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JPS6245956B2 - - Google Patents
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JPS6245956B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6245956B2
JPS6245956B2 JP16261782A JP16261782A JPS6245956B2 JP S6245956 B2 JPS6245956 B2 JP S6245956B2 JP 16261782 A JP16261782 A JP 16261782A JP 16261782 A JP16261782 A JP 16261782A JP S6245956 B2 JPS6245956 B2 JP S6245956B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conduit
metal
coating
nickel
electrode
Prior art date
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Expired
Application number
JP16261782A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5952091A (en
Inventor
Ichiro Takahashi
Goro Okamoto
Kazuo Okabashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

この発明は、炭化水素地下資源電気加熱用電極
装置の導管に関するものであり、さらに詳しくい
うと、電気加熱法により炭化水素系地下資源を採
取する際に用いられる加熱用電極を支持する電気
絶縁被覆された導管に関するものである。 以下の記述において、炭化水素地下資源とはオ
イルサンドまたはタールサンドに含まれるビチユ
ーメン(Bitumen)のことをいい、以下特記しな
い限りオイルという。 近年、石油資源の高騰にともない、カナダ、ベ
ネズエラ等の地下に埋蔵されている、オイルサン
ド層からオイル分を採取することが、本格的に検
討されつつある。このオイルサンド層は、通常、
地下数100mの地中に厚さ約50m程度の層をなし
て存在するが、このオイルは粘度が高いため常温
で汲み上げて採取することができず、従来はオイ
ルサンド層に加熱水蒸気を注入してオイル分の温
度を上昇させ、その粘度を低下させて汲み上げる
方法が採用されていた。しかしながら、この方法
では効率がわるくコスト高となるため、より生産
性の高い方法として、下端部に電極を有する鋼管
またはステンレス管でなる導管を、その電極がオ
イルサンド層に位置するように埋設し、そのよう
な導管2本を約30〜200mの間隔で並設し、両電
極間に数百〜数千ボルトの電圧を印加してジユー
ル熱によりオイルサンド層の温度を上昇させ、オ
イルの粘度を低下させて採油する方法が提案され
た。この場合、オイルサンド層の比抵抗は上部地
層の比抵抗よりも数倍高いため、導管の地層部に
埋設される部分を電気絶縁体で被覆し、電流が上
部地層を流れないようにしなければならない。も
し電気絶縁体で被覆しないと電流は地層部を流
れ、オイルサンド層に埋設した電極間には電流が
流れなくなる。したがつてこのような特殊な条件
下での使用に耐えうる電気絶縁体を被覆した導管
を開発する要求が急激に高まつてきている。 そこで、導管に被覆される電気絶縁体が具備し
ていなければならない特性としては、 (A) 常温はもちろんオイルサンド層のオイル粘度
を低下させうる約300℃の温度においても数百
〜数千ボルトの耐電圧特性ならびに少なくそも
106Ω−cmの体積固有抵抗値を有すること、 (B) オイルサンド層中に含まれている水がオイル
サンド層の粘度を低下させうる約300℃の温度
に加熱されるため、約300℃の熱水に耐えうる
こと、および (C) 電極を懸垂できる機械的強度ならびに導管の
先端に懸垂した電極を埋設穴を通してオイルサ
ンド層に埋設する際、穴壁に接触して破損しな
い程度の機械的衝撃強度を有すること。 などが要求される。 この発明は、以上の事情に着目してなされたも
ので、耐電圧特性、耐熱性、機械的強度等にすぐ
れた炭化水素地下資源電気加熱用電極装置の導管
を提供することを目的とするものである。 以下、この発明について詳述する。 本発明者らは、前記(A)〜(C)のすべての特性を具
備する電気絶縁体を被覆した導管を開発すべく鋭
意研究を重ねた結果、金属性導管の外周面に、溶
射法により、ニツケル、アルミニウム、クロム、
シリコンまたは鉄などの金属、あるいは、これら
の合金の被膜を形成させ、ついで静電粉体塗装法
により、ポリエーテルエーテルケトン樹脂の被膜
を形成させることにより前記(A)〜(C)のすべての特
性を具備する電気絶縁体が得られることを見出
し、この発明を完成するにいたつた。 一般に、金属被膜を形成するために採用される
溶射法としては、酸素と燃料(アセチレン、プロ
パン、水素など)の燃焼炎を熱源とするガス式溶
射法もしくはガス爆発式溶射法、または電気エネ
ルギーを熱源とするアーク式溶射法、プラズマジ
エツト式溶射法もしくは高周波誘導式溶射法があ
げられる。これらの方法により導管外周面に高温
の金属粒子を積層して被膜を形成させることがで
きる。 この発明に用いる金属被膜の材料としては、金
属導管とは異種の金属であるニツケル(Ni)、ア
ルミニウム(Al)、クロム(Cr)、シリコン
(Si)、鉄(Fe)などがあり、それと、ニツケル
−アルミニウム(Ni−Al)、ニツケル−クロム
(Ni−Cr)、シリカ−アルミニウム(Si−Al)な
どの合金があげられる。溶射に供されるこれらの
金属素材は粉末あるいは線材が用いられる。 また、電気絶縁体としてはポリエーテルエーテ
ルケトン樹脂が用いられ、これは次の化学構造式
で表わされるもので、たとえば英国インペリア
ル・ケミカル・インダストリーズ社によつて開発
されている芳香族ポリエーテルエーテルケトン類
が好適である。 ポリエーテルエーテルケトン樹脂は、素材とし
て粒径が10〜100μmの粉体が用いられる。 金属導管としては、耐食性に優れ、良好な電気
伝導性を有する鋼管またはステンレススチール管
等が好適である。 静電粉体塗装法により、金属導管表面にポリエ
ーテルエーテルケトン樹脂の被膜を形成させる場
合、350〜450℃に予備加熱した導管にポリエーテ
ルエーテルケトン樹脂の粉体を付着させ、再び
350〜450℃に加熱して、この粉体を融着させる。
その場合、ポリエーテルエーテルケトン樹脂の被
膜と金属導管の膨張率が大きく異なるため、金属
導管とポリエーテルエーテルケトン樹脂被膜の融
着面に大きな内部応力が発生し密着力が低下す
る。このように金属導管表面にポリエーテルエー
テルケトン樹脂の被膜を直接形成させたものは、
水中で、25℃と300℃の熱水サイクルをくりかえ
した場合、ポリエーテルエーテルケトン樹脂の被
膜が導管表面から剥離し、実用に供することがで
きない。しかし、溶射法により、0.2mm以下の前
記金属被膜を形成させた金属導管は、ポリエーテ
ルエーテルケトン樹脂の密着強度が大きく、25℃
と300℃の熱水サイクルにも耐えるものであり、
オイルサンド層加熱電極装置の導管用絶縁被膜と
して好適なものとなる。 つぎに、この発明の一実施例について述べる。
第1図において、電極1を接続支持した金属導管
2の外周面に溶射法による金属被膜3が形成さ
れ、さらに静電粉体塗装法による絶縁被膜4が形
成されてなる。 一般に金属導管2の長さは約200〜600mが必要
であるが、通常の鋼管やステンレス管などの1本
あたりの長さは5〜50mであるため、オイルサン
ド層にその先端部を挿入するばあいにはこの5〜
50mのものを順次連結しながら挿入する。第2図
は電気絶縁被覆された導管の接合部を示し、金属
被膜3aおよび電気絶縁被膜4aを被覆された導
管2aと、金属被膜3bおよび電気絶縁被膜4b
を被覆された導管2bを接合する場合、それぞれ
の導管2aおよび2bの接合端部にテーパネジ5
を切り、カツプリング6を用いて接合される。そ
の場合、接合部からの漏電を防止するために接合
部、すなわちカツプリング6の表面と導管2a,
2b端部にわたつて、さらに電気絶縁層4cを被
覆する。 つぎにポリエーテルエーテルケトン樹脂でなる
絶縁被膜の形成方法およびその性質について実施
例および比較例をあげてより詳細に説明するが、
この発明はそれらの実施例のみに限定されるもの
ではない。 実施例 1 ニツケルの粉末をプラズマジエツト式溶射法に
より、金属導管外周面にスプレーし、膜厚0.1mm
のニツケル被膜を形成させた。ついで、この金属
被膜を形成させた金属導管を380℃に予熱し、ポ
リエーテルエーテルケトン樹脂の粉体を静電粉体
塗装法により被着させ、380℃で10分間加熱溶融
し、金属導管外周面に膜厚0.3mmのポリエーテル
エーテルケトン被膜を形成させた。静電粉体塗装
と加熱溶融の操作をさらに3回、合計4回繰り返
し行ない所望の電気絶縁被膜を得た。 かようにして得られた電気絶縁被膜の25℃にお
ける付着強度(Kg/cm2)と耐電圧値(kV/mm)
及びその絶縁被膜を水中にいれ300℃に加熱し、
300℃の熱水中に100時間保持後、25℃に冷却す
る。この過程を1サイクルとして、5サイクルの
熱水サイクル後、25℃で測定した付着強度と耐電
圧値を第1表に実施例1として示す。 実施例 2〜10 金属被膜を第1表に示すものに代え、他は実施
例1と同様の条件で実験を行い、導管外周面に電
気絶縁被膜を形成させ、得られた電気絶縁被膜の
特性を第1表に実施例2〜10として示す。 比較例 1〜2 第2表は導管外周面にポリエーテルエーテルケ
トン樹脂の被膜を直接形成した場合の電気絶縁被
膜の特性を示す。
The present invention relates to a conduit for an electrode device for electrically heating underground hydrocarbon resources, and more specifically, to an electrically insulating coating that supports a heating electrode used when extracting underground hydrocarbon resources by an electric heating method. This relates to conduits that have been In the following description, underground hydrocarbon resources refer to bitumen contained in oil sands or tar sands, and are referred to as oil unless otherwise specified. In recent years, with the rise in the price of oil resources, serious consideration is being given to extracting oil from oil sand layers buried underground in countries such as Canada and Venezuela. This oil sand layer is usually
This oil exists in a layer approximately 50 meters thick several hundred meters underground, but due to its high viscosity, it cannot be extracted by pumping it up at room temperature. Conventionally, heated steam is injected into the oil sand layer. The method used was to raise the temperature of the oil and lower its viscosity before pumping it. However, this method is inefficient and expensive, so a more productive method is to bury a conduit made of steel or stainless steel pipe with an electrode at its lower end so that the electrode is located in the oil sand layer. , two such conduits are installed in parallel at an interval of about 30 to 200 m, and a voltage of several hundred to several thousand volts is applied between the two electrodes to raise the temperature of the oil sand layer by Joule heat, which increases the viscosity of the oil. A method of extracting oil by lowering the amount of oil was proposed. In this case, the resistivity of the oil sand layer is several times higher than that of the upper stratum, so the part of the conduit buried in the stratum must be covered with an electrical insulator to prevent current from flowing through the upper stratum. No. If it is not coated with an electrical insulator, current will flow through the strata, and no current will flow between the electrodes buried in the oil sand layer. Accordingly, there is a rapidly increasing need to develop conduits coated with electrical insulators that can withstand use under these special conditions. Therefore, the characteristics that the electrical insulator coated on the conduit must have are: (A) It can withstand several hundred to several thousand volts not only at room temperature but also at temperatures of about 300 degrees Celsius, which can reduce the viscosity of oil in the oil sand layer. withstand voltage characteristics and at least
( B ) The water contained in the oil sands layer is heated to a temperature of about 300°C which can reduce the viscosity of the oil sands layer; (C) Mechanical strength to allow the electrode to be suspended, and sufficient strength to prevent damage from contact with the hole wall when the electrode suspended at the tip of the conduit is buried in the oil sand layer through the buried hole. Must have mechanical impact strength. etc. are required. This invention was made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a conduit for an electrode device for electric heating of hydrocarbon underground resources, which has excellent voltage resistance, heat resistance, mechanical strength, etc. It is. This invention will be described in detail below. The inventors of the present invention have conducted extensive research to develop a conduit coated with an electrical insulator that has all of the characteristics (A) to (C) above. , nickel, aluminum, chrome,
All of the above (A) to (C) can be achieved by forming a film of metal such as silicon or iron, or an alloy thereof, and then forming a film of polyether ether ketone resin by electrostatic powder coating. The inventors discovered that an electrical insulator having these characteristics could be obtained and completed the present invention. In general, thermal spraying methods used to form metal coatings include gas spraying or gas explosion thermal spraying, which uses a combustion flame of oxygen and fuel (acetylene, propane, hydrogen, etc.) as a heat source, or electrical energy. Examples include arc spraying, plasma jet spraying, and high frequency induction spraying using a heat source. By these methods, it is possible to form a film by laminating high-temperature metal particles on the outer peripheral surface of the conduit. Materials for the metal coating used in this invention include nickel (Ni), aluminum (Al), chromium (Cr), silicon (Si), iron (Fe), etc., which are metals different from those of the metal conduit, and Examples include alloys such as nickel-aluminum (Ni-Al), nickel-chromium (Ni-Cr), and silica-aluminum (Si-Al). These metal materials to be subjected to thermal spraying are powders or wires. Polyetheretherketone resin is used as an electrical insulator, and is represented by the following chemical structural formula. are preferred. Powder with a particle size of 10 to 100 μm is used as a material for polyether ether ketone resin. As the metal conduit, a steel pipe or a stainless steel pipe having excellent corrosion resistance and good electrical conductivity is suitable. When forming a film of polyetheretherketone resin on the surface of a metal conduit using electrostatic powder coating, apply polyetheretherketone resin powder to the conduit that has been preheated to 350 to 450°C, and then apply the coating again.
This powder is fused by heating to 350-450°C.
In that case, since the expansion coefficients of the polyether ether ketone resin coating and the metal conduit are greatly different, a large internal stress is generated on the fusion surface of the metal conduit and the polyether ether ketone resin coating, resulting in a decrease in adhesion. In this way, a film of polyetheretherketone resin is directly formed on the surface of a metal conduit.
When repeated hydrothermal cycles at 25°C and 300°C in water, the polyetheretherketone resin coating peels off from the conduit surface, making it unusable for practical use. However, metal conduits with a metal coating of 0.2 mm or less formed by thermal spraying have a high adhesion strength of polyether ether ketone resin, and
It can also withstand 300℃ hydrothermal cycles.
It is suitable as an insulating coating for a conduit in an oil sand layer heating electrode device. Next, one embodiment of the present invention will be described.
In FIG. 1, a metal coating 3 is formed by thermal spraying on the outer peripheral surface of a metal conduit 2 to which an electrode 1 is connected and supported, and an insulating coating 4 is further formed by electrostatic powder coating. Generally, the length of the metal conduit 2 is required to be approximately 200 to 600 m, but since the length of each ordinary steel pipe or stainless steel pipe is 5 to 50 m, the tip of the pipe is inserted into the oil sand layer. In case these 5~
Insert the 50m pieces while connecting them one after another. FIG. 2 shows the junction of electrically insulating coated conduits: a conduit 2a coated with a metal coating 3a and an electrically insulating coating 4a, and a conduit 2a coated with a metal coating 3b and an electrically insulating coating 4b.
When joining conduit 2b coated with
are cut and joined using a coupling ring 6. In that case, in order to prevent electrical leakage from the joint, the surface of the joint, that is, the surface of the coupling ring 6 and the conduit 2a,
An electrically insulating layer 4c is further coated over the end portion 2b. Next, the method for forming an insulating film made of polyetheretherketone resin and its properties will be explained in more detail by giving examples and comparative examples.
The invention is not limited only to these examples. Example 1 Nickel powder was sprayed onto the outer circumferential surface of a metal conduit using a plasma jet spraying method to a film thickness of 0.1 mm.
A nickel film was formed. Next, the metal conduit on which the metal coating was formed was preheated to 380°C, and polyetheretherketone resin powder was applied by electrostatic powder coating, and the metal conduit was heated and melted at 380°C for 10 minutes to coat the outer periphery of the metal conduit. A polyetheretherketone film with a thickness of 0.3 mm was formed on the surface. The electrostatic powder coating and heating and melting operations were repeated three more times, a total of four times, to obtain the desired electrically insulating coating. Adhesive strength (Kg/cm 2 ) and withstand voltage value (kV/mm) at 25°C of the electrically insulating film thus obtained
and its insulating coating was placed in water and heated to 300℃,
After holding in hot water at 300℃ for 100 hours, cool to 25℃. This process is regarded as one cycle, and after 5 cycles of hot water cycles, the adhesion strength and withstand voltage values measured at 25° C. are shown in Table 1 as Example 1. Examples 2 to 10 An experiment was conducted under the same conditions as in Example 1 except that the metal coating was replaced with one shown in Table 1. An electrical insulation coating was formed on the outer peripheral surface of the conduit, and the characteristics of the obtained electrical insulation coating were evaluated. are shown in Table 1 as Examples 2 to 10. Comparative Examples 1-2 Table 2 shows the characteristics of the electrically insulating coating when the polyetheretherketone resin coating was directly formed on the outer peripheral surface of the conduit.

【表】【table】

【表】 第1表及び第2表に記載した結果から明らかな
ように、この発明の電気絶縁被覆された導管は、
その絶縁体が電気的性質、機械的性質及び耐熱水
性に優れており、電気加熱法により炭化水素系地
下資源を採取するために用いる加熱用電極装置の
導管として好適なものである。
[Table] As is clear from the results listed in Tables 1 and 2, the electrically insulating coated conduit of the present invention:
The insulator has excellent electrical properties, mechanical properties, and hot water resistance, and is suitable as a conduit for a heating electrode device used to extract hydrocarbon underground resources by electric heating.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例の部分縦断面図、
第2図は第1図の導管の接合部の縦断面図であ
る。 2,2a及び2b……金属導管、3,3a及び
3b……金属被膜、4,4a及び4c……絶縁被
膜、5……テーパネジ、6……カツプリング。
FIG. 1 is a partial vertical sectional view of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the junction of the conduit of FIG. 1; 2, 2a and 2b...metal conduit, 3, 3a and 3b...metal coating, 4, 4a and 4c...insulating coating, 5...tapered screw, 6...coupling.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 下端に電極を支持して地中に埋設される炭化
水素地下資源電気加熱用電極装置の導管におい
て、金属導管と、この金属導管の外周面に溶射法
によつて形成され前記金属導管と異種の金属でな
る金属被膜と、この金属被膜の表面に静電粉体塗
装法によつて形成されポリエーテルエ−テルケト
ン樹脂でなる電気絶縁被膜を備えてなることを特
徴とする炭化水素地下資源電気加熱用電極装置の
導管。 2 金属被膜が、ニツケル、アルミニウム、クロ
ム、シリコンおよび鉄から選ばれた一種の金属で
なる特許請求の範囲第1項記載の炭化水素地下資
源電気加熱用電極装置の導管。 3 金属被膜が、ニツケル−アルミニウム、ニツ
ケル−クロムおよびシリカ−アルミニウムから選
ばれた一種の合金でなる特許請求の範囲第1項記
載の炭化水素地下資源電気加熱用電極装置の導
管。
[Claims] 1. In a conduit of an electrode device for electric heating of hydrocarbon underground resources that is buried underground with an electrode supported at the lower end, a metal conduit and a metal conduit formed on the outer circumferential surface of the metal conduit by a thermal spraying method. and a metal coating made of a metal different from the metal conduit, and an electrically insulating coating made of polyetheretherketone resin formed on the surface of the metal coating by electrostatic powder coating. Hydrogen underground resource conduit for electrical heating electrode equipment. 2. A conduit for an electrode device for electric heating of hydrocarbon underground resources according to claim 1, wherein the metal coating is made of a metal selected from nickel, aluminum, chromium, silicon, and iron. 3. A conduit for an electrode device for electric heating of hydrocarbon underground resources according to claim 1, wherein the metal coating is an alloy selected from nickel-aluminum, nickel-chromium, and silica-aluminum.
JP16261782A 1982-09-17 1982-09-17 Conduit of electrode device for electrically heating underground resource of hydrocarbon Granted JPS5952091A (en)

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