SISTEMA PARA EL CALENTAMIENTO POR INDUCCIÓN DE YACIMIENTOS DE ARENA PETROLÍFERA Y DE PETRÓLEO PESADO, MEDIANTE CONDUCTORES PORTADORES DE CORRIENTE.

Sistema para el calentamiento por inducción de yacimientos de arena petrolífera y de petróleo pesado, mediante conductores portadores de corriente La presente invención hace referencia a un sistema para el calentamiento por inducción de yacimientos de arena petrolífera y de petróleo pesado, mediante conductores portadores de corriente. Para la extracción de petróleos pesados o betunes de yacimientos de esquistos bituminosos o de arenas petrolíferas mediante sistemas de conductos que se deben introducir mediante perforaciones, se debe incrementar considerablemente su fluidez. Esto se puede lograr mediante el incremento de la temperatura del yacimiento, que a continuación se indica como depósito. En el caso que se utilice exclusivamente un calentamiento por inducción o de manera complementaria como asistencia para el método SAGD conocido, se presenta el problema de una caída de tensión inductiva a lo largo de la extensa longitud del inductor de, por ejemplo 1000 m, desde tensiones muy elevadas hasta alcanzar unos 100 kV, que pueden predominar tanto en el aislamiento que protege del depósito o bien, el suelo, como en el generador en relación con la potencia reactiva. Para la asistencia del calentamiento del depósito mediante una inyección de vapor, de acuerdo con el método conocido SAGD (drenaje por gravedad asistido con vapor) o como sustitución completa de dicha inyección de vapor, se pueden utilizar diferentes configuraciones de inductores y electrodos de acción electromagnética, que se describen en detalle en las solicitudes de la solicitante no reveladas previamente AZ 10 2007 036 832, AZ 10 2007 008 292 y AZ 10 2007 040 606. En el estado del arte general del calentamiento por inducción, se puede evitar la conformación de tensiones inductivas elevadas mediante una conexión en serie compuesta de secciones de inductor y capacitores integrados, que se debe ajustar a la frecuencia de trabajo como un circuito resonante en serie. En la solicitud no revelada de la solicitante AZ 10 2007 040 605, se describen detalladamente un sistema de conductores coaxial con capacitores concentrados, así como el principio de los capacitores distribuidos, en base a la solicitud de patente alemana revelada DE 10 2004 009 896 A1. El primer sistema de conductores presenta diferentes características como una flexibilidad reducida, costes de fabricación elevados y cerámicas costosas para alta tensión. El último sistema de conductores no está orientado para la finalidad mencionada en la introducción conforme a la determinación. En comparación, el objeto de la presente invención consiste en crear un sistema de conductores que se pueda emplear como un sistema de inducción con la finalidad de calentar la arena petrolífera. El objeto se resuelve, conforme a la presente invención, mediante la totalidad de las características de la reivindicación 1. Los perfeccionamientos se indican en las reivindicaciones relacionadas. Conforme a la presente invención, se recomienda acoplar de manera capacitiva dos o más grupos de conductores en secciones que se repiten periódicamente de una longitud definida (longitud de resonancia). Además, cada conductor se encuentra aislado individualmente y se compone de un único hilo o de una pluralidad de hilos aislados individualmente. En particular, se conforma una estructura de conductores denominada multifilamento, que se ha recomendado previamente en la electrotécnica para otros fines. Eventualmente, se puede realizar también una estructura de conductores multibanda y/o multicapas con la misma finalidad. En la aplicación práctica, se requieren convencionalmente dos grupos de conductores para 1000 - 5000 filamentos en cada caso, para el calentamiento por inducción con el fin conforme a lo determinado, que consiste en el calentamiento de la arena petrolífera con frecuencias de excitación de, por ejemplo, 10 - 50 kHz, en el caso que se deban obtener longitudes de resonancia efectivas en el margen de 20 - 100 m. Sin embargo, también pueden existir más de dos grupos de conductores. En los sistemas conforme a la presente invención, la frecuencia de resonancia es inversamente proporcional al espacio entre las interrupciones de los grupos de conductores. La conformación de un conductor multifilamento compensado capacitivamente, se puede realizar mediante hilos de Litz específicos de alta frecuencia. La conformación de un conductor multifilamento compensado capacitivamente, se puede realizar también alternativamente mediante hilos sólidos. En la presente invención, un conductor multifilamento compensado de manera ventajosa se compone de conductores individuales transpuestos y/o entrelazados de manera tal que cada conductor individual dentro de la longitud de resonancia se presente en cada radio del sistema con la misma frecuencia. De manera similar a los conductores convencionales de la clase Milliken, se puede conformar un conductor multifilamento compensado compuesto de una pluralidad de grupos de conductores que se encuentran dispuestos alrededor de un centro en común. 2 ES 2 367 561 T3 Cada subgrupo de conductores compensado se compone de manera ventajosa de hilos de Litz de alta frecuencia o hilos sólidos cableados. Además, las secciones transversales de los subgrupos de conductores pueden diferir de la forma circular o hexagonal y, por ejemplo, pueden presentar una forma compuesta por secciones. La zona central libre de conductores dentro de la sección transversal de un conductor multifilamento compensado del tipo Milliken, se puede emplear en el refuerzo mecánico para el incremento de la resistencia a la tracción. Además, se pueden emplear cables de fibras artificiales introducidos de manera permanente o que se pueden retirar, o cables de acero que se puede retirar. La zona central libre de conductores dentro de la sección transversal de un conductor multifilamento compensado del tipo Milliken, se puede emplear para la refrigeración mediante un fluido circulante, particularmente agua o aceite. Además, allí se pueden montar de manera ventajosa sensores de temperatura que se pueden utilizar para el monitoreo y control de la alimentación con corriente y/o de la refrigeración del fluido. Para la instalación del inductor que se compone de conductores multifilamento compensados capacitivamente dispuestos en el depósito, se recomienda introducir el inductor preferentemente en un tubo de material plástico previamente introducido, con un diámetro interior mayor. Además, se puede introducir, por ejemplo, un aceite como lubricante. Durante el funcionamiento, es decir, en la alimentación con corriente del sistema de conductores conforme a la presente invención, el espacio entre el inductor y el tubo de material plástico se carga con un fluido, en particular agua que presenta una conductividad eléctrica reducida o, por ejemplo, aceite para transformadores que también se puede utilizar previamente como lubricante. En tanto que se pretende una refrigeración activa del inductor mediante un refrigerante circulante, conforme a la presente invención se recomienda bombear el refrigerante en el espacio intermedio y en la zona central libre de conductores, en sentidos opuestos. Los perfeccionamientos detallados anteriormente y las formas de realización de la presente invención presentan en particular las siguientes ventajas: - Los grupos de conductores que se disponen entrelazados y cercanos entre sí, se encuentran acoplados de manera que presentan una elevada capacitancia. De esta manera, se conforma un circuito resonante en serie, en el que en la frecuencia de resonancia se compensan directamente los desplazamientos de fase de corriente y tensión mediante las inductancias de la línea a través de los capacitores entre los grupos de conductores. - La frecuencia de resonancia del conductor se ajusta al espacio entre las interrupciones. Además, dicha longitud determina la caída de tensión inductiva y establece los requerimientos en relación con la rigidez dieléctrica del aislamiento o bien, del dieléctrico. - El empleo de hilos de Litz de alta frecuencia reduce o bien, evita las pérdidas óhmicas adicionales debido al efecto pelicular. En tanto que en el caso del conductor multifilamento conforme a la presente invención, se deben lograr longitudes de resonancia reducidas, se requiere de una capacitancia por unidad de longitud elevada. De esta manera, se requiere de una división de la sección transversal del conductor completo en una pluralidad de conductores individuales, por ejemplo, de hasta varios miles de conductores individuales. Por lo tanto, de manera ventajosa el diámetro del conductor individual resulta reducido de manera tal que ya no se pueda generar un incremento de la resistencia mediante el efecto pelicular. En la presente invención, el entrelazado o la transposición de los conductores individuales dentro de la longitud de resonancia,... [Seguir leyendo]

1. Sistema para el calentamiento por inducción de yacimientos de arena petrolífera y de petróleo pesado, mediante conductores portadores de corriente que están conformados por grupos de conductores individuales, caracterizado porque los grupos de conductores se conforman en secciones que se repiten periódicamente de una longitud definida que definen una longitud de resonancia (RL), y porque se acoplan capacitivamente dos o más grupos de conductores de esta clase, en donde se conforma una estructura de conducto multifilamento, multibanda y/o multicapas. 2. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque cada conductor se encuentra aislado individualmente y se compone de un único hilo. 3. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque cada conductor se compone de una pluralidad de hilos aislados que conforman un denominado hilo de Litz de alta frecuencia. 4. Sistema de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque se proporcionan dos grupos de 1000 a 5000 filamentos en cada caso, y se obtienen longitudes de resonancia (RL) en el margen de alrededor de 20 a alrededor de 100 m. 5. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizado porque un conductor multifilamento compensado capacitivamente se compone de conductores individuales transpuestos y/o entrelazados de manera tal que cada conductor individual dentro de la longitud de resonancia (RL) se presente en cada radio del sistema con la misma frecuencia. 6. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizado porque de manera similar a los conductores convencionales, un conductor multifilamento compensado se compone de una pluralidad de subgrupos de conductores que se encuentran dispuestos alrededor de un centro en común. 7. Sistema de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque cada subgrupo de conductores compensado se compone de hilos sólidos cableados o hilos de Litz de alta frecuencia. 8. Sistema de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque las secciones transversales de los subgrupos de conductores presentan una forma circular o hexagonal. (Figuras 9 a 12) 9. Sistema de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque los subgrupos de conductores se conforman en forma de secciones. 10. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la zona central libre de conductores dentro de la sección transversal de un conductor multifilamento compensado, se emplea para el refuerzo mecánico y para el incremento de la resistencia a la tracción. 11. Sistema de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque para el refuerzo se utilizan cables de fibras de material plástico o cables de fibras de vidrio, o cables de acero que se pueden introducir y/o retirar, al menos, de forma temporal. 12. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la zona central libre de conductores dentro de la sección transversal de un conductor multifilamento compensado, presenta medios para la refrigeración. 13. Sistema de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque como medio para la refrigeración existe o bien, se introduce un fluido, particularmente agua o aceite. 14. Sistema de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque en la zona central se disponen sensores de temperatura, particularmente sensores de fibra de vidrio o fibras de Bragg que se pueden utilizar para el monitoreo y/o el control de la alimentación con corriente y/o de la refrigeración del fluido. 15. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el inductor se encuentra introducido en un tubo de material plástico que presenta un diámetro interior mayor. 16. Sistema de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque se proporciona un lubricante entre el tubo de material plástico y el inductor. 9 ES 2 367 561 T3 17. Sistema de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque durante el funcionamiento se proporciona, entre el inductor y el tubo de material plástico, un fluido, por ejemplo agua, que presenta una conductividad eléctrica reducida y/o un fluido lubricante o un fluido aislante. 18. Sistema de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado porque se bombea un medio refrigerante en el espacio intermedio y/o en la zona central libre de conductores, particularmente en sentidos opuestos. 19. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se proporciona una inductividad definida, así como una capacitancia por unidad de longitud definida del inductor, de manera que el sistema se pueda operar de manera compensada secuencialmente con una frecuencia predeterminada. ES 2 367 561 T3 11 ES 2 367 561 T3 12 ES 2 367 561 T3 13 ES 2 367 561 T3 14 ES 2 367 561 T3 ES 2 367 561 T3 16