(57)【要約】  ２つの絶縁導体の末端を連結するための装置および方法は、第一絶縁導体のコアを第二絶縁導体のコアに連結することを含む。コアの露出部分はボックスの内部に位置している。電気的絶縁粉材はボックス内に配置され、粉材を圧密化するためにプランジャに力が印加される。追加の電気的絶縁粉材がボックス内に配置され、粉材を圧密化してコアの露出部分を包囲する圧密化粉材にするために引き続き力が印加されてもよい。圧密化粉材は、実質的円筒形状に成形される。スリーブが圧密化粉材の上に配置され、絶縁導体のジャケットに連結される。
2014514711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの絶縁導体の末端を連結する方法であって、
第一絶縁導体のコアの末端部分を第二絶縁導体のコアの末端部分に連結するステップであって、コアの末端部分の少なくとも一部は少なくとも部分的に露出している、ステップと、
コアの露出部分をボックスの内部に配置するステップであって、第一絶縁導体のジャケットの末端部分はボックスの第一側面上の第一導体開口部内に位置し、第二絶縁導体のジャケットの末端部分はボックスの第二側面上の第二導体開口部内に位置する、ステップと、
電気的絶縁粉材をボックス内に配置するステップと、
ボックスの第一プランジャ開口部内に第一プランジャを提供するステップと、
粉材を圧密化するために第一プランジャに力を印加するステップであって、粉材は圧密化されてコアの露出部分を少なくとも部分的に包囲する圧密化粉材となる、ステップと、
圧密化粉材を成形して、絶縁導体のうちの少なくとも１つの外径と比較的類似している外径を有する実質的円筒形状にするステップと、
圧密化粉材の上にスリーブを配置して絶縁導体のジャケットにスリーブを連結するステップと、を含む方法。
【請求項２】
ボックスの第二プランジャ開口部内に第二プランジャを提供するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第一プランジャに力を印加することにより、第一プランジャおよび第二プランジャをコアの中心線に向かって同時に移動させる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
第二プランジャに力を印加するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
第一プランジャおよび第二プランジャに実質的に同じ大きさの力を印加するステップを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
それぞれの導体開口部内に絶縁導体のジャケットの末端部分をぴったりと適合させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
電気的絶縁粉材をボックス内に配置するステップが、ボックス内に酸化マグネシウムと窒化ホウ素との混合物を配置するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
圧密化粉剤が、圧密化の所定レベルおよび所定量までコアの露出部分の一部を包囲するまで、
追加の電気的絶縁粉材をボックス内に配置するステップと、
追加の粉材を圧密化するために第一プランジャに追加の力を印加するステップと、
を繰り返すステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
圧密化粉剤を成形して実質的円筒形状にするステップが、圧密化粉剤の少なくとも一部を除去するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
絶縁導体の末端部分の周りでボックスの少なくとも２つの部分を互いにクランプ締めするステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
絶縁導体のジャケットにスリーブを連結するステップが、絶縁導体のジャケットにスリーブを溶接するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
スリーブを圧密化して圧密化粉材とし、粉材をさらに圧密化するために、スリーブ上に圧力を供給するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
スリーブ上またはその付近にある絶縁導体のうちの少なくとも１つに１つ以上の張力緩和スリーブを連結するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
絶縁導体のうちの少なくとも１つの末端においてコアを包囲する電気絶縁体および外部ジャケットの一部を除去することによって、絶縁導体のうちの少なくとも１つのコアを露出するステップをさらに含み、コアを露出するステップは、第一絶縁導体のコアの末端部分を第二絶縁導体のコアの末端部分に連結するステップに先行する、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
第一プランジャに力を印加するステップが、油圧によって力を印加するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
各々がコアを含む、２つの絶縁導体の末端を連結する装置であって、
第一側面と、
第二側面と、
第一側面上の第一導体開口部であって、第一絶縁導体のジャケットの末端部分に適合するように構成されている第一導体開口部と、
第二側面上の第二導体開口部であって、第二絶縁導体のジャケットの末端部分に適合するように構成されている第二導体開口部と、
第一プランジャ開口部と、
を含むボックスと、
ボックスの第一プランジャ開口部内に配置されるように構成されている第一プランジャと、
第一プランジャに力を供給するように構成されている駆動機構と、を含み、
それによって、２つの絶縁導体が第一および第二導体開口部内のジャケットの末端部分とともに所定位置にあり、コアが少なくとも部分的に露出され、電気的絶縁粉材がボックス内に存在するときに、駆動機構の起動の結果、粉材が圧密化されて、絶縁導体のうちの少なくとも１つの外径と比較的類似の外径を備える実質的円筒形状となる、装置。
【請求項１７】
ボックスが第二プランジャ開口部をさらに含み、装置は、ボックスの第二プランジャ開口部内に配置されるように構成されている第二プランジャをさらに含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
第二プランジャに力を供給するように構成されている追加駆動機構と、
第一プランジャおよび第二プランジャを接続する歯車と、をさらに含む、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
ボックスが、電気的絶縁粉材を、ボックスの外部からボックスの内部へ通過させるように構成されているポートを含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】
ボックスが、絶縁導体の末端部分の周りで互いにクランプ締めするように構成されている少なくとも２つの部分を含む、請求項１６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、いずれも参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１１年４月８日出願、Ｈａｒｔｆｏｒｄらの「絶縁導体を接合するための電気絶縁物の圧密化（ＣＯＭＰＡＣＴＩＯＮ  ＯＦ  ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ  ＩＮＳＵＬＡＴＩＯＮ  ＦＯＲ  ＪＯＩＮＩＮＧ  ＩＮＳＵＬＡＴＥＤ  ＣＯＮＤＵＣＴＯＲＳ）」と題される米国特許仮出願第６１／４７３，６０９号明細書、および２０１２年４月５日出願、Ｄ’Ａｎｇｅｌｏらの「絶縁導体を接合するための電気的絶縁物の圧密化（ＣＯＭＰＡＣＴＩＯＮ  ＯＦ  ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ  ＩＮＳＵＬＡＴＩＯＮ  ＦＯＲ  ＪＯＩＮＩＮＧ  ＩＮＳＵＬＡＴＥＤ  ＣＯＮＤＵＣＴＯＲＳ）」と題される米国特許仮出願第６１／６２０，８２９号明細書の優先権を主張する。
【０００２】
本特許出願は、Ｗｅｌｌｉｎｇｔｏｎらの米国特許第６，６８８，３８７号明細書、Ｓｕｍｎｕ−Ｄｉｎｄｏｒｕｋらの米国特許第６，９９１，０３６号明細書、Ｋａｒａｎｉｋａｓらの米国特許第６，６９８，５１５号明細書、Ｗｅｌｌｉｎｇｔｏｎらの米国特許第６，８８０，６３３号明細書、ｄｅ  Ｒｏｕｆｆｉｇｎａｃらの米国特許第６，７８２，９４７号明細書、Ｖｉｎｅｇａｒらの米国特許第６，９９１，０４５号明細書、Ｖｉｎｅｇａｒらの米国特許第７，０７３，５７８号明細書、Ｖｉｎｅｇａｒらの米国特許第７，１２１，３４２号明細書、Ｆａｉｒｂａｎｋｓの米国特許第７，３２０，３６４号明細書、ＭｃＫｉｎｚｉｅらの米国特許第７，５２７，０９４号明細書、Ｍｏらの米国特許第７，５８４，７８９号明細書、Ｈｉｎｓｏｎらの米国特許第７，５３３，７１９号明細書、Ｍｉｌｌｅｒの米国特許第７，５６２，７０７号明細書、Ｖｉｎｅｇａｒらの米国特許第７，７９８，２２０号明細書、Ｂｕｒｎｓらの米国特許出願公開第２００９−０１８９６１７号明細書、Ｐｒｉｎｃｅ−Ｗｒｉｇｈｔらの米国特許出願公開第２０１０−００７１９０３号明細書、Ｎｇｕｙｅｎらの米国特許出願公開第２０１０−００９６１３７号明細書、Ｋａｒａｎｉｋａｓらの米国特許出願公開第２０１０−０２５８２６５号、Ｔｉｌｌｅｙの米国特許出願公開第２０１１−０１２４２２３号明細書、Ｃｏｌｅｓらの米国特許出願公開第２０１１−０１２４２２８号明細書、Ｈａｒｍａｓｏｎらの米国特許出願公開第２０１１−０１３２６６１号明細書、Ｄ’Ａｎｇｅｌｏらの米国特許出願第１３／２６８，２２６号明細書、Ｈａｒｍａｓｏｎらの米国特許出願第１３／２６８，２３８号明細書、Ｈａｒｔｆｏｒｄらの米国特許出願第１３／２６８，２６８号明細書、Ｃｏｌｅｓらの米国特許仮出願第６１／３９１，３９９号明細書、Ｈａｒｔｆｏｒｄらの米国特許仮出願第６１／３９１，４１３号明細書、Ｃｏｌｅｓらの米国特許仮出願第６１／４７３，５９４号明細書、およびＨａｒｔｆｏｒｄらの米国特許仮出願第６１／４７３，６０９号明細書の各々の全体を、参照により組み込む。
【０００３】
本発明は、発熱素子に使用される絶縁導体用システムに関する。より具体的には、本発明は、絶縁導体ケーブルを継ぎ合わせるための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００４】
地下層から得られる炭化水素は、エネルギー資源として、原材料として、および消費財として、しばしば利用される。利用可能な炭化水素資源の枯渇に関する懸念、および生産された炭化水素の全体的な品質の低下に関する懸念は、利用可能な炭化水素資源のより効率的な回収、処理、および／または利用のためのプロセスの開発につながった。現場プロセスは、以前はアクセス不可能であった、および／または利用可能な方法で抽出するには費用がかかりすぎていた、地下層からの炭化水素材料の取り出しのために利用されてもよい。地下層の炭化水素材料の化学的および／または物理的特性は、炭化水素材料がより容易に地下層から取り出されるようにするため、および／または炭化水素材料の価値を高めるために、変化させる必要があるだろう。化学的および物理的変化は、地層中の炭化水素原料の、取り出し可能流体を生成する現場反応、組成変化、可溶性変化、密度変化、相変化、および／または粘度変化を含んでもよい。
【０００５】
現場プロセスの間に地層を加熱するため、坑井内に加熱器が配置されてもよい。地層を加熱するために使用されてもよい、多数の異なるタイプの加熱器が存在する。坑内加熱器を利用する現場プロセスの例は、その各々が本明細書に完全に明記されているかのごとく参照により本願に組み込まれる、Ｌｊｕｎｇｓｔｒｏｍの米国特許第２，６３４，９６１号明細書、Ｌｊｕｎｇｓｔｒｏｍの米国特許第２，７３２，１９５号明細書、Ｌｊｕｎｇｓｔｒｏｍの米国特許第２，７８０，４５０号明細書、Ｌｊｕｎｇｓｔｒｏｍの米国特許第２，７８９，８０５号明細書、Ｌｊｕｎｇｓｔｒｏｍの米国特許第２，９２３，５３５号明細書、Ｖａｎ  Ｍｅｕｒｓらの米国特許第４，８８６，１１８号明細書、およびＷｅｌｌｉｎｇｔｏｎらの米国特許第６，６８８，３８７号明細書に説明されている。
【０００６】
いくつかの用途における炭化水素含有地層の加熱など、地下用途に使用するための無機絶縁（ＭＩ）ケーブル（絶縁導体）は、ＭＩケーブル業界において一般的なものよりも長く、外径が大きく、より高い電圧および温度で動作するかも知れない。長尺の絶縁導体の製造および／または組み立ての間に、多くの潜在的な問題がある。
【０００７】
たとえば、絶縁導体中で使用される電気絶縁体の経時劣化による、潜在的な電気的および／または機械的問題がある。絶縁導体加熱器の組み立ての間に克服すべき、電気絶縁体に関わる潜在的な問題もある。コア膨張またはその他の機械的欠陥などの問題は、絶縁導体加熱器の組み立て中に発生する可能性がある。このような発生は、加熱器の使用中に電気的な問題を生じる可能性があり、意図される目的において加熱器が使用不可能となる可能性がある。
【０００８】
加えて、地下用途において、地下を効果的に加熱するために必要な深さおよび距離まで十分な長さのＭＩケーブルを到達させるため、および加熱器区間に接合された引き込みケーブルなどの異なる機能を備えるセグメントを接合するために、複数のＭＩケーブルの接合が必要となるだろう。このように長い加熱器は、加熱器の最遠端に十分な電力を供給するために、高電圧も必要とする。
【０００９】
従来のＭＩケーブル接続設計は、１０００ボルト超、１５００ボルト超、または２０００ボルト超の電圧には一般的に適しておらず、たとえば６５０℃（約１２００°Ｆ）超、７００℃（約１２９０°Ｆ）超、または８００℃（約１４７０°Ｆ）超などの高温で、故障せずに長時間動作することはないかも知れない。このような高電圧、高温の用途は通常、絶縁導体（ＭＩケーブル）自体の圧密化レベルに可能な限り近づけるように、またはこのレベルを超えるように、スプライスの無機絶縁材の圧密化を必要とする。
【００１０】
いくつかの用途におけるＭＩケーブルの比較的大きい外径および長い長さは、ケーブルが水平方向に合わせられながら継ぎ合わせられることを、必要とする。水平に製造されたＭＩケーブルのその他の用途向けのスプライスも存在する。これらの技術は通常、これを通じて無機絶縁物（酸化マグネシウム粉末など）がスプライス中に充填されて振動および突き固めによってわずかに圧密化される、小さい穴を利用する。このような方法は、無機絶縁物の十分な圧密化を提供しないどころか、無機絶縁物のいかなる圧密化も提供せず、これらの地下用途に必要とされる高電圧での使用のためのスプライスの作成には適していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第６９９１０３６号明細書
【特許文献２】米国特許第６６９８５１５号明細書
【特許文献３】米国特許第６８８０６３３号明細書
【特許文献４】米国特許第６７８２９４７号明細書
【特許文献５】米国特許第６９９１０４５号明細書
【特許文献６】米国特許第７０７３５７８号明細書
【特許文献７】米国特許第７１２１３４２号明細書
【特許文献８】米国特許第７３２０３６４号明細書
【特許文献９】米国特許第７５２７０９４号明細書
【特許文献１０】米国特許第７５８４７８９号明細書
【特許文献１１】米国特許第７５３３７１９号明細書
【特許文献１２】米国特許第７５６２７０７号明細書
【特許文献１３】米国特許第７７９８２２０号明細書
【特許文献１４】米国特許出願公開第２００９／０１８９６１７号明細書
【特許文献１５】米国特許出願公開第２０１０／００７１９０３号明細書
【特許文献１６】米国特許出願公開第２０１０／００９６１３７号明細書
【特許文献１７】米国特許出願公開第２０１０／０２５８２６５号明細書
【特許文献１８】米国特許出願公開第２０１１／０１２４２２３号明細書
【特許文献１９】米国特許出願公開第２０１１／０１２４２２８号明細書
【特許文献２０】米国特許出願公開第２０１１／０１３２６６１号明細書
【特許文献２１】米国特許第２６３４９６１号明細書
【特許文献２２】米国特許第２７３２１９５号明細書
【特許文献２３】米国特許第２７８０４５０号明細書
【特許文献２４】米国特許第２７８９８０５号明細書
【特許文献２５】米国特許第２９２３５３５号明細書
【特許文献２６】米国特許第４８８６１１８号明細書
【特許文献２７】米国特許第６６８８３８７号明細書
【特許文献２８】米国特許出願公開第２００９／００７１６５２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
単純であるが故障せずに長期間にわたって地下環境で高電圧および高温で動作可能な絶縁導体のスプライスの需要がある。加えてスプライスは、ケーブルが地下で受ける可能性のある重量負荷および温度の下でのスプライスの故障を抑制するために、より高い曲げおよび引っ張り強度を必要とするだろう。スプライスの漏れ電流が減少するようにスプライスの電界強度を低下させ、動作電圧と電気絶縁破壊との間のマージンを増加させるための技術および方法も、利用されてもよい。電界強度の低下は、スプライスの電圧および温度動作範囲を増加させるのに役立つだろう。
【００１３】
加えて、絶縁導体の組み立ておよび／または地下への設置の間に、絶縁導体の応力が増加する問題もあるだろう。たとえば、絶縁導体の輸送および設置に使用されるスプールへの絶縁導体の巻き取りおよび巻き戻しは、絶縁導体中の電気絶縁体および／またはその他の成分に対する機械的応力を生じる可能性がある。このため、絶縁導体の製造、組み立て、および／または設置の間の潜在的な問題を低減または排除するために、より信頼性の高いシステムおよび方法が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本明細書に記載される実施形態は、主に地下層を処理するためのシステム、方法、および加熱器に関する。本明細書に記載される実施形態はまた、主に新規な要素を内部に有する加熱器にも関する。このような加熱器は、本明細書に記載されるシステムおよび方法を用いて獲得されることが可能である。
【００１５】
特定の実施形態において、本発明は、１つ以上のシステム、方法、および／または加熱器を提供する。いくつかの実施形態において、システム、方法、および／または加熱器は、地下層を処理するために使用される。
【００１６】
特定の実施形態において、２つの絶縁導体の末端を連結する方法は、第一絶縁導体のコアの末端部分を第二絶縁導体のコアの末端部分に連結するステップであって、コアの末端部分の少なくとも一部は少なくとも部分的に露出している、ステップと、コアの露出部分をボックスの内部に配置するステップであって、第一絶縁導体のジャケットの末端部分はボックスの第一側面上の第一導体開口部内に位置し、第二絶縁導体のジャケットの末端部分はボックスの第二側面上の第二導体開口部内に位置する、ステップと、電気的絶縁粉材をボックス内に配置するステップと、ボックスの第一プランジャ開口部内に第一プランジャを提供するステップと、粉材を圧密化するために第一プランジャに力を印加するステップであって、粉材は圧密化されてコアの露出部分を少なくとも部分的に包囲する圧密化粉材となる、ステップと、圧密化粉材を成形して、絶縁導体のうちの少なくとも１つの外径と比較的類似している外径を有する実質的円筒形状にするステップと、圧密化粉材の上にスリーブを配置して絶縁導体のジャケットにスリーブを連結するステップと、を含む。
【００１７】
特定の実施形態において、２つの絶縁導体の末端を連結する装置は：第一側面と、第二側面と、第一側面上の第一導体開口部であって、第一絶縁導体のジャケットの末端部分に適合するように構成されている第一導体開口部と、第二側面上の第二導体開口部であって、第二絶縁導体のジャケットの末端部分に適合するように構成されている第二導体開口部と、第一プランジャ開口部と、を有するボックスと；ボックスの第一プランジャ開口部内に配置されるように構成されている第一プランジャと；第一プランジャに力を供給するように構成されている駆動機構と、を含み、それによって、２つの絶縁導体が第一および第二導体開口部内のジャケットの末端部分とともに所定位置にあり、コアが少なくとも部分的に露出され、電気的絶縁粉がボックス内に存在するときに、駆動機構の起動の結果、粉材が圧密化されて、絶縁導体のうちの少なくとも１つの外径と比較的類似の外径を備える実質的円筒形状となる。
【００１８】
さらなる実施形態において、特定の実施形態からの特徴は別の実施形態からの特徴と組み合わせられてもよい。たとえば、１つの実施形態からの特徴は、別のいずれかの実施形態からの特徴と組み合わせられてもよい。
【００１９】
さらなる実施形態において、地下層の処理は、本明細書に記載される方法、システム、電源、または加熱器のいずれかを用いて実行される。
【００２０】
さらなる実施形態において、本明細書に記載される特定の実施形態に、付加的な特徴が追加されてもよい。
【００２１】
本発明の方法および装置の特徴および利点は、添付図面と合わせたときに、本発明による現時点で好適であるものの説明的な実施形態の以下の詳細な説明を参照することにより、より良く理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】炭化水素含有地層を処理するための現場熱処理システムの一部分の実施形態の模式図である。
【図２】絶縁導体熱源の実施形態を示す図である。
【図３】絶縁導体熱源の実施形態を示す図である。
【図４】絶縁導体熱源の実施形態を示す図である。
【図５】絶縁導体を接合するための接続具のある実施形態の側面断面図である。
【図６】切削工具の実施形態を示す図である。
【図７】絶縁導体を接合するための接続具の別の実施形態の側面断面図である。
【図８Ａ】３つの絶縁導体を連結するためのネジ接続具の実施形態の断面の側面図である。
【図８Ｂ】３つの絶縁導体を連結するための溶接接続具の実施形態の断面図の側面図である。
【図９】トルク工具の実施形態を示す図である。
【図１０】絶縁導体を接合するための接続具を機械的に圧縮するために使用されてもよいクランプアセンブリの実施形態を示す図である。
【図１１】油圧式圧密化機械の実施形態の分解図である。
【図１２】組み立てられた油圧式圧密化機械の実施形態を示す図である。
【図１３】接続具および絶縁導体の圧密化前の、クランプアセンブリに固定された接続具および絶縁導体の実施形態を示す図である。
【図１４】絶縁導体を接合するための接続具のさらに別の実施形態の側面図である。
【図１５】インサートで覆われた開口部を備える接続具の実施形態の側面図である。
【図１６】絶縁導体のジャケットとスリーブとの間の絶縁導体の末端に電界低減要素を備える接続具の実施形態を示す図である。
【図１７】電界応力低減装置の実施形態を示す図である。
【図１８】絶縁導体が接続具内に移動しているときの接続具の断面図である。
【図１９】接続具の内部に接合された絶縁導体を備える接続具の断面図である。
【図２０】絶縁導体が接続具内に移動しているときの接続具のさらに別の実施形態の断面図である。
【図２１】接続具の内部に接合された絶縁導体を備える接続具のさらに別の実施形態の断面図である。
【図２２】接合された絶縁導体のコアの周りの所定位置にある電気絶縁材料のブロックの実施形態を示す図である。
【図２３】接合された絶縁導体のコアを包囲する所定位置にある電気絶縁材料の４つのブロックの実施形態を示す図である。
【図２４】接合された絶縁導体の上に配置された内スリーブの実施形態を示す図である。
【図２５】内スリーブおよび接合された絶縁導体の上に配置された外スリーブの実施形態を示す図である。
【図２６】圧縮後の絶縁導体の面取り末端の実施形態を示す図である。
【図２７】絶縁導体の連結部における電気絶縁材料の圧密化に使用される圧密化装置の最初の半分の実施形態を示す図である。
【図２８】絶縁導体の周りで互いに連結された装置の実施形態を示す図である。
【図２９】露出コアを備える絶縁導体の上方の所定位置にある第一プランジャを備える装置の内部の絶縁導体の側面図である。
【図３０】露出コアを備える絶縁導体の上方の所定位置にある後続プランジャを備える装置の内部の絶縁導体の側面図である。
【図３１Ａ】後続プランジャの別の実施形態を示す図である。
【図３１Ｂ】後続プランジャの別の実施形態を示す図である。
【図３１Ｃ】後続プランジャの別の実施形態を示す図である。
【図３１Ｄ】後続プランジャの別の実施形態を示す図である。
【図３２】装置の最初の半分および絶縁導体の間の連結部の周りで圧密化された電気絶縁材料を残すために残り半分が取り去られた実施形態を示す図である。
【図３３】絶縁導体の間の連結部の周りに成形された電気絶縁材料の実施形態を示す図である。
【図３４】電気絶縁材料の上に配置されたスリーブの実施形態を示す図である。
【図３５】装置内の電気絶縁材料を油圧によって圧密化するためにプランジャに力を印加するために使用されてもよい、油圧式プレス機械の実施形態を示す図である。
【図３６Ａ】絶縁導体の連結部における電気絶縁材料の圧密化に使用されるボックスの実施形態の側面図である。
【図３６Ｂ】線Ａ−Ａに沿った、図３６Ａのボックスの断面図である。
【図３７Ａ】プランジャが後退位置にある、図３６Ａのボックスの上面図である。
【図３７Ｂ】プランジャが伸長位置にある、図３６Ａのボックスの上面図である。
【図３８Ａ】プランジャが後退位置にある、図３６Ａのボックスの立体図である。
【図３８Ｂ】プランジャが伸長位置にある、図３６Ａのボックスの立体図である。
【図３９】周囲機械的圧縮において使用されるスリーブの実施形態を示す図である。
【図４０】スリーブおよびリブが周囲を圧縮された後の、絶縁導体上のスリーブの実施形態を示す図である。
【図４１】接合された絶縁導体上の補強スリーブの実施形態を示す図である。
【図４２】３つの絶縁導体を連結するために使用される接続具の別の実施形態の分解図である。
【図４３】絶縁導体の末端への接続具の設置方法の実施形態を示す図である。
【図４４】絶縁導体の末端への接続具の設置方法の実施形態を示す図である。
【図４５】絶縁導体の末端への接続具の設置方法の実施形態を示す図である。
【図４６】絶縁導体の末端への接続具の設置方法の実施形態を示す図である。
【図４７】絶縁導体の末端への接続具の設置方法の実施形態を示す図である。
【図４８】絶縁導体の末端への接続具の設置方法の実施形態を示す図である。
【図４９】絶縁導体の末端への接続具の設置方法の実施形態を示す図である。
【図５０】絶縁導体の末端への接続具の設置方法の実施形態を示す図である。
【図５１】電気絶縁材料を圧密化するために使用され得る圧密化工具の実施形態を示す図である。
【図５２】電気絶縁材料を圧密化するために使用され得る別の圧密化工具の実施形態を示す図である。
【図５３】電気絶縁材料の最終圧密化に使用され得る圧密化工具の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は様々な変形例および代替形態の影響を受けやすいものの、その特定の実施形態が図中に一例として示されており、本明細書において詳細に記載される。図面は縮尺通りであるとは限らない。図面およびそれらに関する詳細な説明は本発明を開示された具体的な形態に限定することを意図するものではなく、反対に、添付請求項によって定義されるような本発明の精神および範囲に含まれる全ての変形例、同等物、および代替案を網羅するように意図されることは、理解されるべきである。
【００２４】
以下の説明は主に、地層中の炭化水素を処理するシステムおよび方法に関する。このような地層は、炭化水素生成物、水素、およびその他の生成物を産出するために処理されてよい。
【００２５】
「交流電流（ＡＣ）」とは、実質的に正弦的に方向を反転させる、時間変動電流を指す。ＡＣは、強磁性導体中に表皮効果電流を発生させる。
【００２６】
「連結」とは、１つ以上の物体または構成要素の間の直接接続または間接接続（たとえば、１つ以上の介在接続）を意味する。「直接接続された」というフレーズは、物体または構成要素が「使用時点」方式で動作するように物体または構成要素が相互に直接的に接続されるような、物体または構成要素の間の直接接続を意味する。
【００２７】
「地層」とは、１つ以上の炭化水素含有層、１つ以上の非炭化水素層、上層土、および／または下層土を含む。「炭化水素層」とは、炭化水素を含有する地層中の層を指す。炭化水素層は、非炭化水素材料および炭化水素材料を含有してもよい。「上層土」および／または「下層土」は、１つ以上の異なるタイプの不透水性材料を含む。たとえば、上層土および／または下層土は、岩盤、頁岩、泥岩、または含水／緊密炭酸塩を含んでもよい。現場熱処理プロセスのいくつかの実施形態において、上層土および／または下層土は、比較的不透水性であって、現場熱処理プロセスの間、上層土および／または下層土の炭化水素含有層の著しい特性変化を生じる温度に曝されない、１つまたは複数の炭化水素含有層を含んでもよい。たとえば、下層土は頁岩または泥岩を含んでもよいが、下層土は現場熱処理プロセスの間に熱分解温度まで加熱されてはならない。場合により、上層土および／または下層土は、ある程度透水性であってもよい。
【００２８】
「地層流体」とは、地層中に存在する流体を指し、熱分解流体、合成ガス、可動炭化水素、および水（蒸気）を含んでもよい。地層流体は、炭化水素流体ならびに非炭化水素流体を含んでもよい。「可動流体」という用語は、地層の熱処理の結果として流動することが可能な、炭化水素含有地層中の流体を指す。「生産流体」とは、地層から取り出された流体を指す。
【００２９】
「熱源」とは、実質的に伝導性および／または放射性熱伝達によって地層の少なくとも一部分に熱を供給するための、いずれかのシステムである。たとえば、熱源は、絶縁導体、長尺部材、および／または導管中に設けられた導体など、電気伝導性材料および／または電気加熱器を含んでもよい。熱源はまた、地層の内外で燃料を燃焼させることによって熱を発生させるシステムも含んでよい。システムは、表面燃焼バーナ、坑内ガスバーナ、無炎分配燃焼器、および自然分配燃焼器を含んでもよい。いくつかの実施形態において、１つ以上の熱源に供給されるかまたはそこで発生する熱は、別のエネルギー源によって供給されてもよい。別のエネルギー源は地層を直接的に加熱してもよく、あるいは地層を直接的または間接的に加熱する伝達媒体にエネルギーが印加されてもよい。地層に熱を印加する１つ以上の熱源が異なるエネルギー源を使用してもよいことは、理解されるべきである。このため、たとえば任意の地層について、いくつかの熱源は電気伝導性材料、電気抵抗加熱器からの熱を供給してもよく、いくつかの熱源は燃焼からの熱を供給してもよく、またいくつかの熱源はその他１つ以上の熱源（たとえば、化学反応、太陽エネルギー、風力エネルギー、バイオマス、またはその他の再生可能エネルギー源）からの熱を供給してもよい。化学反応は、発熱反応（たとえば酸化反応）を含んでもよい。熱源はまた、加熱井戸などの加熱場所に近接した、および／またはこれを包囲する領域に熱を提供する電気伝導性材料および／または加熱器を含んでもよい。
【００３０】
「加熱器」とは、井戸または坑井近接領域で熱を発生させる、いずれかのシステムまたは熱源である。加熱器は、電気加熱器、バーナ、地層内のまたは地層から生産された材料と反応する燃焼器、および／またはこれらの組み合わせを含んでもよいが、これらに限定されるものではない。
【００３１】
「炭化水素」とは、一般的に、主として炭素および水素原子によって形成される分子として定義される。炭化水素はまた、ハロゲン、金属元素、窒素、酸素、および／または硫黄などの、ただしこれらに限定されない、その他の元素も含んでよい。炭化水素は、油母、ビチューメン、焦性ビチューメン、油、天然鉱ろう、およびアスファルタイトであってもよいが、これらに限定されるものではない。炭化水素は、地中の鉱物マトリクス中またはその近傍に位置しているかも知れない。マトリクスは、堆積岩、砂、シリシライト、炭酸塩、珪藻岩、およびその他の多孔質媒体を含んでもよいが、これらに限定されるものではない。「炭化水素流体」とは、炭化水素を含む流体である。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、およびアンモニアなどの非炭化水素流体を含んでも、同伴しても、または同伴されてもよい。
【００３２】
「現場変換プロセス」とは、地層中に熱分解流体が生成されるように、地層の少なくとも一部分の温度を熱分解温度より高く上昇させるために、熱源から炭化水素含有地層を加熱するプロセスを指す。
【００３３】
「現場熱処理プロセス」とは、可動流体、粘性破壊流体、および／または熱分解流体が地層中に生成されるように、炭化水素含有材料の可動流体、粘性破壊、および／または熱分解を生じる温度より高く、地層の少なくとも一部分の温度を上昇させるために、熱源を用いて炭化水素含有地層を加熱するプロセスを指す。
【００３４】
「絶縁導体」とは、電気を伝導することが可能であって、電気絶縁材料によって全体または一部が覆われている、いずれかの長尺材料を指す。
【００３５】
「窒化物」とは、窒素と周期表の１つ以上のその他の元素との化合物を指す。窒化物は、窒化ケイ素、窒化ホウ素、またはアルミナ窒化物を含むが、これらに限定されるものではない。
【００３６】
「穿孔」とは、導管、管状物、パイプ、またはその他の流路への流れの出入りを可能にする、導管、管状物、パイプ、またはその他の流路の壁にある開口部、スリット、開口、または穴を含む。
【００３７】
「熱分解」とは、熱の印加による化学結合の破壊である。たとえば、熱分解は、熱のみによって化合物を１つ以上の別の材料に変換することを含んでもよい。熱は、熱分解を引き起こすために地層の区間に伝達されてもよい。
【００３８】
「熱分解流体」または「熱分解生成物」とは、実質的に炭化水素の熱分解の間に生成される流体を指す。熱分解反応によって生成された流体は、地層中の別の流体と混合するかも知れない。混合物は、熱分解流体または熱分解生成物を見なされるだろう。本明細書において使用される際に、「熱分解領域」とは、熱分解流体を形成するために反応されるまたは反応している地層（たとえば、タールサンド地層などの比較的透水性の地層）の堆積を指す。
【００３９】
層の「厚み」とは、層の断面の厚みを指し、ここで断面は層の面に対して直角である。
【００４０】
「坑井」という用語は、掘削または地層中への導管の挿入によって作られた地層中の穴を指す。坑井は、実質的に円形断面、または別の断面形状を有してもよい。本明細書において使用される際に、「井戸」または「開口部」という用語は、地層中の開口部について言及するとき、「坑井」という用語と置き換え可能に使用されてよい。
【００４１】
地層は、多くの異なる生成物を生産するために、様々なやり方で処理されてよい。現場熱処理プロセスの間に地層を処理するために、異なる段階またはプロセスが使用されてもよい。いくつかの実施形態において、地層の１つ以上の区間は、区間から可溶性鉱物を取り出すためにソリューションマイニングされる。鉱物のソリューションマイニングは、現場熱処理プロセスの前、最中、および／または後に実行されてもよい。いくつかの実施形態において、ソリューションマイニングされている１つ以上の区間の平均温度は、約１２０℃未満に維持されてよい。
【００４２】
いくつかの実施形態において、地層の１つ以上の区間は、区間から水を取り出すため、および／または区間からメタンまたはその他の揮発性炭化水素を取り出すために、加熱される。いくつかの実施形態において、水および揮発性炭化水素の取り出しの間に、平均温度が周囲温度から約２２０℃未満の温度まで引き上げられてもよい。
【００４３】
いくつかの実施形態において、地層の１つ以上の区間は、地層中の炭化水素の移動および／または粘性破壊を可能にする温度まで加熱される。いくつかの実施形態において、地層の１つ以上の区間の平均温度は、区間中の炭化水素の流動温度まで（たとえば、１００℃から２５０℃まで、１２０℃から２４０℃まで、または１５０℃から２３０℃まで）引き上げられる。
【００４４】
いくつかの実施形態において、１つ以上の区間は、地層中の熱分解反応を可能にする温度まで加熱される。いくつかの実施形態において、地層の１つ以上の区間の平均温度は、区間中の炭化水素の熱分解温度まで（たとえば、２３０℃から９００℃まで、２４０℃から４００℃まで、または２５０℃から３５０℃まで）引き上げられてもよい。
【００４５】
複数の熱源を用いて炭化水素含有地層を加熱することで、地層中の炭化水素の温度を所望の加熱率で所望の温度まで引き上げる、熱源の周りの温度勾配を確立してもよい。所望の生成物の流動温度範囲および／または熱分解温度範囲を通じての温度上昇率は、炭化水素含有地層から生成される地層流体の質および量に影響を及ぼす可能性がある。流動温度範囲および／または熱分解温度範囲を通じて地層の温度をゆっくりと上昇させることで、地層から高品質で高ＡＰＩ度の炭化水素を生産できるようにする。流動温度範囲および／または熱分解温度範囲を通じて地層の温度をゆっくりと上昇させることで、地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を可能にするだろう。
【００４６】
いくつかの現場熱処理実施形態において、温度範囲を通じて温度をゆっくり加熱する代わりに、地層の一部分が所望の温度まで加熱される。いくつかの実施形態において、所望の温度は３００℃、３２５℃、または３５０℃である。所望の温度としてその他の温度が選択されてもよい。
【００４７】
熱源からの熱の重ね合わせは、地層中で所望の温度を比較的迅速かつ効率的に確立させることができる。熱源から地層に入力されるエネルギーは、地層中の温度を実質的に所望の温度で維持するように調整されてもよい。
【００４８】
流動および／または熱分解生成物は、生産井を通じて地層から生産されてもよい。いくつかの実施形態において、１つ以上の区間の平均温度は流動温度まで引き上げられ、生産井から炭化水素が生産される。１つ以上の区間の平均温度は、流動による生産が選択された値未満に減少した後、熱分解温度まで引き上げられてもよい。いくつかの実施形態において、１つ以上の区間の平均温度は、熱分解温度に到達する前の著しい生産を伴わずに熱分解温度まで引き上げられてもよい。熱分解生成物を含む地層流体は、生産井を通じて生産されてもよい。
【００４９】
いくつかの実施形態において、１つ以上の区間の平均温度は、流動および／または熱分解の後の合成ガス生産を可能にするのに十分な温度まで、引き上げられてもよい。いくつかの実施形態において、炭化水素は、合成ガス生産を可能にするのに十分な温度に到達する前の著しい生産を伴わずに、合成ガス生産を可能にするのに十分な温度まで引き上げられてもよい。たとえば、合成ガスは、約４００℃から約１２００℃、約５００℃から約１１００℃、または約５５０℃から約１０００℃の温度範囲で生産されてもよい。合成ガス生成流体（たとえば、蒸気および／または水）は、合成ガスを生成するために区間中に導入されてもよい。合成ガスは、生産井から生産されてもよい。
【００５０】
ソリューションマイニング、揮発性炭化水素および水の取り出し、炭化水素の流動化、炭化水素の熱分解、合成ガスの生成、および／またはその他のプロセスは、現場熱処理プロセスの間に実行されてもよい。いくつかの実施形態において、いくつかのプロセスは現場熱処理プロセスの後に実行されてもよい。このようなプロセスは、処理された区間から熱を回収すること、事前に処理された区間に流体（たとえば、水および／または炭化水素）を貯蔵すること、および／または事前に処理された区間内に二酸化炭素を封鎖することを含んでもよいが、これらに限定されるものではない。
【００５１】
図１は、炭化水素含有地層を処理するための現場熱処理システムの一部分の実施形態の模式図を示す。現場熱処理システムは、障壁井戸２００を含んでもよい。障壁井戸は、処理領域の周りに障壁を形成するために使用される。障壁は、処理領域に出入りする流量を抑制する。障壁井戸は、排水井戸、真空井戸、捕獲井戸、注入井戸、グラウト井戸、凍結井戸、またはこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されるものではない。いくつかの実施形態において、障壁井戸２００は排水井戸である。排水井戸は、液体水を取り出してもよく、および／または液体水が加熱対象の地層の一部分に、または加熱対象の地層に侵入するのを抑制してもよい。図１に示される実施形態において、障壁井戸２００は熱源２０２の片側に沿ってのみ延在するように示されているが、しかし障壁井戸は通常、地層の処理領域を加熱するために、使用された、または使用されるべき全ての熱源２０２を取り囲む。
【００５２】
熱源２０２は、地層の少なくとも一部分に配置される。熱源２０２は、絶縁導体、導管内導体型ヒータ、表面バーナ、無炎分配燃焼器、および／または自然分配燃焼器などの加熱器を含んでもよい。熱源２０２はまた、その他のタイプの加熱器を含んでもよい。熱源２０２は、地層中の炭化水素を加熱するために、地層の少なくとも一部分に熱を提供する。供給ライン２０４を通じて熱源２０２にエネルギーが供給されてもよい。供給ライン２０４は、地層中を加熱するために使用される１つまたは複数の熱源のタイプに応じて、構造的に異なってもよい。熱源用の供給ライン２０４は、電気加熱器に送電してもよく、燃焼器に燃料を輸送してもよく、あるいは地層中で循環する熱交換流体を輸送してもよい。いくつかの実施形態において、現場熱処理プロセス用の電力は、１つまたは複数の原子力発電所によって供給されてもよい。原子力の利用は、現場熱処理プロセスからの二酸化炭素排出量の削減または除去を可能にするだろう。
【００５３】
地層が加熱されると、地層に入力された熱は、地層の膨張および地質工学的運動を引き起こす可能性がある。熱源は、排水プロセスの前に、これと同時に、またはこの最中に、オンされてもよい。コンピュータシミュレーションで、加熱に対する地層の反応をモデリングしてもよい。コンピュータシミュレーションは、地層の地質工学的運動が、熱源、生産井、および地層中のその他の機器の機能性に悪影響を及ぼさないように、地層中の熱源を活性化させるパターンおよび時間系列を開発するために使用されてもよい。
【００５４】
地層の加熱は、地層の透水性および／または多孔性の上昇を招く可能性がある。透水性および／または多孔性の上昇は、水の蒸発および排出、炭化水素の排出、および／または破壊の形成による、地層中の質量の減少に起因する可能性がある。地層の透水性および／または多孔性の上昇のため、流体は地層の加熱部分においてさらに容易に流れるだろう。地層の加熱部分の流体は、上昇した透水性および／または多孔性のため、地層を通じて相当な距離を移動するだろう。相当な距離とは、地層の透水性、流体の特性、地層の温度、および流体の移動を可能にする圧力勾配など様々な要因に応じて、１０００ｍ超であってもよい。地層中で相当な距離を移動する流体の能力により、生産井２０６は地層中で比較的間隔を空けて離間することが可能である。
【００５５】
生産井２０６は、地層から地層流体を取り出すために使用される。いくつかの実施形態において、生産井２０６は熱源を含む。生産井の熱源は、生産井における、またはその付近の地層の１つ以上の部分を加熱してもよい。いくつかの現場熱処理プロセス実施形態において、生産井から地層に供給される生産井１メートルあたりの熱の量は、地層を加熱する熱源から地層に供給される熱源１メートルあたりの熱の量よりも少ない。生産井から地層に印加される熱は、生産井の近傍の液相流体を蒸発および除去することによって、および／またはマクロの形成および／またはマイクロ破壊によって生産井の近傍の地層の透水性を上昇させることによって、生産井の近傍の地層透水性を上昇させてもよい。
【００５６】
生産井には２つ以上の熱源が位置してもよい。熱源の近傍からの熱の重ね合わせが、生産井を備える地層を加熱することによって提供される恩恵に対抗するのに十分なほど地層を加熱するときに、生産井の下部にある熱源はオフされてもよい。いくつかの実施形態において、生産井の上部にある熱源は、生産井の下部の熱源が停止した後もオンのままであってもよい。井戸の上部の熱源は、地層流体の凝縮および還流を抑制するだろう。
【００５７】
いくつかの実施形態において、生産井２０６の熱源は、地層からの地層流体の気相除去を可能にする。生産井におけるまたはこれを通じての加熱の提供は：（１）生産流体が上層土の近傍の生産井の中を移動するときにこのような生産流体の凝縮および／または還流を抑制し、（２）地層に入力される熱を増加させ、（３）熱源を備えない生産井と比較して、生産井からの生産率を増加させ、（４）生産井における高炭素数化合物（Ｃ６以上の炭化水素）の凝縮を抑制し、および／または（５）生産井におけるまたはその近傍の地層透水性を増加させるだろう。
【００５８】
地層中の地下圧力は、地層内に発生する流体圧力に対応しているかも知れない。地層の加熱部分の温度が上昇するにつれて、現場流体の熱膨張、流体生成の増加、および水の蒸発の結果として加熱部分の圧力が上昇するだろう。地層からの流体除去速度を制御することで、地層中の圧力の制御を可能にするかも知れない。地層中の圧力は、生産井の近傍または同位置、熱源の近傍または同位置、あるいは監視井戸の位置など、多数の異なる場所で判断される。
【００５９】
いくつかの炭化水素含有地層において、地層からの炭化水素の生産は、地層中の少なくとも一部の炭化水素が流動化および／または熱分解されてしまうまで、抑制される。地層流体が選択された品質になったときに、地層流体は地層から生産されてもよい。いくつかの実施形態において、選択された品質は、少なくとも約２０°、３０°、または４０°のＡＰＩ度を含む。少なくとも一部の炭化水素が流動化および／または熱分解されるまで生産を抑制することで、重質炭化水素から軽質炭化水素への変換を増加させる。初期生産の抑制は、地層からの重質炭化水素の生産を最小化するかも知れない。相当量の重質炭化水素の生産は、高額な機器を必要とし、および／または生産機器の寿命を短縮するかも知れない。
【００６０】
いくつかの炭化水素含有地層において、地層中の炭化水素は、地層の加熱部分において相当な透水性が生じる前に、流動および／または熱分解温度まで加熱されてもよい。初期の透水性の欠落は、生成された流体の生産井２０６への輸送を抑制する可能性がある。初期加熱の間、地層中の流体圧力は、近接する熱源２０２を増加させる可能性がある。増加した流体圧力は、１つ以上の熱源２０２を通じて解放、監視、修正、および／または制御されてもよい。たとえば、選択された熱源２０２または別の圧力解放井戸は、何らかの流体の地層からの取り出しを可能にする圧力解放弁を含んでもよい。
【００６１】
いくつかの実施形態において、生産井２０６またはその他の圧力シンクへの開放路が地層中にまだ存在していなくても、可動流体、熱分解流体、または地層内で生成されたその他の流体の膨張によって発生した圧力は上昇可能である。流体圧力は、地盤圧力に向かって増加することが可能である。炭化水素含有地層中の破壊は、流体が地盤圧力に近づくときに形成される可能性がある。たとえば、破壊は地層の加熱部分において熱源２０２から生産井２０６まで形成される可能性がある。加熱部分における破壊の発生は、その部分の圧力の一部を解放するだろう。不要な生産、上層土または下層土の破壊、および／または地層中の炭化水素のコークス化を抑制するために、地層中の圧力は選択された圧力未満に維持される必要があるだろう。
【００６２】
流動および／または熱分解温度に到達して地層からの生産が可能になった後、生産された地層流体の組成を変更および／または制御するため、地層流体中の非凝縮性流体に対する凝縮性流体の割合を制御するため、および／または生産されている地層流体のＡＰＩ度を制御するために、地層中の圧力は変動してもよい。たとえば、圧力を低下させた結果、より大きい凝縮性流体成分の生産をもたらすかも知れない。凝縮性流体成分は、より大きい割合のオレフィンを含んでもよい。
【００６３】
いくつかの現場熱処理プロセス実施形態において、地層中の圧力は、２０°を超えるＡＰＩ度の地層流体の生産を促進するのに十分な高さに保たれてもよい。地層中の上昇圧力の維持は、現場熱処理の間の地層沈降を抑制するだろう。上昇圧力の維持は、収集導管内の流体を処理施設に輸送するために、表面の地層流体を圧縮する必要性を低減または排除するだろう。
【００６４】
地層の加熱部分における上昇圧力の維持は、驚くことに、高品質で比較的低分子量の大量の炭化水素の生産を可能にするだろう。圧力は、生産された地層流体が最低量の選択された炭素数より大きい化合物を有するように、維持されてよい。選択された炭素数は、最大で２５、最大で２０、最大で１２、または最大で８であってもよい。いくつかの高炭素数化合物は、地層中の蒸気に同伴されてもよく、蒸気とともに地層から取り出されてもよい。地層中の上昇圧力の維持は、蒸気中の高炭素数化合物および／または多環炭化水素化合物の同伴を抑制するだろう。高炭素数化合物および／または多環炭化水素化合物は、かなりの期間にわたって地層中に液相のままとどまってもよい。かなりの期間は、より小さい炭素数の化合物を形成するために、化合物が熱分解するのに十分な時間を提供するだろう。
【００６５】
比較的低分子量の炭化水素の生成は、部分的には、炭化水素含有地層の一部分における水素の自己生成および反応によると信じられている。たとえば、上昇圧力の維持は、熱分解の間に生成された水素を、地層中で強制的に液相にさせるかも知れない。この部分を熱分解温度範囲内の温度まで加熱することで、地層中の炭化水素を熱分解して液相熱分解流体を生成してもよい。生成された液相熱分解流体組成は、二重結合および／またはラジカルを含んでもよい。液相の水素（Ｈ２）は、生成された熱分解流体の二重結合を減少させ、それによって生成された熱分解流体からの長鎖化合物の重合または形成の可能性を低減するだろう。加えて、Ｈ２はまた生成された熱分解流体中のラジカルを中和させてもよい。液相のＨ２は、生成された熱分解流体が、互いにおよび／または地層中の別の化合物と反応するのを抑制するだろう。
【００６６】
生産井２０６から生産された地層流体は、収集パイプ２０８を通じて処理施設２１０に輸送されてもよい。地層流体はまた、熱源２０２から生産されてもよい。たとえば、流体は、熱源に隣接する地層の圧力を制御するために、熱源２０２から生産されてもよい。熱源２０２から生産された流体は、配管またはパイプを通じて収集パイプ２０８まで輸送されてもよく、あるいは生産流体は配管またはパイプを通じて直接処理施設２１０まで輸送されてもよい。処理施設２１０は、分離ユニット、反応ユニット、アップグレードユニット、燃料電池、タービン、貯蔵容器、および／または生産された地層流体を処理するためのその他のシステムおよびユニットを含んでもよい。処理施設は、地層から生産された炭化水素の少なくとも一部分から、輸送燃料を形成してもよい。いくつかの実施形態において、輸送燃料は、ＪＰ−８などのジェット燃料であってもよい。
【００６７】
絶縁導体は、加熱器または熱源の電気発熱素子として使用されてもよい。絶縁導体は、電気絶縁体によって包囲された内部電気伝導体（コア）および外部電気伝導体（ジャケット）を含んでもよい。電気絶縁体は、無機絶縁物（たとえば酸化マグネシウム）またはその他の電気絶縁物を含んでもよい。
【００６８】
特定の実施形態において、絶縁導体は炭化水素含有地層の開口部に配置される。いくつかの実施形態において、絶縁導体は炭化水素含有地層の露出開口部に配置される。炭化水素含有地層の露出開口部に絶縁導体を配置することで、放射ならびに伝導による絶縁導体から地層への熱伝達を可能にしてもよい。露出開口部の使用により、必要であれば井戸からの絶縁導体の回収を容易にしてもよい。
【００６９】
いくつかの実施形態において、絶縁導体は、地層中のケーシング内に配置されており；地層中にセメントで固められてもよく；あるいは砂、砂利、またはその他の充填材料とともに開口部に詰め込まれてもよい。絶縁導体は、開口部内に位置する支持部材上に支持されてもよい。支持部材はケーブル、ロッド、または導管（たとえばパイプ）であってもよい。支持部材は金属、セラミック、無機材料、またはこれらの組み合わせで作られてもよい。支持部材の各部分は使用中に地層流体および熱に曝される可能性があるので、支持部材は化学的耐性および／または耐熱性であってもよい。
【００７０】
絶縁導体の長さに沿って様々な場所で絶縁導体を支持部材に連結するために、タイ、スポット溶接、および／またはその他のタイプのコネクタが使用されてもよい。支持部材は、地層の上面で坑口に取り付けられてもよい。いくつかの実施形態において、絶縁導体は支持体が必要とならないように十分な構造強度を有する。絶縁導体は、多くの場合、温度変化を受けるときの熱膨張損傷を抑制するために、少なくともある程度の可撓性を有してもよい。
【００７１】
特定の実施形態において、絶縁導体は、支持部材および／またはセントラライザを用いずに坑井内に配置される。支持部材および／またはセントラライザを備えない絶縁導体は、温度と耐腐食性、クリープ強度、長さ、厚み（直径）、および使用中の絶縁導体の故障を抑制する冶金技術との適切な組み合わせを有してもよい。
【００７２】
図２は、絶縁導体２１２の実施形態の末端部分の斜視図を示す。絶縁導体２１２は、円形（図２に示される）、三角形、楕円形、長方形、六角形、または不規則などの、ただしこれらに限定されない、いずれか所望の断面形状を有してもよい。特定の実施形態において、絶縁導体２１２は、コア２１４、電気絶縁体２１６、およびジャケット２１８を含む。コア２１４は、電流がコアに流れるときに抵抗加熱してもよい。コアが抵抗加熱するようにコア２１４に電力を供給するために、交流または時間変動電流および／または直流電流が使用されてもよい。
【００７３】
いくつかの実施形態において、電気絶縁体２１６は、ジャケット２１８への電流漏れおよびアークを抑制する。電気絶縁体２１６は、コア２１４で生じた熱をジャケット２１８まで熱的に伝導してもよい。ジャケット２１８は、地層に対して熱を放射または伝導してもよい。特定の実施形態において、絶縁導体２１２は１０００ｍ以上の長さである。特定用途の要件を満たすために、より長いかまたは短い絶縁導体も使用されてよい。絶縁導体２１２のコア２１４、電気絶縁体２１６、およびジャケット２１８の寸法は、より高い使用温度限界であっても絶縁導体が自己支持するのに十分な強度を有するように選択されてもよい。このような絶縁導体は、絶縁導体とともに炭化水素含有地層中まで延在する支持部材を必要とせずに、上層土と炭化水素含有地層との間の界面の付近に位置する坑口または支持体から吊されてもよい。
【００７４】
絶縁導体２１２は、最大で約１６５０ワット毎メートル以上の電力レベルで動作するように設計されてもよい。特定の実施形態において、絶縁導体２１２は、地層を加熱するときに、約５００ワット毎メートルから約１１５０ワット毎メートルの間の電力レベルで動作する。絶縁導体２１２は、標準的な動作温度での最大電圧レベルが電気絶縁体２１６の実質的な熱および／または電気絶縁破壊を引き起こさないように設計されてもよい。絶縁導体２１２は、ジャケット２１８が、ジャケット材料の耐腐食特性の著しい低下を生じる温度を超過することがないように、設計されてもよい。特定の実施形態において、絶縁導体２１２は、約６５０℃から約９００℃の間の範囲内の温度に到達するように設計されてもよい。その他の動作範囲を有する絶縁導体が、特定動作要件を満たすように形成されてもよい。
【００７５】
図２は単一コア２１４を有する絶縁導体２１２を示している。いくつかの実施形態において、絶縁導体２１２は２つ以上のコア２１４を有する。たとえば、単一の絶縁導体が３つのコアを有してもよい。コア２１４は、金属またはその他の導電性材料で作られてもよい。コア２１４を形成するために使用される材料は、ニクロム、銅、ニッケル、炭素鋼、ステンレス鋼、およびこれらの組み合わせを含んでもよいが、これらに限定されるものではない。特定の実施形態において、コア２１４は、オームの法則から導かれるように、その抵抗が、コア材料に許容されるメートルあたりの選択されたワット損、加熱器の長さ、および／または最大電圧について電気的および構造的に安定させるような、動作温度における直径および抵抗を有するように選択される。
【００７６】
いくつかの実施形態において、コア２１４は、絶縁導体２１２の長さに沿って異なる材料で作られている。たとえば、コア２１４の第一区間は、コアの第二区間よりもはるかに低い抵抗を有する材料で作られてもよい。第一区間は、第二区間に隣接する第二の地層と同じくらい高い温度まで加熱される必要のない地層に隣接して配置されてもよい。コア２１４の様々な区間の抵抗は、異なる直径を有することによって、および／または異なる材料で作られたコア区間を有することによって、調整されてもよい。
【００７７】
電気絶縁体２１６は、多様な材料で作られてもよい。一般的に使用される粉末は、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ジルコニア、ＢｅＯ、スピネルの異なる化学的変異、およびこれらの組み合わせを含んでもよいが、これらに限定されるものではない。ＭｇＯは、良好な熱伝導性および電気絶縁性を提供するだろう。所望の電気絶縁性は、低漏れ電流および高絶縁耐力を含む。低漏れ電流は熱的破壊の可能性を減少させ、高絶縁耐力は絶縁体を通るアークの可能性を減少させる。熱的破壊は、漏れ電流がやはり絶縁体を通るアークを引き起こす絶縁体の温度の漸進的上昇を生じる場合に、発生する可能性がある。
【００７８】
ジャケット２１８は、外部金属層または導電層であってもよい。ジャケット２１８は、高温の地層流体と接触してもよい。ジャケット２１８は、高温において腐食に対する高い耐性を有する材料で作られてもよい。ジャケット２１８の所望の動作温度範囲で使用されてもよい合金は、３０４ステンレス鋼、３１０ステンレス鋼、インコロイ（Ｒ）８００、およびインコネル（Ｒ）６００（米国ウエストバージニア州ハンティントン、Ｉｎｃｏ  Ａｌｌｏｙｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）を含むが、これらに限定されるものではない。ジャケット２１８の厚みは、高温で腐食しやすい環境において３年から１０年持続するのに十分でなければならないだろう。ジャケット２１８の厚みは一般的に、約１ｍｍから約２．５ｍｍの間で異なってもよい。たとえば、３年以上の間、地層の加熱領域の硫化腐食に対する良好な耐化学性を提供するために、１．３ｍｍ厚の３１０ステンレス鋼外層がジャケット２１８として使用されてもよい。特定用途の要件を満たすために、より大きいかまたは小さいジャケット厚が使用されてもよい。
【００７９】
１つまたは複数の熱源を形成するために、地層の開口部の中に１つ以上の絶縁導体が配置されてもよい。地層を加熱するために、開口部内の各絶縁導体に電流が流されてもよい。あるいは、開口部内の選択された絶縁導体に電流が流されてもよい。バックアップ用加熱器として、未使用の導体が使用されてもよい。絶縁導体は、従来のやり方で電源と電気的に連結されてもよい。絶縁導体の各末端は、坑口内を通る引き込みケーブルに連結されてもよい。このような構成は通常、熱源の底部付近に位置する１８０°の屈曲（「ヘアピン」屈曲）または湾曲を有する。１８０°の屈曲または湾曲を含む絶縁導体は、底部終端を必要としないかも知れないが、しかし１８０°の屈曲または湾曲は、加熱器の電気的および／または構造的弱点であるかも知れない。絶縁導体は、直列に、並列に、または直列と並列の組み合わせで、互いに電気的に連結されてもよい。いくつかの熱源の実施形態において、電流は絶縁導体の導体中に流れ込んでもよく、熱源の底部でコア２１４をジャケット２１８（図２に示す）に接続することによって、絶縁導体のジャケットを通じて戻ってきてもよい。
【００８０】
いくつかの実施形態において、３つの絶縁導体２１２が、３相Ｙ字型構成で電源まで電気的に連結されている。図３は、Ｙ字型構成で連結された地下層の開口部内の３つの絶縁導体の実施形態を示す。図４は、地層中の開口部２２０から取り出し可能な３つの絶縁導体２１２の実施形態を示す。Ｙ字型構成の３つの絶縁導体には、底部接続は必要とされない。代わりに、Ｙ字型構成の３つ全ての絶縁導体は、開口部の底部付近で互いに接続されてもよい。接続は、絶縁導体の加熱区間の末端で、または絶縁導体の底部において加熱区間と連結される冷却ピンの末端（低抵抗区間）で、直接なされてもよい。底部接続は、絶縁体充填および封止キャニスタ、またはエポキシ充填キャニスタを用いてなされてもよい。絶縁体は、電気絶縁材料として使用される絶縁体と同じ組成であってもよい。
【００８１】
図３および図４に示される３つの絶縁導体２１２は、セントラライザ２２４を用いて支持部材２２２に連結されてもよい。あるいは、絶縁導体２１２は、金属ストラップを用いて支持部材２２２に直接巻き付けられてもよい。セントラライザ２２４は、場所を維持してもよく、および／または支持部材２２２上の絶縁導体２１２の運動を抑制してもよい。セントラライザ２２４は、金属、セラミック、またはこれらの組み合わせで作られてもよい。金属は、ステンレス鋼、または腐食性の高温環境に耐えられるその他いずれかのタイプの金属であってもよい。いくつかの実施形態において、セントラライザ２２４は、約６ｍ未満の距離で支持部材に溶接された、弓状金属片である。セントラライザ２２４に使用されるセラミックは、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、またはその他の電気絶縁体であってもよいが、これらに限定されるものではない。セントラライザ２２４は、絶縁導体の動作温度において絶縁導体の運動が抑制されるように、支持部材２２２上の絶縁導体２１２の場所を維持してもよい。絶縁導体２１２はまた、加熱中に支持部材２２２の膨張に耐えるために、ある程度可撓性であってもよい。
【００８２】
支持部材２２２、絶縁導体２１２、およびセントラライザ２２４は、炭化水素層２２６の開口部２２０内に配置されてもよい。絶縁導体２１２は、冷却ピン２３０を用いて、底部導体接点２２８に連結されてもよい。底部導体接点２２８は、各絶縁導体２１２を互いに電気的に連結させてもよい。底部導体接点２２８は、電気的に導電性であるが開口部２２０内に見られる温度では溶融しない材料を含んでもよい。冷却ピン２３０は、絶縁導体２１２よりも低い電気抵抗を有する絶縁導体であってもよい。
【００８３】
引き込み導体２３２は、絶縁導体２１２に電力を供給するために、坑口２３４に連結されてもよい。引き込み導体２３２は、引き込み導体を通る電流から比較的少ない熱が発生するように、比較的低い電気抵抗の導体で作られてもよい。いくつかの実施形態において、引き込み導体は、ゴムまたはポリマで絶縁された、銅撚線である。いくつかの実施形態において、引き込み導体は、銅製コアを有する鉱物絶縁導体である。引き込み導体２３２は、上層土２３８と表面２３６との間に位置する封止フランジを通じて、表面２３６で坑口２３４に連結されてもよい。封止フランジは、流体が開口部２２０から表面２３６に逃げるのを抑制してもよい。
【００８４】
特定の実施形態において、引き込み導体２３２は、遷移導体２４０を用いて絶縁導体２１２と連結している。遷移導体２４０は、絶縁導体２１２の抵抗値が低い部分であってもよい。遷移導体２４０は、絶縁導体２１２の「冷却ピン」と称されてもよい。遷移導体２４０は、絶縁導体２１２の主要な加熱区間の単位長さにおいて放散する分の、約１０分の１から約５分の１の単位長さあたり電力を放散するように、設計されてもよい。遷移導体２４０は、通常約１．５ｍから約１５ｍの間であるが、ただし特定用途の要件に適合するように、より短いまたは長い長さが使用されてもよい。一実施形態において、遷移導体２４０の導体は銅である。遷移導体２４０の電気絶縁体は、主要な加熱区間で使用される電気絶縁体を同じタイプであってもよい。遷移導体２４０のジャケットは、耐腐食性材料で作られてもよい。
【００８５】
特定の実施形態において、遷移導体２４０は、スプライスまたはその他の連結継手によって、引き込み導体２３２に連結されている。スプライスはまた、遷移導体２４０を絶縁導体２１２に連結するためにも使用されてよい。スプライスは、標的領域の動作温度の半分に等しい温度に耐えられなければならないだろう。スプライス中の電気的絶縁物の密度は、多くの場合、要求される温度および動作電圧に耐えるのに十分な高さでなければならない。
【００８６】
いくつかの実施形態において、図３に示されるように、上層土ケーシング２４４と開口部２２０との間に充填材料２４２が配置される。いくつかの実施形態において、補強材２４６が上層土ケーシング２４４を上層土２３８に固定してもよい。充填材料２４２は、開口部２２０から表面２３６に流体が流れるのを抑制するだろう。補強材２４６は、たとえば、改善された高温性能のためにシリカ微粉と混合されたクラスＧまたはクラスＨポルランドセメント、スラグまたはシリカ微粉、および／またはこれらの混合物を含んでもよい。いくつかの実施形態において、補強材２４６は、約５ｃｍから約２５ｃｍの幅を半径方向に延在させる。
【００８７】
図３および図４に示されるように、支持部材２２２および引き込み導体２３２は、地層の表面２３６において坑口２３４に連結されてもよい。表面導体２４８は、補強材２４６を取り囲んで坑口２３４と連結してもよい。上面導体の実施形態は、地層の開口部内およそ３ｍからおよそ５１５ｍの深さまで延在してもよい。あるいは、表面導体は地層中およそ９ｍの深さまで延在してもよい。電流は、絶縁導体の電気抵抗によって熱を発生させるために、電源から絶縁導体２１２に供給されてもよい。３つの絶縁導体２１２から発生した熱は、炭化水素層２２６の少なくとも一部分を加熱するために、開口部２２０内を伝達する。
【００８８】
絶縁導体２１２によって発生した熱は、炭化水素含有地層の少なくとも一部分を加熱してもよい。いくつかの実施形態において、熱は実質的に発生した熱の地層への放射によって、地層に伝達される。一部の熱は、開口部に存在するガスによる熱の伝導または対流によって、伝達されてもよい。開口部は、図３および図４に示されるように、露出開口部であってもよい。露出開口部は、地層への加熱器の熱的セメント固定に関する費用、ケーシングに関する費用、および／または開口部内に加熱器を詰め込む費用を排除する。加えて、放射による熱伝達は、一般的に伝導によるよりも効率的なので、加熱器は開放坑井においてより低温で動作させられてもよい。熱源の初期動作の間の伝導性熱伝達は、開口部にガスを添加することによって強化されてもよい。ガスは、最大で約２７絶対値バールの圧力に維持されてもよい。ガスは二酸化炭素および／またはヘリウムを含んでもよいが、これらに限定されるものではない。開放坑井内の絶縁導体加熱器は有利なことに、熱膨張および収縮に対応するために、自由に膨張または収縮してもよい。絶縁導体加熱器は、有利なことに開放坑井から取り出し可能または再配置可能であってもよい。
【００８９】
特定の実施形態において、絶縁導体加熱器アセンブリは、巻き取りアセンブリを用いて設置または撤去される。絶縁導体および支持部材を同時に設置するために、２つ以上の巻き取りアセンブリが使用されてもよい。あるいは、支持部材はコイル状配管ユニットを用いて設置されてもよい。支持体が井戸に挿入される際に、加熱器が巻き戻されて支持体に接続されてもよい。電気加熱器および支持部材は、巻き取りアセンブリから巻き戻されてもよい。支持部材の長さに沿って、スペーサが支持部材および加熱器に連結されてもよい。追加電気発熱素子のために追加巻き取りアセンブリが使用されてもよい。
【００９０】
温度制限加熱器は、特定温度においてヒータの自動温度制限特性を提供する構成になっていてもよく、および／またはそのような材料を含んでもよい。温度制限加熱器の例は、その各々が本明細書に完全に明記されているかのごとく参照により本願に組み込まれる、Ｗｅｌｌｉｎｇｔｏｎらの米国特許第６，６８８，３８７号明細書；Ｓｕｍｎｕ−Ｄｉｎｄｏｒｕｋらの米国特許第６，９９１，０３６号明細書；Ｋａｒａｎｉｋａｓらの米国特許第６，６９８，５１５号明細書；Ｗｅｌｌｉｎｇｔｏｎらの米国特許第６，８８０，６３３号明細書；ｄｅ  Ｒｏｕｆｆｉｇｎａｃらの米国特許第６，７８２，９４７号明細書；Ｖｉｎｅｇａｒらの米国特許第６，９９１，０４５号明細書；Ｖｉｎｅｇａｒらの米国特許第７，０７３，５７８号明細書；Ｖｉｎｅｇａｒらの米国特許第７，１２１，３４２号明細書；Ｆａｉｒｂａｎｋｓの米国特許第７，３２０，３６４号明細書；ＭｃＫｉｎｚｉｅらの米国特許第７，５２７，０９４号明細書；Ｍｏらの米国特許第７，５８４，７８９号明細書；Ｈｉｎｓｏｎらの米国特許第７，５３３，７１９号明細書；Ｍｉｌｌｅｒの米国特許第７，５６２，７０７号明細書；Ｖｉｎｅｇａｒらの米国特許出願公開第２００９−００７１６５２号明細書；Ｂｕｒｎｓらの米国特許出願公開第２００９−０１８９６１７号明細書；Ｐｒｉｎｃｅ−Ｗｒｉｇｈｔらの米国特許出願公開第２０１０−００７１９０３号明細書；およびＮｇｕｙｅｎらの米国特許出願公開第２０１０−００９６１３７号明細書に見いだされるだろう。温度制限加熱器は、ＡＣ周波数（たとえば６０ＨｚＡＣ）または変調ＤＣ電流で動作するような寸法になっている。
【００９１】
特定の実施形態において、温度制限加熱器には強磁性材料が使用されている。強磁性材料は、時間変動電流が材料に印加されたときに少ない量の熱を提供するために、材料のキュリー温度および／または相変態温度範囲またはその付近に温度を自己制限してもよい。特定の実施形態において、強磁性材料は、ほぼキュリー温度の、および／または相変態温度範囲内の選択された温度に、温度制限加熱器の温度を自己制限する。特定の実施形態において、選択された温度はキュリー温度および／または相変態温度範囲の約３５℃以内、約２５℃以内、約２０℃以内、または約１０℃以内である。特定の実施形態において、強磁性材料は、様々な電気的および／または機械的特性を提供するために、その他の材料（たとえば、高伝導材料、高強度材料、耐腐食性材料、またはこれらの組み合わせ）と結合されてもよい。温度制限加熱器のいくつかの部品は、温度制限加熱器のその他の部品よりも低い抵抗（異なる幾何形状によって、および／または異なる強磁性および／または非強磁性材料を使用することによって生じる）を有してもよい。様々な材料および／または寸法を有する温度制限加熱器の部品を有することは、加熱器の部品からの所望の熱出力のカスタマイズを可能にする。
【００９２】
温度制限加熱器は、他の加熱器よりも信頼性が高い。温度制限加熱器は、地層中のホットスポットによって破壊または故障しにくいだろう。いくつかの実施形態において、温度制限加熱器は、地層の実質的に均一な加熱を可能にする。いくつかの実施形態において、温度制限加熱器は、加熱器の全長に沿ってより高い平均熱出力で動作することによって、より効率的に地層を加熱することができる。加熱器のいずれかの点に沿った温度が加熱器の最大動作温度を超えた場合、または超えそうになった場合、一般的な定ワット加熱器の場合と同様に、加熱器への電力が加熱器全体にまで減少する必要がないので、温度制限加熱器は加熱器の全長に沿ってより高い平均熱出力で動作する。加熱器のキュリー温度および／または相変態温度範囲に近づく温度制限加熱器の部分からの熱出力は、加熱器に印加される時間変動電流の制御された調整を伴わずに自動的に減少する。熱出力は、温度制限加熱器の各部分の電気的特性（たとえば電気抵抗）の変化のため、自動的に減少する。このため、加熱プロセスの大部分の間、温度制限加熱器によってより多くの出力が供給される。
【００９３】
特定の実施形態において、温度制限加熱器を含むシステムは、最初に第一熱出力を提供し、次いで温度制限加熱器が時間変動電流によって通電されたときに加熱器の電気抵抗部分のキュリー温度および／または相変態温度範囲の付近、ちょうど、またはそれ以上の低（第二熱出力）熱出力を提供する。第一熱出力は、それを下回ると温度制限加熱器が自己制限を開始する温度での熱出力である。いくつかの実施形態において、第一熱出力は、温度制限加熱器の強磁性材料のキュリー温度および／または相変態温度範囲よりも約５０℃、約７５℃、約１００℃、または約１２５℃下の温度での熱出力である。
【００９４】
温度制限加熱器は、坑口で供給される時間変動電流（交流電流または変調直流電流）によって通電されてもよい。坑口は、電力源、および温度制限加熱器に動力を供給の際に使用されるその他の構成要素（たとえば変調部品、変圧器、および／またはコンデンサ）を含んでもよい。温度制限加熱器は、地層の一部分を加熱するために使用される多くの加熱器の内の１つであってもよい。
【００９５】
特定の実施形態において、温度制限加熱器は、時間変動電流が導体に供給されるときに表皮効果または近接効果加熱器として動作する導体を含む。表皮効果は導体の内部への電流浸透の深さを制限する。強磁性材料では、表皮効果は導体の透磁率によって支配される。強磁性材料の相対透磁率は一般的に１０から１０００の間である（たとえば、強磁性材料の相対透磁率は一般的に少なくとも１０であり、少なくとも５０、１００、５００、１０００以上であってもよい）。強磁性材料の温度がキュリー温度、または相変態温度範囲を超えて上昇するにつれて、および／または印加電流が増加するにつれて、強磁性材料の透磁率は実質的に低下し、表皮深さは急速に拡大する（たとえば、表皮深さは透磁率の逆平方根として拡大する）。透磁率の低下は、キュリー温度、相変態温度範囲の付近、ちょうど、またはこれを超える、および／あるいは印加された電流が増加したときの、導体のＡＣまたは変調ＤＣ抵抗の低下を招く。温度制限加熱器が実質的な定電流源によって通電されるとき、キュリー温度および／または相変態温度範囲に近づく、到達する、またはこれを超える加熱器の部分は、熱放散が低下するだろう。キュリー温度および／または相変態温度範囲にちょうどではない、または付近ではない温度制限加熱器の区間は、より高い抵抗負荷によって加熱器が高放散熱を有することを可能にする表皮効果加熱によって、支配されてもよい。
【００９６】
地層中の炭化水素を加熱するために温度制限加熱器を使用する利点は、導体が所望の温度動作範囲内のキュリー温度および／または相変態温度範囲を有するように選択されることである。所望の動作温度範囲内での動作は、温度制限加熱器およびその他の機器の温度を設計限界温度未満に維持しながら、地層中への相当な熱注入を可能にする。設計限界温度は、腐食、クリープ、および／または変形等の特性が悪影響を受ける温度である。温度制限加熱器の温度制限特性は、地層中の低熱伝導「ホットスポット」に隣接する加熱器の過熱または焼損を抑制する。いくつかの実施形態において、温度制限加熱器は、熱出力を低下または制御すること、および／または加熱器内で使用される材料に応じて、２５℃、３７℃、１００℃、２５０℃、５００℃、７００℃、８００℃、９００℃を超える、または最大で１１３１℃の温度の熱に耐えることが、可能である。
【００９７】
温度制限加熱器に入力されるエネルギーは加熱器に隣接する低熱伝導領域に適合するように制限される必要がないので、温度制限加熱器は定ワット加熱器よりも多い地層への熱注入を可能にする。たとえば、グリーンリバー油頁岩では、最低富度油頁岩層および最高富度油頁岩層の熱伝導率には、少なくとも３倍の差がある。このような地層を加熱するとき、低熱伝導層での温度によって制限される従来の加熱器を用いるよりも、温度制限加熱器を用いる方が、かなり多くの熱が地層に伝達される。従来の加熱器の全長に沿った熱出力は、加熱器が低熱伝導層で過熱したり焼損したりすることがないように、低熱伝導層を適合させる必要がある。高温の低熱伝導層に隣接する熱出力は温度制限加熱器のために低下することになるが、しかし高温ではない温度制限加熱器の残りの部分は、まだ高い熱出力を提供する。炭化水素地層を加熱する加熱器は一般的に長い長さ（たとえば少なくとも１０ｍ、１００ｍ、３００ｍ、５００ｍ、１ｋｍ、または最大で約１０ｋｍまで）を有するので、温度制限加熱器の長さの大部分はキュリー温度および／または相変態温度範囲未満で動作してもよく、その一方でわずかな部分のみが温度制限加熱器のキュリー温度および／または相変態温度範囲で、またはその付近である。
【００９８】
温度制限加熱器の使用は、地層への熱の効率的な伝達を可能にする。効率的な熱の伝達は、地層を所望の温度に加熱するために必要な時間の短縮を可能にする。たとえば、グリーンリバー油頁岩では、熱分解は、従来の定ワット加熱器で１２ｍの加熱井戸間隔を用いると、通常９．５年から１０年の加熱を必要とする。同じ加熱器間隔で、温度制限加熱器は、加熱機器の温度を機器設計限界温度未満に維持しながら、より大きな平均熱出力を可能にするだろう。地層中の熱分解は、定ワット加熱器によって供給される低い平均熱出力よりも、温度制限加熱器によって供給される大きい平均熱出力の方が、より早期に発生するだろう。たとえば、グリーンリバー油頁岩では、熱分解は、１２ｍの加熱井戸間隔の温度制限加熱器を用いて、５年後に発生するだろう。温度制限加熱器は、加熱井戸が互いに接近しすぎる不正確な井戸間隔または掘削によるホットスポットに対抗する。特定の実施形態において、温度制限加熱器は、間隔が空きすぎていた加熱井戸の経時的な出力上昇を可能にし、または互いに近づきすぎている加熱井戸の出力を制限する。温度制限加熱器はまた、上層土および下層土に隣接する領域の温度損失を補償するために、これらの領域でより多くの出力を供給する。
【００９９】
温度制限加熱器は有利なことに、多くのタイプの地層に使用されてもよい。たとえば、タールサンド地層または重質炭化水素を含有する比較的透水性の地層では、温度制限加熱器は、流体の粘度を低減するため、流体を流動化するため、および／または坑井におけるまたはその付近のまたは地層内の流体の半径方向流を強化するために制御可能な低温出力を提供するために、使用されてもよい。温度制限加熱器は、地層の坑井近接領域の過熱による過剰コークス形成を抑制するために、使用されてもよい。
【０１００】
いくつかの実施形態において、温度制限加熱器の使用は、高額な温度制御回路の必要性を排除または低減する。たとえば、温度制限加熱器の使用は、ホットスポットにおける過熱の可能性を監視するために、温度記録を実行する必要性および／または加熱器上で固定熱電対を使用する必要性を、排除または低減する。
【０１０１】
温度制限加熱器は、導管内導体型ヒータにおいて使用されてもよい。導管内導体型ヒータのいくつかの実施形態において、抵抗熱の大部分は導体内で発生し、熱は放射的に、伝導的に、および／または対流的に導管に伝達する。導管内導体型ヒータのいくつかの実施形態において、抵抗熱の大部分は導管内で発生する。
【０１０２】
いくつかの実施形態において、最大で強磁性導体のキュリー温度および／または相変態温度範囲の、またはその付近の温度までの温度制限加熱器の電気抵抗熱出力の大部分を提供するために、比較的薄い伝導層が使用される。このような温度制限加熱器は、絶縁導体加熱器の加熱部材として使用されてもよい。絶縁導体加熱器の加熱部材は、鞘と加熱部材との間に絶縁層を備えて、鞘の内部に位置してもよい。
【０１０３】
いくつかの用途における炭化水素含有地層の加熱など、地下用途で使用するための無機絶縁（ＭＩ）ケーブル（絶縁導体）は、長尺であって、より大きい外径を有してもよく、ＭＩケーブル業界で一般的なものよりも高い電圧および温度で動作してもよい。これらの地下用途において、加熱器区間に接合された引き込みケーブルなど、地下を効率的に加熱するため、および異なる機能を備える区間を接合するために必要とされる深さおよび距離に到達するのに十分な長さを有するＭＩケーブルを作成するために、複数のＭＩケーブルの接合が必要とされる。このように長い加熱器はまた、加熱器の最遠端に十分な出力を提供するために、高電圧を必要とする。
【０１０４】
従来のＭＩケーブル接続設計は、一般的に１０００ボルト超、１５００ボルト超、または２０００ボルト超の電圧には適しておらず、６５０℃（約１２００°Ｆ）超、７００℃（約１２９０°Ｆ）超、または８００℃（約１４７０°Ｆ）超などの高温で、故障せずに長時間にわたって動作しないかも知れない。このような高電圧、高温用途は一般的に、絶縁導体（ＭＩケーブル）自体の圧密化のレベルに可能な限り近づくかまたは超えるように、スプライスの無機絶縁材の圧密化を必要とする。
【０１０５】
いくつかの用途向けのＭＩケーブルの比較的大きい外径および長い長さは、ケーブルが水平に配向されながら継ぎ合わせられることを必要とする。水平に製造されたＭＩケーブルの別の用途向けのスプライスも存在する。これらの技術は一般的に、そこを通じて無機絶縁物（酸化マグネシウム粉末など）がスプライス内に充填されて振動および突き固めによってわずかに圧密化される、小さい穴を使用する。このような方法は無機絶縁物の十分な圧密化を提供せず、場合によっては無機絶縁物をいかなる圧密化さえも可能とせず、このためこれらの地下用途に必要とされる高電圧で使用するためのスプライスの作成には適していないかも知れない。
【０１０６】
このため、単純でありながら、故障することなく長期間にわたって地下環境において高い電圧および温度で動作することが可能な、絶縁導体のスプライスの需要がある。加えて、スプライスは、ケーブルが地下で受ける可能性のある重量負荷および温度の下でのスプライスの故障を抑制するために、より高い曲げおよび引っ張り強度を必要とするだろう。スプライスの漏れ電流を低減して動作電圧と電気絶縁破壊との間のマージンを増加させるために、スプライスの電界強度を低下させる技術および方法も利用されてよい。電界強度の低下は、スプライスの電圧および温度動作範囲の増加に役立つだろう。
【０１０７】
図５は、絶縁導体を接合するための接続具の一実施形態の側面断面図を示す。接続具２５０は、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂを接合するためのスプライスまたは連結継手である。特定の実施形態において、接続具２５０は、スリーブ２５２および筐体２５４Ａ、２５４Ｂを含む、筐体２５４Ａ、２５４Ｂは、スプライス筐体、連結継手筐体、または連結器筐体であってもよい。スリーブ２５２および筐体２５４Ａ、２５４Ｂは、ステンレス鋼などの、ただしこれに限定されない、機械的に強い導電性材料で作られてもよい。スリーブ２５２および筐体２５４Ａ、２５４Ｂは、円筒形または多角形であってもよい。スリーブ２５２および筐体２５４Ａ、２５４Ｂは、丸い縁、先細の直径変化、その他の特徴、またはこれらの組み合わせを有してもよく、これらは接続具２５０の電界強度を低下させる。
【０１０８】
接続具２５０は、絶縁導体のジャケット（鞘）、絶縁物、およびコア（導体）の機械的および電気的完全性を維持しながら、絶縁導体２１２Ａを絶縁導体２１２Ｂに連結（継ぎ合わせ）するために使用されてもよい。接続具２５０は、発熱性絶縁導体を非発熱性絶縁導体と連結するために、発熱性絶縁導体を別の発熱性絶縁導体と連結するために、または非発熱性絶縁導体を別の非発熱性絶縁導体と連結するために、使用されてもよい。いくつかの実施形態において、長い絶縁導体を提供するために複数の発熱性および非発熱性絶縁導体を連結するため、２つ以上の接続具２５０が使用される。
【０１０９】
接続具２５０は、図５に示されるように、直径の異なる絶縁導体を連結するために使用されてもよい。たとえば、絶縁導体は、異なるコア（導体）直径、異なるジャケット（鞘）直径、または異なる直径の組み合わせを有してもよい。接続具２５０はまた、異なる冶金技術、異なるタイプの絶縁物、またはこれらの組み合わせを用いて絶縁導体を連結するためにも使用されてよい。
【０１１０】
図５に示されるように、筐体２５４Ａは絶縁導体２１２Ａのジャケット（鞘）２１８Ａに連結され、筐体２５４Ｂは絶縁導体２１２Ｂのジャケット２１８Ｂに連結されている。特定の実施形態において、筐体２５４Ａ、２５４Ｂは、溶接、ろう付け、またはその他の方法で絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂに恒久的に固定されている。いくつかの実施形態において、筐体２５４Ａ、２５４Ｂは、一時的にまたは半恒久的に、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂのジャケット２１８Ａ、２１８Ｂに固定される（たとえば、ネジ留めまたは接着剤を用いて連結される）。接続具２５０は、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂの末端部分の間を心出ししてもよい。
【０１１１】
特定の実施形態において、スリーブ２５２および筐体２５４Ａ、２５４Ｂの内部容積は、電気絶縁材料２５６で実質的に満たされる。特定の実施形態において、「実質的に満たされる」とは、１つまたは複数の容積内に巨視的な空洞を実質的に伴わずに、電気絶縁材料で１つまたは複数の容積を完全にまたはほぼ完全に充填することを指す。たとえば、実質的に満たされるとは、微視的空洞のためにある程度の多孔性（たとえば、最大で約４０％の多孔率）を有する電気絶縁材料で、全容積をほぼ充填することを指してもよい。電気絶縁材料２５６は、酸化マグネシウム、タルク、セラミック粉末（たとえば窒化ホウ素）、酸化マグネシウムとその他の電気絶縁体との混合物（たとえば最大で約５０重量％の窒化ホウ素）、セラミックセメント、セラミック粉末と特定の非セラミック材料（硫化タングステン（ＷＳ２）など）との混合物、またはこれらの混合物を含んでもよい。たとえば、電気絶縁材料の流動する能力を改善するため、電気絶縁材料の誘電特性を改善するため、または接続具の可撓性を改善するために、酸化マグネシウムは窒化ホウ素またはその他の電気絶縁体と混合されてもよい。いくつかの実施形態において、電気絶縁材料２５６は、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂのうちの少なくとも１つの内部で使用される電気絶縁材料と類似の材料である。電気絶縁材料２５６は、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂのうちの少なくとも１つの内部で使用される電気絶縁材料と実質的に類似の誘電特性を有してもよい。
【０１１２】
特定の実施形態において、まずスリーブ２５２および筐体２５４Ａ、２５４Ｂは電気絶縁材料２５６内に埋められるかまたは沈められて作成される（たとえば、組み合わせられるかまたは製造される）。電気絶縁材料２５６内に埋められたスリーブ２５２および筐体２５４Ａ、２５４Ｂの作成は、その部分の内部容積における開放空間の形成を抑制する。スリーブ２５２および筐体２５４Ａ、２５４Ｂは、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂを通すための開放末端を有する。これらの開放末端は、絶縁導体のジャケットの外形よりもわずかに大きい直径を有するサイズであってもよい。
【０１１３】
特定の実施形態において、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂのコア２１４Ａ、２１４Ｂは、連結部２５８において互いに接合している。絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂのジャケットおよび絶縁物は、コアを接合する前にコア２１４Ａ、２１４Ｂの所望の長さを露出するために、切り込まれるかまたは取り去られてもよい。連結部２５８は、スリーブ２５２の内部の電気絶縁材料２５６内に位置してもよい。
【０１１４】
連結部２５８は、たとえば圧縮、圧着、ろう付け、溶接、または当該技術分野において周知のその他の技術によって、コア２１４Ａ、２１４Ｂを互いに接合してもよい。いくつかの実施形態において、コア２１４Ａは、コア２１４Ｂとは異なる材料で作られてもよい。たとえば、コア２１４Ａは銅であり、その一方でコア２１４Ｂはステンレス鋼、炭素鋼、または１８０合金であってもよい。このような実施形態において、コアを互いに溶接するために、特殊な方法が使用されなければならない。たとえば、コアの引っ張り強度特性および／または降伏強度特性は、コアの間の連結が経時的にまたは使用に伴って劣化しないように、ぴったりと一致する必要があるだろう。
【０１１５】
いくつかの実施形態において、コアを炭素鋼または１８０合金に接合する前に、銅製コアは加工硬化されてもよい。いくつかの実施形態において、コアは、異なる材料のコアの間に充填材（たとえば溶加金属）を用いてインライン溶接することによって、連結されてもよい。たとえば、Ｍｏｎｅｌ（Ｒ）（米国ニューヨーク州ニューハートフォード、Ｓｐｅｃｉａｌ  Ｍｅｔａｌｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）ニッケル合金が、充填材として使用されてもよい。いくつかの実施形態において、銅製コアは溶接プロセスの前に充填材とともにバター化（溶融および混合）される。
【０１１６】
一実施形態において、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂは、まず絶縁導体２１２Ａのジャケット２１８Ａの上で筐体２５４Ａを摺動させ、次ぎに絶縁導体２１２Ｂのジャケット２１８Ｂの上で筐体２５４Ｂを摺動させることによって、接続具２５０を用いて連結される。筐体は、筐体の大径末端を絶縁導体の末端に対向させながら、ジャケット上を摺動させられる。スリーブ２５２は、筐体２５４Ｂに隣接するように絶縁導体２１２Ｂの上を摺動させられてもよい。コア２１４Ａ、２１４Ｂは、コアの間に堅牢な電気的および機械的接続を形成するために、連結部２５８において接合される。筐体２５４Ａの小径末端は、絶縁導体２１２Ａのジャケット２１８Ａに接合（たとえば溶接）される。スリーブ２５２および筐体２５４Ｂは、接続具２５０を形成するために筐体２５４Ａとまとめられる（動かされるかまたは押される）。接続具２５０の内部容積は、スリーブおよび筐体がまとめられている間に電気絶縁材料で実質的に満たされてもよい。組み合わせられたスリーブおよび筐体の内部容積は、内部容積全体を実質的に満たしている電気絶縁材料が圧密化されるように、縮小される。スリーブ２５２は筐体２５４Ｂに接合され、筐体２５４Ｂは絶縁導体２１２Ｂのジャケット２１８Ｂに接合される。さらなる圧密化が望まれる場合には、スリーブ２５２の容積はさらに縮小される。
【０１１７】
特定の実施形態において、電気絶縁材料２５６で満たされた筐体２５４Ａ、２５４Ｂの内部容積は、先細形状を有する。筐体２５４Ａ、２５４Ｂの内部容積の直径は、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂに連結された筐体の末端の、またはその付近の小さい直径から、スリーブ２５２の内部に位置する筐体の末端（互いに向かい合っている筐体の末端、または絶縁導体の末端に対向する筐体の末端）の、またはその付近の大きい直径に向かって、先細っていてもよい。内部容積の先細形状は、接続具２５０における電界強度を低下させるだろう。接続具２５０における電界強度の低下は、高い動作電圧および温度での接続具の漏れ電流を減少させ、また電気絶縁破壊に対するマージンを増加させるだろう。このため、接続具２５０における電界強度の低下は、接続具の動作電圧および温度の範囲を増加させるだろう。
【０１１８】
いくつかの実施形態において、電気絶縁材料２５６が絶縁導体の絶縁材料よりも弱い誘電体である場合、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂからの絶縁物は、ジャケット２１８Ａ、２１８Ｂからコア２１４Ａ、２１４Ｂまで、接続具２５０の中心に向かって先細っている。いくつかの実施形態において、電気絶縁材料２５６が絶縁導体の絶縁材料よりも強い誘電体である場合、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂからの絶縁物は、ジャケット２１８Ａ、２１８Ｂからコア２１４Ａ、２１４Ｂまで、絶縁導体に向かって先細っている。絶縁導体からの絶縁物の先細りは、絶縁導体の絶縁物と接続具の内部の電気絶縁材料との間の界面における電界の強度を低下させる。
【０１１９】
図６は、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂの内部の一部（たとえば、絶縁導体のジャケット内部の電気的絶縁物）を切り取るために使用されてもよい工具を示す。切削工具２６０は、切刃２６２および駆動管２６４を含んでもよい。駆動管２６４は、たとえば溶接またはろう付けを用いて、切削工具２６０の本体に連結されてもよい。いくつかの実施形態において、ジャケットの内部から電気的絶縁物を切り取るために、切削工具は必要とされない。
【０１２０】
スリーブ２５２および筐体２５４Ａ、２５４Ｂは、ろう付け、溶接、または圧着などの当該技術分野において周知のいずれかの手段を用いて、互いに連結されてもよい。図７に示されるように、いくつかの実施形態において、スリーブ２５２および筐体２５４Ａ、２５４Ｂは、係合してピースをまとめて連結するネジ山を有する。
【０１２１】
図５および図７に示されるように、特定の実施形態において、電気絶縁材料２５６は、組み立てプロセスの間に圧密化される。筐体２５４Ａ、２５４Ｂを互いに向かって加圧する力は、絶縁材料の許容可能な圧密化を提供するために、たとえば少なくとも２５，０００ポンド毎平方インチから最大５５，０００ポンド毎平方インチまでの、電気絶縁材料２５６に対する圧力をかけるだろう。筐体２５４Ａ、２５４Ｂの内部容積の先細形状および電気絶縁材料２５６の構造は、電気絶縁材料の誘電特性が、実用的な程度に絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂ内のものに匹敵する程度まで、組み立てプロセスの間の電気絶縁材料の圧密化を促進するだろう。圧密化を促進する方法および装置は、機械的方法（図１０に示されるものなど）、空気圧式、油圧式（図１１および図１２に示されるものなど）、かしめ式、またはこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されるものではない。
【０１２２】
力を伴ってピースを移動させることと先細内部容積を有する筐体との組み合わせは、軸方向および半径方向圧縮の両方を用いて電気絶縁材料２５６を圧密化する。電気絶縁材料２５６を軸方向および半径方向の両方に圧縮することは、電気絶縁材料のより均一な圧密化を提供する。いくつかの実施形態において、電気絶縁材料２５６の振動および／または突き固めもまた、電気絶縁材料を固めるために使用されてよい。振動（および／または突き固め）は、筐体２５４Ａ、２５４Ｂを一緒に押すための力の印加と同時に印加されてもよく、あるいは振動（および／または突き固め）はこのような力の印加と交互になっていてもよい。振動および／または突き固めは、電気絶縁材料２５６内の粒子の架橋を減少させる可能性がある。
【０１２３】
図７に示される実施形態において、筐体２５４Ａ、２５４Ｂの内部の電気絶縁材料２５６は、ジャケット２１８Ａ、２１８Ｂに連結されたフェルール２６８に対してナット２６６を締め付けることによって、機械的に圧縮される。機械的方法は、内部容積の先細形状のため、筐体２５４Ａ、２５４Ｂの内部容積を圧密化する。フェルール２６８は、銅、またはその他の軟質金属フェルールであってもよい。ナット２６６は、ジャケット２１８Ａ、２１８Ｂ上で移動可能な、ステンレス鋼またはその他の硬質金属ナットであってもよい。ナット２６６は、筐体と連結するために、筐体２５４Ａ、２５４Ｂ上のネジ山と係合してもよい。ナット２６６が筐体２５４Ａ、２５４Ｂ上にネジ留めされると、ナット２６６およびフェルール２６８は、筐体の内部容積を圧縮するように作用する。いくつかの実施形態において、ナット２６６およびフェルール２６８は、筐体２５４Ａ、２５４Ｂをスリーブ２５２上まで（ピースの間のネジ留め連結を用いて）移動させ、スリーブの内部容積を圧密化するように、作用してもよい。いくつかの実施形態において、筐体２５４Ａ、２５４Ｂおよびスリーブ２５２は、ナットおよびフェルールが第二部分までかしめられる前に、ネジ留め連結を用いて互いに連結される。筐体２５４Ａ、２５４Ｂ内の内部容積が圧縮されると、スリーブ２５２内の内部容積もまた圧縮される。いくつかの実施形態において、ナット２６６およびフェルール２６８は、筐体２５４Ａ、２５４Ｂを絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂに連結する役割を果たしてもよい。
【０１２４】
特定の実施形態において、複数の絶縁導体が、１つの末端接続具内で互いに継ぎ合わせられる。たとえば、３相Ｙ字型構成に絶縁導体を電気的に連結するために、末端接続具内で３つの絶縁導体が互いに継ぎ合わせられてもよい。図８Ａは、３つの絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃを連結するためのネジ接続具２７０の実施形態の断面の側面図を示す。図８Ｂは、３つの絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃを連結するための溶接接続具２７０の実施形態の断面の側面図を示す。図８Ａおよび図８Ｂに示されるように、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃは、末端キャップ２７２を通じて接続具２７０に連結されてもよい。末端キャップ２７２は、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃが通る３つの張力緩和接続具２７４を含んでもよい。
【０１２５】
絶縁導体のコア２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃは、連結部２５８において互いに連結してもよい。連結部２５８は、たとえばろう（銀ろうまたは銅ろうなど）、溶接継手、または圧着継手であってもよい。コア２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃを連結部２５８で連結することで、３相Ｙ字型構成での使用のために３つの絶縁導体を電気的に接合する。
【０１２６】
図８Ａに示されるように、末端キャップ２７２は、ネジ山を用いて接続具２７０の本体２７６に連結されてもよい。末端キャップ２７２および本体２７６のネジ切りにより、末端キャップが本体内の電気絶縁材料２５６を圧密化できるようにしてもよい。末端キャップ２７２の反対側の本体２７６の末端は、カバー２７８である。カバー２７８もまた、ネジ山によって本体２７６に取り付けられてもよい。特定の実施形態において、接続具２７０内の電気絶縁材料２５６の圧密化は、本体２７６内へのカバー２７８の締め付けを通じて、カバーの取り付け後の本体の圧着によって、またはこれらの方法の組み合わせによって、強化される。
【０１２７】
図８Ｂに示されるように、末端キャップ２７２は、溶接、ろう付け、または圧着を用いて接続具２７０の本体２７６に連結されてもよい。末端キャップ２７２は、本体の内部の電気絶縁材料２５６を圧密化するために、本体２７６内に押し込まれるかまたは加圧されてもよい。カバー２７８もまた、溶接、ろう付け、または圧着によって本体２７６に取り付けられてよい。カバー２７８は、本体の内部の電気絶縁材料２５６を圧密化するために、本体２７６内に押し込まれるかまたは加圧されてもよい。カバーの取り付け後の本体の圧着は、接続具２７０内の電気絶縁材料２５６の圧密化をさらに強化するだろう。
【０１２８】
いくつかの実施形態において、図８Ａおよび図８Ｂに示されるように、プラグ２８０はカバー２７８の開口部または穴を閉鎖する。たとえば、プラグはカバー２７８の開口部内にネジ留め、溶接、またはろう付けされてもよい。カバー２７８の開口部は、カバー２７８および末端キャップ２７２が本体２７６に連結されるときに、電気絶縁材料２５６が接続具２７０の内部に提供され得るようにしてもよい。カバー２７８の開口部は、電気絶縁材料２５６が接続具２７０の内部に提供された後に、閉塞または被覆されてもよい。いくつかの実施形態において、開口部は接続具２７０の本体２７６上に位置する。本体２７６の開口部は、プラグ２８０またはその他のプラグで閉塞されてもよい。
【０１２９】
いくつかの実施形態において、カバー２７８は１つ以上のピンを含む。いくつかの実施形態において、ピンはプラグ２８０であるか、またはその一部である。ピンは、カバー２７８を回して本体２７６上にカバーを締め付ける、トルク工具と係合してもよい。ピンを係合してもよいトルク工具２８２の一例は、図９に示されている。トルク工具２８２は、カバー２７８の外経と実質的に一致する内径を有してもよい（図８Ａに示される）。図９に示されるように、トルク工具２８２は、カバー２７８上のピンと係合する形状の、スロットまたはその他の陥凹を有してもよい。トルク工具２８２は、凹部２８４を含んでもよい。凹部２８４は、トルク工具の操作（回転）を可能にする、正方形のドライバ用凹部、またはその他の形状の凹部であってもよい。
【０１３０】
図１０は、接続具２５０を機械的に圧密化するために使用されてもよい、クランプアセンブリ２８６Ａ、２８６Ｂの実施形態を示す。クランプアセンブリ２８６Ａ、２８６Ｂは、筐体２５４Ａ、２５４Ｂのショルダで所定位置に接続具２５０を固定するような形状であってもよい。クランプアセンブリ２８６Ａ、２８６Ｂの穴２９０にネジ切りロッド２８８が通ってもよい。ネジ切りロッド２８８の各々のナット２９２は、接続具２５０の筐体２５４Ａ、２５４Ｂに圧縮力が印加されるように、ワッシャとともに、各クランプアセンブリの外面上に力を印加して、クランプアセンブリをまとめるために使用されてもよい。これらの圧縮力は、接続具２５０の内部の電気絶縁材料を圧密化する。
【０１３１】
いくつかの実施形態において、クランプアセンブリ２８６は、油圧式、空気圧式、またはその他の圧密化方法で使用される。図１１は、油圧式圧密化機械２９４の実施形態の分解図を示す。図１２は、組み立てられた油圧式圧密化機械２９４の実施形態の図を示す。図１１および図１２に示されるように、クランプアセンブリ２８６は、絶縁導体が接続具に連結された状態で接続具２５０（たとえば図５に示される）を所定位置に固定するために使用されてもよい。接続具を軸方向に圧密化するために、少なくとも１つのクランプアセンブリ（たとえば、クランプアセンブリ２８６Ａ）は一緒に移動可能であってもよい。図１１に示される電源装置２９６は、圧密化機械２９４に電力供給するために使用されてもよい。
【０１３２】
図１３は、接続具および絶縁導体の圧密化の前の、クランプアセンブリ２８６Ａおよびクランプアセンブリ２８６Ｂに固定された接続具２５０および絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂの実施形態を示す。図１３に示されるように、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂのコアは、スリーブ２５２の中心またはその付近で、連結部２５８を用いて連結されている。スリーブ２５２は筐体２５４Ａの上を摺動させられるが、これは絶縁導体２１２Ａに連結されている。スリーブ２５２および筐体２５４Ａは、固定（不動）クランプアセンブリ２８６Ｂ内に固定されている。絶縁導体２１２Ｂは、筐体２５４Ｂおよび可動クランプアセンブリ２８６Ａを通る。絶縁導体２１２Ｂは、クランプアセンブリ２８６Ｂに対して固定された別のクランプアセンブリ（図示せず）によって固定されてもよい。クランプアセンブリ２８６Ａは、筐体２５４Ｂをスリーブ２５２に連結して筐体およびスリーブの内部の電気絶縁材料を圧密化するために、クランプアセンブリ２８６Ｂに向かって移動させられてもよい。絶縁導体２１２Ａと筐体２５４Ａとの間、筐体２５４Ａとスリーブ２５２との間、スリーブ２５２と筐体２５４Ｂとの間、および筐体２５４Ｂと絶縁導体２１２Ｂとの間の界面はその後、溶接、ろう付け、または当該技術分野において周知のその他の技術によって、連結されてもよい。
【０１３３】
図１４は、絶縁導体を接合するための接続具２９８の実施形態の側面図を示す。接続具２９８は、スリーブが絶縁導体の末端の上に適合するように、スリーブの内径と絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂの外径との間に十分な隙間を有するシリンダまたはスリーブであってもよい。絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂのコアは接続具２９８の内部で接合されてもよい。絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂのジャケットおよび絶縁物は、コアを接合する前にコアの所望の長さを露出するために、切り込まれるかまたは取り去られてもよい。接続具２９８は、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂの末端部分の間を心出ししてもよい。
【０１３４】
接続具２９８は、絶縁導体のジャケット、絶縁物、およびコアの機械的および電気的完全性を維持しながら、絶縁導体２１２Ａを絶縁導体２１２Ｂに連結するために使用されてもよい。接続具２９８は、発熱性絶縁導体を非発熱性絶縁導体と連結するために、発熱性絶縁導体を別の発熱性絶縁導体と連結するために、または非発熱性絶縁導体を別の非発熱性絶縁導体と連結するために、使用されてもよい。いくつかの実施形態において、長い絶縁導体を提供するために複数の発熱性および非発熱性絶縁導体を連結するため、２つ以上の接続具２９８が使用される。
【０１３５】
接続具２９８は、直径の異なる絶縁導体を連結するために使用されてもよい。たとえば、絶縁導体は、異なるコア直径、異なるジャケット直径、または異なる直径の組み合わせを有してもよい。接続具２９８はまた、異なる冶金技術、異なるタイプの絶縁物、またはこれらの組み合わせを用いて絶縁導体を連結するためにも使用されてよい。
【０１３６】
特定の実施形態において、接続具２９８は、少なくとも１つの斜角末端を有する。たとえば、接続具２９８の末端は、接続具の長手軸に対して傾斜していてもよい。角度は、たとえば約４５°、または３０°から６０°の間であってもよい。このため接続具２９８の末端は、実質的に楕円形の断面を有してもよい。接続具２９８の末端の実質的に楕円形の断面は、接続具を絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂに溶接またはろう付けするための、広い領域を提供する。連結面積が広いほど、継ぎ合わせられた絶縁導体の強度が増加する。図１４に示される実施形態において、接続具２９８の斜角末端は、実質的に平行四辺形の形状を接続具に付与する。
【０１３７】
接続具２９８の斜角末端は、接続具に沿って負荷を分散させることによって接続具が直線的な末端を有する場合よりも高い引っ張り強度および高い曲げ強度を、接続具に提供する。接続具２９８は、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂおよび接続具が巻き取られているとき（たとえば、コイル状配管設備上）、斜角末端が接続具本体から絶縁導体までの剛性の遷移の役割を果たすように、配向されてもよい。この遷移は、接続具本体の末端で絶縁導体が捻れたり圧着したりする可能性を低減する。
【０１３８】
図１４に示されるように、接続具２９８は開口部３００を含む。開口部３００は、電気絶縁材料（図５に示される電気絶縁材料２５６など）が接続具２９８の内部に供給（充填）され得るようにする。開口部３００は、接続具２９８の長さの一部に沿ったスロットまたはその他の長手開口部であってもよい。特定の実施形態において、開口部３００は実質的に、接続具２９８の内部の絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂの末端の間の間隙全体に延在する。開口部３００は、絶縁材料が絶縁導体の間の容積の末端に向かって軸方向に移動する必要を伴わずに、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂの間、ならびに絶縁導体の間のいずれかの溶接または継ぎ合わせ接合部の周りのほぼ全容積（領域）が電気絶縁材料で満たされることを可能にする。開口部３００の幅は、電気絶縁材料が開口部内に押し込まれて接続具２９８の内部により緊密に詰め込まれるようにし、こうして接続具の内部の空洞の量を減少させる。電気絶縁材料は、たとえばスロットの寸法を備える工具を用いて、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂの間の容積内に向かって強制的にスロットを通過させられてもよい。工具は、絶縁材料を圧密化するためにスロット内に押し込まれてもよい。そして、追加絶縁材料が加えられて、圧密化が繰り返される。いくつかの実施形態において、電気絶縁材料は、振動、突き固め、またはその他の技術を用いて、接続具２９８の内部でさらに圧密化されてもよい。電気絶縁材料をさらに圧密化することで、接続具２９８の内部の電気絶縁材料をより均一に分布させるだろう。
【０１３９】
電気絶縁材料を接続具２９８の内部に充填した後、およびいくつかの実施形態において電気絶縁材料の圧密化の後、開口部３００は閉鎖される。たとえば、インサートまたはその他の覆いが開口部の上に配置され、所定位置に固定される。図１５は、インサート３０２で覆われた開口部３００を備える接続具２９８の実施形態の側面図を示す。インサート３０２は、開口部３００を閉鎖するために、接続具２９８に溶接またはろう付けされてもよい。いくつかの実施形態において、インサート３０２が接続具２９８の表面上で平坦になるように、インサート３０２は研削または研磨される。やはり図１５に示されるように、接続具２９８を絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂに固定するために、溶接またはろう付け３０４が使用されてもよい。
【０１４０】
開口部３００が閉鎖された後、接続具の内部の電気絶縁材料をさらに圧密化するために、接続具２９８は機械的に、油圧によって、空気圧によって、またはかしめ法を用いて、圧密化されてもよい。電気絶縁材料のさらなる圧密化は、接続具２９８の内部の空洞容積を減少させ、接続具を流れる漏れ電流を減少させ、接続具の動作範囲を増加させる（たとえば、接続具の最大動作電圧または温度）。
【０１４１】
特定の実施形態において、接続具２９８は、接続具の内部の電界強度をさらに低減し得る特定の特徴を含む。たとえば、接続具の内部の絶縁導体のコアの接続具２９８または連結部２５８は、電界強度を低減するために、先細の縁、丸い縁、またはその他の滑らかな特徴を含んでもよい。図１６は、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂの間の連結部２５８に電界低減要素を備える接続具２９８の実施形態を示す。図１６に示されるように、連結部２５８は、接続具２９８の内部の電界強度を低減するための滑らかなまたは丸みを帯びたプロファイルを備える、溶接継手である。加えて、接続具２９８は、接続具の内部の電気絶縁材料の容積を増加させるために、先細の内部容積を有する。先細の大きい容積を有することで、接続具２９８の内部の電界強度を低減してもよい。
【０１４２】
いくつかの実施形態において、電界強度を低減するために、電界応力低減装置が接続具２９８の内部に位置してもよい。図１７は、電界応力低減装置３０６の実施形態を示す。低減装置３０６は接続具２９８の内部容積中に位置してもよい（図１６に示される）。低減装置３０６は、接合された後に絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂのコア２１４Ａ、２１４Ｂの周りに低減装置が適合できるように、分割リングまたはその他の分離可能なピースであってもよい（図１６に示される）。
【０１４３】
図１８および図１９は、絶縁導体を接合するために使用される接続具２５０の別の実施形態の断面図を示す。図１８は、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂが接続具内に移動しているときの接続具２５０の断面図を示す。図１９は、接続具の内部に接合された絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂを備える接続具２５０の断面図を示す。特定の実施形態において、接続具２５０は、スリーブ２５２および連結部２５８を含む。
【０１４４】
接続具２５０は、絶縁導体のジャケット（鞘）、絶縁物、およびコア（導体）の機械的および電気的完全性を維持しながら、絶縁導体２１２Ａを絶縁導体２１２Ｂに連結（継ぎ合わせ）するために使用されてもよい。接続具２５０は、発熱性絶縁導体を非発熱性絶縁導体と連結するために、発熱性絶縁導体を別の発熱性絶縁導体と連結するために、または非発熱性絶縁導体を別の非発熱性絶縁導体と連結するために、使用されてもよい。いくつかの実施形態において、長い絶縁導体を提供するために複数の発熱性および非発熱性絶縁導体を連結するため、２つ以上の接続具２５０が使用される。
【０１４５】
接続具２５０は、直径の異なる絶縁導体を連結するために使用されてもよい。たとえば、絶縁導体は、異なるコア（導体）直径、異なるジャケット（鞘）直径、または異なる直径の組み合わせを有してもよい。接続具２５０はまた、異なる冶金技術、異なるタイプの絶縁物、またはこれらの組み合わせを用いて絶縁導体を連結するためにも使用されてよい。
【０１４６】
連結部２５８は、接続具２５０の内部の絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂのコア２１４Ａ、２１４Ｂを接合および電気的に連結するために使用される。連結部２５８は、銅、またはその他の適切な電気伝導体で作られてもよい。特定の実施形態において、コア２１４Ａ、２１４Ｂは、連結部２５８内に圧入または押し込まれる。いくつかの実施形態において、連結部２５８は、コア２１４Ａ、２１４Ｂが連結部に滑り込むことを可能にするため、加熱される。いくつかの実施形態において、コア２１４Ａはコア２１４Ｂとは異なる材料で作られる。たとえば、コア２１４Ａは銅であり、その一方でコア２１４Ｂはステンレス鋼、炭素鋼、または合金１８０であってもよい。このような実施形態において、コアを互いに溶接するために、特殊な方法が使用されなければならない。たとえば、コアの引っ張り強度特性および／または降伏強度特性は、コアの間の連結が経時的にまたは使用に伴って劣化しないように、ぴったりと一致する必要があるだろう。
【０１４７】
いくつかの実施形態において、連結部２５８は、連結部の内側に１つ以上の溝を含む。溝は、コアが連結部内で接合した後に、粒子が連結部に出入りするのを抑制するだろう。いくつかの実施形態において、連結部２５８は先細の内径を有する（たとえば、連結部の中心に向かってきつくなる内径）。先細の内径は、連結部２５８とコア２１４Ａ、２１４Ｂとの間により良い圧入を提供するだろう。
【０１４８】
特定の実施形態において、電気絶縁材料２５６はスリーブ２５２の内部に位置している。いくつかの実施形態において、電気絶縁材料２５６は、酸化マグネシウム、または酸化マグネシウムと窒化ホウ素の混合物（重量比で酸化マグネシウム８０％と窒化ホウ素２０％）である。電気絶縁材料２５６は、酸化マグネシウム、タルク、セラミック粉末（たとえば窒化ホウ素）、酸化マグネシウムとその他の電気絶縁体との混合物（たとえば最大で約５０重量％の窒化ホウ素）、セラミックセメント、セラミック粉末と特定の非セラミック材料（硫化タングステン（ＷＳ２）など）との混合物、またはこれらの混合物を含んでもよい。たとえば、電気絶縁材料の流動する能力を改善するため、電気絶縁材料の誘電特性を改善するため、または接続具の可撓性を改善するために、酸化マグネシウムは窒化ホウ素またはその他の電気絶縁体と混合されてもよい。いくつかの実施形態において、電気絶縁材料２５６は、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂのうちの少なくとも１つの内部で使用される電気絶縁材料と類似の材料である。電気絶縁材料２５６は、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂのうちの少なくとも１つの内部で使用される電気絶縁材料と実質的に類似の誘電特性を有してもよい。
【０１４９】
特定の実施形態において、スリーブ２５２の内部容積は、電気絶縁材料２５６で実質的に満たされる。特定の実施形態において、「実質的に満たされる」とは、１つまたは複数の容積内に巨視的な空洞を実質的に伴わずに、電気絶縁材料で１つまたは複数の容積を完全にまたはほぼ完全に充填することを指す。たとえば、実質的に満たされるとは、微視的空洞のためにある程度の多孔性（たとえば、最大で約４０％の多孔率）を有する電気絶縁材料で、ほぼ全容積を充填することを指してもよい。
【０１５０】
いくつかの実施形態において、スリーブ２５２は１つ以上の溝３０８を有する。溝３０８は、電気絶縁材料２５６がスリーブ２５２から出るのを抑制するだろう（たとえば、溝はスリーブ内に電気絶縁材料を閉じ込める）。
【０１５１】
特定の実施形態において、電気絶縁材料２５６は、図１８に示されるように、連結部２５８の縁に、またはその付近に、凹状の末端部分を有する。電気絶縁材料２５６の凹状形状は、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂの電気絶縁体２１６Ａ、２１６Ｂとの連結を強化するだろう。いくつかの実施形態において、電気絶縁体２１６Ａ、２１６Ｂは、電気絶縁材料２５６との連結を強化するために、凸状の（または先細の）末端部分を有する。電気絶縁材料２５６および電気絶縁体２１６Ａ、２１２６Ｂの末端部分は、絶縁導体の接合の間に印加される圧力の下で混ざり合い、または混合してもよい。絶縁材料の混ざり合いまたは混合は、絶縁導体の間の連結を強化するだろう。
【０１５２】
特定の実施形態において、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂは、接続具の中心に向かって絶縁導体を一緒に移動させる（押す）ことによって、接続具２５０と接合される。コア２１４Ａ、２１４Ｂは、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂの移動によって一緒に連結部２５８の中に入れられる。絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂが一緒に接続具２５０の中に移動した後、接続具および接続具内の絶縁導体の末端部分は、絶縁導体を接続具内に固定して電気絶縁材料２５６を圧縮するために、圧密化または加圧されてもよい。絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂおよび接続具２５０をまとめるために、クランプアセンブリまたはその他の同様な装置が使用されてもよい。特定の実施形態において、絶縁材料の許容可能な圧密化を提供するために、電気絶縁材料２５６を圧縮する力は、たとえば少なくとも２５，０００ポンド毎平方インチから最大で５５，０００ポンド毎平方インチである。組み立てプロセス中の電気絶縁材料２５６の圧密化は、実用的な程度に、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂ内のものに匹敵する電気絶縁材料の誘電特性を提供してもよい。圧密化を促進する方法および装置は、機械的方法、空気圧式、油圧式、かしめ式、またはこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されるものではない。
【０１５３】
いくつかの実施形態において、スリーブ２５２の末端部分は、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂのジャケット２１８Ａ、２１８Ｂに連結（溶接またはろう付け）される。いくつかの実施形態において、接続具にさらなる強度を提供するために、支持スリーブおよび／または張力緩和部が接続具２５０の上に配置される。
【０１５４】
図２０および図２１は、絶縁導体の接合に使用される接続具２５０のさらに別の実施形態の断面図を示す。図２０は、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂが接続具内に移動しているときの接続具２５０の断面図を示す。図２１は、最終位置において接続具の内部に接合された絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂを備える接続具２５０の断面図を示す。図２０および図２１に示される接続具２５０の実施形態は、図１８および図１９に示される接続具２５０の実施形態と類似であってもよい。
【０１５５】
特定の実施形態において、図２０および図２１に示されるように、接続具２５０は、スリーブ２５２および連結部２５８を含む。連結部２５８は、接続具２５０の内部の絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂのコア２１４Ａ、２１４Ｂを接合および電気的に連結するために使用される。連結部２５８は、銅、またはその他の適切な軟質金属導体で作られてもよい。いくつかの実施形態において、連結部２５８は、直径の異なるコアを連結するために使用されてもよい。このため、連結部２５８は、コアの直径と一致するために、異なる内径を備える半分ずつを有してもよい。
【０１５６】
特定の実施形態において、コア２１４Ａ、２１４Ｂは、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂがスリーブ２５２内に押し込まれる際に、連結部２５８内に圧入または押し込まれる。いくつかの実施形態において、連結部２５８は、図２０に示されるように先細の内径を有する（たとえば、連結部の中心に向かってきつくなる内径）。先細の内径は、連結部２５８とコア２１４Ａ、２１４Ｂとの間により良い圧入を提供し、コアと連結部との間の界面長を増加させる。連結部２５８とコア２１４Ａ、２１４Ｂとの間の界面長の増加は、コアと連結部との間の抵抗を減少させ、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂに電力が印加されるときのアークを抑制する。
【０１５７】
特定の実施形態において、コア２１４Ａ、２１４Ｂは、コアの末端の間に隙間３０９を備えて、図２１に示される最終位置まで一緒に押される。隙間３０９は、コア２１４Ａ、２１４Ｂの末端の間の間隙または空間である。いくつかの実施形態において、隙間３０９は、約１ミルから約１５ミルの間、または約２ミルから約５ミルの間である。
【０１５８】
コア２１４Ａ、２１４Ｂの末端の間に隙間３０９があるので、絶縁導体がスリーブ２５２内に押し込まれるときの絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂの運動は、コアの末端の間の界面ではなく、電気絶縁材料２５６に対する電気絶縁体２１６Ａ、２１６Ｂの圧縮によって、制限される。このため、コア２１４Ａ、２１４Ｂの末端の間の隙間３０９を維持することで、図２１に示される最終位置において、スリーブ２５２の内部の電気絶縁材料２５６および電気絶縁体２１６Ａ、２１６Ｂのより良い（より多くの）圧縮をもたらす。電気絶縁材料２５６および電気絶縁体２１６Ａ、２１６Ｂのより良い圧縮は、より良い電気的特性を備える、より信頼性の高い接続具２５０を提供する。
【０１５９】
加えて、コア２１４Ａ、２１４Ｂの末端の間の隙間３０９を維持することで、コアが互いに押しつけられてコアのバックリングまたはその他の変形を抑制する。連結部２５８の内部でコア２１４Ａ、２１４Ｂを一緒に押すことで、溶接、加熱、または別途コアの温度を上昇させることなく、コアを連結させることを可能にする。コアの接合の間にコア２１４Ａ、２１４Ｂの温度を低く保つことにより、コア材料（銅）が軟化または流動するのを防止する。コア２１４Ａ、２１４Ｂの硬度を維持することで、接続具２５０のより良い電気的性能を提供するだろう。
【０１６０】
特定の実施形態において、電気絶縁材料２５６は、図２０に示されるように、連結部２５８の縁またはその付近に凹状の末端部分を有する。凹状の末端部分は、図２０に示されるように、メス型角度形状を形成する傾斜縁を有してもよい。電気絶縁材料２５６の凹状の末端部分は、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂの電気絶縁体２１６Ａ、２１６Ｂとの連結を強化するだろう。いくつかの実施形態において、電気絶縁体２１６Ａ、２１６Ｂは、電気絶縁材料２５６との連結を強化するための凸状（またはオス傾斜縁）の末端部分を有する。成形末端部分を互いに押しつけ合うことにより、末端部分の縁を広げ、末端部分の間の断絶を排除してもよい。電気絶縁材料２５６および電気絶縁体２１６Ａ、２１６Ｂの成形末端部分を有することにより、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂの接合の間に印加される圧力の下での電気絶縁材料と電気絶縁体との間の圧縮および／または架橋を改善する。絶縁材料の圧縮は、接続具２５０の電気絶縁性を強化する。
【０１６１】
特定の実施形態において、接続具における絶縁材料の所望の圧縮、およびコア２１４Ａ、２１４Ｂと連結部２５８との間の所望の連結を提供するために、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂは接続具２５０内に向かって選択された距離だけ移動させられる。いくつかの実施形態において、所望の圧縮および所望の連結を提供するために、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂは選択された量の力で選択された距離だけ移動させられる。絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂを接続具２５０の中に押し込む力を提供するために、油圧が使用されてもよい。一例として、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂは、約２８００ｐｓｉ（１９，３００ｋＰａ）から約３０００ｐｓｉ（約２０，６８０ｋＰａ）の油圧で接続具２５０の中に約７／８”（約２．２ｃｍ）から約１”（約２．５ｃｍ）だけ、各々移動させられてもよい。
【０１６２】
図２２は、接合された絶縁導体のコアの周りの所定位置にある電気絶縁材料のブロックの実施形態を示す。絶縁導体２１２Ａのコア２１４Ａは、連結部２５８において絶縁導体２１２Ｂのコア２１４Ｂに連結されている。コア２１４Ａ、２１４Ｂは、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂの末端でコアを包囲している電気絶縁体２１６Ａ、２１６Ｂおよびジャケット２１８Ａ、２１８Ｂの一部を除去することにより、露出される。
【０１６３】
いくつかの実施形態において、コア２１４Ａ、２１４Ｂは異なる直径を有している。このような実施形態において、連結部２５８は、コア２１４Ａの直径からコア２１４Ｂの直径に向かって先細っていてもよい。いくつかの実施形態において、コア２１４Ａ、２１４Ｂは異なる材料を含む、連結部２５８は、コアの異なる材料を補償してもよい。たとえば連結部２５８は、コアの材料の配合物または混合物を含んでもよい。
【０１６４】
特定の実施形態において、図２２に示されるように、コア２１４Ａ、２１４Ｂの露出部分の周りに１つ以上の電気絶縁材料２５６のブロックが配置される。電気絶縁材料２５６のブロックは、たとえば酸化マグネシウム、または酸化マグネシウムとその他の電気絶縁体との混合物で作られてもよい。電気絶縁材料２５６のブロックは、所望の圧密化のタイプに応じた材料の硬質または軟質ブロックであってもよい。所望の電気絶縁材料２５６のブロックの数は、ブロックが露出コア部を実質的に完全に包囲するように、コア２１４Ａ、２１４Ｂの露出部分の周りに配置されてもよい。電気絶縁材料２５６のブロックの数は、たとえば露出コア部の長さおよび／または直径、および／または電気絶縁材料のブロックのサイズに基づいて、異なってもよい。特定の実施形態において、コアの露出部分を包囲するために、４つの電気絶縁材料２５６のブロックが使用される。
【０１６５】
図２２は、コア２１４Ａ、２１４Ｂの露出部分の半分（半円）を包囲する、２つの電気絶縁材料のブロック２５６Ａ、２５６Ｂを示している。図示される電気絶縁材料２５６のブロックは、露出コア部の外径の周りにぴったり適合する半円形ブロックである。図２２に示される実施形態において、電気絶縁材料２５６のあと２つのブロックは、露出コア部を電気絶縁材料で包囲するために、露出コア部上に配置されるだろう。図２３は、接合された絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂのコアを包囲する所定位置にある、４つの電気絶縁材料のブロック２５６Ａ、２５６Ｂ、２５６Ｃ、２５６Ｄの実施形態を示す。
【０１６６】
特定の実施形態において、電気絶縁材料２５６のブロックは、コア２１４Ａ、２１４Ｂの露出部分の外径と一致する内径のサイズおよび／または形状を有している。ブロックの内径を露出コア部の外径と一致させることで、ブロックと露出コア部との間にぴったりの適合を提供し、ブロックの圧密化の間の間隙の形成を抑制または低減するだろう。
【０１６７】
いくつかの実施形態において、１つ以上の電気絶縁材料２５６のブロックは、図２２に示されるように、連結部２５８および／またはコア２１４Ａ、２１４Ｂの露出部分の先細外径と一致するように、先細の内径を有する。電気絶縁材料２５６のブロックの内径は、ブロックの内径を所望の先細形状になるまでサンディングまたは研削することによって、形成されてもよい。
【０１６８】
電気絶縁材料２５６のブロックがコアの露出部分の周りに配置された後（図２３に示される通り）、ブロック、および絶縁導体の各々の少なくとも一部分を実質的に覆うために、スリーブまたはその他の円筒形の覆いが、接合された絶縁導体の上に配置される。図２４は、接合された絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂの上に配置された内スリーブ２５２Ａの実施形態を示す。内スリーブ２５２Ａは、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂのジャケット２１８Ａ、２１８Ｂに使用される材料と同じかまたは類似の材料であってもよい。たとえば、内スリーブ２５２Ａおよびジャケット２１８Ａ、２１８Ｂは、３０４ステンレス鋼であってもよい。内スリーブ２５２Ａおよびジャケット２１８Ａ、２１８Ｂは一般的に、互いに溶接可能な材料で作られる。
【０１６９】
内スリーブ２５２Ａは、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂのジャケット２１８Ａ、２１８Ｂの上に緊密なまたはぴったりした適合を有する。いくつかの実施形態において、内スリーブ２５２Ａは、スリーブの外面に軸方向および／または半径方向の溝を含む。特定の実施形態において、内スリーブ２５２Ａはアライメント隆起部３１０を含む。アライメント隆起部３１０は、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂの間の連結の中心に、またはその付近に位置する。
【０１７０】
内スリーブが電気絶縁材料のブロックの周りに配置された後（図２４に示される通り）、外スリーブまたはその他の円筒形の覆いが、内スリーブの上に配置される。図２５は、内スリーブ２５２Ａおよび接合された絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂの上に配置された外スリーブ２５２Ｂの実施形態を示す。特定の実施形態において、外スリーブ２５２Ｂは内スリーブ２５２Ａよりも短い長さを有する。特定の実施形態において、外スリーブ２５２Ｂは開口部３１２を有する。開口部３１２は、外スリーブ２５２Ｂの中心に、またはその付近に位置してもよい。開口部３１２は、内スリーブ２５２Ａ上のアライメント隆起部３１０と位置合わせされてもよい（アライメント隆起部は開口部から見える）。いくつかの実施形態において、外スリーブ２５２Ｂは２つ以上のピースで作られる。たとえば、外スリーブは、クラムシェル構成として合わせられた２つのピースであってもよい。ピースは、外スリーブを形成するために、溶接されるかまたは別途連結されてもよい。いくつかの実施形態において、外スリーブ２５２Ｂは、スリーブの内面に軸方向および／または半径方向の溝を含む。
【０１７１】
外スリーブ２５２Ｂは、内スリーブ２５２Ａおよびジャケット２１８Ａ、２１８Ｂに使用される材料と同じかまたは類似の材料であってもよい（たとえば、３０４ステンレス鋼）。外スリーブ２５２Ｂは、内スリーブ２５２Ａの上に緊密なまたはぴったりした適合を有してもよい。外スリーブ２５２Ｂおよび内スリーブ２５２Ａが絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂのジャケット２１８Ａ、２１８Ｂの上に配置された後、スリーブはジャケット２１８Ａ、２１８Ｂに恒久的に連結（たとえば溶接）されてもよい。スリーブ２５２Ａ、２５２Ｂは、スリーブの末端が実質的に封止されるように（空気またはその他の流体がスリーブの末端に出入りできるようなスリーブの末端の漏れがない）、ジャケット２１８Ａ、２１８Ｂと恒久的に連結されてもよい。スリーブ２５２Ａ，２５２Ｂとジャケット２１８Ａ、２１８Ｂの連結の後、開口部３１２は流体が外スリーブ２５２Ｂに出入りするための唯一のポートとなり、ここで内スリーブ２５２Ａの内部は実質的に封止されている。
【０１７２】
特定の実施形態において、開口部３１２を通じて流体（たとえば、油圧流体）が外スリーブ２５２Ｂの内部容積中に供給される。特定の実施形態において、流体は油圧油である。いくつかの実施形態において、流体は溶融塩またはガスなどその他の流体を含む。いくつかの実施形態において、流体は加圧の間に加熱される。
【０１７３】
外スリーブ２５２Ｂの内部容積中に供給された流体は、内スリーブ２５２Ａおよび電気絶縁材料２５６を圧密化または圧縮するために、加圧されてもよい。たとえば、流体は、手動ポンプまたはその他の適切な油圧式加圧ポンプを用いて、油圧式で加圧されてもよい。外スリーブ２５２Ｂの内部の流体を加圧することで、内スリーブ２５２Ａを圧縮するための静水圧を提供するだろう。
【０１７４】
外スリーブ２５２Ｂは硬質であるかまたは圧力下での圧密化の影響を受けにくくてもよく、その一方で内スリーブ２５２Ａは圧力下での圧密化の影響を受けやすい。たとえば、内スリーブ２５２Ａは外スリーブ２５２Ｂよりも薄くてもよく、および／または内スリーブは外スリーブよりも柔らかくなるように熱処理（焼き鈍し）されてもよい。
【０１７５】
外スリーブ２５２Ｂの内部の流体は、内スリーブ２５２Ａおよび電気絶縁材料２５６を所望の圧密化レベルに圧密化するために、選択された圧力まで、または選択された圧力範囲になるまで、加圧される。いくつかの実施形態において、外スリーブ２５２Ｂの内部の流体は、１５，０００ｐｓｉ（約１００，０００ｋＰａ）から約２０，０００ｐｓｉ（約１４０，０００ｋＰａ）の圧力まで加圧される。いくつかの実施形態において、流体は、より高い圧力まで加圧されてもよい（たとえば、最大で約３５，０００ｐｓｉ（約２４０，０００ｋＰａ）まで加圧されてもよい）。
【０１７６】
流体をこのような圧力まで加圧することは、内スリーブを圧縮することによって内スリーブ２５２Ａを変形させ、内スリーブの中の電気絶縁材料２５６を圧密化する。内スリーブ２５２Ａは、外スリーブ２５２Ｂの中の流体圧力によって、均一に変形させられてもよい。特定の実施形態において、電気絶縁材料２５６は、接合された絶縁導体のうちの少なくとも１つの中の電気絶縁体の誘電特性と類似のまたはより良い誘電特性を電気絶縁材料が有するように、圧密化される。内スリーブ２５２Ａおよび電気絶縁材料２５６を圧縮および圧密化するために加圧流体を使用することで、絶縁導体を水平構成でスリーブ内に接合させてもよい。水平構成で絶縁導体を接合することで、複雑または高額なケーブル吊り下げシステムを必要とせずに、より長い絶縁導体を接合できるようにする。
【０１７７】
いくつかの実施形態において、絶縁導体の末端は、内スリーブの圧縮を可能にするために、面取りまたはその他の先細部を有してもよい。図２６は、圧縮後の絶縁導体の面取り末端の実施形態を示す。絶縁導体２１２は、内スリーブ２５２Ａの内部に面取り３１４を含む。面取り３１４は、圧縮中の内スリーブ２５２Ａの捻れまたはバックリングを抑制してもよい。
【０１７８】
いくつかの実施形態において、内スリーブの封止および圧密化の前に、内スリーブ２５２Ａの内部に電気絶縁材料粉末が加えられる。電気絶縁材料粉末は、内スリーブ内の空洞に侵入して充填してもよい（絶縁導体の面取りと内スリーブとの間に形成された凹部など）。電気絶縁材料粉末の使用はまた、圧密化された電気絶縁材料の界面の数も減少させるだろう。いくつかの実施形態において、電気絶縁材料粉末は、電気絶縁材料のブロックの代わりに使用される。
【０１７９】
いくつかの実施形態において、ドーパントまたはその他の材料などの添加物が、電気絶縁材料に添加されてもよい。添加物は、電気絶縁材料の誘電特性を改善するだろう。たとえば、添加物は電気絶縁材料の絶縁耐力を向上させてもよい。
【０１８０】
特定の実施形態において、接合された絶縁導体の連結部において、電気絶縁材料（たとえば、粉末状の電気絶縁材料）を半径方向に圧密化するために、機械的および／または油圧式圧密化が使用されてもよい。図２７は、絶縁導体の連結部における電気絶縁材料の圧密化に使用される、圧密化装置３１６の最初の半分３１６Ａの実施形態を示す。装置３１６の残り半分は、図２７に示される最初の半分３１６Ａと類似の形状およびサイズを有する。装置３１６の最初の半分および残り半分は連結されて、互いに接合される絶縁導体の区間の周りに装置を形成する。
【０１８１】
図２８は、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂの周りで互いに連結された装置３１６の実施形態を示す。絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂのコアを包囲するジャケットおよび電気絶縁体は、装置３１６の内部に位置するコアの部分を露出するために取り除かれている。
【０１８２】
図２７に示されるように、最初の半分３１６Ａは、装置の２つの半分が互いに連結されたときに装置３１６の上部に形成される開口部３１８の最初の半分３１８Ａを含む。開口部３１８は、電気絶縁材料および／またはその他の材料が、絶縁導体の露出コアの周りの空間内に供給されることを、可能にする。特定の実施形態において、電気絶縁材料粉末は、装置３１６の中に供給される。
【０１８３】
図２８に示されるように、少なくともある程度の電気絶縁材料が開口部３１８を通じて露出コアの周りの装置３１６内に供給された後、第一プランジャ３２０が開口部に挿入される。第一プランジャ３２０は、装置３１６内の電気絶縁材料を（たとえば、プランジャの上部に機械および／または油圧による力を印加することによって）圧密化するために使用される。たとえば、ハンマー（機械的圧密化）または油圧駆動ピストン（油圧式圧密化）を用いて第一プランジャ３２０に力が印加されてもよい。
【０１８４】
図２９は、露出コア２１４を備える絶縁導体の上方の所定位置にある第一プランジャ３２０を備える装置３１６の内部の絶縁導体２１２の側面図を示す。特定の実施形態において、第一プランジャ３２０は、凹部３２２を備える底部を有する。凹部３２２は、コアの露出部分の形状と実質的に類似の形状を有してもよい。第一プランジャ３２０は、第一プランジャが装置３１６内に侵入できる深さを抑制する、図２８に示される止め具３２４を含んでもよい。たとえば、止め具３２４は、第一プランジャ３２０が絶縁導体のコアを曲げたり変形したりするような装置３１６の内部の深さまで行くのを抑制するだろう。いくつかの実施形態において、第一プランジャ３２０は、止め具を使用せずに絶縁導体のコアを曲げたり変形したりしない選択された深さまで行くように、設計されている（たとえば、プランジャの上板が止め具として機能する）。
【０１８５】
第一プランジャ３２０は、装置３１６内で第一レベルまで電気絶縁材料２５６を圧密化するために使用されてもよい。たとえば、図２９に示されるように、電気絶縁材料２５６は、露出コア２１４の下部（たとえば、下半分）を包囲するレベルまで圧密化される。電気絶縁材料を添加して第一プランジャを用いて材料を圧密化するプロセスは、コアの下部の周りに所望の圧密化のレベルが実現されるまで、繰り返されてもよい。
【０１８６】
図３０は、露出コア２１４を備える絶縁導体の上方の所定位置に後続プランジャ３２１がある、装置３１６の内部の絶縁導体２１２の側面図を示す。特定の実施形態において、後続プランジャ３２１は、凹部３２３を備える底部を有する。凹部３２３は、絶縁導体の外形と実質的に類似の形状を有してもよい。
【０１８７】
いくつかの実施形態において、後続プランジャ３２１の凹部３２３はその他の形状を有するか、または凹部が存在しない。図３１Ａから図３１Ｄは、後続プランジャ３２１の別の実施形態を示す。図３１Ａにおいて、後続プランジャ３２１は凹部を有していない。図３１Ｂにおいて、凹部３２３は３０°の傾斜縁を有する。図３１Ｃにおいて、凹部３２３は１５°の直線的な縁を有する。図３１Ｄにおいて、凹部３２３は図３０に示される凹部よりもわずかに浅い（辺が短い）。
【０１８８】
後続プランジャ３２１は、電気絶縁材料２５６を装置３１６内で第二レベルまで圧密化するために使用されてもよい。たとえば、図３０に示されるように、電気絶縁材料２５６は、露出コア２１４を包囲するレベルまで圧密化される。電気絶縁材料を添加して後続プランジャを用いて材料を圧密化するプロセスは、コアの周りに所望の圧密化のレベルが実現されるまで、繰り返されてもよい。たとえば、プロセスは、絶縁導体の形状および外径と類似の形状および外径において電気絶縁材料の所望の圧密化のレベルが実現されるまで、繰り返されてもよい。
【０１８９】
所望の量の電気絶縁材料の圧密化の後、装置３１６は、絶縁導体の連結部の周りから取り外されてもよい。図３２は、最初の半分３１６Ａおよび絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂの間の連結部の周りで圧密化された電気絶縁材料２５６を残すために装置３１６の残り半分が取り去られた実施形態を示す。
【０１９０】
装置３１６の取り外しの後、圧密化された電気絶縁材料２５６は、図３３に示されるように、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂの外径と相対的に類似の外径を備える実質的に円筒形の形状に成形されてもよい。圧密化された電気絶縁材料２５６は、圧密化材料の過剰部分を除去することによって、その最終形状に形成されてもよい。たとえば、圧縮された電気絶縁材料２５６の過剰部分は、鋸刃を用いて、剃り縁を備えるスリーブを圧密化された材料の上に滑らせて、および／または当該技術分野において周知のその他の技術を用いて、軸方向に除去されてもよい。
【０１９１】
電気絶縁材料２５６が最終形状に形成された後、図３４に示されるように、スリーブ２５２は電気絶縁材料の上に配置される。スリーブ２５２は、電気絶縁材料の上に配置され、互いに連結（溶接）されてスリーブを形成する、２つ以上の部分を含んでもよい。いくつかの実施形態において、スリーブ２５２の２つ以上の部分は、外スリーブの中の加圧流体を用いて（図２４および図２５に示される内スリーブ２５２Ａおよび外スリーブ２５２Ｂの実施形態に記載されるものなど）、および／またはスリーブ部分を互いに機械的に圧着することによって（図３９および図４０に示されるスリーブ２５２の実施形態に記載されるものなど）、圧縮される。加圧流体を用いる、および／またはスリーブ２５２を機械的に圧着することによる圧縮は、各部分を互いに接合するために溶接が必要とされないように、スリーブの部分の間の間隙を閉鎖してもよい。加えて、加圧流体を用いること、および／または機械的に圧着することによる圧縮は、スリーブ２５２と電気絶縁材料２５６との間の界面を下げる（より緊密な界面適合を形成する）場合がある。スリーブ２５２は、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂのジャケットに連結（溶接）されてもよい。スリーブ２５２は、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂのジャケットと類似の材料で作られてもよい。たとえば、スリーブ２５２は３０４ステンレス鋼であってもよい。
【０１９２】
特定の実施形態において、装置３１６内で圧密化された電気絶縁材料２５６は、酸化マグネシウムおよび窒化ホウ素粉末の混合物を含む。一実施形態において、装置３１６内で圧密化された電気絶縁材料２５６は、酸化マグネシウム８０重量％、窒化ホウ素２０重量％の混合粉末を含む。その他の電気絶縁材料、および／またはその他の電気絶縁材料の混合物も、使用されてよい。いくつかの実施形態において、電気絶縁材料粉末と電気絶縁材料のブロックとの組み合わせが使用される。
【０１９３】
図３５は、装置（たとえば、図２７から図３２に示される装置３１６）内の電気絶縁材料を油圧によって圧密化するためにプランジャに力を印加するために使用されてもよい、油圧式プレス機械４２６の実施形態の図を示す。油圧式プレス機械４２６は、ピストン４２８および装置ホルダ４３０を含んでもよい。特定の実施形態において、絶縁導体の末端部分がピストン４２８の下、および装置ホルダ４３０の上に位置するように、油圧式プレス機械４２６のクランプ４３２を通じて絶縁導体が供給されてもよい。クランプ４３２は、絶縁導体の末端を機械４２６上に固定するために使用されてもよい。絶縁導体の位置を微調整するために、位置決め器４３４が使用されてもよい。
【０１９４】
図２７から図３２に示される装置３１６などの装置は、装置ホルダ４３０において絶縁導体の末端の周りに配置されてもよい（たとえば、装置の２つの半分が、絶縁導体の末端の周りで一体に合わせられる）。装置ホルダ４３０は、装置内の材料の圧密化の間、装置を支持してもよい。圧密化の間、ピストン４２８は、絶縁導体の末端の周りで電気絶縁材料を圧密化するために、プランジャ（たとえば、図２８から図２９に示される第一プランジャ３２０および／または図３０に示される後続プランジャ３２１）に力を印加してもよい。いくつかの実施形態において、ピストン４２８は、最大で約５０トンの力（約１００，０００ポンドの力）を提供する。
【０１９５】
図２７から図３２に示される、装置３１６内の電気絶縁材料の油圧式圧密化は、絶縁導体における圧密化レベルと類似の、電気絶縁材料における圧密化レベル（たとえば、最大８５％の圧密化）を提供してもよい。このような圧密化レベルは、少なくとも約１３００°Ｆ（約７００℃）までの動作温度に適したスプライスを形成するだろう。装置３１６内の電気絶縁材料の油圧式圧密化は、より制御された圧密化および／またはより反復可能な圧密化（スプライスごとに反復可能）を提供するだろう。油圧式圧密化は、機械的圧密化よりも均一で一定の圧力を提供するために、より少ない運動または変動を伴って実現されてもよい。
【０１９６】
いくつかの実施形態において、油圧式圧密化は、機械的圧密化と組み合わせて使用される（たとえば、電気絶縁材料はまず機械的に圧密化され、次に油圧式圧密化を用いてさらに圧密化される）。いくつかの実施形態において、電気絶縁材料は、高温であるうちに圧密化される。たとえば、電気絶縁材料は、約９０℃以上の温度で圧密化されてもよい。いくつかの実施形態において、第一プランジャ３２０および／または後続プランジャ３２１は、非粘着材料で被覆される。たとえば、プランジャは、セラミック、またはＭｏｒｇａｎ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ（英国、バークシャー州）より入手可能なＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ：ダイヤモンド状炭素）皮膜などの、非金属製材料で被覆されてもよい。プランジャを被覆することで、電気絶縁材料中への金属転移および／または電気絶縁材料のプランジャとの粘着を、抑制するだろう。
【０１９７】
図３６Ａから図３７Ｂは、図２８に示される装置３１６と類似のボックス４３０の実施形態を示す。図２８の装置３１６と同様に、ボックス４３０は、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂの周りで互いに連結された複数の部品または板で形成されてもよい。しかしながら、装置３１６と比較すると、図３６Ａのボックス４３０は、複数の協働プランジャ（たとえば３２０Ａおよび３２０Ｂ）とともに使用するのに適している。第一および第二協働プランジャ３２０Ａおよび３２０Ｂは、各々が上述の第二プランジャ３２１と類似の構成になっていてもよい。ボックス４３０は、実質的に長方形を形成するように組み立てられた複数の板として示されている。しかしながら、ボックス４３０は、一体型またはその他の構造であってもよく、多数の形状のうちのいずれかを形成する外観を有してもよい。このため、「ボックス」という用語は、絶縁導体２１２Ａおよび２１２Ｂの末端部分の上に取り付けられて、その中の電気絶縁材料を圧密化するための協働プランジャへのアクセスを提供するのに適した、いずれの構造も包含するように意図されている。
【０１９８】
使用時に、第一絶縁導体２１２Ａの少なくとも部分的に露出されたコアの末端部分は、第二絶縁導体２１２Ｂの少なくとも部分的に露出されたコアの末端部分に連結される。コアの露出した末端部分は、ボックス４３０の内部に配置される。このため、第一絶縁導体２１２Ａのジャケットの末端部分はボックス４３０の第一側面４３４上の第一導体開口部４３２Ａ内に位置し、第二絶縁導体２１２Ｂのジャケットの末端部分はボックス４３０の第二側面４３６上の第二導体開口部４３２Ｂ内に位置する。図示されるように、ボックス４３０の第一側面４３４および第二側面４３６は、互いに向かい合っていてもよい。一旦絶縁導体２１２Ａおよび２１２Ｂが所定位置に置かれると、ボックス４３０は、上板を底板にクランプ締め、締結、または別途固定すること、あるいはボックス４３０を形成するために様々な部分を別途接合することによって、閉鎖される。このため絶縁導体２１２Ａおよび２１２Ｂのジャケットの末端部分は、ボックス４３０の開口部４３２Ａおよび４３２Ｂ内でぴったりと適合するだろう。
【０１９９】
少なくともある程度の電気絶縁材料が、ポート４４６を通じて供給され、あるいは露出コアの周りのボックス４３０内に別途導入されてもよい。一旦電気絶縁材料が所定位置に置かれると、第一および第二協働プランジャ３２０Ａおよび３２０Ｂは、対応する第一および第二プランジャ開口部４３８および４４０内に移動させられてもよい。第一プランジャ開口部４３８はボックス４３０の第三側面４４８上にあってもよく、第二プランジャ開口部４４０はボックス４３０の第四側面４５０上にあってもよい。ボックス４３０の第三および第四側面４４８および４５０は、ボックス４３０の第一および第二側面４３４および４３６に対して実質的に直角であってもよい。協働プランジャ３２０Ａおよび３２０Ｂが対応するプランジャ開口部４３８および４４０に対して実質的に直角であり、絶縁導体２１２Ａおよび２１２Ｂの中心線は対応する導体開口部４３２Ａおよび４３２Ｂに対して実質的に直角である場合、協働プランジャ３２０Ａおよび３２０Ｂは、対向する２つの方向から圧密化が生じるように、互いに向かって直接的に移動してもよい。
【０２００】
第一および第二協働プランジャ３２０Ａおよび３２０Ｂは、少なくとも２つの方向から同時に電気絶縁材料２５６を圧密化するために使用されてもよい。このため第一および第二協働プランジャ３２０Ａおよび３２０Ｂは、ボックス４３０の内部の電気絶縁材料を（たとえばプランジャの遠位末端に機械的なおよび／または油圧による力を印加することによって）圧密化するために、使用されてもよい。第一および第二協働プランジャ３２０Ａおよび３２０Ｂは、電気絶縁材料の適切な圧密化の直後に互いに係合する形状であってもよい。少なくとも２つの異なる方向から圧密化を提供することは、単一のプランジャが片側のみに作用して他方には作用しない力によって絶縁導体２１２Ａおよび２１２Ｂのコア２１４が変形するいかなる傾向も低減するだろう。
【０２０１】
協働プランジャ３２０Ａおよび３２０Ｂ、および／または上述のプランジャ３２１などの後続プランジャは、電気絶縁材料２５６をボックス４３０内で第二レベルまで圧密化するために使用されてもよい。電気絶縁材料を添加して後続プランジャを用いて材料を圧密化するプロセスは、コアの周りに所望の圧密化のレベルが実現されるまで、繰り返されてもよい。たとえば、プロセスは、絶縁導体の形状および外径と類似の形状および外径において電気絶縁材料の所望の圧密化のレベルが実現されるまで、繰り返されてもよい。
【０２０２】
所望の量の電気絶縁材料の圧密化の後、ボックス４３０は、絶縁導体の連結部の周りから取り外されてもよい。ボックス４３０の取り外しの後、圧密化された電気絶縁材料２５６は、図３３に関連して示されるように、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂの外径と比較的類似の外径を備える実質的に円筒形の形状に成形されてもよい。
【０２０３】
電気絶縁材料２５６が最終形状に成形された後、図３４に示され、記載されるように、スリーブ２５２は電気絶縁材料の上に配置される。図３７Ａおよび図３７Ｂは、装置（たとえば、図３６Ａから図３７Ｂに示されるボックス４３０）の内部で電気絶縁材料を油圧によって圧密化するためにプランジャに力を印加するために使用されてもよい、駆動機構４４２Ａの実施形態の図を示す。駆動機構４４２Ａは、協働プランジャ３２０Ａおよび３２０Ｂに駆動力を提供するための、油圧式、機械式、またはその他の動力源を含んでもよい。
【０２０４】
図３７Ａおよび図３８Ａは、後退位置にある協働プランジャ３２０Ａおよび３２０Ｂを示し、図３７Ｂおよび図３８Ｂは、伸長位置にある協働プランジャ３２０Ａおよび３２０Ｂを示す。電気絶縁材料２５６は、協働プランジャ３２０Ａおよび３２０Ｂが後退したときにポート４４６を通じて加えられてもよく、電気絶縁材料２５６は、協働プランジャ３２０Ａおよび３２０Ｂが伸長位置まで移動するときに圧密化されてもよい。
【０２０５】
圧密化の間、駆動機構４４２Ａは、絶縁導体の末端の周りで電気絶縁材料を圧密化するために、プランジャ（たとえば、第一協働プランジャ３２０Ａおよび／または第二協働プランジャ３２０Ｂ）に力を印加してもよい。いくつかの実施形態において、駆動機構４４２Ａは、最大で約５０トンの力（約１００，０００ポンドの力）を提供する。追加駆動機構４４２Ｂが、協働プランジャもう一方に力を印加してもよい。複数の駆動機構が使用されるとき、両方の協働プランジャに同じ大きさの力が印加されてもよい。しかしながら、単一または複数の駆動機構を有する実施形態に、歯車４４４が含まれてもよい。このような歯車は、協働プランジャを接続してもよく、協働プランジャの一方への力の印加が両方の協働プランジャの均等な運動を引き起こして、協働プランジャをコアの中心線に向かって同時に移動させることを、保証してもよい。協働プランジャは、コアの中心線に向かう運動が水平面内になるように、いずれも水平面上を移動してもよい。このため、第一プランジャ３２０Ａへの力の印加は、中心線に向かって第一方向への実質的に水平な力を油圧式でまたは機械的に印加することを伴ってもよく、第二プランジャ３２０Ｂへの力の印加は、中心線に向かって第二方向への実質的に水平な力を油圧式でまたは機械的に印加することを伴ってもよい。２つのプランジャが同時に使用されるとき、第一方向は実質的に第二方向の逆であってもよい。
【０２０６】
図３６Ａから図３８Ｂに示される、ボックス４３０内の電気絶縁材料の油圧式圧密化は、絶縁導体の圧密化レベルと類似の電気絶縁材料における圧密化レベル（たとえば、最大で約８５％の圧密化）を提供してもよい。このような圧密化レベルは、少なくとも約１３００°Ｆ（約７００℃）までの動作温度に適したスプライスを形成するだろう。装置３１６内の電気絶縁材料の油圧式圧密化は、より制御された圧密化および／またはより反復可能な圧密化（スプライスごとに反復可能）を提供するだろう。油圧式圧密化は、機械的圧密化よりも均一で一定の圧力を提供するために、より少ない運動または変動を伴って実現されてもよい。
【０２０７】
いくつかの実施形態において、油圧式圧密化は、機械的圧密化と組み合わせて使用される（たとえば、電気絶縁材料はまず機械的に圧密化され、次に油圧式圧密化を用いてさらに圧密化される）。いくつかの実施形態において、電気絶縁材料は、高温であるうちに圧密化される。たとえば、電気絶縁材料は、約９０℃以上の温度で圧密化されてもよい。いくつかの実施形態において、協働プランジャ３２０Ａおよび３２０Ｂは、非粘着材料で被覆される。たとえば、プランジャは、セラミック、またはＭｏｒｇａｎ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ（英国、バークシャー州）より入手可能なＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ：ダイヤモンド状炭素）皮膜などの、非金属製材料で被覆されてもよい。プランジャを被覆することで、電気絶縁材料中への金属転移および／または電気絶縁材料のプランジャとの粘着を、抑制するだろう。
【０２０８】
特定の実施形態において、スリーブは、スリーブを圧縮するためにスリーブの周りの周囲で機械的に圧縮される。図３９は、周囲機械的圧縮において使用されるスリーブ２５２の実施形態を示す。スリーブ２５２は、電気絶縁材料のブロックおよび／または粉末の周りに配置される。たとえば、スリーブ２５２は、図２３に示される電気絶縁材料のブロック、図３３に示される圧密化された電気絶縁材料粉末、または図示されるブロックと粉末との組み合わせの周りに配置されてもよい。
【０２０９】
特定の実施形態において、スリーブ２５２はリブ３２６を含む。リブ３２６は、スリーブ２５２のせり上がり部であってもよい（たとえば、スリーブの外径上の高いスポット）。リブ３２６は、スリーブ２５２を機械的に圧縮するために使用されるプレスの圧着部と適合する形状およびサイズであってもよい。たとえば、スリーブ２５２は、スリーブを周囲において周囲を圧縮する、油圧式作動機械的圧縮システムを用いて圧縮されてもよい。たとえば、スリーブ２５２は、Ｔｕｂｅ−Ｍａｃ（Ｒ）Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（カナダ、オンタリオ州ストーニークリーク）より入手可能なＰｙｐｌｏｋ（Ｒ）かしめ工具を用いて、圧縮されてもよい。
【０２１０】
プレスの圧着部は、リブがほぼスリーブ２５２の残部の外径に圧縮されるまで、リブ３２６を圧縮する（リブは、スリーブの残部の直径と実質的に類似の直径を有する）。図４０は、スリーブおよびリブ３２６が周囲を圧縮された後の、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂ上のスリーブ２５２の実施形態を示す。リブ３２６の圧縮は、スリーブ２５２の内部の電気絶縁材料の周囲を（半径方向に）圧縮し、スリーブを絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂに連結する。スリーブ２５２は、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂとさらに連結してもよい。たとえば、スリーブ２５２の末端は、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂのジャケットに溶接されてもよい。
【０２１１】
本明細書に示される接続具（たとえば、ただしこれらに限定されないが、接続具２５０（図５、図７、図１８、図１９、図２０、および図２１に示される）、接続具２７０（図８に示される）、接続具２９８（図１４、図１５、および図１６に示される）、内スリーブ２５２Ａおよび外スリーブ２５２Ｂから形成される接続具の実施形態（図２２から図２５に示される）、およびスリーブ２５２の実施形態（図３４、図３９、および図４０に示される）など）は、絶縁導体の間に堅牢な電気的および機械的接続を形成してもよい。たとえば、本明細書に示される接続具は、１０００ボルト超、１５００ボルト超、または２０００ボルト超の電圧、および少なくとも約６５０℃、少なくとも約７００℃、少なくとも約８００℃の温度での長時間動作に適しているだろう。
【０２１２】
特定の実施形態において、本明細書に示される接続具は、加熱に使用された絶縁導体（たとえば、炭化水素含有層内に位置する絶縁導体）を、加熱に使用されていない絶縁導体（たとえば地層の上層土区間に使用されている絶縁導体）に連結する。加熱絶縁導体は、非加熱絶縁導体よりも小さいコア、および異なるコア材料を有してもよい。たとえば、加熱絶縁導体のコアは、銅ニッケル合金、ステンレス鋼、または炭素鋼であってもよく、その一方で非加熱絶縁導体のコアは銅であってもよい。しかしながら、コアの材料のサイズおよび電気的特性が異なるため、その区間の電気絶縁物は、絶縁導体を接合する単一の接続具内で補償され得ない、十分に異なる厚みを有するかも知れない。このため、いくつかの実施形態において、中間加熱絶縁導体の短い区間が、加熱絶縁導体と非加熱絶縁導体との間で使用されてもよい。
【０２１３】
中間加熱絶縁導体は、非加熱絶縁導体と類似のコア材料を使用しながら、非加熱絶縁導体のコア直径から加熱絶縁導体のコア直径へと先細るコア直径を有してもよい。たとえば、中間加熱絶縁導体は、加熱絶縁導体と同じ直径まで先細るコア直径を有する銅であってもよい。このため、中間絶縁導体と加熱絶縁導体を連結する接続具における電気的絶縁物の厚みは、加熱絶縁導体における電気的絶縁物の厚みと類似である。同じ厚みを有することで、絶縁導体は接続具内で容易に接合されることが可能となる。中間加熱絶縁導体は、コア直径が小さいので、ある程度の電圧降下およびある程度の加熱損失をもたらす可能性があるが、しかし中間加熱絶縁導体は、これらの損失が最小限になるように、長さが比較的短くてもよい。
【０２１４】
特定の実施形態において、絶縁導体を接合するための接続具は、接続具の内部の電気絶縁材料の電気絶縁性（誘電特性）を改善するために、圧密化または圧縮される。たとえば、接続具の内部の電気絶縁材料の圧密化は、電気絶縁材料の均一性を向上させ、および／または電気絶縁材料内の空洞またはその他の界面を除去するかも知れない。
【０２１５】
いくつかの実施形態において、電気絶縁材料（たとえば、酸化マグネシウム）のブロックが、接続具内で圧密化される。いくつかの実施形態において、電気絶縁材料粉末が接続具内で圧密化される。いくつかの実施形態において、電気絶縁材料の粉末および／またはブロックの組み合わせが接続具内で使用される。加えて、異なるタイプの電気絶縁材料の組み合わせが使用されてもよい（たとえば、酸化マグネシウムと窒化ホウ素の組み合わせ）。
【０２１６】
電気絶縁材料粉末を使用する本明細書に記載される実施形態において、粉末は、より良い圧密化を提供する、選択された特性を有する（圧密化されたとき高密度）。いくつかの実施形態において、粉末は、選択された粒径分布を有する（たとえば、サイズ分布は酸化マグネシウム粉末の場合で約１００μｍから約２００μｍの間で平均化する）。粉末が所望の密度に圧密化するように、所望の範囲が選択されてもよい。圧密化の下で所望の密度を提供するように選択されてもよい粉末のその他の特性は、粒子径状、不純物特性（たとえば、ケイ素またはカルシウムなどの不純物の比率）、壁面摩擦特性（壁面摩擦角）、標準的な力の下での緻密性（同じ力の下の標準サイズシリンダ内での圧密化）、およびホッパー内の質量流を実現するためのホッパー角度を含むが、これらに限定されるものではない。これらの特性のうちの１つ以上の組み合わせは、圧縮または圧密化の間の粉末の緻密性および／または粉末が流れる能力の指標となり得る。
【０２１７】
絶縁導体を接合するために使用される接続具は、機械的、空気圧式、および／または油圧式で圧密化されてもよい。接続具の圧密化は、絶縁導体内の電気的絶縁物の誘電特性と類似の誘電特性を電気絶縁材料が有するように、電気絶縁材料の誘電特性を改善するだろう。いくつかの実施形態において、接続具内の圧密化された電気絶縁材料は、絶縁導体内の電気的絶縁物の誘電特性よりも優れた誘電特性を有してもよい。
【０２１８】
一例として、絶縁導体中の電気的絶縁物（酸化マグネシウム）は一般的に、約７８％から約８２％の間の密度を有する。圧密化されていない酸化マグネシウム粉末は、約５０％から約５５％の間の密度を有してもよい。酸化マグネシウムブロックは、約７０％の密度を有してもよい。本明細書に記載される接続具の特定の実施形態において、圧密化または圧縮の後の接続具の中の電気的絶縁物は、接続具に連結された絶縁導体の密度の少なくとも約１５％以内、約１０％以内、または約５％以内の密度を有する。本明細書に記載されるいくつかの実施形態において、圧密化または圧縮の後の接続具の中の電気的絶縁物は、接続具に連結された絶縁導体の密度よりも高い密度を有する。たとえば、接続具の内部の電気絶縁物は、最大で約８５％の密度を有してもよい。
【０２１９】
本明細書に記載されるいくつかの実施形態において、補強スリーブまたはその他の張力緩和が、絶縁導体の連結部に、またはその付近に配置される。図４１は、接合された絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂ上の補強スリーブ３２８の実施形態を示す。補強スリーブ３２８は、絶縁導体の間の連結を強化するために張力緩和を提供する。補強スリーブ３２８は、接合された絶縁導体が、坑井内および／または設置導管（たとえば、コイル状配管設備）内の設置／取り外しのために、巻き取られ、巻き戻され、および引っ張られることを可能にする。
【０２２０】
図４２は、３つの絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃを連結するために使用される接続具２７０の別の実施形態の分解図を示す。特定の実施形態において、接続具２７０は、張力緩和接続具２７４、電気バス３３０、シリンダ３３２、および末端キャップ２７２を含む。図４３から図５０は、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃの末端への接続具２７０の設置方法の実施形態を示す。
【０２２１】
図４３において、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃは、張力緩和接続具２７４内の長手開口部に通される。張力緩和接続具２７４は、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃの末端終端部であってもよい。張力緩和接続具２７４内への絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃの設置の後、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃは張力緩和接続具内で位置合わせされ、接続具から突起しているコア２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃの一部分は露出される。コア２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃは、張力緩和接続具２７４内に延在する絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃのジャケットおよび電気絶縁体の末端部分を除去することによって、露出される。
【０２２２】
特定の実施形態において、張力緩和接続具２７４内に延在するコア２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃの末端部分は、張力緩和接続具にろう付けされる。ろう付け材料の例は、低硫黄環境向けのＡＷＳ  ５．８  ＢＮｉ−２および高硫黄環境向けのＡＷＳ  ５．８  ＢＮｉ−５Ａなどのニッケルろうを含むが、これらに限定されるものではない。ろう付け材料は、ろう付けの間は流動し、コア２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃと張力緩和接続具２７４との間のいかなる間隙も充填および封止してもよい。間隙の封止は、流体が接続具２７０の内部に流入するのを防止する。コア２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃの末端部分を張力緩和接続具２７４にろう付けすることで、コアを互いにより接近させ、張力緩和接続具のサイズを縮小することを可能にするだろう。通常は末端終端部（接続具２７０）が坑井サイズの決定要因であるので、より小さい張力緩和接続具２７４を有することにより、接続具２７０および加熱器用の坑井の直径をより小さくすることができる。いくつかの実施形態において、絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃのジャケットは張力緩和接続具２７４に連結されている。たとえばジャケットは張力緩和接続具２７４に溶接（シーム溶接）されてもよい。
【０２２３】
図４４において、第一シリンダ３３２Ａは、突起しているコア２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃを備える張力緩和接続具２７４の末端に連結されている。第一シリンダ３３２Ａは、張力緩和接続具２７４の末端上の所定位置に溶接されてもよい。第一シリンダ３３２Ａは、突起しているコア２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃの長さよりも短い長手方向長さを有してもよい。このため、コアの少なくとも一部は、第一シリンダ３３２Ａの長さを超えて延在してもよい。
【０２２４】
張力緩和接続具２７４への第一シリンダ３３２Ａの連結に続いて、電気絶縁材料２５６が、図４５に示されるようにコア２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃを少なくとも部分的に覆うために、シリンダ内に加えられる。このため、コアの少なくとも一部分は電気絶縁材料２５６の上方に露出されたままである。電気絶縁材料２５６は、電気絶縁材料（たとえば、酸化マグネシウム）の粉末および／またはブロックを含んでもよい。特定の実施形態において、電気絶縁材料２５６は第一シリンダ３３２Ａの内部で圧密化される。電気絶縁材料２５６は、圧密化工具を用いて油圧式でおよび／または機械的に圧密化されてもよい。たとえば、油圧式圧密化機械のピストンを用いて、圧密化工具に力が印加されてもよい。図５１は、電気絶縁材料２５６を圧密化するために使用され得る圧密化工具３３４Ａの実施形態を示す。圧密化工具３３４Ａは、電気絶縁材料を圧密化しながらコア２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃの上に工具を適合させることを可能にする、開口部を有してもよい。上記ステップおよび後に記載されるステップでの圧密化の後、電気絶縁材料２５６の表面に傷が付けられる。電気絶縁材料２５６の表面に傷を付けることにより、層の圧密化の間に電気絶縁材料の層の間の接合を促進する。
【０２２５】
特定の実施形態において、シリンダ３３２Ａ内の電気絶縁材料２５６の圧密化の後、図４６に示されるように、露出されたままのコア２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃの部分は電気バス３３に連結される。電気バス３３０は、たとえば銅、またはコア２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃを互いに電気的に連結するのに適したその他の材料であってもよい。いくつかの実施形態において、電気バス３３０はコア２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃに溶接されている。
【０２２６】
電気バス３３０をコア２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃに連結した後、図４７に示されるように、コアの露出部分の周りにシリンダ３３２を形成するために、第二シリンダ３３２Ｂが第一シリンダ３３２Ａに連結されてもよい。いくつかの実施形態において、シリンダ３３２は、単一ステップにおいて張力緩和接続具２７４に連結される、単一のシリンダである。いくつかの実施形態において、シリンダ３３２は、複数のステップにおいて張力緩和接続具２７４に連結される、２つ以上のシリンダを含む。
【０２２７】
第二シリンダ３３２Ｂは、第一シリンダ３３２Ａの末端上の所定位置に溶接されてもよい。図４７に示されるように、完成したシリンダ３３２は、突起しているコア２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃの長さを超えて延在する長手方向長さを有してもよい。このため、コアはシリンダ３３２の境界内に収容されてもよい。
【０２２８】
シリンダ３３２の形成に続いて、図４８に示されるように、コア２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃおよび電気バス３３０の上部とほぼ等しいレベルまで、電気絶縁材料２５６がシリンダ内に加えられる。特定の実施形態において、図４８に示されるレベルの電気絶縁材料２５６が圧密化されている（たとえば機械的に圧縮されている）。図５２は、電気絶縁材料２５６を圧密化するために使用され得る圧密化工具３３４Ｂの実施形態を示す。圧密化工具３３４Ｂは、電気絶縁材料を圧密化しながら電気バス３３０およびコア２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃの上に工具を適合させることを可能にする、環状部を有してもよい。
【０２２９】
電気バス３３０およびコア２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃの上部のレベルでの材料の圧密化に続いて、図４９に示されるように、電気バスおよびコアを完全に覆うために、追加電気絶縁材料２５６がシリンダ内に加えられる。このため、コアおよび電気バスは、電気絶縁材料２５６内に実質的に包囲される。特定の実施形態において、コアを包囲するためにシリンダ３３２内に加えられた電気絶縁材料２５６は、圧密化される（たとえば、機械的に圧密化される）。図５３は、電気絶縁材料２５６の最終圧密化のために使用され得る圧密化工具３３４Ｃの実施形態を示す。
【０２３０】
電気絶縁材料２５６の最終圧密化の後、接続具２７０を形成するために、末端キャップ２７２がシリンダ３３２に連結（溶接）される。いくつかの実施形態において、末端キャップ２７２は、坑井内への絶縁導体２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃの設置を案内するためのガイド、または展開装置（たとえば、コイル状配管設備）として使用される形状になっている。いくつかの実施形態において、接続具２７０は、単相加熱器として動作する絶縁導体とともに使用される。たとえば、接続具２７０は、１つの絶縁導体を供給導体として、１つを帰路導体として有するために、絶縁導体が接続具の内部に連結されたヘアピン構成で連結された２つの絶縁導体とともに、使用されてもよい。接続具２７０はまた、地層の表面に電流を戻すために絶縁導体のジャケットを使用する１つの絶縁導体とともに使用されてもよい。
【０２３１】
接続具２７０の内部の電気絶縁材料の機械的圧密化は、電気絶縁材料で満たされて電気絶縁材料の圧密化のために振動する接続具よりも高い機械的破壊電圧および／または動作温度を有する接続具を作り出すだろう。たとえば、接続具２７０は、約６ｋＶを超える電圧および約１３００°Ｆ（約７００℃）を超える温度で動作可能であってもよい。接続具２７０（加熱器末端終端部）は約７００℃を超える温度で動作可能なので、接続具は地下層の加熱層でも使用可能であろう（たとえば、熱分解を受けた層）。このため、加熱器の末端は地層の低温部分に配置される必要はなく、加熱器坑井は、地層内、または異なるタイプの地層内にあまり深く掘削される必要がないかも知れない。
【０２３２】
特定の実施形態において、故障した三相加熱器は、同じ電源を用いる単相運転に変換される。たとえば三相加熱器の１つの脚が故障した場合（接地故障）、加熱器の残り２つの脚は、１つの脚を供給導体とし、他方の脚を帰路導体とする、単相加熱器として使用されることが可能である。加熱器を単相運転に変換するために、三相電源（変圧器）の中性端子と加熱器の接地故障脚との間に、高インピーダンス抵抗器が置かれてもよい。抵抗器は、加熱器の接地故障脚と直列に配置される。抵抗器の高抵抗のため、電圧は接地故障脚から取り出されて抵抗器を通過させられる。このため、抵抗器は、接地故障脚を通して電流をほとんどまたはまったく流さずに接地故障脚への電力を遮断するために使用される。抵抗器が変圧器の中性端子と接地故障脚との間に置かれた後、加熱器の残り２つの脚は、電流が１つの脚を下って末端終端部を通過し、他方の脚に戻ってくる、単相モードで動作する。
【０２３３】
加熱器の三相運転の間、３つの脚の間の電圧を平衡させるために３つの脚は１２０°ずれた相で動作するので、末端終端部における電圧はゼロに近い（回路中の脚の間に何らかの不均衡があれば、電圧は正確にゼロにはならない場合がある）。末端終端部は通常、三相加熱器用の接地から絶縁されている。加熱器が単相に変換されると、末端終端部の電圧はゼロに近い電圧から、電源の出力電圧の約半分まで増加する。今や電流は、末端終端部が回路の中間点にある状態で２つの機能している脚を線形に流れるので、単相運転の間、末端終端部の電圧は増加する。一例として、４８０Ｖ電源での三相運転の間、各脚は約２７７Ｖであり、加熱器の底部にある末端終端部では約０Ｖであってもよい。接地故障脚と直列の抵抗器を用いる単相運転への変換の後、単相で動作している脚は、加熱器の底部にある末端終端部において、約２４０Ｖの電圧を生じる。
【０２３４】
流動および／または熱分解温度まで地下または炭化水素含有地層を加熱するための電圧は、加熱器の長さが長いので一般的に非常に高いため（たとえば、約１ｋＶ以上）、末端終端部は、単相運転に使用されるために、さらに高い電圧で動作可能でなければならない。地下加熱において使用される現在の末端終端部は、一般的にこのような高電圧で動作可能ではない。しかしながら、接続具２７０は６ｋＶを超える電圧で動作可能なので、接続具２７０は故障した高電圧三相地下加熱器を単相運転に変換させることができる。
【０２３５】
（実施例）
非限定的な実施例が以下に示される。
【０２３６】
図５に示される接続具実施形態を用いるサンプル
接続具の片側に地下加熱器としての使用に適した中電圧絶縁導体を、接続具の反対側に上層土ケーブルとしての使用に適した中電圧絶縁導体を用いて、油圧式圧密化機械を使用して、図５に示される実施形態と類似の接続具２５０の実施形態を用いるサンプルが作成された。接続具の電気絶縁材料として、酸化マグネシウムが使用された。サンプルは、１つの鉱物絶縁導体の末端から他方まで、６フィートの長さであった。電気的検査に先立って、サンプルは６−１／２フィート長のオーブン内に配置され、８５０°Ｆで３０時間乾燥させられた。１５０°Ｆまで冷却されると、鉱物絶縁導体の末端は、エポキシを用いて封止された。次にサンプルはサンプルを加熱するために３フィート長のオーブン内に配置され、５ｋＶ（最大）ハイポット（高電位：ｈｉｇｈ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）テスタを用いてサンプルに電圧が印加されたが、これは漏れ電流の総成分および実成分の両方を測定することができる。３つの熱電対がサンプル上に配置され、温度測定のため平均化された。サンプルは、接続具をオーブンの中心にして、オーブン内に配置された。周囲ＤＣ（直流電流）応答およびＡＣ（交流電流）漏れ電流が、ハイポットテスタを用いて測定された。
【０２３７】
合計８つのサンプルが、約１０００°Ｆおよび最大５ｋＶの電圧で検査された。５ｋＶで検査された１つの個別サンプルには２．２８ｍＡの漏れ電流があり、もう１つには６．１６ｍＡの漏れ電流があった。コアが互いに並列に接続されたもう３つのサンプルは５ｋＶで検査され、合計で１１．７ｍＡの漏れ電流、すなわちケーブル別で３．９ｍＡの平均漏れ電流があり、この３つのサンプルは安定していた。コアが互いに並列に接続されたさらに他の３つのサンプルは４．４ｋＶで検査されて合計４．３９ｍＡの漏れ電流があったが、しかしこれらはハイポットテスタをトリップしないとさらに高い電圧に耐えることができなかった（これは漏れ電流が４０ｍＡを超えると発生する）。５ｋＶで検査されたサンプルの内の１つは、絶縁破壊するまで周囲温度でさらに検査された。絶縁破壊は１１ｋＶで発生した。
【０２３８】
合計でさらに１１のサンプルが、周囲温度での追加絶縁破壊検査のために作成された。３つのサンプルは、ジャケットに対して直角に切断された無機絶縁物を用いて用意された絶縁導体を有しており、その一方で他の８つのサンプルはジャケットに対して３０°の角度で切断された無機絶縁物を用いて用意された絶縁導体を有していた。直角切断の最初の３つのサンプルのうち、１つ目のサンプルは絶縁破壊前に最大１０．５ｋＶまで耐え、２つ目のサンプルは絶縁破壊前に最大８ｋＶまで耐えたが、その一方で３つ目のサンプルは絶縁破壊前に５００Ｖまでしか耐えられず、これは３つ目のサンプルの製造欠陥を示唆していた。３０°切断の８つのサンプルのうち、２つのサンプルは絶縁破壊前に最大１０ｋＶまで耐え、３つのサンプルは絶縁破壊前に８ｋＶから９．５ｋＶまで耐え、３つのサンプルは無電圧または７５０Ｖ未満までしか耐えられず、これはこの３つのサンプルの製造欠陥を示唆した。
【０２３９】
図８Ｂに示される接続具実施形態を用いるサンプル
図８Ｂに示される実施形態と類似の接続具２７０の実施形態を用いる３つのサンプルが作成された。サンプルは、３つではなく２つの絶縁導体を備えて作成され、絶縁破壊するまで周囲温度で検査された。１つのサンプルは絶縁破壊前に５ｋＶまで耐え、２つ目のサンプルは絶縁破壊前に４．５ｋＶまで耐え、３つ目のサンプルは５００Ｖまでしか耐えられなかったが、これは製造欠陥を示唆した。
【０２４０】
図１４および図１５に示される接続具実施形態を用いるサンプル
１．２”の外径および０．７”径コアを有する２つの絶縁導体を接続するために、図１４および図１５に示される実施形態と類似の接続具２９８の実施形態を用いるサンプルが使用された。ＭｇＯ粉末（米国テネシー州グリーンヴィル、Ｍｕｓｃｌｅ  Ｓｈｏａｌｓ  Ｍｉｎｅｒａｌｓ）が、電気絶縁材料として使用された。接続具は、３４７Ｈステンレス鋼管材から作られ、０．１２５”の壁厚で１．５”の外径、および７．０”の長さを有していた。サンプルは、オーブン内に配置されて１０５０°Ｆまで加熱され、最大３．４ｋＶまでの電圧で繰り返された。サンプルは、全ての電圧において生存可能であることが見いだされたが、しかしハイポットテスタをトリップしないとさらに高い電圧には耐えられなかった。
【０２４１】
第二の検査において、上述のものと類似のサンプルが低サイクル曲げ疲労試験を受け、その後オーブン内で電気的に検査された。これらのサンプルは、オーブン内に配置されて１０５０°Ｆまで加熱され、３５０Ｖ、６００Ｖ、８００Ｖ、１０００Ｖ、１２００Ｖ、１４００Ｖ、１６００Ｖ、１９００Ｖ、２２００Ｖ、および２５００Ｖの電圧で繰り返された。サンプルの漏れ電流量および安定性は、最大１９００Ｖの電圧まで許容範囲内であった。接続具の動作範囲を広げることは、接続具の先細った、平滑な、または丸い縁などのさらなる電界強度低減方法を用いることで、または接続具の内部に電界応力低減装置を追加することで、実現可能であろう。
【０２４２】
本発明は、記載された特定のシステムに限定されるものではなく、当然ながら異なってもよいことは、理解されるべきである。また、本明細書において使用される術語は特定の実施形態を説明することのみを目的としており、限定することを意図されるものではないことも、理解されるべきである。本明細書において使用される際に、単数形の「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、内容が別途明確に指示しない限り複数の対象物を含む。このためたとえば、「コア（ａ  ｃｏｒｅ）」の言及は２つ以上のコアの組み合わせを含み、「材料（ａ  ｍａｔｅｒｉａｌ）」の言及は材料の混合物を含む。
【０２４３】
本願において、特定の米国特許、米国特許出願、およびその他の資料（たとえば、論文）が、参照によって組み込まれている。しかしながら、このような米国特許、米国特許出願、およびその他の資料は、このような文章と、本明細書に明記されるその他の記述および図面との間に矛盾がない程度にのみ、参照により本願に組み込まれる。そのような矛盾が生じた場合には、このようにして参照により組み込まれた米国特許、米国特許出願、およびその他の資料の中のこのような矛盾するいずれの文章も、特に参照により本願に組み込まれるものではない。
【０２４４】
本発明の様々な態様のさらなる変形例および代替実施形態は、本記述を見れば当業者にとって明らかとなるだろう。したがって、本記述は説明としてのみ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ことを目的としている。本明細書に図示および記載された本発明の形態は、現時点で好適な実施形態として受け取られるものであると理解されるべきである。要素および材料は本明細書に図示および記載されたものと置き換えられてもよく、部品およびプロセスは入れ替えられてもよく、本発明の特定の特徴は独立して利用されてもよく、これらの全ては本発明のこの記述の恩恵を受けた後に当業者にとって著明となるだろう。以下の請求項に記載される本発明の精神および範囲を逸脱することなく、本明細書に記載された要素において変更がなされてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３１Ｃ】
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【図３１Ｄ】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６Ａ】
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【図３６Ｂ】
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【図３７Ａ】
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【図３７Ｂ】
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【図３８Ａ】
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【図３８Ｂ】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【国際調査報告】
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