtet werden. Unter indirekter Aushärtung ist eine passive Aushärtung über die Zeit zu verstehen. Auch kann bereits eine Ersterwärmung durch den Induktor und die entsprechende Induktion des umgebenden Erdreichs stattfinden, um mit geringerer Temperatur als im Einsatz der Induktionsvorrichtung das Füllmaterial mit höherer Geschwindigkeit auszuhärten.
  • Das Füllmaterial ist insbesondere ein Material, welches neben seiner elektrisch isolierenden Eigenschaft eine fließfähige Grundform aufweist. In dieser fließfähigen Grundform kann das Füllmaterial in das Schalungsrohr eingebracht werden und in den Zwischenraum fließen. Vorzugsweise ist das Füllmaterial in seiner fließfähigen Form pumpfähig, so dass eine Unterstützung und damit eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Einbringens stattfinden können. Unter einem fließfähigen Einbringen sind selbstverständlich auch pulverförmige Füllmaterialien vorstellbar, welche dementsprechend fließfähig bzw. rieselfähig sind. Bevorzugt ist jedoch ein flüssiges Einbringen des Füllmaterials und anschließendes Aushärten.
  • Es kann von Vorteil sein, wenn die Zentriermittel ebenfalls elektrisch isolierend ausgebildet sind. Entscheidend ist jedoch, dass bei einer erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung die elektrische Isolierung und auch der Schutz hinsichtlich der notwendigen Dauerstabilität für den Induktor gegen chemische und/oder physikalische Einflüsse durch das Füllmaterial erfolgt. Dementsprechend kann das Schalungsrohr einer erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung deutlich kostengünstiger und hinsichtlich der Materialwahl einfacher ausgebildet sein. Das Schalungsrohr muss nur ausreichend stabil sein, um für die Schalung während des Ausfüllens mit dem Füllmaterial dienen zu können. Das anschließende Schicksal des Schalungsrohres ist für die Funktionsfähigkeit der Induktionsvorrichtung unerheblich. So kann das Schalungsrohr während des Einsatzes der Induktionsvorrichtung z. B. aufreißen oder sogar aufschmelzen, ohne dass dies die Dauerstabilität des Induktors und damit der Induktionsvorrichtung negativ beeinflussen würde.
  • Als Füllmaterial kann z. B. Zement oder ein ähnlicher Baustoff ausgewählt werden, welcher die ausreichende mechanische Stabilität und chemische und/oder physikalische Dauerstabilität mit sich bringt, um den Induktor in erfindungsgemäßer Weise zu schützen.
  • Die Erwärmung durch den Induktor hinsichtlich des umgebenden Erdreichs kann z. B. bis auf Temperaturen von ca. 250 C erfolgen. Die Zentriermittel können sowohl separat voneinander ausgebildet sein, als auch miteinander verbunden sein. So ist z. B. eine Netzstruktur denkbar, welche separat von Schalungsrohr und Induktor ausgebildet ist. Auf diese Weise können die Zentriermittel eingebracht werden, bevor der Induktor eingezogen wird. Sie bilden somit ein eigenständiges Bauteil. Um Kosten und Aufwand während der Montage zu sparen, ist es jedoch vorteilhaft, wie dies später noch erläutert werden wird, wenn die Zentriermittel an zumindest einem der beiden Bauteile, nämlich dem Schalungsrohr und/oder dem Induktor befestigt sind.
  • Selbstverständlich kann es auch sein, dass die Zentriermittel zumindest abschnittsweise hohl oder porös ausgebildet sind. So kann das Füllmaterial zumindest teilweise auch in diese Zentriermittel eindringen. Auch kann es von Vorteil sein, wenn während oder nach dem Ausfüllen und während oder vor dem Aushärten des Füllmaterials sich die Zentriermittel zumindest teilweise auflösen. So kann z. B. das Füllmaterial mit einer Temperatur eingebracht werden, welche zur Auflösung der Zentriermittel führt. Damit reichen die Zentriermittel hier für die Funktion der Ausbildung und Definition des Zwischenraums aus bevor das Füllmaterial eingebracht wird. Bei einer solchen Ausführungsform stellen die Zentriermittel keine Schwachstellen mehr in der Umhüllung durch das Füllmaterial dar. Vielmehr wird im Ergebnis das Füllmaterial im Wesentlichen vollständig den Zwischenraum ausfüllen.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung die Zentriermittel, der Induktor und/oder das Füllmaterial eine Temperaturstabilität bis zu ca. 250° C aufweisen. Es kann also sein, dass alle oder nur eins oder nur Teile dieser Bauteile eine entsprechende Temperaturstabilität aufweisen. Bei ca. 250° liegt vorzugsweise die Einsatztemperatur hinsichtlich der notwendigen Erwärmung durch eine erfindungsgemäße Induktionsvorrichtung. Wie zu erkennen ist, muss das Schalungsrohr keine derartige Temperaturstabilität aufweisen, da es ausschließlich für die Ausbildung der Induktionsvorrichtung benötigt wird. Nach der Erfüllung dieser Ausbildungsfunktion sind keine weiteren Schutzfunktionen durch das Schalungsrohr mehr notwendig, so dass ein Defekt des Schalungsrohres nach dem Aushärten des Füllmaterials für die Funktion der Induktionsvorrichtung unerheblich bleibt.
  • Eine erfindungsgemäße Induktionsvorrichtung kann dahingehend weitergebildet werden, dass das Füllmaterial ein fließfähig in den Zwischenraum eingebrachtes und ausgehärtetes Material ist. Wie dies bereits in der Einleitung erläutert worden ist, kann auf diese Weise in besonders kostengünstiger und einfacher Weise die Induktionsvorrichtung hergestellt werden. Insbesondere ist das Material nicht nur fließfähig, sondern auch mittels einer Pumpe förderbar, so dass eine Kraftunterstützung beim Einbringen des Füllmaterials stattfinden kann. Das Aushärten kann z. B. durch Trocknen und/oder durch ein Vernetzen einzelner Bestandteile des Materials erfolgen. Damit wird eine physikalische und/oder chemische Stabilität des Füllmaterials zur Verfügung gestellt, welche den erfindungsgemäßen Schutz des Induktors gewährleistet.
  • Ein weiterer Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung das Füllmaterial zumindest eines der folgenden Materialen aufweist:
    • Zement,
    • Beton,
    • Kunstharz.
  • Bei der voranstehenden Aufzählung handelt es sich um eine nicht abschließende Liste. Insbesondere wird als Material Zement oder Beton bevorzugt, da die Korrelation zwischen der Fließfähigkeit im Einbringen, der Geschwindigkeit des Aushärtens und der physikalischen sowie chemischen Dauerstabilität besonders bevorzugt zu sehen ist. Das Aushärten dieses Füllmaterials kann z. B. durch eine erste Heizphase mit reduzierter Induktionsleistung erfolgen. So kann eine Aushärtetemperatur vorgegeben werden, welche oberhalb der Raumtemperatur bzw. der Temperatur vor Ort und unterhalb der Erwärmungstemperatur im Förderbetrieb der Induktionsvorrichtung liegt. Auf diese Weise wird die Geschwindigkeit der Herstellung einer erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung weiter erhöht.
  • Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einer erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung die Zentriermittel den Abstand zwischen dem Induktor und dem Schalungsrohr in allen radialen Richtungen gleich oder im Wesentlichen gleich ausbilden. Das bedeutet, dass die Abstände bzw. der Zwischenraum in allen radialen Richtungen im Wesentlichen äquidistant ausgebildet sind. Die äquidistante Ausbildung hat den Vorteil, dass wegen der Abhängigkeit der Erwärmungskapazität von dem Abstand von Induktor zum umgebenden Erdreich auf diese Weise eine gleichmäßige Erwärmung der Umgebung stattfinden kann. Wird nun im Wesentlichen in allen radialen Richtungen ein gleicher oder im Wesentlichen gleicher Abstand zur Verfügung gestellt, so kann auch von einer im Wesentlichen gleichen radial umgebenden Erwärmung des Erdreichs und damit des Schwerölreservoirs ausgegangen werden. Diese gleichmäßige Einwirkung stellt sicher, dass die gewünschte Viskositätserniedrigung des umgebenden gelagerten Schweröls erfolgt, ohne dass an manchen Stellen eine zu hohe Viskosität und an anderen Stellen eine zu niedrige Viskosität zur Verfügung gestellt wird. Dieser gleiche Abstand verbessert also die anschließende Förderfähigkeit des erwärmten und damit viskositätsreduzierten Schweröls. Insbesondere bleibt dieser äquidistante Abstand auch über den axialen Verlauf der Induktionsvorrichtung erhalten, wobei dies z. B. durch eine entsprechende Verteilung der Zentriermittel in Umfangsrichtung wie auch in axialer Richtung erfolgt.
  • Ebenfalls von Vorteil kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung der Induktor eine Kupferseele mit einer umgebenden temperaturbeständigen Isolationsschicht aufweist. Insbesondere weist diese Isolationsschicht PEEK (PEEK: polyether ether ketone) und/oder PFA (PFA: Perfluoralkoxy-Polymere) auf. Die Isolationsschicht dient dem Temperaturschutz und dem elektrischen Schutz der Kupferseele im ersten Schritt. So wird sichergestellt, dass keine Beschädigung der Kupferseele beim Einbringen des Füllmaterials erfolgt. Auch kann als Induktor ein im Wesentlichen bekanntes und standardmäßig zur Verfügung stehendes Leiterkabel verwendet werden. Die Temperaturbeständigkeit der Isolationsschicht dient dem weiteren Schutz der Kupferseele und dementsprechend der Reduktion der Einsatztemperatur der Kupferseele, so dass die Induktionsleistung durch die reduzierte Einsatztemperatur verbessert werden kann.
  • Ein weiterer Vorteil wird erzielt, wenn bei einer erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung die Zentriermittel elektrisch isolierend ausgebildet sind. Insbesondere weisen die Zentriermittel PEEK und/oder PFA auf. Solche Zentriermittel können z. B. mithilfe eines Spritzgussverfahrens auf einem der Bauteile befestigt werden. Damit sind die Zentriermittel auch keine Schwachstellen im Füllmaterial, so dass auch hier die gewünschte elektrische und thermische Stabilität zur Verfügung gestellt wird.
  • Vorteilhaft kann es weiter sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung die Form der Zentriermittel an den Kontaktabschnitten zu dem Induktor und/oder zu dem Schalungsrohr reibungsminimiert ausgebildet ist. Dies führt zu einem verbesserten und erleichterten Einbringen des Induktors in das Schalungsrohr. Bei dem Einbringen erfolgt eine Relativbewegung zwischen Induktor und Zentriermittel bzw. zwischen Zentriermittel und Schalungsrohr. Diese Relativbewegung ist durch die Kontaktauslegung zwischen dem Zentriermittel und dem Induktor und dem Schalungsrohr reibungsbehaftet. Die reibungsminimierte Ausbildung reduziert die entstehenden Reibungskräfte, so dass ein erleichtertes und dementsprechend kraftreduziertes Einbringen des Induktors möglich ist. Die Reibungsminimierung kann z. B. durch eine reduzierte Kontaktfläche bzw. einen reduzierten Kontaktabschnitt zur Verfügung gestellt werden. Bevorzugt sind kleine Flächenberührungen, Linienberührungen oder sogar punktförmige oder im Wesentlichen punktförmige Berührungen. So können z. B. Rampen- oder Kugelköpfe als Zentriermittel vorgesehen werden.
  • Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung die Zentriermittel in Umfangsrichtung und/oder in axialer Richtung des Zwischenraums gleichmäßig oder im Wesentlichen gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Unter einer Verteilung ist vorzugsweise eine Beabstandung zu verstehen, bei welcher jeweils zwei Zentriermittel gleich oder im Wesentlichen gleich weit voneinander beabstandet sind. In axialer Richtung sind die Zentriermittel vorzugsweise stufenweise oder helixartig angeordnet. Vorzugsweise erfolgt die gleichmäßige Anordnung symmetrisch oder im Wesentlichen symmetrisch, so dass über den gesamten Umfangsverlauf wie auch über den gesamten axialen Verlauf der Induktionsvorrichtung der Zwischenraum im Wesentlichen mit äquidistanten Abständen ausgebildet werden kann. Ein Durchhängen des Induktors wird auf diese Weise vorzugsweise vollständig vermieden.
  • Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn bei einer erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung zumindest einige Zentriermittel entweder an dem Induktor oder an dem Schalungsrohr befestigt sind. Die Befestigung erfolgt vorzugsweise vor Einbringen des Induktors bzw. des Schalungsrohres in das Erdreich. Damit kann eine Vorkonfektionierung stattfinden, welche den Aufwand beim Einbringen vor Ort in das Schwerölreservoir reduziert. Die Befestigung kann z. B. durch Klebeverbindungen oder durch direktes Aufspritzen der Zentriermittel und Aushärten in der gewünschten Form erfolgen. Dementsprechend gehört zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch ein entsprechend ausgebildeter Induktor mit Zentriermitteln zur Ausbildung einer erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung. Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Schalungsrohr mit innenliegend befestigten Zentriermitteln zur Ausbildung einer erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für die Herstellung einer Induktionsvorrichtung, aufweisend die folgenden Schritte:
    • Einbringen eines Schalungsrohres in eine Bohrung in einem Schwerölreservoir,
    • Einbringen eines Induktors innerhalb des Schalungsrohres, wobei durch Zentriermittel ein Zwischenraum zwischen dem Schalungsrohr und dem Induktor ausgebildet wird,
    • Ausfüllen des Zwischenraums mit einem fließfähigen, aushärtbaren und insbesondere elektrisch isolierenden Füllmaterial und
    • Aushärten des Füllmaterials.
  • Das Einbringen des Schalungsrohres kann z. B. durch mechanische Förderung erfolgen. Der Induktor kann z. B. eingezogen werden, wobei unter anderem ein Zugseil verwendet werden kann, welches innerhalb des Schalungsrohres angeordnet ist. Dabei wird vorzugsweise ein Einziehen gemeinsam mit den Zentriermitteln erfolgen, welche z. B. am Schalungsrohr und/oder am Induktor befestigt sein können. Anschließend wird durch aktive Förderung mithilfe von Pumpen oder Sauganlagen oder durch Schwerkraftförderung das fließfähige Füllmaterial eingebracht. Das Aushärten des elektrisch isolierenden Füllmaterials kann durch Aufheizen auf eine Zwischentemperatur mithilfe der Induktionsvorrichtung erfolgen. Auch ist ein Aushärten über die Zeit möglich.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann dahingehend weitergebildet sein, dass eine Induktionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird. Damit werden die gleichen Vorteile erzielt, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Induktionsvorrichtung erläutert worden sind.
  • Die vorliegende Erfindung wird näher erläutert anhand der beigefügten Zeichnungsfiguren. Die dabei verwendeten Begrifflichkeiten "links", "rechts", "oben" und "unten" beziehen sich auf eine Ausrichtung der Zeichnungsfiguren mit normal lesbaren Bezugszeichen. Es zeigen schematisch:
    • Fig. 1
    eine Darstellung einer Induktionsvorrichtung im Einsatz,
    Fig. 2
    eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung,
    Fig. 3
    eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung
    Fig. 4
    ein schematischer Querschnitt einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung,
    Fig. 5
    ein schematischer Querschnitt einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung,
    Fig. 6
    ein schematischer Querschnitt einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung und
    Fig. 7
    ein schematischer seitlicher Querschnitt einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung.
  • In Fig. 1 ist schematisch dargestellt, wie eine erfindungsgemäße Induktionsvorrichtung 10 eingesetzt werden kann. Sie befindet sich größtenteils unterhalb der Oberfläche einer Gesteinsformation 200, in welcher ein Schwerölreservoir 100 angeordnet ist. Mit dem größten Längenabschnitt in horizontaler Richtung erstreckt sich die Induktionsvorrichtung 10 durch das Schwerölreservoir.
  • Die Ausbildung der Induktionsvorrichtung weist, wie den Ausführungsformen der Fig. 2 bis 7 zu entnehmen ist, jeweils ein zentral angeordneter Induktor 30 im Innenraum eines Schalungsrohres 20 auf. Zwischen dem Schalungsrohr 20 und dem Induktor 30 wird durch eine Vielzahl von Zentriermitteln 50 jeweils ein Zwischenraum 40 ausgebildet. Wie allen Ausführungsformen gemeinsam ist, ist der Zwischenraum 40 ein im Wesentlichen äquidistanter Abstand in radialer Richtung zwischen dem Induktor 30 und dem Schalungsrohr 20.
  • Das Erzeugen einer erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung 10 erfolgt wie nachfolgend schematisch beschrieben. In Fig. 1 ist zu erkennen, dass eine Bohrung in der Gesteinsformation 200 zumindest um eine Knickstelle nach rechts erfolgen muss. Diese Knickstelle muss beim Einbringen des Schalungsrohres 20 von diesem nachgeführt werden. Dementsprechend ist das Schalungsrohr 20 mit einer ausreichenden Flexibilität ausgestaltet, um in vertikaler Richtung, also von oben nach unten in ein Bohrloch eingebracht und innerhalb des Bohrloches in eine horizontale Richtung, also von links nach rechts verschwenkt zu werden. Anschließend wird der Induktor 30 eingebracht, so dass sich über die Zentriermittel 50 der bereits beschriebene Zwischenraum 40 ausbildet. Nachfolgend kann ein Füllmaterial 60 in den Zwischenraum 40 eingebracht werden, vorzugsweise in fließfähiger Form. Das Aushärten des fließfähig eingebrachten Füllmaterials in anschließender Weise finalisiert die Herstellung und das Herstellverfahren der Induktionsvorrichtung 10. Das anschließende Schicksal des umgebenden Schalungsrohres 20 ist für die Funktion der Induktionsvorrichtung 10 unerheblich, da durch das eingebracht und ausgehärtete Füllmaterial 60 die physikalische und/oder chemische Schutzfunktionalität für den Induktor 30 zur Verfügung gestellt wird.
  • Die Fig. 2 und 3 zeigen unterschiedliche axiale Verteilungsmöglichkeiten der Zentriermittel 50. So ist in Fig. 2 eine stufenweise Verteilung der einzelnen Zentriermittel 50 im Axialverlauf angezeigt. Fig. 3 zeigt eine helixförmige Axialverteilung der Zentriermittel 50.
  • Die Fig. 4 bis 6 zeigen unterschiedliche Anordnungsmöglichkeiten mit unterschiedlichen Befestigungen der Zentriermittel 50. Bei der Ausführungsform der Fig. 4 sind die drei Zentriermittel 50 einer Stufe ausschließlich an dem umgebenden Schalungsrohr 20 befestigt. Die Kontaktabschnitte 52 berühren dementsprechend an ihrem nach innen gerichteten Kontaktabschnitt 52 den Induktor 30 und halten es in der gewünschten Position. Fig. 5 zeigt die umgekehrte Ausführungsform, bei welcher die Zentriermittel 50 am Induktor 30 befestigt sind und über Kontaktabschnitte 52 das außen angeordnete Schalungsrohr 20 berühren. Fig. 6 ist die Kombination der Ausführungsformen der Fig. 4 und 5. In allen Fällen befindet sich im Zwischenraum 40 angeordnet das fließfähig eingefüllte und ausgehärtete Füllmaterial 60.
  • Fig. 7 zeigt einen seitlichen schematischen Querschnitt, in welchem zu erkennen ist, dass der Induktor 30 mit einer Kupferseele 32 und einer Isolierschicht 34 ausgebildet ist. Hier ist gut zu erkennen, dass die Zentriermittel 50 sowohl an dem umgebenden Schalungsrohr 20 als auch an dem Induktor 30 befestigt sein können. Hier sind unterschiedliche Formen der Zentriermittel 50 dargestellt. So können z. B. kugel- oder ellipsenkopfförmige Ausbildungen der Zentriermittel 50 eine Reibungsminimierung des Kontaktes mit dem gegenüberliegenden Bauteil erzielen. Auch eine rampenförmige Struktur der Zentriermittel 50 ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung denkbar.
  • Der verwendete Induktor arbeitet nach dem Folgenden Prinzip:
    • Zur Förderung von Schwerstölen oder Bitumen aus den bekannten Ölsand- oder Ölschiefervorkommen ist gewünscht deren Fließfähigkeit erheblich zu erhöhen. Dies kann durch Temperaturerhöhung des Vorkommens (Reservoirs) erreicht werden. Diese Temperaturerhöhung kann wiederum durch den Induktor erfolgen.
  • Dazu werden beispielsweise einzelne Induktorpaare aus Hin - und Rückleiter oder Gruppen von Induktorpaaren in verschiedenen geometrischen Konfigurationen bestromt, um das Reservoir induktiv zu erhitzen. Bei geeigneter Bestromung mit Wechselstrom bildet sich ein elektromagnetisches Feld um den Induktor, das wiederum ins umgebende Erdreich dringt und mittels elektromagnetischer Induktion bestimmte leitfähige Komponenten im Erdreich anregt, z.B. Wasser oder Bitumen oder Kohlenwasserstoffe in beliebigen anderen chemischen Verbindungen.
  • Der Induktor ist gegenüber zumindest Teilen der Lagerstätte als induktive elektrische Heizung wirksam. Bedingt durch die Leitfähigkeit von zumindest Teilen der Lagerstätte, kann diese durch die weitgehend konzentrisch um die beiden möglichst parallel verlaufenden Abschnitte des Induktors erwärmt werden. Bei dem Induktor kann es sich insbesondere um stabförmige metallische Leiter oder um verdrillte metallische Kabel aus einem insbesondere gut leitfähigen Metall handeln, welche als Resonanzkreis ausgebildet werden um das elektromagnetische Feld zu erzeugen.
  • Unter einem Induktor ist insbesondere kein resistiver Heizer zu verstehen, der also bloßer thermischer Strahler wirkt. Der Induktor dagegen erzeugt keine direkte thermische Energie, sondern ein Wechselfeld, welches ins Erdreich dringen kann und erst dort aufgrund der Anregung von Teilchen im Erdreich zu einer Temperaturerhöhung führt.
  • Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims (12)

  1. Induktionsvorrichtung (10) für die Erwärmung eines Ölreservoirs (100), insbesondere eines Schweröl-, Schwerstöl-, oder Bitumen-Reservoirs, aufweisend wenigstens ein Schalungsrohr (20) und zumindest einen Induktor(30), das innerhalb des Schalungsrohres (20) angeordnet ist, wobei zwischen dem Induktor (30) und dem Schalungsrohr (20) ein Zwischenraum (40) ausgebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in dem Zwischenraum (40) über den axialen Verlauf der Induktionsvorrichtung (10) eine Vielzahl von Zentriermitteln (50) angeordnet sind, welche jeweils sowohl das Schalungsrohr (20) als auch den Induktor (30) kontaktieren, wobei der Zwischenraum (40) mit einem Füllmaterial (60) ausgefüllt ist.
  2. Induktionsvorrichtung (10) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Zentriermittel (50), der Induktor (30) und/oder das Füllmaterial (60) eine Temperaturstabilität bis zu ca. 250 °C aufweisen.
  3. Induktionsvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Füllmaterial (60) ein fließfähig in den Zwischenraum (40) eingebrachtes und ausgehärtes Material ist.
  4. Induktionsvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Füllmaterial (60) zumindest eines der folgenden Materialien aufweist:
    - Zement,
    - Beton,
    - Kunstharz.
  5. Induktionsvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Zentriermittel (50) den Abstand zwischen dem Induktor (30) und dem Schalungsrohr (20) in allen radialen Richtungen gleich oder im Wesentlichen gleich ausbilden.
  6. Induktionsvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Induktor (30) eine Kupferseele (32) mit einer umgebenden temperaturbeständigen Isolationsschicht (34), insbesondere aufweisend PEEK und/oder PFA, aufweist.
  7. Induktionsvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Zentriermittel (50) elektrisch isolierend ausgebildet sind, insbesondere PEEK und/oder PFA aufweisen.
  8. Induktionsvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Form der Zentriermittel (50) an den Kontaktabschnitten (52) zu dem Induktor (30) und/oder zu dem Schalungsrohr (20) reibungsminimiert ausgebildet sind.
  9. Induktionsvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Zentriermittel (50) in Umfangsrichtung und/oder in axialer Richtung des Zwischenraums (40) gleichmäßig oder im Wesentlichen gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
  10. Induktionsvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zumindest einige Zentriermittel (50) entweder an dem Induktor (30) oder an dem Schalungsrohr (20) befestigt sind.
  11. Verfahren für die Herstellung einer Induktionsvorrichtung (10), aufweisend die folgenden Schritte:
    - Einbringen eines Schalungsrohres (20) in eine Bohrung in einem Ölreservoir (100), insbesondere einem Schweröl-, Schwerstöl-, oder Bitumen-Reservoir,
    - Einbringen eines Induktors (30) innerhalb des Schalungsrohres (20), wobei durch Zentriermittel (50) ein Zwischenraum (40) zwischen dem Schalungsrohr (20) und dem Induktor (30) ausgebildet wird,
    - Ausfüllen des Zwischenraums (40) mit einem fließfähigen und aushärtbaren Füllmaterial (60) und
    - Aushärten des Füllmaterials (60).
  12. Verfahren nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Induktionsvorrichtung (10) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt wird.
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