(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下炭化水素含有層（２１２）を加熱するためのシステム（２２０）を用いて該炭化水素含有層を加熱する方法であって、該システム（２２０）は、
強磁性体を含むと共に炭化水素含有層（２１２）中の穴内に配置された導管（２１８）と；前記導管（２１８）の内側に配置された電気導体（２２６）であって、前記電気導体（２２６）と前記導管（２１８）とが直列にて電気的に接続され且つ該システム（２２０）に電流を流している間前記導管（２１８）に流れる電流とは実質的に反対方向にて前記電気導体（２２６）中を電流が流れるように、前記導管（２１８）の端部に又は該端部の近くにて該導管（２１８）に電気的に接続された前記電気導体（２２６）と；
を備え、該システム（２２０）に電流を流している間、前記導管（２１８）は発熱して前
記炭化水素含有層（２１２）を加熱する、地下炭化水素含有層（２１２）の加熱方法において、
前記導管（２１８）の外面を実質的に炭化水素含有層（２１２）から電気的に分離し、前記導管（２１８）を、前記システム（２２０）の熱出力の大部分が発生するように構成し、且つ前記導管（２１８）の外面が２５℃にて実質的にゼロ電位となるか又はゼロ電位近くとなるように前記電気導体（２２６）中を流れる電流から生成される電磁場によって電子の流れを前記導管（２１８）の内側に実質的に閉じ込めることを特徴とする前記方法。
【請求項２】
前記導管（２１８）が炭化水素含有層（２１２）に近接して配置される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
導管壁中で発生した熱が炭化水素含有層（２１２）に移動するように前記導管（２１８）が炭化水素含有層（２１２）に近接して配置される請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記導管（２１８）の外周が前記電気導体（２２６）の外周より大きく、導管壁中で発生される熱が前記導管（２１８）の外周から炭化水素含有層（２１２）に移動する請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記導管（２１８）の肉厚が２５℃での強磁性体の表皮厚さ以上である請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記導管（２１８）が、炭化水素含有層（２１２）中に配置された少なくとも１つの隣接した導管（２１８）から電気的に分離している請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記穴が炭化水素含有層（２１２）の地表（２１６）の第１の場所に第１の端部を有し、炭化水素含有層（２１２）の地表（２１６）の第２の場所に第２の端部を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記導管（２１８）の大部分が炭化水素含有層（２１２）の炭化水素層中で実質的に水
平に配置される請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記電気導体（２２６）が前記導管（２１８）の長さに沿って前記導管（２１８）から実質的に電気的に分離され、前記電気導体（２２６）が前記導管（２１８）の端部の近くにて前記導管（２１８）に電気的に接続される請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記導管（２１８）を前記電気導体（２２６）から電気的に分離するために、前記システム（２２０）が１以上の中心化器を更に備える請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記システム（２２０）が、前記導管（２１８）の表面上且つ／又は前記電気導体（２２６）の外面上に薄い電気絶縁層を更に備える請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記導管（２１８）が、強磁性部材のキュリー温度より下の温度で第１の熱出力を供給するように構成されると共に、強磁性部材のキュリー温度付近及び該キュリー温度より上の温度にて第２の熱出力を自動的に供給するよう構成され、前記第２の熱出力が前記第１の熱出力より小さい、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記電気導体（２２６）が絶縁導体であり、該絶縁導体が導電性シースの内側に導電性コアを含み、前記コアと前記シースとの間に電気絶縁体を有する請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記コアが銅であり、前記シースが非強磁性ステンレス鋼である請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記システム（２２０）のターンダウン比が少なくとも２〜１である請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記導管（２１８）の長さが少なくとも１００ｍ、少なくとも５００ｍ、又は少なくと
も１０００ｍであり、前記導管（２１８）が炭化水素含有層（２１４）の炭化水素層（２１２）中に設けられる請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
（ａ）前記導管（２１８）と前記システム（２２０）を予熱し且つ／又は（ｂ）前記システム（２２０）から熱を回収するために流体を前記導管（２１８）に流すことができるように前記導管（２１８）が構成される請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記電気導体（２２６）が該電気導体の端部に又は端部付近に開口を有する管状導体であり、前記電気導体（２２６）の内面と前記導管（２１８）との間に流体が流れることができるように前記開口が構成される請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記地下層（２１２）が炭化水素を含み、前記方法が、少なくとも特定の炭化水素が前記地下層（２１２）中で熱分解されるように熱を前記地下層（２１２）に移動させることを更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記地下層（２１２）に熱を与えるために高温の熱伝達流体を前記導管（２１８）に供給することを更に含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記高温の熱伝達流体が加熱された水、水蒸気、且つ／又は加熱された二酸化炭素である請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記地下層（２１２）から流体を生成し、次いで該流体を輸送燃料且つ／又は他の組成物に変換することを更に含む請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記システム（２２０）から熱を回収するために流体を前記導管（２１８）に供給することを更に含む請求項１９〜２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
請求項１に記載のシステムを前記穴内に設置する方法であって、前記導管（２１８）と前記電気導体（２２６）を１以上のスプールから繰り出し、前記導管（２１８）と前記電気導体（２２６）を前記地下層（２１２）中の前記穴内に配置することを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景
１．発明の分野
一般に本発明は、炭化水素含有層など様々な地下層から炭化水素、水素、及び／又は他の生成物を生産するための方法及びシステムに関する。特に、特定の態様は、当該層から電気的に分離した導管を有する温度制限ヒーターを使用して当該層の選ばれた部分（１つ又は複数）を加熱することに関する。
【背景技術】
【０００２】
２．関連技術の説明
地下層から得られる炭化水素は、しばしばエネルギー資源、供給原料、及び消費者製品として用いられる。利用可能な炭化水素資源の枯渇の問題や、製造された炭化水素の品質全体の低下の問題から、利用可能な炭化水素資源について更に効率的な回収、処理及び／又は使用が開発されてきた。現場で炭化水素原料を地下層から取り出すプロセスを用いてもよい。炭化水素原料を更に容易に地下層から取り出すために、地下層中の炭化水素原料の化学的及び／又は物理的な特性を変える必要があるかもしれない。化学的及び物理的な変化としては、取り出し可能な流体を生成する現場での反応、層中の炭化水素原料についての組成変化、溶解度の変化、密度変化、相変化、及び／又は粘性変化が挙げられる。限定するものではないが、流体は、気体、液体、乳濁液、懸濁液、及び／又は液体流に類似の流れ特性を有する固体粒子の流れとし得る。
【０００３】
現場でのプロセス中に層を加熱するために、坑井中にヒーターを配置してもよい。ダウンホール・ヒーターを利用する現場でのプロセスの例が、Ｌｊｕｎｇｓｔｒｏｍへの米国特許第２，６３４，９６１号；Ｌｊｕｎｇｓｔｒｏｍへの米国特許第２，７３２，１９５号；Ｌｊｕｎｇｓｔｒｏｍへの米国特許第２，７８０，４５０号；Ｌｊｕｎｇｓｔｒｏｍへの米国特許第２，７８９，８０５号；Ｌｊｕｎｇｓｔｒｏｍへの米国特許第２，９２３，５３５号；及びＶａｎ  Ｍｅｕｒｓらへの米国特許第４，８８６，１１８号に記載されている。
【０００４】
オイルシェール層の加熱については、Ｌｊｕｎｇｓｔｒｏｍへの米国特許第２，９２３，５３５号、及びＶａｎ  Ｍｅｕｒｓらへの米国特許第４，８８６，１１８号に記載されている。オイルシェール層中のケロゲンを熱分解するためにオイルシェール層に熱を加えてもよい。層の浸透性を高めるために熱で層を破砕してもよい。浸透性が増すと層流体が産出井まで移動でき、該流体をオイルシェール層から取り出すことができる。例えば、Ｌｊｕｎｇｓｔｒｏｍにより開示された特定のプロセスでは、燃焼を開始するために好ましくは予熱段階からそのまま高温の間に酸素含有ガス状媒体が透水層に取り込まれる。
【０００５】
地下層を加熱するために熱源を使用してもよい。放射及び／又は伝導により地下層を加熱するために電気ヒーターを使用できる。電気ヒーターは要素を抵抗加熱できる。Ｇｅｒｍａｉｎへの米国特許第２，５４８，３６０号には、坑井内の粘性のある油中に配置された電気加熱エレメントが記載されている。坑井から油をポンプ汲み上げできるように、ヒーター要素が油を加熱し薄める。Ｅａｓｔｌｕｎｄらへの米国特許第４，７１６，９６０号には、固体の形成を防止すべく相対的に低い電圧の電流を石油井の配管に流すことによって石油井の配管を電気的に加熱することが記載されている。Ｖａｎ  Ｅｇｍｏｎｄへの米国特許第５，０６５，８１８号には、加熱エレメントを包囲するケーシングを用いず井戸孔中にセメントで固められた電気加熱エレメントが記載されている。
【０００６】
Ｖｉｎｅｇａｒらへの米国特許第６，０２３，５５４号には、ケーシング中に配置された電気加熱エレメントが記載されている。この加熱エレメントはケーシングを加熱する放射エネルギーを発生する。粒状の固体充填材料をケーシングと当該層の間に配置してもよい。ケーシングが充填材料を伝導的に加熱し、次に充填材料が当該層を伝導的に加熱し得る。
【特許文献１】米国特許第２，６３４，９６１号
【特許文献２】米国特許第２，７３２，１９５号
【特許文献３】米国特許第２，７８０，４５０号
【特許文献４】米国特許第２，７８９，８０５号
【特許文献５】米国特許第２，９２３，５３５号
【特許文献６】米国特許第４，８８６，１１８号
【特許文献７】米国特許第２，５４８，３６０号
【特許文献８】米国特許第４，７１６，９６０号
【特許文献９】米国特許第５，０６５，８１８号
【特許文献１０】米国特許第６，０２３，５５４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特定の層が薄い炭化水素層、又は厚い炭化水素層中の薄いリッチ層を有し得る。これらの種類の層を加熱及び／又は処理するために当該層から電気的に分離させたヒーターを使用するのが有利かもしれない。ヒーターを当該層から電気的に分離すると、当該層への電気的損失が減少し、ヒーターにおける加熱効率が上がる。ヒーターを電気的に分離することはまた、ヒーターの動作を更に安全にし得る。ヒーターは、当該層の地表の開口の数を少なくする実質的にＵ字形の坑井とし得る。資本コストを削減し且つ／又は層中に穴を開けることの影響（例えば、環境上の影響及び／又は地表の地形の変化）を抑制するためには、穴の数を少なくすることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
概要
一般に、ここに記載の態様は地下層を処理するためのシステム、方法、及びヒーターに関する。一般に、ここに記載の態様はまた、新たな構成要素を備えたヒーターにも関する。このヒーターは、ここに記載のシステム及び方法を用いることにより得ることができる。
【０００９】
特定の態様では、本発明は１又は複数のシステム、方法、及び／又はヒーターを提供する。特定の態様では、地下層を処理するためにこれらのシステム、方法、及び／又はヒーターが用いられる。
【００１０】
特定の態様では、本発明は、炭化水素含有層を加熱するためのシステムであって、強磁性体を含むと共に炭化水素含有層中の穴内に配置された導管と；前記導管の内側に配置された電気導体であって、前記電気導体と前記導管とが直列にて電気的に接続され且つ該システムに電流を流している間前記導管に流れる電流とは実質的に反対方向にて前記電気導体中を電流が流れるように、前記導管の端部に又は該端部の近くにて該導管に電気的に接続された前記電気導体と；を備え、該システムに電流を流している間、前記導管の外面が２５℃にて実質的にゼロ電位となるか又はゼロ電位近くとなるように前記電気導体中を流れる電流から生成される電磁場によって、電子の流れが前記導管の内側に実質的に閉じ込められ；該システムに電流を流している間発熱して前記炭化水素含有層を加熱するように前記導管が構成されることを特徴とするシステムを提供する。
【００１１】
別の態様では、特定の態様の特徴が他の態様の特徴と組み合わされてもよい。例えば、１つの態様の特徴をその他のいずれかの態様の特徴と組み合わせてもよい。
【００１２】
別の態様では、ここに記載の方法、システム、又はヒーターのいずれかを用いて地下層の処理が実行される。
【００１３】
別の態様では、ここに記載の特定の態様に更なる特徴を追加してもよい。
【００１４】
以下の詳細な説明及び添付の図面を参照すれば、本発明の効果が当業者には明らかになるであろう。
本発明は種々の変更を行ったり代替の形式をとったりできるが、例としてその特定の態様について図面に示し明細書において詳細に説明する。図面は縮尺どおりではないかもしれない。しかしながら、図面とその詳細な説明は本発明を開示した特定の形式に限定するものではなく、逆に本発明は添付の特許請求の範囲に記載の本発明の思想及び範囲内にあるすべての変更、等価物及び代替物を含むものであることに留意すべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
一般に以下の記載は、層中の炭化水素を処理するためのシステム及び方法に関する。炭化水素生成物、水素、及びその他の生成物を得るために、これらの層を処理できる。
【００１６】
一般に「炭化水素」は主に炭素原子と水素原子とから形成される分子として定義される。炭化水素は、限定するものではないが例えばハロゲン、金属元素、窒素、酸素、及び／又は硫黄など他の元素を含んでもよい。炭化水素は、限定するものではないが、ケロゲン、ビチューメン、焦性瀝青、オイル、天然鉱蝋、及びアスファルタイトとし得る。炭化水素は地中の鉱物マトリックス中又はそれに隣接して存在し得る。マトリックスとしては、限定するものではないが、堆積岩、砂、シリシライト（silicilytes）、炭酸塩、珪藻土、及びその他の多孔質媒体が挙げられる。「炭化水素流体」は、炭化水素を含んだ流体である。炭化水素流体は、水素、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、硫化水素、水、及びアンモニアなどの非炭化水素流体を含むか、そのような非炭化水素流体を伴うか、又はそのような非炭化水素流体中に混入させ得る。
【００１７】
「層」は１以上の炭化水素含有層、１以上の非炭化水素層、オーバーバーデン(overburden)、及び／又はアンダーバーデン(underburden)を含む。「オーバーバーデン」及び／又は「アンダーバーデン」は１以上の異なる種類の不浸透性物質を含む。例えば、オーバーバーデン及び／又はアンダーバーデンは岩石、頁岩、泥岩、又は湿性／緊密な炭酸塩を含み得る。現場での熱処理プロセスの特定の態様では、オーバーバーデン及び／又はアンダーバーデンは、相対的に不浸透性であり且つ現場での熱処理プロセス中に温度に影響されない炭化水素含有層（１又は複数）を含むことができ、その結果、オーバーバーデン及び／又はアンダーバーデンの炭化水素含有層の特性がかなり変化する。例えば、アンダーバーデンは頁岩又は泥岩を含んでもよいが、アンダーバーデンは現場での熱処理プロセス中に熱分解温度まで加熱することはできない。場合によっては、オーバーバーデン及び／又はアンダーバーデンはいくらか浸透性を有してもよい。
【００１８】
「層流体」とは層中に存在する流体をいい、熱分解流体、合成ガス、移動性の炭化水素、及び水（蒸気）を含み得る。層流体は非炭化水素流体だけでなく炭化水素流体も含み得る。「移動性流体」とは、層の熱処理の結果として流れることができる炭化水素含有層中の流体をいう。「生産流体」とは、当該層から取り出された層流体をいう。
【００１９】
熱源は、実質的に伝導及び／又は放射による熱伝達によって層の少なくとも一部を加熱する任意のシステムである。例えば、熱源は、例えば導管中に配置された絶縁導体、細長部材、及び／又は導体などの電気ヒーターを含み得る。熱源はまた、層の外部又は内部で燃料を燃焼させることにより熱を発生するシステムを含み得る。これらのシステムは、地表バーナー、ダウンホールガスバーナー、分散型無炎燃焼器、及び分散型天然燃焼器とし得る。特定の態様では、１以上の熱源に供給される熱又は該熱源で発生される熱は、他のエネルギー源から供給し得る。この他のエネルギー源が層を直接加熱してもよいし、層を直接的又は間接的に加熱する媒体を移動させるためにそのエネルギーを用いてもよい。層を加熱する１以上の熱源は異なるエネルギー源を使用できることが分かる。よって、例えば、所与の層に対して、いくつかの熱源が電気抵抗ヒーターから熱を供給し、いくつかの熱源が燃焼から熱を供給し、いくつかの熱源が１以上のその他のエネルギー源（例えば、化学反応、太陽エネルギー、風力エネルギー、バイオマス、又はその他の再生可能なエネルギー源）から熱を供給できる。化学反応は、発熱反応（例えば酸化反応）を含み得る。熱源はまた、ヒーター井戸などの加熱場所に近接したゾーン及び／又は該加熱場所を包囲したゾーンに熱を供給するヒーターを含み得る。
【００２０】
「ヒーター」は、井戸又は坑井に近接した領域内で熱を発生するための任意のシステム又は熱源である。ヒーターは、限定するものではないが、電気ヒーター、バーナー、層中の物質若しくは該層から産出される物質と反応する燃焼器、及び／又はそれらの組み合わせとし得る。
【００２１】
「現場での熱処理プロセス」とは、熱源を用いて炭化水素含有層を加熱し、当該層の少なくとも一部の温度を流動化温度又はビスブレーキング温度又は熱分解温度よりも高くすることで、移動性流体、ビスブレーキング流体、又は熱分解流体を当該層中で生成するプロセスをいう。
【００２２】
「絶縁導体」とは、電気を流すことができ、かつ電気的な絶縁材料により全体的又は部分的に覆われた任意の細長い物質をいう。
【００２３】
この細長部材は裸の金属ヒーター又は露出金属ヒーターとし得る。「裸の金属」及び「露出金属」とは、細長部材の動作温度範囲の全体にわたって金属に電気絶縁を与えるように設計された無機絶縁体などの電気絶縁層を含まない金属をいう。裸の金属と露出金属は、例えば天然の酸化層、付与された酸化層、及び／又は膜などの腐食防止剤を含んだ金属を包含し得る。裸の金属と露出金属は、細長部材の一般的な動作温度にて電気的な絶縁特性を保持できないポリマー製の電気絶縁体か又はその他の種類の電気絶縁体を備えた金属を含む。このような物質は、該金属上に配置してヒーターの使用中に熱分解させてもよい。
【００２４】
一般に「温度制限ヒーター」とは、例えば温度コントローラ、電源レギュレータ、整流器、又はその他の装置などの外部制御機器を使用することなく、特定の温度より上に熱出力を調節する（例えば、熱出力を抑制する）ヒーターをいう。温度制限ヒーターは、ＡＣ（交流）又は変調（例えば、「チョップド」）ＤＣ（直流）駆動の電気抵抗ヒーターとし得る。
【００２５】
「キュリー温度」は、その温度を超えると強磁性体がその強磁性特性のすべてを失う温度である。キュリー温度を超えてその強磁性特性のすべてを失うことに加えて、強磁性体は、増大する電流が強磁性体を流れるとその強磁性特性を失い始める。
【００２６】
「時間的に変動する電流」とは、強磁性導体において表皮効果の電気の流れを生成すると共に、時間変化する大きさを有する電流をいう。時間的に変動する電流としては、交流（ＡＣ）と変調された直流（ＤＣ）とが挙げられる。
【００２７】
「交流（ＡＣ）」とは、実質的に正弦波状に方向を逆転する時間的に変動する電流をいう。ＡＣにより、強磁性導体において表皮効果の電気の流れが発生する。
【００２８】
「変調された直流（ＤＣ）」とは、実質的に正弦波状ではないが時間的に変動して強磁性導体において表皮効果の電気の流れを発生させる電流をいう。
【００２９】
温度制限ヒーターの「ターンダウン比」とは、所与の電流についてキュリー温度より下で最高のＡＣ又は変調されたＤＣ抵抗と、キュリー温度より上で最低の抵抗との比をいう。
【００３０】
低熱出力加熱システム、装置、及び方法の場合、「自動的」なる用語は、これらのシステム、装置、及び方法が外部制御機器（例えば、温度センサーとフィードバックループ、ＰＩＤコントローラ、又は予測コントローラを備えたコントローラなどの外部コントローラ）を使用することなく一定の方法にて機能することを意味する。
【００３１】
「坑井(wellbore)」なる用語は、掘削又は層中への導管の挿入により層中に作られた穴をいう。坑井は実質的に円形の断面形状、又は別の断面形状を有し得る。「井戸」及び「穴」なる用語は、層中の穴をいうときには、「坑井」なる用語と交換可能に使用できる。
【００３２】
「Ｕ字形の坑井」とは、層中の第１の穴から当該層の少なくとも一部を通って層中の第２の穴を通って抜け出るように延びる坑井をいう。この場合、坑井は単にほぼ「Ｖ」又は「Ｕ」字形にしてもよく、その際に「Ｕ字形」と考えられる坑井について「Ｕ」の「脚部」は互いに平行である必要はなく、又は「Ｕ」の「底部」に対して垂直である必要はない。
【００３３】
「熱分解」とは、熱を加えることにより化学結合が破壊されることである。例えば、熱分解は、熱のみにより化合物を１以上の他の物質に変換することを含み得る。熱を層の一部に移動させて熱分解を起こすことができる。特定の層では、層の一部及び／又は層中の他の物質が触媒活性により熱分解を促進し得る。
【００３４】
「熱分解流体」又は「熱分解生成物」とは、実質的に炭化水素の熱分解中に生成された流体をいう。熱分解反応により生成された流体を、層中の他の流体と混合してもよい。この混合物は熱分解流体又は熱分解生成物と考えられる。「熱分解ゾーン」とは、反応させられるか又は反応して熱分解流体を形成する一定容量の層（例えば、タールサンド層などの比較的浸透性の層）をいう。
【００３５】
層中の炭化水素は種々の方法で処理して多くの様々な生成物を生成できる。特定の態様では、層中の炭化水素を段階的に処理する。図１は炭化水素含有層の加熱段階を示す。図１はまた、収量（「Ｙ」）〔層からの層流体の１トン当たりの石油換算バレル数（ｙ軸）〕対加熱された層の温度（「Ｔ」）〔摂氏（ｘ軸）〕の一例を示す。
【００３６】
メタンの脱離と水の蒸発が第１段階の加熱中に起こる。第１段階による層の加熱は出来るだけ迅速に行なってもよい。例えば、初めは炭化水素含有層が加熱されると、層中の炭化水素が吸収されたメタンを脱離する。脱離されたメタンを当該層から生成できる。炭化水素含有層が更に加熱されると、炭化水素含有層中の水が蒸発する。水は特定の炭化水素含有層中にて層中の細孔容積の１０％〜５０％を占め得る。その他の層中では、水は細孔容積のより大きな部分又はより小さな部分を占める。一般に、水は層中で１６０°Ｃ〜２８５°Ｃにて６００ｋＰａ〜７０００ｋＰａの絶対圧力にて蒸発させる。特定の態様では、蒸発した水は層中の湿潤性を変化させ、且つ／又は層の圧力を高める。湿潤性の変化及び／又は圧力の増加は、層中での熱分解反応又はその他の反応に影響し得る。特定の態様では、蒸発水を層から生成する。別の態様では、蒸発水は、層中又は層外にて蒸気抽出及び／又は蒸留を行なうために用いられる。水を取り出して層中の細孔容積を増大させることにより、細孔容積中に炭化水素を収容するスペースが増大する。
【００３７】
特定の態様では、第１段階の加熱の後、層中の温度が（少なくとも）初期の熱分解温度（例えば第２段階として示されている温度範囲の下端の温度）に到達するように、層を更に加熱する。層中の炭化水素は第２段階の全体を通じて熱分解され得る。熱分解温度の範囲は層中の炭化水素の種類に依存して変わる。熱分解温度の範囲は２５０℃〜９００℃の温度を含み得る。所望の生成物を生成するための熱分解温度の範囲は、熱分解温度の全範囲の一部のみとしてもよい。特定の態様では、所望の生成物を生成するための熱分解温度の範囲は、２５０℃〜４００℃の温度又は２７０°Ｃ〜３５０℃の温度を含み得る。層中の炭化水素の温度が２５０℃〜４００℃の温度範囲をゆっくりと上げられたなら、熱分解生成物の生成は温度が４００℃に近づいたとき実質的に完了し得る。所望の生成物を生成させるために、熱分解温度の範囲において１日当たり５℃未満、１日当たり２℃未満、１日当たり１℃未満、又は１日当たり０．５℃未満の速度で炭化水素の平均温度を上昇させてもよい。複数の熱源を用いて炭化水素含有層を加熱すると、熱源のまわりに温度勾配が形成されるので、熱分解温度の範囲を通して層中の炭化水素の温度をゆっくり上げることができる。
【００３８】
所望の生成物のための熱分解温度範囲における温度の上昇速度は、炭化水素含有層から生成される層流体の質と量に影響を与え得る。所望の生成物のための熱分解温度範囲を通して温度をゆっくり上昇させると、層中で大きな鎖状分子が流動するのが防止できる。所望の生成物のための熱分解温度範囲を通して温度をゆっくり上昇させると、不要な生成物を生成する移動した炭化水素間の反応を抑制し得る。所望の生成物のための熱分解温度範囲を通して層の温度をゆっくり上昇させると、層から高品質で高いＡＰＩ比重の炭化水素を生成できる。所望の生成物のための熱分解温度範囲を通して層の温度をゆっくり上昇させると、層中に存在する大量の炭化水素を炭化水素生成物として取り出すことができる。
【００３９】
現場での熱処理の特定の態様では、温度範囲を通してゆっくり温度を上げる代わりに、層の一部を所望の温度に加熱する。特定の態様では、所望の温度は３００℃、３２５℃、又は３５０℃である。その他の温度を所望の温度として選ぶこともできる。熱源からの熱を重ね合わせることにより、所望の温度を比較的速く効率的に層中に形成できる。熱源から層中へのエネルギー入力は、層中の温度を実質的に所望の温度に維持するように調節できる。層の加熱部分は、熱分解が衰えて層からの所望の層流体の生産が非経済的なものとなるまで、実質的に所望の温度に維持される。熱分解を受ける層の部分は、１つの熱源のみからの熱伝達により熱分解温度範囲に至らしめられる領域を含み得る。
【００４０】
特定の態様では、熱分解流体を含んだ層流体が層から生成される。層の温度が上がるにつれ、生成された層流体中の凝縮可能な炭化水素の量が減少し得る。高温では、層は主にメタン及び／又は水素を生成し得る。炭化水素含有層が熱分解範囲の全体にわたって加熱されるならば、層は熱分解範囲の上限にかけて少量の水素のみを生成し得る。利用可能な水素のすべてが使い尽くされた後、一般に層から最小量の流体が生成される。
【００４１】
炭化水素の熱分解の後、大量の炭素といくらかの水素が依然として層中に存在し得る。層中に残っているかなりの部分の炭素が、層から合成ガスの形で生成できる。合成ガスの生成は、図１に図示された第３段階の加熱中に起こり得る。第３段階は、合成ガスを生成できる十分な温度に炭化水素含有層を加熱することを含み得る。例えば、合成ガスは約４００℃〜約１２００℃、約５００℃〜約１１００℃、又は約５５０℃〜約１０００℃の温度範囲内で生成し得る。合成ガス生成流体が層に取り込まれたときの層の加熱部分の温度が、層中で生成される合成ガスの組成を決める。生成された合成ガスは、層から産出井（１つ又は複数）を介して取り出すことができる。
【００４２】
炭化水素含有層から生成される流体の全エネルギー量は、熱分解及び合成ガスの生成を通して相対的に一定のままであり得る。相対的に低い層温度での熱分解中、生成される流体のかなりの部分が、高いエネルギー量を有する凝縮可能な炭化水素であり得る。しかしながら、熱分解温度がより高くなれば、より少量の層流体が凝縮可能な炭化水素を含み得る。より多くの非凝縮可能な層流体が層から生成され得る。生成される流体の単位体積当たりのエネルギー量は、主に非凝縮可能な層流体の生成中にわずかに減少し得る。合成ガスの生成中、生成される合成ガスの単位体積当たりのエネルギー量は、熱分解流体のエネルギー量と比較してかなり減少する。しかしながら、生成される合成ガスの容積は多くの場合実質的に増加するので、減少したエネルギー量を補う。
【００４３】
図２は炭化水素含有層を処理するための現場での熱処理システムの一部の態様についての概略図である。現場での熱処理システムはバリア井戸２００を含んでもよい。バリア井戸は処理領域のまわりにバリアを形成するために用いられる。バリアにより、流体が処理領域に流入すること及び／又は処理領域から流出することが防止される。バリア井戸として、限定するものではないが、排水井戸、真空井戸、捕獲井戸、注入井戸、グラウト井戸、フリーズ井戸、又はこれらの組み合わせが挙げられる。特定の態様では、バリア井戸２００は排水井戸である。排水井戸は液体の水を取り除き、且つ／又は加熱される層又は加熱されている層の一部に液体の水が入るのを防止できる。図２に図示された態様では、バリア井戸２００は熱源２０２の一方の側だけに沿って延びているが、一般にバリア井戸は層の処理領域を加熱するために使用された又は使用される熱源２０２のすべてを取り囲む。
【００４４】
熱源２０２は層の少なくとも一部中に配置される。熱源２０２としては、例えば絶縁導体、導管内導体型ヒーター、表面バーナー、分散型無炎燃焼器、及び／又は分散型天然燃焼器などのヒーターが挙げられる。熱源２０２としては、他の種類のヒーターも挙げることができる。熱源２０２は層の少なくとも一部に熱を与えて層中の炭化水素を加熱する。供給管路２０４を通してエネルギーを熱源２０２に供給できる。供給管路２０４は、層を加熱するのに用いられる熱源（１つ又は複数）の種類に依存して構造が異なってもよい。熱源用の供給管路２０４は、電気ヒーターに電気を送るか、燃焼器に燃料を輸送するか、又は層中を循環する熱交換流体を輸送することができる。
【００４５】
産出井２０６は層から層流体を取り出すのに用いられる。特定の態様では、産出井２０６は熱源を含む。産出井の熱源は、産出井にて又は産出井付近にて層の１以上の部分を加熱できる。現場での熱処理プロセスの特定の態様では、産出井１メートル当たり産出井から層に供給される熱量は、熱源１メートル当たり層を加熱する熱源から層に加えられる熱量より少ない。産出井から層に加えられる熱は、産出井の近隣の液相流体を気化し取り出すことにより、且つ／又はマクロ及び／又はミクロの割れ目を形成することで産出井の近隣の層の浸透性を高めることにより、産出井の近隣の層浸透性を増大させ得る。
【００４６】
産出井２０６から生成された層流体は、収集管２０８を介して処理施設２１０に輸送できる。層流体はまた熱源２０２から生成し得る。例えば、熱源付近の層中の圧力を制御するために熱源２０２から流体を生成し得る。熱源２０２から生成された流体は、配管又はパイプを介して収集管２０８に輸送してもよいし、生成した流体を配管又はパイプを介して処理施設２１０に直接輸送してもよい。処理施設２１０としては、分離装置、反応装置、品質改善装置、燃料電池、タービン、貯蔵容器、及び／又は生成された層流体を処理するためのその他のシステム及び装置が挙げられる。処理施設は、層から生成された炭化水素の少なくとも一部から輸送燃料を形成することもできる。特定の態様では、輸送燃料はＪＰ-８などのジェット燃料とし得る。
【００４７】
温度制限ヒーターは、特定の温度にてヒーターに自動温度制限特性を与える構成にでき、且つ／又は特定の温度にてヒーターに自動温度制限特性を与える物質を含むことができる。特定の態様では、強磁性体が温度制限ヒーター内で使用される。強磁性体は、時間的に変動する電流が当該物質に流されるときキュリー温度にて又はキュリー温度付近にて熱量を減じるべく温度を自己制限し得る。特定の態様では、強磁性体はほぼキュリー温度に選択された温度にて温度制限ヒーターの温度を自己制限する。特定の態様では、選択された温度はキュリー温度の３５℃内、２５℃内、２０℃内、又は１０℃内である。特定の態様では、強磁性体が他の物質（例えば、高導電性の物質、高強度の物質、耐食性の物質、又はそれらの組み合わせ）に結合して様々な電気的及び／又は機械的な特性を与える。温度制限ヒーターの特定の部分は、温度制限ヒーターの他の部分より低い抵抗を有し得る（これは異なる形状に起因し、且つ／又は異なる強磁性体及び／又は非強磁性体を用いることに起因する）。温度制限ヒーターの部分が種々の物質及び／又は大きさを有することにより、ヒーターの各部から所望の熱出力を得ることができる。
【００４８】
温度制限ヒーターは他のヒーターよりも信頼性を高くし得る。温度制限ヒーターは層中のホットスポットにより破壊又は故障し難い。特定の態様では、温度制限ヒーターにより層を実質的に一様に加熱できる。特定の態様では、温度制限ヒーターは、ヒーターの長さ全体に沿って高い平均熱出力で動作することによって更に効率的に層を加熱できる。温度制限ヒーターはヒーターの長さ全体に沿って高い平均熱出力にて動作する。これは、一般的な定ワット数ヒーターと同様に、ヒーターの任意の地点に沿った温度がヒーターの最大動作温度を超えるならば、ヒーターへの電力をヒーター全体に与える必要はないからである。温度制限ヒーターの部分からの熱出力はヒーターのキュリー温度に近づくと、ヒーターに流される時間変化する電流を制御して調節することなく自動的に減少する。この熱出力は、温度制限ヒーターの部分の電気特性（例えば、電気抵抗）が変化することによって自動的に低下する。よって、加熱プロセスの大部分において更に多くのパワーが温度制限ヒーターにより供給される。
【００４９】
特定の態様では、温度制限ヒーターが時間的に変動する電流によってエネルギー付与される場合、温度制限ヒーターを含むシステムが、まず第１の熱出力を供給し、次にヒーターの電気抵抗性の部分のキュリー温度付近にて、該キュリー温度にて、又は該キュリー温度を超えた温度にて、それより低い（第２の熱出力）熱出力を供給する。第１の熱出力は或る温度（該温度未満で温度制限ヒーターが自己制限を開始する）での熱出力である。特定の態様では、第１の熱出力は、温度制限ヒーター中の強磁性体のキュリー温度より温度５０℃、７５℃、１００℃、又は１２５℃下の温度での熱出力である。
【００５０】
温度制限ヒーターには、井戸頭部にて供給される時間的に変動する電流（交流又は変調された直流）によりエネルギーを与えることができる。井戸頭部は、電源や温度制限ヒーターに電力を供給する際に用いられるその他の構成要素（例えば、変調部品、変圧器、及び／又はコンデンサー）を含み得る。温度制限ヒーターは、層の一部を加熱するのに用いられる多くのヒーターのうちの一つとし得る。
【００５１】
特定の態様では、温度制限ヒーターは、時間的に変動する電流を導体に流すと表皮効果又は近接効果ヒーターとして動作する導体を含む。表皮効果は導体内部への電流の侵入深さを制限する。強磁性体では、表皮効果は導体の透磁率により支配される。一般に強磁性体の相対透磁率は１０〜１０００である（例えば、一般に強磁性体の相対透磁率は１０以上であり、少なくとも５０、１００、５００、１０００又はそれより大きいかもしれない）。キュリー温度を超えて強磁性体の温度を上げ且つ／又は印加電流を増すにつれ、強磁性体の透磁率が実質的に低下し、表皮厚さが急速に広がる（例えば、表皮厚さは透磁率の逆平方根として広がる）。透磁率の低下の結果、キュリー温度付近にて、キュリー温度にて、又はキュリー温度を超えた温度にて且つ／又は印加電流が増すにつれて、導体のＡＣ又は変調されたＤＣ抵抗が減少する。温度制限ヒーターが実質的に定電流源により電力供給されている場合、キュリー温度に近いか、キュリー温度に達しているか、又はキュリー温度を超えているヒーターの部分が、熱散逸を低減し得る。キュリー温度にもなく、キュリー温度に近くもない温度制限ヒーターの部分は、表皮効果加熱により支配され得、この表皮効果加熱によってヒーターはより高い負荷抵抗ゆえに大きな熱散逸を有し得る。
【００５２】
層中の炭化水素を加熱するために温度制限ヒーターを用いる利点は、所望の動作温度範囲内にキュリー温度を有するように導体が選択されることである。所望の動作温度範囲内での動作により、温度制限ヒーター及び他の機器の温度を設計限界温度より低く維持しつつ、層中への実質的な熱注入を行なうことができる。設計限界温度は、腐食、クリープ、及び／又は変形などの特性が悪影響を受ける温度である。温度制限ヒーターの温度制限特性により、層中の低い熱伝導率の「ホットスポット」に隣接したヒーターのオーバーヒート又は焼損が防がれる。特定の態様では、温度制限ヒーターは、ヒーターに使用される材料に依存して、熱出力を下げるか又は制御でき、且つ／又は２５℃、３７℃、１００℃、２５０℃、５００℃、７００℃、８００℃、９００℃を超えた温度又はそれより高い温度（最大１１３１℃）の熱に耐えることができる。
【００５３】
温度制限ヒーターでは、定ワット数ヒーターよりも多くの熱を層に注入できる。というのは、温度制限ヒーターへのエネルギー入力を、ヒーターに隣接した低い熱伝導率の領域に適応すべく制限する必要がないからである。例えば、グリーン・リバー・オイルシェールにおいて、最も乏しいオイルシェール層と最も豊富なオイルシェール層の熱伝導率について少なくともファクター３の差が存在する。このような層を加熱するとき、低熱伝導率の層での温度により制限される従来のヒータを用いる場合よりも温度制限ヒーターを用いる方が実質的により多くの熱が層に伝達される。従来のヒーターの長さ全体に沿った熱出力は、低い熱伝導率の層にてヒーターがオーバーヒートや焼損しないように、低い熱伝導率の層に適応する必要がある。温度制限ヒーターの場合、高温になっている低い熱伝導率の層に隣接した熱出力は減少するが、高温になっていない温度制限ヒーターの残りの部分は依然として高い熱出力を供給する。一般に炭化水素層を加熱するためのヒーターの長さは長いので（例えば、少なくとも１０ｍ、１００ｍ、３００ｍ、少なくとも５００ｍ、１ｋｍ又はそれより長く１０ｋｍまで）、温度制限ヒーターの長さの大部分はキュリー温度未満にて動作している一方で、少数の部分のみが温度制限ヒーターのキュリー温度か又はその付近にあり得る。
【００５４】
温度制限ヒーターを使用することにより、熱を効率的に層に伝達できる。効率的な熱伝達により、所望の温度に層を加熱するのに要する時間が短縮できる。例えば、グリーン・リバー・オイルシェールにおいて、ヒーター井戸間隔が１２ｍの従来の定ワット数ヒーターを用いると、熱分解には一般に９．５年〜１０年の加熱を要する。同じヒーター間隔の場合、温度制限ヒーターでは、ヒーター機器温度を機器の設計限界温度より下に維持しつつ、より大きな平均熱出力が可能である。定ワット数ヒーターにより供給される低い平均熱出力よりも、温度制限ヒーターにより供給される大きな平均熱出力を用いると、より早い時期に層中の熱分解が起こり得る。例えば、グリーン・リバー・オイルシェールにおいて、ヒーター井戸間隔が１２ｍの温度制限ヒーターを使用すると、５年で熱分解が起こり得る。温度制限ヒーターは、不正確な井戸間隔又は掘削によってヒーター井戸が互いに接近しすぎているホットスポットの影響を弱める。特定の態様では、温度制限ヒーターは、間隔が離れすぎているヒーター井戸に対しては電力出力を増し、間隔が近すぎるヒーター井戸に対しては電力出力を制限することができる。温度制限ヒーターはまた、オーバーバーデン及びアンダーバーデンに隣接した領域における温度の損失を補うために、これらの領域により多くの電力を供給する。
【００５５】
温度制限ヒーターは多くの種類の層中で有利に使用できる。例えば、重質炭化水素を含んだタールサンド層又は相対的に浸透性の層中において、坑井又は坑井付近又は層中にて流体の粘性を小さくし、流体を移動させ且つ／又は流体の放射状の流れを強めるべく、制御可能な低温出力を供給するために、温度制限ヒーターを使用できる。層の坑井付近の領域のオーバーヒートによって過剰なコークス層ができるのを防止するために、温度制限ヒーターを使用できる。
【００５６】
特定の態様では温度制限ヒーターを使用すると、高価な温度制御回路の必要性が無くなるか又は低減される。例えば、温度制限ヒーターを使用すると、ホットスポットで起こり得るオーバーヒートを監視するために温度を記録し且つ／又はヒーター上の固定熱電対を使用する必要性が無くなるか又は低減される。
【００５７】
特定の態様では、温度制限ヒーターは耐変形性である。坑井中での物質の局部的な移動により、ヒーターに横応力が生じてその形状を変形し得る。ヒーターの長さに沿った場所であって、坑井がヒーターに接近している場所は、標準的なヒーターがオーバーヒートし焼き切れる可能性のあるホットスポットであり得る。これらのホットスポットは金属の降伏強度及びクリープ強度を弱め得るので、ヒーターの破砕又は変形が起こり得る。温度制限ヒーターは、ヒーターの故障を生じることなく温度制限ヒーターの変形に適応するＳカーブ（又はその他の非直線形状）にて形成し得る。
【００５８】
特定の態様では、温度制限ヒーターは標準的なヒーターよりも製造又は形成するのが経済的である。典型的な強磁性体としては、鉄、炭素鋼、又はフェライトステンレス鋼が挙げられる。これらの物質は、絶縁導体（無機絶縁ケーブル）ヒーター中に一般に用いられるニッケルベースの加熱合金（例えばニクロム、Ｋａｎｔｈａｌ（商標）（Ｂｕｌｔｅｎ-Ｋａｎｔｈａｌ  ＡＢ、スウェーデン）、及び／又はＬＯＨＭ（商標）（Ｄｒｉｖｅｒ-Ｈａｒｒｉｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｈａｒｒｉｓｏｎ、ニュージャージー州、米国））に比べて安価である。温度制限ヒーターの一態様では、温度制限ヒーターは、コストを下げかつ信頼性を高めるために、長さ方向に連続させて絶縁導体ヒーターとして製造される。
【００５９】
温度制限ヒーターに用いられる強磁性合金（１つ又は複数）がヒーターのキュリー温度を決める。種々の金属についてのキュリー温度のデータが「Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ」（第２版、ＭｃＧｒａｗ-Ｈｉｌｌ、ページ５-１７０〜５-１７６）に列挙されている。強磁性導体は１以上の強磁性元素（鉄、コバルト、及びニッケル）及び／又はこれらの元素の合金を含み得る。特定の態様では、強磁性導体は、タングステン（Ｗ）を含んだ鉄-クロム（Ｆｅ-Ｃｒ）合金（例えば、ＨＣＭ１２Ａ及びＳＡＶＥ１２（住友金属（株）、日本））及び／又はクロムを含んだ鉄合金（例えば、Ｆｅ-Ｃｒ合金、Ｆｅ-Ｃｒ-Ｗ合金、Ｆｅ-Ｃｒ-Ｖ（バナジウム）合金、Ｆｅ-Ｃｒ-Ｎｂ（ニオブ）合金）を含む。これら３つの主な強磁性元素のうち、鉄のキュリー温度は７７０℃であり、コバルト（Ｃｏ）のキュリー温度は１１３１℃であり、ニッケルのキュリー温度は約３５８℃である。鉄-コバルト合金のキュリー温度は鉄のキュリー温度よりも高い。例えば、２重量％のコバルトを有する鉄-コバルト合金のキュリー温度は８００℃であり、１２重量％のコバルトを有する鉄-コバルト合金のキュリー温度は９００℃であり、２０重量％のコバルトを有する鉄-コバルト合金のキュリー温度は９５０℃である。鉄-ニッケル合金のキュリー温度は鉄のキュリー温度より低い。例えば、２０重量％のニッケルを有する鉄-ニッケル合金のキュリー温度は７２０℃であり、６０重量％のニッケルを有する鉄-ニッケル合金のキュリー温度は５６０℃である。
【００６０】
合金として用いられる特定の非強磁性元素は、鉄のキュリー温度を上昇させる。例えば、５．９重量％のバナジウムを有する鉄-バナジウム合金のキュリー温度は約８１５℃である。その他の非強磁性元素（例えば、炭素、アルミニウム、銅、ケイ素、及び／又はクロム）を鉄又は他の強磁性体に混ぜて合金にし、キュリー温度を下げることができる。キュリー温度を上昇させる非強磁性体を、キュリー温度を下げる非強磁性体と組み合わせて鉄又は他の強磁性体と混ぜて合金にし、所望のキュリー温度及びその他の所望の物理的及び／又は化学的な特性を有する物質を生成できる。特定の態様では、キュリー温度物質はＮｉＦｅ２Ｏ４などのフェライトである。別の態様では、キュリー温度物質はＦｅＮｉ３又はＦｅ３Ａｌなどの二元化合物である。
【００６１】
温度制限ヒーターの特定の態様は、１より多くの強磁性体を含んでもよい。これらの態様は、ここに記載の条件が温度制限ヒーター中の強磁性体の少なくとも１つに当てはまるならば、実施態様の範囲内にある。
【００６２】
一般に強磁性特性は、キュリー温度に近づくにつれ減衰する。よって、自己制限温度は強磁性導体の実際のキュリー温度よりやや低くしてもよい。一般に表皮厚さは、時間変化する電流について導体中への有効侵入深さを定める。一般に、電流密度は、導体の半径に沿って外面から中心までの距離により指数関数的に減少する。電流密度が表面の電流密度のほぼ１／ｅとなるところの深さを表皮厚さという。１％炭素鋼中の電流フローの表皮厚さは、室温で０．１３２ｃｍであり、７２０℃にて０．４４５ｃｍに増大する。７２０℃から７３０℃までで、表皮厚さは急激に増大して２．５ｃｍを超える。よって、１％炭素鋼を用いた温度制限ヒーターの態様では、６５０℃〜７３０℃で自己制限を開始する。
【００６３】
たいていの金属では、抵抗率（ρ）は温度とともに増大する。一般に相対透磁率は温度及び電流とともに変化する。温度及び／又は電流に関して透磁率及び／又は表皮厚さの変動を評価するために、別の式を使用することもできる。電流に対するμの依存は、電磁場に対するμの依存に起因する。
【００６４】
所望のターンダウン比を得るように、温度制限ヒーター中に用いられる物質を選択できる。温度制限ヒーターでは、ターンダウン比を少なくとも１．１：１、２：１、３：１、４：１、５：１、１０：１、３０：１、又は５０：１に選択できる。より大きなターンダウン比を使用することもできる。選択されるターンダウン比は、限定するものではないが、温度制限ヒーターが位置している層の種類（例えば、豊富なオイルシェール層と乏しいオイルシェール層との間で熱伝導率の変化が大きいオイルシェール層に対しては、より大きなターンダウン比を使用できる）及び／又は坑井中に用いられる物質の温度限界（例えば、ヒーター材料の温度限界）を含めていくつかの要因に依存し得る。特定の態様では、追加の銅又は別の良好な電気導体を強磁性体に結合する（例えば、銅を加えてキュリー温度を超えた抵抗を下げる）ことにより、ターンダウン比を増す。
【００６５】
温度制限ヒーターはヒーターのキュリー温度より低い最小熱出力（電力出力）を供給できる。特定の態様では、最小熱出力は少なくとも４００Ｗ／ｍ（１メートル当たりのワット数）、６００Ｗ／ｍ、７００Ｗ／ｍ、８００Ｗ／ｍ、又はそれより大きく最大で２０００Ｗ／ｍである。温度制限ヒーターは、ヒーターの一部の温度がキュリー温度に近づくか又は超えるとき、ヒーターの当該一部の熱出力の量を低減する。低減される熱量は、キュリー温度より下の温度での熱出力より実質的に小さくし得る。特定の態様では、低減される熱量は多くても４００Ｗ／ｍ、２００Ｗ／ｍ、１００Ｗ／ｍであり、或いは０Ｗ／ｍに近づけ得る。
【００６６】
特定の態様では、強磁性体の表皮厚さを変えるためにＡＣ周波数を調節する。例えば、室温において１％炭素鋼の表皮厚さは、６０Ｈｚで０．１３２ｃｍ、１８０Ｈｚで０．０７６２ｃｍ、及び４４０Ｈｚで０．０４６ｃｍである。一般にヒーターの直径は表皮厚さの２倍よりも大きいので、より高い周波数（すなわち、より小さい直径のヒーター）を用いることでヒーターの費用が削減される。固定形状の場合、周波数が高くなれば、ターンダウン比が高くなる。高い周波数でのターンダウン比は、低い周波数でのターンダウン比と、該高い周波数を該低い周波数で割ったものの平方根とを掛けることにより計算される。特定の態様では、１００Ｈｚ〜１０００Ｈｚ、１４０Ｈｚ〜２００Ｈｚ、又は４００Ｈｚ〜６００Ｈｚの周波数（例えば、１８０Ｈｚ、５４０Ｈｚ、又は７２０Ｈｚ）が使用される。特定の態様では、高周波を使用できる。高周波は１０００Ｈｚより大きくし得る。
【００６７】
特定の態様では、温度制限ヒーターに電力を供給するために、変調されたＤＣ（例えば、チョップトＤＣ、波形変調されたＤＣ、又はサイクルドＤＣ）を使用してもよい。変調された直流出力を供給するために、ＤＣ変調器又はＤＣチョッパーをＤＣ電源に接続してもよい。特定の態様では、ＤＣを変調するための手段をＤＣ電源が含み得る。ＤＣ変調器の一例はＤＣ-ＤＣコンバータシステムである。ＤＣ-ＤＣコンバータシステムは当該技術において一般に知られている。一般にＤＣは所望の波形に変調又はチョップされる。ＤＣ変調のための波形としては、限定するものではないが、方形波、正弦波、変形正弦波、変形方形波、三角波、及びその他の規則的又は不規則な波形が挙げられる。
【００６８】
一般に、変調されたＤＣ波形は、変調されたＤＣの周波数を定める。よって、所望の変調されたＤＣ周波数が得られるように、変調されたＤＣ波形を選択できる。変調されたＤＣ周波数を変えるために、変調されたＤＣ波形の形状及び／又は変調速度（チョッピング速度など）を変えることができる。一般に利用可能なＡＣ周波数より高い周波数でＤＣを変調してもよい。例えば、１０００Ｈｚ以上の周波数にて変調されたＤＣを提供できる。有利には、供給電流の周波数をより高い値に上げると、温度制限ヒーターのターンダウン比が大きくなる。
【００６９】
特定の態様では、変調されたＤＣ周波数を変えるために、変調されたＤＣ波形を調節又は修正する。ＤＣ変調器は、高電流又は高電圧にて温度制限ヒーターの使用中はいつでも、変調されたＤＣ波形を調節又は修正できてもよい。よって、温度制限ヒーターに供給される変調されたＤＣは、単一の周波数には制限されず、周波数値の小集合にさえ制限されない。一般に、ＤＣ変調器を用いた波形選択により、広範囲の変調されたＤＣ周波数が実現でき、また変調されたＤＣ周波数の個別制御が可能となる。よって、変調されたＤＣ周波数は異なる値に設定するのが容易であるが、ＡＣ周波数は一般に線周波数の倍数に制限される。変調されたＤＣ周波数の個別制御により、温度制限ヒーターのターンダウン比を更に選択的に制御可能となる。温度制限ヒーターのターンダウン比を選択的に制御できることにより、温度制限ヒーターを設計し作るのに用いられる材料の範囲をさらに広くできる。
【００７０】
特定の態様では、使用中の温度制限ヒーターの特性（例えば、温度又は圧力などの地中条件）の変化を補うために、変調されたＤＣ周波数又はＡＣ周波数を調節する。温度制限ヒーターに与えられる変調されたＤＣ周波数又はＡＣ周波数は、評価されたダウンホール条件に基づいて変えられる。例えば、坑井中に温度制限ヒーターの温度が高くなるにつれ、ヒーターに供給される電流の周波数を高めてヒーターのターンダウン比を上げるのが有利である。一態様では、坑井中の温度制限ヒーターのダウンホール温度が評価される。
【００７１】
特定の態様では、温度制限ヒーターのターンダウン比を調節するために、変調されたＤＣ周波数、又はＡＣ周波数を変える。温度制限ヒーターの長さに沿って発生するホットスポットを相殺するために、ターンダウン比を調節できる。例えば、温度制限ヒーターが特定の場所で高温になりすぎるのでターンダウン比を高める。特定の態様では、地中条件を評価することなくターンダウン比を調節するために、変調されたＤＣ周波数、又はＡＣ周波数を変える。
【００７２】
「Ｔｈｅ  Ｍｅｔａｌｓ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ」，ｖｏｌ．８、２９１頁（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（ＡＳＭ））には、鉄-クロム合金中のクロム量に対して鉄-クロム合金のキュリー温度を示すグラフが示されている。温度制限ヒーターの特定の態様では、降伏強度及び／又はクリープ抵抗を与えるために、別の支持ロッド又は支持管（３４７Ｈステンレス鋼製）が鉄-クロム合金製の温度制限ヒーターに連結される。特定の態様では、１００，０００時間クリープ破壊強さが６５０℃にて少なくとも２０．７ＭＰａとなるように、支持材料及び／又は強磁性体を選択する。特定の態様では、１００，０００時間クリープ破壊強さが６５０℃にて少なくとも１３．８ＭＰａ、又は６５０℃にて少なくとも６．９ＭＰａである。例えば、３４７Ｈ鋼は６５０℃以上にて良好なクリープ破壊強さを有する。特定の態様では、１００，０００時間クリープ破壊強さの範囲は６．９ＭＰａ〜４１．３ＭＰａであり、より長いヒーター及び／又はより高い地中圧力若しくは流体圧力の場合にはそれ以上である。
【００７３】
特定の態様では、Ｕ字形の坑井の実質的に水平な部分において温度制限加熱エレメントが用いられる。タールサンド層、オイルシェール層、又は相対的に薄い炭化水素層を有するその他の層において、実質的にＵ字形の坑井を使用してもよい。タールサンド又は薄いオイルシェールの層は、実質的にＵ字形の坑井中に配置されたヒーターを用いて更に容易かつ一様に加熱される薄く浅い層を有し得る。実質的にＵ字形の坑井はまた、層中に厚い炭化水素層を有する層を処理するために使用することもできる。特定の態様では、厚い炭化水素層中の豊富な層にアクセスするために、実質的にＵ字形の坑井が用いられる。
【００７４】
水平な加熱部分は、垂直な加熱エレメントで生じるクリープ又は吊り下げ応力による問題を有しないので、実質的にＵ字形の坑井中のヒーターの長さは、垂直な坑井中のヒーターに比べて長くできる。実質的にＵ字形の坑井は、層中の天然のシール及び／又は炭化水素層の限定された厚みを利用してもよい。例えば、垂直な方向の坑井では必要となるような天然シール中に多数の穴を開けることなく、層中の天然シールの上又は下に坑井を配置できる。垂直な坑井の代わりに実質的にＵ字形の坑井を使用すると、層の表面フットプリントを処理するのに必要な井戸の数を削減することもできる。使用する井戸が少なければ、設備の資本コストが削減され、地表の坑井の総数と地表の設備の総量も削減されることによって層を処理する際の環境への影響が抑えられる。実質的にＵ字形の坑井はまた、垂直な坑井よりも小さい、加熱部分に対するオーバーバーデン部分の比を利用できる。
【００７５】
実質的にＵ字形の坑井では、地表での坑井の開口を柔軟に配置できる。層の地表の地勢に基づいて坑井の開口を配置できる。特定の態様では、地勢的に高所（例えば丘）などの地理的にアクセス可能な場所に坑井の開口が配置される。例えば、坑井は第１の地勢的な高所に第１の開口を有し、第２の地勢的な高所に第２の開口を有することができ、地勢的な低所（例えば、沖積土のある谷）の下にて第１の地勢的な高所と第２の地勢的な高所との間を坑井が横断している。開口のこの配置により、地勢的な低所又はその他のアクセスできない場所に開口や設備を配置することが避けられる。加えて、地勢的に高い地域では水位は自噴性でないかもしれない。限定するものではないが川、営巣地区、又は動物保護区域などの環境的に敏感な区域の近くに開口が配置されないように、坑井を掘ることができる。
【００７６】
特定の態様では、ヒーターの外面の電位はほとんどないか又はないので、ヒーターは層から電気的に分離される。図３は層から電気的に分離されている実質的にＵ字形状のヒーターの態様を示す。ヒーター２２０は、地表２１６の第１の開口に第１の端部を有し、地表の第２の開口に第２の端部を有する。特定の態様では、ヒーター２２０は地表に第１の端部しか有さず、ヒーターの第２の端部は炭化水素層２１２中に位置する（このヒーターはシングルエンドのヒーターである）。図４及び５は、層から電気的に分離したシングルエンドのヒーターの態様を示す。特定の態様では、シングルエンドのヒーター２２０は、図４及び５に示されるように、炭化水素層２１２中に実質的に水平な細長い部分を有する。特定の態様では、シングルエンドのヒーター２２０は、炭化水素層２１２中に実質的に水平でない方向の細長部分を有する。例えば、シングルエンドのヒーターは、炭化水素層中に水平から１５°外れた方向の細長部分を有し得る。
【００７７】
図３〜５に示されるように、ヒーター２２０は炭化水素層２１２中に配置された加熱エレメント２１８を含む。加熱エレメント２１８は強磁性導管の加熱エレメント又は強磁性管状の加熱エレメントとし得る。特定の態様では、加熱エレメント２１８は温度制限ヒーター管の加熱エレメントである。特定の態様では、加熱エレメント２１８は４１０ステンレス鋼管、Ｔ／Ｐ９１ステンレス鋼管、又はＴ／Ｐ９２ステンレス鋼管などの９重量％〜１３重量％クロムステンレス鋼管である。特定の態様では、加熱エレメント２１８は、２５℃での強磁性体の表皮厚さの少なくとも約１つ分の肉厚の強磁性体を含む。特定の態様では、加熱エレメント２１８は、２５℃での強磁性体の表皮厚さの少なくとも約２倍、２５℃での強磁性体の表皮厚さの少なくとも約３倍、又は２５℃での強磁性体の表皮厚さの少なくとも約４倍の肉厚の強磁性体を含む。
【００７８】
加熱エレメント２１８は１以上のセクション２２２に接続される。セクション２２２はオーバーバーデン２１４中に配置される。セクション２２２は銅又はアルミニウムなどのように導電率がより高い物質を含む。特定の態様では、セクション２２２は炭素鋼内部の銅クラッドである。
【００７９】
中心導体２２６が加熱エレメント２１８の内側に配置される。特定の態様では、加熱エレメントと中心導体を１以上のスプールから繰り出して層中に配置することによって、加熱エレメント２１８と中心導体２２６が層中に配置又は設置される。特定の態様では、加熱エレメント２１８と中心導体２２６は共に１つのスプール上に一緒にされ、加熱エレメントの内側に中心導体を有する単一系として繰り出される。特定の態様では、加熱エレメント２１８と中心導体２２６は別々のスプール上に配置され、加熱エレメントが層中に配置された後に中心導体が加熱エレメントの内側に配置される。
【００８０】
特定の態様では、中心導体２２６は加熱エレメント２１８の中心に又は中心近くに配置される。中心導体２２６は中心導体の長さ（例えば、炭化水素層２１２中の中心導体の長さ）に沿って加熱エレメント２１８から実質的に電気的に分離され得る。特定の態様では、中心導体２２６は１以上の電気絶縁性の中心化器(centralizer)により加熱エレメント２１８から分離される。この中心化器は、窒化ケイ素又は別の電気絶縁性材料を含み得る。この中心化器は中心導体２２６と加熱エレメント２１８との間の電気的な接触を防止できるので、例えば、中心導体と加熱エレメントとの間のアーク放電又は短絡が避けられる。特定の態様では、中心導体２２６はヒーターが導管内の導体構成となるような導体（例えば、中実導体又は管状導体）である。
【００８１】
特定の態様では、中心導体２２６は銅ロッド又は銅管である。特定の態様では、中心導体２２６及び／又は加熱エレメント２１８は、加熱エレメントからの電流漏洩を防止するために、薄い電気絶縁層を有する。特定の態様では、薄い電気絶縁層は酸化アルミニウム又は溶射コーティングされた酸化アルミニウムである。特定の態様では、薄い電気絶縁層はセラミック組成物のエナメルコーティングである。薄い電気絶縁層は、三相ヒーターの加熱エレメントがエレメント間で電流をリークすること、層中に電流をリークすること、及び層中の別のヒーターに電流をリークすることを防止し得る。よって、三相ヒーターはより長いヒーター長を有してもよい。
【００８２】
特定の態様では、中心導体２２６は絶縁導体である。絶縁導体は導電性シースの内側に導電性コアを有し、コアとシースとの間を電気絶縁し得る。特定の態様では、絶縁導体は非強磁性ステンレス鋼（例えば、３４７ステンレス鋼）シースの内側に銅コアを含み、コアとシースとの間に酸化マグネシウム絶縁体を有する。コアは絶縁導体に電流を流すのに使用できる。特定の態様では、絶縁導体と加熱エレメントとの間に中心化器又はスペーサを用いることなく、加熱エレメント２１８の内側に絶縁導体が配置される。シースと絶縁導体の電気絶縁体とが、もし中心導体と加熱エレメントが接触しても、コアを加熱エレメント２１８から電気的に絶縁できる。よって、コアと加熱エレメント２１８とは互いに電気的に短絡することが避けられる。加熱エレメント２１８は絶縁導体又は別の忠実の中心導体２２６が押しつぶされたり又は変形したりすることを防止できる。特定の態様では、図３に示されるように電気的接続器２２４を用いることにより中心導体２２６の一方の端部が、地表２１６にて加熱エレメント２１８の一方の端部に電気的に接続される。特定の態様では、図４及び５に示されるように電気的接続器２２４を用いることにより中心導体２２６の端部が炭化水素層２１２中にて加熱エレメント２１８の端部に電気的に接続される。よって、図３〜５に示す態様では、中心導体２２６は加熱エレメント２１８と直列構成にて電気的に接続される。特定の態様では、中心導体２２６は絶縁導体であり、絶縁導体のコアが直列構成にて加熱エレメント２１８に電気的に接続される。中心導体２２６は加熱エレメント２１８に対する戻り電気導体であり、中心導体中の電流は加熱エレメント中の電流（矢印２２８で示す）とは反対方向に流れる。中心導体２２６中の電流により生成される電磁場が、電子の流れ及び発熱を加熱エレメント中の強磁性体のキュリー温度より下の温度にて加熱エレメント２１８（例えば、加熱エレメントの内壁）の内側に実質的に閉じ込める。よって、加熱エレメント２１８の外面は実質的にゼロ電位にあり、加熱エレメントは、強磁性体のキュリー温度より下の温度（例えば、２５℃）にて層及び隣接したヒーター又は加熱エレメントから電気的に分離される。加熱エレメント２１８の外面が実質的にゼロ電位にあり、かつ加熱エレメントが層及び隣接したヒーター又は加熱エレメントから電気的に分離していることにより、炭化水素層への深刻な電気的（電流）損失を生じることなく、長さの長いヒーターを炭化水素層２１２中で使用できる。例えば、長さが少なくとも約１００ｍ、少なくとも約５００ｍ、又は少なくとも約１０００ｍのヒーターを炭化水素層２１２中で使用できる。
【００８３】
加熱エレメント２１８及び中心導体２２６に電流を流している間、ヒーターにより熱が発生する。特定の態様では、加熱エレメント２１８がヒーターの熱出力の大部分又はすべてを生成する。例えば、加熱エレメント２１８中の強磁性体及び中心導体２２６中の銅又は別の低い抵抗率の物質を電流が流れるとき、加熱エレメントがヒーターの熱出力の大部分又はすべてを生成する。中心導体２２６の代わりに外側の導体（加熱エレメント２１８）において熱の大部分を発生すると、発熱エレメント（加熱エレメント２１８）から層への直接的な熱伝達ができるので層への熱伝達の効率を上げることができ、またヒーター２２０での熱損失（例えば、中心導体が発熱エレメントである場合には中心導体と外側の導体との間の熱損失）を低減できる。また中心導体２２６の代わりに加熱エレメント２１８において発熱することにより、ヒーター２２０の発熱表面積も増える。よって、ヒーター２２０の動作温度が同じ場合、中心導体２２６ではなく外側の導体（加熱エレメント２１８）を発熱エレメントとして用いることによってより多くの熱を層に与えることができる。
【００８４】
特定の態様では、層を予熱するため且つ／又は加熱エレメントから熱を回収するために、ヒーター２２０に流体を流す（図３及び４において矢印２３０で示す）。図３に示される態様では、中心導体２２６の外側でかつ加熱エレメント２１８の内側にて矢印２３０で示されるようにヒーター２２０の一端からヒーターの他端に流体が流れる。図４に示される態様では、管状の導体である中心導体２２６を通って矢印２３０に示されるように流体がヒーター２２０中を流れる。流体が中心導体から出て行くことができるように、中心導体２２６は中心導体の端部に開口２３２を備える。開口２３２は、流体が中心導体２２６に流入し且つ／又は中心導体２２６から流出することを可能にする貫通孔又はその他の穴とし得る。次に、矢印２３０で示されるように加熱エレメント２１８の内側でかつ中心導体２２６の外側の面に流体が戻る。
【００８５】
ヒーターを予熱するため、層を初期加熱するため、且つ／又は現場での熱処理プロセスのための加熱が完了した後に層から熱を回収するため、ヒーター２２０の内側を流れる流体（図３及び４において矢印２３０で示す）を使用できる。ヒーターに流すことのできる流体としては、限定するものではないが、空気、水、水蒸気、ヘリウム、二酸化炭素又はその他の大きな熱容量の流体が挙げられる。特定の態様では、二酸化炭素、ヘリウム、又はＤＯＷＴＨＥＲＭ（登録商標）（Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｄｌａｎｄ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ，米国）などの高温の流体を管状の加熱エレメントに流して層に熱を供給する。電気的な加熱が用いられて層に熱を与える前に、この高温の流体を用いて層に熱を供給してもよい。特定の態様では、電気的な加熱に加えて、高温の流体を用いて熱を供給する。電気的な加熱に加えて高温の流体を使用して層に熱を供給し又は層を予熱する場合、電気的な加熱だけで層に熱を供給する場合よりも費用が安くなり得る。特定の態様では、現場での層の熱処理の後に層から熱を回収するために、水及び／又は水蒸気を管状の加熱エレメントに流す。ソリューションマイニング及び／又は他の処理のために加熱された水及び／又は水蒸気を使用できる。
【００８６】
本発明の種々の態様の更なる変更及び代替態様については、この明細書を参照すれば当業者には明らかである。したがって、この明細書は単なる例示として解釈されるべきであり、本発明を実行する一般的な方法を当業者に教示するためのものである。ここに記載の本発明の形式は現在のところ好ましい態様として考えられているものであると理解されたい。要素及び材料はここに記載のものと置換してもよく、部分及びプロセスは逆にしてもよく、本発明の特定の特徴は独立に使用してもよく、これらすべては本発明についての明細書の記載から当業者には明らかとなろう。ここに記載の要素については、特許請求の範囲に記載の本発明の思想及び範囲を逸脱することなく変更できる。加えて、独立にここに記載の特徴は特定の態様では組み合わせてもよいこと分かる。
本発明は、以下の発明を提供する。
［発明１］
炭化水素含有層を加熱するためのシステムであって、
強磁性体を含むと共に炭化水素含有層中の穴内に配置された導管と；
前記導管の内側に配置された電気導体であって、前記電気導体と前記導管とが直列にて電気的に接続され且つ該システムに電流を流している間前記導管に流れる電流とは実質的に反対方向にて前記電気導体中を電流が流れるように、前記導管の端部に又は該端部の近くにて該導管に電気的に接続された前記電気導体と；
を備え、該システムに電流を流している間、前記導管の外面が２５℃にて実質的にゼロ電位となるか又はゼロ電位近くとなるように前記電気導体中を流れる電流から生成される電磁場によって電子の流れが前記導管の内側に実質的に閉じ込められ；
該システムに電流を流している間発熱して前記炭化水素含有層を加熱するように前記導管が構成されることを特徴とするシステム。
［発明２］
前記導管の外面が実質的に炭化水素含有層から電気的に分離される発明１に記載のシステム。
［発明３］
前記導管が炭化水素含有層に近接して配置される発明１又は２に記載のシステム。
［発明４］
導管壁中で発生した熱が炭化水素含有層に移動するように前記導管が炭化水素含有層に近接して配置される発明１〜３のいずれかに記載のシステム。
［発明５］
該システムの熱出力の大部分を発生するように前記導管が構成される発明１〜４のいずれかに記載のシステム。
［発明６］
前記導管の外周が前記電気導体の外周より大きく、導管壁中で発生される熱が前記導管の外周から炭化水素含有層に移動する発明１〜５のいずれかに記載のシステム。
［発明７］
前記導管の肉厚が２５℃での強磁性体の表皮厚さ以上である発明１〜６のいずれかに記載のシステム。
［発明８］
前記導管が、炭化水素含有層中に配置された少なくとも１つの隣接した導管から電気的に分離している発明１〜７のいずれかに記載のシステム。
［発明９］
前記穴が炭化水素含有層の地表の第１の場所に第１の端部を有し、炭化水素含有層の地表の第２の場所に第２の端部を有する発明１〜８のいずれかに記載のシステム。
［発明１０］
前記導管の大部分が炭化水素含有層の炭化水素層中で実質的に水平に配置される発明１〜９のいずれかに記載のシステム。
［発明１１］
前記電気導体が前記導管の長さに沿って前記導管から実質的に電気的に分離され、前記電気導体が前記導管の端部の近くにて前記導管に電気的に接続される発明１〜１０のいずれかに記載のシステム。
［発明１２］
前記導管を前記電気導体から電気的に分離するために１以上の中心化器を更に備える発明１〜１１のいずれかに記載のシステム。
［発明１３］
前記導管の表面上及び／又は前記電気導体の外面上に薄い電気絶縁層を更に備える発明１〜１２のいずれかに記載のシステム。
［発明１４］
前記導管が、強磁性部材のキュリー温度より下の温度で第１の熱出力を供給するように構成されると共に、強磁性部材のキュリー温度付近及び該キュリー温度より上の温度にて第２の熱出力を自動的に供給するよう構成され、前記第２の熱出力が前記第１の熱出力より小さい、発明１〜１３のいずれかに記載のシステム。
［発明１５］
前記電気導体が絶縁導体であり、該絶縁導体が導電性シースの内側に導電性コアを含み、前記コアと前記シースとの間に電気絶縁体を有する発明１〜１４のいずれかに記載のシステム。
［発明１６］
前記コアが銅であり、前記シースが非強磁性ステンレス鋼である発明１５に記載のシステム。
［発明１７］
ターンダウン比が少なくとも２〜１である発明１〜１６のいずれかに記載のシステム。
［発明１８］
前記導管の長さが少なくとも１００ｍ、少なくとも５００ｍ、又は少なくとも１０００ｍであり、前記導管が炭化水素含有層の炭化水素層中に設けられる発明１〜１７のいずれかに記載のシステム。
［発明１９］
（ａ）前記導管と前記システムを予熱し且つ／又は（ｂ）前記システムから熱を回収するために流体を前記導管に流すことができるように前記導管が構成される発明１〜１８のいずれかに記載のシステム。
［発明２０］
前記電気導体が該電気導体の端部に又は端部付近に開口を有する管状導体であり、前記電気導体の内面と前記導管との間に流体が流れることができるように前記開口が構成される発明１〜１９のいずれかに記載のシステム。
［発明２１］
発明１〜２０のいずれかに記載のシステムを用いて地下層を加熱する方法であって、前記地下層の少なくとも一部に熱を供給するために前記導管に電流を供給することを含む方法。
［発明２２］
前記地下層が炭化水素を含み、前記方法が、少なくとも特定の炭化水素が前記地下層中で熱分解されるように熱を前記地下層に移動させることを更に含む発明２１に記載の方法。
［発明２３］
前記地下層に熱を与えるために高温の熱伝達流体を前記導管に供給することを更に含む発明２１又は２２に記載の方法。
［発明２４］
前記高温の熱伝達流体が加熱された水、水蒸気、及び／又は加熱された二酸化炭素である発明２３に記載の方法。
［発明２５］
前記地下層から流体を生成することを更に含む発明２１〜２４のいずれかに記載の方法。
［発明２６］
前記システムから熱を回収するために流体を前記導管に供給することを更に含む発明２１〜２５のいずれかに記載の方法。
［発明２７］
発明１〜２０のいずれかに記載のシステムを前記穴内に設置する方法であって、前記導管と前記電気導体を１以上のスプールから繰り出し、前記導管と前記電気導体を前記層中の前記穴内に配置することを含む方法。
［発明２８］
発明１〜２０のいずれかに記載のシステムを使用するか、又は発明２１〜２７のいずれかに記載の方法を使用することにより地下層から製造された炭化水素を含んだ組成物。
［発明２９］
発明２８に記載の組成物から作られた炭化水素を含んだ輸送燃料。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】炭化水素含有層の加熱段階を示す。
【図２】炭化水素含有層を処理するための現場での熱処理システムの一部の態様の概略図を示す。
【図３】層から電気的に分離した実質的にＵ字形のヒーターの態様を示す。
【図４】層から電気的に分離したシングルエンドの実質的に水平なヒーターの態様を示す。
【図５】層から電気的に分離しかつ絶縁導体を中心導体として使用するシングルエンドの実質的に水平なヒーターの態様を示す。
【符号の説明】
【００８８】
２００    バリア井戸
２０２    熱源
２０４    供給管路
２０６    中心導体
２０８    収集管
２１０    処理施設
２１２    炭化水素層
２１４    オーバーバーデン
２１６    地表
２１８    加熱エレメント
２２０    ヒーター
２２４    電気的接続器
２２６    中心導体
【図１】
0005441412.tif 000002
【図２】
0005441412.tif 000003
【図３】
0005441412.tif 000004
【図４】
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【図５】
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