MXPA06011960A

MXPA06011960A - Calentadores de temperatura limitada para calentar formaciones subterraneas.

Info

Publication number: MXPA06011960A
Application number: MXPA06011960A
Authority: MX
Inventors: Harold J Vinegar; Chester Ledlie Sandberg
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 2004-04-23
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2006-12-15
Also published as: WO2005106194A1; CA2563592C; CA2579496A1; CA2563585A1; DE602005011115D1; US7424915B2; CA2564515C; CN101107420A; AU2005238944A1; ZA200608171B; EP1738052A1; EP1738057B1; EP1738054B1; US7357180B2; US20050269093A1; ZA200608170B; US7481274B2; US20050269313A1; US7383877B2; US7370704B2

Abstract

La invencion describe un sistema configurado para calentar al menos una parte de una formacion subterranea. El sistema incluye; un suministro de energia electrica configurado para proporcionar corriente directa modulada (DC); y uno o mas conductores electricos configurados para acoplarse electricamente al suministro de energia electrica y colocare en una apertura en la formacion, en donde al menos uno de los conductores electricos tiene una seccion de calentamiento, la seccion de calentamiento incluye un material ferromagnetico resistente electricamente configurado para proporcionar una salida de calor resistente electricamente cuando se aplica corriente electrica al material ferromagnetico, y la seccion de calentamiento se configura para proporcionar una cantidad reducida de calor cercana o por encima de una temperatura seleccionada durante el uso debido a una disminucion de la resistencia electrica de la seccion de calentamiento cuando la temperatura del material ferromagnetico es proxima o por encima de la temperatura seleccionada, y la seccion de calentamiento tiene un relacion de maximo a minimo de al menos 1.1 a 1.

Description

extraiga de forma más simple de la formación subterránea. Las modificaciones químicas y físicas pueden incluir reacciones in situ que producen fluidos que pueden extraerse, cambios de composición, cambios de solubilidad, cambios de densidad, cambios de fase, y/o cambios de viscosidad del material hidrocarburo en la formación. En forma no limitada, el fluido puede ser un gas, un líquido, una emulsión, una suspensión y/o una corriente de partículas sólidas que tienen características de fluidez similares al flujo líquido. Los calentadores pueden colocarse en pozos de perforación, para calentar una formación durante un proceso in situ. Los ejemplos de procesos in situ que utilizan calentadores en el fondo del pozo se ilustran en las patentes de EUA números 2,634,961 de Ljungstrom; 2,732,195 de Ljungstrom; 2,780,450 de Ljungstrom; 2,789,805 de Ljungstrom; 2,923,535 de Ljungstrom; y 4,886,118 de Van Meurs et al. Una fuente de calor puede utilizarse para calentar una formación subterránea. Los calentadores eléctricos pueden utilizarse para calentar una formación subterránea por radiación y/o conducción. Un calentador eléctrico puede calentar un elemento de forma resistiva. La patente de EUA número 2.548,360 de Germain describe un elemento de calentamiento eléctrico colocado en un aceite viscoso en un pozo de perforación. El elemento calentador calienta y adelgaza el aceite, para permitir que el mismo se bombee desde el pozo de perforación. La patente de EÜA número 4,716,960 de Eastlund et al., describe una tubería de calentamiento eléctrico de un pozo de petróleo al hacer pasar una corriente de voltaje relativamente bajo a través de la tubería para evitar la formación de sólidos . La patente de EÜA número 5,065,818 de Van Egmond describe un elemento de calentamiento eléctrico que está cementado dentro una perforación del pozo sin un revestimiento que rodea el elemento de calentamiento. La patente de EÜA número 4,570,715 de Van Meurs et al., describe un elemento de calentamiento eléctrico. El elemento de calentamiento tiene un núcleo de conducción eléctrico, una capa de material aislante rodeándolo, y - una coraza metálica rodeándolo. El núcleo conductor puede tener una resistencia relativamente baja a altas temperaturas. El material aislante puede tener resistencia eléctrica, resistencia a la compresión, y propiedades de conductividad de calor que sean relativamente altas a altas temperaturas. La capa aislante puede inhibir la formación de un arco desde el núcleo a la coraza metálica. La coraza metálica puede tener una resistencia a la tensión y propiedades de resistencia al deslizamiento que sean relativamente altas a altas temperaturas . La patente de EÜA número 5,060,287 de Van Egmond describe un elemento de calentamiento eléctrico con un núcleo de aleación de cobre y níquel. Algunos calentadores pueden quebrarse o fallar debido a puntos calientes en la formación. Puede ser necesario disminuir la energía suministrada a todo el calentador si la temperatura en cualquier punto del calentador es superior, o casi superior, a la temperatura máxima de funcionamiento del calentador para evitar que el mismo falle y/o el sobrecalentamiento de la formación en los puntos de calentamiento de la formación o cercano a los mismos. Algunos calentadores pueden no calentar de forma uniforme a lo largo de la longitud del calentador, hasta que el calentador alcance cierto límite de temperatura. Algunos calentadores pueden no calentar de forma eficiente una formación subterránea. Por lo tanto, es una ventaja tener un calentador que proporcione calentamiento uniforme en toda la longitud del calentador; que caliente la formación subterránea eficientemente; y/o que se ajuste de forma automática la temperatura cuando una porción del calentador alcance la temperatura seleccionada.

Breve Descripción de la Invención La invención proporciona un sistema, configurado para calentar al menos una parte de la formación subterránea, en donde el sistema incluye: una fuente de energía eléctrica configurada para proporcionar corriente directa (DC, por sus siglas en inglés) modulada; y una sección de calentamiento que incluye uno o más conductores eléctricos, acoplados eléctricamente a una fuente de energia eléctrica y configurados para colocarse en una abertura en la formación, al menos uno de los conductores eléctricos incluye un material ferromagnético; en donde la sección de calentamiento (a) proporciona salida de calor cuando se aplica una corriente eléctrica a una sección de calentamiento por debajo de una temperatura seleccionada, (b) proporciona menor salida de calor aproximadamente a la temperatura seleccionada o por encima de la misma durante su uso; y (c) tiene una relación de máximo a mínimo de al menos 1.1 a 1. La invención también describe en combinación con la invención anterior: (a) el suministro de energía eléctrica es un suministro de energía eléctrica de DC modulada de frecuencia variable; (b) el suministro de energía eléctrica se configura para proporcionar una DC modulada de onda cuadrada; y (c) el suministro de energía eléctrica se configura para proporcionar DC modulada en una forma de onda formada previamente y la forma de onda preformada adquiere forma para compensar al menos parcialmente el cambio de fase y/o las distorsiones harmónicas en los conductores eléctricos . La invención describe además en combinación con una o más invenciones anteriores que proporcionan secciones de calentador, cuando se aplica corriente eléctrica a la sección de calentamiento: (a) una primera salida de calor cuando la sección de calentamiento está por debajo de la temperatura seleccionada, y (b) una segunda salida de calor menor que la primera salida de calor cuando la sección de calentamiento se encuentra en la temperatura seleccionada y por encima de la misma . La invención describe además en combinación con una o más invenciones anteriores que proporcionan la sección de calentamiento, cuando se aplica corriente eléctrica a la sección de calentamiento: (a) una primera salida de calor cuando la sección de calentamiento está por encima de 100 °C, por encima de 200 °C, por encima de 400 °C, o por encima de 500 °C, o por encima de 600 °C y por debajo de la temperatura seleccionada, y (b) una segunda salida de calor menor que la primera salida de calor cuando la sección de calentamiento se encuentra en la temperatura seleccionada y por encima de la misma . La invención también describe en combinación con una o más de las invenciones anteriores: (a) la sección de calentamiento proporciona automáticamente la salida de calor reducida o cercana por encima o próxima a la temperatura seleccionada; (b) al menos una porción de la sección de calentamiento es colocada adyacente al material de hidrocarburo en la formación para subir una temperatura de al menos parte del material hidrocarburo a la temperatura de pirólisis o por encima de la misma; (c) una resistencia eléctrica de la sección de calentamiento disminuye a la temperatura seleccionada y por encima de la misma de modo tal que la sección de calentamiento proporcione la menor salida de calor por encima de la temperatura seleccionada; y (d) la temperatura seleccionada se encuentra aproximadamente a la temperatura Curie del material ferromagnético . La invención también describe en combinación con una o más de las invenciones anteriores: (a) el sistema se encuentra configurado para presentar un aumento en la temperatura de funcionamiento de máxime 1.5°C por encima o próximo a la temperatura de funcionamiento seleccionada cuando una carga térmica cercana a la ' sección de calentamiento disminuye en 1 Vatio por metro; y (b) la sección de calentamiento se configura para proporcionar una menor cantidad de calor por encima o cercana a la temperatura seleccionada, la menor cantidad de calor es máxime 10% de la salida de calor a 50 °C por debajo de la temperatura seleccionada . La invención describe además en combinación con una o más invenciones anteriores que el sistema se usa en un método para calentar una formación subterránea, el método incluye: (a) aplicar corriente eléctrica a la sección de calentamiento para proporcionar una salida de calor eléctricamente resistiva .. y permitir la transferencia cíe calor desde la sección de calentamiento a una parte de la formación subterránea; y (b) el método incluye además la transferencia de calor desde la sección de calentamiento a una parte de la formación subterránea para realizar la pirólisis al menos de algunos de los hidrocarburos de la formación.

Breve Descripción de las Figuras Las ventajas de la presente invención serán evidentes para los expertos en la técnica gracias a la siguiente descripción detallada y haciendo referencia a las Figuras adyacentes, en las cuales: La FIG. 1 es una ilustración de las etapas de calentamiento de los hidrocarburos de la formación. La FIG. 2 es una vista esquemática de una modalidad de una porción de un sistema de conversión in situ para tratar hidrocarburos en la formación. Las FIGS . 3, 4, y 5 son representaciones transversales de una modalidad de un calentador de temperatura limitada con un conductor externo con una sección ferromagnética y una sección no ferromagnética . Las FIGS. 6, 7, 8, y 9 son representaciones transversales de una modalidad de un calentador de temperatura limitada con un conductor externo con una sección ferromagnética y una sección no ferromagnética dentro de una coraza . Las FIGS. 10, 11 y 12 son representaciones transversales de una modalidad de un calentador de temperatura limitada con un conductor ferromagnético externo. Las FIGS. 13, 14 y 15 son representaciones transversales de una modalidad de un calentador de temperatura limitada con un conductor externo. Las FIGS. 16, 17 y 18 son representaciones transversales de una modalidad de un calentador de temperatura limitada con una sección de capa encima del criadero y una sección de calentamiento . Las FIGS. 19A y 19B son representaciones transversales de una modalidad de un calentador de temperatura limitada con un conductor ferromagnético interno. Las FIGS. 20A y 20B son representaciones transversales de una modalidad de un calentador de temperatura limitada con un conductor ferromagnético interno y un núcleo no ferromagnético . Las FIGS. 21A y 21B son representaciones transversales de una modalidad de un calentador de temperatura limitada con un conductor ferromagnético externo. Las FIGS. 22? y 22B son representaciones transversales de una modalidad de un calentador de temperatura limitada con un conductor ferromagnético externo revestido con una aleación resistente a la corrosión.

Las FIGS. 23A y 23B son representaciones transversales de una modalidad de un calentador de temperatura limitada con un conductor ferromagnético externo. La FIG. 24 describe una representación transversal de una modalidad de un conductor compuesto con un miembro de soporte . La FIG. 25 describe una representación transversal de una modalidad de un conductor compuesto con un miembro de soporte que separa los conductores. La FIG. 26 describe una representación transversal de una modalidad de un conductor compuesto que rodea un miembro de soporte. La FIG. 27 describe una representación transversal de una modalidad de un conductor compuesto que rodea un miembro de soporte conductor. La FIG. 28 describe una representación transversal de una modalidad de un calentador conductor dentro de un conducto . La FIG. 29A y la FIG.29 B representan una modalidad de un calentador conductor aislado. La FIG. 30A y la FIG. 30B representan una modalidad de un calentador conductor aislado con una camisa ubicada fuera de un conductor externo. La FIG. 31 representa una modalidad de un conductor con aislamiento ubicado dentro de un conducto.

La FIG. 32 describe la resistencia eléctrica versus la temperatura a diversas corrientes eléctricas aplicadas a una varilla de acero inoxidable 446. La FIG. 33 describe la resistencia eléctrica versus la temperatura a diversas corrientes eléctricas aplicadas a un calentador de temperatura limitada. La FIG. 34 describe datos de resistencia eléctrica versus temperatura para una varilla de acero inoxidable 410de 2.54 cm de diámetro, 1.8 m de largo a diversas corrientes eléctricas aplicadas. La FIG. 35 describe datos de valores de profundidad de penetración versus temperatura para una varilla sólida de acero inoxidable 410 de 2.54 cm de diámetro, 1.8 m de largo a diversas corrientes eléctricas de AC aplicadas. La FIG. 36 describe la temperatura versus el tiempo para un calentador de temperatura limitada. La FIG. 37 representa temperatura versus datos logarítmicos de tiempo para una varilla de acero inoxidable 410 sólida de 2.5 cm y una varilla de acero inoxidable 304 sólida de 2.5 cm. La FIG. 38 representa la temperatura del conductor central de un calentador con conductor en conducto como función de la profundidad de la formación para un calentador de temperatura limitada con una relación de máximo a mínimo de 2:1.

La FIG. 39 representa el flujo de calor del calentador a través de una formación para una relación de máximo a mínimo de 2:1 junto con el perfil de enriquecimiento de esquisto aceitoso . La FIG. 40 representa la temperatura del calentador como función de la profundidad de la formación para una relación de máximo a mínimo de 3:1. La FIG. 41 representa el flujo de calor del calentador a través de una formación para una relación de máximo a mínimo de 3:1 junto con el perfil de enriquecimiento de esquisto de aceitoso . La FIG. 42 representa la temperatura del calentador como función de la profundidad de la formación para una relación de máximo a mínimo de 4:1. La FIG. 43 representa la temperatura del calentador versus la profundidad para los calentadores utilizados en una simulación del calentamiento del esquisto aceitoso. La FIG. 44 representa el flujo de calor del calentador versus el tiempo para los calentadores utilizados en una simulación del calentamiento del esquisto aceitoso. La FIG. 45 representa la entrada de calor acumulativa versus tiempo en una simulación del calentamiento esquisto aceitoso . A pesar de que la invención es susceptible a diversas modificaciones y formas alternativas, las modalidades especificas de la misma se representan a modo de ejemplo en las Figuras y pueden describirse en la presente en detalle. Las Figuras pueden no estar realizadas a escala. Debe entenderse, sin embargo, que las Figuras y la descripción detallada de las mismas no limitan la invención a la forma particular descrita, pero por el contrario, la intención es cubrir todas las modificaciones, equivalencias y alternativas que caen dentro del espíritu y el alcance de la presente invención definida por las reivindicaciones adjuntas.

Descripción Detallada de la Invención Los problemas anteriores pueden encararse utilizando los sistemas, métodos y calentadores descritos en la presente. Por ejemplo, el sistema de conversión in situ se configura de modo tal que permita transferir el calor desde las secciones del calentador a una parte de la formación. El sistema incluye un suministro de energía eléctrica, y uno o más conductores eléctricos configurados para acoplarse eléctricamente al suministro de energía eléctrica y colocarse en una apertura en la formación. El suministro de energía eléctrica se configura de modo tal que proporcione una concentración relativamente constante de corriente eléctrica que permanezca dentro del 15%, de un valor de corriente constante seleccionado cuando cambia la carga de los conductores eléctricos. Al menos uno de los conductores eléctricos tiene una sección de calentamiento. La sección de calentamiento incluye un material ferromagnético eléctricamente resistivo configurado de modo tal que proporcione una salida de calor eléctricamente resistiva cuando se aplica la corriente eléctrica al material ferromagnético . La sección de calentamiento se configura de modo tal que proporcione una menor cantidad de calor cercana a la temperatura seleccionada o por encima de la misma durante su uso, debido a una disminución en la resistencia eléctrica de la sección de calentamiento cuando la temperatura del material ferromagnético es próxima o mayor a la temperatura seleccionada. Ciertas modalidades de las invenciones descritas en la presente en más detalle se refieren a sistemas y métodos para tratar hidrocarburos en las formaciones . Las formaciones pueden tratarse para dar lugar a productos hidrocarburos, hidrógeno y otros productos. A continuación se definen los términos utilizados en la presente. "Hidrocarburos" son por lo general moléculas formadas primariamente por átomos de carbono e hidrógeno. Los hidrocarburos pueden también incluir otros elementos tales como, de forma no limitada, halógenos, elementos metálicos, nitrógeno, oxigeno y/o azufre. Los hidrocarburos pueden de forma no limitada incluir queroseno, betumen, pirobetumen, aceites, ceras minerales naturales, y asfaltita. Los hidrocarburos pueden ubicarse en las matrices minerales de la tierra o adyacentes a las mismas. Las matrices pueden incluir, de forma no limitada, roca sedimentaria, arenas, silicilitas, carbonatos, diatomitas, y otros medios porosos. "Fluidos de hidrocarburo" son fluidos que incluyen hidrocarburos. Los fluidos de hidrocarburo pueden incluir, arrastrar, o son arrastrados en fluidos que no son hidrocarburo (por ejemplo, hidrógeno, nitrógeno, monóxido de carbono, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, agua y amoniaco) . Una "formación" incluye una o mas capas que contienen hidrocarburos, una o más capas sin hidrocarburo, una capa encima del criadero, y/o una capa debajo del criadero. La capa encima del criadero y/o la capa debajo del criadero pueden incluir roca, esquisto, esquisto de barro, o carbonato húmedo/ impermeable. En algunas modalidades de los procesos de conversión in situ, la capa encima del criadero y/o la capa debajo del criadero puede incluir una capa que contiene hidrocarburo o capas que contienen hidrocarburos que son relativamente impermeables y que no están sujetas a temperaturas durante el procesamiento de conversión in situ que origina cambios característicos significativos en las capas que contienen hidrocarburos de la capa encima del criadero y/o la capa debajo del criadero. Por ejemplo, la capa debajo del criadero puede contener esquisto o esquisto de barro, pero la capa debajo del criadero no puede calentarse hasta las temperaturas de pirólisis durante los procesos de conversión in situ. En algunos casos, la capa encima del criadero y/o la capa debajo del criadero pueden ser de algún modo permeables. "Los fluidos de la formación" y "fluidos producidos" describen fluidos extraídos de la formación y pueden incluir fluidos de la pirólisis, gas de síntesis, hidrocarburos movilizados, y agua (vapor) . Los fluidos de la formación pueden incluir fluidos de hidrocarburos así como fluidos que no son hidrocarburo. "Fluido térmicamente conductor" incluye un fluido que tiene una mayor conductividad térmica que el aire a 101 KPa y una temperatura en el calentador. Un "calentador" es cualquier sistema utilizado para generar calor en un pozo o en una región cercana al pozo de perforación. Los calentadores pueden incluir,' de forma no limitada, calentadores eléctricos, de fluido o vapor de transferencia de calor por circulación, quemadores, cámara de combustión que reacciona con el material en la formación o producido en la formación, y/o sus combinaciones. "Calentador de temperatura limitada" se refiere por lo general a un calentador que regula la salida de calor (por ejemplo, reduce la salida de calor) por encima de la temperatura especificada sin usar los controles externos como los controladores de temperatura, reguladores de energía, rectificadores, u otros dispositivos. Los calentadores de temperatura limitada pueden ser calentadores de resistencia eléctrica de energía AC (de corriente alterna) o (por ejemplo, "cortada") DC (corriente directa) modulada. "Temperatura Curie" es la temperatura' por encima de la cual un material ferromagnético pierde todas sus propiedades ferromagnéticas . Además de perder todas sus propiedades ferromagnéticas por encima de la temperatura Curie, el material ferromagnético comienza a perder sus propiedades ferromagnéticas cuando mayor corriente eléctrica se hace pasar a través del material ferromagnético . "Corriente modulada directa (DC) " es cualquier corriente que varía con el tiempo que permite que la electricidad con efecto pelicular fluya en un conductor ferromagnético . "Relación de máximo a mínimo" para el calentador de temperatura limitada es la relación de la mayor resistencia AC o de la resistencia DC modulada por debajo de la temperatura Curie con la resistencia por encima de la temperatura Curie para una corriente dada. El término "pozo de perforación" es un orificio en la formación por perforado o inserción de un conducto en la formación. Tal como se usa en la presente los términos "pozo" y "orificio", pueden intercambiarse por el término "pozo de perforación" cuando se hace referencia a un orificio en la formación . "Conductor aislado" se refiere a un material alargado que es capaz de conducir electricidad y que está cubierto, en su totalidad o en parte, por un material con aislamiento eléctrico. El término "autocontrol" describe el control de una salida de un calentador sin un control externo de ningún tipo. En el contexto de sistemas de calentamiento de salida reducida de calor, dispositivos, métodos, el término "automáticamente" quiere decir que dichos si'stemas, dispositivos, y métodos funcionan de cierta manera sin ser necesario el uso de control externo (por ejemplo, controladores externos como un controlador con un sensor de temperatura y un circuito de retroalimentación, controlador del dispositivo de entrada primario (PID) , o un controlador de predicción) . Los hidrocarburos en las formaciones pueden tratarse en diversas formas para producir varios productos diferentes. En determinadas modalidades, dichas formaciones se tratan en etapas. La FIG. 1 ilustra diversas etapas del calentamiento de una porción de la formación que contiene hidrocarburos. La FIG. 1 también describe un ejemplo de rendimiento ("Y") en barriles de aceite equivalentes por tonelada (eje y) de la formación versus temperatura ("T") de la formación calentada en grados Celsius (eje x) .

La desadsorción de metano y la vaporización del agua tienen lugar durante la etapa 1 de calentamiento. El calentamiento de la formación a través de la etapa 1 puede llevarse a cabo lo más ' rápidamente posible. Cuando se calienta inicialmente la formación, los hidrocarburos en la formación producen la desadsorción del metano adsorbido. El metano puede producirse a partir de la formación. Si la formación se continúa calentando, se vaporiza el agua en la formación. El agua por lo general se vaporiza en la formación entre 160°C y 285°C a presiones de 600 KPa absolutos a 7000 KPa absolutos. En determinadas modalidades, el agua vaporizada produce cambios en la humectación en la formación y/o mayor presión en la formación. Los cambios en la humectación y/o mayores presiones pueden afectar las reacciones de pirólisis u otras reacciones en la formación. En determinadas modalidades, el agua vaporizada se produce a partir de la formación. En otras modalidades, el agua vaporizada se usa para la extracción y/o la destilación del vapor en la formación o fuera de la misma. Remover el agua de la formación y aumentar el volumen del poro en la formación aumenta el espacio de almacenamiento para los hidrocarburos en el volumen de poro . En determinadas modalidades, luego de la etapa 1 de calentamiento, la porción de la formación se calienta aun más, de modo tal que la temperatura en la porción de la formación alcanza (al menos) una temperatura de pirólisis inicial (como la temperatura en el extremo inferior del intervalo de temperatura que se muestra como etapa 2) . Se puede hacer pirólisis de los hidrocarburos en la formación mediante la etapa 2. El intervalo de temperatura de pirólisis varia dependiendo de los tipos de hidrocarburos en la formación. El intervalo de temperatura de pirólisis puede incluir temperaturas entre 250°C y 900°C. El intervalo de temperatura de pirólisis para producir los productos deseados puede regir únicamente a lo largo de una porción del intervalo de temperatura de pirólisis total. En determinadas modalidades, el intervalo de temperatura de pirólisis para producir los productos deseados puede incluir temperaturas entre 250°C y 400°C, temperaturas entre 250°C y 350°C, o temperaturas entre 325°C y 400°C. Si la temperatura de los hidrocarburos en la formación se aumenta lentamente a través del intervalo de temperatura de 250 °C a 400°C, puede completarse substancialmente la producción de productos de pirólisis cuando la temperatura alcanza los 400°C. El calentamiento de la formación con una pluralidad de calentadores puede establecer la superposición de calor que aumenta lentamente la temperatura de los hidrocarburos en la formación a través del intervalo de temperatura de pirólisis.

En algunas modalidades de conversión in situ, se calienta una porción de la formación a la temperatura deseada en lugar de calentar lentamente la temperatura en el intervalo de temperatura de pirólisis. En determinadas modalidades, la temperatura deseada es 300°C. En determinadas modalidades, la temperatura deseada es 325 °C. En algunas modalidades, la temperatura deseada es 350 °C. Pueden seleccionarse otras temperaturas como la temperatura deseada. La superposición de calor a partir de los calentadores permite que se establezca de forma relativamente rápida y eficiente la temperatura deseada en la formación. La entrada de energía en la formación a partir de los calentadores puede ajustarse para mantener la temperatura en la formación en la temperatura deseada. La porción calentada de la formación se mantiene sustancialmente a la temperatura deseada hasta que disminuye la pirólisis de forma tal que deja de ser económica la producción de los fluidos deseados de la formación desde la formación. Entre las partes de la formación que se someten a pirólisis se incluyen las regiones que alcanzan la temperatura de pirólisis por transferencia de calor a partir de un solo calentador. En determinadas modalidades, los fluidos de la formación que incluyen los fluidos de pirólisis se producen a partir de la formación. A' medida que aumenta la temperatura de la formación, puede disminuir la concentración de hidrocarburos condensables en el fluido de la formación producido. A temperaturas muy altas, la formación puede producir mayoritariamente metano y/o hidrógeno. Si se calienta la formación a través de todo un intervalo de pirólisis, la formación puede producir únicamente pequeñas cantidades de hidrógeno hacia el limite superior del intervalo de pirólisis. Luego de agotarse la mayor parte del hidrógeno disponible, puede haber una producción de fluido mínima desde la formación. Luego de la pirólisis de hidrocarburos, pueden aun estar presentes mayores concentraciones de carbono y algo de hidrógeno en la porción calentada de la formación. Una porción del carbono que permanece en la porción calentada de la formación puede producirse a partir de la formación en forma de gas de síntesis. La generación de gas de síntesis puede tener lugar durante la etapa de calentamiento 3 que se describe en la FIG. 1: La etapa 3 puede incluir el calentamiento de la porción calentada de la formación a una temperatura suficiente para permitir la generación de gas de síntesis. El gas de síntesis puede producirse en un intervalo de temperatura de 400°C a 1200°C, 500°C a 1100°C, o 550°C a 1000 °C. La temperatura de la porción calentada de la formación cuando el fluido que genera gas de síntesis se introduce en la formación determina .la composición de gas de síntesis producido en la formación. El gas de síntesis generado puede extraerse de la formación mediante uno o más pozos de producción.

La FIG.2 es un diagrama esquemático de una modalidad de una porción de un sistema de conversión in situ para tratar la formación que contiene hidrocarburos. Los calentadores 100 se colocan en al menos una porción de la formación. Los calentadores 100 proporcionan calor al menos a una porción de la formación para calentar los hidrocarburos en la formación. Puede suministrarse energía a los calentadores 100 a través de las líneas de suministro 102. Las líneas de suministro 102 pueden ser estructuralmente diferentes dependiendo del tipo de calentador o calentadores utilizados para calentar la formación. Las líneas de suministro 102 para calentadores pueden transmitir electricidad a los calentadores eléctricos, pueden transportar combustible para las cámaras de combustión, o pueden transportar fluido de intercambio de calor que circula en la formación. Los pozos de producción 104 se utilizan para remover el fluido de formación de la misma. El fluido de formación producido a partir de pozos de producción 104 puede transportarse a través del tubo de producción acumulación 106 hacia las instalaciones de tratamiento 108. Los fluidos de la formación también pueden producirse a partir de los calentadores 100. Por ejemplo, el fluido puede producirse a partir de los calentadores 100 para controlar la presión en la formación adyacente a los calentadores. El fluido producido a partir de los calentadores 100 puede transportarse a través del tubo de producción o tubería al tubo de producción acumulación 106 o el fluido producido puede transportarse a través del tubo de producción o tubería directamente a las instalaciones de tratamiento 108. Las mismas pueden incluir unidades de separación, unidades de reacción, unidades de reformación, unidades de endulzamiento del gas, células de combustibles, turbinas, recipientes de almacenamiento, y/o otros sistemas y unidades para los fluidos de formación producidos por procesamiento. El sistema de conversión in situ para el tratamiento de hidrocarburos puede incluir pozos barrera 110. Los mismos se utilizan para formar una barrera alrededor de un área de tratamiento. La barrera inhibe la circulación de fluido hacia dentro y/o hacia fuera del área de tratamiento. Los pozos de barrera incluyen, de forma no limitada, pozos de eliminación de agua, pozos de vacío, pozos de captura, pozos de inyección, pozos de sedimento, pozos de congelación, o sus combinaciones. En determinadas modalidades, los pozos barrera 110 son pozos de eliminación de agua. Los pozos de eliminación de agua pueden remover agua líquida y/o inhibir la entrada de agua líquida a una porción de la formación a ser calentada, o la formación que está siendo calentada. En la modalidad descrita en la FIG. 2, los pozos de eliminación de agua se muestran que se extienden únicamente en un lado de los calentadores 100, pero los pozos de eliminación de agua por lo general circundan a todos los calentadores 100 utilizados, o a ser utilizados para calentar la formación. Tal como se demuestra en la FIG. 2, además de los calentadores 100, uno o más pozos de producción 104 se colocan en la formación. Los fluidos de la formación pueden producirse a través del pozo de producción 104. En algunas modalidades, el pozo de producción 104 incluye un calentador. El calentador en el pozo de producción puede calentar una o más porciones de la formación en el pozo de producción o cercano al mismo, y puede permitir la remoción de la fase de vapor de los fluidos de la formación. Puede reducirse o eliminarse la necesidad de bombear líquidos a altas temperaturas desde el pozo de producción. Si se evita o limita la necesidad de bombear líquidos a altas temperaturas pueden disminuir significativamente los costos de producción. Si se proporciona calor en el pozo de producción o cercano al mismo puede: (1) inhibirse la condensación y/o el reflujo de fluido de producción cuando el fluido de producción se mueve en el pozo de producción en las cercanías a la capa encima del criadero, (2) aumenta le entrada de calor en la formación y/o (3) aumenta la permeabilidad de la formación en el pozo de producción o en sus cercanías. En algunas modalidades del proceso de conversión in situ, una cantidad del calor suministrado a la formación a partir del pozo de producción por metro de pozo de producción es menor que la cantidad de calor aplicado en la formación a partir de un calentador que calienta la formación por metro de calentador. Algunas modalidades de los calentadores incluyen interruptores (por ejemplo, fusibles y/o termostatos) que cortan la energía al calentador o a las porciones del calentador cuando se alcanzan ciertas condiciones en el calentador. En determinadas modalidades, el calentador de temperatura limitada se utiliza para proporcionar calor a los hidrocarburos en la formación. Los calentadores de temperatura limitada pueden encontrarse en configuraciones y/o pueden incluir materiales que proporcionen propiedades que limiten la temperatura automática para el calentador a ciertas temperaturas. En determinadas modalidades, los materiales ferromagnéticos se utilizan en los calentadores de temperatura limitada. El material ferromagnético puede autolimitar la temperatura Curie, o próxima a la misma, del material para proporcionar una menor cantidad de calor en la temperatura Curie o próxima a la misma cuando se aplica corriente alterna al material. En determinadas modalidades, los materiales ferromagnéticos se acoplan con otros materiales (por ejemplo, materiales de alta conductividad, material de alta dureza, materiales resistentes a la corrosión, o sus combinaciones) para proporcionar diversas propiedades eléctricas y/o mecánicas. Algunas partes del calentador de temperatura limitada puede tener menor resistencia (provocada por diferentes geometrías y/o por utilizar diferentes materiales ferromagnéticos y/o no ferromagnéticos) que otras partes del calentador de temperatura limitada. El tener partes de un calentador de temperatura limitada con diversos materiales y/o dimensiones permite ajusfar la salida de calor deseada de cada parte del calentador. La utilización de materiales ferromagnéticos en los calentadores de temperatura limitada por lo general es menos caro y más confiable que utilizar interruptores u otros dispositivos de control en calentadores de temperatura limitada . Los calentadores de temperatura limitada pueden ser más confiables que otros calentadores. Los calentadores de temperatura limitada pueden ser menos aptos para descomponerse o fallar debido a puntos de calor en la formación. En determinadas modalidades, los calentadores de temperatura limitada permiten un calentamiento sustancialmente uniforme de la formación. En determinadas modalidades, los calentadores de temperatura limitada son capaces de calentar la formación de forma más eficiente funcionando en una salida de calor promedio mayor a lo largo de toda la longitud del calentador. El calentador de temperatura limitada opera a la mayor temperatura de salida promedio en toda la longitud del calentador porque la energía del calentador no debe reducirse en todo el calentador, como es el caso con los típicos calentadores de vatiaje constante, si una temperatura a lo largo de cualquier punto del calentador supera, o casi supera, la temperatura de funcionamiento máxima del calentador. La salida de calor desde las porciones de un calentador de temperatura limitada que se acerca a la temperatura Curie del calentador se reduce automáticamente sin ajuste controlado de la corriente alterna aplicada al calentador. La salida de calor se reduce automáticamente debido a cambios en las propiedades eléctricas (por ejemplo, la resistencia eléctrica) de las porciones del calentador de temperatura limitada. Por lo tanto, se suministra más energía por el calentador de temperatura durante por una mayor parte del proceso de calentamiento . En una modalidad, el sistema que incluye calentadores de temperatura limitada proporciona inicialmente una primera salida de calor y luego proporciona una menor cantidad de calor, cercano, o por encima de la temperatura Curie o a la temperatura, de una porción eléctricamente resistente del calentador cuando se suministra energía al calentador de temperatura limitada por una corriente alterna o corriente directa modulada. El calentador de temperatura limitada puede recibir energía por corriente alterna o corriente directa modulada suministrada en la cabeza del pozo de perforación. La cabeza del pozo de perforación puede incluir una fuente de energía y otros componentes (por ejemplo, componentes de modulación, transformadores, y/o condensadores) utilizados para suministrar energía al calentador de temperatura limitada. El calentador de temperatura limitada puede ser uno de los muchos calentadores utilizados para calentar una porción de la formación. En ciertas modalidades, el calentador de temperatura limitada incluye un conductor que opera como un calentador con efecto pelicular o de proximidad cuando se aplica corriente alterna o modulada directa al conductor. El efecto pelicular limita la profundidad de la penetración de corriente en el interior del conductor. Para materiales ferromagnéticos, la permeabilidad magnética domina el efecto pelicular del conductor. La permeabilidad magnética relativa de los materiales ferromagnéticos es por lo general entre 10 y 1000 (por ejemplo, la permeabilidad magnética relativa de los materiales ferromagnéticos es por lo general al menos 10 y puede ser al menos 50, 100, 500, 1000 o mayor) A medida que la temperatura del material ferromagnético supera la temperatura Curie y/o a medida que aumenta la corriente eléctrica aplicada, la permeabilidad magnética del material ferromagnético disminuye sustancialmente y la profundidad de penetración se expande rápidamente (por ejemplo, la profundidad de penetración se expande con la raíz cuadrada inversa de la permeabilidad magnética) . La reducción de la permeabilidad magnética resulta en una disminución de la resistencia AC o DC modulada del conductor, cercano, o por encima de la temperatura Curie y/o a medida que aumenta la corriente eléctrica aplicada. Cuando el calentador de temperatura limitada se energiza por una fuente de corriente sustancialmente constante, las porciones del calentador que son próximas, o cercanas o que están por encima de la temperatura Curie pueden tener menor disipación de calor. Las secciones de calentador de temperatura limitada que no se encuentran a las temperaturas Curie ni próximas a las mismas pueden encontrarse dominadas por el calentamiento por efecto pelicular que permite al calentador tener mayor disipación de calor debido a una mayor carga resistiva. Los calentadores de temperatura Curie han sido utilizados para equipos de soldadura, calentadores para aplicación médica, y elementos de calentamiento para hornos. Algunos de estos usos se presentan en las patentes de EUA números: 5,579,575 de Lamome et al.; 5,065,501 de Henschen et al.; y 5, 512, 732 de Yagnik et al., la patente de EUA número 4,849,611 de Whitney et al., describe una pluralidad de unidades de calentamiento discretas, separadas que incluyen un componente reactivo, un componente de calentamiento resistivo, y un componente de respuesta a la temperatura. Una ventaja que resulta de utilizar un calentador de temperatura limitada para calentar los hidrocarburos en la formación es que se elige un conductor con una temperatura Curie en el intervalo deseado de temperatura de operación. El funcionamiento dentro del intervalo de temperatura de operación deseada permite una inyección de calor substancial en la formación mientras se mantiene la temperatura del calentador de temperatura limitada, y otro equipamiento, por debajo de las temperaturas limites de diseño. Las temperaturas limites de diseño son las temperaturas a las cuales propiedades tales como la corrosión, el escurrimiento plástico, y/o la deformación se ven afectadas de forma adversa. Las propiedades de limitación de temperatura del calentador de temperatura limitada inhiben el sobrecalentamiento o quemado del calentador adyacente a la conductividad térmica baja "puntos calientes" en la formación. En determinadas modalidades, el calentador de temperatura limitada es capaz de disminuir o controlar la salida de calor y/o soportar el calor a temperaturas que superen los 25°C, 37°C, 100°C, 250°C, 500°C, 700°C, 800°C, 900°C, o mayores hasta 1131°C, según los materiales que se usan en el calentador. El calentador de temperatura limitada permite más inyección de calor en la formación que los calentadores de vatiaje constante porque la entrada de energía en el calentador de temperatura limitada no tiene que estar limitada para acomodar las regiones de baja conductividad térmica adyacentes al calentador. Por ejemplo, el esquisto aceitoso de Green River existe una diferencia de al menos un factor de 3 en la conductividad térmica de las capas de esquisto aceitoso de menor riqueza y las capas de esquisto aceitoso de mayor riqueza. Cuando dicha formación es calentada, se transfiere sustancialmente más calor a la formación con el calentador de temperatura limitada que con el calentador convencional que está limitado por la temperatura en las capas de baja conductividad térmica. La salida de calor a lo largo de toda la longitud del calentador convencional debe acomodar las capas de baja conductividad térmica de forma tal que el calentador no sobrecaliente a las capas de baja conductividad térmica y se queme. La salida de calor adyacente a las capas de baja conductividad térmica que se encuentran a altas temperaturas baja para el calentador de temperatura limitada, pero las porciones restantes del calentador de temperatura limitada que no se encuentran a altas temperaturas aun proporcionarán altas salidas de calor. Debido al hecho de que los calentadores para calentar las formaciones de hidrocarburos por lo general tienen mucha longitud (por ejemplo, al menos 10 m, 100 m, 300 m, 1 km o hasta más de 10 km) , la mayor parte de la longitud del calentador de temperatura limitada puede funcionar por debajo de la temperatura Curie mientas que solamente unas pocas porciones se encuentran a la temperatura Curie o cercanas a la misma del calentador de temperatura limitada. El uso de calentadores de temperatura limitada permite una transferencia eficiente de calor a la formación. La transferencia eficiente de calor permite reducir el tiempo que se necesita para calentar la formación a una temperatura deseada. Por ejemplo, para el esquisto aceitoso de Green River, la pirólisis por lo general requiere 9.5 años a 10 años de calentamiento cuando se usa un pozo de calentamiento de 12 m con calentadores de vatiaje constante convencionales. Para el mismo espaciado del calentador, los calentadores de temperatura limitada permiten una mayor salida de temperatura promedio mientras mantienen las temperaturas del equipo de calentamiento por debajo de las temperaturas limite del diseño del equipo. Puede haber pirólisis en la formación en una etapa más temprana con una salida de calor promedio mayor proporcionada por un calentador de temperatura limitada que con la salida de calor promedio menor proporcionada por los calentadores de vatiaje constante. Por ejemplo, en el esquisto aceitoso de Green River, puede haber pirólisis en 5 años utilizando calentadores de temperatura limitada con un espaciado del pozo del calentador de 12 m. Los calentadores de temperatura limitada contrarrestan los puntos calientes debido al espaciado o perforado impreciso del pozo donde los pozos del calentador están muy próximos entre si. En determinadas modalidades, los calentadores de temperatura limitada permiten una mayor salida de energía en el tiempo para pozos de calentamiento que han sido muy espaciados, o limitan la salida de energía para pozos de calentamiento que se encuentran muy cercanos entre sí. Los calentadores de temperatura limitada también suministran más energía en regiones adyacentes a la capa encima del criadero y capa debajo del criadero para compensar las pérdidas de temperatura en las regiones . Los calentadores de temperatura limitada pueden utilizarse de forma ventajosa en muchos tipos de formaciones. Por ejemplo, en formaciones de arenas asfálticas o en formaciones relativamente permeables que contienen hidrocarburos pesados, los calentadores de temperatura limitada pueden utilizarse para proporcionar una salida de baja temperatura controlable para reducir la viscosidad de los fluidos, los fluidos móviles, y/o para aumentar el flujo radial de fluidos en el pozo de perforación o cercano al pozo de perforación o en la formación. Los calentadores de temperatura limitada pueden utilizarse para inhibir la formación de coque en exceso debido al sobre calentamiento de la región cercana al pozo de perforación de la formación. El uso de calentadores de temperatura limitada, en Algunas modalidades, elimina o reduce la necesidad de tener un circuito de control de la temperatura costoso. Por ejemplo, el uso de calentadores de temperatura limitada elimina o reduce la necesidad de realizar el ajuste de temperatura y/o la necesidad de utilizar termopares fijos sobre los calentadores para monitorizar el sobrecalentamiento potencial en los puntos de calor. En algunas modalidades, los calentadores de temperatura limitada son más económicos para fabricar o hacer que los calentadores estándar. Los materiales ferromagnéticos típicos incluyen hierro, acero al carbón, o acero inoxidable ferritico. Estos no son caros en comparación con las aleaciones de calentamiento a base de níquel (como nicromo, Kanthal (Bulten-Kanthal AB, Sweden) , y/o LOHMTM (Dnver-Harris Company, Harrison, NJ) que se usan comúnmente en calentadores de conductores de aislamiento (cable de aislamiento mineral) . En una modalidad del calentador de temperatura limitada, el calentador de temperatura limitada se fabrica en longitudes continuas como calentador de conductor aislado para disminuir los costos y mejorar la conflabilidad. En determinadas modalidades, el fluido térmicamente conductor como helio puede colocarse dentro del calentador de temperatura limitada para mejorar la conducción térmica dentro del calentador. Los fluidos de conductividad térmica incluyen, de forma no limitada, gases que son térmicamente conductores, eléctricamente aislantes, y radiantemente transparentes. Los gases radiantemente transparentes incluyen gases con un solo átomo o biatómicos que no absorben concentraciones significativas de energía infrarroja. En determinadas modalidades, los fluidos de conducción térmica incluyen helio y/o hidrógeno. Los fluidos conductores térmicamente también pueden ser térmicamente estables. Por ejemplo, los fluidos conductores térmicamente pueden no fraccionarse térmicamente y formar residuo no deseado. El fluido conductor térmicamente puede colocarse dentro de un conductor, dentro de un conducto, y/o dentro de una camisa de un calentador de temperatura limitada. El fluido conductor térmicamente puede colocarse en el espacio (el anillo) entre uno o más componentes (por ejemplo, conductor, conducto, o camisa) del calentador de temperatura limitada. En determinadas modalidades, el fluido de conducción térmica se coloca en el espacio (anillo) entre el calentador de temperatura limitada y un conducto. En determinadas modalidades, se desplazan el aire y/o otros fluidos en el espacio (el anillo) por una circulación de fluido de conducción térmica durante la introducción de fluido de conducción térmica al espacio. En Algunas modalidades, se remueve aire y/u otro fluido (por ejemplo, por vacío, por salida a chorro, o bombeo) del espacio antes de introducir el fluido de conducción térmica en el espacio. Si se reduce la presión parcial de aire en el espacio se reduce la velocidad de oxidación de los componentes del calentador en el espacio. El fluido de conducción térmica se introduce en un volumen especifico y/o a una presión seleccionada en el espacio. El fluido de conducción térmica puede introducirse de forma tal que el espacio tiene al menos un porcentaje de volumen mínimo del fluido de conducción térmica por encima de un valor seleccionado. En determinadas modalidades, el espacio tiene al menos 50%, 75%, o 90% del volumen del fluido de conducción térmica. Si se coloca el fluido de conducción térmicamente dentro del espacio del calentador de temperatura limitada aumenta la transferencia de calor térmica en el espacio. La mayor transferencia de calor térmico se logra reduciendo la resistencia a la transferencia de calor en el espacio con el fluido de conducción térmica. Si se reduce la resistencia a la transferencia de calor en el espacio se logra mayor salida de energía desde el calentador de temperatura limitada hacia la formación subterránea. Si se reduce la resistencia a la transferencia de calor hacia dentro del espacio con el fluido de conducción térmica permite la ocurrencia de conductores eléctricos de menor diámetro (por ejemplo, un conductor de menor diámetro interno, un conductor de menor diámetro externo, y/o un conducto de diámetro menor) , un radio externo mayor (por e emplo, un mayor radio de un conducto o una camisa), y/o un mayor ensanchamiento del espacio. Si se reduce el diámetro de los conductores eléctricos se reduce el costo en materiales. Si se aumenta el radio externo del conducto o de la camisa y/o se aumenta el grosor del espacio del anillo se obtiene mayor espacio anular. Un mayor espacio anular puede a ustar la deformación del conducto y/o de la camisa sin provocar una falla en el calentador. Si se aumenta el radio externo del conducto o de la camisa y/o se aumenta el grosor del anillo puede haber mayor espacio anular para proteger los componentes (por ejemplo, los espaciadores, conectores y/o conductos) en el anillo. ? medida que aumenta el grosor anular del calentador de temperatura limitada, en todo caso, es necesaria mayor transferencia de calor a través del espacio anular para mantener buenas propiedades de salidas de calentamiento para el calentador. En algunas modalidades, especialmente para calentadores de baja temperatura, la transferencia de calor es efectiva de forma mínima en la transferencia de calor a través del espacio anular del calentador. La transferencia de calor por conducción en el espacio anular es importante en tales modalidades para mantener buenas propiedades de salida de calor para el calentador. El fluido de conducción térmica proporciona mayor transferencia de calor a través del espacio anular . En determinadas modalidades, el fluido conductor térmico ubicado en el espacio es también eléctricamente aislante para inhibir el arqueo entre conductores en el calentador de temperatura limitada. El arqueo a través del espacio es un problema con calentadores más extensos que requieren mayores voltajes de funcionamiento. El arqueo puede ser un problema con calentadores más cortos y/o a menores voltajes dependiendo de las condiciones de funcionamiento del calentador. Si se aumenta la presión del fluido en el espacio aumenta la interrupción de la tensión del descargador en el espacio e inhibe el arqueo en el espacio. La presión del fluido de conducción térmica en el espacio puede aumentar a una presión entre 500 KPa y 50000 KPa, entre 700 KPa y 45, 000 KPa, o entre 1000 KPa y 40, 000 KPa. En una modalidad, la presión del fluido de conducción térmica se aumenta hasta al menos 700 KPa o al menos 1000 KPa. En determinadas modalidades, la presión del fluido de conducción térmica necesaria para inhibir el arqueo a través del espacio depende de la temperatura en el espacio. Los electrones pueden recorrer las superficies (por ejemplo, aislantes, conectores o escudos) en el espacio y provocar el arqueo o la degradación eléctrica de las superficies. El fluido de alta presión en el espacio puede inhibir el desplazamiento de los electrones a lo largo de las superficies en el espacio. Las aleaciones o aleación ferromagnéticas utilizadas en el calentador de temperatura limitada determina la temperatura Curie del calentador. Los datos de la temperatura Curie de diversos metales se detalla en "American Institute of Physics Handbook" Segunda Edición, McGraw Hill, páginas 5- 170 a 5-176. Los conductores ferromagnéticos pueden incluir uno o más elementos ferromagnéticos (hierro, cobalto y níquel) y/o aleaciones de estos elementos. En algunas modalidades, los conductores ferromagnéticos incluyen aleaciones hierro-cromo (Fe-Cr) que contienen tungsteno (W) (por ejemplo, HCM12A y SAVE12 (Sumitomo Metals Co., Japón) y/o aleaciones de hierro que contienen cromo (por ejemplo aleaciones Fe-Cr, Fe-Cr-W, Fe-Cr-V (vanadio) , Fe-Cr~Nb (Niobio) ) . De los tres principales elementos ferromagnéticos, el hierro tiene una temperatura Curie de aproximadamente 770 °C; el cobalto (Co) tiene una temperatura Curie de aproximadamente 1131 °C; y el níquel tiene una temperatura Curie de aproximadamente 358 °C. La aleación de hierro y cobalto tiene una temperatura Curie mayor que la temperatura Curie del hierro. Por ejemplo, la aleación de hierro-cobalto con 2% en peso de cobalto tiene una temperatura Curie de aproximadamente 800 °C, una aleación hierro-cobalto con 12% en peso de cobalto tiene una temperatura Curie de aproximadamente 900 °C; y la aleación hierro-cobalto con 20% en peso de cobalto tiene una temperatura Curie de aproximadamente 950 °C. La aleación hierro-níquel tiene una temperatura Curie menor que la temperatura Curie del hierro. Por ejemplo, la aleación de hierro-níquel con 20% en peso de níquel tiene una temperatura Curie de aproximadamente720°C, y aleación hierro-níquel con 60% en peso de níquel tiene una temperatura Curie de aproximadamente 560 °C. Algunos elementos no ferromagnéticos utilizados como aleaciones aumentan la temperatura Curie del hierro. Por ejemplo, una aleación de hierro y vanadio con 5.9% en peso de vanadio tiene una temperatura Curie de aproximadamente 815 °C. Otros elementos no ferromagnéticos (por ejemplo, carbón, aluminio, cobre, silicio, /o cromo) pueden formar aleaciones con hierro u otros materiales ferromagnéticos para disminuir la temperatura Curie. Los materiales no ferromagnéticos que aumentan la temperatura Curie pueden combinarse con materiales no ferromagnéticos que disminuyen la temperatura Curie y en aleación con hierro u otros materiales ferromagnéticos producen un material con una temperatura Curie deseada y otras propiedades físicas y/o químicas deseadas. En algunas modalidades, el material de temperatura Curie es un ferrita como NiFe204. En otras modalidades, el material de temperatura Curie es un compuesto binario como FeNi3 o Fe3Al. Las propiedades magnéticas por lo general decaen a medida que se alcanza la temperatura Curie. El manual "Handbook of Electrical Heating for Industry" de C. James Erickson (IEEE Press, 1995) representa una curva típica para acero al carbón al 1% (acero con carbono 1% en peso) . La pérdida de permeabilidad magnética comienza a temperaturas por encima de 650 °C y tiende a estar completa cuando las temperaturas superan los 730 °C. Por lo tanto, la temperatura autolimitante puede ser de alguna manera menor que la temperatura Curie real del conductor ferromagnético . La profundidad de penetración para el flujo de corriente en acero al carbón al 1% es 0.132 cm (centímetros) a temperatura ambiente y aumenta hasta 0.455 cm a 720 °C. Desde 720 °C a 730 °C, la profundidad de penetración aumenta pronunciadamente hasta por encima de 2.5 cm. Por lo tanto, una modalidad del calentador de temperatura limitada que usa acero al carbón al 1% se autolimita entre 650°C y 730°C. La profundidad de penetración define generalmente una profundidad de penetración efectiva de corriente alterna o corriente directa modulada en el material conductor. En general, la densidad de corriente disminuye exponencialmente con la distancia desde una superficie externa al centro a lo largo del radio del conductor. La profundidad a la cual la densidad de corriente es aproximadamente 1/e de la densidad de corriente superficial se denomina profundidad de penetración. Para una varilla cilindrica sólida con un diámetro mucho mayor que la profundidad de penetración, o para cilindros huecos con un espesor de pared que supere la profundidad de penetración, la profundidad de penetración d, es la siguiente: (1) d = 1981.5* (?/ (µ*?) ) 1/2 en la cual: d = profundidad de penetración en pulgadas; p = resistividad a la temperatura de operación (ohmio-cm) ; µ = permeabilidad magnética relativa; y f = frecuencia (Hz) . La ecuación 1 se obtiene del manual "Handbook of Electrical Heating for Industry" de C. James Erickson (IEEE Press, 1995). Para la mayoría de los metales, la resistividad (p) aumenta con la temperatura. La permeabilidad magnética relativa varia generalmente con la temperatura y con la corriente. Pueden utilizarse otras ecuaciones para evaluar la variancia de la permeabilidad magnética y/o la profundidad pelicular tanto en la temperatura como en la corriente. La dependencia de µ en la corriente surge de la dependencia de µ en el campo magnético . Los materiales utilizados en el calentador de temperatura limitada pueden seleccionarse para proporcionar la relación de máximo a mínimo deseada. Para los calentadores de temperatura limitada, pueden seleccionarse las relaciones de máximo a mínimo al menos de 1.1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, 10:1, 30:1, ó 50:1. También pueden utilizarse relaciones de máximo a mínimo mayores. Las relaciones de máximo a mínimo seleccionadas dependen de un número de factores que incluyen, de forma no limitada, el tipo de formación en la cual se coloca el calentador de temperatura limitada y/o un límite de temperatura de los materiales utilizados en el pozo de perforación. En algunas modalidades, la relación de máximo a mínimo aumenta por acoplamiento de más cobre o de otro buen conductor eléctrico al material ferromagnético (por ejemplo, adicionando cobre para disminuir la resistencia por encima de la temperatura Curie) . El calentador de temperatura limitada puede proporcionar una salida de calor mínima (salida de energía) por debajo de la temperatura Curie del calentador. En determinadas modalidades, la salida de calor mínima es al menos 400 W/m (Vatios por metro) , 600 W/m, 700 W/m, 800 W/m, o mayores, hasta 2000 W/m. El calentador de temperatura limitada reduce la cantidad de salida de calor por una sección de calentamiento cuando la temperatura de la sección de calentamiento es cercana o superior a la temperatura Curie. La menor cantidad de calor puede ser sustancialmente menor que la salida de calor por debajo de la temperatura Curie. En Algunas modalidades, la menor cantidad de calor es máxime 400 W/m, 200 W/m, 100 W/m o puede ser cercana a 0 W/m. En algunas modalidades, el calentador de temperatura limitada puede operar de forma sustancialmente independiente de la carga térmica en el calentador en determinado intervalo de temperatura de operación. "Carga térmica" es la tasa de calor que se transfiere desde el sistema de calentamiento a su entorno. Debe entenderse que la carga térmica puede variar con la temperatura del entorno y/o la conductividad térmica del entorno. En una modalidad, el calentador de temperatura limitada opera a la temperatura Curie o por encima de la misma del calentador de temperatura limitada de forma tal que la temperatura de operación del calentador aumenta en no más de 1.5°C, 1.0 °C, ó 0.5°C para una disminución de la carga térmica de lW/m próxima a la porción del calentador. La resistencia de la AC o DC modulada y/o la salida de calor del calentador de temperatura limitada puede disminuir pronunciadamente por encima de la temperatura Curie debido al efecto Curie. En determinadas modalidades, el valor de la resistencia eléctrica o de la salida de calor por encima o cercano a la temperatura Curie es máxime la mitad del valor de la resistencia eléctrica o de la salida de calor en cierto punto por debajo de la temperatura Curie. En determinadas modalidades, la salida de calor por encima o cercano a la temperatura Curie es máxime 40%, 30%, 20%, 10%, o menor (hasta 1%) de la salida de calor en cierto punto por debajo de la temperatura Curie (por ejemplo, 30 °C por debajo de la temperatura Curie, 40 °C por debajo de la temperatura Curie, 50 °C debajo de la temperatura Curie, o' 100 °C debajo de la temperatura Curie) . En determinados modalidades, la resistencia eléctrica por encima o cercano a la temperatura Curie disminuye hasta 80%, 70%, 60%, 50%, o menor (hasta 1%) de la resistencia eléctrica en cierto punto por debajo de la temperatura Curie (por ejemplo, 30 °C por debajo de la temperatura Curie, 40 °C por debajo de la temperatura Curie, 50°C debajo de la temperatura Curie, o 100°C debajo de la temperatura Curie) . En determinadas modalidades, se ajusta la frecuencia AC para cambiar la profundidad pelicular del material ferromagnético . Por ejemplo, la profundidad pelicular de acero al carbón al 1% a temperatura ambiente es 0.132 cm a 60 Hz, 0.0762 cm a 180 Hz, y 0.046 cm a 440 Hz. Debido a que el diámetro del calentador es por lo general mayor que dos veces la profundidad pelicular, si se usa una mayor frecuencia (y por lo tanto un calentador con menor diámetro) se reduce el costo del calentador. Para una geometría fija, la mayor frecuencia resulta en una mayor relación de máximo a mínimo. La relación de máximo a mínimo a una mayor frecuencia se calcula multiplicando la relación de máximo a mínimo a una menor frecuencia por la raíz cuadrada de la mayor frecuencia dividida por la menor frecuencia. En algunas modalidades, puede usarse una frecuencia entre 100 Hz y 1000 Hz, entre 140 Hz y 200 Hz, o entre 400 Hz y 600 Hz (por ejemplo, 180 Hz, 540 Hz, o 720 Hz) . En algunas modalidades, se utilizan mayores frecuencias. Las frecuencias pueden ser mayores a 1000 Hz. Para mantener una profundidad pelicular sustancialmente constante hasta alcanzar la temperatura Curie del calentador de temperatura limitada, el calentador puede operarse a menores frecuencias cuando el calentador se enfria, y puede operarse a mayores frecuencias cuando el calentador se calienta. Sin embargo es generalmente favorable calentar por frecuencia de linea debido al hecho de que hay menor necesidad dé componentes costosos tales como los suministros de energía, transformadores, o moduladores de corriente que alteran la frecuencia. La línea de frecuencia es la frecuencia del suministro general de corriente. La línea de frecuencia es por lo general 60 Hz, pero puede ser 50 Hz o otra frecuencia dependiendo de la fuente de suministro de corriente. Pueden producirse mayores frecuencias usando equipo comercíalmente disponible como suministro de energía de frecuencia variable en estado sólido. Están disponibles en el mercado los transformadores que convierten la energía trifásica en energía monofásica con el triple de frecuencia. Por ejemplo, la energía trifásica de alto voltaje a 60 Hz puede transformarse en una energía monofásica a 180 Hz y a menor voltaje. Dichos transformadores son menos costosos y más eficientes energéticamente que los suministros de energía de frecuencia variable de estado sólido. En determinadas modalidades, los transformadores que convierten la energía trifásica en energía monofásica se usan para aumentar la frecuencia de la energía suministrada al calentador de temperatura limitada. En determinadas modalidades, DC modulada (por ejemplo DC cortada, DC modulada forma de onda, o DC cíclica) puede utilizarse para proporcionar energía eléctrica al calentador de temperatura limitada. Un modulador o cortador de DC puede acoplarse a un suministro de energía DC para proporcionar una salida de corriente directa modulada. En algunas modalidades, el suministro de energía DC puede incluir medios para modular la DC. Un ejemplo de modulador de DC es un sistema de conversión de DC a DC. Los sistemas de conversión DC a DC son por lo general conocidos en la materia. DC es por lo general modulada o cortado en la forma de onda deseada. Las formas - de onda para la modulación DC incluyen, de forma no limitada, onda cuadrada, sinusoidal, sinusoidal deformada, deformada cuadrada, triangular, y otras formas de ondas regulares o irregulares . La onda de forma DC modulada define generalmente la frecuencia de la DC modulada. Por lo tanto, la forma de onda DC modulada puede seleccionarse para proporciona la frecuencia DC modulada deseada. La forma y/o tasa de modulación (como la proporción de cortado) de la forma de onda DC modulada puede variarse para cambiar la frecuencia DC modulada. La DC puede modularse a frecuencias mayores que las frecuencias AC disponibles generalmente. Por ejemplo, la DC modulada puede proporcionarse a frecuencias de al menos 1000 Hz . Si se aumenta la frecuencia de la corriente suministrada a valores más altos aumenta ventajosamente la relación máximo a mínimo del calentador de temperatura limitada. En determinadas modalidades, la forma de onda DC modulada se ajusta o altera para variar la frecuencia DC modulada. El modulador DC puede ser capaz de ajusfar o alterar la forma de onda DC modulada en cualquier momento durante el uso del calentador de temperatura limitada a altas corrientes o voltajes. Por lo tanto, la DC modulada que se proporciona al calentador de temperatura limitado no es de frecuencia única o incluso de un grupo reducido de valores de frecuencia. La selección de la forma de onda utilizando el modulador DC por lo general permite un amplio intervalo de frecuencias de DC modulada y un control discreto de la frecuencia DC modulada. Por lo tanto, la frecuencia DC modulada se establece más fácilmente en valores que se distinguen mientras que la frecuencia AC se limita generalmente a valores progresivos de la frecuencia de línea. El control discreto de la frecuencia DC modulada permite un control más selectivo sobre la relación de máximo a mínimo del calentador de temperatura limitada. Para poder controlar selectivamente la relación de máximo a mínimo del calentador de temperatura limitada puede utilizarse un intervalo más amplio de materiales en el diseño y construcción del calentador de temperatura limitado . En determinadas modalidades, la energía eléctrica para el calentador de temperatura limitado se suministra inicialmente utilizando DC no modulada o DC modulada de muy baja frecuencia. Al utilizar DC no modulada o DC de muy baja frecuencia antes del calentamiento reduce las pérdidas asociadas con frecuencias más altas. Resulta también más económico utilizar DC no modulada y/o DC moduladas de frecuencias muy bajas en los primeros calentamientos. Luego de alcanzar la temperatura seleccionada en un calentador de temperatura limitada; con DC modulada, DC modulada de frecuencia más alta, o AC se proporciona energía eléctrica al calentador de temperatura limitada de forma tal que la salida de calor disminuye a la temperatura Curie o en valores cercanos o superiores a la misma . En determinadas modalidades, la frecuencia DC modulada o la frecuencia AC se ajusta para compensar los cambios en las propiedades (por ejemplo, condiciones subterráneas tales como la temperatura o la presión) del calentador de temperatura limitada durante su uso. La frecuencia DC modulada o la frecuencia AC proporcionada al calentador de temperatura limitada varían en base a las condiciones o condición del fondo del pozo evaluado. Por ejemplo, a medida que aumenta la temperatura del calentador de temperatura limitada en el pozo de perforación, puede ser necesario aumentar la frecuencia de la corriente proporcionada al calentador, por lo que aumenta la relación de máximo a mínimo del calentador. En una modalidad, se evalúa la temperatura en el fondo del pozo del calentador de temperatura limitada en el pozo de perforación.

En determinadas modalidades, la frecuencia DC modulada, o la frecuencia AC, se varía para ajusfar la relación de máximo a mínimo del calentador de temperatura limitada. La relación de máximo a mínimo puede ajustarse para compensar los puntos calientes que aparecen a lo largo del calentador de temperatura limitada. Por ejemplo, la relación de máximo a mínimo aumenta porque el calentador de temperatura limitada se calienta demasiado en determinados lugares. En determinadas modalidades, la frecuencia DC modulada, o la frecuencia AC, se varía para ajusfar la relación de máximo a mínimo sin evaluar la condición subterránea. A la temperatura Curie del material ferromagnético, o próximo a estos valores, un pequeño cambio en el voltaje puede provocar un cambio relativamente grande en la carga de corriente. El cambio relativamente pequeño en voltaje puede producir problemas en la energía suministrada al calentador de temperatura limitada, especialmente a la temperatura Curie o próxima a la misma. Los problemas incluyen, de forma no limitada, reducción el factor de energía, el disparo del interruptor de circuito, y/o quemado de un fusible. En algunas ocasiones, los cambios de voltaje pueden ser causados por un cambio en la carga del calentador de temperatura limitada. En ciertas modalidades, un suministro de corriente eléctrica (por ejemplo, un suministro de DC o AC modulada) proporciona una cantidad relativamente constante de corriente que no varia sustancialmente con cambios en la carga del calentador de temperatura limitada. En una modalidad, el suministro de corriente eléctrica proporciona una cantidad de corriente eléctrica que se conserva en 15%, 10%, 5% o 2% del valor de corriente constante seleccionada cuando la carga del calentador de temperatura limitada cambia. Los calentadores de temperatura limitada pueden generar una carga inductiva. La carga inductiva se debe al uso de cierta corriente eléctrica aplicada por el material ferromagnético para generar un campo magnético además de generar una salida de calor resistivo. Los cambios en la temperatura en el fondo del pozo en el calentador de temperatura limitada, la carga inductiva del calentador cambia debido a los cambios en las propiedades magnéticas de los materiales ferromagnéticos en el calentador con la temperatura. La carga inductiva del calentador de temperatura limitada puede provocar un cambio de fase entre la corriente y el voltaje aplicado al calentador. Una reducción en la energía real aplicada al calentador de temperatura limitada puede producirse por un retraso en el tiempo en la forma de onda de corriente (por ejemplo, la corriente tiene un cambio de fase relativo al voltaje debido a una carga inductiva) y/o por distorsiones en la forma de la onda de corriente (por ejemplo, distorsiones en la forma de onda de corriente producida porque se introducen frecuencias harmónicas debido a una carga no lineal) . Por lo tanto, puede ser necesario aplicar más corriente debido al cambio de fase o distorsión de la forma de la onda. La relación de energía real aplicada y energía aparente que podría haber sido transmitida si la misma corriente se encuentra en fase y no distorsionada es el factor energía. El factor energía siempre es menor o igual a l. El factor energía es 1 cuando no hay cambio de fase o distorsión de la forma de onda. La energía real aplicada al calentador debido al cambio de fase se describe en la ecuación 2: (2) P = I x V x eos (T) ; en la cual P es la energía real aplicada al calentador de temperatura limitada; I es la corriente aplicada; V es el voltaje aplicado; y T es la diferencia en el ángulo de fase entre el voltaje y la corriente. Si no se distorsiona la forma de onda, entonces el eos (T) es igual al factor de energía . A mayores frecuencias (por ejemplo, frecuencias moduladas DC al menos 1000 Hz, 1500 Hz, o 2000 Hz) , el problema del cambio de fase y/o la distorsión es más pronunciada. En determinadas modalidades, se usa un condensador para compensar el cambio de fase causado por la carga inductiva. Puede usarse la carga de capacidad puede utilizarse para equilibrar la carga inductiva porque la corriente de capacitancia es 180 grados fuera de la fase de la corriente de inductancia. En algunas modalidades, se usa un capacitor variable (por ejemplo, un capacitor interruptor de estado sólido) para compensar el cambio de fase causado por la variación de la carga inductiva. En una modalidad, el capacitor variable se coloca en la cabeza de perforación para un calentador de temperatura limitada. La colocación del capacitor variable en la cabeza del pozo de perforación permite variar más fácilmente la capacitancia en respuesta a los cambios en la carga inductiva del calentador de temperatura limitada. En determinadas modalidades, el capacitor variable se coloca en el subsuelo con el calentador de temperatura limitada, subterráneo dentro del calentador, o lo más cercano posible al calentador para minimizar las pérdidas de línea debido al capacitor. En algunas modalidades, el capacitor variable se coloca en un lugar central para un campo de pozos de calentamiento (en algunas modalidades, puede utilizarse un capacitor variable para diversos calentadores de temperatura limitada) . En una modalidad, el capacitor variable se coloca en la unión eléctrica entre el campo de calentadores y el suministro utilitario de electricidad. En determinadas modalidades, el capacitor variable se usa para mantener el factor energía del calentador de temperatura limitada o el factor energía de los conductores eléctricos en un calentador de temperatura limitada por encima de un valor seleccionado. En algunas modalidades, el capacitor variable se usa para mantener el factor energía del calentador de temperatura limitada por encima del valor seleccionado de 0.85, 0.9, ó 0.95. En determinadas modalidades, la capacitancia en el capacitor variable se varía para mantener el factor energía del calentador de temperatura limitada por encima del valor seleccionado. En algunas modalidades, la forma de onda DC modulada se premodula para compensar el cambio de fase y/o la distorsión harmónica La forma de onda puede ser premodulada mediante la modulación de la forma de onda en una forma específica. Por ejemplo, el modulador de DC se programa o diseña para una forma de onda de salida con forma particular. En determinadas modalidades, la onda de forma premodulada se varía para compensar los cambios en la carga inductiva del calentador de temperatura limitada provocados por los cambios en los cambios de fase y/o la distorsión harmónica. En determinadas modalidades, las condiciones del calentador (por ejemplo, temperatura o presión en el fondo del pozo) se evalúan y se utilizan para determinar la forma de onda premodulada. En algunas modalidades, la onda de forma premodulada se determina por el uso de simulación o cálculos en base al diseño del calentador. Las simulaciones y/o las condiciones del calentador también pueden usarse para determinar la capacitancia necesaria para el capacitor variable. En algunas modalidades, la forma de onda DC modulada modula el DC entre 100% (carga completa de - corriente) y 0% (sin carga de corriente) . Por ejemplo, una onda cuadrada puede modular la DC de 100 ? entre 100% (100 A) y 0% (0 A) (modulación de onda completa) , entre 100% (100 A) y 50% (50 A), o entre 75% (75 A) y 25% (25 A). La carga de corriente menor (por ejemplo, 0%, 25%, o 50%. de la carga de corriente) puede definirse como la carga de corriente base. En determinadas modalidades, se ajusta el voltaje eléctrico y/o la corriente eléctrica para cambiar la profundidad pelicular del material ferromagnético . El aumento del voltaje y/o la disminución de la corriente pueden disminuir la profundidad pelicular del material ferromagnético . Una profundidad pelicular menor permite que el calentador de temperatura limitada tenga un diámetro menor, lo que reduce el costo del equipamiento. En determinadas modalidades, la corriente aplicada es al menos 1 amp, 10 amps, 70 amps, 100 amps, 200 amps, 500 amps, o más hasta 2000 amps. En determinadas modalidades, la corriente alterna se suministra a voltajes por encima de 200 voltios, por encima de 480 voltios, por encima de 650 voltios, por encima de 1000 voltios, por encima de 1500 voltios, o por encima hasta 10000 voltios. En una modalidad, el calentador de temperatura limitada incluye un conductor interno dentro de un conductor externo. El conductor interno y el conductor externo se disponen de forma radial alrededor de un eje central. Los conductores internos y externos pueden separarse por una capa de aislamiento. En ciertas modalidades, los conductores internos y externos se acoplan en el fondo del calentador de temperatura limitada. La corriente eléctrica puede fluir hacia el calentador de temperatura limitada a través del conductor interno y volver a través del conductor externo. Uno o ambos de los conductores pueden incluir material ferromagnético . La capa de aislamiento puede incluir una cerámica eléctricamente aislante con alta conductividad térmica, como el óxido de magnesio, óxido de aluminio, dióxido de silicio, óxido de berilio, nitruro de boro, nitruro de silicio o sus combinaciones. La capa aislante puede ser un polvo compacto (por ejemplo, polvo cerámico compactado) . La compactación puede mejorar la conductividad térmica y proporcionar mejor resistencia de aislamiento. Para aplicaciones de menor temperatura, puede utilizarse el aislamiento con polímero realizado por ejemplo con fluoropolímeros, poliimidas, poliamidas, y/o polietilenos . En algunas modalidades, el aislamiento con polímero se hace con perfluoroalcoxilo (PFA) o polieteretercetona (PEEK™ (Victrex Ltd, Inglaterra) ) La capa aislante puede elegirse de forma tal que sea sustancialmente transparente infrarroja para ayudar en la transferencia de calor desde el conductor interno hacia el conductor externo. En una modalidad, la capa aislante es arena de cuarzo transparente. La capa aislante puede ser aire o un gas no reactivo como helio, nitrógeno, o hexafluoruro de azufre. Si la capa de aislamiento es aire o un gas no reactivo, puede haber espaciadores de aislamiento diseñados de forma tal de inhibir el contacto eléctrico entre el conductor interno y el conductor externo. Los espaciadores aislantes pueden estar hechos, por ejemplo, de óxido de aluminio de alta pureza o de otro material térmico conductor, aislante eléctricamente como nitruro de silicio. Los espaciadores aislantes pueden ser un material cerámico fibroso como el Nextel™ 312 (3M Corporation, St. Paul, Minnesota) , tira de mica o fibra de vidrio. El material cerámico puede ser de alúmina, alúmina-silicato, alúmina- borosilicato, nitruro de silicio, nitruro de boro, u otros materiales . La capa aislante puede ser flexible y/o sustancialmente tolerante a la" deformación. Por ejemplo, si la capa de aislamiento es un sólido o un material compacto que completa sustancialmente el espacio entre los conductores internos y externos, el calentador de temperatura limitada puede ser flexible y/o sustancialmente tolerante a la deformación. Las fuerzas en el conductor externo pueden transmitirse a través de la capa de aislamiento al conductor interno sólido que puede resistir al fraccionamiento. Este calentador de temperatura limitada puede plegarse, puede tener un ángulo agudo, o puede ser en forma de espiral sin provocar que el conductor externo y el conductor interno ser acorte eléctricamente al otro. La tolerancia a la deformación puede ser importante si es probable que el pozo de perforación sufra deformaciones sustanciales durante el calentamiento de la formación. En determinadas modalidades, se elige el conductor externo para que sea resistente a la corrosión y/o al curvado. En una modalidad, los aceros inoxidables austeníticos (no ferromagnéticos ) tales como 304H, 347H, 347HH, 316H, 310H, 347HP, F709, o sus combinaciones pueden usarse en el conductor externo. El conductor externo también puede incluir un conductor de revestimiento. Por ejemplo, la aleación resistente a la corrosión como el acero inoxidable 800H o 347H pueden revestirse para protección contra la corrosión sobre un sistema tubular de acero al carbón ferromagnético . Si no se requiere alta temperatura, el conductor externo puede construirse con metal ferromagnético con buena resistencia a la corrosión como uno de los aceros inoxidables ferriticos . En una modalidad, la aleación ferritica de 82.3% en peso de hierro con 17.7% en peso de cromo (temperatura Curie de 678 °C) proporciona la resistencia a la corrosión deseada. El manual The Metals Handbook, vol . 8, página 291 (American Society of Materials (ASM) ) incluye una gráfica de la temperatura Curie de las aleaciones hierro-cromo versus la concentración de cromo en las aleaciones . En algunas modalidades del calentador de temperatura limitada, una varilla o tubo de soporte separado (fabricado a partir de acero inoxidable 347H) se acopla con el calentador de temperatura limitada hecho con aleación de hierro-cromo para proporcionar fuerza y/o resistencia al curvado. El material de soporte y/o el material ferromagnético pueden seleccionarse para proporcionar una resistencia de ruptura-curvado de 100, 000 horas al menos a 20.7 MPa a 650 °C. En algunas modalidades, la ruptura-curvado de 100,000 horas es al menos 13.8 MPa a 650 °C o al menos 6.9 MPa a 650 °C. Por ejemplo el acero 347H tiene una resistencia de ruptura- curvado favorable a 650 °C o por encima de este valor de temperatura. En algunas modalidades, la resistencia de ruptura-curvado de 100,000 horas va desde 6.9 MPa a 41.3 MPa o más para calentadores más extensos y/o mayores presiones de tierra o de fluido. En modalidades del calentador de temperatura limitada con conductor ferromagnético interno y conductor ferromagnético externo, la vía de corriente con efecto pelicular tiene lugar en la superficie externa del conductor interno y dentro del conductor externo. Por lo tanto, la parte externa del conductor externo puede revestirse con una aleación resistente a la corrosión, como acero inoxidable, sin afectar la via de corriente con el efecto pelicular dentro del conductor externo. Un conductor ferromagnético con un espesor de al menos la profundidad pelicular a temperatura Curie permite una disminución sustancial de la resistencia AC del material ferromagnético a medida que aumenta la profundidad pelicular de forma pronunciada cercana a la temperatura Curie. En determinadas modalidades cuando no se reviste el conductor ferromagnético con un material altamente conductor como cobre, el espesor del conductor puede ser 1.5 veces la profundidad pelicular cercana a la temperatura Curie, 3 veces la profundidad pelicular cercana a la temperatura Curie, o incluso 10 veces o más la profundidad pelicular cercana a la temperatura Curie. Si el conductor ferromagnético se reviste con cobre, el espesor del conductor ferromagnético puede ser sustancialmente el mismo que la profundidad pelicular cerca de la temperatura Curie. En determinadas modalidades, el conductor ferromagnético revestido con cobre tiene un espesor de al menos tres cuartos de la profundidad pelicular cercana a la temperatura Curie. En determinadas modalidades, el calentador de temperatura limitada incluye un conductor compuesto con un núcleo de conductividad eléctrica alta, no ferromagnético, y un tubo ferromagnético . El núcleo de conductividad eléctrica alta no ferromagnético reduce el diámetro requerido del conductor. Por ejemplo, el conductor puede ser un conductor compuesto de diámetro 1.19 cm con un núcleo con un revestimiento de cobre de 0.575 cm de diámetro con un espesor de 0.298 cm de espesor de acero inoxidable ferritico o acero al carbón rodeando el núcleo. Un conductor compuesto permite disminuir la resistencia eléctrica de un calentador de temperatura limitada de forma más pronunciada cerca de los valores de temperatura Curie. A medida que aumenta la profundidad pelicular próxima a la temperatura Curie para incluir el núcleo de cobre, la resistencia eléctrica disminuye de forma muy pronunciada. El conductor compuesto puede aumentar la conductividad del calentador de temperatura limitada y/o permitir que el calentador opere a voltajes menores. En una modalidad, el conductor compuesto presenta una resistencia relativamente plana versus el perfil de temperatura a temperaturas por debajo de la región próxima a la temperatura Curie del conductor ferromagnético del conductor compuesto. En algunas modalidades, el calentador de temperatura limitada presenta una resistencia relativamente plana versus un perfil de temperatura entre 100°C y 750°C o entre 300°C y 600°C. La resistencia relativamente plana versus el perfil de temperatura también puede presentarse en otros intervalos de temperatura ajustando, por ejemplo los materiales y/o la configuración de los materiales en un calentador de temperatura limitada. En determinadas modalidades, el espesor relativo de cada ·- material en el conductor compuesto se selecciona como para producir un perfil de resistividad versus temperatura para el calentador de temperatura limitada . Las F1GS. 3-31 describen numerosas modalidades de los calentadores de temperatura limitada. Una o más características de una modalidad del calentador de temperatura limitada descrito en cualquiera de estas Figuras puede combinarse con una o más características de otras modalidades de los calentadores de temperatura limitada descritos en estas Figuras. En determinadas modalidades descritas en la presente, los calentadores de temperatura limitada son de una dimensión tal que operan a frecuencias de 60 Hz de AC. Debe entenderse que las dimensiones de los calentadores de temperatura limitada pueden ajustarse desde aquellos que se describen en la presente para que el calentador de temperatura limitada opere de forma similar a otras frecuencias AC o con DC modulada. La Figura 3 describe una representación transversal de una modalidad de un calentador de temperatura limitada con un conductor externo con una sección ferromagnética y una sección no ferromagnética . Las Figuras 4 y 5 describen vistas transversales de la modalidad representada en la Figura 3. En una modalidad la sección ferromagnética 112 se usa para proporcionar calor a las capas de hidrocarburo en la formación. La sección no ferromagnética 114 se usa en la capa encima del criadero de la formación. La sección no ferromagnética 114 proporciona poco o nada de calor a la capa encima del criadero, lo que inhibe la pérdida de calor en la capa encima del criadero y mejora la eficiencia del calentador, La sección ferromagnética 112 incluye un material ferromagnético como acero inoxidable 409 o acero inoxidable 410. La sección ferromagnética 112 tiene un espesor de 0.3 cm. La sección no ferromagnética 114 es cobre con un espesor de 0.3 cm. El conductor interno 116 es cobre. El conductor interno 116 tiene un diámetro de 0.9 cm. El aislante eléctrico 118 es nitruro de silicio, nitruro de boro, polvo de óxido de magnesio, u otro material aislante adecuado. El aislante eléctrico 118 tiene un espesor de 0.1 cm a 0.3 cm. La Figura 6 describe una sección transversal de una modalidad de un calentador de temperatura limitada con un conductor externo con una sección ferromagnética y una sección no ferromagnética ubicada dentro de una coraza. Las Figuras 7, 8, y 9 describen vistas transversales de la modalidad que se representa en la Figura 6. La sección ferromagnética 112 es acero inoxidable 410 con un espesor de 0.6 cm. La sección 114 no ferromagnética es cobre con un espesor de 0.6 cm. El conductor interno 116 es cobre con un diámetro de 0.9 cm. El conductor externo 120 incluye material ferromagnético ; El conductor externo 120 proporciona algo de calor en la sección de la capa encima del criadero del calentador. Si se proporciona calor en la capa encima del criadero se inhibe la condensación o el reflujo de fluidos en la capa encima del criadero. El conductor externo 120 es acero inoxidable 409, 410 ó 446 con un diámetro externo de 3.0 cm y un espesor de 0.6 cm. El aislante eléctrico 118 es polvo óxido de magnesio con un espesor de 0.3 cm. En algunas modalidades, el aislante eléctrico 118 es nitruro de silicio, nitruro de boro, o nitruro de boro de tipo hexagonal. La sección conductora 122 puede acoplar al conductor interno 116 con la sección ferromagnética 112 y/o el conductor externo 120.

La Figura 10 es una representación transversal de una modalidad de un calentador de temperatura limitada con un conductor ferromagnético externo. El calentador se coloca en una camisa resistente a la corrosión. La capa conductora se coloca entre el conductor externo y la camisa. Las Figuras 11 y 12 describen vistas transversales de una modalidad representada en la Figura 10. El conductor externo 120 es una tubería de acero inoxidable 446 cédula 80 de 1.905 cm (3/4"). En una modalidad, la capa conductora 124 se coloca entre el conductor externo 120 y la camisa 126. La capa conductora 124 es una capa de cobre. El conductor externo 120 se reviste con la capa conductora 124. En determinadas modalidades, la capa conductora 124 incluye uno o más segmentos (por ejemplo, la capa conductora 124 incluye uno o más segmentos de tubo de cobre) . La camisa 126 es una tubería de acero inoxidable 347H cédula 80 de 3.175 cm (1-1/4") o una tubería de acero inoxidable 347H cédula 160 de 3.81 cm (1-1/2") En una modalidad, el conductor interno 116 es un cable de horno 4/0 MGT-1000 con un cable de cobre revestido con níquel trenzado con capas de aislamiento de tira de mica y fibra de vidrio. El cable del horno 4/0 MGT-1000 . es de tipo 5107 ÜL (disponible de Allied Wire and Cable (Phoenixville, Pennsylvania) ) . La sección conductora 122 se acopa con el conductor interno 116 y la camisa 126. En una modalidad, la sección conductora 122 es cobre.

La Figura 13 es una representación transversal de una modalidad de un calentador de temperatura limitada con un conductor externo. El conductor externo incluye una sección ferromagnética y una sección no ferromagnética . El calentador se coloca en una camisa que resiste a la corrosión. La capa conductora se coloca entre el conductor externo y la camisa. Las Figuras 14 y 15 describen vistas transversales de una modalidad representada en la Figura 13. La sección ferromagnética 112 es acero inoxidable 409, 410 o 446 con un espesor de 0.9 cm. La sección no ferromagnética 114 es cobre con un espesor de 0.9 CM. La sección ferromagnética 112 y la sección no ferromagnética 114 se coloca en la camisa 126. La camisa 126 es acero inoxidable 304 con un espesor de 0.1 cm. La capa conductora 124 es una capa de cobre. El aislante eléctrico 118 es nitruro de silicio, nitruro de boro, u óxido de magnesio con un espesor de 0.1 a 0.3 cm. El conductor interno 116 es cobre con un diámetro de 1.0 cm. En una modalidad, la sección ferromagnética 112 es acero inoxidable de 446 con un espesor de 0.9 cm. La camisa 126 es acero inoxidable 410 con un espesor de 0.6 cm. El acero inoxidable 410 tiene una temperatura Curie más alta que acero inoxidable 446. El calentador de temperatura limitada puede "contener" corriente de forma tal que la corriente no fluye fácilmente desde el calentador hasta la formación del entorno y/o cualquier otra agua del entorno (por ejemplo, salmuera, agua de pozo, o agua de formación) . En esta modalidad, la mayoría de las corriente fluyen a través de la sección ferromagnética 112 hasta alcanzar la temperatura Curie de la sección ferromagnética . Luego de alcanzar la temperatura Curie de la sección ferromagnética 112, la mayoría de la corriente fluye a través de la capa conductora 124. Las propiedades ferromagnéticas de la camisa 126 (acero inoxidable 410) inhiben el flujo de corriente fuera de la camisa y "contiene" la corriente. La camisa 126 puede también tener un espesor · que proporcione la fuerza necesaria al calentador de temperatura limitada. La Figura 16 describe una representación transversal de una modalidad de un calentador de temperatura limitada con una sección de capa encima del criadero y una sección de calentamiento. Las Figuras 17 y 18 describen cortes transversales de la modalidad que se representa en la Figura 16. La sección capa encima del criadero incluye una porción 116A del conductor interno 116. La porción 116A es cobre con un diámetro de 1.3 cm. La sección de calentamiento incluye una porción 116B del conductor interno 116. La porción 116B es cobre con un diámetro de 0.5 cm. La porción 116B se coloca en un conductor ferromagnético 128. El conductor, ferromagnético 128 es acero inoxidable 446 con un espesor de 0.4 cm. El aislante eléctrico 118 es nitruro de silicio, nitruro de boro, u óxido de magnesio con un espesor de 0.2 cm. El conductor externo 120 es cobre con un espesor de 0.1 cm. El conductor externo 120 se coloca en la camisa 126. La camisa 126 es acero inoxidable 316H o 347H con un espesor de 0.2 cm. La Figura 19A y 19B son representaciones transversales de una modalidad de un calentador de temperatura limitada con un conductor ferromagnético interno. El conductor interno 116 es una tubería de acero inoxidable 446 XXS de 2.54 cm (1") . En algunas modalidades, el conductor externo 116 incluye acero inoxidable 409, acero inoxidable 410, Invar. 36, aleaciones 42-6 u otros materiales ferromagnéticos . El conductor interno 116 tiene un diámetro de 2.5 cm. El aislante eléctrico 118 es nitruro de silicio, nitruro de boro, óxido de magnesio, polímeros, fibra cerámica Nextel, mica o fibra de vidrio. El conductor externo 120 es cobre o cualquier otro material no ferromagnético como aluminio. El conductor externo 120 se acopla con la camisa 126. La camisa 126 es acero inoxidable 304H, 316H, o 347H. En esta modalidad, la mayoría del calor se produce en el conductor interno 116. La Figura 20A y 20B son representaciones transversales de una modalidad de un calentador de temperatura limitada con un conductor ferromagnético interno y un núcleo no ferromagnético . El conductor interno 116 incluye acero inoxidable 446, acero inoxidable 409, acero inoxidable 410 u otros materiales- ferromagnéticos . El núcleo 130 se une firmemente dentro del conductor interno 116. El núcleo 130 es una varilla de cobre u otro material no ferromagnético . El núcleo 130 se inserta con firmeza dentro del conductor interno 116 antes de la operación de retirada. En algunas modalidades, el núcleo 130 y el conductor interno 116 se unen por coextrusión. El conductor externo 120 es acero inoxidable 347H. La operación de retirada o rodamiento para compactar el aislante eléctrico 118 puede asegurar un buen contacto eléctrico entre el conductor interno 116 y el núcleo 130. En esta modalidad, se produce calor principalmente en el conductor interno 116 hasta alcanzar la temperatura Curie. Disminuye luego de forma pronunciada la resistencia a medida que la corriente alterna penetra en el núcleo 130. La Figura 21A y 21B son representaciones transversales de una modalidad de un calentador de temperatura limitada con un conductor ferromagnético externo. El conductor interno 116 es cobre revestido con níquel. El aislante eléctrico 118 es nitruro de silicio, nitruro de boro, u óxido de magnesio. El conductor externo 120 es una tubería de acero al carbón 446 cédula XXS de 2.54 cm (1"). En esta modalidad, se produce calor principalmente en el conductor externo 120, lo que resulta en un pequeño cambio de temperatura a través del aislante eléctrico 118. La Figura 22? y 22B son representaciones transversales de una modalidad de un calentador de temperatura limitada con un conductor ferromagnético externo que se reviste con una aleación resistente a la corrosión. El conductor interno 116 es cobre. El conductor externo 120 es una tubería de acero inoxidable 446 cédula XXS de 2.54 cm (1") . El conductor externo 120 se acopla con la camisa 126. La camisa 126 es de un material resistente a la corrosión (por ejemplo, acero inoxidable 347H) . La camisa 126 proporciona protección de los fluidos corrosivos en el pozo de perforación (por ejemplo, gases de sulfuración y carburación) . En esta modalidad, se produce calor principalmente en el conductor externo 120, lo que resulta en un pequeño cambio de temperatura a través del aislante eléctrico 118. La Figura 23 A y 23B son representaciones transversales de una modalidad de un calentador de temperatura limitada con un conductor ferromagnético externo. El conductor externo se reviste con una capa conductora y una aleación resistente a la corrosión. El conductor interno 116 es cobre. El aislante eléctrico 118 es nitruro de silicio, nitruro de boro, u óxido de magnesio. El conductor externo 120 es una tubería de acero inoxidable 446 cédula 80 de 2.54 cm (1"). El conductor externo 120 se acopla a la camisa 126. La camisa 126 se forma a partir del material resistente a la corrosión. En una modalidad, la capa conductora 124 se coloca entre el conductor externo 120 y la camisa 126. La capa conductora 124 es una capa de cobre. Se produce calor principalmente en el conductor externo 120, lo que resulta en una pequeña diferencia de temperatura en el aislante eléctrico 118. La capa conductora 124 permite una disminución pronunciada en la resistencia del conductor externo 120 a medida que el conductor externo alcanza la temperatura Curie. La camisa 126 proporciona protección contra los fluidos corrosivos en el pozo de perforación. En algunas modalidades, el conductor, por ejemplo, un conductor interno, un conductor externo, o un conductor ferromagnético, es un conductor compuesto que incluye dos o más diferentes materiales. En determinadas modalidades, el conductor compuesto incluye dos o más materiales ferromagnéticos . En determinadas modalidades, el conductor ferromagnético compuesto incluye dos o más materiales dispuestos radialmente. En determinadas modalidades, el conductor compuesto incluye un conductor ferromagnético y un conductor no ferromagnético . En determinadas modalidades, el conductor compuesto incluye un conductor ferromagnético se coloca sobre un núcleo no ferromagnético . Pueden utilizarse dos o más materiales para obtener una resistividad eléctrica relativamente plana versus un perfil de temperatura en una región de temperatura por debajo de la temperatura Curie y/o una disminución pronunciada (una relación de máximo a mínimo alta) en la resistencia eléctrica a la temperatura Curie o cercana a la misma. En algunos casos, se usan dos o más materiales para proporcionar más de una temperatura Curie para el calentador de temperatura limitada. El conductor eléctrico compuesto puede usarse como conductor en cualquier aspecto del calentador eléctrico descrito en la presente. Por ejemplo, el conductor compuesto puede usarse como el conductor en un calentador conductor en conducto o un calentador con conductor en conducto. En determinadas modalidades, el conductor compuesto puede acoplarse a un miembro base como el conductor base. El miembro base puede utilizarse como base para el conductor compuesto de forma tal que el conductor compuesto no se basa por resistencia ó en la temperatura Curie o cercana a la misma. El miembro base puede ser útil para los calentadores de longitudes de al menos 10 m, al menos 50 m, al menos 100 mr al menos 300 m, al menos 500 m, o al menos 1 km. El elemento base puede ser un elemento no ferromagnético que tiene alta resistencia a la curvatura a altas temperaturas. Entre los ejemplos de materiales que se usan para base se incluye, de forma no limitada, aleaciones Haynes® 625 y aleaciones Haynes® HR120® (Haynes International, Kokomo, IN) , NF709 (Nippon Steel Corp., Japón) , aleaciones Incoloy® 800H y aleaciones 347HP (Allegheny Ludlum Corp., Pittsburgh, PA) . En algunas modalidades, los materiales en un conductor compuesto se acoplan directamente (por ejemplo, soldadura fuerte o unido metalúrgicamente) entre si y/o al elemento de base. Si se usa un elemento soporte el mismo puede desacoplar el elemento ferromagnético de forma tal que proporcione soporte para el calentador de temperatura limitada, especialmente a la temperatura Curie o próximo a la misma. Por lo tanto, el calentador de temperatura limitada puede diseñarse con más flexibilidad en la selección de los materiales ferromagnéticos . La FIG. 24 describe una representación transversal de una modalidad de un conductor de la composición con un miembro de soporte. El núcleo 130 está rodeado por un conductor ferromagnético 128 y un elemento de soporte 132. En algunas modalidades, el núcleo 130, el conductor ferromagnético 128, y el elemento de soporte 132 se acoplan directamente (por ejemplo, por soldadura fuerte, se unen metalúrgicamente, o se estampan juntos) . En una modalidad, el núcleo 130 es cobre, conductor ferromagnético 128 es acero inoxidable 446, un elemento soporte 132 es la aleación 347H. En determinadas modalidades, el elemento soporte 132 es una tubería cédula 80. El elemento de soporte 132 rodea el conductor compuesto con un conductor ferromagnético 128 y un núcleo 130. El conductor ferromagnético 128 y el núcleo 130 se unen para formar un conductor compuesto, por ejemplo, por el proceso de coextrusión. Por ejemplo, el conductor compuesto es un conductor ferromagnético de acero inoxidable 446 con un diámetro externo de 1.9 cm que rodea al núcleo de cobre de 0.95 cm de diámetro. Este conductor compuesto dentro de un elemento de soporte cédula 80 de 1.9 cm produce una relación de máximo a mínimo de 1.7. En determinadas modalidades, el diámetro del núcleo 130 se ajusta en relación con un diámetro externo constante de conductor ferromagnético 128 para ajustar la relación máximo a mínimo del calentador de temperatura limitada. Por ejemplo, el diámetro del núcleo 130 puede aumentarse hasta 1.14 cm mientras se mantiene el diámetro externo del conductor ferromagnético 128 a 1.9 cm para aumentar la relación máximo a mínimo del calentador a 2.2. En algunas modalidades, se separan los conductores (por ejemplo, núcleo 130 y conductor ferromagnético 128) en el conductor compuesto por un elemento de soporte 132. La Figura 25 describe una representación transversal de una modalidad del conductor compuesto con un elemento de soporte 132 separando los conductores. En una modalidad, el núcleo 130 es cobre con un diámetro de 0.95 cm, elemento de soporte 132 es aleación 347H con un diámetro externo de 1.9 cm, y el conductor ferromagnético 128 es acero inoxidable 446 con un diámetro externo de 2.7 cm. Este conductor produce una relación de máximo a mínimo de al menos 3. El elemento soporte descrito en la Figura 25 tiene una fuerza de curvado mayor en relación con otros elementos de soporte descritos en las Figuras. 24, 26, y 27. En determinadas modalidades, el elemento de soporte 132 se ubica dentro del conductor compuesto. La Figura 26 describe una representación transversal de una modalidad de un conductor compuesto que rodea al elemento de soporte 132. El elemento de soporte 132 está hecho de aleación 347H. El conductor interno 116 es cobre. El conductor ferromagnético 128 es acero inoxidable 446. En una modalidad, el elemento de soporte 132 es la aleación 347H de 1.25 cm de diámetro, el conductor interno 116 es cobre de diámetro externo 1.9 cm, y el conductor ferromagnético 128 es acero inoxidable 446 de diámetro externo 2.7 cm. Este tipo de conductor produce una relación de máximo a mínimo mayor que 3, y la relación de máximo a mínimo es mayor que la relación de máximo a mínimo para los aspectos descritos en las Figuras 24, 25, y 27 para el mismo diámetro externo. En algunas modalidades, el espesor del conductor interno 116, de cobre, disminuye para bajar la relación de máximo a mínimo. Por ejemplo, el diámetro del elemento de soporte 132 se aumenta hasta 1.6 cm mientras se mantiene el diámetro externo del conductor interno 116 a 1.9 cm para disminuir el espesor del conducto. Esta reducción del espesor del conductor interno 116 resulta en una relación de máximo a mínimo menor con relación al aspecto de conductor interno más grueso. La relación de máximo a mínimo, sin embargo es al menos 3. En una modalidad, el elemento soporte 132 es un conducto (o una tubería) dentro del conductor interno 116 y el conductor ferromagnético 128. La Figura 27 describe una representación transversal de una modalidad de un conductor compuesto que rodea al elemento de soporte 132. En una modalidad, el elemento de soporte 132 es la aleación 347H con un diámetro de 0.63 cm en su centro. En algunas modalidades, el elemento de soporte 132 es un conducto preformado. En determinadas modalidades, el elemento de soporte 132 se forma con un material de disolución (por ejemplo, cobre que se disuelve en ácido nítrico) ubicado dentro del elemento soporte durante la formación del conductor compuesto. El material de disolución se disuelve para formar un orificio luego del ensamblado del conductor. En una modalidad, el elemento soporte 132 es la aleación 347H con un diámetro interno de 0.63 cm y un diámetro externo de 1.6 cm, un conductor interno 116 es cobre con un diámetro externo de 1.8 cm, y el conductor ferromagnético 128 es acero inoxidable 446 con un diámetro externo de 2.7 cm. En ciertas modalidades, el conductor eléctrico compuesto se usa como conductor en el calentador con conductor en el conducto. Por ejemplo, el conductor eléctrico compuesto puede utilizarse como conductor 134 en la Figura 28.

La FIG. 28 describe una representación transversal de una modalidad de un calentador con conductor en el conducto. El conductor 134 de dispone en el conducto 136. El conductor 134 es una varilla o conducto de material eléctricamente conductor. Las secciones de baja resistencia 138 están presentes en ambos extremos del conductor 134 para generar menos calentamiento en estas secciones. La sección de baja resistencia 138 se forma con mayor área transversal del conductor 134 en esa sección, o las secciones se hacen con material con menos resistencia. En determinadas modalidades, la sección de baja resistencia 138 incluye un conductor de baja resistencia acoplado al conductor 134. El conducto 136 se hace con material eléctricamente conductor. El conducto 136 se dispone en una apertura 140 en la capa de hidrocarburo 142. La apertura 140 tiene un diámetro que se ajusta al conducto 136. El conductor 134 puede centrarse en el conducto 136 por los centradores 144. Los centradores 144 aislan eléctricamente al conductor 134 del conductor 136. Los centradores 144 inhiben el movimiento y ubican adecuadamente al conducto 134 en el conducto 136. Los centradores 144 están hechos de material cerámico o de una combinación de materiales cerámicos y metálicos. Los centradores 144 inhiben la deformación del conductor 134 en el conducto 136. Los centradores 144 se contactan o separan a intervalos entre aproximadamente 0.1 m (metros ) y aproximadamente 3 m o más a lo largo del conductor 134. Una segunda sección de baja resistencia 138 del conductor 134 puede acoplar al conductor 134 al pozo de perforación 146. La corriente eléctrica puede aplicarse al conductor 134 desde el cable de energía 148 a través de una sección de baja resistencia 138 del conductor 134. La corriente eléctrica pasa desde el conductor 134 a través del conector de deslizamiento 150 hacia el conducto 136. El conducto 136 puede aislarse eléctricamente de la cubierta de la capa encima del criadero 152 y desde el pozo de perforación 146 para volver la corriente eléctrica al cable de energía 148. El calor puede generarse en el conductor 134 y en el conductor 136. El calor generado puede irradiar en el conducto 136 la apertura 140 para calentar al menos una porción de la capa de hidrocarburo 142. La cubierta de capa encima del criadero 152 puede disponerse en la capa encima del criadero 154. La cubierta de capa encima del criadero 152 se encuentra en algunas modalidades rodeada por materiales (por ejemplo, materiales de refuerzo y/o cemento) que inhiben el calentamiento de la capa encima del criadero 154. La sección de baja resistencia 138 del conductor 134 puede colocarse en la cubierta de capa encima del criadero 152. La sección de baja resistencia 138 del conductor 134 está hecha por ejemplo de acero al carbón.

La sección de baja resistencia 138 del conductor 134 puede centralizarse en una cubierta de capa encima del criadero 152 con centradores 144. Estos se separan en intervalos de aproximadamente 6 m a aproximadamente 12 m, o por ejemplo, aproximadamente 9 m a lo largo de la sección de baja resistencia 138 del conductor 134. En una modalidad del calentador, la sección de baja resistencia 138 del conductor 134 se acopla al conductor 134 por uno o más soldaduras. En otras modalidades del calentador, las secciones de baja resistencia están roscadas, roscadas y soldadas o acopladas de otro modo al conductor. La sección de baja resistencia 138 general poco y/o nada de calor en la cubierta de capa encima del criadero 152. La guarnición 156 puede colocarse entre la cubierta de capa encima del criadero 152 y la apertura 140. La guarnición 156 puede usarse como una tapa en la unión de la capa encima del criadero 192 y la capa de hidrocarburos 182 para permitir el llenado de materiales en el anillo entre la cubierta de la capa encima del criadero 190 y la apertura 180. En algunas modalidades la guarnición 194 inhibe el flujo de fluido desde la apertura 140 hasta la superficie 158. En determinadas modalidades, el conductor eléctrico compuesto puede usarse como conductor en un calentador de conductor con aislamiento. La Figura 29A y la Figura 29B describe una modalidad del calentador de conductor aislado. El conductor asilado 160 incluye el núcleo 130 y un conductor interno 116. El núcleo 130 y el conductor interno 116 son conductores eléctricos compuestos. El núcleo 130 y el conductor interno 116 se ubican dentro del aislante 118. El núcleo 130, el conductor interno 116, y el aislante 118 se ubican dentro del conductor externo 120. El aislante 118 es nitruro de silicio, nitruro de boro, óxido de magnesio, u otro aislante eléctrico adecuado. El conductor externo 120 es cobre, acero, o cualquier otro conductor eléctrico. En determinadas modalidades, el aislante 118 es un aislante en polvo. En algunas modalidades, el aislante 118 es un aislante con una forma preestablecida como medias conchas preformadas . Un conductor eléctrico compuesto con un núcleo 130 y un conductor interno 116 se colocan dentro del aislante preformado. El conductor externo 120 se coloca sobre el aislante 118 por acoplamiento (por ejemplo, soldadura o soldadura resistente) de uno o más tiras longitudinales de conductor eléctrico para formar el conductor externo. Las tiras longitudinales se colocan sobre el aislante 118 en un método de "envoltura de cigarro" para acoplar las tiras en dirección a lo ancho o radial. En algunas modalidades, el método de envoltura de cigarro incluye colocar las tiras individuales alrededor de la circunferencia del aislante y acoplar las tiras individuales para rodear el aislante. Los extremos a lo largo de las tiras de envoltura de cigarro pueden acoplarse a los extremos a lo largo de otras tiras de envoltura de cigarro para acoplar las tiras a lo largo en el conductor aislado. En algunas modalidades, la camisa 126 se ubica fuera del conductor externo 120, como se muestra en la Figura 30A y 30B. En algunas modalidades, la camisa 126 es acero inoxidable 304 y el conductor externo 120 es cobre. La camisa 126 proporciona resistencia a la corrosión para el calentador conductor aislado. En algunas modalidades, la camisa 126 y el conductor externo 120 son tiras preformadas que se colocan sobre el aislante 118 para formar el conductor aislado 160. En determinadas modalidades, el conductor aislado 160 se coloca en el conducto que proporciona protección (por ejemplo, protección contra la corrosión y degradación) para el conductor aislado. En la Figura 31, el conductor aislado 160 se coloca dentro del conducto 136 con un espacio 162 que separa el conductor aislado del conducto. En algunas modalidades, el calentador de temperatura limitada se usa para lograr un calentamiento a temperaturas menores (por ejemplo, para calentar fluidos en un pozo de producción, para calentar una tubería de superficie, o para reducir la viscosidad de los fluidos en un pozo de perforación o cercana a la región del pozo de perforación) . Si se varían los materiales ferromagnéticos del calentador de temperatura limitada permite el calentamiento con menor temperatura. En algunas modalidades, el conductor ferromagnético es de un material con menor temperatura Curie que la del acero inoxidable 446. Por ejemplo, el conductor ferromagnético puede ser una aleación de hierro y níquel. La aleación puede estar entre 30% en peso y 42% en peso de níquel con el restante de hierro. En una modalidad, la aleación es Invar 36. El Invar 36 es 36% en peso de níquel en hierro y tiene una temperatura Curie de 277 °C. En algunas modalidades, la aleación es una aleación de tres componentes por ejemplo, con cromo, níquel y hierro. Por ejemplo, la aleación puede tener 6% en peso de cromo, 42% en peso de níquel, y '52% en peso de hierro. El conductor ferromagnético puede estar hecho de estos tipos de aleaciones y esto proporciona una salida de calor entre 250 vatios por metro y 350 vatios por metro. Una varilla de 2.5 cm de diámetro de Invar 36 tiene una relación de máximo a mínimo . de aproximadamente 2 a 1 a la temperatura Curie. Si se coloca la aleación Invar 36 sobre el núcleo de cobre puede permitir usar un menor diámetro de la varilla. En algunas modalidades, la aleación es la aleación 52. El núcleo de cobre puede resultar en una alta relación de máximo a mínimo. Para calentadores de temperatura limitada que incluyen revestimiento de cobre o núcleo de cobre, el cobre puede estar protegido con una capa resistente relativamente a la difusión como níquel. En algunas modalidades, el conductor interno compuesto incluye hierro revestido sobre níquel revestido sobre un núcleo de cobre. La capa relativamente resistente a la difusión inhibe la migración de cobre a las otras capas del calentador, incluyendo, por ejemplo, una capa aislante. En algunas modalidades, la capa relativamente impermeable inhibe la deposición de cobre en un pozo de perforación durante la instalación del calentador en el pozo de perforación. En una modalidad del calentador, el conductor interno es una varilla de hierro de 1.9 cm de diámetro, la capa aislante es nitruro de silicio, nitruro de boro, u óxido de magnesio, de 0.25 cm de espesor, y el conductor externo es acero inoxidable 347H o 347HH de 0.635 cm de espesor. El calentador puede energizarse a la frecuencia de linea desde una fuente de corriente constante. Puede elegirse acero inoxidable para resistir a la corrosión en el ambiente subterráneo gaseoso y/o para una mayor resistencia al curvado a temperaturas elevadas. Por debajo de la temperatura Curie, puede producirse calor principalmente en el conductor interno de hierro. Con una tasa de inyección de calor de 820 W/m, la temperatura diferencial a través de la capa aislante es aproximadamente 40°C. Por lo tanto, la temperatura del conductor externo es aproximadamente 40 °C más fria que la temperatura del conductor ferromagnético interno. En otra modalidad del calentador de temperatura limitada, el conductor interno es una varilla de cobre o una aleación de cobre como LOHM™ (94% de cobre y 6% de níquel en peso) de 1.9 cm de diámetro, la capa aislante es arena de cuarzo transparente, y el conductor externo es acero al carbón 1% de 0.635 cm de espesor con un acero inoxidable 310 de 0.25 cm de espesor. El acero al carbón en el conductor externo está revestido con cobre entre el acero al carbón y la camisa de acero inoxidable. El revestimiento de cobre reduce un espesor del acero al carbón necesario para alcanzar cambios en la resistencia sustanciales cercanos a la temperatura Curie. En esta modalidad, se produce calor principalmente en el conductor externo fer ornagnético, lo que resulta en un pequeño cambio de temperatura a través de la capa aislante. Cuando se produce calor principalmente en el conductor externo, puede elegirse material de menor conductividad térmica para el aislamiento. Puede elegirse la aleación cobre o cobre para el conductor interno para reducir la salida de calor del conductor interno. El conductor interno puede también estar hecho de otros metales que presentan baja resistividad eléctrica y permeabilidades magnéticas relativas cercanas a 1 (por ejemplo, materiales sustancialmente no ferromagnéticos como aluminio o aleaciones de aluminio, bronce-fósforo, berilio cobre, y/o latón) . El calentador de temperatura limitada puede ser un calentador monofásico o trifásico. En la modalidad del calentador trifásico, el calentador de temperatura limitada tiene configuración delta o estrella. Cada uno de los tres conductores ferromagnéticos en el calentador trifásico puede estar dentro de una coraza separada. Una conexión entre los conductores puede hacerse en el fondo del calentador dentro de la sección de unión. Los tres conductores pueden permanecer aislados de la coraza dentro de la sección de unión. En algunas modalidades de calentador trifásico, se separan los tres conductores ferromagnéticos por aislamiento dentro de una coraza de metal externo común. Los tres conductores pueden aislarse de la coraza o los tres conductores pueden conectarse en la coraza en el fondo, del montaje del calentador. En otra modalidad, una sola coraza externa o tres corazas externas son conductores ferromagnéticos y los conductores internos pueden ser no ferromagnéticos (por ejemplo, aluminio, cobre, o aleación altamente conductora) . Alternativamente, cada una de los tres conductores no ferromagnéticos se encuentran dentro de una coraza ferromagnética separada, y se hace una conexión entre los conductores en el fondo del calentador dentro de la sección de unión. Los tres conductores pueden permanecer aislados de la coraza dentro de la sección de unión. En algunas 'modalidades, el calentador de trifásicos incluye tres circuitos derivados que se ubican en pozos de perforación separados. Los circuitos derivados pueden acoplarse en una sección de contacto común (por ejemplo, un pozo de perforación central, un pozo de perforación conector, o una sección de contacto llena de solución) . En algunas modalidades, el calentador de temperatura limitada incluye un solo conductor ferromagnético con corriente de retorno a través de la formación. El elemento de calentamiento puede ser un tubular ferromagnético (en una modalidad, acero inoxidable 446 (con 25% en peso de cromo y una temperatura Curie por encima de 620°C) revestido sobre acero inoxidable 304H, 316H, o 347H) que se extiende. a través de la sección blanco calentada y hace contacto eléctrico con la formación en una sección de contacto eléctrico. La sección de contacto eléctrico puede ubicarse por debajo de la sección blanco calentada. Por ejemplo, la sección de contacto eléctrico se encuentra en la capa debajo del criadero de la formación. En una modalidad, la sección de contacto eléctrico es una sección de 60 m de profundidad con un diámetro más extenso que el pozo de perforación del calentador. El tubular en la sección de contacto eléctrico es un metal de conductividad eléctrica alta. El anillo en la sección de contacto eléctrico puede rellenarse con un material/solución de contacto como salmuera u otras materiales que promueven el contacto eléctrico con la formación (por ejemplo, cuentas de metal o hematita) . La sección de contacto eléctrico puede ubicarse en una zona de saturación de salmuera de baja resistividad para mantener el contacto eléctrico a través de la salmuera. En la sección de contacto eléctrico, el diámetro tubular también puede aumentar para permitir el máximo de flujo de corriente en la formación con menor disipación de calor en el fluido. La corriente puede fluir a través del entubado ferromagnético en la sección calentada y calentar el entubado . En una modalidad, los calentadores de temperatura limitada trifásicos se hacen con conexión de corriente a través de la formación. Cada calentador incluye un solo elemento de calentamiento de la temperatura Curie con una sección de contacto eléctrico en una zona de saturación de salmuera por debajo de la sección blanco calentada. En una modalidad, tres de estos calentadores se conectan eléctricamente en la superficie en una configuración trifásica en estrella. Los calentadores pueden agotarse en patrón triangular de la superficie. En determinadas modalidades, la corriente vuelve a través de la tierra a un punto neutro entre los tres calentadores. Los calentadores Curie trifásicos pueden replicarse en un patrón que cubre toda la formación. En una modalidad, el calentador de temperatura limitada incluye un núcleo hueco o un conductor interno hueco. Las capas que forman el calentador pueden perforarse para permitir que los fluidos del pozo de perforación (por ejemplo, fluidos de formación o agua) ingresen al núcleo hueco. Los fluidos en el núcleo hueco pueden transportarse (por ejemplo, bombearse o levantarse con gas) a la superficie a través del núcleo hueco. En algunas modalidades, el calentador de temperatura limitada con un núcleo hueco o un conductor interno hueco se usa como pozo de calentamiento/producción o como pozo de producción. Los fluidos tales como vapor pueden inyectarse en la formación a través del conductor interno hueco.

Ejemplos A continuación se presentan ejemplos no restrictivos de calentadores de temperatura limitada y las propiedades de los mismos . Las FIGS. 32-34 describen datos experimentales para calentadores de temperatura limitada. La FIG. 32 describe la resistencia eléctrica (O) versus temperatura (°C) en diversas corrientes eléctricas aplicadas para una varilla de acero inoxidable 446 con un diámetro de 2.5 cm y una varilla de acero inoxidable 410 con un diámetro de 2.5 cm. Ambas varillas tienen una longitud de 1.8 m. Las curvas 164-170 describen los perfiles de resistencia como función de la temperatura para la varilla de acero inoxidable 446 a 440 amps AC (curva 164), 450 amps AC (curva 166), 500 amps AC (curva 168), y 10 amps DC (curva 170). Las curvas 172-178 describen perfiles de resistencia como función de la temperatura para bastón de acero inoxidable 410 a 400 amps AC (curva 172), 450 amps AC (curva 174), 500 amps AC (curva 176), 10 amps DC (curva 178). Para ambas varillas, la resistencia aumentó gradualmente con la temperatura hasta alcanzar la temperatura Curie. A la temperatura Curie, la resistencia cayó pronunciadamente. Por encima de la temperatura Curie, la resistencia disminuyó levemente con un aumento de la temperatura. Ambas varillas muestran una tendencia a la disminución de la resistencia con un aumento de la corriente AC. De acuerdo con esto, la relación de máximo y mínimo disminuyó con un aumento de la corriente. Por lo tanto, las varillas proporcionan menor cantidad de calor en valores cercanos a la temperatura Curie o por encima de estos valores de las varillas. Por el contrario la resistencia aumentó gradualmente con la temperatura a través de la temperatura Curie con la corriente DC aplicada. La FIG. 33 describe la resistencia eléctrica (p?O) versus la temperatura (°C) a diversas corrientes eléctricas aplicadas para un calentador de temperatura limitada. El calentador de temperatura limitada incluyó una varilla de cobre con un diámetro de 1.3 cm dentro de un conductor externo de tubería de acero inoxidable 410 cédula 80 de 2.5 cm con una coraza de cobre Everdur™ (DuPont Engineering, Wilmington, DE) de 0.15 cm de espesor soldada sobre una tubería de acero inoxidable 410 y una longitud de 1.8 m. Las curves 180-190 muestran perfiles de resistencia como función de la temperatura para corrientes aplicadas AC que van de 300 amps a 550 amps (180:300 amps; 182:350 amps; 184:400 amps; 186:450 amps; 188:500 amps; 190:550 amps). Para estas corrientes AC aplicadas, la resistencia aumenta gradualmente con un aumento de la temperatura hasta alcanzar la temperatura Curie. A la temperatura Curie, la resistencia cayó pronunciadamente. Por el contrario, la curva 192 muestra resistencia para una corriente eléctrica aplicada de 10 amps. Esta resistencia muestra un aumento firme con el aumento de la temperatura, y no muestra desviación, o muestra desviación minima, a la temperatura Curie. , La FIG. 34 describe datos de resistencia eléctrica (mQ) versus temperatura (°C) para una varilla de acero inoxidable 410 sólida de 2.54 cm de diámetro, 1.8 m de largo a diversas corrientes eléctricas aplicadas. Las curvas 194, 196, 198, 200, y 202 describen los perfiles de resistencia como función de temperatura para la varilla de acero inoxidable 410 a 40 amps AC (curva 200), 70 amps AC (curva 202), 140 amps AC (curva 194), 230 amps AC (curva 196), y 10 amps DC (curva 198) . Para las corrientes AC aplicadas de 140 amps y 230 amps, la resistencia aumentó gradualmente con el aumento de la temperatura hasta alcanzar la temperatura Curie. A la temperatura Curie, la resistencia cayó pronunciadamente. Por el contrario la resistencia aumentó gradualmente con la temperatura a través de la temperatura Curie con la corriente DC aplicada. La FIG. 35 describe datos de valores de profundidad pelicular versus temperatura (°C) para una varilla de acero inoxidable 410 sólida de 2.54 cm de diámetro, 1.8 m de largo a diversas corrientes eléctricas AC aplicadas. La profundidad pelicular se calcula con la ecuación 14: (14) d = Ri - Ri x (1 - (1/RAC/RDC) )1/2; en la que d es la profundidad pelicular, Rl es el radio del cilindro, RAC es la resistencia AC, y RDC es la resistencia DC. En la Figura 35, las curvas 204-222 muestran los perfiles peliculares como función de la temperatura para corrientes eléctricas aplicadas AC en un intervalo de 50 amps a 500 amps (204:50 amps; 206:100 amps; 208:150 amps; 210:200 amps; 212:250 amps; 214:300 amps; 216:350 amps; 218:400 amps; 220:450 amps; 222:500 amps). Para cada corriente AC aplicada, la profundidad pelicular aumenta gradualmente con un aumento de la temperatura hasta alcanzar la temperatura Curie. A la temperatura Curie, la profundidad pelicular cayó pronunciadamente .

La FIG. 36 describe la temperatura (°C) versus el tiempo (hrs.) para un calentador de temperatura limitada. El calentador de temperatura limitada fue un calentador de 1.83 m de largo que incluyó una varilla de cobre con un diámetro de 1.3 cm dentro de una tubería de acero inoxidable 410 cédula XXH de 2.5 cm y una coraza de cobre de 0.325 cm. Se colocó el calentador en un horno para el calentamiento. Se aplicó corriente alterna al calentador cuando el calentador se encontraba en el horno. Aumentó la corriente en dos horas y alcanzó un valor relativamente constante de 400 amps para el resto del tiempo. Se midió la temperatura de la tubería de acero inoxidable en tres puntos a intervalos de 0.46 m a lo largo de la longitud del calentador. La curva 224 describe la temperatura de la tubería en un punto 0.46 m dentro del horno y lo más cercano a la porción de entrada del calentador. La curva 226 describe la temperatura de la tubería en un punto 0.46 m dentro del horno y lo más lejano a la porción de entrada del calentador. La curva 228 describe la temperatura de la tubería a aproximadamente un punto central del calentador. El punto en el centro del calentador fue luego cerrado en una sección 0.3 m por un aislamiento de 2.5 de espesor a Fiberfrax® (Unifrax Corp., Niágara Falls, NY) . Se usó el aislamiento para crear una sección de baja conductividad térmica en el calentador (una sección en la cual se hace lenta o inhibe la transferencia de calor a los alrededores un "punto caliente") . La temperatura del calentador aumentó en el tiempo como se muestra en las curvas 228, 226, y 224. Las curvas 228, 226 y 224 muestran que la temperatura del calentador aumentó a aproximadamente el mismo valor para los tres puntos a lo largo de la longitud del calentador. Las temperaturas resultantes fueron sustancialmente independientes del aislamiento Fiberfrax® adicionado. Por lo tanto, las temperaturas operativas del calentador de temperatura limitada fueron sustancialmente las mismas debido a las diferencias en la carga térmica (debido al aislamiento) en cada uno de los tres puntos a lo largo de la longitud del calentador. Por lo tanto, el calentador de temperatura limitada no excedió el limite de temperatura seleccionado en presencia de una sección de baja conductividad térmica. La FIG. 37 representa temperatura (°C) versus datos de tiempo logarítmicos (hrs.) para una varilla de acero inoxidable 410 sólida de 2.5 cm y una varilla de acero inoxidable 304 sólida de 2.5 cm. A una corriente eléctrica AC aplicada constante, la temperatura de cada varilla aumentó con el tiempo. La curva 230 muestra datos de un termopar colocada en la superficie externa de la varilla de acero inoxidable 304 y bajo una capa de aislamiento. La curva 232 muestra datos del termopar colocado en la superficie externa de la varilla de acero inoxidable 304 y sin una capa de aislamiento. La curva 234 muestra datos del termopar colocado en la superficie externa de la varilla de acero inoxidable 410 y bajo una capa de aislamiento'. La curva 236 muestra datos del termopar colocada en la superficie externa de la varilla de acero inoxidable 410 y sin una capa de aislamiento. Si se comparan las curvas se demuestra que la temperatura de la varilla de acero inoxidable 304 (curvas 230 y 232) aumentó más rápidamente que la temperatura de la varilla de acero inoxidable 410 (curvas 234 y 236) . La temperatura de la varilla de acero inoxidable 304 (curvas 230 y 232) también alcanzaron mayores valores que la temperatura de las varillas de acero inoxidable 410 (curvas 234 y 236) . La diferencia de temperatura entre la sección no aislada de la varilla de acero inoxidable 410 (curva 236) y la sección aislada de la varilla de acero inoxidable 410 (curva 234) fue menor que la diferencia de temperatura entre la sección no aislada de la varilla de acero inoxidable 304 (curva 232) y la sección aislada de la varilla de acero inoxidable 304 (curva 230) . La temperatura de la varilla de acero inoxidable 304 fue aumentando al final del experimento (curvas 230 y 232) mientras que la temperatura de la varilla de acero inoxidable 410 se habia desnivelado (curvas 234 y 236) . Por lo tanto, la varilla de acero inoxidable 410 (calentador de temperatura limitada) proporcionó mejor control de temperatura que la varilla de acero inoxidable 304 (calentador no limitado por la temperatura) en presencia de cargas térmicas variables (debido al aislamiento) . La simulación numérica (FLÜENT disponible de Fluent USA, Lebanon, NH) se usó para comparar la operación de los calentadores de temperatura limitada con tres relaciones de máximo a mínimo. Se hizo la simulación para calentadores en una formación de esquisto aceitoso (esquisto aceitoso de Green River) . Las condiciones de simulación fueron: - calentadores Curie conductor en conducto de 61 m de longitud (conductor central (2.54 cm de diámetro), diámetro externo del conductor 7.3 cm) - perfil de enriquecimiento en ensayo de campo de calentador en el fondo del pozo para una formación de esquisto aceitoso - pozos de perforación de 16.5 cm (6.5 pulgadas) de diámetro con una separación entre los pozos de perforación de 9.14 m en el espaciado triangular - tiempo de ascenso de la energía de 200 horas a una tasa de inyección de calor inicial de 820 vatios/m. - operación de corriente constante luego del ascenso - temperatura Curie de 720.6°C para el calentador - la formación aumenta de volumen y toca las cajas del calentador para el enriquecimiento del esquisto aceitoso al menos de 0.14 L/kg (35 galones/ton).

La Figura 38 representa la temperatura (°C) de un centro conductor de un calentador con conductor en el conducto como función de la profundidad de la formación (m) para un calentador de temperatura limitada con una relación de máximo a mínimo de 2:1. Las curvas 238-260 describen perfiles de temperatura en la formación a diversos tiempos desde 8 días luego del inicio del calentamiento hasta 675 dias luego del inicio del calentamiento (238: 8 dias, 240: 50 dias, 242: 91 dias, 244: 133 dias, 246: 216 dias, 248: 300 dias, 250: 383 dias, 252: 466 dias, 254: 550 dias, 256: 591 dias, 258: 633 dias, 260: 675 dias) . A una relación de máximo y mínimo de 2:1 la temperatura Curie de 720.6°C fue superada luego de 466 días en las capas de esquisto aceitoso más ricas. La Figura 39 muestra el flujo de calor del calentador correspondiente ( /m) a través de la formación para una relación de máximo a mínimo de 2:1 junto con el perfil de la riqueza del esquisto aceitoso (1/kg) (curva 262) . Las curvas 264-296 muestran los perfiles de flujo de calor a diversos tiempos desde 8 días luego del inicio del calentamiento hasta 633 días luego del inicio del calentamiento (264: 8 días, 266: 50 días, 268: 91 días, 270: 133 días, 272: 175 días, 274: 216 días, 276: 258 días, 278: 300 días, 280: 341 días, 282: 383 días, 284: 425 días, 286: 466 días, 288: 508 días, 290: 550 días, 292: 591 días, 294: 633 días, 296: 675 días) . A una relación de máximo a mínimo de 2:1, la temperatura del conductor central supera la temperatura Curie en las capas de esquisto aceitoso más ricas . La Figura 40 representa la temperatura del calentador (°C) como función de la profundidad de la formación (m) para una relación de máximo a mínimo de 3:1. Las curvas 298-320 muestran perfiles de temperatura a través de la formación a diversos tiempos que van desde 12 días luego del inicio del calentamiento a 703 días luego del inicio del calentamiento (298: 12 días, 300: 33 días, 302: 62 días, 304: 102 días, 306: 146 días, 308: 205 días, 310: 271 días, 312: 354 días, 314: 467 días, 316: 605 días, 318: 662 días, 320: 703 días) . A una relación de máximo y mínimo de 3:1 la temperatura Curie fue superada luego de 703 días. La Figura 41 muestra el flujo de calor del calentador correspondiente (W/m) a través de la formación para una relación de máximo a mínimo de 3:1 junto con el perfil del enriquecimiento del esquisto aceitoso (1/kg) (curva 322) . Las curvas 324-344 muestran los perfiles de flujo de calor a diversos tiempos desde 12 días luego del inicio del calentamiento hasta 605 días luego del inicio del calentamiento (324: 12 días, 326: 32 días, 328: 62 días, 330: 102 días, 332: 146 días, 334: 205 días, 336: 271 días, 338: 354 días, 340: 467 días, 342: 605 días, 344: 749 días). La temperatura del conductor central nunca superó la temperatura Curie para la relación de máximo a mínimo de 3:1. La temperatura del conductor central también demostró un perfil de temperatura relativamente plano para la relación de máximo a mínimo de 3 : 1. La Figura 42 representa la temperatura del calentador (°C) como función de la profundidad de la formación (m) para una relación de máximo a mínimo de 4:1. Las curvas 346-366 muestran perfiles de temperatura a través de la formación a diversos tiempos que van desde 12 días luego del inicio del calentamiento a 467 días luego del inicio del calentamiento (346: 12 días, 348: 33 días, 350: 62 días, 352: 102 días, 354: 147 días, 356: 205 días, 358: 272 días, 360: 354 días, 362: 467 días, 364: 606 días, 366: 678 días). A una relación de máximo a mínimo de 4:1, la temperatura Curie no sé superó incluso luego de 678 días. La temperatura del conductor central nunca superó la temperatura Curie para una relación de máximo a mínimo de 4:1. El conductor central mostró un perfil de temperatura para la relación de máximo a mínimo de 4 : 1 que fuera de algún modo más plana que el perfil de temperatura para una relación de máximo a mínimo de 3:1. Estas simulaciones demuestran que la temperatura del calentador permanece a la temperatura Curie o debajo de la misma por más tiempo a mayores relaciones de máximo a mínimo. Para este perfil de enriquecimiento de esquisto aceitoso, la relación de máximo a mínimo de al menos 3:1 puede ser deseable . Se han realizado simulaciones para comparar el uso de los calentadores de temperatura limitada y de calentadores no limitados por la temperatura en una formación de esquisto aceitoso. Los datos de simulación se produjeron para calentadores con conductor en conducto ubicados en pozos de perforación de 16.5 cm (6.5 pulgadas) de diámetro con 12.2 m (40 pies) de separación entre los calentadores, un simulador de la formación (por ejemplo, STARS de Computer Modelling Group, LTD., Houston, Texas), y un simulador cerca del fondo del pozo (por ejemplo, ABAQUS de ABAQUS, Inc., Providence, RI) . Los calentadores con conductor en conducto estándar incluyeron conductores y conductos de acero inoxidable 304. Los calentadores de conductor en conducto limitados por la temperatura incluyeron un metal con una temperatura Curie de 760°C para conductores y conductos. Los resultados de las simulaciones se describieron en las Figuras 43-45. La Figura 43 describe la temperatura del calentador (°C) en el conductor de un calentador con conductor en el conducto versus profundidad (m) del calentador en la formación para una simulación luego de 20,000 horas de operación. La energía del calentador se estableció en 820 vatios/metro hasta alcanzar los 760°C, y se redujo la energía para inhibir el sobrecalentamiento. La curva 368 describe la temperatura del conductor para los calentadores con conductor en conducto estándar. La curva 368 muestra una gran variancia en la temperatura del conductor y un número significativo de puntos calientes desarrollados a lo largo de la longitud del conductor. La temperatura del conducto tenia un valor mínimo de 490°C. La curva 370 describe la temperatura del conducto para los calentadores con conductor en conducto de temperatura limitada. Como se muestra en la Figura 43, la distribución de la temperatura a lo largo de la longitud del conductor fue más controlada para los calentadores de temperatura limitada. Además, la temperatura de operación del conductor fue 730 °C para los calentadores de temperatura limitada. Por lo tanto, habrá más entrada de calor en la formación para una energía de calentamiento similar usando los calentadores de temperatura limitada. La FIG. 44 representa el flujo de calor del calentador (W/m) versus el tiempo (años) para los calentadores utilizados en una simulación para el calentamiento del esquisto aceitoso. La curva 372 describe el flujo de calor para los calentadores con conductor en conducto estándar. La curva 374 describe el flujo de calor para los calentadores con conductor en conducto de limitados por temperatura. Tal como se muestra en la Fig. 44, el flujo de calor para los calentadores de temperatura limitada se mantuvo a mayores valores por un período de tiempo mas largo que el flujo de calor para calentadores estándar. El mayor flujo de calor puede proporcionar un calentamiento más uniforme y más rápido de la formación.

La FIG. 45 representa la entrada de calor acumulativa (KJ/m) (Kilojoules por metro) versus el tiempo (años) para los calentadores utilizados en una simulación para el calentamiento del esquisto aceitoso. La curva 376 describe el flujo de calor acumulativo para los calentadores con conductor en conducto estándar. La curva 378 describe el flujo de calor acumulativo para los calentadores con conductor en conducto de temperatura limitada. Tal como se muestra en la Figura 45, la entrada de calor acumulativo para los calentadores de temperatura limitada aumentó más rápidamente que la entrada de calor acumulativo para los calentadores estándar. La acumulación más rápida de calor en la formación usando los calentadores de temperatura limitada puede disminuir el tiempo necesario para retornar la formación. El inicio del retorno de la formación de esquisto aceitoso puede comenzar en una entrada de calor acumulativa promedio de 1.1 x 108 KJ/metro. Este valor de entrada de calor acumulativo se alcanza alrededor de los 5 años para los calentadores de temperatura limitada y entre 9 y 10 años para los calentadores estándar. Muchas modificaciones y aspectos alternativos de diversos aspectos de la invención pueden ser obvios para los expertos en el tema en vistas de esta descripción. De acuerdo con esto, esta descripción debe considerarse únicamente ilustrativa e intenta ser una enseñanza para los expertos en el tema referente al modo general de practicar la invención. Debe entenderse que las formas de la invención demostradas y descritas en la presente deben considerarse como los aspectos preferidos actualmente. Los elementos y los materiales pueden sustituirse por los que se ilustran y describen en la presente, las partes y los procesos pueden revertirse, y ciertas características de la invención pueden utilizarse independiente, como es aparente para los expertos en el tema luego de beneficiarse de esta descripción de la invención. Los cambios pueden hacerse a los elementos descritos en la presente sin apartarse del espíritu y del alcance de la invención tal como se describe en las reivindicaciones que siguen. Además, debe entenderse que las características descritas en la presente pueden en ciertas modalidades combinarse independientemente. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Sistema configurado para calentar al menos una parte de una formación subterránea, caracterizado porque comprende: una fuente de energía eléctrica configurada de modo tal para proporcionar corriente directa modulada; y una sección de calentamiento que incluye uno o más conductores eléctricos acoplados eléctricamente a la fuente de energía eléctrica y configurada para colocarse en una apertura en la formación, al menos uno de los conductores eléctricos que comprenden materiales ferromagnéticos ; en donde la sección de calentamiento (a) proporciona una salida de calor cuando se aplica corriente eléctrica a la sección de calentamiento debajo de la temperatura seleccionada, (b) proporciona menor salida de calor aproximadamente a la temperatura seleccionada o. encima de la misma durante su uso; y (c) posee un relación de máximo a mínimo de al menos 1.1 a 1 y en donde la relación de máximo a mínimo es la relación de resistencia de corriente alterna mayor o corriente directa modulada por debajo de la temperatura Curie con respecto a la resistencia de corriente alterna mayor o corriente directa modulada por encima de la temperatura Curie.

2. Sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porgue la fuente de energía eléctrica es una fuente de energía eléctrica de corriente directa modulada de frecuencia variable.

3. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la fuente de energía eléctrica se configura para proporcionar corriente directa modulada de onda cuadrada.

4. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque la fuente de energía eléctrica se configura para proporcionar corriente directa modulada en ondas preformadas y la onda preformada es de forma tal que se compensa al menos parcialmente el cambio de fase y/o las distorsiones harmónicas en los conductores eléctricos.

5. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque la sección de calentamiento proporciona, cuando se aplica corriente eléctrica a la sección de calentamiento, (a) una primera salida de calor cuando la sección de calentamiento se encuentra por debajo de la temperatura seleccionada, y (b) una segunda salida de calor debajo de la primera salida de calor cuando la sección de calentamiento se encuentra a la temperatura seleccionada o por encima de la misma.

6. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque la sección de calentamiento proporciona, cuando se aplica corriente eléctrica a la sección de calentamiento, (a) una primera salida de calor cuando la sección de calentamiento se encuentra por encima de 100°C, por encima de 200°C, por encima de 400°C, o por encima de 500°C, o por encima de 600°C y por debajo de la temperatura seleccionada, y (b) una segunda salida de calor menor que la primera salida de calor cuando la sección de calentamiento se encuentra a la temperatura seleccionada o por encima de la misma.

7. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque la sección de calentamiento proporciona automáticamente una menor salida de calor por encima de la temperatura seleccionada o cercana a la misma.

8. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-7, caracterizado porque al menos una porción de la sección de calentamiento se coloca adyacente al material hidrocarburo en la formación para elevar la temperatura al menos de una parte del material hidrocarburo a la temperatura de pirólisis o por encima de la misma.

9. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-8, caracterizado porque el sistema se configura para presentar una aumento en la temperatura de operación de máximo 1.5°C por encima a la temperatura de operación seleccionada o cercana a la misma, cuando la carga térmica próxima a la sección de calentamiento disminuye a una tasa de 1 vatio por metro.

10. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-9, caracterizado porque la sección de calentamiento se configura de modo tal que proporcione una menor cantidad de calor por encima a la temperatura seleccionada o cercana a la misma, la menor cantidad de calor es máxime 10% de la salida de calor a 50°C por debajo de la temperatura seleccionada.

11. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-10, caracterizado porque el sistema comprende además material no ferromagnético acoplado al material ferrornagnético y el material no ferromagnético posee mayor conductividad eléctrica que el material ferromagnético .

12. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-11, caracterizado porque la temperatura seleccionada es aproximadamente la temperatura Curie del material ferromagnético .

13. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-12, caracterizado porque la resistencia eléctrica de la sección de calentamiento disminuye a la temperatura seleccionada o por encima de la misma, de modo tal que la sección de calentamiento proporciona menor salida de calor por encima de la temperatura seleccionada.

14. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-13, caracterizado porque el suministro de energía eléctrica se configura de modo tal que se proporcione una cantidad relativamente constante de corriente eléctrica que permanezca dentro del 15%, 10%, ó 5% de un valor de corriente constante cuando la carga de conductores eléctricos cambia.

15. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-14, caracterizado porque al menos uno de los conductores eléctricos tiene una longitud de al menos 10 m, al menos 50 m, al menos 100 m, al menos 300 m, al menos 500 m, o al menos 1 Km.

16. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-15, en donde el sistema se utiliza en un método para el calentamiento de una formación subterránea, caracterizado porque el método comprende: aplicar corriente eléctrica a una sección de calentamiento para proporcionar una salida de calor eléctricamente resistiva; y permitir que el calor se transfiera desde la sección de calentamiento hacia una parte de la formación subterránea.

17. Sistema de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el método además comprende transferir calor desde la sección de calentamiento a una parte de la formación subterránea para realizar la pirólisis al menos de algunos hidrocarburos en la formación.