[其他]高溫長距離地下區間加熱方法和裝置

無效

• 申請號: 85109703
• 申請日: 1985-12-09
• 公開（公告）號: CN85109703A
• 公開（公告）日: 1987-06-24
• 發明（設計）人: 彼得·萬米斯;科尼利斯·弗朗西克斯·亨利·萬·埃蒙德
• 申請（專利權）人: 國際殼牌研究有限公司
• 主分類號: E21B36/04
• 分類號: E21B36/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 李強

本發明涉及在相當高的溫度下，對地下構層的較長區間進行的較長時間的加熱，尤其涉及到一種電阻加熱工藝，該工藝能夠在幾年以上的時間內把地下構層的某一區間加熱到所選擇的溫度，溫度可選擇范圍大約從600到1000℃，加熱速率在300w/m以上。

已經知道，在較高的溫度下對地下構層的一些區間加熱較長的時間是有益的。可得到的好處包括：油頁巖構層的熱解，未固化容器結構的固化，能夠作為容器內電極使用的大型碳化區的生成，能使從油類或焦油中所得到的熱的烴類進入生產區，等等。可實現上述回的工藝已包括在某些專利中，如下述的一些美國專利。美國專利第2，732，195號中介紹到，使用具有鐵或者鉻合金電阻器的電加熱器，可將地下油頁巖內的20～30米的區間加熱到500至1000℃的溫度。G、A·史密斯（Smith）的美國專利第2，781，851號介紹到，在直到250℃的溫度時，使用一種由絕緣無機物和銅護套構成的低阻抗加熱電纜，它包括有三個導體，以防止氣態產品生產期間水化物的形成，該加熱器由鋼帶做機械支撐并浸在油糟中以防腐蝕。美國專利第3，104，705號介紹到，使用“任何能夠產生有效熱量的加熱器”，加熱型砂中殘存的碳氫化合物直到固結的程度來固化容器的型砂，而且還介紹了一種其型號未加說明的電加熱器，它在865℃時工作了25個小時。美國專利第3，131，763號介紹了一種電加熱器，它可以觸發地下容器的氧化反應，此外還介紹了另一種帶有電阻絲的加熱器，電阻絲通過絕緣材料繞在螺旋管上并排列整齊，該加熱器可加熱通入容器內的流體，比如空氣。美國專利第4，415，034號介紹了一種可在一個含油容器結構內形成一個碳化層電極的工藝，方法是將無外套管的鏜孔內的流體在高到815℃的溫度下加熱12個月以上的時間。

總之，就迄今為止本申請者能確定的，已知的用于在600至1000℃下加熱地下構層長致一年的方法和裝置所能做到的僅限于在只60米長或更短的區間內加熱，并且一般是與容器結構中流入或流出的流體相接觸，這樣也為流體所冷卻。在各種情況下，使地下構層的60米以上的區間的溫度保持在大約600至1000℃是有益的，其中，熱量流入該區間的速率大于300w/m，加熱時間超過幾年。然而，在近來有代表性的應用中，大多數絕緣材料不久就會失效，大多數作為電阻使用的金屬所需要的橫截面積之大和成本之高使人難以接受，同時使用的電壓也高的難以接受而且很危險。此外，在這些溫度下，通常作為導電體，電力供應的金屬，連接材料或電纜護套會軟化，并開始產生塑性變形或熔化。

本發明涉及把長距離的地下構層區間在高溫下加熱，并且保持很長的時間。安裝一種電加熱器，使被加熱的區間內至少有一個加熱元件。所說的加熱原件或加熱元件組的基本組成是：（a）導電芯或導體，它們在高溫下具有相當低的電阻，（b）包圍著芯子的絕緣材料，這些絕緣材料具有高溫下相當高的導熱性電阻性、抗拉強度，（c）芯子和外面包著的絕緣金屬護套，該護套具有高溫下相當高的抗軟化性抗拉強度和抗蠕變性。沿著被加熱區間安裝所述電加熱器，使加熱器具有隨距離變化的電阻曲線，（比如，可根據芯子橫截面積和單位長度阻值的組合來決定）該曲線和沿著被加熱地層區間熱導率與距離間的特性有關。這些特性互相相關，以至于加熱器的溫度在沿所述區間的某些導熱率較低的位置處變得相當高。這樣，在沿整個加熱區間上，該加熱器產生熱量及其傳入地層的速率基本上是常數。

在最佳實施方案中，對加熱部件芯子的阻抗與其橫截面積的組合加以選擇，使每一千米的電阻大約為21到40Ω，每米長度上的產熱能力至少為300w，而且所選用的芯和加熱部件之間總電壓低于約1200v的情況下，應具有得到600至1000℃之間的選定溫度的能力。

加熱部件的芯子最好使用壓實的不導電無機材料粉粒塊絕緣。在最佳實施方案中，這些絕緣物具有的電阻，抗壓強度及導熱率特性至少應大體上與壓實后的純氧化鎂粉粒的性能相當。

在每一所述加熱部件中，包在絕緣導電芯外面的金屬護套最好選用鋼質護套，它具有的直徑和壁厚應能使其成為可卷繞的加熱電纜部件，它應具有至少大體上與所熟悉的具有約1cm直徑、1mm壁厚的316號不銹鋼護套的加熱電纜部件的性能相當的抗拉強度，抗蠕度及軟化溫度特性。

由金屬作為護套的加熱電纜部件在電氣和機械兩方面與電力供應設備相連接，包括電源電纜在內。特別要求的是，為使細長的部件能進入套筒內，加熱元件和供電電纜兩者都是可卷繞的電纜，而且將它們纏繞在繞線裝置上。