WO2009027305A2 - Vorrichtung zur 'in situ'-förderung von bitumen oder schwerstöl - Google Patents

Vorrichtung zur 'in situ'-förderung von bitumen oder schwerstöl Download PDF

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    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B2214/00—Aspects relating to resistive heating, induction heating and heating using microwaves, covered by groups H05B3/00, H05B6/00
    • H05B2214/03—Heating of hydrocarbons

Definitions

  • the invention relates to a device for "in situ" conveying of bitumen or heavy oil from oil sands deposits as a reservoir, wherein the reservoir is acted upon by thermal energy for reducing the viscosity of the oil or heavy oil present in the oil sands, to which a electrical / electromagnetic heating is provided.
  • Near-surface oil sands deposits may possibly be mined in the open pit, with subsequent treatment must be carried out to separate the oil.
  • in situ processes are also known in which the introduction of solvents or diluents and / or the heating or melting of the heavy oil or bitumen makes flowability in the reservoir already “in situ”. - Processes are particularly suitable for non-near-surface reservoirs.
  • the most widely used and used "in situ" bitumen mining process is the Steam Assisted Gravity Drainage (SAGD) process, where water vapor that may be added to the solvent is injected under high pressure into the reservoir
  • SAGD Steam Assisted Gravity Drainage
  • the SAGD process starts by typically heating both pipes by steam for 3 months in order first to liquefy the bitumen in the space between the pipes as quickly as possible. Thereafter, the
  • US 2006/0151166 A1 discloses a method for the resistive heating of a heavy oil deposit, in which a tool with electrodes for a three-phase resistive heating of the deposit is provided to reduce the viscosity of the heavy oil.
  • the invention relates to the mining application of a resonantly tuned resonant circuit for the inductive heating of a subsurface oil sand deposit referred to as a reservoir at a depth of up to several hundred meters in an "in situ" oil production process contains a known per se external AC generator for electrical power, which is used to energize a conductor loop.
  • the conductor loop is formed from two or more conductors, which are electrically conductively connected inside or outside the reservoir.
  • the inductance of the conductor loop is partially compensated. This avoids unwanted reactive power.
  • the alternating current conductor generates an alternating magnetic field in the reservoir, through which eddy currents in the reservoir are triggered, which lead to the heating of the same.
  • the total inductance of the conductor loop which is mainly formed by the unwanted self-inductance of the conductor loop and must be compensated to prevent high voltage drop along the lines and to request the generator no reactive power.
  • the desired mutual inductance to the reservoir which allows the flow of electricity and thus the heating of the reservoir
  • the electromagnetic heating process may be combined with a steam process, which for improved permeability and / or conductivity z. B. is fed by an additional electrolytic enrichment. It is also possible to let the steam stimulation through the production pipe at the beginning of the heating phase or later cyclically.
  • a purely electromagnetic-inductive method for heating and conveying bitumen with particularly favorable arrangements of the inductors can be provided. It is essential to place one of the inductors directly above the production pipe, that is, without appreciable horizontal offset. Although it is not possible to completely avoid an offset during the insertion of the boreholes.
  • the offset should in any case be less than 10 m, preferably less than 5 m, which is considered negligible in the corresponding dimensions of the deposit.
  • EMGD Electro-Magnetic. Drainage Gravity
  • FIG. 1 shows a section through an oil sand reservoir with injection and delivery pipe
  • FIG. 2 shows a perspective detail of an oil sand reservoir with an electrical conductor loop extending horizontally in the reservoir
  • FIG. 3 shows a clarification of the electrical compensation of line longitudinal inductances by series capacities
  • FIG. 4 shows a section through a conductor with tubular electrodes of the integrated capacitors
  • FIG. 5 shows a conductor with interleaved tubular electrodes of the integrated capacitors
  • FIG. 6 shows a tubular conductor with integrated capacitors and an apparatus for introducing electrolytes
  • FIG. 7a and 7b the electrical principle of the devices of Figure 4 and Figure 5 as a conventional coaxial arrangement
  • Figure 88 shows a first circuit design of a power generator for an inductive heating circuit, which is suitable for use in Figure 1/2
  • Figure 9 shows a second circuit design 10 shows a third circuit implementation of a power generator for an inductive heating circuit with series connection of clocked inverters.
  • FIG. 11 shows, by combining FIG. 1 with FIG. 2, the prior art of the SAGD method with electromagnetic-inductive assistance,
  • FIG. 12 shows the electrical connection of the inductive sub-conductors in the case of two sub-conductors
  • FIG. 13 shows the electrical connection of the inductive sub-conductors in the case of three sub-conductors with parallel connection of two sub-conductors
  • FIG. 14 shows the electrical connection of the inductive parts with three partial conductors with three-phase current as well
  • Figure 15 to 16 four variants of the new EMGD method with different arrangement of the inductors.
  • an oil sand deposit designated as a reservoir 100 is shown, wherein for the further considerations always a cuboid unit 1 with the length 1, the width w and the height h is taken out.
  • the length 1 may for example be up to some 500 m, the width w 60 to 100 m and the height h about 20 to 100 m. It has to be taken into account that starting from the earth's surface E there can be an overburden of thickness s up to 500 m.
  • an injection pipe 101 for steam or water / steam mixture and a production pipe 102 for the liquefied bitumen or oil are present in known manner in the oil sand reservoir 100 of the deposit.
  • FIG. 2 shows an arrangement for inductive heating. This can be formed by a long, ie some 100 m to 1.5 km, laid in the ground conductor loop 10 to 20, wherein inductor 10 and 20 are side by side at a predetermined distance and connected at the end via an element 15 or 15 'together as a conductor loop ,
  • the element 15 is arranged in particular outside and the element 15 'alternatively within the reservoir 100.
  • the conductors 10 and 20 are led vertically or at a shallow angle through the overburden to the reservoir 100 and are powered by an RF generator 60 that may be housed in an external housing.
  • the conductors 10 and 20 extend at the same depth next to each other, but possibly also one above the other. There is a lateral offset of the conductors 10 and 20.
  • Typical distances between the return and return conductors 10, 20 are 5 to 60 m with an outer diameter of the conductors of 10 to 50 cm (0, 1 to 0.5 m).
  • An electrical double line 10, 20 in FIG. 2 with the typical dimensions mentioned above has a longitudinal inductivity coating of 1.0 to 2.7 ⁇ H / m.
  • the cross-capacitance coating is only 10 to 100 pF / m with the dimensions mentioned, so that the capacitive cross-currents can initially be neglected.
  • wave effects should be avoided.
  • the shaft speed is given by the capacitance and inductance of the conductor arrangement.
  • the characteristic frequency of the arrangement is due to the loop length and the wave propagation speed along the arrangement of the double line 10, 20.
  • the loop length is therefore to be chosen so short that no disturbing wave effects result here.
  • a current amplitude of approximately 350 A is required for low-ohmic reservoirs with resistivities of 30 ⁇ -m and approximately 950 A for high-resistance reservoirs with resistivities of 500 ⁇ -m at 50 kHz .
  • the inductive voltage drop is about 300 V / m.
  • the total inductive voltage drop would add up to values> 100 kV. Such high voltages must be avoided for the following reasons:
  • a controlling power converter is characterized by the apparent power, i. the reverse voltage and current carrying capacity, so that the reduction of the reactive power requirement is indispensable.
  • the electrodes would have to be insulated against the reservoir 100 in a manner requiring high voltage in order to prevent a resistive current flow, which would require large insulation layer thicknesses and would make the electrodes more expensive and their introduction into the reservoir.
  • the peculiarity of compensation integrated in the line is that the frequency of the HF line generator must be matched to the resonance frequency of the current loop. This means that the double line 10, 20 is suitable for heating purposes, i. with high current amplitudes, only at this frequency can be operated.
  • the decisive advantage of the latter approach is that an addition of the inductive voltages along the line is prevented.
  • the operation of this arrangement can be done resonantly at 50 kHz.
  • the occurring inductive and correspondingly capacitive sum voltages are limited to 3 kV.
  • the capacitance values must increase in inverse proportion to the distance-proportional to the distance requirement of the capacitance of the capacitors-in order to obtain the same resonant frequency.
  • FIG. 4 shows an advantageous embodiment of capacitors with capacitance C integrated in the line.
  • the capacitance is formed by cylindrical capacitors C 1 between a tubular outer electrode 32 of a section I and a tubular inner electrode 34 of the section II, between which a dielectric 33 is located.
  • the adjacent capacitor is formed between sections II and III.
  • the dielectric of the capacitor C in addition to a high dielectric strength continue to demand a high temperature resistance, since the conductor in the inductively heated reservoir 100, the temperature of z. B. 250 0 C is located, and the resistive losses in the conductors 10, 20 can lead to further heating of the electrodes.
  • the requirements for the dielectric 33 are met by a large number of capacitor ceramics.
  • the above cylinder capacitors can be realized with the required capacity and have a length of, for example, 1 to 2 m. If the overall length is to be shorter, an interleaving of several coaxial electrodes corresponding to the principle illustrated in FIGS. 5 and 7b is to be provided. Other conventional capacitor designs can also be integrated into the line as long as they have the required voltage and temperature resistance.
  • the entire electrode is already surrounded by insulation.
  • the insulation against the surrounding earth is necessary to prevent resistive currents through the ground between the adjacent sections, in particular in the area of the capacitors.
  • the insulation also prevents the resistive current flow between the return and return conductors.
  • the requirements with respect to the dielectric strength to the insulation are compared to the uncompensated line of> 100 kV dropped in the above example, slightly above 3 kV and thus meet by a variety of insulating materials.
  • the insulation must permanently withstand higher temperatures, which in turn offers ceramic insulating materials.
  • the insulation layer thickness must not be too low, otherwise capacitive leakage currents could flow into the surrounding soil. Insulation thickness greater z. B. 2 mm are sufficient in the above embodiment.
  • FIG. 5 it is shown in FIG. 5 that a plurality of tubular electrodes are connected in parallel.
  • the parallel connection of the capacitors can be used to increase the capacitance or to increase its dielectric strength.
  • FIG. 7b The electrical principle for this is shown in FIG. 7b.
  • an electrolyte introduction can be carried out in sections to specifically increase the heating effect.
  • the compensated electrode is widened by an insulated inner tube 40 with insulated outlet openings 41, 42 and 43.
  • water or an electrically conductive aqueous salt solution or other electrolytes may be introduced into the reservoir to increase the conductivity of the reservoir.
  • the introduced water can be used to cool the conductor. If the outlet openings are replaced by valves, the change in conductivity can take place temporally and spatially in sections.
  • Increasing the conductivity serves to increase the inductive heating effect without having to increase the current amplitude in the conductors.
  • the longitudinal inductance is thus compensated for by means of predominantly concentrated transverse capacitances.
  • the capacitance covering can also be connected to a two-wire line such as, for example,. B. a coaxial line or multi-wire cables anyway over their entire length provide for the compensation of the longitudinal inductances are used.
  • the inner and outer conductors are alternately interrupted at equal intervals, thus forcing the flow of current through the distributed transverse capacitances.
  • a compensated electrode with distributed capacitances in combination with a device for electrolyte introduction can be used.
  • conductor 10 and return conductor 20 can be surrounded by a shield of highly conductive material enclosing both conductors in order to avoid the inductive heating of the surrounding soil of the overburden.
  • a power generator 60 is shown, which is designed as a high-frequency generator.
  • the power generator 60 has a three-phase design and advantageously includes a transformer coupling and power semiconductors as components.
  • the actual, compensated conductor loop 10, 20 is shown abstracted here as an inductor 95.
  • the circuit includes a voltage impressing inverter.
  • the high-frequency generator 60 designed as a power generator according to FIG. 7 can generate powers up to 2500 kW. Typically, frequencies between 5 and 20 kHz are used.
  • FIG. 8 The function of the RF generator 60 already mentioned in connection with FIG. 2 is illustrated in FIG. 8.
  • a three-phase rectifier 70 is activated, which is followed by a three-phase inverter 75 via a line with a capacitor 71, the periodic square wave signals suitable frequency generated.
  • Via a matching network 80 of inductors 81 and capacitors 82 inductors 95 are driven as an output. A waiver of the matching network is possible.
  • a single-phase generator can also be used.
  • Such generators with, for example, 440 KW at 50 KHz are commercially available.
  • FIG. 9 shows a corresponding circuit with three inverters 75, 75 ', 75 "connected in parallel. Connected downstream is an example of a matching network 85 of inductors 86, 86 'and 86''. The matching network 85 as in Figure 8 follow the inductors not shown here. Finally, the function of a series connection of three inverters 75, 75 ', 75 "is realized in FIG. 10, in which higher frequencies and powers are achieved via offset clocking or higher voltages and thus powers are achieved with in-phase clocking.
  • the switched inverters 75, 75 ', 75'' are connected by means of a transformer 80 with inductors 81, 81', 81 '' on the primary side and inductors 82, 82 ', 82''on the secondary side, so that on the Secondary side results in a series connection.
  • the transformer 80 can again be preceded by a quadrature matching the inductors 95.
  • the described HF generators can basically be used as voltage-impressing converters as described or correspondingly as current-impressing converters in reservoirs, where support by steam or not takes place.
  • Reservoirs with low horizontal permeability which are insufficiently vapor permeable, can be widely heated with this method. Even if the electrical conductivity of the reservoir has inhomogeneities-for example, conductive areas that are electrically isolated from the rest of the reservoir, eddy currents can form in these islands and generate Joule heat.
  • conductivity of the reservoir and permeability are related.
  • FIG. 11 which in principle represents a combination of FIGS. 1 and 2 in the projection, the following designations have been selected: 0: cutting oil reservoir, repeated several times on both sides
  • w reservoir width, distance from one well pair to the next (typically 50 to 200 m)
  • h reservoir height, thickness of the geological oil layer (typically 20 to 60 m dl: horizontal distance from A to 1 is w / 2 d2: vertical distance from A and B to a: 0.1 m to 0.9 * h (typically 20 m to 60 m)
  • the arrangement of a partial conductor of the conductor loop directly above the production tube has the advantage that the bitumen in the environment above the production tube is heated in a comparatively short time and thus becomes fluid.
  • This has the effect that, after a comparatively short time (eg 6 months), production begins, which is accompanied by a pressure relief of the reservoir.
  • the pressure of a reservoir is limited and dependent on the thickness of the overburden to prevent break-through of evaporated water (eg 12 bar at 120 m depth, 40 bar at 400 m depth, ). Since the pressure in the reservoir rises due to the electrical heating, the current load for heating must be pressure-regulated. This in turn means that higher heating capacity is only possible after the start of production.
  • FIGS. 12 to 14 The associated electrical interconnection is shown in FIGS. 12 to 14: It is to be distinguished whether two or three sub-conductors are present.
  • A is a first inductive sub-conductor and B is a second inductive sub-conductor to which a converter / high-frequency generator 60 from FIG. 2 is connected.
  • FIG. 13 shows a switching variant in which three inductors are used, two of which carry half the current.
  • A is a first inductive subconductor
  • B is a second inductive subconductor
  • C is a third inductive subconductor, the subconductors B and C being connected in parallel.
  • Other combinations of sub-conductors are possible.
  • Figure 14 shows a switching variant in which three inductors are also used, but which are connected to a three-phase generator and therefore all have the same current load.
  • A is a first inductive subconductor
  • B is a second inductive subconductor
  • C is a third inductive subconductor. All sub-conductors are connected to a three-phase inverter / high-frequency generator.
  • FIGS. 12 to 14 are used in order to realize the arrangements of the inductors in the reservoir described below with reference to FIGS. 15 to 18.
  • an inductor such as inductive sub-conductors A and A ', as a forward conductor and an inductor B or B' serves as a return conductor, said return conductor in this case the same current with a phase shift of 180 ° with respect to the sectional images in the figures 15 and 16 wear
  • an inductor A as a forward and two inductors B and C as a return conductor.
  • the parallel-connected return conductors B, C carry half the current with 180 ° phase shift relative to the current of the Hinleiters A.
  • an inductor can serve as a forward conductor and more than two inductors can serve as a return conductor, with the phase shift of the currents of the Hinleiters to all return conductors
  • three inductors A, B and C can carry the same current intensity and the phase shift between them can be 120 ° in each case.
  • the three inductors A, B, C are the input side fed by a three-phase generator and the output side in a neutral point, which may be inside or outside of the reservoir and the connecting element 15 is connected. It is also possible that the three inductors A, B and C carry unequal amperages and have phase shifts other than 120 °. Current intensities and phase shifts are selected in such a way that it is possible to connect with a neutral point. In this case, at any one time the sum of the forward currents equals the sum of the return currents.
  • FIG. 15 shows a first advantageous embodiment of an EMGD method.
  • a first inductor above the production tube and a second inductor on the line of symmetry.
  • the following designations are selected: 0: cutting oil reservoir, repeats after both
  • Reservoir section 4 Inductive energization by electrical connection at the ends of the inductors (according to FIG. 4)
  • w reservoir width, distance from one well pair to the next (typically 50 to 200 m)
  • h reservoir height, thickness of the geological oil layer (typically 20 to 60 m)
  • dl horizontal distance from A to B (w / 2)
  • d2 vertical distance from B to b: preferably 2 m to 20 m
  • d3 vertical distance from A to b: preferably 10m to 20 m
  • FIG. 16 shows a further advantageous embodiment of an EMGD method. It is a first inductor above the production pipe and a second inductor on the line of symmetry present, but in deviation from Figure 15, two separate circuits are present. The following designations are selected:
  • a ⁇ 1. horizontal parallel inductor of the adjacent one
  • Reservoir section B ⁇ 2. horizontal parallel inductor of the adjacent one
  • Reservoir section 4 Inductive energization by electrical connection at the ends of the inductors (according to FIG. 13).
  • W Reservoir width, distance from one well pair to the next (typically 50 to 200 m)
  • h reservoir height, thickness of the geological oil layer (typically 20 up to 60 m)
  • dl horizontal distance from A to B (w / 2)
  • d2 vertical distance from B to b: preferably 2 m to 20 m
  • d3 vertical distance from A to b: preferably 10 m to
  • FIG. 17 shows a third advantageous embodiment of the invention for an EMGD method.
  • the following designations are selected:
  • W reservoir width, distance from one wellpair to the next (typically 50 to 200 m)
  • h reservoir height, thickness of the geological oil layer (typically 20 to 60 m)
  • dl horizontal distance from A to C (w / 2)
  • d2 vertical distance from A to b: preferably 2 to 20 m
  • d3 vertical distance from C to b: preferably 10 to 20 m.
  • FIG. 18 shows a fourth advantageous embodiment of the invention for an EMGD method. It is a first inductor above the production pipe and has two more side offset inductors, again with a branched circuit. The following designations are selected: 0: Cut-out oil reservoir, repeated several times on both sides b: Production pipe, representation in cross-section
  • Inductor A is located above the production pipe b, the second inductor B is located on the symmetry boundary to the left adjacent part reservoir.
  • the third inductor C is located on the symmetry boundary to the right adjacent part reservoir.
  • An inductor A is located above the production pipe b, the second inductor B is located at the horizontal distance dl of the latter.
  • the third inductor C is also located at the horizontal distance dl but on the other side.

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Abstract

Zur Viskositätserniedrigung von Bitumen oder Schwerstöl in Lagerstätten wird die Lagerstätte mit Wärmenergie beaufschlagt, wobei neben einer Dampfbeaufschlagung nach dem so genannten SAGD-Verfahren insbesondere eine induktive und/oder resistive Heizung vorgesehen sein kann. Erfindungsgemäß wird eine linear ausgedehnte Leiterschleife (10, 15, 20) in vorgegebener Tiefe der Lagerstätte und von einem Hochfrequenzerzeuger mit elektrischer Leistung gespeist, wobei ein Induktivitätsbelag der Leiterschleife (10, 15, 20) jeweils abschnittsweise oder kontinuierlich kompensiert wird. Vorteilhafterweise kann einer der Leiter (10, 15) der Leiterschleife (10, 15, 20) im Wesentlichen senkrecht über dem Förderrohr (102) angeordnet sein. Modellierungen haben gezeigt, das eine Förderanlage ausschließlich mit einer Vorrichtung zur induktiven Beheizung betrieben werden kann (sog. EMGD-Verfahren).

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur „in situ"-Förderung von Bitumen oder Schwerstöl
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur „in si- tu"-Förderung von Bitumen oder Schwerstöl aus Ölsand-Lager- stätten als Reservoir, wobei das Reservoir mit Wärmeenergie zur Viskositätserniedrigung des im Ölsand vorhandenen Bitu- mens oder Schwerstöl beaufschlagt wird, wozu eine elektrische/elektromagnetische Heizung vorgesehen ist.
Oberflächennahe Ölsand-Lagerstätten können gegebenenfalls im Tagebau abgebaut werden, wobei anschließend eine Aufbereitung zur Separation des Öls erfolgen muss. Es sind aber auch „in situ"-Verfahren bekannt, bei dem durch Einbringen von Lö- sungs- bzw. Verdünnungsmitteln und/oder zum anderen durch Aufheizen bzw. Aufschmelzen des Schwerstöls oder Bitumens bereits im Reservoir fließfähig gemacht wird. Die „in situ"- Verfahren sind insbesondere für nicht oberflächennahe Reservoire geeignet.
Das am weitesten verbreitete und angewendete „in situ"-Ver- fahren zur Förderung von Bitumen ist das SAGD(Steam Assisted Gravity .Drainage) -Verfahren . Dabei wird Wasserdampf, der dem Lösungsmittel zugesetzt sein kann, unter hohem Druck durch ein innerhalb des Reservoirs horizontal verlaufendes Rohr eingepresst. Das aufgeheizte, geschmolzene und vom Sand oder Gestein abgelöste Bitumen sickert zu einem zweiten etwa 5 m (Abstand von Injektor - und Produktionsrohr abhängig von Reservoirgeometrie) tiefer gelegenen Rohr, durch das die Förderung des verflüssigten Bitumens erfolgt. Der Wasserdampf hat dabei mehrere Aufgaben gleichzeitig zu erfüllen, nämlich die Einbringung der Heizenergie zur Verflüssigung, das Ablösen vom Sand sowie den Druckaufbau im Reservoir, um einerseits das Reservoir geomechanisch für einen Bitumentransport durchlässig zu machen (Permeabilität) und andererseits die Förderung des Bitumens ohne zusätzliche Pumpen zu ermöglichen. Das SAGD-Verfahren startet, indem typischerweise 3 Monate beide Rohre durch Dampf aufgeheizt werden, um zunächst möglichst schnell das Bitumen im Raum zwischen den Rohren zu verflüssigen. Danach erfolgt die Dampfeinbringung in das Reservoir durch das obere Rohr und die Förderung durch das untere Rohr kann beginnen.
Aus der US 2006/0151166 Al ist ein Verfahren für die resisti- ve Beheizung einer Schweröllagerstätte bekannt, bei dem zur Verringerung der Viskosität des Schweröls ein Werkzeug mit Elektroden für eine dreiphasige resistive Beheizung der Lagerstätte vorgesehen ist. Mit den älteren, nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldungen AZ 10 2007 008 292.6 mit der Bezeichnung „Vorrichtung und Verfahren zur in situ-
Gewinnung einer kohlenwasserstoffhaltigen Substanz unter Herabsetzung deren Viskosität aus einer unterirdischen Lagerstätte" und AZ 10 2007 036 832.3 mit der Bezeichnung „Vorrichtung zur in situ-Gewinnung einer kohlenwasserstoffhalti- gen Substanz" der Anmelderin werden bereits elektrische/elektromagnetische Heizverfahren für eine „in situ"-Förderung von Bitumen und/oder Schwerstöl vorgeschlagen, bei denen insbesondere eine induktive Beheizung des Reservoirs erfolgt.
Ausgehend vom Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung mit geeigneter Konzeption zur elektrisch/ elektromagnetischen Heizung des Reservoirs einer Ölsand- Lagerstätte zu schaffen.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gegenstand der Erfindung ist die bergbauliche Anwendung eines resonant abgestimmten Schwingkreises zur induktiven Erwärmung einer als Reservoir bezeichneten Ölsand-Lagerstätte unter Tage in einer Tiefe von bis zu mehreren 100 Metern in einem „in situ"-Ölproduktionsprozess . Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält dazu einen an sich bekannten externen Wechselstromgenerator für elektrische Leistung, der zur Bestromung einer Leiterschleife dient. Die Leiterschleife wird gebildet aus zwei oder mehr Leitern, die innerhalb oder außerhalb des Re- servoirs elektrisch leitend verbunden sind. Die Induktivität der Leiterschleife ist abschnittsweise kompensiert. Damit ist eine unerwünschte Blindleistung vermieden. Die wechselbe- stromte Leiterscheife erzeugt ein Wechselmagnetfeld im Reservoir, durch das Wirbelströme im Reservoir angeworfen werden, die zur Aufheizung desselben führen.
Bei der Erfindung sind zwei induktive Effekte zu unterscheiden :
Die Gesamtinduktivität der Leiterschleife, die haupt- sächlich durch die unerwünschte Selbstinduktivität der Leiterschleife gebildet wird und kompensiert werden muss, um hohen Spannungsabfall entlang der Leitungen zu verhindern und dem Generator keine Blindleistung abzufordern . - Die erwünsche Gegeninduktivität zum Reservoir, die den Stromfluss und damit das Heizen des Reservoirs ermöglicht
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Aufheizen von unkonventionellem schwerem Öl mit Viskositäten von z. B.
5°API bis 15°API von Temperaturen von 100C Umgebungstemperatur auf bis zu 2800C möglich. Dadurch kann das Öl in einem durch die Verbesserung der Fluidität gravitativen Prozess zur unteren nichtpermeablen Grenzschicht des Reservoirs fließen und von dort mittels bekannter Drainage-Produktionsrohre abfließen, um entweder mittels Anhebepumpen an die Erdoberfläche gepumpt oder durch den im Reservoir durch Beheizung und/oder Dampfeinbringung aufgebauten Druck schwerkraftüberwindend an die Oberfläche gefördert zu werden. Bei der Erfindung kann der elektromagnetische Heizprozess mit einem Dampfprozess kombiniert sein, welcher für eine verbesserte Permeabilität und/oder Leitfähigkeit z. B. durch eine zusätzliche elektrolytische Anreicherung eingespeist wird. Es ist auch möglich, die DampfStimulation durch das Produktionsrohr zu Beginn der Aufheizphase oder später zyklisch erfolgen zu lassen.
In spezifischer Weiterbildung kann ein rein elektromagne- tisch-induktives Verfahren zur Erwärmung und Förderung von Bitumen mit besonders günstigen Anordnungen der Induktoren vorgesehen werden. Wesentlich ist dabei, einen der Induktoren direkt über dem Produktionsrohr, also ohne nennenswerten horizontalen Versatz, zu platzieren. Zwar lässt sich ein Ver- satz bei der Einbringung der Bohrlöcher nicht völlig vermeiden. Der Versatz sollte in jedem Fall kleiner als 10 m sein, vorzugsweise kleiner als 5 m, was bei den entsprechenden Dimensionen der Lagerstätte als vernachlässigbar angesehen wird.
Dabei geht es um die Positionierung der Induktoren, die gerade für ein Förderverfahren ohne Dampf entscheidend sind, sowie um die elektrische Verschaltung der Teilleiter.
Sofern bei der Erfindung ausschließlich auf die elektromagnetische Beheizung abgestellt ist, wird auch vom EMGD (Electro- Magnetic .Drainage Gravity) -Verfahren gesprochen. Beim EMGD- Verfahren geht es um die Positionierung der Induktoren mit einzelnen Teilleitern, die gerade für ein Förderverfahren oh- ne Dampf entscheidend sind, sowie um die elektrische Verschaltung der Teilleiter.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungsbei- spielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Patentansprüchen . Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
Figur 1 einen Schnitt durch ein Ölsand-Reservoir mit Injek- tions- und Förderrohr, Figur 2 einen perspektivischen Ausschnitt aus einem Ölsand- Reservoir mit einer horizontal im Reservoir verlaufenden elektrischen Leiterschleife,
Figur 3 eine Verdeutlichung der elektrischen Kompensation von Leitungslängsinduktivitäten durch Serienkapazitäten,
Figur 4 einen Schnitt durch einen Leiter mit rohrförmigen Elektroden der integrierten Kondensatoren, Figur 5 einen Leiter mit ineinander verschachtelten rohrförmigen Elektroden der integrierten Kondensatoren, Figur 6 einen rohrförmigen Leiter mit integrierten Kondensatoren und einer Vorrichtung zur Elektrolyteinbringung,
Figur 7a und 7b das elektrische Prinzip der Vorrichtungen gemäß Figur 4 und Figur 5 als konventionelle Koaxialanordnung, Figur 88 eine erste schaltungstechnische Ausführung eines Leistungsgenerators für einen induktiven Heizkreis, der für eine Anwendung bei Figur 1/2 geeignet ist, Figur 9 eine zweite schaltungstechnische Ausführung eines Leistungsgenerators für einen induktiven Heizkreis mit Parallelschaltung von Wechselrichtern, Figur 10 eine dritte schaltungstechnische Ausführung eines Leistungsgenerators für einen induktiven Heizkreis mit Reihenschaltung von getakteten Wechselrichtern. Figur 11 durch Kombination von Figur 1 mit Figur 2 den Stand der Technik des SAGD Verfahrens mit elektromagnetisch-induktiver Unterstützung,
Figur 12 die elektrische Verschaltung der induktiven Teilleiter bei zwei Teilleitern, Figur 13 die elektrische Verschaltung der induktiven Teilleiter bei drei Teilleitern mit Parallelschaltung zweier Teilleiter,
Figur 14 die elektrische Verschaltung der induktiven Teillei- ter bei drei Teilleitern mit Drehstrom sowie
Figur 15 bis 16 vier Varianten des neuen EMGD-Verfahrens mit unterschiedlicher Anordnung der Induktoren.
Gleiche oder gleich wirkende Einheiten sind in den Figuren mit gleichen oder sich entsprechenden Bezugzeichen versehen. Die Figuren werden nachfolgend jeweils gruppenweise zusammen beschrieben .
In den Figuren 1 und 2 ist eine als Reservoir bezeichnete Öl- sand-Lagerstätte 100 dargestellt, wobei für die weiteren Betrachtungen immer eine quaderförmige Einheit 1 mit der Länge 1, der Breite w und der Höhe h herausgegriffen wird. Die Länge 1 kann beispielsweise bis zu einigen 500 m, die Breite w 60 bis 100 m und die Höhe h etwa 20 bis 100 m betragen. Zu berücksichtigen ist, dass ausgehend von der Erdoberfläche E ein „Deckgebirge" der Stärke s bis zu 500 m vorhanden sein kann .
Bei Realisierung des SAGD-Verfahrens ist gemäß Figur 1 in bekannter Weise in dem Ölsand-Reservoir 100 der Lagerstätte ein Injektionsrohr 101 für Dampf- oder Wasser/Dampf-Gemisch und ein Förderrohr 102 für das verflüssigte Bitumen oder Öl vorhanden .
In Figur 2 ist eine Anordnung zur induktiven Heizung dargestellt. Diese kann durch eine lange, d.h. einige 100 m bis 1,5 km, im Boden verlegte Leiterschleife 10 bis 20 gebildet werden, wobei Induktorleitungen 10 und 20 nebeneinanderin vorgegebenem Abstand geführt und am Ende über ein Element 15 oder 15' miteinander als Leiterschleife verbunden sind. Das Element 15 ist insbesondere außerhalb und das Element 15' alternativ innerhalb des Reservoirs 100 angeordnet. Am Anfang werden die Leiter 10 und 20 vertikal oder in einem flachen Winkel durch das Deckgebirge hind bis zum Reservoir 100 führt und von einem HF-Generator 60, der in einem externen Gehäuse untergebracht sein kann, mit elektrischer Leistung versorgt. Insbesondere verlaufen die Leiter 10 und 20 in gleicher Tiefe nebeneinander, gegebenenfalls aber auch übereinander. Es ist ein seitlicher Versatz der Leiter 10 und 20 vorhanden.
Typische Abstände zwischen den Hin- und Rückleitern 10, 20 sind 5 bis 60 m bei einem Außendurchmesser der Leiter von 10 bis 50 cm (0, 1 bis 0,5 m) .
Eine elektrische Doppelleitung 10, 20 in Figur 2 mit den vorstehend genannten typischen Abmessungen weist einen Längsin- duktivitätsbelag von 1,0 bis 2,7 μH/m auf. Der Querkapazi- tätsbelag liegt bei den genannten Abmessungen bei nur 10 bis 100 pF/m, so dass die kapazitiven Querströme zunächst vernachlässigt werden können. Dabei sind Welleneffekte zu vermeiden. Die Wellengeschwindigkeit ist durch den Kapazitäts- und Induktivitätsbelag der Leiteranordnung gegeben. Die charakteristische Frequenz der Anordnung ist bedingt durch die Schleifenlänge und die Wellenausbreitungsgeschwindigkeit entlang der Anordnung der Doppelleitung 10, 20. Die Schleifenlänge ist daher so kurz zu wählen, dass sich hier keine stö- renden Welleneffekte ergeben.
Es lässt sich zeigen, dass die simulierte Verlustleistungsdichteverteilung in einer Ebene senkrecht zu den Leitern - wie sie sich bei gegenphasiger Bestromung des oberen und un- teren Leiters ausbildet - radial abnimmt.
Für eine induktiv eingebrachte Heizleistung von 1 kW pro Meter Doppelleitung wird bei 50 kHz eine Stromamplitude von etwa 350 A für niederohmige Reservoirs mit spezifischen Wider- ständen von 30 Ω-m und etwa 950 A für hochohmige Reservoirs mit spezifischen Widerständen von 500 Ω-m benötigt. Die erforderliche Stromamplitude für 1 kW/m fällt quadratisch mit der Anregungsfrequenz, d.h. bei 100 kHz fallen die Stromamplituden auf 1/4 der obigen Werte.
Bei einer mittleren Stromamplitude von 500 A bei 50 kHz und einem typischen Induktivitätsbelag von 2 μH/m beträgt der induktive Spannungsabfall etwa 300 V/m. Mit den oben genannten Gesamtlängen der Doppelleiter 10, 20 würde sich der gesamte induktive Spannungsabfall auf Werte > 100 kV aufsummieren . Solche hohe Spannungen müssen aus fol- genden Gründen vermieden werden:
Ein steuernder Stromrichter ist durch die Scheinleistung charakterisiert, d.h. die Sperrspannung und Stromtragfähigkeit, so dass die Verringerung des Blindleistungsbe- darfs unverzichtbar ist.
Die Elektroden müssten gegen das Reservoir 100 hochspannungsfest isoliert werden, um einen resistiven Stromfluss zu unterbinden, was große Isolationsschichtdicken erfordern und die Elektroden und deren Einbringung in das Re- servoir verteuern würde.
Isolationsprobleme bzw. Überschlagsgefahren insbesondere an den Stromeinleitungspunkten.
Daher ist vorgesehen, die Leitungsinduktivität L abschnitts- weise durch diskret oder kontinuierlich ausgeführte Serienkapazitäten C zu kompensieren, was in Figur 3 schematisch dargestellt ist. Diese Art der Kompensation ist zwar vom Stand der Technik bei Systemen der induktiven Energieübertragung auf translatorisch bewegte Systeme bekannt. Im vorliegenden Zusammenhang ergeben sich dadurch besondere Vorteile.
Eigenart bei einer in die Leitung integrierten Kompensation ist, dass die Frequenz des HF-Leitungsgenerators auf die Resonanzfrequenz der Stromschleife abgestimmt werden muss. Dies bedeutet, dass die Doppelleitung 10, 20 für Heizzwecke zweckmäßig, d.h. mit hohen Stromamplituden, nur bei dieser Frequenz betrieben werden kann.
Der entscheidende Vorteil bei letzterer Vorgehensweise be- steht darin, dass eine Addition der induktiven Spannungen entlang der Leitung verhindert wird. Werden beim oben genannten Beispiel - d.h. 500 A, 2 μH/m, 50 kHz und 300 V/m - beispielsweise alle 10 m je ein Kondensator C1 in Hin- und Rückleiter von 1 μF Kapazität eingebracht, kann der Betrieb dieser Anordnung bei 50 kHz resonant erfolgen. Damit sind die auftretenden induktiven und entsprechend kapazitiven Summen- Spannungen auf 3 kV begrenzt.
Wird der Abstand zwischen benachbarten Kondensatoren C1 verringert, müssen die Kapazitätswerte umgekehrt proportional zum Abstand steigen - bei proportional zum Abstand verringer- ter Anforderung an die Spannungsfestigkeit der Kondensatoren -, um dieselbe Resonanzfrequenz zu erhalten.
In Figur 4 ist eine vorteilhafte Ausführungsform von in die Leitung integrierten Kondensatoren mit jeweiliger Kapazität C gezeigt. Die Kapazität wird von Zylinderkondensatoren C1 zwischen einer rohrförmigen Außenelektrode 32 eines Abschnitts I und einer rohrförmigen Innenelektrode 34 des Abschnitts II gebildet, zwischen denen sich ein Dielektrikum 33 befindet. Ganz entsprechend wird der benachbarte Kondensator zwischen den Abschnitten II und III gebildet.
Für das Dielektrikum des Kondensators C sind neben einer hohen Spannungsfestigkeit weiterhin eine hohe Temperaturbeständigkeit zu fordern, da sich der Leiter im induktiv geheizten Reservoir 100, das eine Temperatur von z. B. 2500C erreichen kann, befindet und die resistiven Verluste in den Leitern 10, 20 zu einer weiteren Aufheizung der Elektroden führen können. Die Anforderungen an das Dielektrikum 33 werden von einer Vielzahl von Kondensatorkeramiken erfüllt.
Beispielsweise weisen die Gruppe der Aluminiumsilicate, d.h. Porzellane, Temperaturbeständigkeiten von mehreren 1000C und elektrische Durchschlagsfestigkeiten von > 20 kV/mm bei Per- mittivitätszahlen von 6 auf. Damit können obige Zylinderkon- densatoren mit der erforderlichen Kapazität realisiert werden und eine Baulänge von beispielsweise 1 bis 2 m haben. Wenn die Baulänge kürzer ausfallen soll, ist eine Ineinander- schachtelung mehrerer koaxialer Elektroden entsprechend dem in den Figuren 5 und 7b verdeutlichten Prinzip vorzusehen. Auch andere übliche Kondensatorbauformen können in die Lei- tung integriert werden, solange diese die erforderliche Span- nungs- und Temperaturbeständigkeit aufweisen.
In der Figur 4 ist die gesamte Elektrode bereits von einer Isolation umgeben. Die Isolierung gegen das umliegende Erd- reich ist notwendig, um resistive Ströme durch das Erdreich zwischen den benachbarten Abschnitten insbesondere im Bereich der Kondensatoren zu verhindern. Die Isolation verhindert weiterhin den resistiven Stromfluss zwischen Hin- und Rückleiter. Die Anforderungen bzgl. der Spannungsfestigkeit an die Isolation sind jedoch gegenüber der unkompensierten Leitung von > 100 kV auf im obigen Beispiel etwas über 3 kV gesunken und damit durch eine Vielzahl von Isolierstoffen zu erfüllen. Die Isolation muss wie bereits das Dielektrikum der Kondensatoren höheren Temperaturen dauerhaft standhalten, wo- mit sich wiederum keramische Isolierstoffe anbieten. Dabei darf die Isolationsschichtdicke nicht zu gering gewählt werden, da sonst kapazitive Leckströme ins umliegende Erdreich abfließen könnten. Isolierstoffdicken größer z. B. 2 mm sind bei obigem Ausführungsbeispiel ausreichend.
Im Einzelnen ist in Figur 5 gezeigt, dass mehrere rohrförmige Elektroden parallel geschaltet sind. Vorteilhafterweise kann die Parallelschaltung der Kondensatoren zur Erhöhung der Kapazität oder zur Erhöhung ihrer Spannungsfestigkeit genutzt werden. Das elektrische Prinzip dazu ist in Figur 7b dargestellt. Bei einer Anordnung gemäß Figur 4 kann abschnittsweise eine Elektrolyteinbringung zur gezielten Steigerung der Heizwirkung erfolgen: In der Figur 6 ist die kompensierte Elektrode um ein isoliertes Innenrohr 40 mit isolierten Austrittsöff- nungen 41, 42 und 43 erweitert. Damit kann beispielsweise Wasser oder eine elektrisch leitfähige wässrige Salzlösung oder andere Elektrolyte in das Reservoir eingebracht werden, um die Leitfähigkeit des Reservoirs zu erhöhen.
Weiterhin kann das eingebrachte Wasser zur Kühlung des Leiters dienen. Werden die Austrittsöffnungen durch Ventile ersetzt, kann die Leitfähigkeitsänderung zeitlich und räumlich abschnittsweise gezielt erfolgen.
Die Erhöhung der Leitfähigkeit dient der Steigerung der induktiven Heizwirkung, ohne die Stromamplitude in den Leitern erhöhen zu müssen.
Bei den Figuren 4 bis 5 erfolgt also eine Kompensation der Längsinduktivität mittels vorwiegend konzentrierter Querkapazitäten: Anstelle mehr oder weniger kurzer Kondensatoren als konzentrierte Elemente in die Leitung einzubringen, kann auch der Kapazitätsbelag den eine Zweidrahtleitung wie z. B. eine Koaxialleitung oder Mehrdrahtleitungen ohnehin über ihre ge- samt Länge bereitstellen zur Kompensation der Längsinduktivitäten verwendet werden. Dazu wird in gleichen Abständen abwechselnd der Innen- und Außenleiter unterbrochen und so der Stromfluss über die verteilten Querkapazitäten erzwungen. Ein solches Vorgehen ist in der DE 10 2004 009 896 Al beschrie- ben. In diesem zum Stand der Technik gehörenden Dokument wird im Einzelnen erläutert, wie die Resonanzfrequenz durch die Abstände zwischen den Leitungsunterbrechungen eingestellt werden kann. Letztere Konzepte, die anhand von Figur 7a und Figur 7b verdeutlicht sind, können auch hier vorteilhaft für die Leiter zur induktiven Reservoirheizung eingesetzt werden, wenn die Leitungen - wie bereits oben beschrieben - mit einer zusätz- liehen Außenisolation versehen werden, um resistive Querströme ins umliegende Erdreich zu unterbinden. Im Einzelnen bedeuten dabei 51 bis 53 die Elektroden, C1 die über die Elektroden verteilten Kapazitäten und 54 eine jeweilige Unterbrechung der Leiter. Der Vorteil der verteilten Kapazitäten liegt in einer verringerten Anforderung an die Durchschlagsfestigkeit des Dielektrikums.
Selbstverständlich ist auch eine kompensierte Elektrode mit verteilten Kapazitäten in Kombination mit einer Vorrichtung zur Elektrolyteinbringung einsetzbar.
Im Deckgebirge, durch das Hin- und Rückleiter zum Reservoir 100 vertikal geführt sind, ist eine Heizwirkung unerwünscht: Im vertikalen Bereich der Doppelleiter 10, 20, die noch nicht im Reservoir 100 liegt, sondern zu diesem hinunterführt, können Hinleiter 10 und Rückleiter 20 in einem kleinen Abstand von beispielsweise 1 bis 3 m platziert werden, wodurch sich deren Magnetfelder bereits in geringerem Abstand von der Doppelleitung kompensieren und die induktive Heizwirkung ent- sprechend verringert wird.
Als Alternative können Hinleiter 10 und Rückleiter 20 durch eine beide Leiter umschließende Schirmung aus hochleitfähigem Material umgeben werden, um die induktive Erhitzung des um- liegenden Erdreichs des Deckgebirges zu vermeiden.
In weiterer Alternative ist eine koaxiale Leiteranordnung in vertikalen Bereich von Hin- und Rückleiter denkbar, die zu einer vollkommenen Auslöschung der Magnetfelder im Außenbe- reich und damit zu keinerlei induktiven Erhitzung des umliegenden Erdreichs führt. Der dabei erhöhte Querkapazitiätsbe- lag kann für die Ausführung eines Gyrators, der gemäß dem Stand der Technik eine Spannung eines spannungseinprägenden Stromrichters in einen Wechselstrom umsetzt, mit zu Hilfe gezogen werden.
Bei allen drei genannten Methoden ist eine Kompensation des jeweiligen Induktivitätsbelags der Leiteranordnung einschließlich der evtl. vorhandenen Schirmung notwendig.
In der Figur 8 ist ein Leistungsgenerator 60 dargestellt, der als Hochfrequenzgenerator ausgebildet ist. Der Leistungsgene- rator 60 ist dreiphasig aufgebaut und beinhaltet vorteilhafterweise eine transformatorische Kopplung und Leistungshalbleiter als Bauelemente. Die eigentliche, kompensierte Leiterschleife 10, 20 ist hier als Induktor 95 abstrahiert dargestellt eingezeichnet. Insbesondere beinhaltet die Schaltung einen spannungeinprägenden Wechselrichter. Eine Stromeinprägung mit Lastunabhängiger Grundschwingung, die mittels Filterbauelementen einstellbar ist, ergibt sich bei geeigneter Wahl des Anpassvierpols hinter diesem. Je nach Topologie des Anpassvierpols ergibt sich eine unterschiedliche Strombelas- tung des speisenden Wechselrichters.
Der gemäß Figur 7 als Leistungsgenerator ausgebildete Hochfrequenzgenerator 60 kann Leistungen bis zu 2500 kW erzeugen. Typischerweise werden Frequenzen zwischen 5 und 20 kHz ver- wendet.
Gegebenenfalls können auch höhere Frequenzen eingesetzt werden. Dabei entstehen im speisenden Stromrichter erhöhte, u. U. zu hohe Schaltverluste. Zur Abhilfe lassen sich:
- mehrere Wechselrichter entweder bei Resonanzfrequenz und kleiner Individualleistung und hoher Gesamtleistung parallel schalten. Beispielhaft wird auf die Topologie aus Figur 9 verwiesen, bei der spannungseinprägende Vollbrü- cken/Vier-Quadrantsteller parallel schaltend auf einen - Filter speisen, der die rechteckige Ausgangsspannung in einen Ausgangsstrom umsetzt, und dessen Grundschwingungsamplitude unabhängig von der Lastimpedanz ist.
- Entsprechend lassen sich mehrere Wechselrichter wie in Figur 10 in Serie schalten.
- Alternativ können auch mehrere Wechselrichter in selber Topologie wie in Figur 10 versetzt getaktet bei niedriger Individualfrequenz betrieben, eine hohe Frequenz
(Resonanzfrequenz fr) am Transformatorausgang erzielen.
Wie bereits erwähnt, ist bei einem solchen Generator für den bestimmungsgemäßen Gebrauch ein Betrieb unter Resonanzbedingungen erforderlich, um eine Blindleistungskompensation zu erreichen. Gegebenenfalls ist die Ansteuerfrequenz im Betrieb geeignet nachzustellen.
In Figur 8 ist die Funktion des im Zusammenhang mit Figur 2 bereits erwähnten HF-Generators 60 verdeutlicht: Ausgehend von der 3phasigen Netzwechselspannungsquelle 65 wird ein dreiphasiger Gleichrichter 70 angesteuert, dem über eine Leitung mit Kondensator 71 ein dreiphasiger Wechselrichter 75 nachgeschaltet ist, der periodische Rechtecksignale geeigneter Frequenz generiert. Über ein Anpassnetzwerk 80 aus Induktivitäten 81 und Kondensatoren 82 werden Induktoren 95 als Ausgang angesteuert. Ein Verzicht auf das Anpassnetzwerk ist möglich .
Bei reiner Leiterschleife 10, 15, 20 gemäß Figur 2, die einen zweipoligen Induktor darstellt, kann auch ein einphasiger Ge- nerator genutzt werden. Solche Generatoren mit beispielsweise 440 KW bei 50 KHz sind kommerziell erhältlich.
In Figur 9 ist eine entsprechende Schaltung mit drei parallel geschalteten Wechselrichtern 75, 75', 75'' dargestellt. Nach- geschaltet ist hier ein Beispiel für ein Anpassnetzwerk 85 aus Induktivitäten 86, 86' und 86''. Dem Anpassnetzwerk 85 folgen wie in Figur 8 die hier nicht näher gezeigten Induktoren . In Figur 10 ist schließlich die Funktion einer Reihenschaltung dreier Wechselrichter 75, 75' , 75' ' realisiert, bei der über versetzte Taktung höhere Frequenzen und Leistungen oder bei gleichphasiger Taktung höhere Spannungen und so Leistungen erreicht werden. Dafür werden die geschalteten Wechselrichter 75, 75' , 75' ' mittels eines Transformators 80 mit Induktivitäten 81, 81', 81' 'auf der Primärseite sowie Induktivitäten 82, 82', 82' 'auf der Sekundärseite geschaltet, so dass sich auf der Sekundärseite eine Reihenschaltung ergibt. Dem Transformator 80 kann wieder ein Anpassvierpol den Induktoren 95 vorgeschaltet werden.
Die beschriebenen HF-Generatoren lassen sich grundsätzlich wie beschrieben als spannungseinprägende Stromrichter oder entsprechend als stromeinprägenden Stromrichter in Reservoirs einsetzen, wo eine Unterstützung durch Dampf oder auch nicht erfolgt. Reservoire mit geringer horizontaler Permeabilität, welche ungenügend dampfdurchlässig sind, können mit diesem Verfahren weiträumig beheizt werden. Auch wenn die elektrische Leitfähigkeit des Reservoirs Inhomogenitäten aufweist - beispielsweise leitfähige Bereiche, die elektrisch vom Rest des Reservoirs isoliert sind, können sich in diesen Inseln Wirbelströme ausbilden und Joulesche Wärme erzeugen. Hier ist es nicht effektiv möglich, vertikale Elektroden mit resisti- vem Heizen einzusetzen, da dies zusammenhängende elektrisch leitfähige Bereiche zwischen den Elektroden erfordert. Zudem stehen Leitfähigkeit des Reservoirs und Permeabilität in Zusammenhang.
In Figur 11, die im Prinzip eine Kombination von Figur 1 und 2 in der Projektion darstellt, sind folgende Bezeichnungen gewählt : 0: Ausschnitt Öl-Reservoir, wiederholt sich nach beiden Seiten mehrfach
1': Horizontal-Rohr Paar („Wellpair") , mit Injektionsrohr a und Produktionsrohr b, Darstellung im Querschnitt A: 1. horizontaler, paralleler Induktor B: 2. horizontaler, paralleler Induktor
4: Induktive Bestromung durch elektrisches Verbinden an den Enden der Induktoren (gemäß Figur 12) w: Reservoirbreite, Abstand von einem Wellpair zum nächs- ten (typischerweise 50 bis 200 m) h: Reservoirhöhe, Dicke der geologischen Ölschicht (typischerweise 20 bis 60 m) dl: horizontaler Abstand von A zu 1 ist w/2 d2 : vertikaler Abstand von A und B zu a: 0,1 m bis 0,9*h (typischerweise 20 m bis 60 m)
Speziell durch eine Anordnung eines Teilleiters der Leiterschleife direkt über dem Produktionsrohr hat man den Vorteil, dass der Bitumen in der Umgebung oberhalb des Produktionsroh- res in vergleichweise kurzer Zeit erwärmt und damit dünnflüssig wird. Das bewirkt, dass nach vergleichweise kurzer Zeit (z. B. 6 Monate) die Produktion beginnt, die mit einer Druckentlastung des Reservoirs einhergeht. Typischerweise ist der Druck eines Reservoir limitiert und abhängig von der Stärke des Deckgebirges um ein Durchbrechen von verdampften Wassers zu verhindern (z. B. 12 bar in 120 m Tiefe, 40 bar in 400 m Tiefe, ...) . Da durch das elektrische Heizen der Druck im Reservoir ansteigt muss der Strombelag zum Heizen druckgeregelt erfolgen. Das wiederum heißt, dass höhere Heizleistung erst nach einsetzender Produktion möglich ist. Die frühe Förderung wird durch das nahe Anordnen der Induktoren ermöglicht. Ein nahes Anbringen zweier Induktoren, die in einer Leiterschleife eingebunden sind ist nicht möglich, da dann die Induktive Heizleistung stark verringert werden würde und der erforder- lieh Strombelag im Kabel zu groß werden würde.
Die zugehörige elektrische Verschaltung ergibt sich aus den Figuren 12 bis 14: Dabei ist zu unterscheiden, ob zwei oder drei Teilleiter vorhanden sind.
In Figur 13 ist A ein erster induktiver Teilleiter und B ein zweiter induktiver Teilleiter, denen ein Umrichter/Hochfrequenz-Generator 60 aus Figur 2 zugeschaltet ist. Figur 13 zeigt eine Schaltvariante, bei der drei Induktoren genutzt werden, wobei zwei davon den halben Strom tragen. In Figur 13 ist A ein erster induktiver Teilleiter, B ein zwei- ter induktiver Teilleiter und C ein dritter induktiver Teilleiter, wobei die Teilleiter B und C parallel geschaltet sind. Auch andere Kombinationen der Teilleiter sind möglich. Es ist ein Umrichter/Hochfrequenz-Generator vorhanden.
Figur 14 zeigt eine Schaltvariante, bei der ebenfalls drei Induktoren genutzt werden, die jedoch an einen Drehstrom- Generator angeschlossen werden und deshalb alle denselben Strombelag aufweisen. In Figur 14 ist A ein erster induktiver Teilleiter, B ein zweiter induktiver Teilleiter und C ein dritter induktiver Teilleiter. Alle Teilleiter sind an einem Drehstrom-Umrichter/Hochfrequenz-Generator angeschaltet .
Die Schaltvarianten gemäß den Figuren 12 bis 14 werden genutzt, um die nachfolgend anhand der Figuren 15 bis 18 be- schriebenen Anordnungen der Induktoren im Reservoir zu realisieren. Dabei dient ein Induktor, beispielsweise induktive Teilleiter A bzw. A', als Hinleiter und ein Induktor B bzw. B' als Rückleiter, wobei Hin- und Rückleiter in diesem Fall dieselbe Stromstärke mit einer Phasenverschiebung von 180° bezogen auf die Schnittbilder in den Figuren 15 und 16 tragen
Es können auch entsprechend Figur 13 ein Induktor A als Hin- und zwei Induktoren B und C als Rückleiter dienen. Hierbei tragen die parallelgeschalteten Rückleiter B, C je die halbe Stromstärke mit 180° Phasenverschiebung bezogen auf den Strom des Hinleiters A.
Schließlich kann ein Induktor als Hinleiter und können mehr als zwei Induktoren als Rückleiter dienen, wobei die Phasen- Verschiebung der Ströme des Hinleiters zu allen Rückleitern
180° beträgt und die Summe der Rückleitungsströme dem Hinleitungsstrom entsprechen. Entsprechend Figur 14 können drei Induktoren A, B und C dieselbe Stromstärke tragen und kann die Phasenverschiebung zwischen diesen jeweils 120° betragen. Die drei Induktoren A, B, C sind eingangsseitig von einem Drehstromgenerator gespeist und ausgangsseitig in einem Sternpunkt, der innerhalb oder außerhalb des Reservoirs liegen kann und dem Verbindungselement 15 entspricht, verbunden. Dabei ist es auch möglich, dass die drei Induktoren A, B und C ungleiche Stromstärken tragen und andere Phasenverschiebungen als 120° aufweisen. Es werden Stromstärken und Phasenverschiebungen derart gewählt, dass eine Beschaltung mit Sternpunkt ermöglicht ist. In diesem Fall entspricht zu jedem Zeitpunkt die Summe der Hinleitungsströme der Summe der Rückleitungsströme .
In Figur 15 ist eine erste vorteilhafte Ausführungsform für ein EMGD-Verfahren dargestellt. Es ist ein erster Induktor über dem Produktionsrohr und ist ein zweiter Induktor auf der Symmetrielinie vorhanden. Es sind folgende Bezeichnungen gewählt : 0: Ausschnitt Öl-Reservoir, wiederholt sich nach beiden
Seiten mehrfach b: Produktionsrohr, Darstellung im Querschnitt A: 1. horizontaler, paralleler Induktor B: 2. horizontaler, paralleler Induktor Aλ: 1. horizontaler, paralleler Induktor des benachbarten
Reservoir-Abschnitts 4: Induktive Bestromung durch elektrisches Verbinden an den Enden der Induktoren (gemäß Figur 4) w: Reservoirbreite, Abstand von einem Wellpair zum nächsten (typischerweise 50 bis 200 m) h: Reservoirhöhe, Dicke der geologischen Ölschicht (typischerweise 20 bis 60 m) dl: horizontaler Abstand von A zu B (w/2) d2 : vertikaler Abstand von B zu b: bevorzugt 2 m bis 20 m d3 : vertikaler Abstand von A zu b: bevorzugt 10m bis 20 m
In Figur 16 ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform für ein EMGD-Verfahren dargestellt. Es ist ein erster Induktor über dem Produktionsrohr und ein zweiter Induktor auf der Symmetrielinie vorhanden, wobei aber in Abweichung zu Figur 15 zwei getrennte Stromkreise vorhanden sind. Es sind folgende Bezeichnungen gewählt:
0: Ausschnitt Öl-Reservoir, wiederholt sich nach beiden
Seiten mehrfach b: Produktionsrohr, Darstellung im Querschnitt A: 1. horizontaler, paralleler Induktor B: 2. horizontaler, paralleler Induktor
Aλ: 1. horizontaler paralleler Induktor des benachbarten
Reservoir-Abschnitts Bλ: 2. horizontaler paralleler Induktor des benachbarten
Reservoir-Abschnitts 4: Induktive Bestromung durch elektrisches Verbinden an den Enden der Induktoren (gemäß Figur 13) w: Reservoirbreite, Abstand von einem Wellpair zum nächsten (typischerweise 50 bis 200 m) h: Reservoirhöhe, Dicke der geologischen Ölschicht (ty- pischerweise 20 bis 60 m) dl: horizontaler Abstand von A zu B (w/2) d2 : vertikaler Abstand von B zu b: bevorzugt 2 m bis 20 m d3 : vertikaler Abstand von A zu b: bevorzugt 10 m bis
20 m.
In Figur 17 ist eine dritte vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung für ein EMGD-Verfahren dargestellt. Es ist ein erster Induktor über dem Produktionsrohr und zwei Induktoren auf der Symmetrielinie vorhanden, wobei der Stromkreis verzweigt ist. Es sind folgende Bezeichnungen gewählt:
0: Produktionsrohr, Darstellung im Querschnitt
A: 1. horizontaler, paralleler Induktor direkt über dem
Produktionsrohr b
B: 2. horizontaler, paralleler Induktor auf der Symmet- rielinie zum benachbarten Reservoirabschnitt
C: 3. horizontaler, paralleler Induktor auf der Symmetrielinie zum benachbarten Reservoirabschnitt 4: Induktive Bestromung durch elektrisches Verbinden an den Enden der Induktoren (gemäß Figur 13)
5: Zweite Induktive Bestromung durch elektrisches Verbinden an den Enden der Induktoren w: Reservoirbreite, Abstand von einem Wellpair zum nächsten (typischerweise 50 bis 200 m) h: Reservoirhöhe, Dicke der geologischen Ölschicht (typischerweise 20 bis 60 m) dl: horizontaler Abstand von A zu C (w/2) d2 : vertikaler Abstand von A zu b: bevorzugt 2 m bis 20 m d3 : vertikaler Abstand von C zu b: bevorzugt 10m bis 20 m.
In Figur 18 ist eine vierte vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung für ei EMGD-Verfahren dargestellt. Es ist ein ers- ter Induktor über dem Produktionsrohr und sind zwei weitere Induktoren mit seitlichem Versatz vorhanden, wobei wiederum ein verzweigter Stromkreis vorliegt. Es sind folgende Bezeichnungen gewählt: 0: Ausschnitt Öl-Reservoir, wiederholt sich nach beiden Seiten mehrfach b: Produktionsrohr, Darstellung im Querschnitt
A: 1. horizontaler, paralleler Induktor direkt über dem
Produktionsrohr b B: 2. horizontaler, paralleler Induktor C: 3. horizontaler, paralleler Induktor
4: Induktive Bestromung durch elektrisches Verbinden an den Enden der Induktoren (gemäß Figur 13 oder 14) w: Reservoirbreite, Abstand von einem Wellpair zum nächsten (typischerweise 50 bis 200 m) h: Reservoirhöhe, Dicke der geologischen Ölschicht (typischerweise 20 bis 60 m) dl: horizontaler Abstand von A zu C sowie B zu A (w/2) d2 : vertikaler Abstand von A zu b: bevorzugt 2 m bis 20 m d3 : vertikaler Abstand von C und B zu b: bevorzugt 5 m bis 20 m. Vorstehend wurden verschiedene Varianten beschrieben, die den Gegenstand der Hauptpatentanmeldung für das EMGD-Verfahren konkretisieren. Folgende Varianten werden als besonders vorteilhaft angesehen: - Figur 15 mit der Schaltvariante nach Figur 12. Ein Induktor B befindet sich über dem Produktionsrohr b, der zweite Induktor A befindet sich auf der Symmetriegrenze zum benachbarten Teilreservoir.
- Figur 16 mit zwei Stromkreisen und Schaltvariante nach Figur 12. Zwei Induktoren A und A' befinden sich auf den Symmetriegrenzen zu den benachbarten Teilreservoiren. Zwei Induktoren B und B' befinden sich über dem Produktionsrohr b sowie dem hier nicht dargestellten Produktionsrohr des benachbarten Teilreservoirs. - Figur 17 mit Schaltvariante nach Figur 13 oder 14. Ein
Induktor A befindet sich über dem Produktionsrohr b, der zweite Induktor B befindet sich auf der Symmetriegrenze zum linken benachbarten Teilreservoir. Der dritte Induktor C befindet sich auf der Symmetriegrenze zum rechten benachbarten Teilreservoir.
Figur 18 mit Schaltvariante nach Figur 13 oder 14. Ein Induktor A befindet sich über dem Produktionsrohr b, der zweite Induktor B befindet sich im horizontalen Abstand dl von letzterem. Der dritte Induktor C befindet sich ebenfalls im horizontalen Abstand dl jedoch auf der anderen Seite.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur „in situ"-Förderung von Bitumen oder Schwerstöl aus Ölsand-Lagerstätten als Reservoir, wobei das Reservoir mit Wärmeenergie zur Verringerung der Viskosität des Bitumens oder Schwerstöls beaufschlagt wird, wozu wenigstens eine elektrische/elektromagnetische Heizung vorgesehen und ein Förderrohr zum Wegführen des verflüssigten Bitumen oder Schwerstöl vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass in vorgegebener Tiefe des Reservoirs (1) wenigstens zwei linear ausgedehnte Leiter (10, 20) parallel in horizontaler Ausrichtung geführt sind, wobei die Enden der Leiter (10, 20) innerhalb oder außerhalb der Reservoirs (100) elektrisch leitend verbunden sind und zusammen eine Leiterschleife (10, 15, 20) bilden, die einen vorgegebenen komplexen Widerstand realisiert und außerhalb des Reservoirs (100) an einen externen Wechselstromgenerator (60) für elektrische Leistung angeschlossen sind, wobei die Induktivität der Leiterschleife (10, 15, 20) abschnittsweise kompensiert ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den mit elektrischer Leistung versorgten Leitern (10, 20) ein Injektionsrohr (101) zur Beheizung des Reservoirs (1) mit Wasserdampf vorhanden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (10, 20) in gleicher Tiefe des Reservoirs (100) nebeneinander in vorgegebenem Abstand, vorzugsweise 5 bis 60 m, geführt sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (10, 20) in unterschiedlicher Tiefe des Reservoirs
(100) übereinander in vorgegebenem Abstand, vorzugsweise 5 bis 60 m, geführt sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die abschnittsweise Kompensation der Leitungsinduktivitäten
(L1) durch Serienkapazitäten (C1) erfolgt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (10, 20) einen runden Querschnitt mit einem Außendurchmesser zwischen 10 und 50 cm (0,1 bis 0,5 m) haben.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (10, 20) rohrförmig ausgebildet sind und dass bei den Leitern (10, 20) jeweils Kondensatoren (C1) für den Hinbzw. Rückleiter vorhanden sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein isolierendes Rohr (30) für die rohrförmigen Leiter (10, 20) vorhanden ist, in dem jeweils gegenüber liegend abschnittsweise eine rohrförmige Außenelektrode (32) und eine rohrförmige Innenelektrode (34) angeordnet sind, welche jeweils über ein Dielektrikum (33) miteinander gekoppelt sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Kapazität oder Erhöhung der Spannungsfestig- keit mehrere Kondensatorelektroden (32, 34, 35) parallel geschaltet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dielektrikum (33) aus Keramik, bei- spielsweise Aluminiumsilikate (Al6Si2θi3) oder aus Kompositen auf der Basis Teflon, Glasfaser und Keramik, gebildet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das die Elektroden (32, 34, 35) umfassende Rohr (30) eine Isolationsschicht (31) aufweist oder vollständig aus einem Isolator gebildet wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (40 bis 44) zur Zuführung eines Elektrolyten (45) für die rohrförmigen Leiter aus Außenelektrode (32), Dielektrikum (33) und Innenelektrode (34, 35) vorhanden sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt (45) innerhalb des Leiters geführt wird.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt (45) jeweils abschnittsweise aus dem Rohr (30) ausgeleitet werden kann.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass Auslässe (41 bis 44) mit Ventilen zur Ausleitung des Elektrolyten (45) aus dem Rohr (30, 40) vorhanden sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile zeitlich und räumlich abschnittsweise, also unabhängig voneinander, einstellbar ist, insbesondere geöffnet und geschlossen werden können.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abgestimmte Leiterschleife
(10, 15, 20) von einem HF-Leistungsgenerator (60) bei der Resonanzfrequenz (fr) betrieben wird.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass als HF-Leistungsgenerator (60) ein Leistungselektronisches Betriebsmittel eingesetzt wird, das ein- oder mehrphasig, vorzugsweise dreiphasig, ausgebildet ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der HF-Leistungsgenerator durch einen frequenzgesteuerten Umrichter (60 bis 80) gebildet wird.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein HF-Leistungsgenerator (60) vorhanden ist, dessen Ausgangsfrequenz mit der Resonanzfrequenz (fr) der kompensierten Leiterschleife (10, 15, 20) abgestimmt ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der HF-Leistungsgenerator (60) außerhalb vom Reservoir (100) in einem abgeschlossenen Behälter angeordnet ist und im Behälter außerhalb des Reservoirs (100) an die Leiterschleife (10, 15, 20 ) ankoppelbar ist.
22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kompensierte Leiterschleife (10, 15, 20) mehrphasig, beispielsweise dreiphasig ausgebildet ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsgenerator (60) als HF-Generator elektrische Leistungen bis 2500 kW bei 5 bis 200 kHz, beispielsweise 450 kW bei 50KHz, liefert.
24. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsgenerator (60) durch Parallelschaltung meh- rerer Stromrichter (75, 75' , 75' ' ) gebildet wird, so dass eine möglichst hohe Ausgangsleistung erzielt wird.
25. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsgenerator (60) durch Serienschaltung mehre- rer Stromrichter (75, 75' , 75' ' ) gebildet wird, so dass eine möglichst hohe Ausgangsleistung erzielt wird.
26. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leistung des Leistungsgenerators (60) durch versetztes Takten einzelner Wechselrichter (75, 75' , 75'') generiert wird, womit eine hohe Ausgangsleistung bei individuell niedriger Schaltfrequenz erzielbar ist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichter (75, 75', 75'') aus
Leistungshalbleitern aufgebaut sind.
28. Vorrichtung nach einem Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgangstransformator (80) zur Span- nungsanpassung verwendet wird.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein stromeinprägender Stromrichter sein Ausgangssignal ggf. zur Spannungseinprägung in ein lastunabhängiges Spannungssignal umwandelt.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein spannungseinprägender Stromrichter sein Ausgangssignal ggf. zur Stromeinprägung in ein lastunabhängiges Stromsignal umwandelt.
31.Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass einer der Leiter (10, 15) der Leiterschleife (10, 15, 20) im Wesentlichen senkrecht über dem Förderrohr (102) angeordnet ist.
32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung der Leiterschleife (10, 15, 20) von der senkrechten Anordnung über dem Förderrohr (102) kleiner als der Abstand (d2) vom Förderrohr (102) ist.
33. Vorrichtung nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekenn- zeichnet, dass die seitliche Abweichung der Leiterschleife
(10, 15, 20) von der senkrechten Anordnung über dem Förderrohr (102) weniger als 10 m beträgt.
34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die seitliche Abweichung der Leiterschleife (10, 15, 20) von der senkrechten Anordnung über dem Förderrohr (102) weniger als 5 m beträgt.
35. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (10, 20) in unterschiedlicher Tiefe des Reservoirs (100) seitlich versetzt in vorgegebenem Abstand, vorzugsweise 5 bis 60 m, geführt sind.
36. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (10, 20) in unterschiedlicher Tiefe des Reservoirs (100) übereinander ohne seitlichen Versatz in vorgegebenem Abstand, vorzugsweise 5 bis 60 m, geführt sind.
37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass ein Induktor (induktiver Teilleiter (A bzw. A') als Hinleiter und ein Induktor (B bzw. B') als Rückleiter dient, wobei Hin- und Rückleiter (A, B bzw. A'; B') dieselbe Stromstärke mit einer Phasenverschiebung von 180° tragen .
38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass ein Induktor (A) als Hin- und zwei In- duktoren (B, C) als Rückleiter dienen, wobei die Rückleiter (B, C) je die halbe Stromstärke mit 180° Phasenverschiebung bezogen auf den Strom des Hinleiters (A) tragen.
39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass ein Induktor als Hinleiter und mehr als zwei Induktoren als Rückleiter dienen, wobei die Phasenverschiebung der Ströme des Hinleiters zu allen Rückleitern 180° beträgt und die Summe der Rückleitungsströme dem Hinleitungsstrom entsprechen.
40. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass drei Induktoren (A, B, C) dieselbe Stromstärke tragen und die Phasenverschiebung zwischen den jeweils 120° betragen.
41. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Induktoren (A, B, C) eingangsseitig von einem Drehstromgenerator gespeist und ausgangsseitig in einem Sternpunkt verbunden sind.
42. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass drei Induktoren (A, B, C) ungleiche Stromstärken tragen und andere als 120° Phasenverschiebungen aufweisen, wobei Stromstärken und Phasenverschiebungen derart gewählt sind, dass eine Beschaltung mit Sternpunkt ermöglicht ist .
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