[发明专利]电加热器

说明书

本发明涉及一种适用于井眼(Borehole)的电加热方法和装置。

美国专利No.4640352和No.4886118公开了对含油的低透气性地下构造进行导电加热以便从中回收油。低透气性构造包括硅藻土，类脂体煤和油页岩。低透气性构造对于二次油回收法，例如用蒸汽、二氧化碳或火溢流(Flooding)并不好。溢流材料优先地从具有低透气性构造的断裂处透入。注入的材料绕过绝大多数碳氢化合物。与此相反，导电加热不需要将流体输入构造。构造中的油因此在溢流过程中不必绕过。热注入井则用于在此过程中提供热能。

热注入井也可用于净化土壤。例如美国专利No.5318116和No.5244310公开了净化土壤的一些方法，其中，将热能注入土壤表面之下以便使污染物质蒸发。专利’310的加热器使用电阻棒，电流通过电阻棒传入土壤。专利’116公开了将加热元件经过井眼送到被加热构造的底部。环绕加热器的井眼包括一个触媒床(Catalyst bed)，该触媒床被加热元件加热。热传导经过触媒床到达环绕触媒床的套(Casing)，再由套辐射到周围的土壤。典型的铝土基触媒床具有很低的热传导性，并在触媒床中存在极大的温度梯度。这种巨大的温度梯度将导致在有限的加热元件温度，减少对被加热土壤的热传递。

美国专利No.5065818公开了一种加热器井，该加热器井具有护套和矿石绝缘(“MI”)加热电缆，该电缆直接粘接在井眼内。MI电缆包括加热元件，该加热元件由绝缘层例如氧化镁包围，并有一层较薄的护套套在绝缘层外。加热电缆的外径典型情况下小于半英寸(1.25cm)。加热器井可选地设置一个通道，用于经过涂水泥的井眼放下一个热电偶，以记录加热井的温度分布。由于是直接在井眼涂水泥，不再需要加套(不是指电缆外面的护套)，不过电缆的外径较小。加热电缆的较小外径限制了可由电缆传到构造中的热量，因为必须经其传递热量的电缆面积受到限制。水泥井具有较低的热传导性，因此，在电缆表面较大的热通量，会使得加热器电缆的温度过高而不能接受。可将多个加热器电缆粘接在井眼内以增加对上述只能用一条电缆的构造的热传递，不过，这对于进一步增加可传递到加热器周围土壤中的热量将是所希望的。

美国专利No.2732195公开了一种电加热器井，其中，将一种“电阻粉末”物质，最好是石英砂或粉碎的石英石，放置在井眼加热器套外和两侧，并环绕在套内的电加热元件。

因此，本发明的一个目的在于提供一种井眼加热器，其中，加热器具有在使用温度下较现有技术更大的表面积，而且，本质上不再需要套。这种加热器，作为一种用于诸如碳氢化合物热回收或土壤改造的井加热器是有用的。

这些目的和其他目的是通过一种电加热器实现的，该电加热器包括一种电气绝缘材料环绕一种环形加热元件的结构，其中没有由套环绕加热元件的结构。

本发明的无套加热器设计，大大降低了热注入井的成本，这对于应用热注入法，从诸如油页岩、焦油砂或硅藻土中回收碳氢化合物的应用，具有重要意义。热注入也可以用于去除许多污染物。

最好环形加热元件结构是从一种组件中选择，该组件包括一个环形多孔金属板，一个或多个延展的金属板，一个或多个线网，和由隔离板相连的带、棒或细丝。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于加热一部分土壤的方法，该方法包括如下步骤：

在准备加热的土壤处设置一个井眼；

在井眼中放置一环形加热元件结构；和

用电气绝缘元件在井眼中支撑加热元件结构，其中，在加热元件结构和准备加热的土壤之间不放置金属套。

图1示出了根据本发明的第一实施例，在井眼中的加热器。

图2A,2B和2C示出了根据本发明安装在加热器项部的电缆的细节。

图3示出了根据本发明的另一实施例，在井眼中的加热器。

图4示出了图3所示在井眼中的加热器的横剖面图。

图5示出了用于安装根据本发明的加热器的装置。