[发明专利]带有与地层基本电绝缘的导管的限温加热器

说明书

技术领域

本发明总体涉及用于从各种地下地层例如含烃地层中生产烃、氢气和/或其它产品的方法和系统。特别地，一些实施方案涉及使用具有与地层电绝缘的导管的限温加热器将选择的地层部分加热。 

背景技术

从地下地层中获得的烃常常用作能源、作为原料和作为消费品。对可获得的烃源耗尽的担心和对所生产的烃的总质量下降的担心已经导致开发了更加有效地采收、加工和/或使用可获得的烃源的方法。可使用原位法从地下地层中移出烃物质。可能需要改变地下地层内的烃物质的化学和/或物理性能，以允许烃物质更加容易地从地下地层中移出。化学和物理变化可包括产生可移出流体、组成变化、溶解度变化、密度变化、相变和/或地层内烃物质的粘度变化的原位反应。流体可以是但不限于气体、液体、乳液、淤浆和/或具有与液体流动类似流动特征的固体颗粒的物流。 

在原位法期间，可以将加热器置于井孔中以加热地层。使用井下加热器的原位法的例子描述于Ljungstrom的美国专利No.2,634,961、Ljungstrom的2,732,195、Ljungstrom的2,780,450、Ljungstrom的2,789,805、Ljungstrom的2,923,535和Van Meurs等的4,886,118中。 

将热施加给油页岩地层描述于Ljungstrom的美国专利No.2,923,535和Van Meurs等的4,886,118中。可以将热施加给油页岩地层以使油页岩地层中的油母质热解。热也可以使地层断裂以提高地层的渗透率。提高的渗透率可以允许地层流体行进到生产井中，在那里将流体从油页岩地层中移出。在Ljungstrom披露的一些方法中， 例如将优选来自预加热步骤的仍然热的含氧气态介质引入可渗透的地层中以引发燃烧。 

可以使用热源加热地下地层。可以使用电加热器通过辐射和/或传导将地下地层加热。电加热器可以有阻力地加热元件。Germain的美国专利No.2,548,360描述了一种置于井孔中的粘性油中的电加热元件。该加热器元件将油加热并且稀释，使得油从井孔中泵出。Eastlund等的美国专利No.4,716,960描述了通过使相对低电压的电流通过管道以防止固体形成而电加热石油井的管道。Van Egmond的美国专利No.5,065,818描述了一种胶合到井下的电加热元件，在该加热元件周围没有套管。 

Vinegar等的美国专利No.6,023,554描述了位于套管中的电加热元件。该加热元件产生将套管加热的辐射能。可以将粒状固体填料置于套管与地层之间。套管可以传导加热填料，这反过来传导加热地层。 

一些地层可能具有薄的烃层或者在厚的烃层中具有薄的富含层。可以有利地使用与地层电绝缘的加热器用于加热和/或处理这些类型的地层。加热器与地层电绝缘降低了到地层的电损耗和提高了加热器中的加热效率。将加热器电绝缘也可以提供更安全的加热器操作。加热器可以基本是u-形的井孔，这减少了地层表面上开口的数目。对于降低资金成本和/或降低在地层中钻探开口的影响(例如环境影响和/或表面地形改变)，减少开口的数目可能是希望的。 

发明内容

本文中描述的实施方案总体涉及用于处理地下地层的系统、方法和加热器。本文中描述的实施方案还总体涉及其中具有新型组件的加热器。通过使用本文中描述的系统和方法可以获得这类加热器。 

在一些实施方案中，本发明提供一种或多种系统、方法和/或加热器。在一些实施方案中，该系统、方法和/或加热器用于处理地下地层。 

在一些实施方案中，本发明提供一种用于加热含烃地层的系统，其包括：位于地层内开口中的导管，该导管包含铁磁性材料；位于导管内部的电导体，该电导体在导管的端部或接近导管的端部与导管电连接，使得该电导体和导管串联电连接和在将电流施加给系统期间电流在电导体中以基本与导管中电流流动相对的方向流动；其中，在将电流施加给系统期间，电子的流动基本被由电导体中电流流动产生的电磁场限制在导管内部，从而使得在25℃下导管的外表面处于或接近基本零电势；和该导管被构造成在将电流施加给系统期间发热并加热地层。

在进一步的实施方案中，可组合来自具体实施方案的特征和来自其它实施方案的特征。例如来自一个实施方案的特征可与来自任何其它实施方案的特征组合。 

在进一步的实施方案中，使用此处所述的任何一种方法、系统或加热器，进行地下地层的处理。