專利名稱：用于連接絕緣導(dǎo)體的電絕緣材料的壓實(shí)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于加熱器元件中使用的絕緣導(dǎo)體的系統(tǒng)。更特別地，本發(fā)明涉及用于將絕緣導(dǎo)體電纜接合在一起的適配接頭。
背景技術(shù)：
從地下地層獲得的烴通常用于能源、原料和消費(fèi)品。由于對(duì)可用烴源用盡的關(guān)注和對(duì)生產(chǎn)的烴的整體質(zhì)量下降的關(guān)注，已經(jīng)引起對(duì)更高效地開(kāi)采、處理和/或利用可用烴源的工藝進(jìn)行開(kāi)發(fā)。就地工藝可用于從之前不可進(jìn)入和/或使用可用方法提取太昂貴的地下地層分離出烴材料。可能需要改變地下地層中烴材料的化學(xué)和/或物理性能來(lái)使烴材料更易于從地下地層分離出，和/或提高烴材料的價(jià)值?；瘜W(xué)和物理變化可包括地層中烴材料的產(chǎn)生可分離出的流體的就地反應(yīng)、組分變化、溶解度變化、密度變化、相變和/或粘度變化。加熱器可放置在井筒中，用于在就地工藝中加熱地層。存在很多不同類型的可用于加熱地層的加熱器。利用井下加熱器的就地工藝的示例示出在授予Ljungstorm的美國(guó)專利 N0.2, 634, 961 ;授予 Ljungstorm 的美國(guó)專利 N0.2, 732, 195 ;授予 Ljungstorm 白勺美國(guó)專利 N0.2, 780, 450 ;授予 Ljungstorm 的美國(guó)專利 N0.2, 789, 805 ;授予 Ljungstorm 的美國(guó)專利N0.2, 923, 535 ;授予Van Merus等人的N0.4, 886, 118 ;和授予Wellington等的美國(guó)專利 N0.6，688，387 中。用于地下應(yīng)用中例如在一些應(yīng)用中加熱含烴地層的礦物絕緣(MI)電纜(絕緣導(dǎo)體)較長(zhǎng)，可具有更大的外徑，并且可在比MI電纜行業(yè)中通常的電壓和溫度更高的電壓和溫度下操作。在長(zhǎng)度長(zhǎng)的絕緣導(dǎo)體的制造和/或裝配過(guò)程中存在很多潛在的問(wèn)題。例如，存在潛在的由于用于絕緣導(dǎo)體中的電絕緣體隨時(shí)間劣化而造成的電和/或機(jī)械問(wèn)題。還存在在絕緣導(dǎo)體加熱器的裝配過(guò)程中需要克服的與電絕緣體相關(guān)的潛在問(wèn)題。例如芯鼓起或其他機(jī)械缺陷等問(wèn)題可能在絕緣導(dǎo)體加熱器裝配過(guò)程中發(fā)生。發(fā)生這樣的情況可能在加熱器使用過(guò)程中導(dǎo)致電問(wèn)題，并且可能使得加熱器不能用于其預(yù)期目的。另外，對(duì)于地下應(yīng)用，可能需要將多個(gè)MI電纜連接來(lái)使MI電纜具有足夠的長(zhǎng)度，以到達(dá)高效加熱地下需要的深度和距離，并且連接具有不同功能的節(jié)段，例如連接到加熱器部分的引入電纜。這樣的長(zhǎng)加熱器還需要較高的電壓來(lái)將足夠的功率提供到加熱器的最遠(yuǎn)端。傳統(tǒng)的MI電纜接合接頭設(shè)計(jì)通常不適用于高于1000伏，高于1500伏或高于2000伏的電壓，并且在高溫下，例如高于650°C (約1200 °F)、高于700°C (約1290 °F)或高于SOO0C (約1470 T)的高溫下，不可能長(zhǎng)時(shí)間操作而沒(méi)有故障。這樣的高壓、高溫應(yīng)用通常需要接合接頭中的礦物絕緣材料的密實(shí)度盡可能接近或高于絕緣導(dǎo)體(MI電纜)自身中的密實(shí)度水平。用于一些應(yīng)用的MI電纜的相對(duì)大的外徑和長(zhǎng)的長(zhǎng)度需要電纜在水平取向時(shí)接合。存在用于MI電纜的其它應(yīng)用的接合接頭，它們水平地制備。這些技術(shù)通常使用小孔，礦物絕緣材料(例如氧化鎂粉)通過(guò)所述小孔填充到接合接頭中，并且通過(guò)振動(dòng)和搗緊來(lái)稍微壓實(shí)。這樣的方法沒(méi)有提供礦物絕緣材料的充分壓實(shí)，或甚至不允許礦物絕緣材料的任何壓實(shí)，并且不適用于制造在這些地下應(yīng)用所需的高壓下使用的接合接頭。因而，需要絕緣導(dǎo)體的接合接頭，其非常簡(jiǎn)單，但是可在地下環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間在高壓和高溫下操作而沒(méi)有故障。另外，接合接頭可能需要更高的抗彎曲和抗拉強(qiáng)度，以抑制接合接頭在電纜在地下可能經(jīng)受的重力載荷和溫度的作用下發(fā)生故障。也可利用減小接合接頭中的電場(chǎng)強(qiáng)度的技術(shù)和方法，以使接合接頭中的漏電流減小，以及增大運(yùn)行電壓和擊穿電壓之間的差值。減小電場(chǎng)強(qiáng)度可有助于提高接合接頭的電壓和溫度運(yùn)行范圍。另外，在絕緣導(dǎo)體裝配和/或安裝到地下的過(guò)程中，可能存在絕緣導(dǎo)體上的增大應(yīng)力的問(wèn)題。例如，在用于運(yùn)輸和安裝絕緣導(dǎo)體的卷軸上卷繞和展開(kāi)絕緣導(dǎo)體可在絕緣導(dǎo)體上或絕緣導(dǎo)體中的其他部件上產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力。因而，需要更可靠的系統(tǒng)和方法來(lái)在絕緣導(dǎo)體的制造、裝配和/或安裝過(guò)程中降低或消除潛在的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本文所述的實(shí)施例總體涉及用于處理地下地層的系統(tǒng)、方法和加熱器。本文所述的實(shí)施例還總體涉及其中具有新穎部件的加熱器。這樣的加熱器可通過(guò)使用本文所述的系統(tǒng)和方法獲得。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明提供一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)、方法和/或加熱器。在一些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)、方法和/或加熱器用于處理地下地層。在一些實(shí)施例中，一種用于聯(lián)接兩個(gè)絕緣導(dǎo)體的端部的方法包括:將第一絕緣導(dǎo)體的芯的一個(gè)端部部分聯(lián)接至第二絕緣導(dǎo)體的芯的一個(gè)端部部分，其中這些芯的端部部分的至少一部分至少部分地露出；將芯的露出部分定位于具有敞口頂部的盒內(nèi)，其中第一絕緣導(dǎo)體的護(hù)套的一個(gè)端部部分位于盒的第一側(cè)上的開(kāi)口中，而第二絕緣導(dǎo)體的護(hù)套的一個(gè)端部部分位于盒的第二側(cè)上的開(kāi)口中，盒的第二側(cè)與盒的第一側(cè)對(duì)置；將電絕緣粉末材料置于盒中；將第一柱塞穿過(guò)盒的敞口頂部插入；施加力至第一柱塞以便壓實(shí)粉末材料，其中粉末材料被壓實(shí)為被壓實(shí)的粉末材料，該被壓實(shí)的粉末材料至少部分地包圍芯的露出部分的一部分；將另外的電絕緣粉末材料置于盒中；將第二柱塞穿過(guò)盒的敞口頂部插入；施加力至第二柱塞以便壓實(shí)粉末材料，其中粉末材料被壓實(shí)為包圍芯的露出部分的被壓實(shí)的粉末材料；使被壓實(shí)的粉末材料形成外徑比較類似于絕緣導(dǎo)體中的至少一個(gè)的外徑的基本上圓柱形形狀；和，將套筒置于被壓實(shí)的粉末材料之上并且將該套筒聯(lián)接至絕緣導(dǎo)體的護(hù)套。在另外的實(shí)施例中，來(lái)自特定實(shí)施例的特征可與來(lái)自其他實(shí)施例的特征結(jié)合。例如，來(lái)自特定實(shí)施例的特征可與來(lái)自其他實(shí)施例的任何一個(gè)實(shí)施例的特征結(jié)合。在另外的實(shí)施例中，處理地下地層使用本文所述的方法、系統(tǒng)、電源或加熱器中的任何一個(gè)進(jìn)行。在另外的實(shí)施例中，其他特征可添加到本文所述的特定實(shí)施例。


通過(guò)參照下面結(jié)合附圖進(jìn)行的對(duì)根據(jù)本發(fā)明目前優(yōu)選的但是示例性的實(shí)施例的詳細(xì)描述，將更全面地理解本發(fā)明的方法和設(shè)備的特征和優(yōu)點(diǎn)。圖1顯示了用于處理含烴地層的就地?zé)崽幚硐到y(tǒng)的一部分的實(shí)施例的示意性視圖。圖2示出了絕緣導(dǎo)體熱源的一個(gè)實(shí)施例。圖3示出了絕緣導(dǎo)體熱源的一個(gè)實(shí)施例。圖4示出了絕緣導(dǎo)體熱源的一個(gè)實(shí)施例。圖5示出了用于連接絕緣導(dǎo)體的適配接頭的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視剖視圖。圖6示出了切割工具的一個(gè)實(shí)施例。圖7示出了用于連接絕緣導(dǎo)體的適配接頭的另一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視剖視圖。圖8A示出了用于聯(lián)接三個(gè)絕緣導(dǎo)體的螺紋適配接頭的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視剖視圖。圖8B示出了用于聯(lián)接三個(gè)絕緣導(dǎo)體的焊接適配接頭的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視剖視圖。圖9示出了扭矩工具的一個(gè)實(shí)施例。圖10示出了可用于機(jī)械地壓實(shí)用來(lái)連接絕緣導(dǎo)體的適配接頭的夾緊組件的一個(gè)實(shí)施例。圖11示出了液壓壓實(shí)機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的部件分解圖。圖12示出了裝配的液壓壓實(shí)機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖13示出了在適配接頭和絕緣導(dǎo)體壓實(shí)之前，固定在夾緊組件中的適配接頭和絕緣導(dǎo)體的一個(gè)實(shí)施例。圖14示出了用于連接絕緣導(dǎo)體的適配接頭的又一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。圖15示出了適配接頭的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖，其具有利用插入件覆蓋的開(kāi)口。圖16示出了適配接頭的一個(gè)實(shí)施例，在套筒與絕緣導(dǎo)體的護(hù)套之間以及在絕緣導(dǎo)體的端部處具有電場(chǎng)減小特征。圖17示出了電場(chǎng)應(yīng)力減小裝置的一個(gè)實(shí)施例。圖18示出了一種適配接頭的剖視圖，這時(shí)絕緣導(dǎo)體正被移至該適配接頭中。圖19示出了一種適配接頭的剖視圖，其中絕緣導(dǎo)體在所述適配接頭內(nèi)部連接。圖20示出了適配接頭的又一個(gè)實(shí)施例的剖視圖，這時(shí)絕緣導(dǎo)體正被移至該適配接頭中。圖21示出了適配接頭的又一個(gè)實(shí)施例的剖視圖，其中絕緣導(dǎo)體在該適配接頭內(nèi)部連接。圖22示出了圍繞所連接絕緣導(dǎo)體的芯就位的電絕緣材料塊的一個(gè)實(shí)施例。圖23示出了圍繞所連接絕緣導(dǎo)體的芯就位的四個(gè)電絕緣材料塊的一個(gè)實(shí)施例。圖24示出了置于所連接絕緣導(dǎo)體之上的內(nèi)套筒的一個(gè)實(shí)施例。圖25示出了置于內(nèi)套筒和所連接絕緣導(dǎo)體之上的外套筒的一個(gè)實(shí)施例。圖26示出了壓縮之后絕緣導(dǎo)體的一個(gè)倒角端部的一個(gè)實(shí)施例。圖27示出了用于在絕緣導(dǎo)體的聯(lián)接部處壓實(shí)電絕緣材料的壓實(shí)裝置的第一半部的一個(gè)實(shí)施例。圖28示出了圍繞絕緣導(dǎo)體聯(lián)接在一起的裝置的一個(gè)實(shí)施例。
圖29示出了位于具有第一柱塞的裝置內(nèi)部的絕緣導(dǎo)體的側(cè)視圖，所述第一柱塞在具有露出芯的絕緣導(dǎo)體上方就位。圖30示出了位于具有第二柱塞的裝置內(nèi)部的絕緣導(dǎo)體的側(cè)視圖，所述第二柱塞在具有露出芯的絕緣導(dǎo)體上方就位。圖3IA-D示出了第二柱塞的其它實(shí)施例。圖32示出了一個(gè)實(shí)施例，其中裝置的第二半部被移除以便留下第一半部和圍繞絕緣導(dǎo)體之間的聯(lián)接部壓實(shí)的電絕緣材料。圖33示出了圍繞絕緣導(dǎo)體之間的聯(lián)接部成形的電絕緣材料的一個(gè)實(shí)施例。圖34示出了置于電絕緣材料之上的套筒的一個(gè)實(shí)施例。圖35不出了液壓壓機(jī)的一個(gè)實(shí)施例，該液壓壓機(jī)可用來(lái)向柱塞施加力以便液壓地壓實(shí)裝置內(nèi)部的電絕緣材料。圖36示出了用于圓周機(jī)械壓縮的套筒的一個(gè)實(shí)施例。圖37示出了在套筒和肋已經(jīng)沿圓周壓縮之后絕緣導(dǎo)體上的套筒的一個(gè)實(shí)施例。圖38示出了所連接絕緣導(dǎo)體上的加強(qiáng)套筒的一個(gè)實(shí)施例。圖39示出了用于聯(lián)接三個(gè)絕緣導(dǎo)體的適配接頭的另一個(gè)實(shí)施例的部件分解圖。圖40-47示出了用于將適配接頭安裝于絕緣導(dǎo)體的端部上的方法的一個(gè)實(shí)施例。圖48示出了可用于壓實(shí)電絕緣材料的壓實(shí)工具的一個(gè)實(shí)施例。圖49示出了可用于壓實(shí)電絕緣材料的另一種壓實(shí)工具的實(shí)施例。圖50示出了可用于最后壓實(shí)電絕緣材料的壓實(shí)工具的一個(gè)實(shí)施例。雖然本發(fā)明容許有各種修改形式和替代形式，但是在附圖中以示例方式顯示了其特定實(shí)施例，并且這里將對(duì)它們進(jìn)行詳細(xì)描述。附圖可不按比例繪制。應(yīng)可理解，附圖和關(guān)于其的詳細(xì)描述不旨在將本發(fā)明限制到所公開(kāi)的特定形式，而是相反，本發(fā)明將覆蓋全部落入由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的修改形式、等同形式和替代形式。
具體實(shí)施例方式下面的描述總體涉及用于處理地層中的烴的系統(tǒng)和方法。這樣的地層可進(jìn)行處理來(lái)產(chǎn)生烴產(chǎn)物、氫和其他產(chǎn)物?！敖涣麟?AC)”指隨時(shí)間變化的電流，其基本上以正弦方式改變方向。AC在鐵磁性導(dǎo)體中產(chǎn)生集膚效應(yīng)電流?！奥?lián)接”意思是一個(gè)或多個(gè)物體或部件之間的直接連接或間接連接(例如，一個(gè)或多個(gè)干涉連接)。術(shù)語(yǔ)“直接連接的”意思是物體和部件之間的直接連接，以使物體或部件彼此直接連接，從而使物體或部件以單點(diǎn)(“point of use”)方式操作?！暗貙印卑ㄒ粋€(gè)或多個(gè)含烴層、一個(gè)或多個(gè)非烴層、上覆巖層和/或下伏巖層?！盁N層”指地層中的含烴的層。烴層可包含非烴材料和烴材料?！吧细矌r層”和/或“下伏巖層”包含一種或多種不同類型的不可滲透材料。例如，上覆巖層和/或下伏巖層可包括巖石、頁(yè)巖、泥巖或濕/致密碳酸鹽。在就地?zé)崽幚砉に嚨囊恍?shí)施例中，上覆巖層和/或下伏巖層可包括在就地?zé)崽幚砉に囘^(guò)程中相對(duì)不可滲透并且不受溫度影響的一個(gè)含烴層或多個(gè)含烴層，所述就地?zé)崽幚砉に噷?dǎo)致上覆巖層和/或下伏巖層的多個(gè)含烴層的顯著的特性變化。例如，下伏巖層可包含頁(yè)巖或泥巖，但是下伏巖層在就地?zé)崽幚砉に囘^(guò)程中不允許被加熱到熱解溫度。在一些情況下，上覆巖層和/或下伏巖層可具有一定的滲透性。“地層流體”指存在于地層中的流體，并且可包括熱解流體、合成氣、活動(dòng)化烴和水(蒸汽)。地層流體可包括烴流體以及非烴流體。術(shù)語(yǔ)“活動(dòng)化流體”指含烴地層中的由于對(duì)地層的熱處理而能夠流動(dòng)的流體。“生產(chǎn)的流體”指從地層分離出的流體。“熱源”為用于基本上通過(guò)傳導(dǎo)和/或輻射熱傳遞向地層的至少一部分提供熱的任何系統(tǒng)。例如，熱源可包括導(dǎo)電材料和/或電加熱器，例如布置在電路中的導(dǎo)體和/或細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件、絕緣導(dǎo)體等。熱源可還包括通過(guò)在地層外部或地層中燃燒燃料產(chǎn)生熱的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以是表面燃燒器、井下氣體燃燒器、無(wú)焰分布型燃燒室和自然分布型燃燒室。在一些實(shí)施例中，提供到一個(gè)或多個(gè)熱源的熱或在一個(gè)或多個(gè)熱源中產(chǎn)生的熱可由其他能量源提供。其他能量源可直接加熱地層，或所述能量可施加到直接或間接加熱地層的傳遞介質(zhì)。應(yīng)可理解，將熱施加到地層的一個(gè)或多個(gè)熱源可使用不同的能源。因而，例如，對(duì)于指定的地層，一些熱源可從導(dǎo)電材料、電阻加熱器供熱，一些熱源可通過(guò)燃燒提供熱，一些熱源可從一種或多種其他能源(例如，化學(xué)反應(yīng)、太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)或其他可再生能源)提供熱?；瘜W(xué)反應(yīng)可包括放熱反應(yīng)(例如氧化反應(yīng))。熱源也可包括導(dǎo)電材料和/或加熱器，其向靠近和/或圍繞加熱位置例如加熱器井的區(qū)域提供熱?！凹訜崞鳌睘橛糜谠诰谢蚓矃^(qū)域附近產(chǎn)生熱的任何系統(tǒng)或熱源。加熱器可以是，但不限于，電加熱器、燃燒器、與地層中的材料或從地層生產(chǎn)的材料反應(yīng)的燃燒室，和/或其組合?！盁N”通常限定為主要由碳和氫原子形成的分子。烴也可包含其他元素，例如但不限于鹵素、金屬元素、氮、氧和/或硫。烴可以是，但不限于油母巖、浙青、焦浙青、石油、天然礦物蠟和石浙青。烴可位于地球中的礦物巖石中或與礦物基質(zhì)相鄰。基質(zhì)可包括但不限于沉積巖、砂、沉積石英巖、碳酸鹽、硅藻土和其他多孔介質(zhì)?！盁N流體”為包括烴的流體。烴流體可包括、夾帶非烴流體，或被夾帶在非烴流體中，所述非烴流體例如為氫、氮、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、水和氨水。“就地轉(zhuǎn)化工藝”指從熱源加熱含烴地層，來(lái)將地層的至少一部分的溫度升高至高于熱解溫度，以在地層中生成熱解流體的工藝?！熬偷?zé)崽幚砉に嚒敝甘褂脽嵩醇訜岷瑹N地層，來(lái)將地層的至少一部分的溫度升高至高于形成活動(dòng)化流體、導(dǎo)致含烴材料減粘裂化和/或熱解，從而在地層中產(chǎn)生活動(dòng)化流體、減粘裂化流體和/或熱解流體的溫度?！敖^緣導(dǎo)體”指能夠?qū)щ姴⑶艺w或部分由電絕緣材料覆蓋的任何細(xì)長(zhǎng)材料。“氮化物”指氮和周期表中的一種或多種其他元素的化合物。氮化物包括但不限于氮化硅、氮化硼或氮化鋁?！按┛住卑ü艿?、管、導(dǎo)管或其他流動(dòng)通道的壁中的允許流入或流出管道、管、導(dǎo)管或其他流動(dòng)通道的開(kāi)口、槽、孔或洞?！盁峤狻笔腔瘜W(xué)鍵由于熱的施加而斷開(kāi)。例如，熱解可包括只通過(guò)加熱將化合物轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N或多種其他物質(zhì)。熱可傳遞到地層的一部分來(lái)造成熱解。“熱解流體”或“熱解產(chǎn)物”指基本上在烴熱解過(guò)程中生成的流體。通過(guò)熱解反應(yīng)生成的流體可與地層中的其他流體混合?；旌衔飳⒈徽J(rèn)為是熱解流體或熱解產(chǎn)物。如本文所用，“熱解區(qū)”指地層的發(fā)生反應(yīng)來(lái)形成熱解流體的體積(例如，相對(duì)可滲透的地層，如浙青砂地層)。層的“厚度”指層的截面的厚度，其中，所述截面垂直于所述層的表面。術(shù)語(yǔ)“井筒”指地層中通過(guò)鉆井或?qū)⒐艿啦迦氲貙又行纬傻亩?。井筒可具有基本上圓形的橫截面，或其他橫截面形狀。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“井”和“開(kāi)口”，當(dāng)涉及地層中的開(kāi)口時(shí)，可與術(shù)語(yǔ)“井筒”互換使用。地層可以多種方式處理來(lái)產(chǎn)生很多不同的產(chǎn)品。在就地?zé)崽幚砉に囘^(guò)程中，不同的步驟或工藝可用于處理地層。在一些實(shí)施例中，地層的一個(gè)或多個(gè)部分通過(guò)溶液采礦來(lái)從所述部分分離出可溶礦物。溶液開(kāi)采礦物可在就地?zé)崽幚砉に囍?、過(guò)程中和/或之后進(jìn)行。在一些實(shí)施例中，正在進(jìn)行溶液采礦的一個(gè)或多個(gè)部分的平均溫度可保持低于約120。。。在一些實(shí)施例中，地層的一個(gè)或多個(gè)部分被加熱來(lái)從所述部分分離出水，和/或從所述部分分離出甲烷和其他揮發(fā)性烴。在一些實(shí)施例中，在水和揮發(fā)性烴分離出過(guò)程中，平均溫度可從環(huán)境溫度升高到低于約220°C的溫度。在一些實(shí)施例中，地層的一個(gè)或多個(gè)部分被加熱到允許地層中的烴運(yùn)動(dòng)和/或減粘裂化的溫度。在一些實(shí)施例中，地層的一個(gè)或多個(gè)部分的平均溫度升高到所述部分中的烴的活動(dòng)化溫度(例如，升高到在從100°C到250°C，從120°C到240°C，或從150°C到230°C的溫度范圍)。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)部分被加熱到允許地層中進(jìn)行熱解反應(yīng)的溫度。在一些實(shí)施例中，地層的一個(gè)或多個(gè)部分的平均溫度可升高到所述部分中的烴熱解的溫度(例如從230°C到900°C，從240°C到400°C或從250°C到350°C的溫度范圍)。使用多個(gè)熱源加熱含烴地層可能圍繞熱源形成熱梯度，所述熱源在期望加熱速率下將地層中的烴升高到期望溫度。通過(guò)為得到期望產(chǎn)物的活動(dòng)化溫度范圍和/或熱解溫度范圍的溫度升高速率可影響從含烴地層生產(chǎn)的地層流體的質(zhì)量和數(shù)量。將地層溫度緩慢升高通過(guò)活動(dòng)化溫度范圍和/或熱解溫度范圍，可允許從地層生產(chǎn)高質(zhì)量高API比重的烴。緩慢升高地層溫度通過(guò)活動(dòng)化溫度范圍和/或熱解溫度范圍可允許分離出存在于地層中的大量烴作為烴產(chǎn)物。在一些就地?zé)崽幚韺?shí)施例中，將地層的一部分加熱到期望溫度，而不是緩慢加熱通過(guò)一個(gè)溫度范圍。在一些實(shí)施例中，期望溫度為300°C，325°C或350°C?？蛇x擇其他溫度作為期望溫度。來(lái)自熱源的熱的疊加允許期望溫度在地層中相對(duì)快速并且高效地建立。可調(diào)節(jié)從熱源到地層的能量輸入，以將地層中的溫度基本上保持在期望溫度。可通過(guò)生產(chǎn)井從地層產(chǎn)生活動(dòng)化和/或熱解產(chǎn)物。在一些實(shí)施例中，將一個(gè)或多個(gè)部分的平均溫度升高到活動(dòng)化溫度，并且將烴從生產(chǎn)井生產(chǎn)。由于活動(dòng)化降低到低于選定值，因此可將一個(gè)或多個(gè)部分的平均溫度在生產(chǎn)之后升高到熱解溫度。在一些實(shí)施例中，可將一個(gè)或多個(gè)部分的平均溫度升高到熱解溫度而在達(dá)到熱解溫度之前沒(méi)有進(jìn)行太多生產(chǎn)?？赏ㄟ^(guò)生產(chǎn)井生產(chǎn)包括熱解產(chǎn)物的地層流體。在一些實(shí)施例中，在活動(dòng)化和/或熱解之后，可將一個(gè)或多個(gè)部分的平均溫度升高到足夠允許進(jìn)行合成氣生產(chǎn)的溫度。在一些實(shí)施例中，可將烴升高到足夠允許進(jìn)行合成氣生產(chǎn)的溫度，但是在達(dá)到足夠允許進(jìn)行合成氣生產(chǎn)的溫度之前沒(méi)有進(jìn)行太多生產(chǎn)。例如，合成氣可在約400°C到約1200°C，約500°C到約1100°C，或約550°C到約1000°C的溫度范圍
內(nèi)生成。產(chǎn)生合成氣的流體(例如蒸汽和/或水)可引入到所述部分中來(lái)產(chǎn)生合成氣。合成氣可從生產(chǎn)井生產(chǎn)。溶液采礦、分離出揮發(fā)性烴和水、使烴活動(dòng)化、熱解烴、產(chǎn)生合成氣和/或其他工藝可在就地?zé)崽幚砉に囘^(guò)程中進(jìn)行。在一些實(shí)施例中，一些工藝可在就地?zé)崽幚砉に囍筮M(jìn)行。這樣的步驟可包括但不限于，從處理過(guò)的部分回收熱、在之前處理過(guò)的部分中存儲(chǔ)流體(例如水和/或烴)和/或在之前處理過(guò)的部分中隔離二氧化碳。圖1示出了用于處理含烴地層的就地?zé)崽幚硐到y(tǒng)的一部分的實(shí)施例的示意圖。該就地?zé)崽幚硐到y(tǒng)可包括阻隔井200。阻隔井用于圍繞處理區(qū)域形成阻隔屏障。阻隔屏障抑制流體流入和/或流出處理區(qū)。阻隔井包括但不限于脫水井、真空井、捕集井、噴射井、灌漿井、冷凍井或其組合。在一些實(shí)施例中，阻隔井200為脫水井。脫水井可去除液體水和/或抑制液體水進(jìn)入待加熱的地層部分或到達(dá)正在加熱的地層。在圖1中所示的實(shí)施例中，阻隔井200顯示為僅沿?zé)嵩?02的一側(cè)延伸，但是阻隔井通常環(huán)繞用于或待用于加熱地層熱處理區(qū)的全部熱源202。熱源202放置在地層的至少一部分中。熱源202可包括加熱器，例如絕緣導(dǎo)體、管內(nèi)導(dǎo)體加熱器、表面燃燒器、無(wú)焰分布型燃燒室和/或自然分布型燃燒室。熱源202可還包括其他類型的加熱器。熱源202向地層的至少一部分提供熱，以加熱地層中的烴。能量可通過(guò)供給線路204提供到熱源202。供給線路204可根據(jù)用于加熱地層的一個(gè)熱源或多個(gè)熱源的類型以不同方式構(gòu)造。用于熱源的供給線路204可傳送用于電加熱器的電力，可輸送用于燃燒器的燃料，或輸送在地層中循環(huán)的換熱流體。在一些實(shí)施例中，用于就地?zé)崽幚砉に嚨碾娏捎梢粋€(gè)核電站或多個(gè)核電站提供。核電的使用可使得減少或消除從就地?zé)崽幚砉に嚺欧哦趸?。?dāng)加熱地層時(shí)，到地層中的熱輸入可造成地層膨脹和巖土力學(xué)移動(dòng)。熱源可在脫水步驟之前、與脫水步驟同時(shí)或在脫水過(guò)程中打開(kāi)。計(jì)算機(jī)模擬可為地層對(duì)加熱的響應(yīng)建模。計(jì)算機(jī)模擬可用來(lái)開(kāi)發(fā)用于啟動(dòng)地層中熱源的方式和時(shí)序，以使地層的巖土力學(xué)移動(dòng)不會(huì)不利地影響熱源、生產(chǎn)井和地層中的其他設(shè)備的功能。加熱地層可造成地層的滲透性和/或空隙率的提高。滲透性和/或空隙率的提高可能由于地層中的物質(zhì)因蒸發(fā)和分離出水、分離出烴和/或形成裂紋而減少造成。由于地層的提高的滲透性和空隙率，流體可更容易地在地層的被加熱部分中流動(dòng)。由于提高的滲透性和空隙率，地層的被加熱部分中的流體可穿過(guò)地層移動(dòng)相當(dāng)大的距離。所述相當(dāng)大的距離可超過(guò)1000m，取決于多種因素，例如地層的滲透性、流體的性能、地層的溫度、使流體移動(dòng)的壓力梯度。流體在地層中移動(dòng)相當(dāng)大距離的能力使生產(chǎn)井206能夠在地層中相對(duì)遠(yuǎn)地間隔開(kāi)。生產(chǎn)井206用于從地層分離出地層流體。在一些實(shí)施例中，生產(chǎn)井206包括熱源。生產(chǎn)井中的熱源可在生產(chǎn)井處或附近加熱地層的一個(gè)或多個(gè)部分。在一些就地?zé)崽幚砉に噷?shí)施例中，每米生產(chǎn)井的從生產(chǎn)井提供到地層的熱量小于每米熱源的從加熱地層的熱源施加到地層的熱量。從生產(chǎn)井施加到地層的熱可通過(guò)蒸發(fā)和分離出與生產(chǎn)井相鄰的液相流體，和/或通過(guò)形成宏觀和/或微觀裂紋來(lái)提高與生產(chǎn)井相鄰的地層滲透性，來(lái)提高與生產(chǎn)井相鄰的地層滲透性。
不止一個(gè)熱源可設(shè)置在生產(chǎn)井中。當(dāng)來(lái)自相鄰多個(gè)熱源的熱疊加將地層充分加熱，從而抵消通過(guò)使用生產(chǎn)井加熱地層提供的益處時(shí)，生產(chǎn)井下部中的熱源可關(guān)閉。在一些實(shí)施例中，在生產(chǎn)井下部中的熱源停止之后，生產(chǎn)井的上部中的熱源可保持打開(kāi)。生產(chǎn)井上部中的熱源可抑制地層流體的冷凝和回流。在一些實(shí)施例中，生產(chǎn)井206中的熱源允許地層流體以蒸汽相從地層分離出。在生產(chǎn)井處或穿過(guò)生產(chǎn)井提供加熱可:(1)當(dāng)生產(chǎn)流體靠近上覆巖層在生產(chǎn)井中移動(dòng)時(shí)，抑制這樣的生產(chǎn)流體的冷凝和/或回流，(2)提高到地層中的熱輸入，(3)與沒(méi)有熱源的生產(chǎn)井相比較，提高生產(chǎn)井的生產(chǎn)率，(4)抑制生產(chǎn)井中高碳數(shù)化合物(C6烴和更高碳數(shù)的烴)的冷凝，和/或(5)提高生產(chǎn)井處或附近的地層滲透性。地層中的地下壓力可對(duì)應(yīng)于地層中產(chǎn)生的流體壓力。當(dāng)?shù)貙拥谋患訜岵糠种械臏囟壬邥r(shí)，被加熱部分中的壓力可由于就地流體的熱膨脹、增多的流體產(chǎn)生和水的蒸發(fā)而增大。控制流體從地層分離出的速率可容許控制地層中的壓力。地層中的壓力可在多個(gè)不同位置處確定，例如生產(chǎn)井附近或生產(chǎn)井處、熱源附近或熱源處或監(jiān)測(cè)井處。在一些含烴地層中，從地層生產(chǎn)烴受到抑制，直到地層中的烴的至少一些已經(jīng)被活動(dòng)化和/或熱解。當(dāng)?shù)貙恿黧w具有選定質(zhì)量時(shí)，地層流體可從地層生產(chǎn)。在一些實(shí)施例中，選定質(zhì)量包括至少約20°，30°或40°的API比重。抑制生產(chǎn)直到至少一些烴被活動(dòng)化和/或熱解，可提高重?zé)N到輕烴的轉(zhuǎn)化。抑制初始生產(chǎn)可盡量減少?gòu)牡貙由a(chǎn)重?zé)N。大量重?zé)N的生產(chǎn)可能需要昂貴的設(shè)備，和/或縮短生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命。在一些含烴地層中，地層中的烴可在已經(jīng)在地層的被加熱部分中產(chǎn)生大的滲透性之前，被加熱到活動(dòng)化和/或熱解溫度。最初缺乏滲透性可抑制產(chǎn)生的流體輸送到生產(chǎn)井206。在初始加熱過(guò)程中，在靠近熱源處，地層中的流體壓力可增大。增大的流體壓力可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)熱源202釋放、監(jiān)測(cè)、改變和/或控制。例如，選定的熱源202或單獨(dú)的減壓井可包括減壓閥，其允許將一些流體從地層分離出。在一些實(shí)施例中，可允許由于活動(dòng)化流體、熱解流體或地層中產(chǎn)生的其他流體的膨脹產(chǎn)生的壓力提高，但是地層中不能存在通到生產(chǎn)井206的通路或任何其他壓力降。流體壓力可允許向靜巖壓力增大。當(dāng)流體接近靜巖壓力時(shí)，可在含烴地層中形成裂紋。例如，裂紋可在地層的被加熱部分中從熱源202向生產(chǎn)井形成。被加熱部分中裂紋的產(chǎn)生可釋放所述部分中的一些壓力。地層中的壓力可能必須保持在選定壓力以下，以抑制不期望的產(chǎn)物、上覆巖層或下伏巖層的斷裂和/或地層中烴的結(jié)焦。在到達(dá)活動(dòng)化和/或熱解溫度并且能夠從地層生產(chǎn)之后，地層中的壓力可改變，從而改變和/或控制生產(chǎn)的地層流體的組分，控制地層中可冷凝流體與不可冷凝流體相比的百分比，和/或控制正在生產(chǎn)的地層流體的API比重。例如，減小壓力可導(dǎo)致更大的可冷凝流體組分的生產(chǎn)?？衫淠黧w組分可包含更大百分比的烯烴。在一些就地?zé)崽幚砉に噷?shí)施例中，地層中的壓力可保持足夠高，以促進(jìn)具有大于20°的API比重的地層流體生產(chǎn)。在地層中保持增大的壓力可抑制就地?zé)崽幚磉^(guò)程中地層沉降。保持增大的壓力可減少或消除在表面處壓縮地層流體來(lái)在收集管中將流體輸送到處理設(shè)備的需要。在地層的被加熱部分中保持增大的壓力可令人驚奇地允許生產(chǎn)大量具有提高的質(zhì)量和相對(duì)低分子量的烴。壓力可保持為使得生產(chǎn)的地層流體具有最小量的高于選定碳數(shù)的化合物。選定碳數(shù)可最大為25,最大為20,最大為12,或最大為8。一些高碳數(shù)化合物可夾帶在地層中的蒸氣中，并且可隨蒸氣從地層分離出。在地層中保持增大的壓力可抑制高碳數(shù)化合物和/或多環(huán)烴化合物夾帶在蒸氣中。高碳數(shù)化合物和/或多環(huán)烴化合物可以液相保留在地層中非常長(zhǎng)時(shí)間。該非常長(zhǎng)時(shí)間可為化合物熱解提供充足時(shí)間，以形成較低碳數(shù)化合物。相對(duì)低分子量的烴的產(chǎn)生被認(rèn)為部分由于含烴地層的一部分中的氫的自動(dòng)產(chǎn)生和反應(yīng)。例如，保持增大的壓力可迫使熱解過(guò)程中產(chǎn)生的氫進(jìn)入地層中的液相。將所述部分加熱到熱解溫度范圍內(nèi)的溫度可將地層中的烴熱解來(lái)產(chǎn)生液相熱解流體。產(chǎn)生的液相熱解流體組分可包括雙鍵和/或基。液相中的氫(H2)可減少產(chǎn)生的熱解流體中的雙鍵，由此降低來(lái)自產(chǎn)生的熱解流體的長(zhǎng)鏈化合物的聚合或形成的可能性。另外，H2還可中和產(chǎn)生的熱解流體中的基。液相中的H2可抑制產(chǎn)生的熱解流體彼此反應(yīng)和/或與地層中的其他化合物反應(yīng)。從生產(chǎn)井206生產(chǎn)的地層流體可通過(guò)收集管208傳輸?shù)教幚碓O(shè)備210。地層流體也可從熱源202生產(chǎn)。例如，流體可從熱源202生產(chǎn)來(lái)控制與所述熱源相鄰的地層中的壓力。從熱源202生產(chǎn)的流體可通過(guò)導(dǎo)管或管路輸送到收集管208，或生產(chǎn)流體可通過(guò)導(dǎo)管或管路直接輸送到處理設(shè)備210。處理設(shè)備210可包括分離裝置、反應(yīng)裝置、提升裝置、燃料電池、渦輪機(jī)、存儲(chǔ)容器和/或用于處理生產(chǎn)地層流體的其他系統(tǒng)和裝置。所述處理設(shè)備可形成來(lái)自從地層生產(chǎn)的烴的至少一部分的輸送燃料。在一些實(shí)施例中，輸送燃料可以是噴射燃料，例如JP-8。絕緣導(dǎo)體可用作加熱器或熱源的電加熱器元件。絕緣導(dǎo)體可包括由電絕緣體圍繞的內(nèi)部電導(dǎo)體(芯)，和外部電導(dǎo)體(護(hù)套)。電絕緣體可包括礦物絕緣材料(例如氧化鎂)或其他電絕緣材料。在一些實(shí)施例中，絕緣導(dǎo)體放置在含烴地層中的開(kāi)口中。一些實(shí)施例中，絕緣導(dǎo)體放置在含烴地層中的裸眼開(kāi)口中。將絕緣導(dǎo)體放置在含烴地層中的裸眼開(kāi)口內(nèi)可使熱通過(guò)輻射以及傳導(dǎo)從絕緣導(dǎo)體傳遞到地層。使用裸眼開(kāi)口可便于絕緣導(dǎo)體從井取回，如果需要的話。在一些實(shí)施例中，絕緣導(dǎo)體放置在地層中的套管中，可固牢在地層中，或可使用砂、碎石或其他填料裝填入開(kāi)口中。絕緣導(dǎo)體可支撐在設(shè)置在開(kāi)口中的支撐構(gòu)件上。支撐構(gòu)件可以是電纜、桿或管道(例如導(dǎo)管)。支撐構(gòu)件可由金屬、陶瓷、無(wú)機(jī)材料或其組合制成。由于在使用過(guò)程中支撐構(gòu)件的部分可暴露于地層流體和加熱，因此支撐構(gòu)件可耐化學(xué)物質(zhì)和/或耐熱。系繩、點(diǎn)焊和/或其他類型的連接器可用于將絕緣導(dǎo)體在沿絕緣導(dǎo)體長(zhǎng)度的不同位置處聯(lián)接到支撐構(gòu)件。支撐構(gòu)件可在地層上表面處附接到井口。在一些實(shí)施例中，絕緣導(dǎo)體具有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，從而不需要支撐構(gòu)件。絕緣導(dǎo)體可在很多情況下具有至少一些柔性，以在經(jīng)受溫度變化時(shí)防止熱膨脹損壞。在一些實(shí)施例中，絕緣導(dǎo)體在沒(méi)有支撐構(gòu)件和/或扶正器的情況下放置在井筒中。沒(méi)有支撐構(gòu)件和/或扶正器的絕緣導(dǎo)體可具有抑制絕緣導(dǎo)體在使用過(guò)程中故障的耐熱和耐蝕、蠕變強(qiáng)度、長(zhǎng)度、厚度(直徑)和冶金性能的適當(dāng)組合。圖2示出了絕緣導(dǎo)體212的一個(gè)實(shí)施例的端部的立體視圖。絕緣導(dǎo)體212可具有任何期望的橫截面形狀，例如但是不限于圓形(圖2中所示)、三角形、橢圓形、矩形、六邊形或不規(guī)則形狀。在一些實(shí)施例中，絕緣導(dǎo)體212包括芯214、電絕緣體216和護(hù)套218。芯214可在電流通過(guò)所述芯時(shí)電阻加熱。交變或隨時(shí)間變化的電流和/或直流可用于向芯214提供功率，以使芯電阻加熱。在一些實(shí)施例中，電絕緣體216抑制向護(hù)套218的電流泄漏和電弧放電。電絕緣體216可將芯214中產(chǎn)生的熱量熱傳導(dǎo)到護(hù)套218。護(hù)套218可向地層輻射或傳導(dǎo)熱。在一些實(shí)施例中，絕緣導(dǎo)體212長(zhǎng)度為1000米或更長(zhǎng)。較長(zhǎng)或較短的絕緣導(dǎo)體也可用于滿足特定應(yīng)用的需要。絕緣導(dǎo)體212的芯214、電絕緣體216和護(hù)套218的尺寸可選擇成使絕緣導(dǎo)體具有足夠的強(qiáng)度來(lái)甚至在上限工作溫度下仍能夠自支撐。這樣的絕緣導(dǎo)體可從井口或設(shè)置在上覆巖層和含烴地層之間的界面附近的支架懸掛，而無(wú)需與絕緣導(dǎo)體一起延伸到含烴地層中的支撐構(gòu)件。絕緣導(dǎo)體212可設(shè)計(jì)用于在高可達(dá)約1650瓦/米或更高的功率水平下操作。在一些實(shí)施例中，當(dāng)加熱地層時(shí)，絕緣導(dǎo)體212在約500瓦/米和約1150瓦/米之間的功率水平下操作。絕緣導(dǎo)體212可設(shè)計(jì)成使通常操作溫度下的最大電壓水平不使電絕緣體216產(chǎn)生顯著的熱和/或電擊穿。絕緣導(dǎo)體212可設(shè)計(jì)成使護(hù)套218不超過(guò)將導(dǎo)致護(hù)套材料耐蝕性能顯著降低的溫度。在一些實(shí)施例中，絕緣導(dǎo)體212可設(shè)計(jì)成達(dá)到在約650°C和約900°C之間的范圍內(nèi)的溫度?？尚纬删哂衅渌僮鞣秶慕^緣導(dǎo)體來(lái)滿足特定操作要求。圖2示出了具有單個(gè)芯214的絕緣導(dǎo)體212。在一些實(shí)施例中，絕緣導(dǎo)體212具有兩個(gè)或更多個(gè)芯214。例如，單個(gè)絕緣導(dǎo)體可具有三個(gè)芯。芯214可由金屬或其他導(dǎo)電材料制成。用于形成芯214的金屬可包括但不限于鎳鉻合金、銅、鎳、碳鋼、不銹鋼及其組合。在一些實(shí)施例中，芯214選擇成具有一定直徑和在操作溫度下的電阻率以使得其由歐姆定律得到的電阻使其在電學(xué)方面和結(jié)構(gòu)方面穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)選擇的每米功耗、加熱器長(zhǎng)度和/或芯材料允許的最大電壓。在一些實(shí)施例中，芯214沿絕緣導(dǎo)體212由不同的材料制成。例如，芯214的第一部分可由電阻比所述芯的第二部分低得多的材料制成。第一部分可與不需要加熱到與第二地層一樣高溫度的地層相鄰放置，所述第二地層與第二部分相鄰。芯214的各個(gè)部分的電阻率可通過(guò)具有可變直徑和/或通過(guò)具有由不同材料制成的多個(gè)芯部分來(lái)調(diào)節(jié)。電絕緣體216可由多種材料制成。通常使用的粉末可包括但不限于，MgO，Al2O3,氧化鋯，BeO，尖晶石的不同的化學(xué)變體，及其組合。MgO可提供良好的熱傳導(dǎo)性和電絕緣性能。期望的電絕緣性能包括低漏電流和高介電強(qiáng)度。低漏電流降低熱擊穿的可能性，高介電強(qiáng)度降低跨過(guò)絕緣體電弧放電的可能性。如果漏電流造成絕緣體的溫度漸進(jìn)升高，則可能發(fā)生熱擊穿，還導(dǎo)致跨過(guò)絕緣體電弧放電。護(hù)套218可以是外金屬層或?qū)щ妼?。護(hù)套218可與熱地層流體處于接觸。護(hù)套218可由在高溫度下具有高耐腐蝕性的材料制成。可用于護(hù)套218的期望操作溫度范圍的合金包括但不限于 304 不銹鋼、310 不銹鋼、Incoloy 800 和Inconel 600 (Inco AlloysInternational, Huntington, West Virginia, U.S.A.)。護(hù)套 218 的厚度可能必須在熱和腐蝕性環(huán)境中足夠持續(xù)三到十年。護(hù)套218的厚度可通常在約Imm和約2.5_之間變化。例如，1.3_厚的310不銹鋼外層可用作護(hù)套218，以提供持續(xù)超過(guò)3年的對(duì)地層被加熱區(qū)中的硫蝕的良好的化學(xué)耐性。較大或較小的護(hù)套厚度可用于滿足特定的應(yīng)用要求。
一個(gè)或多個(gè)絕緣導(dǎo)體可放置在地層中的開(kāi)口中，以形成一個(gè)熱源或多個(gè)熱源。電流可傳送到開(kāi)口中每一個(gè)導(dǎo)體來(lái)加熱地層?；蛘撸娏骺蓚魉屯ㄟ^(guò)開(kāi)口中的選定絕緣導(dǎo)體。不使用的導(dǎo)體可用作備用加熱器。絕緣導(dǎo)體可以任何便利方式電聯(lián)接到電源。絕緣導(dǎo)體的每一端可聯(lián)接到穿過(guò)井口的引入電纜。這樣的結(jié)構(gòu)通常具有設(shè)置在熱源底部附近的180°彎折(“急轉(zhuǎn)彎”彎折)或拐彎部分。包括180°彎折或拐彎部分的絕緣導(dǎo)體可不需要底部端子，但是180°彎折或拐彎部分可能是加熱器中的電和/或結(jié)構(gòu)弱點(diǎn)。絕緣導(dǎo)體可串聯(lián)、并聯(lián)或以串并聯(lián)混合方式電聯(lián)接在一起。在熱源的一些實(shí)施例中，電流可傳送到絕緣導(dǎo)體的導(dǎo)體中，并且可通過(guò)在熱源底部處將芯214連接到護(hù)套218 (圖2中所示)而通過(guò)絕緣導(dǎo)體的護(hù)套返回。在一些實(shí)施例中，三個(gè)絕緣導(dǎo)體212以3相Y形結(jié)構(gòu)電聯(lián)接到電源。圖3示出了地下地層中的開(kāi)口內(nèi)以Y形結(jié)構(gòu)連接的三個(gè)絕緣導(dǎo)體的實(shí)施例。圖4示出了可從地層中的開(kāi)口 220取出的三個(gè)絕緣導(dǎo)體212的實(shí)施例。Y形結(jié)構(gòu)中的三個(gè)絕緣導(dǎo)體不需要底部連接。或者，Y形結(jié)構(gòu)的全部三個(gè)絕緣導(dǎo)體可在開(kāi)口的底部附近連接在一起。所述連接可直接在絕緣導(dǎo)體的加熱部分的端部處或在冷引線(較小電阻部分)的端部處形成，其中所述冷引線在絕緣導(dǎo)體的底部處聯(lián)接到加熱部分。底部連接可使用絕緣體填充或密封的罐或使用環(huán)氧樹脂填充的罐制得。該絕緣體可以是與用作電絕緣材料的絕緣體相同的組分。圖3和4中示出的三個(gè)絕緣導(dǎo)體212可使用扶正器224連接到支撐構(gòu)件222。或者，絕緣導(dǎo)體212可使用金屬帶直接捆綁到支撐構(gòu)件222。扶正器224可使絕緣導(dǎo)體212在支撐構(gòu)件222上保持在位和/或抑制絕緣導(dǎo)體212在支撐構(gòu)件222上的移動(dòng)。扶正器224可由金屬、陶瓷或其組合制成。金屬可以是不銹鋼或能夠耐腐蝕和高溫環(huán)境的任何其他類型的金屬。在一些實(shí)施例中，扶正器224為以小于約6m的距離焊接到支撐構(gòu)件的彎曲金屬條帶。用于扶正器224中的陶瓷可以是，但不限于Al2O3,MgO或其他電絕緣體。扶正器224可在支撐構(gòu)件222上保持絕緣導(dǎo)體212的位置，以使絕緣導(dǎo)體的移動(dòng)在絕緣導(dǎo)體的操作溫度下受到抑制。絕緣導(dǎo)體212也可有些柔性，以經(jīng)受加熱過(guò)程中支撐構(gòu)件222的膨脹。支撐構(gòu)件222、絕緣導(dǎo)體212和扶正器224可放置在烴層226的開(kāi)口 220中。絕緣導(dǎo)體212可使用冷引線230聯(lián)接到底部導(dǎo)體接合部228。底部導(dǎo)體接合部228可將每一個(gè)絕緣導(dǎo)體212彼此電聯(lián)接。底部導(dǎo)體接合部228可包括導(dǎo)電但是在開(kāi)口 220中的溫度下不熔化的材料。冷引線230可以是具有比絕緣導(dǎo)體212更低電阻的絕緣導(dǎo)體。引入導(dǎo)體232可聯(lián)接到井口 234，以向絕緣導(dǎo)體212提供電力。引入導(dǎo)體232可由相對(duì)低電阻的導(dǎo)體制成，以使相對(duì)很少的熱由于電流通過(guò)引入導(dǎo)體而產(chǎn)生。在一些實(shí)施例中，引入導(dǎo)體為橡膠或聚合物絕緣的多股銅線。在一些實(shí)施例中，引入導(dǎo)體為具有銅芯的礦物絕緣導(dǎo)體。引入導(dǎo)體232可在表面236處通過(guò)設(shè)置在上覆巖層238和表面236之間的密封凸緣聯(lián)接到井口 234。密封凸緣可抑制流體從開(kāi)口 220漏出到表面236。在一些實(shí)施例中，引入導(dǎo)體232使用過(guò)渡導(dǎo)體240聯(lián)接到絕緣導(dǎo)體212。過(guò)渡導(dǎo)體240可為絕緣導(dǎo)體212的較小電阻部分。過(guò)渡導(dǎo)體240可稱為絕緣導(dǎo)體212的“冷引線”。過(guò)渡導(dǎo)體240可設(shè)計(jì)成每單位長(zhǎng)度消耗絕緣導(dǎo)體212的主加熱部分每單位長(zhǎng)度中消耗功率的約十分之一到約五分之一的功率。過(guò)渡導(dǎo)體240可通常在約1.5m和約15m之間，但是可使用更短或更長(zhǎng)的長(zhǎng)度來(lái)適應(yīng)特定應(yīng)用要求。在一個(gè)實(shí)施例中，過(guò)渡導(dǎo)體240的導(dǎo)體為銅。過(guò)渡導(dǎo)體240的電絕緣體可以是與主加熱部分中所用的相同類型的電絕緣體。過(guò)渡導(dǎo)體240的護(hù)套可由耐蝕材料制成。在一些實(shí)施例中，過(guò)渡導(dǎo)體240通過(guò)接合接頭或其他聯(lián)接接頭而聯(lián)接到引入導(dǎo)體232。接合接頭也可用于將過(guò)渡導(dǎo)體240聯(lián)接到絕緣導(dǎo)體212。接合接頭可必須耐受等于目標(biāo)區(qū)操作溫度的一半的溫度。接合接頭中的電絕緣材料的密度應(yīng)在很多情況下足夠高以耐受所需溫度和操作電壓。在一些實(shí)施例中，如圖3中所示，填料242設(shè)置在上覆巖層套管244和開(kāi)口 220之間。在一些實(shí)施例中，增強(qiáng)材料246可將上覆巖層套管244固定到上覆巖層238。填料242可抑制流體從開(kāi)口 220流動(dòng)到表面236。增強(qiáng)材料246可包括例如與用于提高高溫性能的硅砂粉混合的G級(jí)或H級(jí)波特蘭水泥、爐渣或硅砂粉和/或其混合物。在一些實(shí)施例中，增強(qiáng)材料246徑向延伸約5cm到約25cm的寬度。如圖3和4中所示，支撐構(gòu)件222和引入導(dǎo)體232可在地層的表面236處聯(lián)接到井口 234。表面導(dǎo)體248可圍繞增強(qiáng)材料246并連接至井口 234。表面導(dǎo)體的實(shí)施例可延伸到地層中的開(kāi)口內(nèi)約3m到約515m的深度?；蛘?表面導(dǎo)體可延伸到地層中約9m的深度。電流可從電源提供到絕緣導(dǎo)體212，從而由于絕緣導(dǎo)體的電阻而產(chǎn)生熱。從三個(gè)絕緣導(dǎo)體212產(chǎn)生的熱可在開(kāi)口 220中傳遞來(lái)加熱烴層226的至少一部分。由絕緣導(dǎo)體212產(chǎn)生的熱可加熱含烴地層的至少一部分。在一些實(shí)施例中，基本上通過(guò)產(chǎn)生的熱向地層的輻射來(lái)將熱傳遞到地層。由于開(kāi)口中存在氣體，因此一些熱可通過(guò)熱的傳導(dǎo)或?qū)α鱾鬟f。開(kāi)口可以是裸眼開(kāi)口，如圖3和4中所示。裸眼開(kāi)口消除了與將加熱器熱固牢到地層相關(guān)的成本，與裝套管相關(guān)的成本，和/或?qū)⒓訜崞鞣庋b在孔中的成本。另外，通過(guò)輻射進(jìn)行的熱傳遞通常比通過(guò)傳導(dǎo)更高效，因此加熱器可在裸眼井筒中在較低的溫度下操作。熱源初始操作過(guò)程中的傳導(dǎo)熱傳遞可通過(guò)在開(kāi)口中添加氣體增強(qiáng)。氣體可保持在高可達(dá)約27巴絕對(duì)壓力的壓力下。氣體可包括但不限于二氧化碳和/或氦。裸眼井筒中的絕緣導(dǎo)體加熱器可有利地自由膨脹或收縮，以適應(yīng)熱膨脹和收縮。絕緣導(dǎo)體加熱器可有利地可從裸眼井筒取出或再布署。在一些實(shí)施例中，絕緣導(dǎo)體加熱器組件使用卷繞組件安裝或取出。不止一個(gè)卷繞組件可用于同時(shí)安裝絕緣導(dǎo)體和支撐構(gòu)件。或者，支撐構(gòu)件可使用盤管裝置安裝。加熱器可被展開(kāi)，并且在支架插入井中時(shí)連接到支架。電加熱器和支撐構(gòu)件可從卷繞組件展開(kāi)。襯墊可沿支撐構(gòu)件的長(zhǎng)度聯(lián)接到支撐構(gòu)件和加熱器。其他卷繞組件可用于其他電加熱器元件。限溫加熱器可呈在某些溫度下為加熱器提供自動(dòng)限溫性能的構(gòu)造和/或可包括在某些溫度下為加熱器提供自動(dòng)限溫性能的材料。限溫加熱器的實(shí)例可見(jiàn)于以下美國(guó)專利:授予Wellington等人的美國(guó)專利N0.6, 688, 387、授予Sumnu-Dindoruk等人的美國(guó)專利 N0.6, 991, 036、授予 Karanikas 等人的美國(guó)專利 N0.6, 698, 515、授予 Wellington等人的美國(guó)專利N0.6，880，633、授予Rouffignac等人的美國(guó)專利N0.6，782，947、授予Vinegar等人的美國(guó)專利N0.6, 991, 045、授予Vinegar等人的美國(guó)專利N0.7, 073, 578、授予Vinegar等人的美國(guó)專利N0.7, 121, 342、授予Fairbanks的美國(guó)專利N0.7, 320, 364、授予McKinzie等人的美國(guó)專利N0.7，527，094、授予Mo等人的美國(guó)專利N0.7，584，789、授予Hinson等人的美國(guó)專利N0.7，533，719和授予Miller等人的美國(guó)專利N0.7，562，707，以及Vinegar等人的美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2009-0071652、Burns等人的美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2009-0189617、Prince-Wright等人的美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2010-0071903和Nguyen等人的美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2010-009613。限溫加熱器的尺寸適于利用AC頻率(例如60Hz AC)或利用調(diào)制DC電流操作。 在一些實(shí)施例中，鐵磁性材料用于限溫加熱器中。鐵磁性材料在材料的居里溫度和/或相變溫度范圍或附近可自我限制溫度，以便當(dāng)時(shí)變電流施加于材料時(shí)提供減少的熱量。在一些實(shí)施例中，鐵磁性材料在選定溫度下自我限制限溫加熱器的溫度，該選定溫度近似為居里溫度和/或在相變溫度范圍中。在一些實(shí)施例中，選定溫度在相變溫度范圍和/或居里溫度的大約35°C內(nèi)，大約25°C內(nèi)，大約20°C內(nèi)，或者大約10°C內(nèi)。在一些實(shí)施例中，鐵磁性材料與其它材料(例如高傳導(dǎo)性材料、高強(qiáng)度材料、耐腐蝕材料或其組合)聯(lián)接以便提供各種電和/或機(jī)械性能。限溫加熱器的一些部件可具有比限溫加熱器的其它部件低的電阻(通過(guò)不同幾何形狀和/或通過(guò)使用不同鐵磁性和/或非鐵磁性材料所引起)。使得限溫加熱器的部件具有各種材料和/或尺寸，就容許得到來(lái)自加熱器的每個(gè)部件的期望熱輸出。 限溫加熱器可比其它加熱器更可靠。限溫加熱器可較不易于由于地層中的熱點(diǎn)而損壞或失效。在一些實(shí)施例中，限溫加熱器容許基本上均勻加熱地層。在一些實(shí)施例中，限溫加熱器能夠通過(guò)沿著加熱器的整個(gè)長(zhǎng)度在更高的平均熱輸出下操作而更有效地加熱地層。限溫加熱器沿著加熱器的整個(gè)長(zhǎng)度在更高的平均熱輸出下操作，這是因?yàn)槿绻刂訜崞鞯娜我稽c(diǎn)的溫度超過(guò)或即將超過(guò)加熱器的最高操作溫度，送往加熱器的功率不必被降低到整個(gè)加熱器的程度，而典型的恒定瓦特?cái)?shù)加熱器就是這樣。來(lái)自限溫加熱器的接近加熱器的居里溫度和/或相變溫度范圍的部分的熱輸出自動(dòng)地降低，而不需要對(duì)施加至加熱器的時(shí)變電流進(jìn)行受控制的調(diào)節(jié)。由于限溫加熱器的部分的電性能(例如電阻)的變化，熱輸出自動(dòng)地降低。因此，在加熱過(guò)程的更大部分期間，通過(guò)限溫加熱器供應(yīng)更多功率。在一些實(shí)施例中，當(dāng)限溫加熱器通過(guò)時(shí)變電流供能時(shí)，包括限溫加熱器的系統(tǒng)首先提供第一熱輸出，然后在接近加熱器的電阻部分的相變溫度范圍和/或居里溫度時(shí)，在加熱器的電阻部分的相變溫度范圍和/或居里溫度，或者在加熱器的電阻部分的相變溫度范圍和/或居里溫度以上，提供降低的(第二熱輸出)熱輸出。第一熱輸出為在一定溫度下的熱輸出，在該溫度以下，限溫加熱器開(kāi)始自我限制。在一些實(shí)施例中，第一熱輸出為在限溫加熱器中的鐵磁性材料的居里溫度和/或相變溫度范圍以下大約50°C的溫度，以下大約75°C的溫度，以下大約100°C的溫度或以下大約125°C的溫度的熱輸出。限溫加熱器可通過(guò)在井口供應(yīng)的時(shí)變電流(交流電流或調(diào)制直流電流)供能。井口可包括電源及用于向限溫加熱器供給功率的其它部件(例如調(diào)制部件、變壓器和/或電容器)。限溫加熱器可為用于加熱地層的一部分的許多加熱器之一。在一些實(shí)施例中，限溫加熱器包括當(dāng)時(shí)變電流施加于導(dǎo)體時(shí)用作趨膚效應(yīng)或鄰近效應(yīng)加熱器的導(dǎo)體。趨膚效應(yīng)限制進(jìn)入導(dǎo)體內(nèi)部的電流透入深度。對(duì)于鐵磁性材料，趨膚效應(yīng)由導(dǎo)體的磁導(dǎo)率控制。鐵磁性材料的相對(duì)磁導(dǎo)率通常介于10至1000之間(例如，鐵磁性材料的相對(duì)磁導(dǎo)率通常為至少10，并且可為至少50、100、500、1000或更大)。隨著鐵磁性材料的溫度升高到居里溫度或者相變溫度范圍以上，和/或隨著施加的電流增加，鐵磁性材料的磁導(dǎo)率顯著地減小并且趨膚深度快速地?cái)U(kuò)大(例如，趨膚深度作為磁導(dǎo)率的平方根倒數(shù)擴(kuò)大)。在居里溫度相變溫度范圍或其附近或以上，和/或隨著施加的電流增加，磁導(dǎo)率的減小導(dǎo)致導(dǎo)體的交流電流或調(diào)制直流電阻減小。當(dāng)限溫加熱器由基本上恒流電源驅(qū)動(dòng)時(shí)，加熱器的接近、達(dá)到或在居里溫度和/或相變溫度范圍以上的部分可具有減小的散熱。限溫加熱器的并未在居里溫度和/或該相變溫度范圍或附近的部分可通過(guò)趨膚效應(yīng)加熱來(lái)控制，所述趨膚效應(yīng)加熱容許加熱器由于更高的電阻負(fù)載而具有高散熱。使用限溫加熱器加熱地層中的烴的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為導(dǎo)體在期望的溫度操作范圍中被選擇成具有居里溫度和/或相變溫度范圍。在期望操作溫度范圍內(nèi)操作容許相當(dāng)大的熱注入地層同時(shí)保持限溫加熱器及其它設(shè)備的溫度低于設(shè)計(jì)極限溫度。設(shè)計(jì)極限溫度為例如腐蝕、蠕變和/或變形之類的性能受到不利影響的溫度。限溫加熱器的限溫性能防止在鄰近地層中的低導(dǎo)熱性“熱點(diǎn)”處發(fā)生加熱器過(guò)熱或燒毀。在一些實(shí)施例中，限溫加熱器能夠降低或控制熱輸出和/或承受在高于25 V、37°C、100°C、250 V、500 V、700 V、800 V、900 V、或更高高達(dá)1131°C的溫度的熱，取決于用于加熱器的材料。與恒定瓦特?cái)?shù)加熱器相比，限溫加熱器容許更多的熱注入地層中，這是因?yàn)橄逌丶訜崞鞯哪芰枯斎氩槐匾欢ū幌拗朴谶m應(yīng)鄰近加熱器的低熱傳導(dǎo)性區(qū)域。例如，在綠河(Green River)油頁(yè)巖中，最低含量油頁(yè)巖層和最高含量油頁(yè)巖層的熱導(dǎo)率相差至少3倍。當(dāng)加熱這種地層時(shí)，利用限溫加熱器比利用常規(guī)型加熱器將顯著更多的熱傳遞至地層，該常規(guī)型加熱器受到低熱傳導(dǎo)性層處的溫度限制。沿著常規(guī)型加熱器的整個(gè)長(zhǎng)度的熱輸出需要適應(yīng)低熱傳導(dǎo)性層，以便使得加熱器不會(huì)在低熱傳導(dǎo)性層處過(guò)熱和燒毀。對(duì)于限溫加熱器，鄰近在高溫下的低熱傳導(dǎo)性層處的熱輸出將減小，但是并未在高溫下的限溫加熱器的其余部分仍將提供高熱輸出。因?yàn)橛糜诩訜釤N地層的加熱器通常具有長(zhǎng)的長(zhǎng)度(例如至少10m、100m、300m、500m、lkm或更多高達(dá)大約IOkm),限溫加熱器的長(zhǎng)度的大部分可在居里溫度和/或相變溫度范圍以下操作，同時(shí)只有少數(shù)部分在限溫加熱器的居里溫度和/或相變溫度范圍或附近。使用限溫加熱器容許有效傳熱至地層。有效傳熱容許減少加熱地層至要求的溫度需要的時(shí)間。例如，當(dāng)利用常規(guī)型恒定瓦特?cái)?shù)加熱器使用12m加熱器井距時(shí)，在綠河油頁(yè)巖中，熱解通常需要加熱9.5年至10年。對(duì)于相同的加熱器間距，限溫加熱器可容許更大平均熱輸出同時(shí)保持加熱器設(shè)備溫度低于設(shè)備設(shè)計(jì)限制溫度。利用由限溫加熱器提供的比由恒定瓦特?cái)?shù)加熱器提供的較低平均熱輸出更大的平均熱輸出，在地層中的熱解可在更早的時(shí)間發(fā)生。例如，在綠河油頁(yè)巖中，利用12m加熱器井間距，使用限溫加熱器時(shí)熱解可在5年后發(fā)生。限溫加熱器抑制在加熱器井太密集的情況下由于不準(zhǔn)確的井間距設(shè)定或鉆井而造成的熱點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，限溫加熱器容許對(duì)于間距太遠(yuǎn)的加熱器井隨著時(shí)間的過(guò)去增加功率輸出，或者對(duì)于間隔太密集的加熱器井限制功率輸出。限溫加熱器還在鄰近上覆巖層和下伏巖層的區(qū)域中提供更多的功率以便補(bǔ)償在該區(qū)域中的溫度損失。限溫加熱器可有利地用于許多類型的地層中。例如，在焦油砂礦地層或者含重質(zhì)烴類的相對(duì)可滲透性巖層中，可以使用限溫加熱器來(lái)提供可控制的低溫輸出，以便減小流體粘度、使流體活動(dòng)化、和/或在井眼或其附近或在地層中增強(qiáng)流體的徑向流動(dòng)。可以使用限溫加熱器來(lái)防止由于地層的附近井眼區(qū)域的過(guò)熱引起的過(guò)多焦炭形成。在一些實(shí)施例中，使用限溫加熱器消除或減少了對(duì)于價(jià)格昂貴的溫度控制電路的需要。例如，使用限溫加熱器消除或減少了對(duì)進(jìn)行溫度測(cè)井的需要和/或?qū)κ褂眉訜崞魃系墓潭犭娕紒?lái)監(jiān)控?zé)狳c(diǎn)處的可能過(guò)熱的需要。
限溫加熱器可用于導(dǎo)管內(nèi)裝導(dǎo)體型加熱器。在導(dǎo)管內(nèi)裝導(dǎo)體型加熱器的一些實(shí)施例中，電阻熱的大部分在導(dǎo)體中產(chǎn)生，并且熱量輻射、傳導(dǎo)和/或?qū)α鞯貍鬟f至管道。在導(dǎo)管內(nèi)裝導(dǎo)體型加熱器的一些實(shí)施例中，大部分電阻熱在管道中產(chǎn)生。在一些實(shí)施例中，較薄的導(dǎo)電層用來(lái)在高達(dá)鐵磁性導(dǎo)體的居里溫度和/或相變溫度范圍或其附近的溫度的溫度下提供限溫加熱器的電阻熱輸出的大部分。此類限溫加熱器可用作絕緣導(dǎo)體加熱器中的加熱構(gòu)件。絕緣導(dǎo)體加熱器的加熱構(gòu)件可位于外鞘內(nèi)部，在該外鞘與加熱構(gòu)件之間具有絕緣層。用于地下應(yīng)用中例如在一些應(yīng)用中加熱含烴地層的礦物絕緣(MI)電纜(絕緣導(dǎo)體)較長(zhǎng)，可具有較大的外徑，并且可在比MI電纜行業(yè)中通常的電壓和溫度更高的電壓和溫度下操作。對(duì)于這些地下應(yīng)用，需要鄰近多個(gè)MI電纜以制造具有足夠長(zhǎng)度的MI電纜，從而到達(dá)高效加熱地下所需的深度和距離，并且將具有不同功能的節(jié)段連接，例如連接到加熱器部分的引入電纜。這樣的長(zhǎng)加熱器還需要更高的電壓，以將足夠的功率提供給加熱器的最遠(yuǎn)端。傳統(tǒng)的MI電纜接合接頭設(shè)計(jì)通常不適用于高于1000伏，高于1500伏或高于2000伏的電壓，并且在高溫下，例如高于650°C (約1200 °F)、高于700°C (約1290 °F)或高于SOO0C (約1470 T)的高溫下，不可能長(zhǎng)時(shí)間操作而沒(méi)有故障。這樣的高壓、高溫應(yīng)用通常需要接合接頭中的礦物絕緣材料的密實(shí)度盡可能接近或高于絕緣導(dǎo)體(MI電纜)自身中的密實(shí)度水平。用于一些應(yīng)用的MI電纜的相對(duì)大的外徑和長(zhǎng)的長(zhǎng)度需要電纜在水平取向時(shí)接合。存在用于MI電纜的其它應(yīng)用的接合接頭，它們水平地制備。這些技術(shù)通常使用小孔，礦物絕緣材料(例如氧化鎂粉)通過(guò)所述小孔填充到接合接頭中，并且通過(guò)振動(dòng)和搗緊來(lái)稍微壓實(shí)。這樣的方法沒(méi)有提供礦物絕緣材料的充分壓實(shí)，或甚至在一些情況下，不允許礦物絕緣材料的任何壓實(shí)，并且因而可能不適用于制造在這些地下應(yīng)用所需的高壓下使用的接合接頭。因而，需要絕緣導(dǎo)體的接合接頭，其非常簡(jiǎn)單，但是可在地下環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間在高壓和高溫下操作而沒(méi)有故障。另外，接合接頭可能需要更高的抗彎曲和抗拉強(qiáng)度，以抑制接合接頭在電纜在地下可能經(jīng)受的重力載荷和溫度的作用下發(fā)生故障。也可利用減小接合接頭中的電場(chǎng)強(qiáng)度的技術(shù)和方法，以使接頭中的漏電流減小，以及增大運(yùn)行電壓和擊穿電壓之間的差值。減小電場(chǎng)強(qiáng)度可有助于提高接合接頭的電壓和溫度運(yùn)行范圍。圖5示出了用于連接絕緣導(dǎo)體的適配接頭的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視剖視圖。適配接頭250為用于連接絕緣導(dǎo)體212A，212B的接合接頭或聯(lián)接接頭。在一些實(shí)施例中，適配接頭250包括套筒252和殼體254A，254B。殼體254A，254B可以是接頭殼體、聯(lián)接接頭殼體或聯(lián)接器殼體。套筒252和殼體254A，254B可由機(jī)械強(qiáng)度強(qiáng)的導(dǎo)電材料制成，例如但是不限于不銹鋼。套筒252和殼體254A，254B可以是圓柱狀或多邊形狀。套筒252和殼體254A，254B可具有圓形邊緣、成錐形變化的直徑變化、其他特征或其組合，它們降低適配接頭250中的電場(chǎng)強(qiáng)度。適配接頭250可用于將絕緣導(dǎo)體212A聯(lián)接(接合)到絕緣導(dǎo)體212B，同時(shí)保持絕緣導(dǎo)體的護(hù)套(外鞘)、絕緣材料和芯(導(dǎo)體)的機(jī)械和電完整性。適配接頭250可用于將生熱的絕緣導(dǎo)體和不生熱的絕緣導(dǎo)體聯(lián)接，將生熱的絕緣導(dǎo)體和其他生熱的絕緣導(dǎo)體聯(lián)接，或?qū)⒉簧鸁岬慕^緣導(dǎo)體和其他不生熱的絕緣導(dǎo)體聯(lián)接。在一些實(shí)施例中，不止一個(gè)適配接頭250用于聯(lián)接多個(gè)生熱和不生熱的絕緣導(dǎo)體，以提供長(zhǎng)絕緣導(dǎo)體。適配接頭250可用于聯(lián)接具有不同直徑的絕緣導(dǎo)體，如圖5中所示。例如，絕緣導(dǎo)體可具有不同的芯(導(dǎo)體)直徑，不同的護(hù)套(外鞘)直徑，或不同直徑的組合。適配接頭250也可用于聯(lián)接具有不同冶金性能、不同類型絕緣材料或其組合的絕緣導(dǎo)體。如圖5中所示，殼體254A聯(lián)接到絕緣導(dǎo)體212A的護(hù)套(外鞘)218A和殼體254B。在一些實(shí)施例中，殼體254A，254B熔焊、釬焊或以其他方式永久固定到絕緣導(dǎo)體212A，212B。在一些實(shí)施例中，殼體254A，254B暫時(shí)或半永久地固定到絕緣導(dǎo)體212A，212B的護(hù)套218A，218B (例如使用螺紋或粘接劑來(lái)聯(lián)接)。適配接頭250可在絕緣導(dǎo)體212A，212B的端部之間居中放置。在一些實(shí)施例中，套筒252和殼體254A，254B的內(nèi)部體積基本上使用電絕緣材料256填充。在一些實(shí)施例中，“基本上填充”指使用電絕緣材料完全或幾乎完全填充所述一個(gè)或多個(gè)體積，在所述一個(gè)或多個(gè)體積中基本上不具有宏觀空隙。例如，基本上填充可指使用由于微觀空隙具有一定孔隙率(例如，高可達(dá)約40%的孔隙率)的電絕緣材料填充幾乎全部體積。電絕緣材料256可包括氧化鎂、滑石、陶瓷粉(例如氮化硼)、氧化鎂和另一電絕緣體(例如，高可達(dá)約50%重量百分比的氮化硼)的混合物、陶瓷水泥、陶瓷粉末與一些非陶瓷材料(例如二硫化鎢(WS2))的混合物、或其混合物。例如，氧化鎂可與氮化硼或另一電絕緣體混合，以提高電絕緣材料的流動(dòng)性能，從而提高電絕緣材料的介電性能，或提高適配接頭的柔性。在一些實(shí)施例中，電絕緣材料256為類似于至少一個(gè)絕緣導(dǎo)體212A，212B內(nèi)部使用的電絕緣材料的材料。電絕緣材料256可具有基本上與至少一個(gè)絕緣導(dǎo)體212A，212B內(nèi)部使用的電絕緣材料相似的介電特性。在一些實(shí)施例中，第一套筒252和殼體254A，254B構(gòu)造成(例如，放在一起或制造成)埋入或嵌入在電絕緣材料256中。構(gòu)造埋入電絕緣材料256中的套筒252和殼體254A抑制開(kāi)放空間在所述部分的內(nèi)部體積中形成。套筒252和殼體254A，254B具有開(kāi)放端，用于允許絕緣導(dǎo)體212A，212B穿過(guò)。這些開(kāi)放端的尺寸可制成具有比絕緣導(dǎo)體護(hù)套的外徑略大的直徑。在一些實(shí)施例中，絕緣導(dǎo)體212A，212B的芯214A，214B在聯(lián)接部258處連接在一起。絕緣導(dǎo)體212A，212B的護(hù)套和絕緣材料可在連接芯之前回切或剝開(kāi)來(lái)露出芯214A，214B的期望長(zhǎng)度。聯(lián)接部258可設(shè)置在套筒252內(nèi)電絕緣材料256中。聯(lián)接部258可例如通過(guò)壓縮、壓接、釬焊、熔焊或本領(lǐng)域中已知的其他技術(shù)將芯214A，214B連接在一起。在一些實(shí)施例中，芯214A由與芯214B不同的材料制成。例如，芯214A可以是銅，而芯214B為不銹鋼、碳鋼或Alloyl80 (合金180)。在這樣的實(shí)施例中，可能必須使用特定的方法來(lái)將芯焊接在一起。例如，所述芯的抗拉強(qiáng)度性能和/或屈服強(qiáng)度性能可能必須非常接近地匹配，以使芯之間的聯(lián)接部不會(huì)隨時(shí)間或由于使用而劣化。在一些實(shí)施例中，銅芯可能在將芯連接到碳鋼或Alloyl80 (合金180)之前加工硬化。在一些實(shí)施例中，通過(guò)在不同材料的芯之間使用填料(例如填充金屬)進(jìn)行同軸焊接(in-line welding)來(lái)聯(lián)接芯。例如，lV1nel (Special Metals Corporation, NewHartford,NY,U.S.A)鎳合金可用作填料。在一些實(shí)施例中，銅芯在焊接工藝之前使用填料涂抹(熔化和混合)。
在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)首先使殼體254A在絕緣導(dǎo)體212A的護(hù)套218A上滑動(dòng)，然后其次，使殼體254B在絕緣導(dǎo)體212B的護(hù)套218B上滑動(dòng)，來(lái)使用適配接頭250聯(lián)接絕緣導(dǎo)體212A，212B。在殼體大直徑端面向絕緣導(dǎo)體的端部的情況下，使殼體在護(hù)套上滑動(dòng)。套筒252可在絕緣導(dǎo)體212B上滑動(dòng)，以使其與殼體254B相鄰。芯214A，214B在聯(lián)接部258處連接，以在芯之間形成結(jié)實(shí)的電和機(jī)械連接。殼體254A的小直徑端部連接(例如焊接)到絕緣導(dǎo)體212A的護(hù)套218A。使套筒252和殼體254B與殼體254A移到合(移動(dòng)或推動(dòng))一起來(lái)形成適配接頭250。在使套筒和殼體移到一起的同時(shí)，適配接頭250的內(nèi)部體積可基本上由電絕緣材料填充?？s小組合的套筒和殼體的內(nèi)部體積，以使基本上填充整個(gè)內(nèi)部體積的電絕緣材料被壓實(shí)。套筒252連接到殼體254B，而殼體254B連接到絕緣導(dǎo)體212B的護(hù)套218B。如果期望額外壓實(shí)，則套筒252的體積可進(jìn)一步縮小。在一些實(shí)施例中，殼體254A，254B的使用電絕緣材料256填充的內(nèi)部體積具有錐形形狀。殼體254A，254B的內(nèi)部體積的直徑可從殼體的聯(lián)接到絕緣導(dǎo)體212A，212B的端部處或附近的較小直徑成錐形變化到殼體的位于套筒252內(nèi)部的端部(殼體的彼此面對(duì)的端部或殼體的面向絕緣導(dǎo)體端部的端部)處或附近處的較大直徑。內(nèi)部體積的錐形形狀可減小適配接頭250中的電場(chǎng)強(qiáng)度。減小適配接頭250中的電場(chǎng)強(qiáng)度可減小高操作電壓和溫度下適配接頭250中的漏電流，并且可提高與擊穿電壓的差值。因而，減小適配接頭250中的電場(chǎng)強(qiáng)度可增大適配接頭的操作電壓和溫度的范圍。在一些實(shí)施例中，在電絕緣材料256為比絕緣導(dǎo)體中的絕緣材料更弱的電介質(zhì)的情況下，來(lái)自絕緣導(dǎo)體212A，212B的絕緣材料沿朝向適配接頭250中心的方向從護(hù)套218A，218B向芯214A，214B成錐形變化。在一些實(shí)施例中，在電絕緣材料256為比絕緣導(dǎo)體中的絕緣材料更強(qiáng)的電介質(zhì)的情況下，來(lái)自絕緣導(dǎo)體212A，212B的絕緣材料沿朝向絕緣導(dǎo)體的方向從護(hù)套218A，218B向芯214A，214B成錐形變化。使來(lái)自絕緣導(dǎo)體的絕緣材料成錐形變化降低了絕緣導(dǎo)體中的絕緣材料和接頭內(nèi)的電絕緣材料之間界面處的電場(chǎng)強(qiáng)度。圖6示出了可用于切除絕緣導(dǎo)體212A，212B的內(nèi)部的部分(例如，絕緣導(dǎo)體護(hù)套內(nèi)部的電絕緣材料)的工具。切割工具260可包括切割齒262和驅(qū)動(dòng)管264。驅(qū)動(dòng)管264可使用例如熔焊或釬焊而聯(lián)接到切割工具260的主體。在一些實(shí)施例中，不需要切割工具來(lái)從護(hù)套內(nèi)部切除電絕緣材料。套筒252和殼體254A，254B可使用本領(lǐng)域中已知的任何方式聯(lián)接在一起，例如釬焊、熔焊或壓接。在一些實(shí)施例中，如圖7中所示，套筒252和殼體254A，254B具有接合來(lái)將所述件聯(lián)接在一起的螺紋。如圖5和7中所示，在一些實(shí)施例中，電絕緣材料256在裝配過(guò)程中被壓實(shí)。用于將殼體254A，254B朝向彼此加壓的力可在電絕緣材料256上施加例如至少25000磅每平方英寸到55000磅每平方英寸的壓力，以提供可接受的絕緣材料密實(shí)度。殼體254A，254B的內(nèi)部體積的錐形形狀和電絕緣材料256的構(gòu)造可在裝配過(guò)程中將電絕緣材料的密實(shí)度提高到使電絕緣材料的介電特性在可行的范圍內(nèi)與絕緣導(dǎo)體212A，212B內(nèi)的介電特性相當(dāng)?shù)乃?。便于?shí)現(xiàn)壓實(shí)的方法和裝置包括但不限于機(jī)械方法(例如圖10中所示)、氣動(dòng)、液壓(例如圖11和12中所示)、鍛壓或其組合。將各件使用力移動(dòng)在一起和殼體具有錐形內(nèi)部體積這兩者的組合利用軸向和徑向壓縮來(lái)使將電絕緣材料256壓實(shí)。軸向和徑向壓縮電絕緣材料256提供了對(duì)電絕緣材料更均勻的壓實(shí)。在一些實(shí)施例中，電絕緣材料256的振動(dòng)和/或搗緊也可用于使電絕緣材料變實(shí)。振動(dòng)(和/或搗緊)可在施加力來(lái)將殼體254A，254B推倒一起時(shí)同時(shí)施加，或振動(dòng)(和/或搗緊)可與這樣的力的施加交替進(jìn)行。振動(dòng)和/或搗緊可減少電絕緣材料256中的顆粒的交聯(lián)。在圖7中所示的實(shí)施例中，殼體254A，254B內(nèi)部的電絕緣材料256通過(guò)抵靠聯(lián)接到護(hù)套218A，218B的箍268擰緊螺母266來(lái)機(jī)械壓縮。由于殼體254A，254B的內(nèi)部體積的錐形形狀，該機(jī)械方法將內(nèi)部體積壓實(shí)。箍268可以是銅或其他柔軟金屬的箍。螺母266可為能在護(hù)套218A，218B上運(yùn)動(dòng)的不銹鋼或硬金屬螺母。螺母266可接合殼體254A，254B上的螺紋來(lái)聯(lián)接到所述殼體。隨著螺母266通過(guò)螺紋接合在殼體254A，254B上，螺母266和箍268工作來(lái)壓縮殼體的內(nèi)部體積。在一些實(shí)施例中，螺母266和箍268可工作來(lái)將殼體254A，254B進(jìn)一步移動(dòng)到套筒252上(利用各件之間的螺紋聯(lián)接)，并且壓實(shí)套筒的內(nèi)部體積。在一些實(shí)施例中，殼體254A，254B和套筒252在螺母和箍向下鍛壓到第二部分上之前，使用螺紋聯(lián)接而聯(lián)接在一起。當(dāng)殼體254A，254B內(nèi)的內(nèi)部體積被壓縮時(shí)，套筒252內(nèi)的內(nèi)部體積也可被壓縮。在一些實(shí)施例中，螺母266和箍268可用于將殼體254A,254B聯(lián)接到絕緣導(dǎo)體212A，212B。在一些實(shí)施例中，多個(gè)絕緣導(dǎo)體在端部適配接頭中接合在一起。例如,三個(gè)絕緣導(dǎo)體可在端部適配接頭中接合在一起，以按3相Y形結(jié)構(gòu)將絕緣導(dǎo)體電聯(lián)接。圖8A示出了用于聯(lián)接三個(gè)絕緣導(dǎo)體212A，212B，212C的螺紋適配接頭270的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視剖視圖。圖8B示出了用于聯(lián)接三個(gè)絕緣導(dǎo)體212A，212B，212C的焊接適配接頭270的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視剖視圖。如圖8A和8B中所示，絕緣導(dǎo)體212A，212B, 212C可通過(guò)端帽272聯(lián)接到適配接頭270。端帽270可包括三個(gè)應(yīng)變消除適配接頭274，絕緣導(dǎo)體212A，212B, 212C穿過(guò)所述應(yīng)變消除接頭274。絕緣導(dǎo)體的芯214A，214B, 214C可在聯(lián)接部258處聯(lián)接在一起。聯(lián)接部258可以是例如釬料(如銀釬料或銅釬料)、熔焊接頭或壓接接頭。在聯(lián)接部258處，聯(lián)接芯214A，214B，214C將用于3相Y形結(jié)構(gòu)的三個(gè)絕緣導(dǎo)體電連接。如圖8A中所示，端帽272可使用螺紋聯(lián)接到適配接頭270的主體276。端帽272和主體276的螺紋連接可允許端帽壓實(shí)主體內(nèi)的電絕緣材料256。蓋278位于主體276的與端帽272相反的端部處。蓋278也可通過(guò)螺紋附接到主體276。在一些實(shí)施例中，電絕緣導(dǎo)體256在適配接頭270中的密實(shí)度通過(guò)將蓋278擰緊到主體276中，通過(guò)在所述蓋附接之后壓接所述主體，或這些方法的組合來(lái)提高。如圖SB中所示，端帽272可使用熔焊、釬焊或壓接而聯(lián)接到適配接頭270的主體276。端帽272可被推到或壓到主體276中，以壓實(shí)主體內(nèi)部的電絕緣材料256。蓋278也可通過(guò)熔焊、釬焊或壓接而附接到主體276。蓋278可被推到或壓到主體276中，以壓實(shí)主體內(nèi)部的電絕緣材料256。將所述蓋附接之后進(jìn)行的主體的壓接可進(jìn)一步提高適配接頭270中的電絕緣材料256的密實(shí)度。在一些實(shí)施例中，如圖8A和8B中所示，塞280封閉蓋278中的開(kāi)口或洞。例如，塞可螺紋連接、熔焊或釬焊到蓋278中的開(kāi)口中。蓋278中的開(kāi)口可允許在蓋278和端帽272聯(lián)接到主體276時(shí)將電絕緣材料256提供到適配接頭270內(nèi)部。蓋278中的開(kāi)口可在電絕緣材料被提供在適配接頭270內(nèi)部之后塞住或覆蓋。在一些實(shí)施例中，開(kāi)口設(shè)置在適配接頭270的主體276上。主體276上的開(kāi)口可使用塞280或其他塞而塞住。在一些實(shí)施例中，蓋278包括一個(gè)或多個(gè)銷。在一些實(shí)施例中，所述銷為塞280或?yàn)槿?80的一部分。所述銷可接合用來(lái)旋轉(zhuǎn)蓋278并且將蓋擰緊在主體276上的扭矩工具?？山雍箱N的扭矩工具282的一個(gè)示例示出在圖9中。扭矩工具282可具有基本上與蓋278的外徑(示出在8A中)匹配的內(nèi)徑。如圖9中所示，扭矩工具282可具有形狀適于接合蓋278上的銷的槽或其他凹部。扭矩工具282可包括凹槽284。凹槽284可以是方形驅(qū)動(dòng)凹槽或允許扭矩工具操作(旋轉(zhuǎn))的其他形狀的凹槽。圖10示出了夾緊組件286A，B的一個(gè)實(shí)施例，所述夾緊組件可用于機(jī)械地壓實(shí)適配接頭250。夾緊組件286A，B的形狀可適于在殼體254A，254B的肩部處將適配接頭250固定在位。螺紋桿288可穿過(guò)夾緊組件286A，B的孔290。每一個(gè)螺紋桿288上的螺母292以及墊圈可用于在每一個(gè)夾緊組件的外表面上施加力，并且將所述夾緊組件移到一起，以使壓縮力施加到適配接頭250的殼體254A，254B。這些壓縮力壓實(shí)適配接頭250內(nèi)部的電絕緣材料。在一些實(shí)施例中，夾緊組件286用于液壓、氣動(dòng)或其他壓實(shí)方法。圖11示出了液壓壓實(shí)機(jī)294的一個(gè)實(shí)施例的部件分解圖。圖12示出了組裝液壓壓實(shí)機(jī)294的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。如圖11和12中所示，夾緊組件286可用于在絕緣導(dǎo)體聯(lián)接到適配接頭的情況下將所述適配接頭250 (例如示出在圖5中)固定在位。至少一個(gè)夾緊組件(例如夾緊組件286A)可移動(dòng)在一起，以將適配接頭沿軸向壓實(shí)。電源裝置296，如圖11中所示，可用于向壓實(shí)機(jī)294供電。圖13示出了將適配接頭和絕緣導(dǎo)體壓實(shí)之前固定在夾緊組件286A和夾緊組件286B中的絕緣導(dǎo)體212A，212B和適配接頭250的一個(gè)實(shí)施例。如圖13中所示，在套筒252的中心處或附近，使用聯(lián)接部258聯(lián)接絕緣導(dǎo)體212A，212B的芯。套筒252在殼體254A上滑動(dòng)，殼體254A聯(lián)接到絕緣導(dǎo)體212A。套筒252和殼體254A固定在固定的(不動(dòng)的)夾緊組件286B中。絕緣導(dǎo)體212B可通過(guò)相對(duì)于夾緊組件286B固定的另一個(gè)夾緊組件(未示出)固定。夾緊組件286A可朝向夾緊組件286B移動(dòng)，以將殼體254B聯(lián)接到套筒252，并且壓實(shí)殼體和套筒內(nèi)的電絕緣材料。絕緣導(dǎo)體212A和殼體254A之間的界面、殼體254A和套筒252之間的界面、套筒252和殼體254B之間的界面以及殼體254B和絕緣導(dǎo)體212B之間的界面可然后通過(guò)熔焊、釬焊或本領(lǐng)域中已知的其他技術(shù)聯(lián)接。圖14示出了用于連接絕緣導(dǎo)體的適配接頭298的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。適配接頭298可為圓筒或套筒，該圓筒或套筒在套筒的內(nèi)徑與絕緣導(dǎo)體212A，212B的外徑之間具有足夠的間隙以便使得套筒適配在絕緣導(dǎo)體的端部之上。絕緣導(dǎo)體212A，212B的芯可在適配接頭298內(nèi)連接。在連接芯之前，絕緣導(dǎo)體212A，212B的護(hù)套與絕緣材料可回切或剝開(kāi)以便露出芯的期望長(zhǎng)度。適配接頭298可在絕緣導(dǎo)體212A，212B的端部部分之間居中。適配接頭298可用來(lái)將絕緣導(dǎo)體212A聯(lián)接至絕緣導(dǎo)體212B同時(shí)保持絕緣導(dǎo)體的護(hù)套、絕緣材料和芯的機(jī)械與電完整性。適配接頭298可用來(lái)聯(lián)接生熱絕緣導(dǎo)體與不生熱絕緣導(dǎo)體，用來(lái)聯(lián)接生熱絕緣導(dǎo)體與其它生熱絕緣導(dǎo)體，或用來(lái)聯(lián)接不生熱絕緣導(dǎo)體與其它不生熱絕緣導(dǎo)體。在一些實(shí)施例中，多于一個(gè)適配接頭298用于聯(lián)接多個(gè)生熱和不生熱絕緣導(dǎo)體以便制造長(zhǎng)絕緣導(dǎo)體。適配接頭298可用來(lái)聯(lián)接具有不同直徑的絕緣導(dǎo)體。例如，絕緣導(dǎo)體可具有不同的芯直徑、不同的護(hù)套直徑或不同直徑的組合。適配接頭298還可用來(lái)聯(lián)接具有不同冶金學(xué)、不同類型或其組合的絕緣導(dǎo)體。在一些實(shí)施例中，適配接頭298具有至少一個(gè)成角度的端部。例如，適配接頭298的端部可相對(duì)于適配接頭的縱向軸線成角度。所述角度可為例如大致45°或在30°至60°之間。因此，適配接頭298的端部可具有大體上橢圓形截面。適配接頭298的端部的大體上橢圓形截面提供了更大面積來(lái)用于將適配接頭熔焊或釬焊至絕緣導(dǎo)體212A，212B。更大的聯(lián)接面積增加了接合的絕緣導(dǎo)體的強(qiáng)度。在圖14所示實(shí)施例中，適配接頭298的成角度的端部使適配接頭具有大體上平行四邊形形狀。通過(guò)沿著適配接頭分布負(fù)載，適配接頭298的成角度的端部為適配接頭提供了比適配接頭具有直端部的情況下更高的拉伸強(qiáng)度和更高的抗彎強(qiáng)度。適配接頭298可定向成使得當(dāng)絕緣導(dǎo)體212A，212B和適配接頭卷繞(例如卷繞在盤管設(shè)備上)時(shí)，成角度的端部用作從適配接頭主體到絕緣導(dǎo)體的剛性過(guò)渡區(qū)。這種過(guò)渡區(qū)減少了在適配接頭主體的端部處發(fā)生絕緣導(dǎo)體扭結(jié)或皺縮的可能性。如圖14中所示，適配接頭298包括開(kāi)口 300。開(kāi)口 300容許在適配接頭298內(nèi)提供(填充)電絕緣材料(例如電絕緣材料256，圖5中所示)。開(kāi)口 300可為沿著適配接頭298的部分長(zhǎng)度延伸的狹槽或其它縱向開(kāi)口。在一些實(shí)施例中，開(kāi)口 300大體上在適配接頭298內(nèi)延伸過(guò)絕緣導(dǎo)體212A，212B的端部之間的整個(gè)間隙。開(kāi)口 300容許在絕緣導(dǎo)體212A，212B之間和在絕緣導(dǎo)體之間的任何熔焊或接合接頭周圍的全部體積(面積)被填充電絕緣材料，而不需要絕緣材料必須朝向絕緣導(dǎo)體之間的體積的端部軸向地運(yùn)動(dòng)。開(kāi)口 300的寬度容許電絕緣材料被推入開(kāi)口中并且在適配接頭298內(nèi)更緊密地填塞，因此減少了適配接頭內(nèi)的空隙空間的量。電絕緣材料可被推動(dòng)穿過(guò)狹槽進(jìn)入絕緣導(dǎo)體212A, 212B之間的體積，例如利用具有狹槽尺寸的工具進(jìn)行。所述工具可被推入狹槽中以便壓實(shí)絕緣材料。然后，可增加附加的絕緣材料并且重復(fù)進(jìn)行壓實(shí)。在一些實(shí)施例中，電絕緣材料可使用振動(dòng)、夯實(shí)或其它方法被進(jìn)一步在適配接頭298壓實(shí)。進(jìn)一步壓實(shí)電絕緣材料可更均一地在適配接頭298內(nèi)分布電絕緣材料。當(dāng)在適配接頭298內(nèi)填充電絕緣材料之后，并且在一些實(shí)施例中，壓實(shí)電絕緣材料之后，可封閉開(kāi)口 300。例如，插入件或其它覆蓋物可置于開(kāi)口之上并且固定就位。圖15示出了適配接頭298的一個(gè)實(shí)施例，其中開(kāi)口 300用插入件302覆蓋。插入件302可熔焊或釬焊至適配接頭298以便封閉開(kāi)口 300。在一些實(shí)施例中，插入件302被研磨或拋光以便使得插入件在適配接頭298的表面上齊平。圖15中還示出了可以使用熔焊部或釬焊部304來(lái)將適配接頭298固定至絕緣導(dǎo)體212A，212B。在開(kāi)口 300被封閉之后，可以機(jī)械地、液壓地、氣動(dòng)地或使用鍛壓方法壓實(shí)適配接頭298,以便進(jìn)一步壓實(shí)適配接頭內(nèi)的電絕緣材料。進(jìn)一步壓實(shí)電絕緣材料減少了在適配接頭298內(nèi)的空隙體積且減少了穿過(guò)適配接頭的漏失電流，并且增加了適配接頭的工作范圍(例如適配接頭的最高工作電壓或溫度)。在一些實(shí)施例中，適配接頭298包括可進(jìn)一步減小適配接頭內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度的某些特征。例如，適配接頭298或適配接頭內(nèi)的絕緣導(dǎo)體的芯的聯(lián)接部258可包括帶錐度的邊緣、圓形邊緣或其它平滑特征以便減小電場(chǎng)強(qiáng)度。圖16示出了具有在絕緣導(dǎo)體212A，212B之間的聯(lián)接部258處的電場(chǎng)減小特征的適配接頭298。如圖16中所示，聯(lián)接部258為熔焊接頭，具有平滑或圓形輪廓以便減小在適配接頭298內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度。另外，適配接頭298具有錐形的內(nèi)部體積以便增加適配接頭內(nèi)的電絕緣材料的體積。具有錐形的且更大的體積可減小在適配接頭298內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度。在一些實(shí)施例中，電場(chǎng)應(yīng)力減小裝置可以定位在適配接頭298內(nèi)以便減少電場(chǎng)強(qiáng)度。圖17示出了電場(chǎng)應(yīng)力減小裝置306的一個(gè)實(shí)施例。減小裝置306可以位于適配接頭298的內(nèi)部體積中(如圖16中所示)。減小裝置306可為開(kāi)口環(huán)或其它可分離的件以便使得減小裝置能在絕緣導(dǎo)體212A，212B相連之后適配在絕緣導(dǎo)體212A，212B的芯214A，214B周圍(如圖16中所示)。圖18和19示出了用于連接絕緣導(dǎo)體的適配接頭250的另一個(gè)實(shí)施例。圖18示出了適配接頭250的剖視圖，這時(shí)絕緣導(dǎo)體212A，212B正被移至該適配接頭中。圖19示出了適配接頭250的剖視圖，其中絕緣導(dǎo)體212A，212B在該適配接頭內(nèi)連接。在一些實(shí)施例中，適配接頭250包括套筒252和聯(lián)接部258。適配接頭250可用來(lái)將絕緣導(dǎo)體212A聯(lián)接(接合)至絕緣導(dǎo)體212B同時(shí)保持絕緣導(dǎo)體的護(hù)套(外鞘)、絕緣材料和芯(導(dǎo)體)的機(jī)械與電完整性。適配接頭250可用來(lái)聯(lián)接生熱絕緣導(dǎo)體與不生熱絕緣導(dǎo)體，用來(lái)聯(lián)接生熱絕緣導(dǎo)體與其它生熱絕緣導(dǎo)體，或用來(lái)聯(lián)接不生熱絕緣導(dǎo)體與其它不生熱絕緣導(dǎo)體。在一些實(shí)施例中，多于一個(gè)適配接頭250用于聯(lián)接多個(gè)生熱和不生熱絕緣導(dǎo)體以便提供長(zhǎng)絕緣導(dǎo)體。適配接頭250可用來(lái)聯(lián)接具有不同直徑的絕緣導(dǎo)體。例如，絕緣導(dǎo)體可具有不同的芯(導(dǎo)體)直徑、不同的護(hù)套(外鞘)直徑或不同直徑的組合。適配接頭250還可用來(lái)聯(lián)接具有不同冶金學(xué)、不同類型或其組合的絕緣導(dǎo)體。聯(lián)接部258用來(lái)在適配接頭250內(nèi)連接和電聯(lián)接絕緣導(dǎo)體212A，212B的芯214A，214B。聯(lián)接部258可由銅或另一種適當(dāng)?shù)碾妼?dǎo)體制成。在一些實(shí)施例中，芯214A，214B被壓配合或推入聯(lián)接部258中。在一些實(shí)施例中，聯(lián)接部258被加熱以便使得芯214A，214B能夠滑入聯(lián)接部中。在一些實(shí)施例中，芯214A由與芯214B不同的材料制成。例如，芯214A可為銅而芯214B為不銹鋼、碳鋼或AlloylSO。在此類實(shí)施例中，可能必須使用特殊方法來(lái)將芯焊接在一起。例如芯的拉伸強(qiáng)度性能和/或屈服強(qiáng)度性能可能必須嚴(yán)密地相配以便使得芯之間的聯(lián)接部不會(huì)隨著時(shí)間的過(guò)去或隨著使用而退化。在一些實(shí)施例中，聯(lián)接部258包括在聯(lián)接部?jī)?nèi)側(cè)上的一個(gè)或多個(gè)凹槽。凹槽可當(dāng)芯在聯(lián)接部中相連之后防止顆粒進(jìn)出聯(lián)接部。在一些實(shí)施例中，聯(lián)接部258具有錐形的內(nèi)徑(例如朝向聯(lián)接部的中心內(nèi)徑更小)。錐形的內(nèi)徑可在聯(lián)接部258與芯214A，214B之間提供更好的壓配合。在一些實(shí)施例中，電絕緣材料256位于套筒252內(nèi)。在一些實(shí)施例中，電絕緣材料256為氧化鎂或氧化鎂和氮化硼的混合物(按重量計(jì)算80%氧化鎂和20%氮化硼)。電絕緣材料256可包括氧化鎂、滑石、陶瓷粉末(例如氮化硼)、氧化鎂和另一電絕緣體(例如，高可達(dá)約50%重量百分比的氮化硼)的混合物、陶瓷水泥、陶瓷粉末與一些非陶瓷材料(例如二硫化鎢(WS2))的混合物、或其混合物。例如，氧化鎂可與氮化硼或另一電絕緣體混合，以提高電絕緣材料的流動(dòng)性能，提高電絕緣材料的介電性能，或提高適配接頭的柔性。在一些實(shí)施例中，電絕緣材料256為類似于至少一個(gè)絕緣導(dǎo)體212A，212B內(nèi)部使用的電絕緣材料的材料。電絕緣材料256可具有基本上與至少一個(gè)絕緣導(dǎo)體212A，212B內(nèi)部使用的電絕緣材料相似的介電特性。在一些實(shí)施例中，套筒252的內(nèi)部體積基本上使用電絕緣材料256填充。在一些實(shí)施例中，“基本上填充”指使用電絕緣材料完全或幾乎完全填充所述一個(gè)或多個(gè)體積，在所述一個(gè)或多個(gè)體積中基本上不具有宏觀空隙。例如，基本上填充可指使用由于微觀空隙而具有一定孔隙率(例如，高可達(dá)約40%的孔隙率)的電絕緣材料填充幾乎全部體積。在一些實(shí)施例中，套筒252具有一個(gè)或多個(gè)凹槽308。凹槽308可防止電絕緣材料256移出套筒252 (例如凹槽截留套筒中的電絕緣材料)。在一些實(shí)施例中，電絕緣材料256在聯(lián)接部258的邊緣處或附近具有凹形形狀的端部部分，如圖18中所示。電絕緣材料256的凹形形狀可增強(qiáng)與絕緣導(dǎo)體212A，212B的電絕緣體216A，216B的聯(lián)接。在一些實(shí)施例中，電絕緣體216A，216B具有凸形形狀(或錐形)的端部部分以便增強(qiáng)與電絕緣材料256的聯(lián)接。，電絕緣材料256和電絕緣體216A，216B的端部部分可在連接絕緣導(dǎo)體期間所施加的壓力作用下相互混合或混和。絕緣材料的混合或混和可增強(qiáng)絕緣導(dǎo)體之間的聯(lián)接。在一些實(shí)施例中，通過(guò)將絕緣導(dǎo)體朝向適配接頭的中心移動(dòng)(推動(dòng))在一起而利用適配接頭250連接絕緣導(dǎo)體212A，212B。芯214A，214B隨著絕緣導(dǎo)體212A，212B的運(yùn)動(dòng)而在聯(lián)接部258內(nèi)放在一起。在絕緣導(dǎo)體212A，212B被一起移動(dòng)至適配接頭250中之后，適配接頭和適配接頭內(nèi)的絕緣導(dǎo)體的端部部分可被壓實(shí)或加壓以便將絕緣導(dǎo)體固定于適配接頭中并且壓縮電絕緣材料256?？梢允褂脢A具組件或其它類似裝置來(lái)將絕緣導(dǎo)體212A，212B和適配接頭250放在一起。在一些實(shí)施例中，用來(lái)壓縮電絕緣材料256的力為例如至少25，000磅/平方英寸直至高達(dá)55，000磅/平方英寸，以便提供對(duì)絕緣材料的可接受的壓實(shí)。在裝配工藝期間對(duì)電絕緣材料256的壓實(shí)可為電絕緣材料提供實(shí)際上可與絕緣導(dǎo)體212A，212B內(nèi)的電絕緣材料相比較的介電特性。用于便于壓實(shí)的方法和設(shè)備包括但不限于機(jī)械方法、氣壓、液壓、鍛壓或其組合。在一些實(shí)施例中，套筒252的端部部分被聯(lián)接(熔焊或釬焊)至絕緣導(dǎo)體212A，212B的護(hù)套218A，218B。在一些實(shí)施例中，支承套筒和/或應(yīng)變消除部置于適配接頭250之上以便為適配接頭提供附加強(qiáng)度。圖20和21示出了用于連接絕緣導(dǎo)體的適配接頭250的又一個(gè)實(shí)施例的剖視圖。圖20示出了適配接頭250的剖視圖，這時(shí)絕緣導(dǎo)體212A，212B正被移至該適配接頭中。圖21示出了適配接頭250的剖視圖，其中絕緣導(dǎo)體212A，212B在最終位置中在適配接頭內(nèi)連接。圖20和21所示的適配接頭250的實(shí)施例可類似于圖18和19中所示的適配接頭250的實(shí)施例。在一些實(shí)施例中，如圖20和21中所示，適配接頭250包括套筒252和聯(lián)接部258。聯(lián)接部258用來(lái)在適配接頭250內(nèi)連接和電聯(lián)接絕緣導(dǎo)體212A，212B的芯214A，214B。聯(lián)接部258可由銅或另一種適當(dāng)?shù)能浗饘賹?dǎo)體制成。在一些實(shí)施例中，使用聯(lián)接部258來(lái)聯(lián)接不同直徑的芯。因此，聯(lián)接部258可具有兩個(gè)半部，所述兩個(gè)半部具有不同的內(nèi)徑以便與芯的直徑相配。在一些實(shí)施例中，隨著絕緣導(dǎo)體212A，212B被推入套筒252中，芯214A，214B被壓配合或推入聯(lián)接部258中。在一些實(shí)施例中，聯(lián)接部258具有錐形的內(nèi)徑(例如朝向聯(lián)接部的中心內(nèi)徑更小)，如圖20中所示。錐形的內(nèi)徑可在聯(lián)接部258與芯214A，214B之間提供更好的壓配合并且增加芯與聯(lián)接部之間的界面長(zhǎng)度。增加聯(lián)接部258與芯214A，214B之間的界面長(zhǎng)度，就減小了芯與聯(lián)接部之間的阻抗并且防止當(dāng)電能施加于絕緣導(dǎo)體212A，212B時(shí)產(chǎn)生電弧。在一些實(shí)施例中，芯214A，214B被一起推動(dòng)至圖21中所示的最終位置，其中間隙309位于芯的端部之間。間隙309為芯214A，214B的端部之間的空隙或空間。在一些實(shí)施例中，間隙309介于大致I密耳至大致15密耳之間或大致2密耳至大致5密耳之間。利用芯214A，214B的端部之間的間隙309，通過(guò)抵靠電絕緣材料256而非芯的端部之間的界面來(lái)壓縮電絕緣體216A，216B，而限制絕緣導(dǎo)體212A，212B在絕緣導(dǎo)體被推入套筒252中時(shí)的運(yùn)動(dòng)。因此，在圖21中所示的最終位置中，在芯214A，214B的端部之間保持間隙309提供了對(duì)套筒252內(nèi)的電絕緣體216A，216B和電絕緣材料256的更好(更多)壓縮。對(duì)電絕緣材料256和電絕緣體216A，216B的更好壓縮提供了具有更好電特性的更可靠的適配接頭250。另外，保持芯214A，214B的之間的間隙309防止了芯彼此推撞并且引起芯的翹曲或其它變形。在聯(lián)接部258內(nèi)將芯214A，214B推到一起容許聯(lián)接芯而不需要焊接芯、加熱芯或者以其它方式升高芯的溫度。通過(guò)在連接芯期間保持芯214A，214B的溫度降低，防止芯材料(銅)軟化或流動(dòng)。保持芯214A，214B的硬度可提供適配接頭250的更好電性能。在一些實(shí)施例中，電絕緣材料256在聯(lián)接部258的邊緣處或附近具有凹形形狀的端部部分，如圖20中所示。凹形形狀的端部部分可具有成角度的邊緣以便形成凹型角度形狀，如圖20中所示。電絕緣材料256的凹形形狀的端部部分可增強(qiáng)與絕緣導(dǎo)體212A，212B的電絕緣體216A，216B的聯(lián)接。在一些實(shí)施例中，電絕緣體216A，216B具有凸形形狀(或凸斜角邊緣)的端部部分以便增強(qiáng)與電絕緣材料256的聯(lián)接。抵靠彼此壓縮成形的端部部分可擴(kuò)展端部部分的邊緣并且去除端部部分之間的不連續(xù)部。通過(guò)使電絕緣材料256和電絕緣體216A，216B具有成形的端部部分，提高了在連接絕緣導(dǎo)體212A，212B期間施加的壓力作用下電絕緣材料與電絕緣體之間的壓縮和/或橋接。對(duì)絕緣材料的壓縮增強(qiáng)了適配接頭250的電絕緣性能。在一些實(shí)施例中，絕緣導(dǎo)體212A，212B移動(dòng)選定距離進(jìn)入適配接頭250中以便提供對(duì)適配接頭中的絕緣材料的期望壓縮和芯214A，214B與聯(lián)接部258之間的期望聯(lián)接。在一些實(shí)施例中，絕緣導(dǎo)體212A，212B在具有選定值的壓力的情況下移動(dòng)選定距離以提供期望壓縮和期望聯(lián)接?？梢允褂靡簤簤毫?lái)提供力以便將絕緣導(dǎo)體212A，212B推入適配接頭250中。舉例來(lái)說(shuō)，絕緣導(dǎo)體212A，212B每個(gè)可在大致2800磅/平方英寸(19，300kPa)至大致3000磅/平方英寸(大致20，680kPa)之間的液壓壓力的情況下移動(dòng)大致7/8〃(大致
2.2cm)至大致1〃(大致2.5cm)進(jìn)入適配接頭250中。圖22示出了圍繞所連接絕緣導(dǎo)體的芯就位的電絕緣材料塊的一個(gè)實(shí)施例。絕緣導(dǎo)體212A的芯214A在聯(lián)接部258處被聯(lián)接至絕緣導(dǎo)體212B的芯214B。通過(guò)去除在絕緣導(dǎo)體212A，212B端部處的電絕緣體216A，216B和圍繞芯的護(hù)套218A，218B的部分，使芯214A，214B露出。在一些實(shí)施例中，芯214A，214B具有不同的直徑。在此類實(shí)施例中，聯(lián)接部258可從芯214A的直徑漸變至芯214B的直徑。在一些實(shí)施例中，芯214A，214B包括不同的材料。聯(lián)接部258可補(bǔ)償芯的材料的不同。例如，聯(lián)接部258可包括芯的材料的混合物或混合料。
在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)電絕緣材料塊256被置于芯214A，214B的露出部分周圍，如圖22中所示。電絕緣材料塊256可由例如氧化鎂或氧化鎂與另一種電絕緣體的混合物制成。電絕緣材料塊256可為硬或軟材料塊，取決于期望的壓實(shí)類型。期望數(shù)量的電絕緣材料塊256可置于芯214A，214B的露出部分周圍以便使得所述塊基本上完全地包圍露出芯部分。電絕緣材料塊256的數(shù)量可根據(jù)例如露出芯部分的長(zhǎng)度和/或直徑和/或電絕緣材料塊的尺寸而變化。在一些實(shí)施例中，使用四個(gè)電絕緣材料塊256來(lái)包圍芯的露出部分。圖22示出了包圍芯214A，214B的露出部分的一個(gè)半部(半圓)的兩個(gè)電絕緣材料塊256A，256B。所示的電絕緣材料塊256為半圓形塊，其貼合地適配在露出芯部分的外徑周圍。在圖22中所示的實(shí)施例中，兩個(gè)另外的電絕緣材料塊256將置于露出芯部分上以便利用電絕緣材料包圍露出芯部分。圖23示出了包圍所連接絕緣導(dǎo)體212A，212B的芯就位的四個(gè)電絕緣材料塊256A，256B，256C，256D的一個(gè)實(shí)施例。在一些實(shí)施例中，電絕緣材料塊256具有內(nèi)徑，其尺寸和/或形狀適于與芯214A，214B的露出部分的外徑相配。通過(guò)使塊的內(nèi)徑與露出芯部分的外徑相配，可提供塊與露出芯部分之間的貼合適配并且防止或降低在塊壓實(shí)期間形成空隙。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)電絕緣材料塊256具有錐形的內(nèi)徑以便與聯(lián)接部258和/或芯214A，214B的露出部分的錐形的外徑相配，如圖22中所示。電絕緣材料塊256的內(nèi)徑可通過(guò)砂磨或研磨塊的內(nèi)徑至期望錐形形狀而形成。在電絕緣材料塊256已經(jīng)置于芯的露出部分周圍(如圖23中所示)之后，將套筒或其它圓柱形覆蓋物置于所連接絕緣導(dǎo)體之上以便基本上覆蓋塊和每一個(gè)絕緣導(dǎo)體的至少一部分。圖24示出了置于所連接絕緣導(dǎo)體212A，212B之上的內(nèi)套筒252A的一個(gè)實(shí)施例。內(nèi)套筒252A可為與用于絕緣導(dǎo)體212A，212B的護(hù)套218A，218B的材料相同或類似的材料。例如，內(nèi)套筒252A和護(hù)套218A，218B可為304不銹鋼。內(nèi)套筒252A和護(hù)套218A，218B通常由能焊接在一起的材料制成。內(nèi)套筒252A在絕緣導(dǎo)體212A，212B的護(hù)套218A，218B之上緊密或貼合適配。在一些實(shí)施例中，內(nèi)套筒252A包括在套筒的外表面中的軸向和/或徑向凹槽。在一些實(shí)施例中，內(nèi)套筒252A包括對(duì)準(zhǔn)脊部310。對(duì)準(zhǔn)脊部310位于絕緣導(dǎo)體212A，212B之間的聯(lián)接部的中心處或附近。在內(nèi)套筒已經(jīng)置于電絕緣材料塊周圍之后(如圖24中所示)，外套筒或其它圓柱形覆蓋物置于內(nèi)套筒之上。圖25示出了置于內(nèi)套筒252A和所連接絕緣導(dǎo)體212A，212B之上的外套筒252B的一個(gè)實(shí)施例。在一些實(shí)施例中，外套筒252B具有比內(nèi)套筒252A更短的長(zhǎng)度。在一些實(shí)施例中，外套筒252B具有開(kāi)口 312。開(kāi)口 312可位于外套筒252B的中心處或附近。開(kāi)口 312可與內(nèi)套筒252A上的對(duì)準(zhǔn)脊部310對(duì)準(zhǔn)(通過(guò)開(kāi)口觀察對(duì)準(zhǔn)脊部)。在一些實(shí)施例中，外套筒252B由兩個(gè)或更多個(gè)件制成。例如，外套筒可為組裝成蛤殼構(gòu)造的兩個(gè)件。這些件可焊接或以其它方式聯(lián)接以便形成外套筒。在一些實(shí)施例中，外套筒252B包括在套筒的內(nèi)表面中的軸向和/或徑向凹槽。外套筒252B可為與用于內(nèi)套筒252A和護(hù)套218A，218B的材料相同或類似的材料(例如304不銹鋼)。外套筒252B可在內(nèi)套筒252A之上緊密或貼合適配。在外套筒252B和內(nèi)套筒252A置于絕緣導(dǎo)體212A，212B的護(hù)套218A，218B之上以后，套筒可永久地聯(lián)接(例如焊接)至護(hù)套218A，218B。套筒252A，252B可永久地聯(lián)接至護(hù)套218A，218B以便使得套筒的端部被基本上密封(在套筒的端部沒(méi)有容許空氣或其它流體進(jìn)出套筒端部的泄漏)。在套筒252A，252B聯(lián)接至護(hù)套218A，218B以后，開(kāi)口 312為流體進(jìn)出外套筒252B的唯一端口并且在那里內(nèi)套筒252A的內(nèi)部基本上被密封。在一些實(shí)施例中，通過(guò)開(kāi)口 312將流體(例如液壓流體)提供至外套筒252B的內(nèi)部體積中。在一些實(shí)施例中，流體為液壓油。在一些實(shí)施例中，流體包括其它流體例如熔鹽或氣體。在一些實(shí)施例中，流體在加壓期間被加熱。提供至外套筒252B的內(nèi)部體積中的流體可被加壓以便壓實(shí)或壓縮內(nèi)套筒252A和電絕緣材料256。例如，流體可使用手泵或另一種適當(dāng)?shù)囊簤杭訅罕枚灰簤旱丶訅骸Ｍㄟ^(guò)加壓外套筒252B內(nèi)的流體，可提供等靜壓力以便壓縮內(nèi)套筒252A。外套筒252B可能難以或不易在壓力下壓實(shí)而內(nèi)套筒252A容易在壓力下壓實(shí)。例如，內(nèi)套筒252A可以比外套筒252B更薄和/或內(nèi)套筒可經(jīng)過(guò)熱處理(退火)以便比外套筒更軟。外套筒252B內(nèi)的流體被加壓到選定壓力或選定壓力范圍以便壓實(shí)內(nèi)套筒252A和電絕緣材料256至期望壓實(shí)水平。在一些實(shí)施例中，外套筒252B內(nèi)的流體被加壓到介于大致15，000磅/平方英寸(大致100，OOOkPa)至大致20，000磅/平方英寸(大致140，OOOkPa)的壓力。在一些實(shí)施例中，流體可被加壓至更高壓力(例如加壓至高達(dá)大致35，000磅/平方英寸(大致240，OOOkPa))ο將流體加壓至此類壓力，而通過(guò)壓縮內(nèi)套筒來(lái)使內(nèi)套筒252A變形，并且壓實(shí)內(nèi)套筒內(nèi)的電絕緣材料256。內(nèi)套筒252A可通過(guò)外套筒252B內(nèi)的流體壓力均一地發(fā)生變形。在一些實(shí)施例中，電絕緣材料256被壓實(shí)以便使得電絕緣材料具有類似于或優(yōu)于所連接絕緣導(dǎo)體中的至少一個(gè)中的電絕緣體的介電性能的介電性能。使用加壓流體來(lái)壓縮和壓實(shí)內(nèi)套筒252A和電絕緣材料256可容許絕緣導(dǎo)體在水平構(gòu)造中在套筒中相連。在水平構(gòu)造中連接絕緣導(dǎo)體容許將更長(zhǎng)長(zhǎng)度的絕緣導(dǎo)體連接在一起而不需要復(fù)雜或價(jià)格昂貴的纜線懸掛系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，絕緣導(dǎo)體的端部可具有倒角或其它錐形以容許壓縮內(nèi)套筒。圖26示出了壓縮之后絕緣導(dǎo)體的一個(gè)倒角端部的一個(gè)實(shí)施例。絕緣導(dǎo)體212包括在內(nèi)套筒252A內(nèi)部的倒角314。倒角314可防止在壓縮期間內(nèi)套筒252A發(fā)生扭結(jié)或翹曲。在一些實(shí)施例中，電絕緣材料粉末在密封和壓實(shí)內(nèi)套筒之前被加入內(nèi)套筒252A的內(nèi)部。電絕緣材料粉末可穿過(guò)并填充內(nèi)套筒內(nèi)部的空隙(例如在形成于絕緣導(dǎo)體上的倒角與內(nèi)套筒之間的槽中)。使用電絕緣材料粉末還可降低被壓實(shí)的電絕緣材料中的界面的數(shù)量。在一些實(shí)施例中，使用電絕緣材料粉末代替電絕緣材料塊。在一些實(shí)施例中，添加劑例如摻雜劑或另一種另外的材料可被加到電絕緣材料。添加劑可改善電絕緣材料的介電性能。例如，添加劑可增加電絕緣材料的介電強(qiáng)度。在一些實(shí)施例中，使用機(jī)械和/或液壓壓實(shí)作用來(lái)在所連接絕緣導(dǎo)體的聯(lián)接部處徑向地壓實(shí)電絕緣材料(例如粉末形式的電絕緣材料)。圖27示出了用于在絕緣導(dǎo)體的聯(lián)接部處壓實(shí)電絕緣材料的壓實(shí)裝置316的第一半部316A的一個(gè)實(shí)施例。裝置316的第二半部具有與圖27中所示的第一半部316A類似的形狀和尺寸。裝置316的第一半部和第二半部被聯(lián)接在一起以便形成圍繞要連接在一起的絕緣導(dǎo)體的部分的裝置。
圖28示出了圍繞絕緣導(dǎo)體212A，212B聯(lián)接在一起的裝置316的一個(gè)實(shí)施例。包圍絕緣導(dǎo)體212A，212B的芯的電絕緣體和護(hù)套已經(jīng)被去除以便露出位于裝置316內(nèi)部的芯的部分。如圖27中所示，第一半部316A包括開(kāi)口 318的第一半部318A，當(dāng)裝置的兩個(gè)半部聯(lián)接在一起時(shí)開(kāi)口 318形成于裝置316的頂部中。開(kāi)口 318容許電絕緣材料和/或其它材料被提供至圍繞絕緣導(dǎo)體的露出芯的空間中。在一些實(shí)施例中，電絕緣材料粉末被提供至裝置316中。如圖28中所示，在至少部分電絕緣材料被通過(guò)開(kāi)口 318提供至圍繞露出芯的裝置316中以后,第一柱塞320A被插入開(kāi)口中。第一柱塞320A用來(lái)(例如通過(guò)施加機(jī)械的和/或液壓的力至柱塞的頂部)壓實(shí)裝置316內(nèi)的電絕緣材料。例如，力可使用錘(機(jī)械壓實(shí))或液壓驅(qū)動(dòng)活塞(液壓壓實(shí))被施加到第一柱塞320A。圖29示出了位于具有第一柱塞320A的裝置316內(nèi)部的絕緣導(dǎo)體212的側(cè)視圖，所述第一柱塞在具有露出芯214的絕緣導(dǎo)體上方就位。在一些實(shí)施例中，第一柱塞320A具有帶有槽322A的底部。槽322A可具有基本上與芯的露出部分的形狀類似的形狀。第一柱塞320A可包括止動(dòng)器324，如圖28中所示，其抑制第一柱塞能進(jìn)入裝置316的深度。例如，止動(dòng)器324可抑制第一柱塞320A進(jìn)入裝置316內(nèi)太深的深度以致將會(huì)使絕緣導(dǎo)體的芯彎曲或變形。在一些實(shí)施例中，第一柱塞320A設(shè)計(jì)成在不使用止動(dòng)器(例如，柱塞的頂板用作止動(dòng)器)的情況下進(jìn)入選定深度，該選定深度不會(huì)使絕緣導(dǎo)體的芯彎曲或變形。第一柱塞320A可用來(lái)在裝置316內(nèi)將電絕緣材料256壓實(shí)至第一水平。例如，如圖29中所示，電絕緣材料256被壓實(shí)至包圍露出芯214的下部部分(例如下半部)的水平。加入電絕緣材料和利用第一柱塞壓實(shí)材料的過(guò)程可重復(fù)進(jìn)行直到圍繞芯的下部部分獲得期望的壓實(shí)水平為止。圖30示出了位于具有第二柱塞320B的裝置316內(nèi)部的絕緣導(dǎo)體212的側(cè)視圖，所述第二柱塞在具有露出芯214的絕緣導(dǎo)體上方就位。在一些實(shí)施例中，第二柱塞320B具有帶有槽322B的底部。槽322B可具有基本上與絕緣導(dǎo)體的外部形狀類似的形狀。在一些實(shí)施例中，第二柱塞320B中的槽322B具有其它形狀或者沒(méi)有槽。圖3IA-D示出了第二柱塞320B的其它實(shí)施例。在圖31A中，第二柱塞320B沒(méi)有槽。在圖31B中，槽322B具有30°斜角邊緣。在圖31C中，槽322B具有15°斜角直邊緣。在圖31D中，槽322B比圖30中所示的槽略微更淺(更矮側(cè))。第二柱塞320B可用來(lái)在裝置316內(nèi)將電絕緣材料256壓實(shí)至第二水平。例如，如圖30中所示，電絕緣材料256被壓實(shí)至包圍露出芯214的水平。加入電絕緣材料和利用第二柱塞壓實(shí)材料的過(guò)程可重復(fù)進(jìn)行直到圍繞芯獲得期望的壓實(shí)水平為止。例如，該過(guò)程可重復(fù)進(jìn)行直到按照與絕緣導(dǎo)體的形狀和外徑類似的形狀和外徑獲得電絕緣材料的期望壓實(shí)水平。在將電絕緣材料壓實(shí)期望量以后，裝置316可從絕緣導(dǎo)體的聯(lián)接部周圍移除。圖32示出了一個(gè)實(shí)施例，其中裝置316的第二半部被移除以便留下第一半部316A和圍繞絕緣導(dǎo)體212A，212B之間的聯(lián)接部壓實(shí)的電絕緣材料256。在移除裝置316以后，被壓實(shí)的電絕緣材料256可成形為基本上圓柱形形狀，具有比較類似于絕緣導(dǎo)體212A，212B的外徑的外徑，如圖33中所示。被壓實(shí)的電絕緣材料256可通過(guò)去除被壓實(shí)的材料的過(guò)多部分而形成其最終形狀。例如，被壓實(shí)的電絕緣材料256的過(guò)多部分可使用鋸條、在被壓實(shí)的材料之上滑動(dòng)的具有剃削邊緣的套筒和/或本領(lǐng)域中已知的其它方法被軸向地去除。在電絕緣材料256形成最終形狀以后，套筒252被置于電絕緣材料之上，如圖34中所示。套筒252可包括置于電絕緣材料之上并且聯(lián)接(焊接)在一起以形成套筒的兩個(gè)或更多個(gè)部分。在一些實(shí)施例中，套筒252的兩個(gè)或更多個(gè)部分被使用外套筒內(nèi)的加壓流體壓縮(例如在圖24和25中所示的內(nèi)套筒252A和外套筒252B的實(shí)施例中所述)和/或通過(guò)將套筒部分機(jī)械地壓接在一起(例如圖36和37中所示的套筒252的實(shí)施例中所述)。使用加壓流體壓縮和/或機(jī)械地壓接套管252可封閉套筒的部分之間的間隙，以便使得不需要焊接來(lái)將這些部分連接在一起。另外，使用加壓流體壓縮和/或機(jī)械地壓接可減少套筒252與電絕緣材料256之間的界面(形成緊密過(guò)盈配合)。套筒252可聯(lián)接(焊接)至絕緣導(dǎo)體212A，212B的護(hù)套。套筒252可由與絕緣導(dǎo)體212A，212B的護(hù)套類似的材料制成。例如，套筒252可為304不銹鋼。在一些實(shí)施例中，在裝置316中被壓實(shí)的電絕緣材料256包括氧化鎂與氮化硼粉末的混合物。在一個(gè)實(shí)施例中，在裝置316中被壓實(shí)的電絕緣材料256包括按重量計(jì)算80%的氧化鎂、按重量計(jì)算20%的氮化硼粉末混合物。也可使用其它電絕緣材料和/或電絕緣材料的其它混合物。在一些實(shí)施例中，使用電絕緣材料粉末與電絕緣材料塊的組合。圖35不出了液壓壓機(jī)426的一個(gè)實(shí)施例,該液壓壓機(jī)可用來(lái)向柱塞施加力以便液壓地壓實(shí)裝置(例如圖27 - 32中所示的裝置316)內(nèi)部的電絕緣材料。液壓壓機(jī)426可包括活塞428和裝置支座430。在一些實(shí)施例中，可通過(guò)液壓壓機(jī)426的夾具432送進(jìn)絕緣導(dǎo)體以便使得絕緣導(dǎo)體的端部部分置于活塞428下方和裝置支座430上方。夾具432可用來(lái)將絕緣導(dǎo)體的端部固定在機(jī)器426上。定位裝置434可用來(lái)對(duì)絕緣導(dǎo)體的位置進(jìn)行細(xì)調(diào)。例如圖27-32中所示裝置316的裝置可在裝置支座430處放置在絕緣導(dǎo)體的端部周圍(例如，裝置的兩個(gè)半部圍繞絕緣導(dǎo)體的端部組裝)。在壓實(shí)裝置中的材料期間，裝置支座430可支承裝置。在壓實(shí)期間，活塞428可施加力至柱塞(例如圖28 — 29中所示的第一柱塞320A和/或圖30中所示的第二柱塞320B)，以便壓實(shí)絕緣導(dǎo)體端部周圍的電絕緣材料。在一些實(shí)施例中，活塞428提供高達(dá)大致50噸的力(大致100，000磅力)。在圖27 - 32所示裝置316中液壓地壓實(shí)電絕緣材料，可在電絕緣材料中提供與絕緣導(dǎo)體中的壓實(shí)水平類似的壓實(shí)水平(例如高達(dá)大致85%的壓實(shí))。這樣的壓實(shí)水平將產(chǎn)生適合于高達(dá)至少大致1300 T (大致700°C)的工作溫度的接合接頭。在裝置316中液壓地壓實(shí)電絕緣材料，可提供更加受控的壓實(shí)和/或更加可再現(xiàn)的壓實(shí)(不同接合之間可再現(xiàn))。與機(jī)械壓實(shí)相比，液壓壓實(shí)可利用較少運(yùn)動(dòng)或變動(dòng)實(shí)現(xiàn)，以便提供更均勻和一致的壓力。在一些實(shí)施例中，液壓壓實(shí)與機(jī)械壓實(shí)結(jié)合使用(例如，電絕緣材料首先被機(jī)械地壓實(shí)然后使用液壓壓實(shí)進(jìn)一步壓實(shí))。在一些實(shí)施例中，電絕緣材料在處于高溫的同時(shí)被壓實(shí)。例如，電絕緣材料可在大致90°C或更高的溫度下被壓實(shí)。在一些實(shí)施例中，第一柱塞320A和/或第二柱塞320B涂有不粘材料。例如，柱塞可涂有非金屬材料例如陶瓷或DLC(金剛石狀碳)涂層，所述DLC涂層可以從Morgan Technical Ceramics (英格蘭的Berkshire)獲得。為柱塞涂上涂層可抑制金屬遷移至電絕緣材料中和/或電絕緣材料粘至柱塞。在一些實(shí)施例中，套筒被圍繞套筒沿圓周機(jī)械地壓縮以便壓縮套筒。圖36示出了用于圓周機(jī)械壓縮的套筒252的一個(gè)實(shí)施例。套筒252可放置在電絕緣材料塊和/或粉末周圍。例如，套筒252可放置在圖23中所示的電絕緣材料塊周圍、圖33中所示的被壓實(shí)的電絕緣材料粉末周圍、或所示的塊和粉末的組合周圍。在一些實(shí)施例中，套筒252包括肋326。肋326可為套筒252的升高部分(例如套筒的外徑上的高點(diǎn))。肋326的形狀和尺寸可適于與用于機(jī)械地壓實(shí)套筒252的壓機(jī)的壓接部分相配。例如，套筒252可使用液壓地致動(dòng)的機(jī)械壓縮系統(tǒng)進(jìn)行壓縮，該壓縮系統(tǒng)沿圓周壓縮套筒。例如，套筒252可使用PyplOk 鍛壓工具壓縮，所述Pyplok (R)鍛壓工具可以從Tube-1V丨ac⑧Industries (加拿大安大略省的Stoney Creek)獲得。壓機(jī)的壓接部分壓縮肋326直到肋被壓縮至大致套筒252的其余部分的外徑(這些肋具有的直徑基本上類似于套筒的其余部分的直徑)。圖37示出了在套筒和肋326已經(jīng)沿圓周壓縮之后絕緣導(dǎo)體212A，212B上的套筒252的一個(gè)實(shí)施例。沿圓周(徑向地)壓縮肋326，而壓縮套筒252內(nèi)的電絕緣材料并將套筒聯(lián)接至絕緣導(dǎo)體212A，212B。套筒252可進(jìn)一步聯(lián)接至絕緣導(dǎo)體212A，212B。例如，套筒252的端部可焊接至絕緣導(dǎo)體212A，212B的護(hù)套。在此示出的適配接頭(例如但并不限于適配接頭250 (圖5、7、18、19、20和21中所示)、適配接頭270 (圖8中所示)、適配接頭298 (圖14、15和16中所示)、由內(nèi)套筒252A和外套筒252B形成的適配接頭的實(shí)施例(圖22 - 25中所示)和套筒252的實(shí)施例(圖34、36和37中所示)可在絕緣導(dǎo)體之間形成結(jié)實(shí)可靠的電和機(jī)械連接。例如，本文示出的適配接頭可適用于在高于1000伏，高于1500伏，或高于2000伏的電壓和至少約650°C，至少約700°C，至少約800°C的溫度下長(zhǎng)時(shí)間工作。在一些實(shí)施例中，本文中所示的適配接頭將加熱用絕緣導(dǎo)體(例如設(shè)置在含烴地層中的絕緣導(dǎo)體)聯(lián)接到非加熱用絕緣導(dǎo)體(例如用于地層的上覆巖層部分中的絕緣導(dǎo)體)。加熱用絕緣導(dǎo)體可具有較小的芯和與非加熱用絕緣導(dǎo)體不同材料的芯。例如，加熱用絕緣導(dǎo)體的芯可以是銅-鎳合金、不銹鋼或碳鋼，而非加熱用絕緣導(dǎo)體的芯可以是銅。但是由于芯的尺寸和材料電學(xué)性能的差異，所述部分中的電絕緣材料具有的厚度可能差異太大以致不能由連接絕緣導(dǎo)體的單個(gè)接頭補(bǔ)償。因而，在一些實(shí)施例中，可能在加熱用絕緣導(dǎo)體和非加熱用絕緣導(dǎo)體之間使用短段的中間加熱用絕緣導(dǎo)體。中間加熱用絕緣導(dǎo)體可具有從不加熱用絕緣導(dǎo)體的芯直徑成錐形變化到加熱用絕緣導(dǎo)體的芯直徑的芯直徑，同時(shí)使用與不加熱用絕緣導(dǎo)體類似的芯材料。例如，中間加熱用絕緣導(dǎo)體可以是銅，其芯直徑成錐形變化到與加熱用絕緣導(dǎo)體相同的直徑。因而，聯(lián)接中間絕緣導(dǎo)體和加熱用絕緣導(dǎo)體的適配接頭處的電絕緣材料的厚度與加熱用絕緣導(dǎo)體中的電絕緣材料的厚度相似。具有相同的厚度使得絕緣導(dǎo)體可容易地在適配接頭中連接。由于較小的芯直徑，中間加熱用絕緣導(dǎo)體可提供一些壓降或一些熱損耗，但是中間加熱用絕緣導(dǎo)體可在長(zhǎng)度方面相對(duì)短，以使這些損耗最小化。在一些實(shí)施例中，用于連接絕緣導(dǎo)體的適配接頭被壓實(shí)或壓縮以便提高適配接頭內(nèi)的電絕緣材料的電絕緣性能(介電特性)。例如，將適配接頭內(nèi)的電絕緣材料壓實(shí)可增加電絕緣材料的均一性和/或去除電絕緣材料中的空隙或其它界面。在一些實(shí)施例中，電絕緣材料塊(例如氧化鎂)在適配接頭中被壓實(shí)。在一些實(shí)施例中，電絕緣材料粉末在適配接頭中被壓實(shí)。在一些實(shí)施例中，電絕緣材料粉末和/或塊的組合用于適配接頭中。另外，可使用不同類型電絕緣材料的組合(例如氧化鎂和氮化硼的組合)。在此處所述的使用電絕緣材料粉末的實(shí)施例中，粉末具有提供更好壓實(shí)的選定性能(當(dāng)被壓實(shí)時(shí)具有高密度)。在一些實(shí)施例中，粉末具有選定粒度分布(例如，對(duì)于氧化鎂粉末，粒度分布可平均為大致100 μ m至大致200 μ m)?？蛇x擇期望范圍以便使得粉末被壓實(shí)至期望密度。粉末的可選擇用來(lái)在壓實(shí)作用下提供期望密度的其它性能包括但不限于顆粒形狀、雜質(zhì)性能(例如雜質(zhì)如硅或鈣的比率)、壁摩擦性能(壁摩擦角度)、在標(biāo)準(zhǔn)化力作用下的壓實(shí)性(在相同的力作用下在標(biāo)準(zhǔn)尺寸圓筒體中壓實(shí))、和用于在料斗中實(shí)現(xiàn)質(zhì)量流量的料斗角度。這些性能中的一個(gè)或多個(gè)的組合可為指示粉末的壓實(shí)性和/或粉末在壓縮或壓實(shí)期間的流動(dòng)能力的指標(biāo)。用于連接絕緣導(dǎo)體的適配接頭可被機(jī)械地、氣動(dòng)地和/或液壓地壓實(shí)。適配接頭的壓實(shí)可改進(jìn)電絕緣材料的介電特性以便使得電絕緣材料具有與絕緣導(dǎo)體中的電絕緣材料的介電特性類似的介電特性。在一些實(shí)施例中，適配接頭中被壓實(shí)的電絕緣材料可具有優(yōu)于絕緣導(dǎo)體中的電絕緣材料的介電特性的介電特性。舉例來(lái)說(shuō)，絕緣導(dǎo)體中的電絕緣材料(氧化鎂)通常具有介于大致78%至大致82%之間的密度。未壓實(shí)的氧化鎂粉末可具有介于大致50%至大致55%之間的密度。氧化鎂塊可具有大致70%的密度。在此處所述的適配接頭的一些實(shí)施例中，適配接頭內(nèi)的電絕緣材料在壓實(shí)或壓縮之后具有的密度至少在聯(lián)接至適配接頭的絕緣導(dǎo)體的密度的大致15%內(nèi)、大致10%內(nèi)、或大致5%內(nèi)。在此處所述的一些實(shí)施例中，在壓實(shí)或壓縮之后適配接頭內(nèi)的電絕緣材料具有比聯(lián)接至適配接頭的絕緣導(dǎo)體的密度更高的密度。例如，適配接頭內(nèi)的電絕緣材料可具有高達(dá)大致85%的密度。在此處所述的一些實(shí)施例中，加強(qiáng)套筒或其它應(yīng)變消除裝置放置在絕緣導(dǎo)體的聯(lián)接部處或附近。圖38示出了所連接絕緣導(dǎo)體212A，212B上的加強(qiáng)套筒328的一個(gè)實(shí)施例。加強(qiáng)套筒328提供應(yīng)變消除以便加強(qiáng)絕緣導(dǎo)體之間的聯(lián)接部。加強(qiáng)套筒328容許所連接絕緣導(dǎo)體在張力下被牽拉、卷繞和退繞，以便安裝在井眼和/或安裝管道(例如盤管設(shè)備)中/從井眼和/或安裝管道(例如盤管設(shè)備)移除。圖39示出了用于聯(lián)接三個(gè)絕緣導(dǎo)體212A，212B，212C的適配接頭270的另一個(gè)實(shí)施例的部件分解圖。在一些實(shí)施例中，適配接頭270包括應(yīng)變消除適配接頭274、電氣總線330、圓筒體332、和端蓋272。圖40-47示出了用于將適配接頭270安裝于絕緣導(dǎo)體212A，212B，212C的端部上的方法的一個(gè)實(shí)施例。在圖40中，絕緣導(dǎo)體212A，212B，212C穿過(guò)適配接頭274中的縱向開(kāi)口。應(yīng)變消除適配接頭274可為用于絕緣導(dǎo)體212A，212B，212C的一個(gè)端部終端部件。在將絕緣導(dǎo)體212A，212B, 212C安裝于應(yīng)變消除適配接頭274中以后，絕緣導(dǎo)體212A，212B, 212C在應(yīng)變消除適配接頭中被對(duì)準(zhǔn)并且從適配接頭伸出的芯214A，214B，214C的一部分被露出。通過(guò)去除延伸穿過(guò)應(yīng)變消除適配接頭274的絕緣導(dǎo)體212A，212B，212C的電絕緣體和護(hù)套的端部部分，而使芯214A，214B, 214C露出。

在一些實(shí)施例中，延伸穿過(guò)應(yīng)變消除適配接頭274的芯214A，214B, 214C的端部部分被釬焊至應(yīng)變消除適配接頭。用于釬焊的材料的實(shí)例包括但不限于鎳釬焊料，如用于低硫環(huán)境的AWS5.8ΒΝ -2和用于高硫環(huán)境的AWS5.8BNi_5A。釬焊材料可在釬焊期間流動(dòng)并且填充和密封芯214A，214B, 214C與應(yīng)變消除適配接頭274之間的任何間隙。密封間隙而防止流體流入適配接頭270內(nèi)部。將芯214A，214B，214C的端部部分釬焊至應(yīng)變消除適配接頭274可容許芯一起更靠近地分布并且減小應(yīng)變消除適配接頭的尺寸。具有較小的應(yīng)變消除適配接頭274可容許適配接頭270和用于加熱器的井眼直徑較小，因?yàn)橥ǔ６瞬拷K端部件(適配接頭270)為井眼尺寸的決定因素。在一些實(shí)施例中，絕緣導(dǎo)體212A，212B, 212C的護(hù)套聯(lián)接至應(yīng)變消除適配接頭274。例如，護(hù)套可焊接(接縫焊接)至應(yīng)變消除適配接頭274。在圖41中，第一圓筒體332A聯(lián)接至具有伸出的芯214A，214B，214C的應(yīng)變消除適配接頭274的端部。第一圓筒體332A可在應(yīng)變消除適配接頭274的端部上焊接就位。第一圓筒體332A可具有小于伸出的芯214A，214B，214C的長(zhǎng)度的縱向長(zhǎng)度。因此，芯的至少某些部分可延伸超過(guò)第一圓筒體332A的長(zhǎng)度。在將第一圓筒體332A聯(lián)接至應(yīng)變消除適配接頭274之后，將電絕緣材料256加入圓筒體中以便至少部分地覆蓋芯214A，214B，214C，如圖42中所示。因此，芯的至少一部分保持在電絕緣材料256上方露出。電絕緣材料256可包括粉末和/或電絕緣材料塊(例如氧化鎂)。在一些實(shí)施例中，電絕緣材料256在第一圓筒體332A內(nèi)被壓實(shí)。電絕緣材料256可使用壓實(shí)工具被機(jī)械地和/或液壓地壓實(shí)。例如，可使用液壓壓實(shí)機(jī)的活塞將力施加到壓實(shí)工具。圖48示出了可用于壓實(shí)電絕緣材料256的壓實(shí)工具334A的一個(gè)實(shí)施例。壓實(shí)工具334A可具有開(kāi)口，該開(kāi)口容許工具在壓實(shí)電絕緣材料的同時(shí)安裝在芯214A，214B，214C之上。在上述步驟中的壓實(shí)和后述步驟以后，電絕緣材料256的表面可結(jié)疤。使電絕緣材料256的表面結(jié)疤促進(jìn)在電絕緣材料的各層的壓實(shí)期間各層之間的結(jié)合。在一些實(shí)施例中，在壓實(shí)圓筒體332A中的電絕緣材料256以后，芯214A，214B，214C的保持露出的部分被聯(lián)接至電氣總線330，如圖43中所示。電氣總線330可為例如銅或適合于將芯214A，214B，214C電聯(lián)接在一起的另一種材料。在一些實(shí)施例中，電氣總線330 被焊接至芯 214A，214B, 214C。在將電氣總線330聯(lián)接至芯214A，214B，214C以后，第二圓筒體332B可聯(lián)接至第一圓筒體332A以便形成圍繞芯的露出部分的圓筒體332，如圖44中所示。在一些實(shí)施例中，圓筒體332為在單個(gè)步驟中聯(lián)接至應(yīng)變消除適配接頭274的單個(gè)圓筒體。在一些實(shí)施例中，圓筒體332包括在多個(gè)步驟中聯(lián)接至應(yīng)變消除適配接頭274的兩個(gè)或更多個(gè)圓筒體。第二圓筒體332B可在第一圓筒體332A的端部上焊接就位。如圖44中所示，完整的圓筒體332可具有延伸超出伸出的芯214A，214B，214C的長(zhǎng)度的縱向長(zhǎng)度。因此，這些芯可被包含在圓筒體332的邊界之內(nèi)。在形成圓筒體332之后，將電絕緣材料256加入圓筒體中至大致與電氣總線330和芯214A，214B，214C的頂部齊平的水平，如圖45中所示。在一些實(shí)施例中，處于圖45中所示水平的電絕緣材料256被壓實(shí)(例如機(jī)械地壓實(shí))。圖49示出了可用于壓實(shí)電絕緣材料256的壓實(shí)工具334B的一個(gè)實(shí)施例。壓實(shí)工具334B可具有環(huán)狀空間，該環(huán)狀空間容許工具在壓實(shí)電絕緣材料的同時(shí)安裝在電氣總線330和芯214A，214B，214C之上。在將處于芯214A，214B，214C和電氣總線330的頂部的水平的材料壓實(shí)之后，將另加的電絕緣材料256加入圓筒體中以便完全地覆蓋電氣總線和芯，如圖46中所示。因此，芯和電氣總線基本上被封裝于電絕緣材料256中。在一些實(shí)施例中，加入圓筒體332中以便封裝芯的電絕緣材料256被壓實(shí)(例如機(jī)械地壓實(shí))。圖50示出了可用于最后壓實(shí)電絕緣材料256的壓實(shí)工具334C的一個(gè)實(shí)施例。在最后壓實(shí)電絕緣材料256之后，將端蓋272聯(lián)接(焊接)至圓筒體332以便形成適配接頭270。在一些實(shí)施例中，端蓋272的形狀適于用作用于引導(dǎo)絕緣導(dǎo)體212A，212B，212C安裝于井眼或部署裝置(例如盤管設(shè)備)中的導(dǎo)向裝置。在一些實(shí)施例中，適配接頭270與用作單相加熱器的絕緣導(dǎo)體一起使用。例如，適配接頭270可與以發(fā)夾構(gòu)造聯(lián)接的兩個(gè)絕緣導(dǎo)體一起使用，其中絕緣導(dǎo)體在適配接頭內(nèi)聯(lián)接以便使得一個(gè)絕緣導(dǎo)體作為供電導(dǎo)體而一個(gè)絕緣導(dǎo)體作為回路導(dǎo)體。適配接頭270也可和一個(gè)絕緣導(dǎo)體一起使用，該絕緣導(dǎo)體使用絕緣導(dǎo)體的護(hù)套來(lái)將電流返回至地層的表面。機(jī)械壓實(shí)適配接頭270內(nèi)的電絕緣材料產(chǎn)生的適配接頭可具有比填充電絕緣材料并振動(dòng)以壓實(shí)電絕緣材料的適配接頭更高的機(jī)械擊穿電壓和/或工作溫度。例如，適配接頭270可在大致6kV以上的電壓和大致1300 °F (大致700°C )以上的溫度工作。因?yàn)檫m配接頭270 (加熱器端部終端部件)可在大致700°C以上的溫度工作，適配接頭可在地下地層的被加熱層(例如經(jīng)受熱解的層)中使用。因此，加熱器的端部不必一定被放置于地層的冷卻器部分中并且加熱器井眼可能不需要被鉆得深至地層中或不同類型的地層中。在一些實(shí)施例中，失效的三相加熱器被轉(zhuǎn)變成使用相同電源進(jìn)行單相運(yùn)行。例如，如果三相加熱器的一條腿失效(接地故障)，則加熱器的剩余的兩條腿可用作單相加熱器，其中一條腿為供電導(dǎo)體，而另一條腿為回路導(dǎo)體。為了將加熱器轉(zhuǎn)變成單相運(yùn)行，可將高阻抗電阻器放置在三相電源(變壓器)的中性線與加熱器的接地故障腿之間。電阻器與加熱器的接地故障腿串聯(lián)連接。由于電阻器的高電阻，電壓從接地故障腿轉(zhuǎn)走并且加到電阻器上。因此，使用電阻器來(lái)斷開(kāi)通向接地故障腿的功率，而幾乎沒(méi)有或沒(méi)有電流經(jīng)過(guò)接地故障腿。在電阻器放置在變壓器的中性線與接地故障腿之間之后，加熱器的剩余兩條腿以單相模式運(yùn)行，其中電流順著一條腿向下流動(dòng)，經(jīng)過(guò)端部終端部件并順著另一條腿向上返回。在加熱器三相運(yùn)行期間，端部終端部件處的電壓接近零，因?yàn)槿龡l腿異相120°運(yùn)行以便在三條腿之間平衡電壓(如果在電路中三條腿之間存在任何失衡，電壓可能不精確地為零)。端部終端部件通常與三相加熱器的地隔離。當(dāng)加熱器轉(zhuǎn)變成單相時(shí)，端部終端部件上的電壓由接近零電壓增加至電源輸出電壓的大致一半。在單相運(yùn)行期間，端部終端部件上的電壓增加，因?yàn)楝F(xiàn)在電流線性地經(jīng)過(guò)兩種運(yùn)行中的腿，而端部終端部件處于電路的中途點(diǎn)。舉例來(lái)說(shuō)，在利用480V電源三相運(yùn)行期間，每條腿可處于大致277V，而在加熱器的底部處的端部終端部件處大致為0V。在利用與接地故障腿串聯(lián)的電阻器轉(zhuǎn)變成單相運(yùn)行之后，以單相運(yùn)行的腿在加熱器的底部的端部終端部件處產(chǎn)生大致240V的電壓。因?yàn)橛糜诩訜岬叵禄蚝瑹N地層至活動(dòng)化和/或熱解溫度的電壓通常由于加熱器的長(zhǎng)度很長(zhǎng)而很高(例如大致IkV或更高)，端部終端部件需要能夠在更高的電壓運(yùn)行以用于單相運(yùn)行。用于地下加熱的電流端部終端部件通常不會(huì)在這樣的高壓運(yùn)行。然而，因?yàn)檫m配接頭270在6kV以上的電壓下運(yùn)行，適配接頭270容許失效的高壓三相地下加熱器轉(zhuǎn)變成單相運(yùn)行。示例下面描述非限制性示例。使用圖5中所示的適配接頭實(shí)施例的樣本
使用液壓壓實(shí)機(jī)和適用于用作適配接頭一側(cè)的地下加熱器的中壓絕緣導(dǎo)體及適用于用作接頭另一側(cè)的上覆巖層電纜的中壓絕緣導(dǎo)體來(lái)制造類似于圖5中所示的實(shí)施例的適配接頭250的實(shí)施例的樣本。氧化鎂用作適配接頭中的電絕緣材料。樣本從一個(gè)礦物絕緣導(dǎo)體的端部到另一個(gè)礦物絕緣導(dǎo)體的端部為6英尺長(zhǎng)。在電學(xué)測(cè)試之前，將樣本放置在6-1/2英尺長(zhǎng)的爐中，并且在850 °F下烘干30小時(shí)。當(dāng)冷卻到150 ° 時(shí)，使用環(huán)氧樹脂將礦物絕緣導(dǎo)體的端部密封。然后將樣本放置在3英尺長(zhǎng)的爐中加熱所述樣本，并且使用5kV (最大)高壓絕緣試驗(yàn)(hipot)測(cè)試儀向樣本施加電壓，所述測(cè)試儀既能夠測(cè)量總和漏電流，又能夠測(cè)漏電流的實(shí)際分量。三個(gè)熱電偶放置在所述樣本上，并且計(jì)算溫度測(cè)量值的平均值。樣本以所述適配接頭位于爐中心的方式放置在電爐中。使用高壓絕緣試驗(yàn)測(cè)試儀測(cè)量周圍環(huán)境的DC (直流)響應(yīng)和AC (交流)漏電流。在約1000 °F下和高可達(dá)5kV的電壓下測(cè)試總共八個(gè)樣本。在5kV下測(cè)試的一個(gè)樣本的漏電流為2.28mA，另一個(gè)漏電流為6.16mA。芯并聯(lián)連接在一起的三個(gè)另外的樣本在一直到5kV下進(jìn)行測(cè)試，總漏電流為11.7mA,或每根電纜的平均漏電流為3.9mA，三個(gè)樣本穩(wěn)定。芯并聯(lián)連接在一起的三個(gè)其他樣本在一直到4.4kV下進(jìn)行測(cè)試，總漏電流為4.39mA，但是其不能經(jīng)受更高的電壓而不使高壓絕緣試驗(yàn)測(cè)試儀跳閘(這在漏電流超過(guò)40mA時(shí)發(fā)生)。在一直到5kV下進(jìn)行測(cè)試過(guò)的樣本之一經(jīng)受在環(huán)境溫度下的進(jìn)一步測(cè)試直到擊穿。擊穿發(fā)生在llkV。制造總共十一個(gè)另外的樣本用于在環(huán)境溫度下進(jìn)行另外的擊穿測(cè)試。這些樣本中的三個(gè)具有的絕緣導(dǎo)體制備有垂直于護(hù)套切割的礦物絕緣材料，而另外八個(gè)樣本具有的絕緣導(dǎo)體制備有相對(duì)于護(hù)套成30°切割的礦物絕緣材料。在垂直切割的頭三個(gè)樣本中，第一樣本在擊穿之前能承受高可達(dá)10.5kV的電壓，第二樣本在擊穿之前能承受高可達(dá)8kV的電壓，而第三樣本在擊穿之前能承受僅500V的電壓，這意味著第三樣本的制造中存在缺陷。在30°切割的八個(gè)樣本中，兩個(gè)樣本在擊穿之前能承受高可達(dá)IOkV的電壓，三個(gè)樣本在擊穿之前能承受在8kV和9.5kV 之間的電壓，三個(gè)樣本不能承受電壓或能承受小于750V的電壓，這意味著這三個(gè)樣本的制造中存在缺陷。使用圖8B中所示的適配接頭實(shí)施例的樣本制造使用類似于圖8B中所示的實(shí)施例的適配接頭270的實(shí)施例的三個(gè)樣本。所述樣本制造有兩個(gè)絕緣導(dǎo)體，而不是三個(gè)，并且在環(huán)境溫度下進(jìn)行擊穿測(cè)試。一個(gè)樣本在擊穿之前能承受5kV的電壓，第二樣本在擊穿之前能承受4.5kV的電壓，第三樣本能承受僅500V的電壓，這意味著制造中的缺陷。使用圖14和15中所示的適配接頭實(shí)施例的樣本使用利用類似于圖14和15中所示實(shí)施例的適配接頭298的實(shí)施例的樣本來(lái)連接具有1.2〃外徑和0.7〃直徑芯的兩個(gè)絕緣導(dǎo)體。使用MgO粉末(Muscle Shoals Minerals,Greenville, Tennessee,U.S.A)作為電絕緣材料。由347H不銹鋼管制造適配接頭并且適配接頭具有1.5〃的外徑，壁厚為0.125〃而長(zhǎng)度為7.0"。將樣品放置于爐中并加熱到1050 T且循環(huán)通過(guò)直到高達(dá)3.4kV的電壓。發(fā)現(xiàn)樣品在所有電壓下可行，但是在不切斷高壓絕緣試驗(yàn)測(cè)試儀的情況下不能承受更高電壓。在第二次試驗(yàn)中，與如上所述樣品類似的樣品經(jīng)受低循環(huán)疲勞-彎曲試驗(yàn)然后在爐中進(jìn)行電測(cè)試。這些樣品放置于爐中并且被加熱到1050 °F且循環(huán)通過(guò)350V、600V、800V、1000V、1200V、1400V、1600V、1900V、2200V、和 2500V 的電壓。直到高達(dá) 1900V 的電壓，樣品
的漏失電流值和穩(wěn)定性為可接受的。利用進(jìn)一步的電場(chǎng)強(qiáng)度減小方法如適配接頭中的錐形、平滑或圓形邊緣，或者在適配接頭內(nèi)增加電場(chǎng)應(yīng)力減小裝置，可以增加適配接頭的工作范圍。應(yīng)可理解，本發(fā)明不限于所述的特定系統(tǒng)，所述系統(tǒng)當(dāng)然可改變。還應(yīng)理解，本文所用的術(shù)語(yǔ)僅出于描述特定實(shí)施例的目的，不旨在進(jìn)行限制。如本說(shuō)明書中所用，單數(shù)形式的“一”、“一個(gè)”和“該”包括復(fù)數(shù)個(gè)指示物，除非所述內(nèi)容另外明確指出。因而，例如，提到“一個(gè)芯”包括兩個(gè)或更多個(gè)芯的組合，提到“一種材料”包括材料的混合物。借助于本說(shuō)明，本發(fā)明的各個(gè)方面的其他修改形式和替代實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域中技術(shù)人員將顯而易見(jiàn)。因此，本說(shuō)明將僅視為是示例性的，并且用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一般方式。應(yīng)可理解，本文所示和所述的本發(fā)明的形式應(yīng)視為目前優(yōu)選的實(shí)施例。本文示出和描述的元件和材料可替換，部件和工藝可顛倒，本發(fā)明的一些特征可獨(dú)立使用，這對(duì)于已獲益于對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明后的本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的?？蓪?duì)所述元件進(jìn)行改變而不偏離下面權(quán)利要求中所述的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于聯(lián)接兩個(gè)絕緣導(dǎo)體的端部的方法，包括: 將第一絕緣導(dǎo)體的芯的一個(gè)端部部分聯(lián)接至第二絕緣導(dǎo)體的芯的一個(gè)端部部分，其中這些芯的端部部分的至少一部分至少部分地露出； 將芯的露出部分定位于具有敞口頂部的盒內(nèi)，其中第一絕緣導(dǎo)體的護(hù)套的一個(gè)端部部分位于盒的第一側(cè)上的開(kāi)口中，而第二絕緣導(dǎo)體的護(hù)套的一個(gè)端部部分位于盒的第二側(cè)上的開(kāi)口中，盒的第二側(cè)與盒的第一側(cè)對(duì)置； 將電絕緣粉末材料置于盒中； 將第一柱塞穿過(guò)盒的敞口頂部插入； 施加力至第一柱塞以便壓實(shí)粉末材料，其中粉末材料被壓實(shí)為被壓實(shí)的粉末材料，該被壓實(shí)的粉末材料至少部分地包圍芯的露出部分的一部分； 將另外的電絕緣粉末材料置于盒中； 將第二柱塞穿過(guò)盒的敞口頂部插入； 施加力至第二柱塞以便壓實(shí)粉末材料，其中粉末材料被壓實(shí)為包圍芯的露出部分的被壓實(shí)的粉末材料； 使被壓實(shí)的粉末材料形成外徑比較類似于絕緣導(dǎo)體中的至少一個(gè)的外徑的基本上圓柱形形狀；和 將套筒置于被壓實(shí)的粉末材料之上并且將該套筒聯(lián)接至絕緣導(dǎo)體的護(hù)套。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中絕緣導(dǎo)體的護(hù)套的端部部分貼合地適配于盒中的開(kāi)口中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中電絕緣粉末材料包括氧化鎂和氮化硼的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括重復(fù)以下步驟直到被壓實(shí)的粉末材料包圍芯的露出部分的部分至期望水平和期望壓實(shí)量為止: 將電絕緣粉末材料置于盒中； 將第一柱塞穿過(guò)盒的敞口頂部插入；和 施加力至第一柱塞以便壓實(shí)粉末材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括重復(fù)以下步驟直到被壓實(shí)的粉末材料包圍芯的露出部分至期望水平和期望壓實(shí)量為止: 將電絕緣粉末材料置于盒中； 將第二柱塞穿過(guò)盒的敞口頂部插入；和 施加力至第二柱塞以便壓實(shí)粉末材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使被壓實(shí)的粉末材料形成基本上圓柱形形狀的步驟包括去除至少某些被壓實(shí)的粉末材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在利用第一柱塞壓實(shí)之后芯的露出部分的由被壓實(shí)的粉末材料包圍的部分包括露出部分的大致一半。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中盒包括圍繞絕緣導(dǎo)體的端部部分夾緊在一起的至少兩個(gè)部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中套筒被焊接至絕緣導(dǎo)體的護(hù)套。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中用于壓實(shí)粉末材料的第一柱塞的一個(gè)端部包括形狀基本上類似于芯的露出部分的形狀的槽。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中用于壓實(shí)粉末材料的第二柱塞的一個(gè)端部包括形狀基本上類似于護(hù)套的端部部分的形狀的槽。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在套筒上提供壓力以便將套筒壓縮入被壓實(shí)的粉末材料中并且進(jìn)一步壓實(shí)粉末材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將一個(gè)或多個(gè)應(yīng)變消除套筒聯(lián)接至在套筒處或附近的絕緣導(dǎo)體中的至少一個(gè)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中絕緣導(dǎo)體中的至少一個(gè)包括至少部分地被電絕緣體包圍的芯，以及外護(hù)套，所述外護(hù)套至少部分地包圍電絕緣體。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)在絕緣導(dǎo)體中的至少一個(gè)的端部處去除包圍芯的外護(hù)套和電絕緣體的一部分而露出絕緣導(dǎo)體中的至少一個(gè)的芯。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在絕緣導(dǎo)體中的至少一個(gè)的端部部分上形成至少一個(gè)倒角。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括液壓地施加力至第一柱塞。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括液壓地施加力至第二柱塞。
19.一種用于聯(lián)接兩個(gè)絕緣導(dǎo)體的端部的方法，包括: 將第一絕緣導(dǎo)體的芯的一個(gè)端部部分聯(lián)接至第二絕緣導(dǎo)體的芯的一個(gè)端部部分； 將這些芯的一個(gè)或多個(gè)露出部分定位于具有敞口頂部的盒內(nèi)，其中第一絕緣導(dǎo)體的護(hù)套的一個(gè)端部部分位于盒的第一側(cè)上的開(kāi)口中，而第二絕緣導(dǎo)體的護(hù)套的一個(gè)端部部分位于盒的第二側(cè)上的開(kāi)口中，盒的第二側(cè)與盒的第一側(cè)對(duì)置； 將電絕緣粉末材料置于盒中； 施加力至第一柱塞以便壓實(shí)粉末材料，以使得被壓實(shí)的粉末材料至少部分地包圍芯的露出部分的一部分；和 使被壓實(shí)的粉末材料形成外徑比較類似于絕緣導(dǎo)體中的至少一個(gè)的外徑的基本上圓柱形形狀。
20.一種處理含烴地層的方法，包括: 提供一個(gè)或多個(gè)加熱器至烴地層，其中所述加熱器中的至少一個(gè)使用根據(jù)權(quán)利要求1-18所述的方法或根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法制造； 容許熱量從所述一個(gè)或多個(gè)加熱器傳遞至烴地層的一個(gè)或多個(gè)部分。
全文摘要
在此描述了用于在處理地下地層時(shí)使用的加熱器的系統(tǒng)和方法。某些實(shí)施例涉及用于在加熱器元件中使用的絕緣導(dǎo)體的系統(tǒng)。更特別而言，描述了用于將絕緣導(dǎo)體接合在一起和/或?qū)⒔^緣導(dǎo)體接合至其它導(dǎo)體的適配接頭。
文檔編號(hào)H01R9/03GK103155288SQ201180048669
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月8日
發(fā)明者C·E·哈特福德, D·S·摩根 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司