JPS5869998A - 炭化水素系地下資源の電気加熱方法 - Google Patents
炭化水素系地下資源の電気加熱方法Info
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- JPS5869998A JPS5869998A JP16906781A JP16906781A JPS5869998A JP S5869998 A JPS5869998 A JP S5869998A JP 16906781 A JP16906781 A JP 16906781A JP 16906781 A JP16906781 A JP 16906781A JP S5869998 A JPS5869998 A JP S5869998A
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- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は炭化水素系地下資源の電気加熱方法に関する
。
。
ここでも１う「炭化水素」とは、ペトロリウムまたはオ
イル、オイルサンド（タールサンドともよはれる）【こ
含まれるビチューメン（Ｂｉｔｕｍｅｎ） 、オイルシ
ェルに含まれるケロゲン（Ｋｅｒｏｇｅｎ）を指し、以
下簡略化のためこれら炭化水素をオイルと呼ぶことにす
る。また、「生産」とは、自噴、汲出し、流体移送など
油井から流動性のオイルを取出すことをいう。
イル、オイルサンド（タールサンドともよはれる）【こ
含まれるビチューメン（Ｂｉｔｕｍｅｎ） 、オイルシ
ェルに含まれるケロゲン（Ｋｅｒｏｇｅｎ）を指し、以
下簡略化のためこれら炭化水素をオイルと呼ぶことにす
る。また、「生産」とは、自噴、汲出し、流体移送など
油井から流動性のオイルを取出すことをいう。
地中に存在するオイルが流動性を有する場合は、地表よ
り油層に到達する井戸を堀り、油層に共存するガス圧に
よる自噴、あるいはポンプによる汲上げ、あるいは−万
の井戸より塩水等の液体を圧入し他方の井戸から流出さ
せるなどの方法でオイルを生産することが可能である。
り油層に到達する井戸を堀り、油層に共存するガス圧に
よる自噴、あるいはポンプによる汲上げ、あるいは−万
の井戸より塩水等の液体を圧入し他方の井戸から流出さ
せるなどの方法でオイルを生産することが可能である。
しかし、地中のオイルの流動性か低い場合は、第４ルが
流動するための手段を講じなければ生産できない。オイ
ルを流動化させるための一般的な方法は、加熱により温
度を上げてオイルの粘度を低Ｆさせる方法で、流動化（
こ適した温度はオイルの個々の性状により異なるが、−
そのために地中の油層を加熱する枠装が生ずる。
流動するための手段を講じなければ生産できない。オイ
ルを流動化させるための一般的な方法は、加熱により温
度を上げてオイルの粘度を低Ｆさせる方法で、流動化（
こ適した温度はオイルの個々の性状により異なるが、−
そのために地中の油層を加熱する枠装が生ずる。
油層の加熱方法として、熱水の注入、高温高圧水蒸気の
注入、地中通紙、地中燃焼法（地中の油層に着火させ空
気を送り燃焼させる）、爆薬の利用などが提唱されてい
るが、後二者は制御が難しく一般性に乏しい。
注入、地中通紙、地中燃焼法（地中の油層に着火させ空
気を送り燃焼させる）、爆薬の利用などが提唱されてい
るが、後二者は制御が難しく一般性に乏しい。
熱水あるいは高温高圧水蒸気注入法は、油側を加熱しオ
イルの流動性を高めると同時に流動化したオイルを地表
へ流出させることも可能であるが、油層に裂は目などの
通過抵抗の低い個所が存在すると、その個所ばかりを通
り抜は全体に拡散しないおそれがあり、反対に油層が固
く 密な場合は熱水あるいは蒸気が拡散せず温度が上昇
しかたい。
イルの流動性を高めると同時に流動化したオイルを地表
へ流出させることも可能であるが、油層に裂は目などの
通過抵抗の低い個所が存在すると、その個所ばかりを通
り抜は全体に拡散しないおそれがあり、反対に油層が固
く 密な場合は熱水あるいは蒸気が拡散せず温度が上昇
しかたい。
通電加熱法は油層に複数の井戸を測り、これら井戸に電
極を設置し、各電極間に電位差を与えて油ＪｗＯ導亀性
を利用して加熱するので、油層に裂は目があったり、あ
るいは固く 桁であっても全 体を加熱しやすい利点が
ある。しかし、流動化したオイルを取り出すには別の手
段が必要である。
極を設置し、各電極間に電位差を与えて油ＪｗＯ導亀性
を利用して加熱するので、油層に裂は目があったり、あ
るいは固く 桁であっても全 体を加熱しやすい利点が
ある。しかし、流動化したオイルを取り出すには別の手
段が必要である。
そこで、オイル生産の効率を上げる方法として、まず通
電法により油層を加熱し、油層が軟化した時に熱水ある
いは高温高圧水蒸気を注入して加熱を続けるとともに流
動化したオイルを取り出す方法が考えられている。
電法により油層を加熱し、油層が軟化した時に熱水ある
いは高温高圧水蒸気を注入して加熱を続けるとともに流
動化したオイルを取り出す方法が考えられている。
この装置を模型的に示せば第１図のごとく電極装置が配
置１１される。弔１図において、（１）Ｑηは鋼管で作
られたケーシング、（２）（６）はケーシング（１）Ｑ
勘に接合された絶縁物、（３）（至）は絶縁物（２）（
２）に接合されたｌＩ！Ｌ＊、 （４） （１４１は電
極（ｊ）（至）に電流を送るケーブルでこれを併せて電
極装置とよぶ。（５）は電源装置１（６）はオイルサン
ド層、（７）は電極（３） ＯＪの間の電流、（８）は
地上、（９）はオイルサンド上層、０１はオイルサンド
Ｆ鳩である。オイルサンド層（６）に埋設した電極（３
）倶に地上の１ｔｓｔ装置（５）よりケーブル（４）
０４１を通じて鴫圧が印加されると、オイルサンド層（
６）中の電気抵抗に応じて電流（７）が流れてジュール
熱が発生しオイルサンド層（６）が加熱される。ケーブ
ル（４）軸は場合によっては省略され、ケーシング（１
）αηに直接電流を流す場合もある。
置１１される。弔１図において、（１）Ｑηは鋼管で作
られたケーシング、（２）（６）はケーシング（１）Ｑ
勘に接合された絶縁物、（３）（至）は絶縁物（２）（
２）に接合されたｌＩ！Ｌ＊、 （４） （１４１は電
極（ｊ）（至）に電流を送るケーブルでこれを併せて電
極装置とよぶ。（５）は電源装置１（６）はオイルサン
ド層、（７）は電極（３） ＯＪの間の電流、（８）は
地上、（９）はオイルサンド上層、０１はオイルサンド
Ｆ鳩である。オイルサンド層（６）に埋設した電極（３
）倶に地上の１ｔｓｔ装置（５）よりケーブル（４）
０４１を通じて鴫圧が印加されると、オイルサンド層（
６）中の電気抵抗に応じて電流（７）が流れてジュール
熱が発生しオイルサンド層（６）が加熱される。ケーブ
ル（４）軸は場合によっては省略され、ケーシング（１
）αηに直接電流を流す場合もある。
すなわちこの方法に使用する電極装置のケーシングは鉄
製の円筒で作られており、鉄製の円筒自体に電気を通す
か円筒内部に別に電線を通して電気を導くように構成さ
れている。
製の円筒で作られており、鉄製の円筒自体に電気を通す
か円筒内部に別に電線を通して電気を導くように構成さ
れている。
しかし油層の深さは数百メートルにも達しこれにとどく
電極を挿入すること擾こなれば、このような電極に電流
を通じるために円筒自体および電線に生じる発熱が相当
大きくなる。これら発熱は油層を加熱することには役立
たず損失となり加熱効率を低下させる。
電極を挿入すること擾こなれば、このような電極に電流
を通じるために円筒自体および電線に生じる発熱が相当
大きくなる。これら発熱は油層を加熱することには役立
たず損失となり加熱効率を低下させる。
円筒は磁性材であるので磁気的飽和を考（９）せねばな
らず、円筒内部に発生する損失を計算することは困難で
あるが概路次の関係がある。
らず、円筒内部に発生する損失を計算することは困難で
あるが概路次の関係がある。
円筒自体に電気を通す場合は表皮効果のため電流は円筒
の表面近くに集中して流れる。ａ気的飽和がないものと
してとり扱うと電流は表面より電流浸透深さまでの間に
集中して流れていると考えて等価抵抗を計算することが
できる。
の表面近くに集中して流れる。ａ気的飽和がないものと
してとり扱うと電流は表面より電流浸透深さまでの間に
集中して流れていると考えて等価抵抗を計算することが
できる。
ａ−ｐ・□ ・・・・・・・・・（２）π（ｄ−１）Ｘ
δ 一般的にｄ＞ａであるのでｄ−δ＝ｄごするとａ二 電
流浸透深さ〔１〕 ｐ： 円筒の比抵抗〔μＤｔｙｘ） μ、二 円筒の比透磁率〔−〕 ｆ： 電源周波数（Ｅｚ ） Ｒｔ＝ 円筒の等価抵抗〔Ω〕 ｌ二 円筒の長さ〔１〕 ｄ： 円筒の外径〔１〕 Ｐ二 円筒に発生する損失（Ｗ） ■・： 電流 （ム〕 円筒に発生する損失は周波数の平方根に比例するこ亡が
わかる。
δ 一般的にｄ＞ａであるのでｄ−δ＝ｄごするとａ二 電
流浸透深さ〔１〕 ｐ： 円筒の比抵抗〔μＤｔｙｘ） μ、二 円筒の比透磁率〔−〕 ｆ： 電源周波数（Ｅｚ ） Ｒｔ＝ 円筒の等価抵抗〔Ω〕 ｌ二 円筒の長さ〔１〕 ｄ： 円筒の外径〔１〕 Ｐ二 円筒に発生する損失（Ｗ） ■・： 電流 （ム〕 円筒に発生する損失は周波数の平方根に比例するこ亡が
わかる。
また円筒内部の電線に電流を通す場合は電線に発生する
損失と円筒内部に発生するヒステリシス損および渦流損
を考えねばならず非常に複雑であるが概路次のごとく表
わせる。
損失と円筒内部に発生するヒステリシス損および渦流損
を考えねばならず非常に複雑であるが概路次のごとく表
わせる。
Ｐ≧に、 Ｉ” ＋ Ｋ２ｆ”Ｉ” ・・・・・・・
・・（４）１に１： 周波数に対してほぼ一定な定数に
！： 定数 ａ： 定数 ｎ ＝ ０．５〜１．０ ｍ： 定数 ｍ ＝ Ｌ、Ｓ 〜１．８式（４）ｖ第１
項は電線に発生する損失である。電線は損失を減少させ
るため太いものを使用するので損失はあまり大きな値と
はならない。しかし厳密蕃こいえは表皮効果による電流
のかたよりがあり、その損失は周波数の関数となり周波
数が高い方が損失も大きくなる傾向をもつが、一応定数
として取り扱かえるものとした。
・・（４）１に１： 周波数に対してほぼ一定な定数に
！： 定数 ａ： 定数 ｎ ＝ ０．５〜１．０ ｍ： 定数 ｍ ＝ Ｌ、Ｓ 〜１．８式（４）ｖ第１
項は電線に発生する損失である。電線は損失を減少させ
るため太いものを使用するので損失はあまり大きな値と
はならない。しかし厳密蕃こいえは表皮効果による電流
のかたよりがあり、その損失は周波数の関数となり周波
数が高い方が損失も大きくなる傾向をもつが、一応定数
として取り扱かえるものとした。
式（４）のＩｎ２項は円筒内部に発生するヒステリシス
撫および渦流損により発生する損失である。円筒が磁性
材であるのでこれらの損失を数学的に求めることは困難
であるが、実験およびコンピュータによる計算によれば
損失は周波数の０．５〜１．０乗、電流のり、Ｓ〜１．
８乗に比例することがわかっている。
撫および渦流損により発生する損失である。円筒が磁性
材であるのでこれらの損失を数学的に求めることは困難
であるが、実験およびコンピュータによる計算によれば
損失は周波数の０．５〜１．０乗、電流のり、Ｓ〜１．
８乗に比例することがわかっている。
また、式（４）の第１項の電線に発生する損失は電線を
太くすることによっである程度小さくおさえることが可
能であるが、式（４）の第２項の円筒内部に発生する損
失は周波数と電流値によってきまり式（４）の第１項に
対して無視できない程度の大きさになるものである。
太くすることによっである程度小さくおさえることが可
能であるが、式（４）の第２項の円筒内部に発生する損
失は周波数と電流値によってきまり式（４）の第１項に
対して無視できない程度の大きさになるものである。
以上より１１ａ、極に発生する損失は電流値に依存する
ことはもちろんであるが、周波数にも依存し周波数を丁
げれば小さくすることができることが理ｐＩ＃される。
ことはもちろんであるが、周波数にも依存し周波数を丁
げれば小さくすることができることが理ｐＩ＃される。
第２図は油側に電極を挿入し通販加熱する場合の電気抵
抗の変化の様子を示す一例である。通電加熱初期は油層
のｍ＆が低いので電気抵抗は烏いが、加熱が進み油層の
温度が上昇するにつれて電気抵抗は低くなる。
抗の変化の様子を示す一例である。通電加熱初期は油層
のｍ＆が低いので電気抵抗は烏いが、加熱が進み油層の
温度が上昇するにつれて電気抵抗は低くなる。
第３図は第２図のごとく電気抵抗か変化する負荷に一定
な電力を供給する場合の電極＠暑こ印加する地圧とＷＩ
ｔ＄ｉを流れる電流の関係を示したものである。通電加
熱初期においては地圧を高くせねば電流か流れない状態
であるが、一定電力を得るためには高電圧、低翫流の特
性をもつ。通電加熱後期においては逆に低電比、大電流
の特性をもつ。
な電力を供給する場合の電極＠暑こ印加する地圧とＷＩ
ｔ＄ｉを流れる電流の関係を示したものである。通電加
熱初期においては地圧を高くせねば電流か流れない状態
であるが、一定電力を得るためには高電圧、低翫流の特
性をもつ。通電加熱後期においては逆に低電比、大電流
の特性をもつ。
前に述べたごとく翫極内に発生する損失は電流の２乗に
比例する場合と、２乗に比例する項と１．６〜１．８乗
ｆこ比例する項との和の場合があり、いずれの場合も通
電加熱初期の電流が低い期間は比較的小さく、商用周波
数を用いてもその占める割合が小さいのであまり問題と
ならない。しかし、通電加熱後期の電流の大きな領域で
は電極に発生する損失が大きくなり、加熱効率をいちじ
るしく低下させてしまう。このような損失の大きな領域
では低い周波数を用いて損失の低減をはかるのが得策で
ある。
比例する場合と、２乗に比例する項と１．６〜１．８乗
ｆこ比例する項との和の場合があり、いずれの場合も通
電加熱初期の電流が低い期間は比較的小さく、商用周波
数を用いてもその占める割合が小さいのであまり問題と
ならない。しかし、通電加熱後期の電流の大きな領域で
は電極に発生する損失が大きくなり、加熱効率をいちじ
るしく低下させてしまう。このような損失の大きな領域
では低い周波数を用いて損失の低減をはかるのが得策で
ある。
電ｉ円筒内に発生する損失は周波数については平方根に
比例する場合と定数項と０，６〜１．０乗に比例する項
との和で表わされる場合があるが、いずれの場合も低い
周波数にすることによって大幅な損失の低減がはかれる
。しかし、周波数を極度に低くすると、例えば直流の場
合を考えると損失は減少するが、電食や電気分解が発生
し非常に不都合である。土中および油側内においてはそ
の中−こ含まれる水分や塩分等のイオン物質のため、周
波数が低くなると電食や電気分解が発生する。商用周波
数においてはこれらの発生はみられないが、周波数が低
い場合について考えると、１ｏ Ｈｚ程度になると礒気
分解り発生がみられ、周波数が低くなるにつれて影−か
大きくなるが、６Ｈｚ程度までは実用的に開−とならな
い。さらに周波数を下げると電食の発生がみられ０，１
．ｔｈ程度になるとその影愉はきわめて大きいが、実用
に耐えられないことはない。これら電食や電気分解の様
子は土中゛および油層内の状態によって大きく変化する
ので、最適周波数もそれによって異なってくるが、一般
的にみて損失をできるだけ少くし、かつ、電食や眠気分
解の発生をおさえるための／最適周波数は０．１〜１０
Ｈｚ の範囲のなかにみいだすことができる。
比例する場合と定数項と０，６〜１．０乗に比例する項
との和で表わされる場合があるが、いずれの場合も低い
周波数にすることによって大幅な損失の低減がはかれる
。しかし、周波数を極度に低くすると、例えば直流の場
合を考えると損失は減少するが、電食や電気分解が発生
し非常に不都合である。土中および油側内においてはそ
の中−こ含まれる水分や塩分等のイオン物質のため、周
波数が低くなると電食や電気分解が発生する。商用周波
数においてはこれらの発生はみられないが、周波数が低
い場合について考えると、１ｏ Ｈｚ程度になると礒気
分解り発生がみられ、周波数が低くなるにつれて影−か
大きくなるが、６Ｈｚ程度までは実用的に開−とならな
い。さらに周波数を下げると電食の発生がみられ０，１
．ｔｈ程度になるとその影愉はきわめて大きいが、実用
に耐えられないことはない。これら電食や電気分解の様
子は土中゛および油層内の状態によって大きく変化する
ので、最適周波数もそれによって異なってくるが、一般
的にみて損失をできるだけ少くし、かつ、電食や眠気分
解の発生をおさえるための／最適周波数は０．１〜１０
Ｈｚ の範囲のなかにみいだすことができる。
次に通電加熱設備として考える場合、通電加熱の全期間
にわたって低い周波数を用いると、通電初Ｊ９１ｖｗ、
圧の高い時期から通電後期の電流の大きい時期までを満
たすものとしなければならないので、周波数変換器は高
電圧、大電流のものとなり非常に大きな容量になる。通
電初期は電流が小さく電極（こ発生する損失も小さいの
で、商用周波数を用いても実用的に問題とならないので
、この時期は商用周波数を用いる。そして、通−後期の
電流が大きく損失も大きい時期は低周波数を用いるのが
得策である。このようにすると、周波数変挾器は低電圧
、大電流のものでよく設備に見合った容りのものとする
ことができる。
にわたって低い周波数を用いると、通電初Ｊ９１ｖｗ、
圧の高い時期から通電後期の電流の大きい時期までを満
たすものとしなければならないので、周波数変換器は高
電圧、大電流のものとなり非常に大きな容量になる。通
電初期は電流が小さく電極（こ発生する損失も小さいの
で、商用周波数を用いても実用的に問題とならないので
、この時期は商用周波数を用いる。そして、通−後期の
電流が大きく損失も大きい時期は低周波数を用いるのが
得策である。このようにすると、周波数変挾器は低電圧
、大電流のものでよく設備に見合った容りのものとする
ことができる。
第１図は通亀加熱用鴫極装置によりオイルサンド側を加
熱する状態を模型疋に示した構成図、第２図は通電によ
り電極間の抵抗値が通電時間をともに低下していくこと
を示した説明図、第８図は通電加熱電力を一定とする場
合、電極間に印加する電圧および電極に流れる電流の関
係が通電時間と共に変化する様子を示した説明図である
。 図中、（３）、Ｏ，ｌは電極、（５）は電源、（６）は
オイルサンド層、（７）は電流である。 代 理 人 葛 野 信 − 第１図 、丁
熱する状態を模型疋に示した構成図、第２図は通電によ
り電極間の抵抗値が通電時間をともに低下していくこと
を示した説明図、第８図は通電加熱電力を一定とする場
合、電極間に印加する電圧および電極に流れる電流の関
係が通電時間と共に変化する様子を示した説明図である
。 図中、（３）、Ｏ，ｌは電極、（５）は電源、（６）は
オイルサンド層、（７）は電流である。 代 理 人 葛 野 信 − 第１図 、丁
Claims (2)
- （１）炭化水素系地下資源に埋設された一対の覗極に電
圧を印加して上記地下資源内憂こ電流を流し、電気エネ
ルギーによって上記地下資源を加熱昇温するものにおい
て、通電加熱初期の上記地下資源の温度が低い期間は５
０１１ｚあるいは６ＤＨ２の商用周波数を用いて加熱し
、通電加熱後期の上記地下資源の温度が高い期間は商用
周波数より低い周波数を用いるようにした炭化水素系地
下資源の電気加熱方法。 - （２）通−加熱後期の周波数はｏ、ＩＨｚ〜１０ Ｈｚ
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
炭化水素系地下資源の電気加熱方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16906781A JPS6053159B2 (ja) | 1981-10-20 | 1981-10-20 | 炭化水素系地下資源の電気加熱方法 |
| CA000413724A CA1196572A (en) | 1981-10-20 | 1982-10-19 | Method of electrically heating underground hydrocarbon deposits |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16906781A JPS6053159B2 (ja) | 1981-10-20 | 1981-10-20 | 炭化水素系地下資源の電気加熱方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5869998A true JPS5869998A (ja) | 1983-04-26 |
| JPS6053159B2 JPS6053159B2 (ja) | 1985-11-22 |
Family
ID=15879712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16906781A Expired JPS6053159B2 (ja) | 1981-10-20 | 1981-10-20 | 炭化水素系地下資源の電気加熱方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6053159B2 (ja) |
| CA (1) | CA1196572A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0628567A (ja) * | 1992-05-14 | 1994-02-04 | Sanden Corp | 商品収納装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5456318B2 (ja) * | 2005-10-24 | 2014-03-26 | シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ | 液体流の水素化処理による閉塞性組成物の除去方法 |
| GB2461362A (en) * | 2006-10-20 | 2010-01-06 | Shell Int Research | Systems and processes for use in treating subsurface formations |
-
1981
- 1981-10-20 JP JP16906781A patent/JPS6053159B2/ja not_active Expired
-
1982
- 1982-10-19 CA CA000413724A patent/CA1196572A/en not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0628567A (ja) * | 1992-05-14 | 1994-02-04 | Sanden Corp | 商品収納装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6053159B2 (ja) | 1985-11-22 |
| CA1196572A (en) | 1985-11-12 |
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