Induktor zur induktiven Heizung Die Erfindung betrifft einen Induktor zum induktiven Heizen von Ölsand-, Ölschiefer oder Schwerstöllagerstätten .

Bei der Förderung von Schwerstölen oder Bitumen aus Ölsand- oder Ölschiefervorkommen mittels Rohrsystemen ist es notwen- dig eine möglichst große Fließfähigkeit der zu fördernden Öle zu erreichen. Hierbei werden die Rohrsysteme durch dafür vorgesehene Bohrungen eingebracht. Beispielsweise kann eine Er ^¬ höhung der Fließgeschwindigkeit durch eine Temperaturerhöhung der Vorkommen (Reservoirs im Erdreich) erreicht werden. Nach dem Stand der Technik werden hierfür induktive Heizungen, sogenannte Induktoren verwendet. Insbesondere bei einer dampf- unterstützten Schwerkraftdrainage ( SAGD-Verfahren, eng. steam assisted gravity drainage) wird zur Temperaturerhöhung aus ^¬ schließlich oder unterstützend eine induktive Heizung einge- setzt.

Um eine zur geforderten Temperaturerhöhung ausreichende Heizleistung in der Umgebung eines Induktors zu erreichen sind typischerweise große Stromstärken von einigen hundert Ampere nötig, da das den Induktor umgebende Reservoir meist nur we ^¬ nig elektrisch leitfähig ist. Zudem wird der Induktor mit einer Wechselstromstärke beaufschlagt, deren Frequenz typi ^¬ scherweise im Bereich von 10 kHz bis 200 kHz liegt. Dadurch ergibt sich jedoch ein hoher induktiver Spannungsabfall ent- lang eines langgestreckten Induktors, dessen Länge meist mehr als 1 km betragen kann. Meist liegt daher der induktive Spannungsabfall in der Größenordnung von einigen 100 kV. Solche Spannung lassen sich nur unschwer praktisch handhaben, so dass es notwendig ist diese zu kompensieren.

Eine solche Kompensation kann beispielsweise durch in Serie geschaltete Kondensatoren erfolgen wie in der Patentschrift DE: 10 2007 040 605.5 beschrieben. Hierbei werden die ström- führenden Leiter des Induktors unterbrochen und weisen dadurch Unterbrechungsstellen auf.

Nachteilig an einer solchen Serienschaltung von Kondensatoren ist, dass die Unterbrechungstelle Schwachstellen des Induk ^¬ tors ausbilden. An den Unterbrechungsstellen können Teilentladungen auftreten, die zur Zerstörung des Induktors führen können . Der vorliegenden Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Induktor anzugeben.

Die Aufgabe wird durch einen Induktor mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Der erfindungsgemäße Induktor zur induktiven Heizung von Ölsand-, Ölschiefer oder Schwerstöllagerstätten mittels stromführender Leiter umfasst wenigstens zwei Bereiche und eine Verbindung erster Art der zwei Bereiche, wobei die zwei Bereiche jeweils wenigstens einen ersten und einen zweiten Multifilamentleiter aufweisen. Hierbei ist erfindungsgemäß die Verbindung erster Art so ausgestaltet, dass der erste Multifilamentleiter des ersten Bereiches über einen ersten Kondensator mit dem zweiten Multifilamentleiter des ersten Bereiches elektrisch verkoppelt ist, der erste Multifila- mentleiter des ersten und zweiten Bereiches elektrisch lei- tend verbunden sind, und der zweite Multifilamentleiter des zweiten Bereiches über einen zweiten Kondensator mit dem ersten Multifilamentleiter des ersten Bereiches elektrisch gekoppelt ist. Dadurch wird erfindungsgemäß eine Teilentladung an Unterbre ^¬ chungsstellen des Induktors vermieden. Hierbei entspricht die Unterbrechungsstelle des Induktors der Unterbrechung des zweiten Multifilamentleiters durch den ersten Kondensator. Die Vermeidung von Teilentladungen gelingt indem die Multi- filamentleiter über einen ersten und zweiten Kondensator auf die durch Anspruch 1 vorgesehene Weise verbunden sind. Insbe ^¬ sondere werden Leiter der jeweiligen Multifilamentleiter über einen gemeinsamen ersten und/oder zweiten Kondensator erfindungsgemäß verknüpft. Hierbei ist anzumerken, dass unter den Leiter eines Multifilamentleiters stets entweder alle Leiter des Multifilamentleiters zu verstehen sind oder wenigstens ein Teil der Leiter des Multifilamentleiters zu verstehen ist.

Es ist vorteilhaft, dass der erste und zweite Kondensator pa ^¬ rallel zu Kapazitäten der Leiter (Leitungskapazitäten) eines Bereiches verschaltet sind, so dass eine Parallelschaltung vorliegt. Dadurch erhöht sich die Gesamtkapazität des jewei ^¬ ligen Bereiches, da sich die Kapazitäten von parallel verschalteten Kondensatoren addieren.

Durch den erfindungsgemäßen Induktor werden somit verteilte Kondensatoren mit konzentrierten Kondensatoren in vorteilhafter Weise kombiniert. Hierbei sind unter verteilten Kondensa ^¬ toren die Leitungskapazitäten zu verstehen. Unter konzentrierten Kondensatoren sind die ersten und zweiten Kondensatoren zu verstehen. Es wird somit erfindungsgemäß eine Kombi- nation aus konzentrierten und verteilten Kondensatoren vorgeschlagen, die eine kapazitive Kompensation des Induktors ohne Teilentladungen ermöglicht.

Mit anderen Worten lässt sich die Erfindung folgendermaßen beschreiben:

Der zweite Multifilamentleiter des ersten Bereiches des Induktors wird wenigstens einmal unterbrochen. An der Unterbre ^¬ chungstelle werden die Leiter des zweiten Multifilamentlei- ters des ersten Bereiches über einen konzentrierten ersten Kondensator mit den Leitern des nicht unterbrochenen ersten Multifilamentleiter elektrisch verkoppelt. Über einen konzentrierten zweiten Kondensator ist vorgesehen den zweiten Multifilamentleiter des zweiten Bereiches mit dem nicht unterbrochenen ersten Multifilamentleiter des ersten Bereiches elektrisch kapazitiv zu verschalten. Der erste Multifilamentleiter des ersten Bereiches ist mit dem ersten Multifilament- leiter des zweiten Bereiches verbunden und wird somit bei einer Verbindung erster Art nicht unterbrochen. Insbesondere sind die Leiter des ersten und zweiten Multifilamentleiters vor und nach der Verbindung über den ersten und/oder zweiten Kondensators zu jeweils einem Leiter zusammengeführt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Induktor einen weiteren dritten Bereich, der elektrisch mit dem zweiten Bereich über eine Verbindung zweiter Art verbunden ist, wobei die Verbindung zweiter Art derart ausge- staltet ist, dass der erste Multifilamentleiter des zweiten Bereiches über einen weiteren ersten Kondensator mit dem zweiten Multifilamentleiter des zweiten Bereiches elektrisch verkoppelt ist, der zweite Multifilamentleiter des zweiten und dritten Bereiches elektrisch leitend verbunden sind, und der erste Multifilamentleiter des dritten Bereiches über einen weiteren zweiten Kondensator mit dem zweiten Multifila- mentleiter des zweiten Bereiches elektrisch gekoppelt ist.

Vorteilhafterweise entspricht eine Verbindung zweiter Art einer Verbindung erster Art, bei der erster und zweiter

Multifilamentleiter vertauscht sind. Dadurch wird eine Symmetrie zwischen dem ersten und zweiten Multifilamentleiter geschaffen. Dadurch wird der induktive Spannungsabfall des ersten und des zweiten Multifilamentleiters kompensiert.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Induktor mehr als drei Bereichen, wobei abwechselnd jeweils zwei Bereiche mit einer Verbindung erster und zweiter Art verbunden sind.

Vorteilhafterweise wird dadurch ein Induktor mit mehreren Be ^¬ reichen ermöglicht. Besonders vorteilhaft ist, dass durch die Verbindung erster und zweiter Art Teilentladungen an Unter- brechungen der Multifilamentleiter vermieden werden und somit eine Zerstörung des Induktors durch Teilentladungen auch bei einer Mehrzahl an Bereichen verhindert werden kann. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst der erste und zweite Multifilamentleiter jeweils wenigstens zwei Leiter, wobei die Leiter die Filamente des Multifila- mentleiters ausbilden. Vorteilhafterweise ist hierbei stets ein Leiter des ersten

Multifilamentleiters mit einem Leiter des zweiten Multifila- mentleiters kapazitiv verkoppelt. Dadurch werden Leitungska ^¬ pazitäten und somit verteilte Kapazitäten ausgebildet. In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst der erste und zweite Multifilamentleiter eine Mehrzahl von wenigstens 1000 und höchstens 5000 Leitern, wobei die Leiter die Filamente des Multifilamentleiters ausbilden. Dadurch wird vorteilhafterweise die Heizleistung des Induk ^¬ tors signifikant erhöht.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verlaufen die einzelnen Leiter der Multifilamentleiter entlang einer Längsachse des Induktors im Wesentlichen parallel.

Dadurch wird vorteilhafterweise die Leitungskapazität erhöht.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung bilden die einzelnen Leiter der Multifilamentleiter eine verflochtene

Struktur aus, die sich entlang einer Längsachse des Induktors erstreckt .

Dadurch wird vorteilhafterweise eine Kabelanordnung der Mul- tifilamentleiter ermöglicht, die durch die Verflechtung zum einen stabilisiert wird und zum anderen zur Bildung von konzentrierten Kapazitäten (Leitungskapazitäten) geeignet ist. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die wenigstens zwei Multifilamentleiter wenigstens im ersten und im zweiten Bereich kapazitiv verkoppelt, so dass sich im jeweiligen Bereich ein dritter Kondensator ausbildet.

Hierbei entspricht der dritte Kondensator vorteilhafterweise den Leitungskapazitäten der Bereiche.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist eine Ge- samtkapazität der ersten und zweiten Kondensatoren geringer als eine Gesamtkapazität der dritten Kondensatoren.

Besonders vorteilhaft ist eine Gesamtkapazität des ersten und zweiten Kondensators, die weniger als 5 % zur Gesamtkapazität der dritten Kondensatoren beiträgt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der erste und/oder zweite Kondensator jeweils zwei Elektro ^¬ den, wobei die Elektroden durch ein Zusammenführen von ein- zelnen Leitern eines Multifilamentleiters ausgebildet sind.

Dadurch wird vorteilhafterweise das Vermeiden von Teilentla ^¬ dungen an den Unterbrechungsstellen unterstützt. Der erste und/oder zweite Kondensator wird daher durch das Zusammenfüh- ren der Leiter der durch den ersten und/oder zweiten Kondensator verkoppelten Multifilamentleiter ausgebildet.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Elektroden halbkugelförmig ausgebildet.

Dadurch wird vorteilhafterweise das Vermeiden von Teilentla ^¬ dungen an den Unterbrechungsstellen unterstützt.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst ein Zwischenraum, der zwischen den zwei Elektroden des ersten Kondensators und/oder des zweiten Kondensators angeordnet ist, einen keramischen oder mineralischen Isolierstoff. Dadurch wird besonders vorteilhaft das Vermeiden von Teilent ^¬ ladungen an den Unterbrechungsstellen unterstützt.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Isolierstoff wenigstens ein Material aus der Glimmergruppe.

Materialen aus der Glimmergruppe weisen eine hohe dielektrische Festigkeit auf, so dass vorteilhafterweise das Vermeiden von Teilentladungen an den Unterbrechungsstellen zusätzlich unterstützt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Aus ^¬ führungsbeispiels unter Bezugnahme auf die angehängte Zeich ^¬ nung beschrieben, in der die einzige Figur eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Induktors zeigt.

Gleichartige Elemente werden in der Figur mit denselben Be ^¬ zugszeichen versehen. Die einzige Figur zeigt schematisch einen Induktor 1, der entlang einer Längsachse 40 wenigstens vier Bereiche 20, 22, 24, 26 aufweist. Hierbei sind bezüglich der Längsachse 40 be ^¬ nachbarte Bereiche 20, 22, 24, 26 jeweils abwechselnd mit ei ^¬ ner Verbindung erster Art 28 und einer Verbindung zweiter Art 30 verbunden. Jeder der Bereiche 20, 22, 24, 26 weist zwei Multifilamentleiter 2, 4 auf, wobei die Multifilamentleiter 2, 4 jeweils sechs Leiter 2a...f, 4a...f umfassen. In jedem Be ^¬ reich sind die Leiter 2a...f des ersten Multifilamentleiters 2 kapazitiv mit den Leitern 4a...f des zweiten Multifilament- leiters 4 verkoppelt. Eine solche kapazitive Kopplung wird durch die parallele Anordnung der Leiter 2a...f, 4a...f entlang der Längsachse 40 des Induktors 1 ermöglicht.

Die Verbindung erster Art 28 weist einen ersten und zweiten Kondensator 6, 8 auf. Vor der Verbindung über den ersten und/oder den zweiten Kondensator 6, 8 werden die Multifi- lamentleiter zu einem Leiter zusammengeführt. Hierbei verkop ^¬ pelt der erste Kondensator 6 den ersten und zweiten Multifilamentleiter 2, 4 des ersten Bereiches 20. Der zweite Kondensator 8 koppelt den ersten Multifilamentleiter 2 des ersten Bereiches 20 mit dem zusammengeführten zweiten Multi- filamentleiter 4 des zweiten Bereiches 22. Der erste Multi- filamentleiter 2 des ersten Bereiches 20 wird zusammengeführt und mit dem zusammengeführten ersten Multifilamentleiter 2 des zweiten Bereiches 22 elektrisch gekoppelt.

An den zweiten Bereich 22 schließt sich ein dritter Bereich 24 an. Hierbei ist nun der zweite Bereich 22 über eine Verbindung der zweiten Art 30 mit dem dritten Bereich 24 verbunden. Der zusammengeführte und unterbrochene erste Multifila ^¬ mentleiter 2 des zweiten Bereiches 22 wird über einen ersten Kondensator 6 mit dem zusammengeführten zweiten Multifila- mentleiter 4 des zweiten Bereiches 22 verkoppelt. Der zusammengeführte zweite Multifilamentleiter 4 des zweiten Bereiches 22 wird mit dem zusammengeführten zweiten Multifila- mentleiter 4 des dritten Bereiches 24 schlicht elektrisch verbunden. Zusätzlich wird der wiederum zusammengeführte Multifilamentleiter 2 des dritten Bereiches 24 mit dem zweiten Multifilamentleiter 4 des zweiten Bereiches 22 über einen zweiten Kondensator 8 kapazitiv gekoppelt.

Das genannte und erkennbare Schema setzt sich nun entlang der Längsachse 40 des Induktors 1 fort. Dadurch folgt auf den dritten Bereich 24 ein vierter Bereich 26 der mit einer Verbindung der ersten Art 28 mit dem dritten Bereich 24 verbunden ist. Generell kann dieses Schema auf beliebig viele Be ^¬ reiche 20, 22, 24, 26 des Induktors 1 Anwendung finden.

In den Bereichen 20, 22, 24, 26 bilden die kapazitiv verkoppelten Leiter 2a...f, 4a...f verteilte Kondensatoren aus. In den Verbindungen erster und zweiter Art 28, 30 werden dagegen durch die ersten und zweiten Kondensatoren 6, 8 konzentrierte Kondensatoren 6, 8 ausgebildet. Dadurch werden verteilte Kondensatoren mit konzentrierten Kondensatoren 6, 8 in vorteilhafter Weise entlang des Induktors 1 kombiniert, so dass Teilentladungen an Unterbrechungsstellen vermieden werden und somit ein gegenüber dem Stand der Technik verbesserter Induktor bereitgestellt wird.