JPH0125198B2 - - Google Patents
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- JPH0125198B2 JPH0125198B2 JP14961082A JP14961082A JPH0125198B2 JP H0125198 B2 JPH0125198 B2 JP H0125198B2 JP 14961082 A JP14961082 A JP 14961082A JP 14961082 A JP14961082 A JP 14961082A JP H0125198 B2 JPH0125198 B2 JP H0125198B2
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Description
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電極装置の電気絶縁被覆さ
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、それ故、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
効率がわるく高価となるため、より生産性の高い
方法として、先端部に電極部を支持した鋼管また
はステンレス管のごとき導管を、その電極部がオ
イルサンド層に位置するように埋設し、かような
採油用導管2本を約30〜200mの間隔で設置し、
両電極部間に数百〜数千ボルトの電圧を印加し、
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
案されている。
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
なくなるからである。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。
かような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とも
106Ω−cm程度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。
(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、以下の事情に鑑みてなされたもの
で、本発明者らが、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、得られたものであり、珪
酸アルカリ塩類あるいはリン酸金属塩の無機質塗
料を導管外周面に塗布、硬化して第1の被膜を形
成させ、ついで静電粉体塗装によりポリエーテル
エーテルケトン樹脂でなる第2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
する電気絶縁体を被覆し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。
この発明に用いるポリエーテルエーテルケトン
樹脂としては、たとえば次の化学構造式で表わさ
れ、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た芳香族ポリエーテルエ
ーテルケトン類があげられる。
このポリエーテルエーテルケトン樹脂として
は、粒径が10〜100μmの粉体が用いられる。ま
た、金属導管としては、耐腐食性に優れ、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
ル管などが好適である。
第1の被膜を形成する珪酸アルカリ塩の無機質
塗料としては珪酸ナトリウム、珪酸カリウムある
いは珪酸リチウムの水溶液に、充填材としてアル
ミナあるいはシリカを加え、硬化剤として、(i)リ
ン酸、(ii)リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、リン
酸マグネシウムやリン酸鉄などの金属リン酸塩、
(iii)亜鉛やマグネシウムなどの金属、(iv)酸化亜鉛、
酸化マグネシウム、酸化ジルコニウムなどの金属
酸化物、(v)炭酸亜鉛、炭酸マグネシウム、炭酸カ
ルシウム、炭酸アルミニウムなどの金属炭酸塩、
(vi)硫酸亜鉛、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウ
ム、硫酸アルミニウムなどの金属硫酸塩、あるい
は(vii)塩化亜鉛、塩化マグネシウム、塩化カルシウ
ムや塩化アルミニウムなどの金属塩化物が用いら
れる。
リン酸金属塩の無機質塗料としては、リン酸ア
ルミニウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネシ
ウム、リン酸鉄あるいはリン酸亜鉛等の水溶液に
充填材としてアルミナあるいはシリカを加え、硬
化剤として酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化
チタン、酸化鉄あるいは酸化スズを加えたものが
用いられる。
つぎに、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第2の被膜
を形成させるには、350〜450℃に予備加熱した導
管に当該粉体を付着させ、再び350〜450℃に加熱
して粉体を溶融させる。ここで、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
きく異なつており、金属導管と被膜の融着面に大
きな内部応力が発生し密着力が低下することが知
られている。したがつて、導管の外周面にポリエ
ーテルエーテルケトン樹脂の被膜を直接形成させ
たものは、水中で25℃と300℃の熱水サイクルを
繰り返えした場合、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。これに対し、前記の珪酸アルカリ
塩の無機質塗料あるいはリン酸金属塩の無機質塗
料を導管外周面に塗布し、水分を乾燥後、所定の
温度で加熱し反応させて無機質被膜を形成し、そ
の上にポリエーテルエーテルケトン樹脂の被膜を
形成させたものは、密着度が大きく、25℃と300
℃の熱水サイクルにも耐えることが確認され、オ
イルサンド層加熱電極装置の導管用絶縁被覆とし
て好適である。
つぎに、この発明の導管用絶縁体の構成の一実
施態様について述べる。
第1図は電気絶縁被覆された導管の先端部の部
分縦断面図であり、図に示すように電極1を接続
した金属性導管2の外周面上に、この発明の第
1、第2の被膜でなる絶縁体3が被覆されてな
る。
一般に導管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に際しては、導管を次々
に接合しながら挿入する。第2図は電気絶縁被覆
された導管の前記の接合部の部分縦断面図であ
り、図に示すように、電気絶縁層3aが被覆され
た導管2aと電気絶縁層3bが被覆された導管2
bを接合する場合、導管2aおよび2bそれぞれ
の端部にテーパネジ5を切り、カツプリング4を
用いて接合する。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4
の表面と導管端部にわたつて、さらに同様の電気
絶縁層3cを被覆する。
つぎに、第1図、第2図における絶縁層3,3
a,3bまたは3cの被覆条件およびその性質に
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
固形分の重量組成比が、珪酸ナトリウム100部、
アルミナ100部、リン酸アルミニウム5部であり、
固形分濃度が20%の水性無機質塗料を導管外周面
に塗布し、90℃で2時間と200℃で5時間加熱し
て硬化させ、膜厚0.05mmの無機質でなる第1の被
膜を形成させた。ついで、この無機質被膜を形成
させた導管を380℃に予熱し、ポリエーテルエー
テルケトン樹脂の粉末を静電粉体塗装法により付
着させ、380℃で10分間加熱溶融し、導管外周面
に膜厚0.3mmのポリエーテルエーテルケトンでな
る第2の被膜を形成させた。静電粉体塗装と加熱
溶融の操作をさらに3回(合計4回)繰り返して
所望の導管用絶縁体被覆を得た。
かくして得られた絶縁体被覆の25℃における付
着強度(Kg/cm2)と耐電圧値(kV/mm)および
その絶縁体を水中に入れ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として示した。
実施例 2〜14
無機質塗料の固形分の組成比およびその加熱硬
化条件を変化させ、その他の条件は実施例1と同
様にして導管外周面に電気絶縁体を形成させ、得
られた電気絶縁体の特性を第1表に実施例2〜14
として示した。
比較例 1〜2
無処理およびブラスト処理をした導管の外周面
にポリエーテルエーテルケトン樹脂の被膜を直接
形成した電気絶縁体の特性を第2表に示した。
The present invention relates to a conduit for an electrode device for electric heating of underground hydrocarbon resources, and more specifically, a conduit coated with electrical insulation for an electrode device used when extracting hydrocarbon underground resources by an electric heating method. It is related to. 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 underground
It exists in a layer approximately 50m thick 100m deep underground, but due to its high viscosity, it cannot be extracted by pumping it up at room temperature, so 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 install a conduit such as a steel or stainless steel pipe with an electrode supported at its tip so that the electrode is located in the oil sand layer. Two such oil extraction conduits are installed approximately 30 to 200 meters apart.
A voltage of several hundred to several thousand volts is applied between both electrodes,
A method has been proposed in which oil is extracted by increasing the temperature of the oil sand layer using Joule heat and lowering the viscosity of the oil. 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. It won't happen. If not covered with an electrical insulator, current will flow through the strata.
This is because current no longer flows 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. The characteristics that such electrical insulators must have are: (A) withstand voltage characteristics of several hundred to several thousand volts not only at room temperature but also at temperatures of approximately 300°C, which can reduce the viscosity of oil in the oil sand layer; as well as at least
Must have a volume resistivity of approximately 10 6 Ω-cm. (B) Water contained in the oil sand layer is heated to a temperature of approximately 300°C, which can reduce the viscosity of the oil sand layer, so it can withstand hot water of approximately 300°C. (C) It must have mechanical strength to allow the electrode to be suspended and mechanical impact strength to the extent that it will not be damaged by 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. etc. are required. This invention was made in view of the following circumstances, and the present inventors have conducted extensive research to develop a conduit coated with an electrical insulator that has all of the characteristics (A) to (C) above. An inorganic paint made of alkali silicates or metal phosphates is applied to the outer circumferential surface of the conduit, hardened to form a first coating, and then coated with polyether ether by electrostatic powder coating. To provide a conduit for an electrode device for electric heating of hydrocarbon underground resources, which is coated with an electrical insulator having all the characteristics of (A) to (C) above by forming a second coating made of a ketone resin. The purpose is to Examples of the polyetheretherketone resin used in the present invention include aromatic polyetheretherketones represented by the following chemical structural formula and developed by Imperial Chemical Industries Ltd. in the UK. As this polyetheretherketone resin, powder having a particle size of 10 to 100 μm is used. Further, as the metal conduit, a steel pipe or a stainless steel pipe, which has excellent corrosion resistance and good electrical conductivity, is suitable. The inorganic paint of alkali silicate that forms the first film is prepared by adding alumina or silica as a filler to an aqueous solution of sodium silicate, potassium silicate, or lithium silicate, and adding (i) phosphoric acid, (ii) phosphorus as a hardening agent. metal phosphates, such as acid aluminum, zinc phosphate, magnesium phosphate and iron phosphate;
(iii) metals such as zinc and magnesium; (iv) zinc oxide;
Metal oxides such as magnesium oxide and zirconium oxide; (v) metal carbonates such as zinc carbonate, magnesium carbonate, calcium carbonate, and aluminum carbonate;
(vi) Metal sulfates such as zinc sulfate, magnesium sulfate, calcium sulfate, and aluminum sulfate; or (vii) metal chlorides such as zinc chloride, magnesium chloride, calcium chloride, and aluminum chloride. Inorganic paints using metal phosphates include aqueous solutions of aluminum phosphate, calcium phosphate, magnesium phosphate, iron phosphate, or zinc phosphate, with alumina or silica added as a filler, and aluminum oxide, silicon oxide, or oxide as hardeners. Titanium, iron oxide or tin oxide is used. Next, in order to form a second coating of polyetheretherketone resin on the surface of the metal conduit using the electrostatic powder coating method, the powder is applied to the conduit that has been preheated to 350 to 450°C, and then Heat to ~450°C to melt the powder. Here, it is known that the expansion coefficients of the polyetheretherketone resin coating and the metal conduit are significantly different, and a large internal stress is generated at the fused surface of the metal conduit and the coating, resulting in a decrease in adhesion. Therefore, if a polyether ether ketone resin film is directly formed on the outer circumferential surface of a conduit, the polyether ether ketone resin film will disappear if the pipe is subjected to repeated hydrothermal cycles at 25°C and 300°C in water. It peels off from the pipe surface and cannot be put to practical use. On the other hand, the above-mentioned inorganic paint of alkali silicate or metal phosphate is applied to the outer circumferential surface of the conduit, and after drying the moisture, it is heated at a predetermined temperature to cause a reaction to form an inorganic coating, and then Polyetheretherketone resin coating has a high degree of adhesion and can be heated at 25℃ and 300℃.
It has been confirmed that it can withstand hot water cycles at ℃, and is suitable as an insulating coating for conduits in oil sand layer heating electrode devices. Next, one embodiment of the structure of the conduit insulator of the present invention will be described. FIG. 1 is a partial vertical cross-sectional view of the tip of a conduit coated with electrical insulation. It is covered with an insulator 3 made of a film. Generally, the length of the 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, it is difficult to insert the tip into the oil sand layer. Insert the conduits while joining them one after another. FIG. 2 is a partial vertical cross-sectional view of the aforementioned joint portion of the electrically insulating coated conduit, and as shown in the figure, a conduit 2a coated with an electrically insulating layer 3a and a conduit 2 coated with an electrically insulating layer 3b.
When joining the conduits 2a and 2b, tapered threads 5 are cut at the ends of each of the conduits 2a and 2b, and the couplings 4 are used to join the conduits 2a and 2b. In that case, in order to prevent electrical leakage from the joint, the joint, that is, the coupling 4
A similar electrically insulating layer 3c is further coated over the surface and the end of the conduit. Next, insulating layers 3 and 3 in FIGS. 1 and 2
The coating conditions and properties of a, 3b, or 3c will be explained in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Example 1 The weight composition ratio of the solid content is 100 parts of sodium silicate,
100 parts alumina, 5 parts aluminum phosphate,
A water-based inorganic paint with a solid content concentration of 20% is applied to the outer circumferential surface of the conduit, and heated at 90°C for 2 hours and 200°C for 5 hours to cure, forming a first inorganic coating with a thickness of 0.05 mm. Ta. Next, the conduit with the inorganic coating formed thereon was preheated to 380°C, and polyetheretherketone resin powder was applied by electrostatic powder coating, and the mixture was heated and melted at 380°C for 10 minutes to form a thick film on the outer circumferential surface of the conduit. A second coating of 0.3 mm of polyetheretherketone was formed. The electrostatic powder coating and heating and melting operations were repeated three more times (four times in total) to obtain the desired insulator coating for the conduit. Adhesive strength (Kg/cm 2 ) and withstand voltage (kV/mm) at 25°C of the insulator coating obtained in this way.The insulator was immersed in water and heated to 300°C. After holding for a period of time, cool to 25°C. This process was 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 14 An electrical insulator was formed on the outer circumferential surface of a conduit by changing the composition ratio of the solid content of the inorganic paint and its heat curing conditions, and keeping the other conditions the same as in Example 1. The characteristics of Examples 2 to 14 are shown in Table 1.
It was shown as Comparative Examples 1 and 2 Table 2 shows the properties of electrical insulators in which a polyetheretherketone resin coating was directly formed on the outer peripheral surface of untreated and blasted conduits.
【表】【table】
【表】
第1表および第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、機械的性質および
耐熱水性に優れており、電気加熱法により炭化水
素地下資源を採取するために用いる電気加熱用電
極装置の導管として格別な効果を奏するものであ
る。[Table] As is clear from the results shown in Tables 1 and 2, in the electrically insulating coated conduit of the present invention, the insulator has excellent electrical properties, mechanical properties, and hot water resistance. It is particularly effective as a conduit for an electrical heating electrode device used to extract underground hydrocarbon resources by electrical heating.
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図のものの接合部の部分縦断面図で
ある。
1……電極、2,2aおよび2b……導管、
3,3a,3bおよび3c……電気絶縁層、4…
…カツプリング、5……テーパネジ。
FIG. 1 is a partial vertical sectional view of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial vertical sectional view of the joint of FIG. 1. 1... Electrode, 2, 2a and 2b... Conduit,
3, 3a, 3b and 3c... electrical insulating layer, 4...
...Cup ring, 5...Taper screw.
Claims (1)
おいて、前記金属性導管の外周面に形成された無
機質塗料でなる第1の被膜と、この第1の被膜上
に静電粉体塗装によるポリエーテルエーテルケト
ン樹脂でなる第2の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 無機質塗料が珪酸アルカリ塩類である特許請
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 無機質塗料がリン酸金属塩である特許請求の
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。[Scope of Claims] 1. A device in which current is passed through a metal conduit to an electrode, including a first coating made of an inorganic paint formed on the outer peripheral surface of the metal conduit, and an electrostatic powder coated on the first coating. A conduit for an electrode device for electric heating of hydrocarbon underground resources, characterized in that it is provided with a second coating made of polyetheretherketone resin by body coating. 2. A conduit for an electrode device for electric heating of hydrocarbon underground resources according to claim 1, wherein the inorganic paint is an alkali silicate salt. 3. A conduit for an electrode device for electric heating of hydrocarbon underground resources according to claim 1, wherein the inorganic paint is a metal phosphate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14961082A JPS5937685A (en) | 1982-08-26 | 1982-08-26 | Conduit of hydrocarbon underground resources electrically heating electrode device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14961082A JPS5937685A (en) | 1982-08-26 | 1982-08-26 | Conduit of hydrocarbon underground resources electrically heating electrode device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5937685A JPS5937685A (en) | 1984-03-01 |
| JPH0125198B2 true JPH0125198B2 (en) | 1989-05-16 |
Family
ID=15478964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14961082A Granted JPS5937685A (en) | 1982-08-26 | 1982-08-26 | Conduit of hydrocarbon underground resources electrically heating electrode device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5937685A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0667504B2 (en) * | 1986-09-29 | 1994-08-31 | 積水化学工業株式会社 | How to form a painted body |
-
1982
- 1982-08-26 JP JP14961082A patent/JPS5937685A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5937685A (en) | 1984-03-01 |
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