用于使绝缘导体相耦联的方法

专利名称：用于使绝缘导体相耦联的方法
技术领域：
本发明涉及用于在加热器元件中使用的绝缘导体的系统。更尤其是，本发明涉及将绝缘导体电缆拼接到一起的适配接头。
背景技术：
从地下岩层获取的烃通常用作能源、原料和消费品。对可利用烃资源枯竭的担忧以及对所生产的烃总体质量下降的担忧已经引起对用于可利用烃资源更高效回收、加工和/或使用的工艺的开展。现场工艺可用来从地下岩层中采收烃材料，这些地下岩层在之前使用现有的方式进行抽取可能是难以实现和/或成本太高的。地下岩层中的烃材料的化学性质和/或物理性质可能需要改变，以便更容易地从地下岩层中开采烃材料和/或增大烃材料的价值。化学变化和物理变化可包括产生可开采流体的现场反应、岩层中烃材料的组成变化、可溶性变化、密度变化、相变和/或粘度变化。加热器可放置在井眼中，以在现场工艺期间加热岩层。存在许多不同类型的用于加热岩层的加热器。运用井下加热器的现场工艺的例子显示在Ljungstrom的美国专利 N0.2, 634, 961 ；Ljungstrom 的美国专利 N0.2, 732, 195 ；Ljungstrom 的美国专利 N0.2, 780, 450 ；Ljungstrom 的美国专利 N0.2, 789, 805 ；Ljungstrom 的美国专利N0.2，923，535 ;VanMeurs 等的美国专利 N0.4，886，118 ;和 Wellington 等的美国专利N0.6，688，387 中。用于地下应用、例如在某些应用中用于加热含烃地层的矿物绝缘(MI)电缆(绝缘导体)较长，可能具有较大的外径，并且在比矿物绝缘电缆工业中通常更高的电压和温度下工作。在制造和/或组装这些长绝缘导体过程中存在许多潜在问题。例如，由于用于绝缘导体中的电绝缘体随着时间逐渐老化，存在潜在的电气和/或机械故障。在组装绝缘导体加热器的过程中，电绝缘体也存在需要克服的潜在问题。诸如芯隆起或其他机械缺陷问题可能会在组装绝缘导体加热器的过程中出现。在使用加热器的过程中可能引起电气问题发生，并可能会潜在地使加热器不能实施其预定目的。另外，对于地下应用，可能需要耦联多根矿物绝缘电缆来使矿物绝缘电缆具有足够的长度，以便到达进行地下高效加热所需的深度和距离，以及以便与带有不同功能的区段相联，例如耦联至加热器部分的引入电缆。这种长的加热器还需要较高的电压，以向加热器的最远端提供足够电力。传统矿物绝缘电缆接头结构通常不宜用于1000伏以上、1500伏以上或2000伏以上的电压，并且在高温下不能长期无故障地工作，例如650°C (约1200 °F)以上，700°C (约1290 T)以上，或800°C (约1470 T)以上。这种高电压高温应用通常需要将接头中的矿物绝缘物压制得尽可能接近绝缘导体(矿物绝缘电缆)本身的压实水平，或者压制得超过绝缘导体(矿物绝缘电缆)本身的压实水平。对于某些应用所需的具有较大外径和较长长度的矿物绝缘电缆，需要拼接电缆，同时将其水平定向。对于水平制造的矿物绝缘电缆的某些应用存在接头。这些技术通常使用一小孔，通过该小孔，将矿物绝缘物(例如氧化镁粉末)填充到接头中，并通过振动和夯实而将矿物绝缘物稍微压实。这些方法没有提供对矿物绝缘物的充分压实，或者甚至允许矿物绝缘物的任何程度的压实，这些方法不适于制作进行这些地下应用所需的、高电压下所用的接头。因而，存在对绝缘导体的具有如下特点的接头的需要，S卩:所述接头简单，而且可以在地下环境中的高电压、高温下长时间无故障地工作。另外，接头可能需要较高的弯曲强度和拉伸强度，以防止接头在电缆可能在地下承受的重量载荷和温度下出现故障。也可以利用技术和方法来减少接头中的电场强度，以减少接头中的泄漏电流，增大工作电压和电击穿之间的余量。减少电场强度，有助于增大接头的电压和温度工作范围。另外，在将绝缘导体组装和/或安装到地下的过程中绝缘导体上的应力的增加也可能存在问题。例如，在用来输送和安装绝缘导体的线轴上缠绕和解卷绝缘导体可能引起绝缘导体中的电绝缘体和/或其他部件上的机械应力。因而，需要更可靠的系统和方法来减少或消除绝缘导体制造、组装和/或安装过程中存在的潜在问题。

发明内容
在此所述的实施例总体上涉及用于处理地下岩层的系统、方法和加热器。在此所述的实施例总体上还涉及其中具有新颖部件的加热器。利用在此所述的系统和方法可以获得这种加热器。在某些实施例中中，本发明提供了一种或更多种系统、方法和/或加热器。在有些实施例中，所述系统、方法和/或加热器用于处理地下岩层。在某些实施例中，一种用于使两个绝缘导体的端部耦联的方法，包括:将第一绝缘导体的芯的端部分耦联至第二绝缘导体的芯的端部分，其中这些芯的端部分的至少一部分是至少局部暴露的；将电绝缘材料放置在芯的暴露部分上；将一套筒放置在待耦联的两绝缘导体的端部分上，所述套筒包括一个或更多个突起部分，其中，端部分包括芯的暴露部分；将套筒耦联至绝缘导体的护套；和机械压缩套筒的突起部分，直到套筒的突起部分的直径大体上等于套筒的其余部分的直径，其中，对套筒的突起部分的压缩将电绝缘材料压制到套筒内部。在某些实施例中，一种用于使两个绝缘导体的端部耦联的方法，包括:将第一绝缘导体的芯的端部分耦联至第二绝缘导体的芯的端部分，其中这些芯的端部分的至少一部分是至少局部暴露的；将电绝缘材料放置在芯的暴露部分上；将一内套筒放置在待耦联的两绝缘导体的端部分上，其中，所述端部分包括芯的暴露部分；将一外套筒放置在所述内套筒上，其中，在内套筒和外套筒之间存在一敞口容积，外套筒包括一端口 ；将内套筒和外套筒耦联至绝缘导体的护套；和将增压流体供应至内套筒和外套筒之间的敞口容积内，以将内套筒压至电绝缘材料内并压实电绝缘材料。在某些实施例中，一种用于使绝缘导体的端部耦联的适配接头，包括:内套筒，所述内套筒在使用过程中放置在第一绝缘导体和第二绝缘导体的端部分上，其中，在使用过程中，内套筒放置在绝缘导体的芯的至少局部暴露的端部分上，以及电绝缘材料放置在该内套筒内部的芯的暴露端部分上；和一外套筒，所述外套筒包括放置在内套筒上的端口，其中，在内套筒和外套筒之间存在一敞口容积；其中，内套筒和外套筒在使用过程中耦联于绝缘导体的护套；其中，内套筒在使用过程中由供应至内套筒和外套筒之间的敞口容积中的增压流体压缩，以及其中，内套筒的压缩将电绝缘材料压制到内套筒内部。在某些实施例中，一种用于使三根绝缘导体的芯的端部耦联的方法，包括:将一终端部件放置在三根绝缘导体的端部分上，其中所述终端部件包括纵向穿过该终端部件的三个单独的开口，每一根绝缘导体穿过其中一个开口，绝缘导体的端部分从终端部件的一侧伸出；通过从端部分移除护套和电绝缘物，使从终端部件伸出的绝缘导体的端部分的芯暴露；将绝缘导体的护套的端部耦联至终端部件；将一缸筒耦联至终端部件的、绝缘导体的端部分从其伸出的那侧；用电绝缘材料填充缸筒，从而使芯的至少一部分保持暴露；将一电总线耦联至芯的暴露部分；用电绝缘材料填充缸筒，从而使芯基本上封装在电绝缘材料中；以及将一端帽耦联至缸筒，以封堵缸筒的内部。在某些实施例中，一种用于使三根绝缘导体的芯的端部耦联的适配接头，包括:一终端部件，所述终端部件放置在三根绝缘导体的端部分上，其中所述终端部件包括纵向穿过该终端部件的三个单独的开口，每一根绝缘导体穿过其中一个开口，绝缘导体的端部分从该终端部件的一侧伸出，绝缘导体的端部分的暴露芯从终端部件伸出；一缸筒，所述缸筒耦联于终端部件的、绝缘导体的端部分从其伸出的那侧；一电总线，其耦联于芯的暴露部分；电绝缘材料，所述电绝缘材料填充缸筒，使芯基本上封装在电绝缘材料中；以及一端帽，所述端帽耦联于缸筒，以封堵缸筒的内部。在某些实施例中，一种用于将带有接地故障引脚的三相加热器转变为使用三相电源而单相运行的方法，包括:将一电阻器放置在电源的中线和三相加热器的接地故障引脚之间，使得几乎没有或没有电流通过接地故障引脚，其中所述电阻器与接地故障引脚串联；从电源向加热器的其余两引脚供应电力，使得该两引脚作为单相加热器工作，电流通过一个引脚进入岩层并在另一个引脚返回，其中该两引脚在地下利用一适配接头耦联起来，所述适配接头具有:一终端部件，所述终端部件放置在三根绝缘导体的端部分上，其中所述终端部件包括纵向穿过该终端部件的三个单独的开口，每一根绝缘导体穿过其中一个开口，绝缘导体的端部分从终端部件的一侧伸出，绝缘导体的端部分的暴露芯从所述终端部件伸出；一缸筒，所述缸筒耦联于终端部件的、绝缘导体的端部分从其伸出的那侧；一电总线，其耦联于芯的暴露部分；电绝缘材料，所述电绝缘材料填充缸筒，使芯基本上封装在电绝缘材料中；以及一端帽，所述端帽耦联于缸筒，以封堵缸筒的内部。在某些实施例中，用于将第一绝缘导体的一端部耦联至第二绝缘导体的一端部的适配接头，包括:套筒，其构造成放置在第一绝缘导体的所述端部和第二绝缘导体的所述端部上；和位于套筒内部的芯稱合器，芯稱合器构造成配合(fit)在第一绝缘导体的芯的一端部和第二绝缘导体的芯的一端部周围，其中，第一、第二绝缘导体的芯构造成，当所述第一、第二绝缘导体的端部移动到所述适配接头内时，在芯耦合器中一起移动，以及其中，芯的端部之间具有一选定间隙；其中，套筒的内部容积构造成至少部分地填充电绝缘材料，电绝缘材料构造成，当所述适配接头耦联于绝缘导体时，通过第一绝缘导体中的电绝缘体的端部分和第二绝缘导体中的电绝缘体的端部分而被压缩。在进一步的实施例中，来自特定实施例的特征可以与来自其它实施例的特征组合。例如，来自一个实施例的特征可以与来自任一其它实施例的特征组合。在进一步的实施例中，利用在此所述的任一方法、系统、电源或加热器，进行地下
岩层的处理。
在进一步的实施例中，附加特征可以添加到在此所述的特定实施例中。


参照依照本发明的当前优选、但仍然是说明性的实施例的下列详细描述，并结合附图，将更充分地领会本发明的方法和设备的特征及优点。图1是用于处理含烃岩层的现场热处理系统的一部分的实施例的示意图。图2描绘了绝缘导体热源的实施例。图3描绘了绝缘导体热源的实施例。图4描绘了绝缘导体热源的实施例。图5以剖面侧视图描绘了用于使绝缘导体耦联在一起所用的适配接头的一个实施例。图6是切削工具的实施例。图7以剖面侧视图描绘了用于使绝缘导体耦联在一起所用的适配接头的另一个实施例。图8A以剖面侧视图描绘了用于使三根绝缘导体耦联在一起所用的螺纹适配接头的实施例。图SB以剖面侧视图描绘了用于使三根绝缘导体耦联在一起所用的熔焊适配接头的实施例。图9是扭矩工具的实施例。图10描绘了一夹持组件的实施例，该夹持组件可用来机械压实使绝缘导体耦联在一起所用的适配接头。图11描绘了液压压实机的实施例的分解图。图12是已组装的液压压实机的实施例的视图。图13描绘了在压实适配接头和绝缘导体之前固定在夹持组件中的适配接头和绝缘导体的实施例。图14以侧视图描绘了用于使绝缘导体耦联在一起所用的适配接头的又一个实施例。图15描绘了带有用一插入物覆盖的开口的适配接头的实施例的侧视图。图16描绘了一适配接头的实施例，该适配接头带有在绝缘导体的护套与套筒之间以及在绝缘导体的端部上的电场减少特征。图17描绘了电场应力减少器的实施例。图18描绘了绝缘导体正在移动进入适配接头内时的适配接头的截面图。图19描绘了绝缘导体在适配接头内部耦联在一起时的适配接头的截面图。图20描绘了绝缘导体正在移动进入适配接头内时的适配接头的又一个实施例的截面图。图21描绘了绝缘导体在适配接头内部耦联在一起时的适配接头的又一个实施例的截面图。图22描绘了位于耦联在一起的绝缘导体的芯周围适当位置上的多块电绝缘材料的实施例。
图23描绘了位于耦联在一起的绝缘导体的芯周围适当位置上的四块电绝缘材料的实施例。图24描绘了放置在耦联在一起的绝缘导体上的内套筒的实施例。图25描绘了放置在内套筒和耦联在一起的绝缘导体上的外套筒的实施例。图26描绘了压缩之后的绝缘导体的倒角端部的实施例。图27描绘了用于压实绝缘导体的耦联处的电绝缘材料的压实适配接头的第一半部的实施例。图28描绘了围绕绝缘导体耦联的适配接头的实施例。图29描绘了在带有第一柱塞的适配接头内的绝缘导体的侧视图，所述第一柱塞位于带有暴露芯的绝缘导体上方的适当位置。图30描绘了在具有第二柱塞的适配接头内的绝缘导体的侧视图，所述第二柱塞位于带有暴露芯的绝缘导体上方的适当位置。图3IA-D描绘了第二柱塞的其他实施例。图32描绘了适配接头的第二半部被移除、留下第一半部和压实在绝缘导体之间的耦联处周围的电绝缘材料的实施例。图33描绘了在绝缘导体之间的耦联处周围成形的电绝缘材料的实施例。图34描绘了放置在电绝缘材料上的套筒的实施例。图35描绘了可用于对柱塞施加作用力以液压压实适配接头内的电绝缘材料的液压机的实施例。图36描绘了在周向机械压缩中使用的套筒的实施例。图37描绘了套筒和肋已经周向压缩之后的绝缘导体上的套筒的实施例。图38描绘了位于已耦联的绝缘导体上的加强套筒的实施例。图39描绘了用来使三根绝缘导体耦联所用的适配接头的另一个实施例的分解图。图40-47描绘了将适配接头安装在绝缘导体的端部上所用的方法的实施例。图48描绘了可用于压实电绝缘材料的压实工具的实施例。图49描绘了可用于压实电绝缘材料的另一压实工具的实施例。图50描绘了可用于最终压实电绝缘材料的压实工具的实施例。虽然本发明适合于各种变形和替代方式，但是，附图中通过举例的方式给出了具体实施例，并且这些实施例将在这里进行详细描述。附图并不是按比例绘制的。应当明白，附图和详细描述并不是要把本发明局限于所公开的具体形式，相反，本发明应当覆盖落入由附带的权利要求书所限定的本发明精神和范围之内的所有改进、等同物或替代方案。
具体实施例方式下面的描述总体上涉及用于处理岩层中的烃的系统和方法。这些岩层可以被处理以便生产烃类产品、氢气和其它产品。〃交流电(AC)〃是指随时间大体上正弦地反向变化的电流。交流电在铁磁导体中生成集肤效应电荷流。〃耦联〃是指一个或更多个物体或部件之间的直接连接或间接连接(例如，一个或更多个介入式连接)。短语〃直接连接〃是指物体或部件之间直接连接，使得物体或部件彼此直接连接，以便物体或部件以〃使用点(point of use) 〃方式工作。〃岩层〃包括一个或更多个含烃层、一个或更多个非烃层、上覆岩层和/或下伏岩层。〃烃层〃指的是岩层中含有烃的层。烃层可以包含非烃材料和烃材料。〃上覆岩层〃和/或〃下伏岩层〃包括一种或更多种不同类型的不可渗透材料。例如，上覆岩层和/或下伏岩层可以包括岩石、页岩、泥岩或湿的/紧密的碳酸盐岩。在现场热处理工艺的有些实施例中，上覆岩层和/或下伏岩层可以包括一个含烃层或更多个含烃层，在现场热处理工艺期间，这些含烃层是相对不渗透的，并且不受温度影响，所述的现场热处理工艺导致上覆岩层和/或下伏岩层的含烃层特性发生明显变化。例如，下伏岩层可以包含页岩或泥岩，但是在现场热处理工艺期间，下伏岩层不允许被加热到热解温度。有时候，上覆岩层和/或下伏岩层可以稍微渗透。"岩层流体"指的是存在于岩层中的流体，其可以包括热解流体、合成气体、活动的烃和水(蒸汽)。岩层流体可以包括烃流体和非烃流体。术语"活动的流体"是指含烃岩层中的流体，其由于对岩层进行热处理而能够流动。"所产生的流体"是指从岩层中开采出来的流体。〃热源〃可以是主要通过热传导和/或热辐射传递而向岩层的至少一部分提供热量的任何系统。例如，热源可以包括导电材料和/或电热器，例如设置在管道中的绝缘导体、细长构件和/或导体。热源还可以包括通过在岩层外或在岩层内燃烧燃料而产生热量的系统。所述系统可以是地表燃烧器、井下气体燃烧器、无焰分布燃烧室和自然分布燃烧室。在有些实施例中，提供给一个或更多个热源或在一个或更多个热源中产生的热量可以由其它能源来供给。其它能源也可以直接加热岩层，或者将能量供给给传递介质，由传递介质直接或间接加热岩层。应当明白，向岩层施加热量的一个或更多个热源可以使用不同的能源。因而，例如，对于给定的岩层，某些热源可以从导电材料、电阻加热器供给热量，有些热源可以从燃烧提供热量，有些热源可以从一个或更多个能源(例如化学反应、太阳能、风能、生物燃料或其它可再生能源)提供热量。化学反应可以包括放热反应(例如氧化反应)。热源还可以包括导电材料和/或紧邻和/或围绕加热部位、例如加热器井的区域提供热量的加热器。〃加热器〃是用于在井中或井眼附近区域产生热量的任何系统或热源。加热器可以是电加热器、燃烧器、与岩层中的材料或从岩层产生的材料反应的燃烧室和/或它们的组合，但并不局限于这些。〃烃〃一般定义为主要由碳原子和氢原子形成的分子。烃还可以包括其它元素，例如卤素、金属元素、氮、氧和/或硫，但不局限于这些。烃可以是油母、浙青、焦性浙青、油、天然矿物蜡和浙青岩，但不局限于这些。烃可以位于地层的矿石中或其附近。母岩可以包括沉积岩、砂岩、沉积石英岩、碳酸盐岩、硅藻岩及其他多孔介质，但并不局限于这些。〃烃流体"是包括烃的流体。烃流体可以包括、夹带非烃流体，或者被夹带在非烃流体中，所述非烃流体例如为氢、氮、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、水和氨。〃现场转化工艺〃指的是从热源加热含烃岩层以将至少一部分岩层的温度提高到热解温度以上的工艺，这样，在岩层中产生热解流体。〃现场热处理工艺〃指的是用热源加热含烃岩层以将至少一部分岩层的温度提高到一定温度以上的工艺，所述温度会引起含烃材料的流体流动、减粘裂化、和/或高温分解，这样，在岩层中产生流动流体、裂化流体、和/或热解流体。〃绝缘导体〃是指任何细长材料，该细长材料能够导电，并且它全部或部分地被电绝缘材料覆盖。〃氮化物〃是指氮与元素周期表中的一种或更多种其它元素的复合物。氮化物包括四氮化三硅、氮化硼或矾土氮化物，但并局限于这些。〃穿孔〃包括管路、管、管道或其他流动路径的壁上的、允许流体流入或流出管路、管、管道或其他流体路径的开口、缝隙、小孔、或孔口。〃热解〃是指由于施加热量而使化学键断开。例如，热解可以包括仅仅通过热量将复合物转换成一种或更多种其它物质。热量可以传递至岩层的一部分，以引起热解。〃热解流体〃或〃热解产品〃是指基本上在烃热解期间所产生的流体。由热解反应所产生的流体可以与岩层中的其它流体进行混合。混合物被认为是热解流体或热解产品。正如在此所使用的，"热解区域"是指起反应或进行反应以形成热解流体的岩层容积(例如相对可渗透的层，如浙青砂岩层)。层的〃厚度〃指的是层的截面的厚度，其中截面垂直于层的面。术语〃井眼〃是指通过钻进或把管道插入岩层内所形成在岩层中的孔。井眼可以具有基本上圆形截面形状或其它截面形状。正如在此所使用的，术语〃井〃和〃开口 〃在涉及关于岩层中的开口时，它们可以与术语〃井眼〃互换地使用。岩层可以以各种方式处理以生产出许多不同的产品。不同的阶段或工序都可以用来在现场热处理工艺期间处理岩层。在有些实施例中，岩层的一个或更多个部分采用溶浸法开采，以从所述部分移除可溶矿物。采用溶浸法开采矿物可以在现场热处理工艺之前、期间和/或之后进行。在有些实施例中，采用溶浸法开采的一个或更多个部分的平均温度可以保持在大约120°C以下。在有些实施例中，加热岩层的一个或更多个部分，以从所述部分移除水和/或从所述部分移除甲烷及其他挥发性烃。在有些实施例中，在移除水和挥发性烃的过程中，平均温度可能从环境温度升高至大约220°C以下的温度。在有些实施例中，岩层的一个或更多个部分被加热至允许岩层中的烃运动和/或减粘裂化(visbreaking)的温度。在有些实施例中，岩层的一个或更多个部分的平均温度被升高至所述部分中的烃的流动温度(例如，升高至范围从100°C到250°C的温度，从120°C到240°C的温度，或者从150°C到230°C的温度)。在有些实施例中，一个或更多个部分被加热至允许岩层中进行热解反应的温度。在有些实施例中，岩层的一个或更多个部分的平均温度可以被升高至所述部分中的烃的热解温度(例如，升高至范围从230°C到900°C的温度，从240°C到400°C的温度，或者从250°C到350°C的温度)。通过使用多个热源加热含烃岩层，可以在热源周围建立热梯度，这些热源以所希望的加热速率升高岩层中烃的温度。在对所希望的产品的整个流动温度范围和/或热解温度范围内，温度增加速率可能会影响从含烃岩层中产生的岩层流体的质量和数量。在整个流动温度范围和/或热解温度范围内，岩层温度的慢慢升高会允许从岩层中产生高质量、依据美国石油协会(API)标准的高重度的烃。在整个流动温度范围和/或热解温度范围内，岩层温度的慢慢升高会允许开采出存在于岩层中的大量烃作为烃产品。在有些现场热处理实施例中，一部分岩层被加热至所希望的温度，而不是在整个温度范围内慢慢地加热。在有些实施例中，所希望的温度为300°C、325°C或350°C。也可以选择其它温度作为所希望的温度。来自热源的热量的叠加，使得在岩层中可以比较快速和有效地建立所希望的温度。可以调节从热源到岩层的能量输入，以使岩层中的温度基本保持在所希望的温度。流动产物和/或热解产物可以通过生产井从岩层中生产出来。在有些实施例中，一个或更多个部分的平均温度被升高至流动温度，烃从生产井生产出来。在开采由于流动的缘故降低到一选定值以下之后，一个或更多个部分的平均温度可以被升高至热解温度。在有些实施例中，一个或更多个部分的平均温度可以被升高至热解温度，在达到热解温度之前，不会有明显开采量。包括热解产物的岩层流体可以通过生产井开采。在有些实施例中，在流动和/或热解之后，一个或更多个部分的平均温度可以被升高至足以允许合成气产品形成的温度。在有些实施例中，烃可以被升高至足以允许合成气产品形成的温度，在达到所述足以允许合成气产品形成的温度之前，不会有明显开采量。例如，在从大约400°C到大约1200°C、从大约500°C到大约1100°C或从大约550°C到大约1000°C的温度范围内可以产生合成气体。可以将合成气生成流体(例如，蒸汽和/或水)引入到所述部分中，以生成合成气。合成气可以从生产井开采。在现场热处理工艺期间，可以进行溶浸法开采、移除挥发性烃和水、使烃流动、使烃热解、生成合成气、和/或执行其他工序。在有些实施例中，有些工序可以在现场热处理工艺之后进行。所述工序可以包括但不限于:从已处理部分回收热量、在之前已处理的部分中存储流体(例如，水和/或烃)、和/或在之前已处理的部分中隔离(sequestering) 二氧化碳。图1是用于处理含烃岩层的现场热处理系统的一部分的实施例的示意图。该现场热处理系统可包括隔离井200。隔离井用来在处理区域周围形成隔离。该隔离阻止流体流入和/或流出处理区域。隔离井包括脱水井、真空井、捕获井、喷射井、灌浆井、凝固井或它们的组合，但并不局限于这些。在有些实施例中，隔离井200是脱水井。脱水井可以去除液态水和/或阻止液态水进入要被加热的一部分岩层或正在被加热的一部分岩层中。在图1所示的实施例中，所示的隔离井200只是沿着热源202的一侧延伸，但是，隔离井通常环绕在被用于或将被用于加热岩层的处理区域的所有热源202周围。热源202被放置在至少一部分岩层中。热源202可以包括诸如绝缘导体的加热器、管道内导体加热器、表面燃烧器、无焰分布燃烧室和/或天然分布燃烧室。热源202也可以包括其它类型的加热器。热源202向至少一部分岩层提供热量，以加热岩层中的烃。能量可以通过供给管线204供给至热源202。供给管线204的结构可以根据用于加热岩层的热源类型的不同而不同。热源的供给管线204可以为电加热器传输电，可以为燃烧室输送燃料，或者可以输送在岩层中循环的热交换流体。在有些实施例中，用于现场热处理工艺的电可以由一个核电站或多个核电站提供。使用核电可以减少或消除来自现场热处理工艺的二氧化碳排放。当加热岩层时，向岩层中的热量输入可以引起岩层膨胀和地质运动。热源可以在脱水工序之前、同时或期间开启。计算机模拟可以模拟岩层对加热的反应。计算机模拟可用来产生用于激活岩层中的热源的模式和时序，以便岩层的地质运动不会不利地影响热源、生产井及岩层中的其他设备的功能。对岩层的加热可能导致岩层渗透率和/或空隙率的增大。渗透率和/或空隙率的增大可能起因于由于水的汽化和移除、烃的移除和/或裂纹的形成而在岩层中所导致的质量减少。由于岩层中渗透率和/或空隙率的增大，流体可以更加容易地流入岩层的被加热部分中。由于渗透率和/或空隙率的增大，岩层被加热部分中的流体可以在岩层移动相当大的距离。该相当大的距离可以为超过1000m，这取决于各种各样的因素，诸如岩层的渗透率、流体的性能、岩层的温度和允许流体运动的压力梯度。流体在岩层中行进相当大的距离的能力允许生产井206在岩层中间隔较远。生产井206用于从岩层中开米岩层流体。在有些实施例中，生产井206包括有热源。生产井中的热源可以加热在生产井处的岩层或靠近生产井的岩层的一个部分或更多个部分。在现场热处理工艺的有些实施例中，从生产井供给至岩层的每米生产井热量小于从加热岩层的热源施加给岩层的每米热源的热量。从生产井施加给岩层的热量可以增大生产井附近的岩层渗透率，即:通过汽化并去除生产井附近的液相流体而可增大生产井附近的岩层渗透率，和/或通过形成巨大和/或微小裂纹而可增大生产井附近的岩层渗透率。可以在生产井中设置一个以上的热源。当来自相邻热源的热量叠加加热岩层至足以抵消通过用生产井加热岩层所提供的效果时，可以关掉生产井的下部分中的热源。在有些实施例中，在生产井的下部分中的热源停用之后，生产井的上部分中的热源可以仍然启用着。生产井上部分中的热源可以防止岩层流体的凝固和回流。在有些实施例中，生产井206中的热源允许从岩层移除岩层流体中的气相。通过在生产井或贯穿生产井提供加热，可以:(I)在开采流体在紧邻上覆岩层的生产井中流动时，防止这种开采流体的凝固和/或回流，(2)增加岩层中的热量输入，(3)与没有热源的生产井相比，增加生产井的开采率，(4)防止生产井中高碳数复合物(C6烃及碳数超过6的烃)凝固，和/或(5)增大生产井处或生产井附近的岩层渗透率。岩层中的地下压力相应于岩层中产生的流体压力。随着岩层被加热部分的温度升高，由于现场流体的热膨胀、生成的流体增加和水的汽化的缘故，被加热部分的压力可能升高。对从岩层移除的流体的控制率可以允许对岩层中压力进行控制。岩层中的压力可以在若干不同的部位确定，例如在生产井附近或生产井处、热源附近或热源处、或在监测井处。在有些含烃岩层中，从岩层开采烃是被禁止的，直到岩层中的至少一些烃已流动和/或热解。当岩层流体具有选定的品质时，可以从岩层开采岩层流体。在有些实施例中，所述选定的品质包括至少大约20°、30°、或40°的美国石油协会(API)标准重度。通过禁止开采直到至少一些烃流动和/或热解，可以增加重质烃向轻质烃的转化。通过禁止初期开采，可以使从岩层开采的重质烃达到最少。重质烃的大量开采可能需要昂贵的设备和/或可能缩短开采设备的寿命。在有些含烃岩层中，岩层中的烃可以在岩层的被加热部分产生相当大的渗透率之前被加热到流动温度和/或热解温度。渗透率初始时较小，可以防止所产生的流体输送至生产井206。在初始加热期间，紧邻热源202的岩层中的流体压力会升高。通过一个或更多个热源202，可以释放、监视、改变和/或控制所升高的流体压力。例如，所选定的热源202或分开的减压井可以包括允许从岩层移除某些流体的卸压阀。
在有些实施例中，虽然岩层中可能不存在至生产井206的开路或任何其他压力降，但流动流体、热解流体或在岩层中产生的其他流体的膨胀所产生的压力允许被升高。流体压力可以被允许朝着岩石静压力(lithostatic pressure)升高。当流体接近岩石静压力时，在含烃岩层中可能会形成裂纹。例如，可能在从热源202到生产井206的岩层的被加热部分中形成裂纹。被加热部分中裂纹的产生，可以释放该部分中的一些压力。岩层中的压力必须保持在一选定压力以下，以防止不希望的开采、上覆岩层或下伏岩层产生裂纹、和/或岩层中的烃焦化。在达到流动温度和/或热解温度并允许从岩层开采之后，可以改变岩层中的压力，以改变和/或控制所开采的岩层流体的组成，控制岩层流体中可凝固流体相对于不可凝固流体的百分率，和/或控制所开采的岩层流体的美国石油协会标准重度。例如，压力降低可能导致产生较大可凝固流体组分。可凝固流体组分可以包含大比例的烯烃。在现场热处理工艺的有些实施例中，岩层中的压力可以保持得足够高，以加速具有大于20°的美国石油协会标准重度的岩层流体的开采。在现场热处理期间，岩层中保持升高的压力，可以防止岩层沉降。保持升高的压力可以减少或消除在地面压缩岩层流体以在收集管路中输送流体至处理设施的需要。岩层的被加热部分中保持升高的压力，可以令人惊讶地允许品质提升且分子量较低的大量烃的开采。可以保持压力，使得所开采的岩层流体具有在选定碳数以上的极少量的复合物。所选定的碳数可以是最多25,最多20,最多12,或最多8。一些高碳数复合物可能被夹带在岩层的蒸汽中，与蒸汽一起从岩层被移除。岩层中保持升高的压力，可以防止蒸汽中夹带高碳数复合物和/或多环烃复合物。高碳数复合物和/或多环烃复合物可以在岩层中以液相保持相当长的时间周期。该相当长的时间周期可以为复合物热解形成低碳数复合物提供充足的时间。较低分子量烃的产生被认为是部分地由于在一部分含烃岩层中氢的自生和反应。例如，保持升高的压力，可以迫使在热解期间生成的氢进入岩层内的液相。通过加热该部分至热解温度范围之内的温度，可以热解岩层中的烃以生成液相热解流体。所生成的液相热解流体组分可以包括双键和/或双基。液相中的氢(H2)可以减少所生成的热解流体的双键，从而减少由所生成的热解流体聚合或形成长链复合物的潜在性。另外，H2也可以中和所生成的热解流体中的基。液相中的H2可以防止所生成的热解流体彼此反应和/或与岩层中的其他复合物反应。从生产井206产生的岩层流体可通过收集管路208输送至处理设施210。岩层流体也可以从热源202产生。例如，流体可以从热源202产生，以控制邻近热源的岩层中的压力。从热源202产生的流体通过管或管路输送至收集管路208，或者采出流体通过管或管路直接输送至处理设施210。处理设施210可包括分离单元、反应单元、浓集单元、燃料电池、透平、存储容器和/或用于加工采出的岩层流体的其它系统和单元。处理设施可以从由岩层开采出来的至少一部分烃形成输送燃料。在有些实施例中，输送燃料可以是喷射燃料，诸如 JP-8。绝缘导体可以用作加热器或热源的电加热器元件。绝缘导体可以包括由电绝缘体围绕的内电导体(芯)和外电导体(护套)。电绝缘体可以包括矿物绝缘物质(例如,氧化镁)或其他电绝缘物质。
在某些实施例中，绝缘导体被放置在含烃岩层的开口内。在有些实施例中，绝缘导体被放置在含烃岩层的未下套管开口内。通过将绝缘导体放置在含烃岩层的未下套管开口内，可以允许通过辐射以及传导从绝缘导体向岩层进行热传递。必要时，使用未下套管开口便于从井中取回绝缘导体。在有些实施例中，绝缘导体被放置在岩层中的套管内；可以用水泥粘接在岩层内；或者可以用沙子、碎石或其他填充材料封装在一开口中。绝缘导体可被支撑在位于开口内的支撑元件上。支撑元件可以是缆绳、杆、或管路(例如，管道)。支撑元件可以由金属、陶瓷、无机材料或其组合制成。因为支撑元件的部分在使用期间可能暴露于岩层流体和热量中，所以，支撑元件可以是抗化学作用和/或耐热的。系绑、点焊、和/或其他类型的连接都可以用来将绝缘导体在沿着绝缘导体长度的不同部位处接合至支撑元件。支撑元件可以附着于岩层上表面的井头。在有些实施例中，绝缘导体具有足够的结构强度，由此支撑元件不是必须的。在许多情况下，绝缘导体可以具有至少一些柔性，以防止在经历温度变化时遭受热膨胀损坏。在某些实施例中，绝缘导体处于井眼中，没有支撑元件和/或定心器。没有支撑元件和/或定心器的绝缘导体可以具有耐温度和耐腐蚀性、蠕变强度、长度、厚度(直径)和冶金性能的适当组合，以防止绝缘导体在使用期间出现故障。图2描绘了绝缘导体212的实施例的端部分的透视图。绝缘导体212可以具有任意所希望的截面形状，所述截面形状例如但不限于圆形(图2中所描绘的)、三角形、椭圆形、矩形、六边形或不规则形状。在某些实施例中，绝缘导体212包括芯214、电绝缘体216和护套218。芯214在电流流过时可以耐热。交流或随时间变化的电流和/或直流可用来为芯214提供能力，使得芯耐热。在有些实施例中，电绝缘体216防止电流泄漏和对护套218产生电弧。电绝缘体216可以用热传导的方式将芯214生成的热量传送至护套218。护套218可以将热量辐射或传导至岩层。在某些实施例中，绝缘导体212长度为IOOOm或更长。可以使用更长或更短的绝缘导体，以满足特定应用需要。绝缘导体212的芯214、电绝缘体216和护套218的尺寸可选择为使绝缘导体具有足够的强度以自支撑，甚至在工作温度上限。这样的绝缘导体可以从井头或位于上覆岩层和含烃岩层之间的交接面附近的支撑件悬挂下来，不需要与绝缘导体一起伸入含烃岩层的支撑元件。绝缘导体212可以设计成在高达大约1650瓦/米或更高的功率级下工作。在某些实施例中，在加热岩层时，绝缘导体212在约500瓦/米和约1150瓦/米之间的功率级下工作。绝缘导体212可以设计成使得典型工作温度下的最高电压水平不会引起电绝缘体216的明显热故障和/或电故障。绝缘导体212可以设计成使得护套218不会超过导致护套材料的耐腐蚀性明显降低的温度。在某些实施例中，绝缘导体212可以设计成达到范围介于约650°C和约900°C之间的温度。也可以形成具有其他工作范围的绝缘导体，以满足特殊工作要求。图2描绘了具有单个芯214的绝缘导体212。在有些实施例中，绝缘导体212具有两个或更多个芯214。例如，单个绝缘导体可以具有三个芯。芯214可以由金属或另一种导电材料制成。用于形成芯214的材料可以包括，但不局限于，镍铬合金，铜，镍，碳钢，不锈钢，以及它们的组合。在某些实施例中，芯214选择成在工作温度下具有一直径和一电阻率，从而对于选定的每米功率损耗、加热器的长度和/或允许芯材料的最高电压，根据欧姆定律推算的电阻使其电稳定和结构稳定。在有些实施例中，在绝缘导体212的整个长度上，芯214由不同的材料制成。例如，芯214的第一区段可以由电阻明显低于芯的第二区段的材料制成。第一区段可以放置在不需要被加热至与临近第二区段的第二岩层同样高的温度的岩层附近。通过具有可变直径和/或通过具有由不同材料制成的芯区段，可以调节芯214各区段的电阻率。电绝缘体216可以各种材料制成。通常使用的粉末可以包括，但不限于，MgO,Al2O3,氧化锆，BeO，尖晶石的不同化学变体，以及它们的组合。MgO可以提供良好的导热和电绝缘性能。所希望的电绝缘性能包括低的电流泄漏和高介电强度。低的电流泄漏降低了热故障的可能性，高介电强度降低了跨绝缘体产生电弧的可能性。如果泄漏电流引起绝缘体温度持续升高，可能会发生热故障，也会导致跨绝缘体的电弧。护套218可以是外金属层或导电层。护套218可以接触热的岩层流体。护套218可以由高温下具有高的抗腐蚀性的材料制成。可以在护套218的所希望的工作温度范围内使
用的合金包括，但不限于，304不锈钢，310不锈钢，耐热镍铬铁合金(Incoloy ) 800,和铬镇铁合金(IllCOIiel ) 600( Inco Alloys International, Huntington, West Virginia, U.S.A)。护套218的厚度必须在热的腐蚀环境下足够持续三到十年。护套218的厚度通常可以在约Imm和约2.5mm之间变化。例如,可以使用1.3mm厚的310不锈钢外层作为护套218，以对岩层受热区中的硫蚀提供良好的耐化学性超过3年的时间。可以使用更厚或更薄的护套厚度以满足特殊应用要求。可以在岩层中的开口内放置一个或更多个绝缘导体，以形成一热源或多热源。电流可以流过开口中的各绝缘导体，以加热岩层。作为选择，电流也可以流过开口中的选定的绝缘导体。未使用的导体可用作备用加热器。绝缘导体可以任何方便的方式电耦合于电源。绝缘导体的各端部可耦联于穿过井头的引入线缆。这样的构造通常具有位于热源底部附近的180°弯转部("发夹式〃弯转部)或转向部。包括180°弯转部或转向部的绝缘导体不需要底端子，但是180°弯转部或转向部可能是加热器中的电薄弱和/或结构薄弱的地方。绝缘导体可以串联、并联、或者串、并联组合地电耦合在一起。在热源的有些实施例中，电流可以进入绝缘导体的导体中，并可以通过将芯214与护套218 (如图2所示)在热源底部连接而穿过绝缘导体的护套返回。在有些实施例中，三根绝缘导体212以三相Y形配置电耦合于电源。图3描绘了在地下岩层的开口内的以Y形配置耦联的三根绝缘导体的实施例。图4描绘了可从岩层的开口 220移除的三根绝缘导体212的实施例。在Y形配置中，三根绝缘导体不需要底部连接。作为选择，Y形配置的全部三根绝缘导体可以在开口的底部附近连接在一起。可以在绝缘导体的加热区段的端部或者在耦联于绝缘导体底部的加热区段的冷插脚(cold pins)(低电阻区段)的端部直接进行连接。可以用绝缘体填充密封筒或环氧树脂填充筒进行底部连接。绝缘体可以与用作电绝缘的绝缘体为同样的组成。在图3和4中描绘的三根绝缘导体212可以利用定心器224耦联于支撑元件222。做为选择，绝缘导体212也可以利用金属带直接捆扎在支撑元件222上。定心器224可以保持绝缘导体212在支撑元件222上的位置和/或防止绝缘导体在支撑元件上运动。定心器224可以由金属、陶瓷或其组合制成。金属可以为不锈钢或其他任何类型的能够承受腐蚀、高温环境的金属。在有些实施例中，定心器224为在小于约6m的距离处熔焊在支撑元件上的弓形金属带。用于定心器224的陶瓷可以是，但不局限于，Al2O3, MgO，或另一种电绝缘体。定心器224可以保持绝缘导体212在支撑元件222上的位置，使得绝缘导体在工作温度下的运动被禁止。绝缘导体212在加热期间也可以有点柔性，以承受支撑元件222的膨胀。支撑元件222、绝缘导体212和定心器224可以放置在烃层226中的开口 220内。可使用冷插脚230将绝缘导体212耦联于底部导体接头228。底部导体接头228可以将各绝缘导体212彼此电耦合在一起。底部导体接头228可以包括在开口 220内出现的温度下不会熔化的导电材料。冷插脚230可以是具有比绝缘导体212低的电阻的绝缘导体。引入导体232可以耦联于井头234，而为绝缘导体212提供电力。引入导体232可以由电阻较低的导体制成，使得电流流过引入导体而产生较少的热量。在有些实施例中，弓丨入导体是橡胶或聚合物绝缘的绞合铜线。在有些实施例中，引入导体是带有铜芯的矿物绝缘导体。引入导体232可以通过位于上覆岩层238和地面236之间的密封法兰耦联于地面236上的井头234。密封法兰可以防止流体从开口 220逸出到地面236。在某些实施例中，使用过渡导体240将引入导体232过渡导体耦联于绝缘导体212。过渡导体240可以是绝缘导体212的低电阻部分。过渡导体240可以被称为绝缘导体212的"冷插脚"。过渡导体240可以设计成每单位长度所损耗的功率为绝缘导体212的主要加热区段的单位长度中损耗的功率的大约十分之一到大约五分之一绝缘导体。过渡导体240通常可以在1.5m到15m之间，不过也可以使用更短或更长的长度以满足特殊应用需要。在一实施例中，过渡导体240的导体是铜。过渡导体240的电绝缘体可以是与主要加热区段中使用的相同类型的电绝缘体。过渡导体240的护套可以由耐腐蚀材料制成。在某些实施例中，过渡导体240通过拼接头或其他耦联接头耦联于引入导体232。拼接头也可以用来将过渡导体240耦联于绝缘导体212。拼接头必须能够承受等于目标区域工作温度的一半的温度。在许多情况下，拼接头的电绝缘密度应当足够高，以承受所需的温度和工作电压。在有些实施例中，如图3所示，填料材料242布置在上覆岩层套管244和开口 220之间。在有些实施例中，加强材料246可以将上覆岩层套管244固定到上覆岩层238上。填料材料242可以防止流体从开口 220流到地面236。加强材料246可以包括，例如，与用于改善高温性能的石英粉混合的G级或H级Portland水泥，矿渣或石英粉，和/或它们的混合物。在有些实施例中，加强材料246径向延伸的宽度在约5cm到约25cm之间。如图3和4所示，支撑元件222和引入导体232可以耦联于岩层的地面236上的井头234。地面导体248可以环绕加强材料246并耦联于井头234。地面导体的实施例可以向岩层的开口内延伸大约3m到大约515m的深度。做为选择，地面导体可以向岩层延伸大约9m的深度。电流可以从电源供给至绝缘导体212，由于绝缘导体有电阻而产生热量。三根绝缘导体212所产生的热量可以在开口 220内传送，以加热至少一部分烃层226。绝缘导体212所产生的热量可以加热至少一部分含烃岩层。在有些实施例中，通过将所产生的热量对岩层进行福射而将该热量基本传递给岩层。由于开口中存在气体，有些热量通过热传导或热对流而传递。开口可以是未下套管开口，如图3和4所示。未下套管开口消除了与热粘接加热器至岩层有关的成本、与套管有关的成本、和/或与在开口内封装加热器有关的成本。另外，热辐射传热通常比热传导传热更有效，所以加热器可以在裸孔井眼内的更低温度下工作。通过在开口内添加气体，可以提高热源初始工作期间的热传导。气体可以保持在高达约27巴的绝对压力下。气体可以包括，但不限于，二氧化碳和/或氦。裸孔井眼中的绝缘导体加热器可以有利地自由膨胀或收缩，以收容热膨胀及热收缩。绝缘导体加热器可以有利地从裸孔井眼移除或调换。在某些实施例中，绝缘导体加热器组件利用一线轴组件安装或移除。可以使用一个以上的线轴组件来同时安装绝缘导体和支撑元件。做为选择，支撑元件也可以利用连续油管单元(coiled tubing unit)来安装。在支撑件插入到井中时,加热器可以展开并连接到支撑件上。电加热器和支撑元件可以从线轴组件解卷。隔离器可以沿着支撑元件的长度耦联于支撑元件和加热 器。对于附加的电加热器元件，可以使用附加的线轴组件。温度限制加热器可以构造为和/或可以包括在某些温度下为加热器提供自动温度限制特性的材料。温度限制加热器的例子可以在Wellington等的美国专利N0.6，688，387 ；Sumnu-Dindoruk 等的 N0.6，991，036 ;Karanikas 等的 N0.6，698，515 !Wellington 等的 N0.6，880，633 ；de Rouffignac 等的 N0.6，782，947 ；Vinegar 等的 N0.6，991，045 ；Vinegar 等的 N0.7，073，578 ；Vinegar 等的 N0.7，121，342 !Fairbanks 的 N0.7，320，364 ；Mc Kinzie 等的 N0.7，527，094 ；Mo 等的 N0.7，584，789 ；Hinson 等的 N0.7，533，719 ；和Miller 的 N0.7，562，707 ；Vinegar 等的美国专利申请公布号 N0.2009-0071652 ；Burns等的美国专利申请公布号N0.2009-0189617 ；Prince-Wright等的美国专利申请公布号N0.2010-0071903 ；Nguyen等的美国专利申请公布号N0.2010-0096137中找到。温度限制加热器的尺寸设计成能用交流频率(例如60Hz AC)或用调制的直流电流工作。在某些实施例中，铁磁材料被用于温度限制加热器中。铁磁材料在该材料的居里温度或其附近和/或相变温度范围可以自我限制温度，以便在向该材料施加随时间变化的电流时，提供减少的热量。在某些实施例中，铁磁材料在选定温度处自我限制温度限制加热器的温度，所述选定温度大约是居里温度或在相变温度范围内。在某些实施例中，选定温度在居里温度和/或相变温度范围的约35°C之内、约25°C之内、约20°C之内或约10°C之内。在某些实施例中，铁磁材料与其它材料(例如高导材料、高强度材料、耐腐蚀材料或它们的组合)相结合，以提供各种电气性能和/或机械性能。温度限制加热器的某些部分所具有的电阻可比温度限制加热器的其它部分低(这是由不同几何形状和/或利用不同的铁磁材料和/或非铁磁材料造成的)。使温度限制加热器的多个部分带有不同的材料和/或尺寸，以允许根据加热器的各部分定制所希望的热量输出。温度限制加热器可能比其它加热器更可靠。温度限制加热器不易于因岩层中的热点而损坏或发生故障。在有些实施例中，温度限制加热器可以基本上均匀地加热岩层。在有些实施例中，温度限制加热器通过沿加热器的整个长度以较高的平均热量输出进行操作，从而能够更有效地加热岩层。温度限制加热器沿加热器的整个长度以较高的平均热量输出进行操作，这是因为如果沿着加热器任意点的温度超过或即将超过加热器的最高工作温度，那么针对整个加热器而言，供给至加热器的功率无需减少，而对于典型的恒定瓦特数的加热器却必须减少供给至加热器的功率。从达到加热器的居里温度和/或相变温度范围的温度限制加热器的各部分输出的热量会自动减少，无需对施加给加热器的随时间变化的电流进行受控调节。由于温度限制加热器各部分的电气性能(例如电阻)方面的变化，热量输出自动减少。因而，在加热过程的较大部分期间，温度限制加热器能提供更大的功率。在某些实施例中，包括温度限制加热器的系统最初提供第一热量输出，然后当温度限制加热器由随时间变化的电流激励时，在加热器的电阻部分的居里温度和/或相变温度范围附近、之处或之上提供减少的热量输出(第二热量输出)。第一热量输出是一定温度时的热量输出，温度限制加热器在低于所述一定温度时开始自我限制。在有些实施例中，第一热量输出是在低于温度限制加热器中铁磁材料的居里温度和/或相变温度范围的大约50°C、大约75°C、大约100°C或大约125°C温度时的热量输出。温度限制加热器可以由在井头供给的随时间变化的电流(交流电或调制直流电)激励。井头可以包括电源和其它用于向温度限制加热器供电的部件(例如调制部件、转换器和/或电容器)。温度限制加热器可以是用于加热一部分岩层的许多种加热器之一。在某些实施例中，温度限制加热器包括导体，当向该导体施加随时间变化的电流时，该导体就作为一种集肤效应加热器或邻近效应加热器操作。集肤效应限制电流渗透到该导体内的深度。对于铁磁材料而言，集肤效应受导体的导磁率支配。铁磁材料的相对导磁率典型地在10到1000之间(例如，铁磁材料的相对导磁率典型至少为10，可以至少为50、100、500、1000或更大)。随着铁磁材料的温度升高到居里温度或相变温度范围之上，和/或随着所施加的电流的增大，铁磁材料的导磁率显著减小，集肤深度快速增大(例如，集肤深度以导磁率的负二次方根增大)。导磁率的减小导致在居里温度、相变温度范围附近、之处或之上，和/或随着所施加的电流的增大，导体的交流或调制直流电阻减小。当温度限制加热器由基本上恒流的电源供电时，接近、达到或高于居里温度和/或相变温度范围的加热器的部分可以减少散热。不在居里温度和/或相变温度范围之处或附近的温度限制加热器的部分可以由集肤效应加热支配，这允许加热器由于较高电阻负荷而具有高散热。利用温度限制加热器加热岩层中的烃的优点在于，导体被选择成具有在所希望的工作温度范围内的居里温度和/或相变温度范围。在所希望的工作温度范围内运行允许大量的热被注入到岩层中，同时把温度限制加热器和其它设备的温度保持在设计极限温度之下。设计极限温度是在这些温度时诸如腐蚀、蠕变和/或变形的性能会受到不利的影响的温度。温度限制加热器的温度限制性能阻止邻近岩层中低导热率〃热点〃的加热器过热或烧坏。在有些实施例中，温度限制加热器能降低或控制热量输出和/或承受温度高于25°C、37°c、100°c、250°c、50(rc、70(rc、80(rc、90(rc 或高达 1131°c 的热量，这取决于加热器中所使用的材料。与恒定瓦特数的加热器相比，温度限制加热器允许将更多的热量注入到岩层内，这是因为输入到温度限制加热器中的能量无需被限制成适应邻近加热器的低导热率区域。例如，在Green River油页岩中，最低富油页岩层和最高富油页岩层的导热率存在至少系数为3的差别。当加热这种岩层时，与在低导热率层中由温度限制的传统加热器相比，用温度限制加热器可以将更多的热量传递给岩层。沿着传统加热器整个长度的热量输出需要适应低导热率层，以便使加热器在低导热率层不会过热和烧坏。对于温度限制加热器而言，邻近高温下的导热率层的热量输出将减少，但不处于高温的温度限制加热器的其余部分仍然会提供高的热量输出。因为用于加热含烃岩层的加热器通常具有长的长度(例如至少10m、100m、300m、500m、Ikm或以上直至大约10km),所以，温度限制加热器的大部分长度可在居里温度和/或相变温度范围之下工作，而只有一少部分在温度限制加热器的居里温度和/或相变温度范围处或其附近工作。温度限制加热器的使用使得能够高效地向岩层传递热量。通过高效地传递热量，可以减少把岩层加热至所希望的温度所需要的时间。例如，在Green River油页岩中，当利用与传统恒定瓦特数加热器隔开的12m的加热器井时，热解通常需要加热9.5年到10年的时间。对于相同的加热器间隔，温度限制加热器可具有较大的平均热量输出，同时把加热器设备的温度保持在设备设计极限温度之下。由于温度限制加热器所提供的平均热量输出要比恒定瓦特数加热器所提供的平均热量输出大，岩层中的热解可以在更早的时间发生。例如，在Green River油页岩中，利用带有12m加热器井间隔的温度限制加热器，可以在5年内出现热解。由于井间距不精确，或者钻井时加热器井靠得太近，温度限制加热器抵消热点。在某些实施例中，对于间隔太远的加热器井而言，温度限制加热器允许长时间地增大功率输出，或者对于间隔太近得加热器井而言，允许限制功率输出。温度限制加热器在邻近上覆岩层和下伏岩层的区域也提供更大的功率，以补偿这些区域中的温度损失。有利的是，温度限制加热器可以用于许多类型的岩层中。例如，在浙青砂岩层或相对渗透的含重质烃岩层中，温度限制加热器可用来提供可控制的低温输出，以便减小流体粘度，活动流体和/或增强井眼上或其附近或者岩层中流体的径向流动。温度限制加热器可以用来阻止由于岩层的井眼附近区域过热而引起过多的焦炭形成。在有些实施例中，温度限制加热器的使用可以消除或减少对昂贵温度控制回路的需要。例如，温度限制加热器的使用，可以消除或减少对执行温度测量的需要和/或在加热器上利用固定热电偶以监测热点处的潜在过热的需要。温度限制加热器可以被用于管内导体加热器。在管内导体加热器的有些实施例中，大部分电阻热在导体中产生，热量通过热辐射、热传导和/或热对流的方式传递给管路。在管内导体加热器的有些实施例中，大部分电阻热在管路中产生。在有些实施例中，在高达铁磁导体的居里温度和/或相变温度范围处或其附近的温度时，使用较薄导电层来提供温度限制加热器的大部分电阻热量输出。这种温度限制加热器可用作绝缘导体加热器中的加热元件。绝缘导体加热器的加热元件可以位于一蒙皮内，在蒙皮与加热元件之间带有一绝缘层。用于地下应用、例如在某些应用中用于加热含烃岩层的矿物绝缘(MI)电缆(绝缘导体)较长，可具有较大的外径，并且在比矿物绝缘电缆工业中通常较高的电压和温度下工作。对于这些地下应用，可能需要耦联多根矿物绝缘电缆来使矿物绝缘电缆具有足够的长度，以便到达进行高效地下加热所需的深度和距离，并耦联带有不同功能的区段，例如耦联至加热器部分的引入电缆。这种长的加热器还需要较高的电压，以向加热器的最远端提供足够电力。传统矿物绝缘电缆接头结构通常不宜用于超过1000伏、超过1500伏或超过2000伏的电压，并且在高温下不能长期无故障地工作，所述高温例如为超过650°C (约1200 T),超过700°C (约1290 °F)，或超过800°C (约1470 °F)。这种高电压高温应用通常需要将接头中的矿物绝缘物压制得尽可能靠近绝缘导体(矿物绝缘电缆)本身的压实水平，或者压制得超过绝缘导体(矿物绝缘电缆)本身的压实水平。对于某些应用所需的较大外径和较长长度的矿物绝缘电缆，需要拼接电缆，同时使其水平定向。存在对于水平制造的矿物绝缘电缆的某些应用所用的接头。这些技术通常使用一小孔，通过该小孔，将矿物绝缘物(例如氧化镁粉末)填充到接头中，并通过振动和夯实稍微压实矿物绝缘物。这些方法没有提供对矿物绝缘物的充分压实，甚至，在有些情况下，允许矿物绝缘物的任何程度的压实，因而可能不适合于制作进行这些地下应用所需的高电压下所用的接头。因而，存在对绝缘导体的具有如下特点的接头的需要，S卩，这种接头简单，而且可以在地下环境中的高电压、高温下长时间无故障地工作。另外，接头可能需要较高的弯曲强度和拉伸强度，以防止接头在电缆可能在地下承受的重量载荷和温度下出现故障。也可以利用技术和方法来减少接头中的电场强度，以减少接头中的电流泄漏，增大工作电压和电击穿之间的余量。减少电场强度，有助于增大接头的电压和温度工作范围。图5描绘了用于将绝缘导体耦联在一起所用的适配接头的一个实施例的截面的侧视图。适配接头250为用于使绝缘导体212a，212b耦联在一起所用的拼接头或耦联接头。在某些实施例中，适配接头250包括套筒252和外壳254A、254B。外壳254A、254B可以是拼接头外壳、I禹联接头外壳或I禹合器外壳。套筒252和外壳254A、254B可以由机械坚固的导电材料制成，例如，但不限于，不锈钢。套筒252和外壳254A、254B可以为圆柱形状或多边形状。套筒252和外壳254A、254B可具有倒圆的边缘、逐渐缩减的直径变化、其他特征、或它们的组合，这能够减少适配接头250中的电场强度。适配接头250可用来将绝缘导体212A耦联(拼接)到绝缘导体212B，同时保持绝缘导体的护套(蒙皮)、绝缘和芯(导体)的机械完整性和电完整性。适配接头250可用来使产生热量的绝缘导体和不产生热量的绝缘导体耦联在一起，使产生热量的绝缘导体和其他产生热量的绝缘导体耦联在一起，或者使不产生热量的绝缘导体和其他不产生热量的绝缘导体耦联在一起。在有些实施例中，一个以上的适配接头250用来将产生热量的和不产生热量的多个绝缘导体耦联在一起，以提供长的绝缘导体。适配接头250可用来使具有不同直径的绝缘导体耦联在一起，如图5所示。例如，绝缘导体可能具有不同的芯(导体)直径，不同的护套(蒙皮)直径，或不同直径的组合。适配接头250也可以用来使具有不同冶金特性、带有不同类型绝缘或它们的组合的绝缘导体率禹联在一起。如图5所示，外壳254A耦联于绝缘导体212A的护套(蒙皮)218A，外壳254B耦联于绝缘导体212B的护套218B。在某些实施例中，外壳254A、254B熔焊、硬钎焊或以其他方式永久地固定到绝缘导体212A、212B上。在有些实施例中，外壳254A、254B临时或半永久性地固定到绝缘导体212A、212B的护套218A、218B上(例如，利用螺纹或胶粘剂耦联)。适配接头250可以定位在绝缘导体212A、212B的端部分之间的中心处。在某些实施例中，套筒252和外壳254A、254B的内部容积大体上充满电绝缘材料256。在某些实施例中，"大体上充满"指的是用电绝缘材料完全地或几乎完全地填充所述容积，所述容积中基本上没有大空隙。例如，大体上充满可以表示用电绝缘材料填充几乎全部容积，由于微观孔隙(例如高达约40%的空隙率)的存在，电绝缘材料具有一定的空隙率。电绝缘材料256可以包括氧化镁，滑石，陶瓷粉(例如，氮化硼)，氧化镁和另一电绝缘体(例如，高达约50%按重量计算的氮化硼)的混合物，陶瓷水泥，陶瓷粉末与某些非陶瓷材料(诸如硫化钨(WS2))的混合物，或上述物质的混合物。例如，氧化镁可以与氮化硼或另一电绝缘体混合，从而改善电绝缘材料流动的能力，以改善电绝缘材料的介电特性，或者改善适配接头的柔性。在有些实施例中，电绝缘材料256是与在绝缘导体212A、212B中的至少一个内部使用的电绝缘材料类似的材料。电绝缘材料256可以具有与在绝缘导体212A、212B中的至少一个内部使用的电绝缘材料大体上类似的电特性。在某些实施例中，第一套筒252和外壳254A、254B构成为(例如装配或制造成)埋置或浸没在电绝缘材料256中。通过将套筒252和外壳254A、254B构造为埋藏在电绝缘材料256中，则防止在这些部分的内部容积中形成空间。套筒252和外壳254A、254B具有开口端，以允许绝缘导体212A、212B穿过。这些开口端的尺寸可以设计成具有略微大于绝缘导体的护套的外径的直径。在某些实施例中，绝缘导体212A、212B的芯214A、214B在耦联部258处耦联在一起。绝缘导体212A、212B的护套和绝缘材料可以在所述芯耦联之前修剪或剥离，以暴露所希望长度的芯214A、214B。耦联部258可以位于套筒252内的电绝缘材料256中。耦联部258可以例如通过压缩、卷曲、硬钎焊、熔焊、或本领域中已知的其他技术将芯214A、214B耦联在一起。在有些实施例中，芯214A由与芯214B不同的材料制成。例如，芯214A可以是铜，而芯214B是不锈钢、碳钢、或合金180。在这样的实施例中，必须使用专门的方法来将芯熔焊在一起。例如，芯的拉伸强度性能和/或屈服强度性能必须严格匹配，以便芯之间的耦联部不会随着时间降解或随着不断地使用而降解。在有些实施例中，可以在将铜芯联接到碳钢或合金180之前对铜芯进行加工硬化。在有些实施例中，通过利用不同材料芯之间的填充材料(例如填充金属)进行直列熔焊而将芯稱联在一起。例如，Moitel (Special Metals Corporation,New Hartford,NY, U.S.A)镍合金可用作填充金属。在有些实施例中，在进行熔焊工艺之前，用填充金属涂覆铜芯(熔解和混合)。在一实施例中，利用适配接头250，由绝缘导体212A的护套218A上的第一滑动外壳254A和绝缘导体212B的护套218B上的第二滑动外壳254B将绝缘导体212A、212B耦联在一起。外壳在护套上滑动，外壳的大直径端面向绝缘导体的端部。套筒252可以在绝缘导体212B上滑动，以使其接近外壳254B。芯214A、214B在耦联部258处耦联，以在芯之间形成坚固的电连接和机械连接。外壳254A的小直径端耦联(例如，熔焊)于绝缘导体212A的护套218A。套筒252和外壳254B与外壳254A —起被带动(移动或推动)，以形成适配接头250。适配接头250的内部容积大体上用电绝缘材料充满，同时套筒和外壳被放在一起。组合的套筒和外壳的内部容积减少了，使得大体上充满整个内部容积的电绝缘材料被压实。套筒252耦联于外壳254B，外壳254B耦联于绝缘导体212B的护套218B。如果希望额外压实，套筒252的容积可以进一步减少。在某些实施例中，填充有电绝缘材料256的外壳254A、254B的内部容积具有锥形形状。外壳254A、254B的内部容积的直径可以从与绝缘导体212A、212B耦联的外壳的端部或端部附近的小直径渐变至位于套筒252内部的外壳的端部(外壳的相互面对的端部，或外壳面的对绝缘导体的端部的端部)或端部附近的大直径而形成锥形。内部容积的锥形形状可以降低适配接头250中的电场强度。适配接头250内电场强度的降低，在工作电压和温度二者升高时可以减少适配接头中的泄漏电流，并可以增加电击穿的余量。因而，适配接头250内电场强度的降低，可以增加适配接头的电压和温度的操作范围。
在有些实施例中，在电绝缘材料256为比绝缘导体中的绝缘更弱的电介质的情况下，绝缘导体212A、212B的绝缘部从护套218A、218B向下至芯214A、214B在朝着适配接头250的中心的方向上逐渐缩减。在有些实施例中，在电绝缘材料256为比绝缘导体中的绝缘更强的电介质的情况下，绝缘导体212A、212B的绝缘部从护套218A、218B向下至芯214A、214B在朝着绝缘导体的方向上逐渐缩减。绝缘导体的绝缘部逐渐缩减，降低了绝缘导体的绝缘部与适配接头内的电绝缘材料之间的交接面处的电场强度。图6描绘了可用来切掉绝缘导体212A、212B的内部的一部分(例如，绝缘导体的护套内部的电绝缘材料)的工具。切削工具260可以包括切削齿262和套管264。套管264可以连接于切削工具260的本体，例如利用熔焊或硬钎焊。在有些实施例中，不需要切削工具从护套内部切掉电绝缘材料。套筒252和外壳254A、254B可以利用本领域中已知的任何手段耦联在一起，例如硬钎焊、熔焊、或压接。在有些实施例中，如图7所示，套筒252和外壳254A、254B具有螺纹，所述螺纹相啮合以将各部件耦联在一起。如图5和7所示，在某些实施例中，电绝缘材料256在组装过程中被压实。用于使得外壳254A、254B彼此朝向地被压紧的力可以在电绝缘材料256上施加例如至少25，000磅/平方英寸(高达55，000磅/平方英寸)的压力，以便对绝缘材料提供可接受的压实。外壳254A、254B的内部容积的锥形形状以及电绝缘材料256的构成，可以提高组装过程中的电绝缘材料的压实，使之压实到电绝缘材料的介电特性实际上可与绝缘导体212A、212B内部的介电特性相类似的程度。便于压实的方法和适配接头包括、但不限于，机械方法(例如图10所示)、气动方式、液压方式(例如图11和12所示)、冲模方式、或它们的组合。用力使部件集合在一起的移动以及外壳具有锥形内部容积的组合则利用轴向压缩和径向压缩来压实电绝缘材料256。对电绝缘材料256进行轴向压缩和径向压缩则提供了电绝缘材料的更均匀的压实。在有些实施例中，也可以通过振动和/或夯实电绝缘材料256来加固电绝缘材料。可以在施加使外壳254A、254B集拢在一起的作用力的同时施加振动(和/或夯实)，或者振动(和/或夯实)也可以与施加作用力交替进行。振动和/或夯实可以减少电绝缘材料256中颗粒的桥接。在图7所描绘的实施例中，通过抵靠耦联于护套218A、218B的环圈268拧紧螺母266,从而机械地压缩外壳254A、254B内部的电绝缘材料256。该机械方法基于所述内部容积的锥形形状而压实外壳254A、254B的内部容积。环圈268可以为铜或其他软金属环圈。螺母266可以是可在护套218A、218B上移动的不锈钢或其他硬质合金螺母。螺母266可啮合外壳254A、254B上的螺纹，以耦联于外壳。当螺母266螺纹拧到外壳254A、254B，螺母266和环圈268起作用以压缩外壳的内部容积。在有些实施例中，螺母266和环圈268可以起作用以将外壳254A、254B进一步移动到套筒252 (利用部件之间的螺纹耦联)并压实套筒的内部容积。在有些实施例中，在螺母和环圈在第二部分上进行挤压之前，外壳254A、254B和套筒252利用螺纹耦联部耦联在一起。在外壳254A、254B内的内部容积被压缩时，套筒252内的内部容积也被压缩。在有些实施例中，螺母266和环圈268可以起作用，以将外壳254A、254B耦联于绝缘导体212A、212B。在某些实施例中，多个绝缘导体在一端部适配接头中拼接在一起。例如，三个绝缘导体可以在一端部适配接头中拼接在一起，以便以三相Y型构造将这些绝缘导体电耦合在一起。图8A描绘了用于使三根绝缘导体212A、212B、212C耦联在一起所用的带螺纹适配接头270的实施例的截面侧视图。图8B描绘了用于使三根绝缘导体212A、212B、212C耦联在一起所用的熔焊适配接头270的实施例的截面侧视图。如图8A和8B所示，绝缘导体212A、212B、212C可以穿过端盖272耦联于适配接头270。端盖272可以包括三个减应力适配接头274，绝缘导体212A、212B、212C穿过所述三个减应力适配接头274。绝缘导体的芯214A、214B、214C可以在耦联部258处耦联在一起。耦联部258可以是例如硬钎焊(诸如银焊或铜焊)接头、熔焊接头、或压接接头。通过在耦联部258处使芯214A、214B、214耦联在一起，可以电耦联这三根绝缘导体，以供三相Y形构造使用。如图8A所示，端盖272可以利用螺纹耦联于适配接头270的主体276。端盖272和主体276的螺纹连接可以允许端盖压实主体内部的电绝缘材料256。位于主体276的与端盖272相对的端部的是盖子278。盖子278也可以通过螺纹附着于主体276。在某些实施例中，通过将盖子278紧固到主体276内，或通过在附着盖子之后对主体进行压接，或者这些方法的组合,可提高电绝缘材料256在适配接头270中的压实。如图SB所示，端盖272可以利用熔焊、硬钎焊、或压接的方式耦联于适配接头270的主体276。端盖272可以被推动或压紧到主体276内，以压实主体内部的电绝缘材料256。盖子278也可以通过熔焊、硬钎焊、或压接的方式附着于主体276。盖子278可以被推动或压紧到主体276内，以压实主体内部的电绝缘材料256。在附着盖子之后对主体进行压接，可以进一步提高适配接头270中电绝缘材料256的压实。在有些实施例中，如图8A和8B所示，塞子280封闭盖子278中的开口或孔。例如，塞子可以螺纹旋拧、熔焊、或硬钎焊到盖子278的开口内。当盖子278和端盖272耦联于主体276时，盖子278的开口可以允许电绝缘材料256布置在适配接头270内部。在电绝缘材料256设置在适配接头270内之后，盖子278中的开口被堵塞或覆盖。在有些实施例中，开口位于适配接头270的主体276上。主体276上的开口可以用塞子280或其他塞子堵塞。在有些实施例中，盖子278包括一个或更多个插脚。在有些实施例中，插脚是塞子280或是塞子280的一部分。插脚可以接合一扭矩工具，所述扭矩工具转动盖子278而将盖子紧固到主体276上。在图9中描绘了可以接合插脚的扭矩工具282的例子。扭矩工具282可以具有与盖子278的外径基本上匹配的内径(如图8A所描绘的)。如图9所示，扭矩工具282可以具有形状设计成接合盖子278上的插脚的缝隙或其他凹陷。扭矩工具282可以包括凹部284。凹部284可以是允许扭矩工具工作(转动)的正方形驱动凹部或其他形状凹部。图10描绘了可用来机械压实适配接头250的夹持组件286A、286B的实施例。夹持组件286A、286B的形状可以设计成将适配接头250固定在外壳254A、254B的肩部的适当位置上。螺纹杆288可以穿过夹持组件286A、286B的孔290。每一螺纹杆288上的螺母292与垫圈一起可用来在各夹持组件的外表面上施加作用力，从而使夹持组件朝一起聚拢，由此对适配接头250的外壳254A、254B施加压力。这些压力压实适配接头250内部的电绝缘材料。在有些实施例中，夹持组件286在液压、气动或其他压实方法中使用。图11描绘了液压压实机294的实施例的分解图。图12是已组装的液压压实机294的实施例。如图11和12所示，夹持组件286可用来将适配接头250 (例如如图5所描绘的)与耦联于适配接头的绝缘导体固定到适当位置。至少一个夹持组件(例如，夹持组件286A)可以朝一起移动，以轴向压紧所述适配接头。如图11所示，动力装置296可用来向压实机294提供动力。图13描绘了在压紧所述适配接头和绝缘导体之前固定在夹持组件286A和夹持组件286B中的适配接头250和绝缘导体212A、212B的实施例。如图13所示，绝缘导体212A、212B的芯使用耦联部258在套筒252的中心或中心附近耦联。套筒252在外壳254A上滑动，该外壳254A耦联于绝缘导体212A。套筒252和外壳254A固定在固定(不移动)的夹持组件286B中。绝缘导体212B穿过外壳254B和可移动的夹持组件286A。绝缘导体212B可以通过相对于夹持组件286B固定的另一个夹持组件(未显示)固定。夹持组件286A可以朝着夹持组件286B移动，以将外壳254B耦联于套筒252，并压实外壳和套筒内部的电绝缘材料。绝缘导体212A和外壳254A之间、外壳254A和套筒252之间、套筒252和外壳254B之间、以及外壳254B和绝缘导体212B之间的交接面则可以通过熔焊、硬钎焊或本领域已知的其他手段耦联。图14描绘了用于使绝缘导体耦联在一起所用的适配接头298的实施例的侧视图。适配接头298可以是缸筒或套筒，所述缸筒或套筒在套筒的内径与绝缘导体212A、212B的外径之间具有充足的间隙，使得套筒可以安装在绝缘导体的端部上。绝缘导体212A、212B的芯可以在适配接头298内耦联在一起。绝缘导体212A、212B的护套和绝缘材料可以在芯耦联之前修剪或剥离，以暴露所希望长度的芯。适配接头298可以定位在绝缘导体212A、212B的端部分之间的中心处。适配接头298可用来将绝缘导体212A耦联于绝缘导体212B，同时保持绝缘导体的护套、绝缘部和芯的机械完整性和电气完整性。适配接头298可用来使产生热量的绝缘导体和不产生热量的绝缘导体相耦联，使产生热量的绝缘导体和其他产生热量的绝缘导体相耦联，或者使不产生热量的绝缘导体和其他不产生热量的绝缘导体相耦联。在有些实施例中，一个以上的适配接头298用来使多个产生热量的绝缘导体和不产生热量的绝缘导体相耦联，以形成长的绝缘导体。适配接头298可用来使不同直径的绝缘导体相耦联，例如，绝缘导体可能具有不同的芯直径，不同的护套直径，或不同直径的组合。适配接头298也可以用来使具有不同冶金特性、带有不同类型绝缘材料或它们的组合的绝缘导体相耦联。在某些实施例中，适配接头298具有至少一个倾斜端部。例如，适配接头298的端部可以相对于该适配接头的纵向轴线成一角度。该角度可以是，例如大约45°或30°到60°之间的角度。因此，适配接头298的端部可以具有基本上椭圆形的截面。适配接头298的端部的基本上椭圆形的截面提供了用于使该适配接头熔焊或硬钎焊在绝缘导体212A、212B上的较大面积。该较大的耦联面积增强了拼接的绝缘导体的强度。在图14所示的实施例中，适配接头298的倾斜端部赋予该适配接头基本上平行四边形形状。通过沿着该适配接头298分布载荷，适配接头的倾斜端部为该适配接头提供了比该适配接头具有直的端部的情况更高的拉伸强度和更高的弯曲强度。适配接头298可以定向成:当绝缘导体212A、212B和适配接头被缠绕(例如，缠绕在一盘管装置上)时，所述倾斜端部充当从适配接头本体到绝缘导体的硬度过渡部。这种过渡降低了绝缘导体在适配接头本体的端部扭结或卷曲的可能性。
如图14所示，适配接头298包括开口 300。开口 300允许将电绝缘材料(例如如图5所描绘的电绝缘材料256)设置(填充)在适配接头298内。开口 300可以是沿着适配接头298长度的一部分延伸的缝隙或其他纵向开口。在某些实施例中，开口 300大体上延伸适配接头298内的绝缘导体212A、212B的端部之间的整个空隙。开口 300使得电绝缘材料基本上充满绝缘导体212A、212B之间、以及绝缘导体之间的所有熔焊接头或拼接头周围的整个容积(区域)，且使得绝缘材料不必朝着绝缘导体之间的容积的端部轴向移动。开口300的宽度允许强迫电绝缘材料进入开口内，并更紧密地封装在适配接头298内，从而减少适配接头内部的空置的空间量。例如，可以利用具有所述缝隙尺寸的工具迫使电绝缘材料穿过所述缝隙进入绝缘导体212A、212B之间的容积。可以迫压该工具进入缝隙以压实绝缘材料。然后，可以添加附加的绝缘材料，并重复进行压实。在有些实施例中，利用振动、夯实或其他手段，可进一步压实适配接头298内部的电绝缘材料。进一步压实电绝缘材料可以使电绝缘材料在适配接头298内部更均匀地分布。在适配接头298内充填电绝缘材料之后，在有些实施例中，在压实电绝缘材料之后，可以封闭开口 300。例如，可以在开口上放置一插入物或其他覆盖物，并将所示插入物或覆盖物固定在适当位置而封闭所述开口。图15描绘了开口 300用插入物302覆盖的适配接头298的实施例的侧视图。插入物302可以熔焊或硬钎焊到适配接头298上，以封闭开口 300。在有些实施例中，插入物302被抛光或磨光，以便插入物齐平在适配接头298的表面上。同时如图15所描绘的，熔焊或硬钎焊部304也可以用来将适配接头298固定到绝缘导体 212A、212B 上。在封闭开口 300之后，可以机械地、液压地、气动地、或者使用冲模方法压实适配接头298,以进一步压实适配接头内的电绝缘材料。电绝缘材料的进一步压实减少了适配接头298内部的空隙容积，减少了穿过适配接头的泄漏电流，扩大了适配接头的工作范围(例如，适配接头的最高工作电压或温度)。在某些实施例中，适配接头298包括某些可以进一步降低适配接头内的电场强度的特征。例如，适配接头298或适配接头内的绝缘导体的芯的耦联部258可以包括锥形边缘、圆形边缘或其他平滑特征，以降低电场强度。图16描绘了在绝缘导体212A、212B之间的耦联部258处带有降低电场特征的适配接头298的实施例。如图16所示，耦联部258是带有平滑或滚圆轮廓以降低适配接头298内的电场强度的熔焊接头。另外，适配接头298具有锥形内部容积，以增大适配接头内的电绝缘材料的体积。通过具有锥形形状和更大的容积，可以降低适配接头298内的电场强度。在有些实施例中，在适配接头298内可布置电场应力减少器以降低电场强度。图17描绘了电场应力减少器306的实施例。电场应力减少器306可以位于适配接头298的内部容积中(如图16所示)。电场应力减少器306可以是开口环或其他可分开的部件，这样，减少器可以在绝缘导体212A、212B的芯214A、214B耦联在一起之后配合在所述芯的周围(如图16所示)。图18和19描绘了用来使绝缘导体耦联在一起所用的适配接头250的另一个实施例的截面视图。图18描绘了绝缘导体212A、212B正在移动进入适配接头250内时的适配接头250的截面。图19描绘了绝缘导体212A、212B在适配接头内部耦联在一起时的适配接头250的截面图。在某些实施例中，适配接头250包括套筒252和耦联部258。
适配接头250可用来将绝缘导体212A耦联(拼接)于绝缘导体212B，同时保持绝缘导体的护套(蒙皮)、绝缘材料和芯(导体)的机械完整性和电气完整性。适配接头250可用来使产生热量的绝缘导体和不产生热量的绝缘导体相耦联，使产生热量的绝缘导体和其他产生热量的绝缘导体相耦联，或者使不产生热量的绝缘导体和其他不产生热量的绝缘导体相耦联。在有些实施例中，一个以上的适配接头250用来使多个产生热量的绝缘导体和不产生热量的绝缘导体相耦联，以提供长的绝缘导体。适配接头250可用来耦联具有不同直径的绝缘导体。例如，绝缘导体可能具有不同的芯(导体)直径，不同的护套(蒙皮)直径，或不同直径的组合。适配接头250也可以用来使具有不同冶金特性、带有不同类型绝缘材料或它们的组合的绝缘导体相耦联。耦联部258用来使适配接头250内的绝缘导体212A、212B的芯214A、214B相互耦联和电耦合。耦联部258可以由铜制成或由另一个适当的导电体制成。在某些实施例中，芯214A、214B压配合入或被推入耦联部258中。在有些实施例中，耦联部258受热，使芯214A、214B能够滑动进入所述耦联部。在有些实施例中，芯214A由与芯214B不同的材料制成。例如，芯214A可以由铜制成，而芯214B由不锈钢、碳钢、或合金180制成。在这样的实施例中，必须使用专门的方法来将芯熔焊在一起。例如，芯的拉伸强度性能和/或屈服强度性能必须严格匹配，以便芯之间的耦联部不会随着时间降解或不会随着不断地使用而降解。在有些实施例中，耦联部258包括在其内侧上的一个或更多个凹槽。凹槽可以在所述芯于耦联部中耦联之后防止颗粒进入该耦联部或从该耦联部排出。在有些实施例中，耦联部258具有逐渐缩减的内径(例如，朝着耦联部的中心更小的内径)。逐渐缩减的内径可以在耦联部258与芯214A、214B之间提供良好的压配合。在某些实施例中，电绝缘材料256位于套筒252内。在有些实施例中，电绝缘材料256是氧化镁或氧化镁和氮化硼的混合物(80%氧化镁和20%氮化硼，按重量计算)。电绝缘材料256可以包括氧化镁，滑石，陶瓷粉(例如，氮化硼)，氧化镁和另一电绝缘体(例如，按重量计算高达约50%的氮化硼)的混合物，陶瓷水泥，陶瓷粉末与某些非陶瓷材料(诸如硫化钨(WS2))的混合物，或上述物质的混合物。例如，氧化镁可以与氮化硼或另一电绝缘体混合，从而改善电绝缘材料流动的能力，改善电绝缘材料的介电特性，或者改善适配接头的柔性。在有些实施例中，电绝缘材料256为与在绝缘导体212A、212B中的至少一个内部使用的电绝缘材料相类似的材料。电绝缘材料256可以具有与在绝缘导体212A、212B中的至少一个内部使用的电绝缘材料大体上类似的电特性。在某些实施例中，套筒252的内部容积大体上充满有电绝缘材料256。在某些实施例中，〃大体上充满〃指的是用电绝缘材料完全地或几乎完全地充满所述容积，在所述容积中基本上没有大空隙。例如，大体上充满可以表示用电绝缘材料填充几乎全部所述容积，由于存在微观孔隙，电绝缘材料具有一定的空隙率(例如高达约40%的空隙率)。在有些实施例中，套筒252具有一个或更多个凹槽308。凹槽308可以防止电绝缘材料256移出套筒252之外(例如，凹槽捕获套筒内的电绝缘材料)。在某些实施例中，电绝缘材料256在稱联部258的边缘或边缘附近具有凹面形状，如图18所示。电绝缘材料256的凹面形状可以提高与绝缘导体212A、212B的电绝缘体216A、216B的耦联。在有些实施例中，电绝缘体216A、216B具有凸形(或锥形)端部分，以提高与电绝缘材料256的耦联。电绝缘材料256和电绝缘体216A、216B的端部分可以在绝缘导体耦联过程中施加的压力下并合或混合。绝缘材料的并合或混合可以提高绝缘导体之间的耦联。在某些实施例中，通过朝着适配接头的中心一起移动(推动)绝缘导体，用适配接头250使绝缘导体212A、212B耦联在一起。通过绝缘导体212A、212B的移动，芯214A、214B集合在耦联部258内部。在绝缘导体212A、212B—起移动到适配接头250内之后，所述适配接头和所述适配接头内部的绝缘导体的端部分可以被压实或压紧，以将绝缘导体固定在适配接头内，并压缩电绝缘材料256。可以使用夹持组件或其他类似装置来将绝缘导体212A、212B和适配接头250置于一起。在某些实施例中，对电绝缘材料256进行压缩所用的力可以是例如至少25，000磅/平方英寸(高达55，000磅/平方英寸)，以便对绝缘材料提供可接受的压实。组装过程中的电绝缘材料256的压实，可以为电绝缘材料提供实际上可与绝缘导体212A、212B内部的电特性不相上下的电特性。便于压实的方法和装置包括、但不限于，机械方法、气动、液压、冲模、或它们的组合。在有些实施例中，套筒252的端部分耦联(熔焊或硬钎焊)于绝缘导体212A、212B的护套218A、218B上。在有些实施例中，一支撑套筒和/或减应力部放置在适配接头250上，而为适配接头提供附加的强度。图20和21描绘了用来使绝缘导体耦联在一起所用的适配接头250的又一个实施例的截面视图。图20描绘了绝缘导体212A、212B正在移动进入适配接头250内时的适配接头250的截面视图。图21描绘了绝缘导体212A、212B在最终位置在适配接头内部耦联在一起时的适配接头250的截面视图。图20和21中所描绘的适配接头250的实施例可以类似于图18和19所描绘的适配接头250的实施例。在某些实施例中，如图20和21所示，适配接头250包括套筒252和耦联部258。耦联部258用来使适配接头250内部的绝缘导体212A、212B的芯214A、214B实现耦联和电耦合。耦联部258可以由铜制成或由另一个适当的软金属导体制成。在有些实施例中，耦联部258用于耦联不同直径的芯。由此，耦联部258可以具有不同内径的两半，以与芯的直径匹配。在某些实施例中，随着绝缘导体212A、212B被推入套筒252中，芯214A、214B被压配合入或推入耦联部258内。在有些实施例中，耦联部258具有逐渐缩减的内径(例如，朝着耦联部的中心更小的内径)，如图20所示。逐渐缩减的内径可以在耦联部258与芯214A、214B之间提供良好的压配合，并可以增加芯与耦联部之间的交接面长度。通过增加耦联部258与芯214A、214B之间的交接面长度，减少了芯与耦联部之间的电阻，防止在向绝缘导体212A、212B施加电能时产生电弧。在某些实施例中，芯214A、214B —起被推到图21所描绘的最终位置上，芯的端部之间具有间隙309。间隙309是芯214A、214B的端部之间的空隙或空间。在有些实施例中，间隙309在大约I密耳(mil)和大约15密耳之间或在大约2密耳和大约5密耳之间。由于芯214A、214B的端部之间存在间隙309，当绝缘导体212A、212B被推入套筒252时，通过电绝缘体216A、216B抵靠在电绝缘材料256上、而不是芯端部之间的交接面上的压缩来限制绝缘导体的运动。从而，通过保持芯214A、214B的端部之间的间隙309，能够对套筒252内的处于图21所描绘的最终位置的电绝缘材料256和电绝缘体216A、216B提供更好(更多)的压缩。对电绝缘材料256和电绝缘体216A、216B的更好的压缩，能够提供具有更好的电特性的更可靠的适配接头250。另外，通过保持芯214A、214B的端部之间的间隙309，能够防止芯被彼此压靠，从而避免导致芯的弯曲或其他变形。通过将芯214A、214B —起推入耦联部258内，允许芯在不熔焊、加热或其他方式升高芯的温度的情况下进行耦联。通过使芯214A、214B的温度在芯耦联的过程中保持降低，能够保持芯材料(铜)免于软化或流动。通过保持芯214A、214B的硬度，可以为适配接头250提供良好的电性能。在某些实施例中，电绝缘材料256在稱联部258的边缘或边缘附近具有凹面形状，如图20所描绘的。凹面形状端部分可以具有倾斜边缘，以形成凹陷型倾斜形状，如图20所描绘的那样。电绝缘材料256的凹面形状端部分可以提高与绝缘导体212A、212B的电绝缘体216A、216B的耦联。在有些实施例中，电绝缘体216A、216B具有凸形(或突出式倾斜边缘)端部分，以提高与电绝缘材料256的耦联。通过彼此抵靠地压缩具有上述形状的所述端部分，可以扩大端部分的边缘,去除端部分之间的不连续性。使电绝缘材料256和电绝缘体216A、216B具有上述形状的端部分，能够改善电绝缘材料和电绝缘体之间在绝缘导体耦联过程中施加的压力下的压缩和/或桥接。绝缘材料的压缩提高了适配接头250的电绝缘性能。在某些实施例中，绝缘导体212A、212B移动到适配接头250内一选定距离，以对适配接头中的绝缘材料提供所要求的压缩以及在芯214A、214B与耦联部258之间提供所要求的耦联。在有些实施例中，用一选定大小的作用力使绝缘导体212A、212B移动所选定的距离，以提供所要求的压缩和所要求的耦联。可以使用液压力提供所述作用力以将绝缘导体212A、212B推入适配接头250中。举例来说，绝缘导体212A、212B均可以在大约2800psi(19300kPa)和大约3000psi (大约20680kPa)之间的液压力作用下移动进入适配接头250内大约八分之七英寸(大约2.2cm)和大约I英寸(大约2.5cm)之间的距离。图22描绘了位于耦联在一起的绝缘导体的芯周围适当位置上的多块电绝缘材料的实施例。绝缘导体212A的芯214A在耦联部258处与绝缘导体212B的芯214B耦联在一起。通过移除电绝缘体216A、216B和护套218A、218B的环绕位于绝缘导体212A、212B的端部的芯的那部分，使芯214A、214B暴露出来。在有些实施例中，芯214A、214B具有不同的直径。在这样的实施例中，耦联部258可以从芯214A的直径渐变至芯214B的直径。在有些实施例中，芯214A、214B包括不同的材料。耦联部258可以补偿芯中不同的材料。例如，耦联部258可以包括芯中的材料的掺和物或混合物。在某些实施例中，一块或多块电绝缘材料256放置在芯214A、214B的暴露部分周围，如图22所示。这些电绝缘材料256块可以由例如氧化镁制成或氧化镁和另一种电绝缘体的混合物制成。根据所要求的压实的类型，这些电绝缘材料256块可以是硬的或软的材料块。所需数量的电绝缘材料256块可以放置在芯214A、214B的暴露部分周围，使得这些块大体上完全地围绕暴露的芯部分。电绝缘材料256块的数量可以基于例如暴露的芯部分的长度和/或直径和/或电绝缘材料块的尺寸而变化。在某些实施例中，四块电绝缘材料256用于围绕芯的暴露部分。图22描绘了环绕芯214A、214B的暴露部分的一半(半圆)的两块电绝缘材料256A、256B。所描绘的这些电绝缘材料256块为半圆形块，其卡合式地配合在暴露的芯部分的外径周围。在图22所描绘的实施例中，将另外两块电绝缘材料256放置在暴露的芯部分上，以用电绝缘材料环绕暴露的芯部分。图23描绘了位于耦联的绝缘导体212A、212B的芯周围适当位置上的四块电绝缘材料256A、256B、256C、256D的实施例。在某些实施例中，这些电绝缘材料256块具有内径，所述内径的大小和/或形状设计成与芯214A、214B的暴露部分的外径匹配。通过使这些块的内径与暴露的芯部分的外径相匹配，可以在这些块和暴露的芯部分之间提供适贴配合，并可以防止或减少在压实这些块的过程中形成空隙。在有些实施例中，一块或多块电绝缘材料256具有渐变的内径，以便与耦联部258的渐变的外径和/或芯214A、214B的暴露部分匹配，如图22所示。通过喷砂或抛光处理这些块的内径至所要求的渐变的形状，可以形成这些电绝缘材料256块的内径。在这些电绝缘材料256块已经放置在芯的暴露部分周围之后(如图23所示)，将一套筒或其他圆筒形覆盖物放置在耦联的绝缘导体上，以大体上覆盖这些块和每根绝缘导体的至少一部分。图24描绘了放置在耦联的绝缘导体212A、212B上的内套筒252A的实施例。内套筒252A可以采用与用于绝缘导体212A、212B的护套218A、218B的材料相同或类似的材料。例如，内套筒252A和护套218A、218B可以由304不锈钢制成。内套筒252A和护套218A、218B典型由可以熔焊在一起的材料制成。内套筒252A在绝缘导体212A、212B的护套218A、218B上紧配合或适贴配合。在有些实施例中，内套筒252A包括位于该内套筒的外表面上的轴向和/或径向凹槽。在某些实施例中，内套筒252A包括对齐隆起310。对齐隆起310位于绝缘导体212A、212B之间的耦联中心或中心附近。在内套筒已经放置在这些电绝缘材料块周围之后(如图24所示)，可以在内套筒上放置外套筒或其他圆筒形覆盖物。图25描绘了放置在内套筒252A和耦联的绝缘导体212A、212B上的外套筒252B的实施例。在某些实施例中，外套筒252B具有比内套筒252A短的长度。在某些实施例中，外套筒252B具有开口 312。开口 312可以位于外套筒252B的中心或中心附近。开口 312可以与内套筒252A上的对齐隆起310对齐(对齐隆起可通过开口观察到)。在有些实施例中，外套筒252b由两片或更多片制成。例如，外套筒可以是成蛤壳构造放在一起的两片式部件。这两片可以熔焊或以其他方式耦联以形成外套筒。在有些实施例中，外套筒252B包括位于该外套筒的内表面上的轴向和/或径向凹槽。外套筒252B可以采用与用于内套筒252A和护套218A、218B的材料相同或类似的材料(例如，304不锈钢)。外套筒252B可以紧配合或适贴配合在内套筒252A上。在外套筒252B和内套筒252A放置在绝缘导体212A、212B的护套218A、218B上之后，这些套筒可以永久地耦联(例如，熔焊)于护套218A、218B。内套筒252A、外套筒252B可以永久地耦联于护套218A、218B，使得套筒的端部被基本上密封(套筒的端部没有允许空气或其他流体进入或排出套筒的端部的泄漏)。在内套筒252A、外套筒252B耦联于护套218A、218B之后，开口 312是流体进入/排出外套筒252B的唯一端口，在那里，内套筒252A的内部被基本上密封。在某些实施例中，流体(例如，液压流体)通过开口 312供应至外套筒252B的内部容积中。在某些实施例中，流体是液压油。在有些实施例中，流体包括其他流体，例如熔盐或气体。在有些实施例中，流体在加压过程中被加热。供应至外套筒252B的内部容积中的流体可被加压，以压实或压紧内套筒252A和电绝缘材料256。例如，可以利用手动泵或另一合适的液压加压泵对流体进行液压加压。通过对外套筒252B内部的流体进行加压，可以提供等静压力以压缩内套筒252A。外套筒252B可以是硬的或者对压力下的压紧不敏感，而内套筒252A对压力下的压紧敏感。例如，内套筒252A可以比外套筒252B薄，和/或内套筒可以进行热处理(退火)而比外套筒软。外套筒252B内部的流体被加压至一选定的压力或选定的压力范围内，以将内套筒252A和电绝缘材料256压实至所要求的压实水平。在有些实施例中，外套筒252B内的流体被加压到大约15000psi (大约IOOOOOkPa)和大约20000psi (大约140000kPa)之间的压力。在有些实施例中，流体可以被加压到更高的压力(例如，加压到高达大约35000psi(大约 240000kPa))。对流体加压到如下压力，即:在这样的压力下，通过压缩内套筒，使内套筒252A变形，并压实内套筒内部的电绝缘材料256。内套筒252A可以在外套筒252B内的流体压力的作用下均匀变形。在某些实施例中，电绝缘材料256被压实，使得电绝缘材料具有与耦联的绝缘导体中的至少一个的电绝缘体的介电性能类似的介电性能，或者具有比耦联的绝缘导体中的至少一个的电绝缘体的介电性能更好的介电性能。利用加压流体压缩和压实内套筒252A和电绝缘材料256，可以允许绝缘导体在套筒中以水平构造耦联。通过以水平构造耦联绝缘导体，则允许较长长度的绝缘导体耦联在一起，不需要复杂或昂贵的缆线悬挂系统。在有些实施例中，绝缘导体的端部可以具有倒角或其他锥形，以允许压缩内套筒。图26描绘了压缩之后的绝缘导体的倒角端部的实施例。绝缘导体212包括位于内套筒252A内部的倒角314。倒角314可以防止内套筒252A在压缩过程中扭结或弯曲。在有些实施例中，在密封和压缩内套筒252A之前，电绝缘材料粉末被添加内套筒252A的内部。电绝缘材料粉末可以渗人和填充内套筒内部的空隙(例如绝缘导体上的倒角与内套筒之间形成的凹部)。通过使用电绝缘材料粉末，还可以减少压实的电绝缘材料中的交接面数量。在有些实施例中，使用电绝缘材料粉末来代替电绝缘材料块。在有些实施例中，可以向电绝缘材料添加诸如掺杂剂或另一附加的材料的添加齐U。添加剂可以改善电绝缘材料的介电性能。例如，添加剂可以增加电绝缘材料的介电强度。在某些实施例中，采用机械和/或液压压实来径向压实在耦联的绝缘导体的耦联处的电绝缘材料(例如，粉末形式的电绝缘材料)。图27描绘了用于压实绝缘导体的耦联处的电绝缘材料的压实装置316的第一半部316A的实施例。压实装置316的第二半部具有与如图27所描绘的第一半部316A类似的形状和尺寸。压实装置316的第一半部和第二半部被耦联在一起，以形成围绕即将耦联在一起的绝缘导体的区段周围的装置。图28描绘了在绝缘导体212A、212B周围耦联在一起的压实装置316的实施例。环绕绝缘导体212A、212B的芯的护套和电绝缘体已经被移除，使芯的位于压实装置316内部的部分暴露出来。如图27所示，第一半部316A包括开口 318的第一半部318A，当压实装置的两个半部耦联在一起时，所述开口形成在压实装置316的顶部。开口 318允许电绝缘材料和/或其他材料供应至绝缘导体的暴露芯周围的空间中。在某些实施例中，电绝缘材料粉末供应至压实装置316。如图28所示，在至少一些电绝缘材料穿过开口 318供应至暴露芯周围的压实装置316中之后,第一柱塞320A被插入到所述开口中。第一柱塞320A用于压实(例如,通过对柱塞的顶部施加机械和/或液压力)压实装置316内部的电绝缘材料。例如，使用锤子(机械压实)或液压驱动活塞(液压压实)向第一柱塞320A施加作用力。图29描绘了在压实装置316内的绝缘导体212的侧视图，第一柱塞320A位于带有暴露芯214的绝缘导体上方的适当位置。在某些实施例中，第一柱塞320A具有带有凹部322A的底部。凹部322A的形状可以基本上类似于芯的暴露部分的形状。第一柱塞320A可以包括止挡件324，如图28所示，所述止挡件324防止第一柱塞可以进入压实装置316内的深度。例如，止挡件324可以防止第一柱塞320A到达压实装置316内部的一深度，该深度会使绝缘导体的芯弯曲或变形。在有些实施例中，第一柱塞320A被设计成到达选定深度而不使用止挡件(例如，柱塞的顶板充当止挡件)，在所述选定深度不会使绝缘导体的芯弯曲或变形。第一柱塞320A可用来将压实装置316内的电绝缘材料256压实到第一级。例如，如图29所示，电绝缘材料256被压实到围绕暴露芯214的下部分(例如，下半部)的水平。重复进行添加电绝缘材料并用第一柱塞压实所述材料的工序，直到在芯的下部分周围实现所要求水平的压实。图30描绘了在压实装置316内的绝缘导体212的侧视图，第二柱塞320B位于带有暴露芯214的绝缘导体上方的适当位置。在某些实施例中，第二柱塞320B具有带有凹部322B的底部。凹部322B的形状可以基本上类似于绝缘导体的外部形状。在有些实施例中，第二柱塞320B中的凹部322B具有其他形状，或者没有该凹部。图31A-D描绘了第二柱塞320B的其他实施例。在图31A中，第二柱塞320B没有凹部。在图31B中，凹部322B具有30°的倾斜边缘。在图31C中，凹部322B具有15°倾斜的直边缘。在图31D中，凹部322B比图30所示的凹部略浅(更短的侧面)。第二柱塞320B可用来将压实装置316内部的电绝缘材料256压实到第二级。例如，如图30所示，电绝缘材料256被压实到围绕暴露芯214的水平。可以重复进行添加电绝缘材料并用第二柱塞压实所述材料的工序，直到在芯周围实现所要求水平的压实。例如，可以重复进行该工序，直到在形状和外径类似于绝缘导体的形状和外径的情况下实现电绝缘材料的所要求水平的压实。在压实所要求量的电绝缘材料之后，可以从绝缘导体的耦联处周围移除压实装置316。图32描绘了压实装置316的第二半部被移除、留下第一半部316A和压实在绝缘导体212A、212B之间的耦联处周围的电绝缘材料256的实施例。在移除压实装置316以后，被压实的电绝缘材料256的形状可以成形为大体上圆柱形的形状，其外径相对类似于绝缘导体212A、212B的外径，如图33所示。通过移除压实材料的多余部分，使被压实的电绝缘材料256形成为其最终形状。例如，可以利用锯条、带有在被压实材料上滑动的刮削边缘的套筒、和/或本领域中已知的其他技术，来移除被压实的电绝缘材料256的多余部分。在电绝缘材料256形成为最终形状之后，将套筒252放置在电绝缘材料上，如图34所示。套筒252可以包括放置在电绝缘材料上并耦联(熔焊)在一起以形成该套筒的两个或更多个部分。在有些实施例中，利用外套筒内的加压流体(例如图24和25所描绘的内套筒252A和外套筒252B的实施例中所描述的)和/或通过机械压接的方式将套筒部分一起压接(例如图36和37所描绘的套筒252的实施例中所描述的)，从而压缩套筒252的所述两个或更多个部分。利用加压流体和/或机械压接来压缩套筒252，可以封闭套筒的所述部分之间的空隙，这样，不需要熔焊来将所述部分联接在一起。另外，利用增压流体和/或机械压接压缩，可以减小套筒252和电绝缘材料256之间的交接面(形成紧密的干涉配合)。套筒252可以耦联(熔焊)于绝缘导体212A、212B的护套。套筒252可以采用与制作绝缘导体212A、212B的护套的材料相类似的材料制成。例如，套筒252可以由304不锈钢制成。在某些实施例中，在压实装置316中被压实的电绝缘材料256包括氧化镁和氮化硼粉末的混合物。在一实施例中，在压实装置316中被压实的电绝缘材料256包括80%(按重量计算)的氧化镁、20% (按重量计算)的氮化硼粉末混合物。也可以使用其他的电绝缘材料和/或其他电绝缘材料混合物。在有些实施例中，使用了电绝缘材料粉末和电绝缘材料块的组合。图35描绘了可用于对柱塞施加作用力以液压压实一装置内的电绝缘材料的液压机426的实施例(例如，在图27-32中所描绘的压实装置316)。液压机426可以包括活塞428和装置座430。在某些实施例中，可将绝缘导体进给至液压机426的夹具432中，使得绝缘导体的端部分位于活塞428下面且在装置座430上面。夹具432可用来将绝缘导体的端部固定到液压机426上。定位器434可用来进行绝缘导体位置的精调。一装置，例如图27-32所描绘的压实装置316，可以放置在装置座430上的绝缘导体的端部周围(例如，该装置的两半部一起放在绝缘导体的端部周围)。装置座430在该装置内的材料被压实期间可以支撑该装置。在压实期间，活塞428可以向柱塞施加力(例如图28-29中所描绘的第一柱塞320A和/或图30中所描绘的第二柱塞320B)，以压实绝缘导体的端部周围的电绝缘材料。在有些实施例中，柱塞428提供高达大约50吨力(大约100000磅力)的作用力。压实装置316中电绝缘材料的液压压实，如图27-32中所描绘的，可以在电绝缘材料中提供多个压实水平(例如，最高大约85%压实)，类似于绝缘导体中的压实水平。这样的压实水平将形成适合于高达至少大约1300 T (大约700°C)的工作温度的拼接头。压实装置316中的电绝缘材料的液压压实，可以提供更受控制的压实和/或更可重复的压实(从拼接头到拼接头是可重复的)。用较少的运动或变化，即可实现液压压实，提供比机械压实更均匀和一致的压力。在有些实施例中，液压压实与机械压实组合使用(例如，电绝缘材料首先被机械压实，然后利用液压压实进一步被压实)。在有些实施例中，电绝缘材料在温度升高的情况下被压实。例如，电绝缘材料可以在大约90°C或更高的温度下被压实。在有些实施例中，第一柱塞320A和/或第二柱塞320B被涂敷非粘性材料。例如，柱塞可以涂敷有非金属材料，例如陶瓷或可从 Morgan Technical Ceramics (Berkshire, England)得到的 DLC (石英碳(Diamond-Like Carbon))涂层。对柱塞进行涂敷可以防止金属迁移至电绝缘材料和/或防止电绝缘材料粘附到柱塞上。在某些实施例中，围绕一套筒进行机械地周向压缩以压缩该套筒。图36描绘了在周向机械压缩中使用的套筒252的实施例。套筒252可以放置在电绝缘材料块和/或粉末周围。例如，套筒252可以放置在图23所描绘的电绝缘材料块周围，放置在图33所描绘的被压实的电绝缘材料粉末周围，或者所描绘的块和粉末的组合的周围。在某些实施例中，套筒252包括肋326。肋326可以是套筒252的突起部分(例如，套筒外径上的高点)。肋326的形状和大小设计成与用于机械压缩该套筒252的压力机的压接部分匹配。例如，可以利用对套筒252进行周向压缩的液压致动机械压缩系统对该套筒进行压缩。例如，可以利用从 Tube-Mac* Industries (Stoney Creek, Ontario, Canada)
得到的Pyplok 冲模工具对套筒252进行压缩。压力机的压接部分压缩肋326，直到所述肋被压缩至大约套筒252的剩余部分的外径(肋具有基本上类似于套筒的剩余部分的直径的直径)。图37描绘了在套筒和肋326已被周向压缩之后的绝缘导体212A、212B上的套筒252的实施例。肋326的压缩引起套筒252内的电绝缘材料的周向(径向)压缩，并使套筒耦联于绝缘导体212A、212B。套筒252可以进一步耦联于绝缘导体212A、212B。例如，套筒252的端部可以熔焊于绝缘导体212A、212B的护套。在此描绘的适配接头(例如，而不限于，适配接头250(如图5、7、18、19、20和21所描绘的)、适配接头270 (如图8所描绘的)、适配接头298 (如图14、15和16所描绘的)、由内套筒252A和外套筒252B所形成的适配接头的实施例(如图22-25所描绘的)、和套筒252的实施例(如图34、36和37所描绘的)可以在绝缘导体之间形成坚固的电气和机械连接。例如，在此所描绘的适配接头可以适用于在高于1000伏、高于1500伏或高于2000伏的电压以及至少大约650°C、至少大约700°C、至少大约800°C的温度下长时间工作。在某些实施例中，在此描绘的适配接头使用于加热的绝缘导体(例如，位于含烃岩层中的绝缘导体)与不用于加热的绝缘导体(例如，用于岩层的上覆岩层部分的绝缘导体)相耦联。与不用于加热的绝缘导体相比，加热用绝缘导体可以具有较小的芯和不同的材料芯。例如，用于加热的绝缘导体的芯可以是铜镍合金、不锈钢或碳钢，而不用于加热的绝缘导体的芯可以为铜。但是，由于这些芯的尺寸和电气性能上存在差异，这些部分中的电绝缘材料可以具有截然不同的厚度，这是不能在耦联绝缘导体所用的单个适配接头中被补偿的。因而，在有些实施例中，可以在加热用绝缘导体与不用于加热的绝缘导体之间使用一段短的中间加热用绝缘导体。中间加热用绝缘导体可以具有从不用于加热的绝缘导体的芯直径到加热用绝缘导体的芯直径渐变的芯直径，同时使用类似于不用于加热的绝缘导体的芯材料。例如，中间加热用绝缘导体可以是铜，其芯直径渐变至与加热用绝缘导体相同的直径。因此，在使中间绝缘导体和加热用绝缘导体相耦联所用的适配接头上的电绝缘部的厚度类似于加热用绝缘导体中的电绝缘部的厚度。具有相同的厚度，则允许绝缘导体更容易耦联到适配接头中。由于中间加热用绝缘导体的芯直径较小，中间加热用绝缘导体可以形成一定的电压降和一定的加热损耗，但是，中间加热用绝缘导体长度较短，因此，这些损耗极小。在某些实施例中，用于使绝缘导体相耦联的适配接头被压实或压缩，以改善适配接头内的电绝缘材料的电绝缘性能(介电特性)。例如，适配接头内的电绝缘材料的压实可以增加电绝缘材料的均匀性和/或去除电绝缘材料中的空隙或其他交接面。
在有些实施例中，电绝缘材料(例如，氧化镁)块在适配接头中被压实。在有些实施例中，电绝缘材料粉末在适配接头中被压实。在有些实施例中，在适配接头中使用电绝缘材料粉末和/或块的组合。另外，可以使用不同类型的电绝缘材料的组合(例如，氧化镁和氮化硼的组合)。在这里所述的使用电绝缘材料粉末的实施例中，粉末具有选定的提供良好压实(当压实时具有高密度)的性能。在有些实施例中，粉末具有选定的颗粒尺寸分布(例如，对于氧化镁粉末，其尺寸分布可以平均在大约ΙΟΟμπι和大约200μπι之间)。可以选择所要求的范围，使得粉末压实至所要求的密度。可以选择粉末的其他性能，以在压实时提供所要求的密度，所述其他性能包括但不限于:颗粒形状、杂质性质(例如，诸如硅或钙这样的杂质的比率)、壁面摩擦性质(壁面摩擦角度)、标准化作用力下的压实性(在相同力下、在标准尺寸的缸筒中的压实)、和实现料斗中的质量流量的料斗角度。这些性能中的一个或更多个的组合可以是粉末的压实性和/或粉末在压缩或压实过程中流动能力的指标。用于使绝缘导体相耦联的适配接头可以被机械、气动和/或液压压实。适配接头的压实可以改善电绝缘材料的介电特性，使得电绝缘材料具有与绝缘导体中的电绝缘材料的介电特性相类似的介电特性。在有些实施例中，适配接头中被压实的电绝缘材料可以具有比绝缘导体中的电绝缘材料的介电特性更好的介电特性。举例来说，绝缘导体中的电绝缘材料(氧化镁)通常具有在大约78%和大约82%之间的密度。未压实的氧化镁粉末可以具有在大约50%和大约55%之间的密度。氧化镁块可以具有大约70%的密度。在这里描述的适配接头的某些实施例中，适配接头内的电绝缘材料在压实或压缩后具有至少在耦联于适配接头的绝缘导体的密度的大约15%之内、大约10%之内、或大约5%之内的密度。在这里描述的有些实施例中，适配接头内的电绝缘材料在压实或压缩后具有比耦联于适配接头的绝缘导体的密度更高的密度。例如，适配接头内的电绝缘材料可以具有高达大约85%的密度。在这里描述的适配接头的某些实施例中，一加强套筒或其他减应力部(strainrelief)放置在绝缘导体的耦联处或耦联处附近。图38描绘了位于耦联的绝缘导体212A、212B上的加强套筒328的实施例。加强套筒328形成减应力部，以加强绝缘导体之间的耦联。加强套筒328允许耦联的绝缘导体在张紧的状态下被缠绕、退绕和拉动，以安装在井眼中和/或在安装管道(例如盘管装置)中，或从井眼中和/或安装管道(例如盘管装置)中移除。图39描绘了用来使三根绝缘导体212A、212B、212C相耦联所用的适配接头270的另一个实施例的分解图。在某些实施例中，适配接头270包括减应力适配接头274、电母线330、缸筒332和端盖272。图40-47描绘了用于将适配接头270安装在绝缘导体212A、212B、212C的端部的方法的实施例。在图40中，绝缘导体212A、212B、212C穿过减应力适配接头274中的纵向开口。减应力适配接头274可以是用于绝缘导体212A、212B、212C的终端部件。在绝缘导体212A、212B、212C安装到减应力适配接头274内之后，绝缘导体212A、212B、212C在减应力适配接头274中对齐，芯214A、214B、214C的从减应力适配接头伸出的一部分暴露出来。通过移除贯穿减应力适配接头274延伸的绝缘导体212A、212B、212C的护套和电绝缘体的端部分，而使芯214A、214B、214C暴露出来。
在某些实施例中，贯穿减应力适配接头274延伸的芯214A、214B、214C的端部分被硬钎焊到减应力适配接头上。用于硬钎焊的材料的例子包括，但不限于:诸如用于低硫环境的AWS 5.8 BN1-2和用于高硫环境的AWS 5.8 BNi_5A的镍钎接。在硬钎焊过程中，硬钎焊材料可以流动、填充和密封芯214A、214B、214C和减应力适配接头274之间的任何空隙。对这些空隙的密封防止流体流入减应力适配接头270的内部。通过将芯214A、214B、214C的端部分硬钎焊到减应力适配接头274上，可以允许芯密集地间隔开，减少减应力适配接头的大小。由于终端部件(适配接头270)通常是井眼尺寸的决定因素，通过具有较小的减应力适配接头274，可以允许减应力适配接头270和用于加热的井眼在直径上更小。在有些实施例中，绝缘导体212A、212B、212C的护套耦联于减应力适配接头274。例如，护套可以熔焊(缝焊)到减应力适配接头274上。在图41中，第一缸筒332A耦联于减应力适配接头274的端部且带有伸出的芯214A、214B、214C。第一缸筒332A可以熔焊到减应力适配接头274的端部的合适位置上。第一缸筒332A的纵向长度可以小于伸出的芯214A、214B、214C的长度。这样,至少一部分芯可以延伸超出第一缸筒332A的长度。在将第一缸筒332A耦联到减应力适配接头274之后，电绝缘材料256被添加到缸筒中以至少部分地覆盖芯214A、214B、214C，如图42所示。这样，至少一部分芯仍然暴露在电绝缘材料256上方。电绝缘材料256可以包括电绝缘材料(例如氧化镁)粉末和/或块。在某些实施例中，电绝缘材料256在第一缸筒332A内被压实。可以利用压实工具以液压和/或机械压实的方式来压实电绝缘材料256。例如，可以利用液压压实机的活塞对压实工具施加力。图48描绘了可用于压实电绝缘材料256的压实工具334A的实施例。压实工具334A可以具有允许该压实工具装在芯214A、214B、214C上、同时压实电绝缘材料的开口。在上述步骤以及之后的步骤中进行压实之后，可在电绝缘材料256的表面形成划痕。使电绝缘材料256的表面形成划痕，能够促进电绝缘材料层之间在层压实过程中的结合。在某些实施例中，在压实缸筒332A中的电绝缘材料256之后，仍然暴露的芯214A、214B、214C部分耦联于电母线330，如图43所示。电母线330例如可以是铜或另一种适于使芯214A、214B、214C电耦合在一起所用的材料。在有些实施例中，电母线330熔焊到芯214A、214B、214C 上。在电母线330耦联于芯214A、214B、214C上之后，可将第二缸筒332B耦联于第一缸筒332A，以在芯的暴露部分周围形成缸筒332，如图44所示。在有些实施例中，缸筒332是在单个步骤中耦联于减应力适配接头274的单个缸筒。在有些实施例中，缸筒332包括在多个步骤中耦联于减应力适配接头274的两个或多个缸筒。第二缸筒332B可以熔焊到第一缸筒332A端部的适当位置上。如图44所示，所完成的缸筒332的纵向长度可以延伸超过伸出的芯214A、214B、214C的长度。这样，芯可以被容纳在缸筒332的边界内。在形成缸筒332之后，电绝缘材料256被添加到缸筒中至大约与芯214A、214B、214C和电母线330的顶部齐平的水平，如图45所示。在某些实施例中，处于如图45所示的水平的电绝缘材料256被压实(例如，机械压实)。图49描绘了可用于压实电绝缘材料256的压实工具334B的实施例。压实工具334B可以具有允许该压实工具装在电母线330和芯214A、214B、214C上、同时压实电绝缘材料的环面。
在电母线330和芯214A、214B、214C的顶部的水平压实材料之后，附加的电绝缘材料256被添加到缸筒中以完全地覆盖电母线和芯，如图46所示。由此，芯和电母线基本上被封闭在电绝缘材料256中。在某些实施例中，添加到缸筒332中以封闭所述芯的电绝缘材料256被压实(例如，机械压实)。图50描绘了可用于最终压实电绝缘材料256的压实工具334C的实施例。在最终压实电绝缘材料256之后，将端盖272耦联(熔焊)到缸筒332上，形成适配接头270。在有些实施例中，端盖272的形状设计成用作用于引导绝缘导体212A、212B、212C安装到井眼或展开装置(例如盘管装机)中的引导装置。在有些实施例中，适配接头270与绝缘导体一起使用而作为单相加热器进行工作。例如，适配接头270可与以发夹式构造耦联在一起的两个绝缘导体一起使用，所述绝缘导体在所述适配接头内耦联在一起，其中一根绝缘导体用作供给导体，另一根导体用作返回导体。适配接头270也可以与一个绝缘导体一起使用，该绝缘导体使用绝缘导体的护套而使电流返回至岩层的地面。适配接头270内部的电绝缘材料的机械压实可以形成这样的适配接头，其比填充电绝缘材料并振动以便压实电绝缘材料的适配接头具有更高的机械故障电压和/或工作温度。例如，适配接头270可以在高于大约6kV的电压以及高于大约1300 0F (大约700°C )的温度下工作。因为适配接头270 (加热器终端部件)可以在高于大约700°C的温度下工作，所以，该适配接头可用于地下岩层的被加热层(例如进行热解的那些层)中。因此，加热器的端部不用必须处于岩层的较冷部分中，加热器井眼也可以不用必须钻入岩层那么深或者钻入不同类型的岩层。在某些实施例中，失效的三相加热器转变为利用同样的电源的单相运行。例如，如果三相加热器的一个引脚失效(接地故障)，加热器的其余两个引脚可用作单相加热器，其中一个引脚为供给导体，另一个引脚为返回导体。为使加热器转变为单相运行，在三相电源(变压器)的中线与加热器的接地故障引脚之间放置一高阻抗电阻器。该电阻器与加热器的接地故障引脚串联。由于电阻器的高电阻，电压从接地故障引脚分流，加在电阻器两端。因此，电阻器用于使电源与接地故障引脚断开，从而几乎没有或没有任何电流流过接地故障引脚。在将电阻器放置在变压器的中线和接地故障引脚之间之后，加热器的其余两个引脚以单相模式工作，电流从一个引脚穿过终端部件，在另一个引脚返回。在加热器三相运行期间，由于三个引脚以120°异相工作以便平衡三个引脚之间的电压(如果电路中的引脚之间存在任何不平衡，电压不会完全为0)，终端部件的电压接近零。对于三相加热器，终端部件通常与地面隔离开。当加热器转变为单相时，终端部件的电压从接近零电压增大至电源输出电压的大约一半。在电流线性流过两个工作引脚，而终端部件处于电路的中点时，终端部件的电压在单相运行期间增大。举例来说，在使用480V电源进行三相运行期间，各引脚可以处于大约277V，加热器底部的终端部件处于大约0V。在电阻器与接地故障引脚串联的情况下，在转变为单相运行之后，单相运行的引脚在加热器底部的终端部件处产生大约240V的电压。因为用于加热地下或含烃岩层至流动温度和/或热解温度的电压通常由于加热器的长度长的原因而非常高(例如大约IkV或更高)，所以终端部件需要能够在用于单相运行的更高电压下工作。用于地下加热的电流终端部件通常不会在这样的高电压下工作。但是，因为适配接头270可在超过6kV的电压下工作，所以，适配接头270允许失效的高电压三相地下加热器转变为单相运行。例子下面将阐述非限制性的例子。使用图5所描述的适配接头实施例的样品使用类似于图5所描绘的实施例的适配接头250的实施例的样品利用液压压实机制造，一中电压绝缘导体适于用作适配接头一侧的地下加热器，一中电压绝缘导体适于用作适配接头的另一侧的上覆岩层电缆。使用氧化镁作为适配接头中的电绝缘材料。样品从一根矿物绝缘导体的端部到另一根有6英尺长。在电测试之前，将样品放置在六又二分之一英尺长的烘箱中，在850 °F下烘干30小时。在冷却至150 °F时，使用环氧树脂密封矿物绝缘导体的端部。然后，样品被放入烘箱中3英尺长以加热样品，并利用5kV (最高)高压绝缘(高电位)试验器向样品施加电压，该试验器能够测量泄漏电流的总分量和有功分量。三个热电偶均分地放置在样品上，用于温度测量。样品处于烘箱中，适配接头在烘箱的中心。使用高压绝缘试验器测量环境DC (直流)回应和AC (交流)漏泄电流。在大约1000 °F和最高5kV的电压下，总共测试了 8个样品。在5kV下测试的一个单个样品具有2.28mA的泄漏电流，另一个具有6.16mA的泄漏电流。芯并联连接在一起的另外三个样品被测试至5kV，具有11.7mA的聚集泄漏电流，或者每一电缆平均泄漏电流为3.9mA，这三个样品是稳定的。芯并联连接在一起的另外三个样品被测试至4.4kV，具有
4.39mA的聚集泄漏电流，但是它们不能承受高电压，没有往返高压绝缘试验器(泄漏电流超过40mA时就会发生)。其中一个测试至5kV的样品进一步进行环境温度下的测试以击穿。击穿出现在llkV。总共制造了另外11个样品用于额外的环境温度下的击穿测试。其中三个样品具有用垂直于护套切割的矿物绝缘材料制备的绝缘导体，而其他八个样品具有由与护套成30°角度切割的矿物绝缘材料制备的绝缘导体。在开始的三个垂直切割的样品中，第一个样品在击穿之前承受最高10.5kV，第二个样品在击穿之前承受最高8kV，第三个样品在击穿之前只承受500V，这暗示第三个样品的制造存在瑕疵。在八个30°切割的样品中，两个样品在击穿之前承受最高10kV，三个样品在击穿之前承受在8kV和9.5kV之间，三个样品不能承受电压或承受小于750V,这暗示这三个样品的制造中存在瑕疵。使用图8B所描述的适配接头实施例的样品制造使用类似于图8B所描绘的实施例的适配接头270的实施例的三个样品。这些样品制成具有两个绝缘导体而非三个绝缘导体，并在环境温度下测试击穿。一个样品在击穿之前承受5kV，第二个样品在击穿之前承受4.5kV，第三个样品在击穿之前只承受500V，这暗示第三个样品在制造中存在瑕疵。使用图14和15所描述的适配接头实施例的样品使用类似于图14和15所描绘的实施例的适配接头298的实施例的样品用于连接带有1.2〃外径和0.7〃直径芯的两根绝缘导体。使用MgO粉末(Muscle ShoalsMinerals, Greenville, Tennessee, U.S.A)用作电绝缘材料。适配接头由347H不锈钢管制成，具有1.5"外径、0.125"壁厚、7.0"长度。样品处于一烘箱中，被加热到1050 °F，并循环通过最高3.4kV的电压。发现样品在全部电压下都是可行的，但不能承受更高的电压，没有往返高压绝缘试验器。
在第二个测试中，样品类似于上述样品，进行低循环疲劳弯曲试验，然后在烘箱中进行电测试。这些样品被放置在烘箱中，并被加热到1050下，然后循环通过350￥、60(^、800V、1000V、1200V、1400V、1600V、1900V、2200V 和 2500V 的电压。最高到 1900V 的电压，样品的泄漏电流大小和稳定性都是可以接受的。通过进一步使用电场强度还原法，例如适配接头中的渐变的、平滑的、或圆形的边缘或者在适配接头内部增加电场应力减少器，扩大适配接头的工作范围是可行的。应当明白，本发明不局限于所述的特定系统，这些当然是可以变化的。也应当明白，这里所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，不意味着限制。正如在该说明书中所使用的，单一形式〃 一"、〃该〃包括复数对象，除非清楚地作为其他指示。因而，例如，〃一芯〃的意思包括两个或更多个芯的组合，〃 一材料〃的意思包括材料的混合物。鉴于该描述，本发明各个方面的进一步改进和替换实施例对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，该描述只是解释性的，其目的是用来教导本领域技术人员执行本发明的一般方式。应当明白，这里所示的和所描述的本发明的这些形式作为目前优选的实施例。元件和材料可以用这里所示的以及所描述的这些来替换，部件和流程可以颠倒，本发明的某些特征可以独立使用，在阅读了本发明的说明书之后，所有这些对本领域技术人员来说都是显而易见的。 在没有脱离下列权利要求书中所述的本发明的精神和范围的情况下，可以对在此所述的元件进行改变。
权利要求
1.一种用于使两个绝缘导体的端部相耦联的方法，包括: 将第一绝缘导体的芯的端部分耦联至第二绝缘导体的芯的端部分，其中这些芯的端部分的至少一部分是至少局部暴露的； 将电绝缘材料放置在芯的暴露部分上； 将一套筒放置在待耦联的两绝缘导体的端部分上，所述套筒包括一个或更多个突起部分，其中，所述端部分包括芯的暴露部分； 将套筒耦联至绝缘导体的护套；和 机械压缩套筒的突起部分，直到套筒的突起部分的直径大体上类似于套筒的其余部分的直径，其中，套筒的突起部分的压缩将电绝缘材料压制到套筒内部。
2.如权利要求1所述的方法，其中，机械压缩套筒的突起部分包括径向压缩所述突起部分。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述套筒具有一长度，并且该套筒的位置设置成，使得套筒的长度大体上与绝缘导体的非暴露部分之间的空隙匹配。
4.如权利要求1所述的方法,其中，绝缘导体中的至少一根包括至少部分地由电绝缘体和外护套围绕的芯，外护套至少部分地围绕所述电绝缘体。
5.如权利要求1所述的方法，还包括:通过移除在绝缘导体中的至少一根的端部围绕芯的电绝缘体和外护套的一部分，而使绝缘导体中的至少一根的芯暴露出来。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述电绝缘材料包括电绝缘材料块和/或电绝缘材料粉末。`
7.如权利要求1所述的方法，其中，电绝缘材料包括电绝缘材料块，所述电绝缘材料块具有形状与至少部分暴露的芯的端部分的外表面匹配的内表面。
8.如权利要求1所述的方法,还包括:将一个或更多个减应力套筒在外套筒处或外套筒附近耦联至绝缘导体中的至少一根。
9.如权利要求1所述的方法，其中，套筒焊接到绝缘导体的护套上。
10.如权利要求1所述的方法，还包括:在套筒上提供压力，以将套筒进一步压缩至压实的粉末材料，从而进一步压实粉末材料。
11.如权利要求1所述的方法，还包括:在至少一根绝缘导体的端部分上形成至少一个倒角。
12.如权利要求1所述的方法,还包括:压实套筒内的电绝缘材料，使得电绝缘材料的密度至少在绝缘导体中的至少一根的密度的大约15%之内。
13.一种用于使两根绝缘导体的端部相耦联的方法，包括: 将第一绝缘导体的芯的端部分耦联至第二绝缘导体的芯的端部分； 将电绝缘材料放置在芯的一个或更多个暴露部分上； 将一套筒放置在待耦联的两绝缘导体的端部分上，所述套筒包括一个或更多个突起部分，其中，端部分包括芯的暴露部分；和 将套筒耦联至绝缘导体的护套。
14.一种处理地下岩层的方法，包括: 向烃岩层提供一个或更多个加热器，其中，所述加热器中的至少一个使用如权利要求1-12之一或权利要求13所述的方法制造；和允许将热量从一个或更 多个加热器传递给烃岩层的一个或更多个部分。
全文摘要
本发明描述了一种用于使在处理地下岩层时使用的绝缘导体相耦联的方法。一种用于使两个绝缘导体的端部相耦联的方法，包括将第一绝缘导体的芯的端部分耦联至第二绝缘导体的芯的端部分，并把电绝缘材料放置在芯的暴露部分上；将一套筒放置在待耦联的两绝缘导体的端部分上，所述套筒包括一个或更多个突起部分，其中，端部分包括芯的暴露部分；将套筒耦联至绝缘导体的护套；和机械压缩套筒的突起部分，直到套筒的突起部分的直径大体上类似于套筒的其余部分的直径，其中，套筒的突起部分的压缩将电绝缘材料压制到套筒内部。
文档编号E21B36/00GK103154427SQ201180048682
公开日2013年6月12日 申请日期2011年10月7日 优先权日2010年10月8日
发明者C·丹吉洛, P·S·哈马森 申请人:国际壳牌研究有限公司