JPS603389A - 炭化水素地下資源電気加熱用電極支持導管およびその製法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、炭化水素地下資源電気加熱用電極支持導管
に関するものであり、とりわけ、電気加熱法により炭化
水素地下資源を採取する際に用いられる電気絶縁体を被
覆した電気加熱用電極支持導管およびその製法に関する
ものである。

本ａ明細書において、炭化水素地下資源とは、メイルサ
ンドまたはクールサンドに含まれるビチューメン（Ｂｉ
ｔｕｍｅｎ　）のことをいい、以下特記しない限りオイ
ルサンドという。

近年、石油資源の高騰にともない、カナダ、ベネズエラ
等の地下にＷＭされでいるオイルサンド層からオイル分
を採取することが、本格的に行なわれつつある。このオ
イルサンド層は通常地下数１００ｍの地中に厚さ約ＳＯ
ｍ程度の層をなして存在するが、このオイルサンドは粘
度が高いため常温で汲み上げて採取することができず、
それゆえ従来は、オイルサンド層に加熱水蒸気を注入し
てオイル分の温度を上昇さぜ、その粘度を低下させて汲
み上げる方法が採用されていた。しかしながら、この方
法では効率がわるくコスト高となるため、より生産性の
高い方法として、下端部に電極部を支持した鋼管または
ステンレス鋼管でなるｌ対の導管を、その電極部がオイ
ルサンド層に位置するように、かつ約３θ〜２θθｍの
間隔で地中に埋設し、両電極間に数洒〜数千ボルトの電
圧を印加し、ジュール熱によりオイルサンド層の温度を
上昇させ、オイルサンドの粘度を低下させて採油する方
法が提案された。

この後者の採油方法において、オイルサンド層の比抵抗
は上部地層の比抵抗よりも数倍高いため、導管の地層部
に埋設される部分を電気絶縁体で被覆し、電流が上部地
層を流れないようにしなければならない。もし、電気絶
縁体で被覆しないと電流は地Ｊ※部を流れ、オイルサン
ド層に埋設した電極間に電流が流れなくなる。したがっ
て、このような特殊な条件下での使用に耐えうる電気絶
縁体を被蔓した電極支持導管を開発する要求が急激に高
まってきている。

かような電気絶縁体が具備していなければならない特性
としては、 （ａ）　常温はもちろんオイルサンド層のオイル粘度を
低下させつる約Ｊ　Ｏ’０℃の温度においても数ｒ〜数
千ボルトの耐電圧特性ならびにｉｏ”Ω−儂以上の体積
固有抵抗値を有すること、 （１））　オイルサンド層中に含まれている水がオイル
サンド層の粘度を低下させうる約３００℃の温度に加熱
させるため、約３００℃の熱水に耐えうろこと、および （Ｃ）　電、極を懸垂できる機械的強度ならびに導管の
下端に支持懸垂した電極を埋設穴を通してオイルサンド
層に埋設する際、穴壁に接触して破損を起こさない程度
の機械的衝撃強度を有すること。

などが要求される〇 この発明は、以上の要求に応えるべくなされたもので、
耐電圧特性、耐熱性、機械的強度にすぐれた炭化水素地
下資源電気加熱用電極支持導管を提供するこ（！：ニラ
的とするものである０以下、この発明について詳しく述
べる。

本発明者らは、前記（ａ）〜（ｅ）のすべての特性を具
備する電気絶縁体を被覆した１ｕ極支持導管を開発すべ
く鋭意研究を重ねた結果、金属導管の外周面ｌこ、ポリ
エーテルエーテルケトン樹脂のフィルムき、ポリエーテ
ルスルホン樹脂（以下、　ＰＥＳと略称する）あるいは
ポリスルホン樹脂（以下、ＰＳＵと略称する）を含浸処
理したガラス繊維を交互に巻きつけ、その外周を金型を
用いて押さえ温度３３０−１１３０℃、圧力／θ〜λθ
ＯＫ９／ｃｒｒＬ２の条件でポリエーテルエーテルケト
ン樹脂、およびＰＫｓ　するいはＰＳＵ’ｉ＝加熱加圧
溶融して成形することにより、前記（ａ）〜（ｅ）のす
べての特性を具備する電気絶縁体を被覆した電極支持導
管が得られることを見出し、この発明を完成するにいた
った。

この発明は、加熱加圧成形されたポリニーデルエーテル
ケトン樹脂フィルム層と、ポリエーテルスルホン樹脂ま
たはポリスルホン樹脂含浸ガラス繊維層との交番する複
数層からなる電気絶縁体を金属導管の外周面に備えるこ
とを特徴とする、炭化水素地下資源電気加熱用電極支持
導管に存する。

この発明はまた、金属導管の外周面に、ポリエーテルエ
ーテルケトン樹脂フィルムと、ポリエーテルスルホン樹
脂丈たはポリスルポン樹脂で含浸処理されたガラス繊維
を交互に複数回巻きっ０、その外周を温度、ｙｓｏ〜ダ
５０℃、圧力１０〜λθθρ偏２で加熱加圧成形された
電気絶縁体を備えることを特徴とする、炭化水素地下資
源１ｄ気加熱用電極支持導管の製法にも存する。

えは英国インベリアルケミカルインダストリーズ社によ
って開発された芳香族ポリエーテルエーテポリエーテル
エーテルケトン卵胛１は、厚さが０、θ／〜０．す０１
１！、好ましくはｏ、ｑ、２、〜・０．３０ｖＩＴＡの
フィルムが用いられる。厚さがＯ０θ／鮎劣り小さいフ
ィルムの場合は、フィルムとフィルムの層間あるいはフ
ィルト、とガラス繊維の層間に隙間を生じないように巻
くためにかける張力によりフィルムが切断しでし才い、
フィルムを金属導管に巻きつけることができない。厚さ
がＯ，ダＯｗより厚いフィルトの場合は、フィルムの弾
性反発力が大きく、フィルムの層間を密着させて巻きつ
けることができないため、フィルムとフィルムの層間お
よびフィルムとカラス繊維の層間ζこ隙間を生じ、加熱
加圧成形時に、絶縁体内部に気泡をまきこみ、耐熱水性
および電気特性のすぐれた絶縁体を得ることができない
。

ガラス繊維としては、クロス、テープ、ロービングおよ
びマットなど金属導管に巻回できる形状のものが用いら
れる。ガラス繊維に含浸処、Ｉ！Ｔ１するＰＥＳは次の
化学構造式で表わされ、 （商品名：ビクタレソクスＰ　Ｆ、　Ｓ　、、英国工Ｃ
工社）また、ＰＳＵは次の化学構造式で表わされるご（
商品名ニューデルＰ／７θθ、米国Ｕｃｃ社）（商品名
ニアステル３１−θ、米国３Ｍ社）これらのＰＥＳある
いはＰ、Ｓ　Ｕ　：ｒ、カラス繊維に含浸処理するため
、これらを溶剤に溶解し、ワニスとして用いる。前記ワ
ニスの溶剤としては、塩化メチレン、ジメチルポルムア
ミド、Ｎ−メチル−λ−ピロリドン、シクロヘキサノン
、トリクロルエチレン、／、、２−ジクロルエタン、ト
ルエン、キシレン、メチルエチルケトンおよびジオキサ
ンなどを適宜選択して用いる。

金属導管さしては、耐食性にすぐれ、良好な電気伝導性
を有する鋼管またはステンレススチール管等が好適であ
る。導管の長さは地中のオイルサンド層の存在する深さ
に応じて定められるが、通常２０θ〜乙θ０．程度が必
要である〇ついで、電極支持導管の製造工程について述
べる。まず、金属導管にポリエーテルエーテルケトン樹
脂のフィルムＬ１ＰルＳあるいはＰＳＵノ’７ニスを含
浸処理しＰＥＢあるいはＰＢＨの含有率が２θ〜５０重
量％のガラス繊維を交互に巻きつけたのち、その外周面
を金型を用いてｌｏ−２０パμ♂ノ圧力で加圧するとと
もに、３５０〜１Ｉｓｏ℃の温度に加熱し、ポリエーテ
ルエーテルケトン樹脂と上記ｐｐｓあるいはＰＳＵ’Ｅ
溶融してカラス繊維と一体化することにより絶縁体を形
成することができる。加熱溶融温度が３５θ℃より低い
場合は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂の溶融粘度が
大きく、絶縁体内部の気泡がぬけず、耐熱水性および電
気特性のすぐれた絶縁体を得ることができない。加熱溶
融温度がｑｓｏ℃より高い場合はポリエーテルエーテル
ケトン樹脂およびガラスＲ維に含浸したＰＥＢあるいは
ＰＳＵの熱劣化がおこり、やはり耐熱水性、機械特性お
よび電気特性のすぐれた絶縁体を得ることができない。

この発明によらないで、金属導管の外周面にポリエーテ
ルエーテルケトン樹脂のフィルムとガラス繊維を交互に
巻きつけ、その外周面を金型で押さえ、３５０−ダＳＯ
℃の温度、ｌＯ〜２００にム２の圧力で加熱加圧溶融さ
せてポリエーテルエーテルケトン樹脂とガラスＲ維の複
合材力）らなる絶縁体を形成させた場合は、ポリエーテ
ルエーテルケトン樹脂がガラス繊維の内部にまで含浸さ
れず、絶縁体内部に気泡を生じ、耐熱水性および電気特
性のすぐれた絶縁体を得ることができない。

また、カラス繊維に含浸される熱可塑性樹脂として、ポ
リアミド、ポリカーボネート、ポリフ゛チレンテレフタ
レート、　ＡＢＳ、　Ａｓ、ポリスチレン樹脂を用いた
場合は絶縁体が３００″Ｃの熱水により劣化し、機械特
性および電気特性のすぐれた絶縁体を得ることができな
い。

しかし、金属導管の外周面に、ポリエーテルエーテルケ
トン樹脂フィルムと、耐熱水性熱可塑性樹脂のｐｂｓあ
るいはＰＳＵを含浸したガラス繊維を交互に巻きつけ、
その外周面を金型でおさえ所定の温度と圧力で加熱加圧
成形したこの発明による絶縁体は、？３縁縁内部に気泡
がなく、３θｏ℃の熱水試験に耐えるもの、であり、オ
イルサンド層の電気加熱用ｔ？Ｔ、極支持導管の電気絶
縁体として好適なものとなる。

つぎにこの発明の電気絶縁体で被覆された電極支持導管
の実＃Ｕ態様について図面を参照して述べる０ 第１図は電気絶縁体で被色された電極支持導管の下端部
を示し、電極／を結合支持した金属導管ユの外周面に前
記の方法により形成された絶縁体３を設けてなるもので
ある。

才だ、一般に金属導管スの長さは約コθ０−ＡＯＯｔｎ
が必要であるが、通常の鋼管やステンレス管などの７本
あたりの長さは！ｒ　−！；　Ｏｍであるため、導管単
体を順次接合しながら挿入する。第２図は電気絶縁体で
被覆された金属導管の接合部を示し、Ｐ３縁体３ａを被
層した金属導管２ａと絶縁体３ｂを被覆した金属導管２
ｂを接合する場合、金属導管２ａおよび、２ｂそれぞれ
の端部にテーパネジＳを切り、カップリングＩＬｔ７．
．用いて接合する。その場合、接合部からの漏電を防止
するために接合部、すなわちカップリングダの表面と金
属導管端部にわたって、さらに絶縁体３”ｃ設け、被覆
する。

つぎに、電気絶縁体３，３ａ、３ｂまたは３ｃの被僚方
法およびその性質について実施例および比較例のデータ
をあげてさらに詳細に説明するが、この発明はそれらの
実施例のみに限定されるものではない。

実施例 厚さ０．１０ｍ、＠　３０　ｔｒｒｎのポリエーテルエ
ーテルケトン樹脂フィルムでなるテープを半重ね巻きで
７回、金属導管外周面上に巻回し、その上に厚さ０．２
０鮎、幅３０ｖｓでポリエーテルスルボン樹脂（ｐ、ｈ
ｓ）の含有率が３０重量％のガラス繊維テープを半重ね
巻きで１回巻回した。このポリエーテルエーテルケトン
樹脂フィルムのテープとポリエーテルスルホン樹脂（Ｆ
Ｅｓ）の含有率が３０重量％のガラス繊維テープの巻回
操作をさらにダ回、合計５回繰り返し行い、さらにその
上に厚さ。、１０ｍｍ、幅３０ｍのポリエーテルエーテ
ルケトン樹脂フィルムを半重ね巻きで７回巻回し、厚さ
３．２間のポリエーテルエーテルケトン樹脂々ポリエー
テルスルポン樹脂（ＰＥＡ）を含浸したガラス繊維の複
合層を金属導管外周面に形成させた。ついでこの複合層
を巻回した金属４管をｑつ割の金型内に入れて押さえ、
３ｇθ℃に加熱して、ｌθＯＫ９／、Ｌ２の圧力を加え
、導管上にポリエーテルエーテルケトン（＋？Ｊ脂さポ
リエーテルスルホン樹脂（ＰＦｉＳ）を含浸したガラス
繊維の複合絶縁体の被’９ｆ形成さぜた。

こうして得られた絶縁体の２５℃における付着強度（α
偏２）と耐電圧値（Ｋソー及びその絶縁体を水中に入れ
３００℃ζこ加熱し、３００℃の熱水中でＳＯＯ時間の
熱水試験後、２５℃で測定した付着強度と血ｊ電圧値を
表の実施例／の欄に示す。

実施例　２〜／２ 複合絶縁層の構成および成形条件をそれぞれ表に示すも
のに代え、他は実施例１と同様にして実験を行い、金属
導管外周面に電気絶縁体を形成させ、得られた絶縁体の
特性を表に実施例ス〜１２として示す。

実施例　１３ 実施例１のガラス繊維テープの半重ね巻きに代え、ポリ
エーテルスルホン樹脂（ＦＥＢ）含有率が３０重量％で
太さがθ、ダＯ頭のガラスロービングを用い、ポリエー
テルエーテルケトン樹脂フィルムの上に平行巻きした他
は、実施例１と同様−こして実験を行い、導管外周面に
電気絶縁体を形成させ、得られた絶縁体の特性を表に実
施例１３として示す０ 比較例　／　、　９ 複合絶縁層の構成または成形条件を代え、他は実施例１
と同様にして実験を行い、金属導管外周面にこの発明の
＠回外の条件で電気絶縁体を形成させ、得られた絶縁体
の特性を表に比較例／−９として示す。

／′／ 表に記載した結果から明らかなように、この発明によっ
て電気絶縁体を形成した電極支持導管は、その絶縁体が
電気的性質、機械的性質及び耐熱水性に優れており、電
気加熱法により炭化水素系地下資源を採取するために用
いる電極支持導管として好適なものが得られる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による電極支持導管下端部
の部分縦断面図、第２図は第１図の電極支持導管の接続
格造を示１°縦断面図である。 ／・・電極、２．．２ａ、、２１）−金属２！ン、管１
．？、、？ａ。 ３０．３Ｃ・・電気絶Ｊ１体、ｌ・・ノｌツブリング、
Ｓ・・テーパネジ。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当１４１（分を示
す。 代理人　大　岩　増　ガ１； 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）加熱加圧成形されたポリエーテルエーテルケトン
   樹脂フィルム層と、ポリエーテルスルホン樹脂法たはポ
   リスルホン樹脂含浸ガラス繊維層との交番する複数層か
   らなる電気絶縁体を金属導管の外周面ζこ（Ｉｉｆｉえ
   ることをｌ待機とする、炭化水素地下資源電気加熱用電
   極支持導管。 （ス）　ポリエーテルエーテルケトン樹脂フィルム層の
   厚さがｏ、ｏｉ〜０．ＱＯｒｒｍの範囲である特許請求
   の範囲第１項記載の炭化水素地下資源電気加熱用電極支
   持導管。 （３）金属導管の外周面に、ポリエーテルエーテルケト
   ン樹脂フィルムと、ポリエーテルスルホン樹脂法たはポ
   リスルホン樹脂で含浸処理されたガラス繊維を交互に複
   数回巻きつけ、その外周を温度３、りθ〜ダ５θ℃、圧
   力ｌθ〜２０θ５偏２で加熱加圧成形された電″気絶縁
   体を備えることを特徴とする、炭化水素地下資源電気加
   熱用電極支持導管の製法◇