[发明专利]就地提取沥青或特重油的方法和设备

说明书

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述从作为蓄油层的油砂矿床就地提取沥青或特重油的方法。此外，本发明还涉及一种实施所述方法的相关设备。

为了借助通过钻孔置入的管道系统从油砂或油页岩矿床提取特重油或沥青，必须显著增大以固态稠度存在的原材料的可流动性。这可以通过提高蓄油层内的矿床温度达到。

若为此仅仅使用感应加热，或将其用于支持常见的蒸汽辅助重力泄油(Steam Assisted Gravity Drainage；缩写SAGD)方法，则出现的问题是，同时供电的相邻感应器彼此可有不利的影响。例如电流反向流动的相邻感应器会减弱储存在蓄油层内的加热功率。

在未提前公开的早期德国专利申请文件DE102007008292.6、DE102007036832.3以及DE102007040605.5中，各感应器对，亦即往返导线，按规定的几何构型供电，使蓄油层感应加热。在这里，当相邻感应器之间固定调整为180°相位时，利用电流强度调整期望的加热功率。这种反相的供电必然源于一个包括对于发电机往返导线的感应器对的工作。在本申请人名为“就地获得含碳物质的设备”的平行的专利申请中，主要说明在一个感应器阵列中控制加热功率的分配，所述的控制通过相邻感应器对电流幅值和相位的可调性达到。迄今所有的专利申请其出发点均在于，在从数日至数月长的时间范围内供电仅经历小量调整以及发电机与感应器对存在固定的配置关系。

由此出发本发明的目的是，建议适用的方法和创造相关的设备，用于提高从油砂或油页岩蓄油层的提取效率。

此目的在前言所述类型的方法中采取权利要求1所述措施达到。在权利要求13中说明相关的设备。方法和相关设备的进一步发展是各项从属权利要求的技术主题。

本发明的技术主题是，在蓄油层电加热时，使必需的发电机为此的关键参数可随时间和/或随地点改变，以及提供可能性，在沥青或特重油提取期间从蓄油层外部改变这些参数，以优化提取量。由此为感应器的供电提供最大程度的控制可能性，尤其还可以将检测到的当地温度用作控制参数。此外，温度可以在蓄油层内就地分散测量，例如在各感应器处测量，但必要时也可以在蓄油层外部，确切地说在所谓的上层，亦即在蓄油层上方的岩体区内，或在下层，亦即在蓄油层下方的岩体区内测量。

更详细地说，本发明包含可供电的各个感应器与可为其配设的发电机各种各样不同的组合可能性。尤其可采取下列措施：

1.按本发明建议，相邻感应器的供电按时间顺序进行，以及优选地使用空间彼此远离的往返导线。在后面为此举例说明按时间顺序接通四个感应器对。其中起往返导线作用的感应器可通过各个转换开关选择。

2.感应器对的供电可例如以相同的时间长度进行。在这里基于蓄油层高的热容量，可选择在数小时或数日范围内长的时间段，只要不超过感应器承热负荷的能力。

3.对各个感应器对可以选择不同的供电时间长度，以及在蓄油层不同的开采阶段可以改变。

4.组合往返导线构成一个感应器对，在蓄油层不同的开采阶段可以改变。

5.为了控制时间长度和为了将感应器组合为往返导线对，可以利用感应器温度或在感应器周围的蓄油层温度。因此热负荷小的感应器可优先供电，或温度较低的蓄油层区优先加热。

6.一个感应器对的构成可以利用于影响在上层、蓄油层和下层中的加热功率份额。在蓄油层时间上不同的开采阶段，可以在两种供电方式之间转换，亦即按时间顺序供电或用多台发电机同时供电。

7.空间位置彼此紧邻的导线穿过上层可以在发电机一侧和/或连接装置一侧进行，以避免或减小上层不希望的加热。

8.取代往返导线的转换开关，可以采用多台固定连接的发电机，它们可以按时间顺序或同时以相同或不同频率运行。

9.在相邻感应器用不同频率供电时不发生抵消效应，以及由各感应器加热功率(或其分布)之和得出总加热功率(及其分布)。

10.作为次级绕组的蓄油层的有效电阻对大间距的往返导线比紧邻的导线大得多，由此用感应器(初级绕组)内比较小的电流可以在蓄油层内加入大的加热功率。

11.在发电机以不同频率运行时，优选地在基波和谐波时避免发电机感应耦合，要不然这种耦合会导致发电机误工作或高负荷。

12.电容补偿的感应器应与各自工作频率基本谐调地制造。若发电机可提供小部分要施加的总无效功率，或其补偿可通过直接在发电机上的电容或电感线路进行，便可以使用统一的与平均工作频率调谐的感应器设计。此外，借助这些外部补偿线路，相同的感应器可以在频率有微小差别时工作，这足以避免抵消效应。