本發(fā)明涉及在相當高的溫度下，對地下構層的較長區(qū)間進行的較長時間的加熱，尤其涉及到一種電阻加熱工藝，該工藝能夠在幾年以上的時間內把地下構層的某一區(qū)間加熱到所選擇的溫度，溫度可選擇范圍大約從600到1000℃，加熱速率在300w/m以上。

已經(jīng)知道，在較高的溫度下對地下構層的一些區(qū)間加熱較長的時間是有益的?？傻玫降暮锰幇ǎ河晚搸r構層的熱解，未固化容器結構的固化，能夠作為容器內電極使用的大型碳化區(qū)的生成，能使從油類或焦油中所得到的熱的烴類進入生產(chǎn)區(qū)，等等?？蓪崿F(xiàn)上述回的工藝已包括在某些專利中，如下述的一些美國專利。美國專利第2，732，195號中介紹到，使用具有鐵或者鉻合金電阻器的電加熱器，可將地下油頁巖內的20～30米的區(qū)間加熱到500至1000℃的溫度。G、A·史密斯（Smith）的美國專利第2，781，851號介紹到，在直到250℃的溫度時，使用一種由絕緣無機物和銅護套構成的低阻抗加熱電纜，它包括有三個導體，以防止氣態(tài)產(chǎn)品生產(chǎn)期間水化物的形成，該加熱器由鋼帶做機械支撐并浸在油糟中以防腐蝕。美國專利第3，104，705號介紹到，使用“任何能夠產(chǎn)生有效熱量的加熱器”，加熱型砂中殘存的碳氫化合物直到固結的程度來固化容器的型砂，而且還介紹了一種其型號未加說明的電加熱器，它在865℃時工作了25個小時。美國專利第3，131，763號介紹了一種電加熱器，它可以觸發(fā)地下容器的氧化反應，此外還介紹了另一種帶有電阻絲的加熱器，電阻絲通過絕緣材料繞在螺旋管上并排列整齊，該加熱器可加熱通入容器內的流體，比如空氣。美國專利第4，415，034號介紹了一種可在一個含油容器結構內形成一個碳化層電極的工藝，方法是將無外套管的鏜孔內的流體在高到815℃的溫度下加熱12個月以上的時間。

總之，就迄今為止本技術者能確定的，已知的用于在600至1000℃下加熱地下構層長致一年的方法和裝置所能做到的僅限于在只60米長或更短的區(qū)間內加熱，并且一般是與容器結構中流入或流出的流體相接觸，這樣也為流體所冷卻。在各種情況下，使地下構層的60米以上的區(qū)間的溫度保持在大約600至1000℃是有益的，其中，熱量流入該區(qū)間的速率大于300w/m，加熱時間超過幾年。然而，在近來有代表性的應用中，大多數(shù)絕緣材料不久就會失效，大多數(shù)作為電阻使用的金屬所需要的橫截面積之大和成本之高使人難以接受，同時使用的電壓也高的難以接受而且很危險。此外，在這些溫度下，通常作為導電體，電力供應的金屬，連接材料或電纜護套會軟化，并開始產(chǎn)生塑性變形或熔化。

本發(fā)明涉及把長距離的地下構層區(qū)間在高溫下加熱，并且保持很長的時間。安裝一種電加熱器，使被加熱的區(qū)間內至少有一個加熱元件。所說的加熱原件或加熱元件組的基本組成是：（a）導電芯或導體，它們在高溫下具有相當?shù)偷碾娮瑁╞）包圍著芯子的絕緣材料，這些絕緣材料具有高溫下相當高的導熱性電阻性、抗拉強度，（c）芯子和外面包著的絕緣金屬護套，該護套具有高溫下相當高的抗軟化性抗拉強度和抗蠕變性。沿著被加熱區(qū)間安裝所述電加熱器，使加熱器具有隨距離變化的電阻曲線，（比如，可根據(jù)芯子橫截面積和單位長度阻值的組合來決定）該曲線和沿著被加熱地層區(qū)間熱導率與距離間的特性有關。這些特性互相相關，以至于加熱器的溫度在沿所述區(qū)間的某些導熱率較低的位置處變得相當高。這樣，在沿整個加熱區(qū)間上，該加熱器產(chǎn)生熱量及其傳入地層的速率基本上是常數(shù)。

在最佳實施方案中，對加熱部件芯子的阻抗與其橫截面積的組合加以選擇，使每一千米的電阻大約為21到40Ω，每米長度上的產(chǎn)熱能力至少為300w，而且所選用的芯和加熱部件之間總電壓低于約1200v的情況下，應具有得到600至1000℃之間的選定溫度的能力。

加熱部件的芯子最好使用壓實的不導電無機材料粉粒塊絕緣。在最佳實施方案中，這些絕緣物具有的電阻，抗壓強度及導熱率特性至少應大體上與壓實后的純氧化鎂粉粒的性能相當。

在每一所述加熱部件中，包在絕緣導電芯外面的金屬護套最好選用鋼質護套，它具有的直徑和壁厚應能使其成為可卷繞的加熱電纜部件，它應具有至少大體上與所熟悉的具有約1cm直徑、1mm壁厚的316號不銹鋼護套的加熱電纜部件的性能相當?shù)目估瓘姸?，抗蠕度及軟化溫度特性?/p>

由金屬作為護套的加熱電纜部件在電氣和機械兩方面與電力供應設備相連接，包括電源電纜在內。特別要求的是，為使細長的部件能進入套筒內，加熱元件和供電電纜兩者都是可卷繞的電纜，而且將它們纏繞在繞線裝置上。

在實施本發(fā)明時，加熱部件被放置在待加熱地層區(qū)間附近，并應避免與該地層處流入或流出的流體相接觸。這時放置的加熱部件可用來把該地層加熱到600至1000℃之間的選定溫度上。因為不與流動的流體接觸及加熱狀態(tài)下的高溫，由加熱部件所產(chǎn)生的幾乎全部熱量都可以從加熱部件輻射到流體不能通過的材料上，而且可通過這些材料及鄰近的地層進行傳導，只有少量熱量因熱對流過程從加熱部件處散失掉，在那里，流體的分子變熱，然后離開并帶走熱量。

實現(xiàn)這種加熱部件絕緣的最好方法是把它們包上流體不能透過的材料。比如是套管的管壁，該套管在加熱器下部的端部用密封線或焊接法封閉，或者使該套管伸到所加熱區(qū)間的下面，并且用水泥填封和/或連接一個節(jié)制閥，套管底部的水泥封蓋或類似的東西應位于離加熱器足夠遠的地方，以避免因熱感應使水泥產(chǎn)生裂縫。

現(xiàn)在，將參照附圖對本發(fā)明作詳盡的說明，在附圖中：

圖1表示安裝在套管內的本發(fā)明加熱器。

圖2為本發(fā)明的帶有護套的加熱部件的三維示意圖。

圖3圖4顯示適用于本發(fā)明的銅和鋼護套電纜的接點。

圖5是本發(fā)明中的一對加熱導體部件下端互相連接的三維裝配示意圖。

圖6和圖7為適用于本發(fā)明的電源電路原理圖。

圖8是本發(fā)明所選用的將加熱器安裝在套管內的方法的示意說明圖。

迄今為止，就申請者所知，關于如何實現(xiàn)長度在大約60米以上，加熱速率大于300w/m，且加熱溫度等于或接近于大多數(shù)材料的軟化或熔化溫度的這個問題多年來未能得到解決。然而，本技術人現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，這樣的問題能夠合理地得到解決，方法是使用一種電加熱器，該加熱器為上面所描述的部件的組合。

例如，另外一種更類似于先有技術中介紹的不同結構設置特征的加熱器，當在450℃加熱時，大約在兩天內就失效了。與此不同的一種可卷繞的加熱器結構由具有兩個平行的316號不銹鋼帶的加熱部件組成，每個鋼帶尺寸是寬度約2.5cm，厚度約為0.15cm。沿著加熱器長度方向每隔1米放置小型耐熱的電絕緣器來分隔加熱元件。這樣的結構可提供一種可卷繞的加熱器，在長度大于60米時，其制造較為經(jīng)濟，且在加上不足1200伏特的電動勢時能夠產(chǎn)生330w/m以上的功率。

這種結構的加熱器用市場上可買到的專為油井使用而設計的耐熱型水泥粘接在一個敞開的鉆孔中，期望這種水泥使加熱元件和從周圍地層中流入或流出的流體保持非接觸狀態(tài)。但當試用時，這個加熱器又很快失效了，原因是地下水通過裂縫透過了水泥。盡管這些水蒸發(fā)了，但它仍會留下一些鹽沉積物，它最終會形成構成導電通路的鹽橋，由于短路或化學誘發(fā)的腐蝕或者兩者同時的作用，使該加熱器失效。簽于這一點，看來在含碳氫化合物的結構中，這樣的一種加熱器將會迅速失效，即使在無水情況下，也會由于產(chǎn)生積炭及隨之產(chǎn)生的導電元件短路而失效。

然而，一種根據(jù)本發(fā)明所制造的長度為6米的加熱器，其外面用底部封接的套管套上，該加熱器加熱到600℃時，成功地工作了6個月。

在本發(fā)明的最佳實施例中，由鋼作為護套的加熱元件電纜的上孔端被接到類似方法絕緣的鋼護套熱穩(wěn)定電纜上，它包括一種電纜芯，其橫截面積與電阻的比值，使其能在以相當?shù)偷乃俾十a(chǎn)生熱量時根據(jù)所選擇的電動勢傳導流過加熱元件的電流。這種熱穩(wěn)定“低溫段”電纜最好至少接到最靠近加熱元件電纜表面位置的端部（即“上孔端”），并且在鉆孔中延伸足以到達“低溫”部位的距離，該“低溫”部位的溫度明顯低于加熱區(qū)的溫度及供電電纜中結構材料的軟化點溫度。在這樣的低溫部位，低溫段電纜最好接到電源電纜上。這種電源電纜最好帶銅護套，用無機材料絕緣和并帶有銅芯且應有足夠大的截面面積，使其在提供于加熱區(qū)中產(chǎn)生選定溫度所需電流時，只產(chǎn)生不明顯的熱量。

在本發(fā)明中，電纜中無機絕緣材料和金屬護套將導電芯子包住，芯子連接處最好用長度較短的金屬套管套住，套管套住芯子被焊接在一起（或為其它的電連接法）。這種電連接應保證接點電阻至少和所連接的部位低電阻電纜芯電阻一樣低。此外，最好把一種絕緣粉粒性材料擠壓在芯子連結點周圍，這種材料的電阻性，抗壓強度和熱傳導率等特性至少應大體上與電纜絕緣材料相等。

圖1表示出了含有井筒2的井1，它穿過“表土”層，及待加熱地層區(qū)域的區(qū)域3、4和5。井筒2的底部裝有流體不能通過的檔板6，如焊接的擋板或用水泥漿灌（未表示出），比如用熱穩(wěn)定但導熱的水泥。

用于本工藝中的套管整體結構應提供確保鉆孔內所產(chǎn)生的幾乎全部熱量用于周圍地層的傳導加熱。這可通過阻止周圍地層和加熱元件間任何流體流動來實現(xiàn)。加熱元件用一種在加熱元件下面封住的不可滲透的壁包住，比如井套管。隔斷加熱元件與鄰近地層中流入或流出的接觸，使它們處在基本上不因加熱流體移動而傳遞熱的環(huán)境中。因此，加熱器產(chǎn)生的熱量從井的鉆孔中排出的速率基本上被限在與套管加熱區(qū)相鄰地層的導熱律的程度上。

對該結構從上到下觀察就可以知道，加熱器組件由從繞線筒8插入套管的一對可卷繞電源電纜7組成。最合適的可卷繞電纜由銅導體組成，用緊密壓實的氧化鎂粉對其進行絕緣，在絕緣體的四周包的銅護套;可從BICC電纜有限公司（BICCPyrotenoxLtd）得到的MI型電源電纜就可作為這種電纜。

圖2表示了一種其周圍包有壓實的無機絕緣材料的導電芯束的最佳結構設置，絕緣材料外面包有金屬護套。導電芯10包有壓實的環(huán)狀無機絕緣材料11，其外面包有金屬護套12。為用于本發(fā)明護套的直徑和厚度最好小到能提供一種“可卷繞”的電纜，即該電纜能夠方便地卷繞在繞線筒上及從線筒上展開，而不會弄皺護套或發(fā)生絕緣材料重新分布的現(xiàn)象。電纜內導電芯束的直徑應可以改變，以便在產(chǎn)生較大或較小熱量時電纜中能通過不同大小的電流。

如圖1所示，接頭9把電源電纜7接到熱穩(wěn)定“低溫段”電纜13上。電纜13在加熱器系統(tǒng)的“加熱區(qū)”上方提供了低溫區(qū)（接頭9的細節(jié)示于圖3中）。電源電纜及與它相連接的低溫段電纜13最好是具有如圖2所示結構的可卷繞電纜。各低溫段電纜13均有其直徑與電源電纜直徑相近但由鋼構成的護套，它最好是或基本上等效于不銹鋼，如316號不銹鋼。相對于電源電纜，低溫段電纜13的導體或芯子最好具有較小的橫截面積，但要大到足以使低溫段電纜能夠傳送加熱區(qū)所需的滿負荷電流而不產(chǎn)生或傳送足以損壞電源電纜的銅或其他護套、或電源電纜和低溫段電纜接到一起的接點的熱量。這就形成了溫和但不太熱的低溫區(qū)，這樣從加熱區(qū)溫度會逐步降低。

在接點14處，低溫段電纜13被接到中速加熱部件電纜15上（接點14的細節(jié)示于圖4中。）。在中速加熱電纜15中，芯子，比如是銅芯的橫截面積應顯著地小于低溫段電纜13的芯子橫截面積。在各電纜15中，導電芯子的橫截面積與其電阻之間的關系最好使各電纜15均可產(chǎn)生約600到1000℃之間的選定溫度，同時根據(jù)所選用的芯子與護套間電磁場電動勢，以高于大約330w/m的速率進行加熱，而芯子和護套間的這個電動勢不應大于1200伏特（擊穿電壓）。當然，在需要時，沿著不同地層的給定段加熱電纜定段加熱電纜可包括較高或較低的多級加熱速率。

在接點16處，中速加熱電纜15與最高速率加熱電纜17相接（相對于所說明的情況）。電纜15和17以及接點16和18的結構是相同，不同點是電纜17含有具有較小橫截面積的導電芯，以便根據(jù)給定的電動勢以高于電纜15之中等速率的速率產(chǎn)生熱量。

接點18把最高速率加熱電纜17接到中等速率加熱電纜19上。接點18可與接點16相同，而電纜19可與電纜15相同。

在端部接點20，電纜19的導電芯子在一個腔內被焊接在一起，在該腔室的它們是電絕緣的（端部接點20的細節(jié)示于圖5中）

端部接點20以機械方法接到結構支撐部件21上，部件21加有沉棒22。安裝支撐部件21是為了借助于間隔設置的機械連接托架23，對所有的電源電纜和加熱電纜部分起豎直方向的支撐作用。

在圖1所示的情況中，待加熱的地下地層包括具有不同的導熱率的區(qū)域3和5，區(qū)域3和5具有相近的導熱率，但區(qū)間4的導熱率卻高很多。

如本技術領域的技術人員所知道的，地下地層某一區(qū)間內的異常層或區(qū)域的存在和位置可以利用許多已知的方法檢測出來。例如使充有鉆井泥漿一類流體的井達到溫度平衡，在此之后，就可在流體和或相鄰巖石的內部測定溫度隨深度變化特性曲線。這樣的溫度特性曲線表示了熱導率和沿靠近井的地層區(qū)間的深度關系的特性。密度曲線，聲速曲線和電導率曲線，井周圍地層成分隨深度的變化曲線，以及類似的測量也可以被用來確定待加熱地層區(qū)間的井附近部分的導熱率特性曲線。如同已知道的，這樣的確定取決于在和測試工具的最小檢測距離一樣長的間隔內或沿該間隔內存在的平均性質的測量。這樣，沿鉆孔某一區(qū)間隨距離的變化特性曲線通常只反應出沿著長度約為0.6到3米或稍長距離的特性平均值。

如圖1所示，當待加熱地層的區(qū)間內包含有較高導熱率區(qū)時（如區(qū)間4），這種異常應該得到補償，比如接上一段直徑較小的電纜，如電纜17?；蛘哂昧硪环N方法，或附加地把至少一段附加加熱電纜，（它可以和電纜15有相同的芯橫截面積和加熱速率）沿高導熱率區(qū)間（如區(qū)間4）放置。這樣的調整應相應于相鄰地層的變化導熱率來改變加熱電纜芯的總橫截面積，以使在所有對著該地層的點處發(fā)熱速率都大致相同。

當不均勻區(qū)間的加熱要持續(xù)較長的時間時，最好在開始加熱時使用本型號的電加熱器，其中沿高導熱區(qū)（如區(qū)間4）的相對加熱速率沒有被增加到和該地層相對應的導熱率一樣高的程度，在高導層中的加熱速率下降到整個待加熱區(qū)間的平均導熱率以下。然后，在經(jīng)過相對于總加熱時間是不顯著的，一段時間后通過例如安裝附加加熱電纜來補充原已安裝的加熱電纜輸出，沿高導熱區(qū)的加熱速率就會增加。

如果待加熱區(qū)間含有異常的低導熱率區(qū)間，則該區(qū)間應跨接一段熱穩(wěn)定輸電電纜，如電纜13，以便得到與低導熱率相匹配或補償?shù)囊粋€減小的產(chǎn)熱速率，以使溫度增加的趨勢（由鉆孔中熱量的緩慢散發(fā)引起）不會引起不需要的溫度上升。至少應使用一根熱穩(wěn)定電力傳輸電纜，例如具有較大芯橫截面積的電纜13來把加熱電流傳過某一低速加熱區(qū)間。

現(xiàn)在考慮本發(fā)明的一種銅芯和熱電纜。當芯直徑為常數(shù)時，單位長度的電阻也是常數(shù)。在均勻的環(huán)境中，該電纜沿其整個長度以同樣的速率產(chǎn)熱。但是，在沿著其導熱率低于平均值的某一地層區(qū)間的井鉆孔內，沿這一層的溫度要上升，原因是熱量排放的速率比較低。這種溫度增加將使銅芯的電阻增大，從而使加熱速率增加。這樣的位置會成為沿加熱區(qū)方向上溫度加速上升的“熱點”。

根據(jù)本發(fā)明，在上述情況下，該加熱電纜芯的直徑應進行調整以便在開始接近低導熱率地層時具有增大的芯徑。在均勻的地層中這樣調整的部分將以較低的速率加熱，從而得到較低的溫度。但是在鄰近低導熱率地層（已加以適當?shù)恼{整）的鉆孔內，調整部分的加熱速率將隨溫度的增加而增加。然后，在較之鉆孔其它部分稍高些的溫度下，發(fā)熱速率大體上將與鉆孔內其它部分的發(fā)熱速率相等，這時，所產(chǎn)生的熱量開始通過鄰近的導熱率較低的地層排放。

一般來說，在地下正在加熱的地層區(qū)間內導熱率與平均值相差達30%的區(qū)域能夠很容易地得到補償。實現(xiàn)這一點的方法是將加熱電纜的芯子橫截面積加大10～15%，或等效地結合調整加熱電纜芯橫截面積與電阻。沿著地層中某一低導熱率地層，例如比待加熱區(qū)間的平均值低20%，則鄰近加熱器的單位距離總電阻應小于整個區(qū)間的平均值。它應足夠的低，以便在比整個區(qū)間的平均加熱溫度高20%以上的溫度下，沿著低導熱率層的加熱器電阻的熱段增加將使沿該層的加熱速率接近整個被加熱區(qū)間的平均速率。

在本工藝中，從鉆孔內部到被加熱地層內部的溫度梯度是使熱量進入地層的驅動力。這樣，該溫度梯度類似于水驅動過程中作為驅動力的壓強梯度。但在本工藝中，電阻與沿加熱器距離的特性曲線和導熱率與沿被加熱區(qū)間距離的特性曲線間的相互關系提供了一個特殊的有利條件，這個條件是所希望的，然而在水驅動時卻不能得到這個條件。在本工藝中，在低導熱率層中，這種梯度隨加熱器溫度的增加而增加。在水驅動的情況下，盡管也希望增大沿低滲透層的梯度，但還沒有找到任何能做到這一點的方法。在本工藝中，沿低導熱層的增大梯度的出現(xiàn)有助于改進熱量傳入被加熱地層的均勻性。

圖3表示了接點9的細節(jié)。如該圖所示，電源電纜7帶有金屬護套，例如銅護套、其直徑大于以鋼護套的低溫段電纜13的直徑。電纜的中心導體最好用焊接方法連接起來。接點周圍裝有較短的鋼套管30，并且焊接在或加熱后套在電纜7的金屬護套上。套管30，并且焊接在或加熱后套在電纜7的金屬護套上。套管30最好有足夠大的內徑，以便在它和電纜13的鋼套管之間形成足夠大的環(huán)形空間，使之可以容納套在電纜13的護套園周上的較短鋼套管31。在插放短套管31之前，將中心部件10與10a和套管30之間的基本上整個環(huán)形空間用粉粒狀無機絕緣材料填滿，比如用氧化鎂。這樣的材料最好同時放置在中心元件與套管30之間的環(huán)形空間內部和套管30與電纜13的護套之間的空間內部，并且最好通過振搗來壓實粉粒材料塊。套管31也可以推入套管30和電纜13的護套之間的空間，以便使無機粉粒由于其推力而得到進一步壓實。然后，將套管30和31以及電纜13的護套焊接在一起。

圖4表示了接點14的細節(jié)，它代表了鋼護套加熱電纜中其它接點的細節(jié)，如接點16和18。該接點的結構基本上與接點9的情況相同。然而，用例如機械或焊接方法裝上了鋼套管32，它帶有縮小的內徑并套在電纜13的護套園周上的部分32a，套管32還有一個大內徑部分，使得套管32和電纜15的護套之間留有環(huán)形空間。在把中心導體焊接在一起之后，套管部分32a被焊接到電纜13的護套上。套管32和中心導體間的環(huán)形空間填入粉粒狀絕緣材料，把短套管部件33推入以壓實這些材料粉粒，并隨后焊接到電纜15的護套上。

圖5表示了端部接點20的細節(jié)。如同所示，電纜19穿過鋼座20內的孔，以便使它的一小段19a伸進鋼座中央部分中的園柱形開口。電纜的導電芯在焊點34處被焊接在一起，而電纜的護套在焊點35處被焊接到鋼座20上。電纜的中心導體最好用熱穩(wěn)定電絕緣材料包圍，例如用大量的壓實粉粒狀無機物和/或陶瓷材料盤（來顯示），隨后將中心開口封住，例如焊上鋼板（來顯示）。當如圖1所示地通過將加熱器接到細長的圓柱形構件21上以支撐加熱器時，最好沿端部接點20的外側形成溝糟36來與該構件相配合以使端部易于與該構件聯(lián)接。

一般來說，供電元件可包括幾乎任何能使本類型加熱器以較高速率（例如，至少330w/m）進行加熱的交流或直流系統(tǒng)。

圖6和7是用于本類型的加熱器的電源部件的最佳設置圖。如圖6所示，這樣的結構包括次級變壓器TS和雙元加熱器兩組電路中的兩個倒相、并聯(lián)的可控硅整流器（SCRS）。盡管原則上一組SCRS就夠了，但在另一支路使用一組類似的SCRS具有獨特的好處。考查圖7的線路圖，它表示了加熱器和簡化的啟動電路FC。首先，假定SCRS轉向“全啟動”狀態(tài)。加在代表加熱器支路的電阻器AB和AC上的將是480V有效值的交流電，每個加熱器支路得到它的一半。當B點達到240V時，C點為負240V，反過來也是一樣。由于這是平衡系統(tǒng)且兩加熱器支路有相等的電阻，則A點將保持在零伏狀態(tài)或實際上為地電位。加熱電纜護套被接到變壓次級TS的接地中心抽頭上。因為A點代表端部20的接接點，所以就實用目的而言，該接點和外殼間的電勢差將為零。這些點電器上互相接觸但沒有任何電流通過。在加熱器兩條支路前方的點上，護套和中央導體間的電勢差增加，并最終達到正或負240V的最大值。

通過采用兩套可控硅整流器和零電壓切換方式，這一狀態(tài)在部分控制下仍能得以保持。采用零電壓切換，電源不是全部導通就是全部斷開。每個反向并聯(lián)線路將從電壓過零點開始導通整個半周。因此，所得的輸出是整周或全波控制。用時間基準或采樣周期實現(xiàn)輸出與時間成比例。在采樣周期內兩個SCR通過的是一周或整數(shù)周。這情況與全部導通無異。

在不導通增量期間，采用第二套可控硅整流器的優(yōu)點才顯示出來要開閉線路中的電流，僅用一條支路中的一對SCRS就可以了。然而，當僅用一對時，加熱器仍聯(lián)接到變壓器的一端，由于該點在+240伏和-240伏之間漲、落，包括A點在內的整個加熱器的電壓也將在+240伏和-240伏之間漲、落。另一方面，在兩個支路中都用可控硅整流器開關時，在可控硅整流器全部斷開期間整個加熱器將在電氣上與變壓器次級斷開，并將保持在線路斷開時最后所處的電位，即零伏電位。

當井內加熱器被放入鉆孔并在約600℃以上的溫度運行時，負截（即重量支撐部件的重量/橫截面積）、熱膨脹和蠕變是三個起重作用的因素，它們決定了加熱器如何定位和如何保持在該位置（相當長的時間）。例如，對于按圖1制造和安裝的加熱器，當中央結構部件21是一根其內徑為1.25cm，外徑為1.75cm的不銹鋼管子時，因鋼和銅兩種金屬的熱膨脹系數(shù)大約為16×10-6cm/cm·℃，一根300米長的加熱段在溫度達到800℃時，將膨脹到約304米長。

當采用圖1所示的設置時，最好為這種膨脹留出空間。加熱器的位置最好這樣配置，以使得在膨脹后其下端承受壓力負載（因為它擱置在鉆孔底部或四周的井壁上），而上端仍懸掛著并承受張力負載，中性點位于中部某處。

由于不銹鋼的蠕變，加熱段將以一定速率伸長。如加到加熱器不銹鋼結構部件上的負載因子是480巴（gar），在700℃時長300米的加熱段將每小時增加0.03cm，或每年增加266cm，或10年增加26.6m（如在此以前它沒有斷裂的話）。

圖8表示了可以消除由于負載、熱膨脹蠕變引起的各種問題的安置步驟，如圖所示，一對加熱電纜（諸如圖1中的電纜15）繞在固定鼓筒上，該加熱電纜長得足以形成伸過被加熱的區(qū)域的螺線：（a）它們的下孔端用加熱器端接器（諸如圖1中的端接器20）相連接。該端接器連接到卷繞導向柱或承載部件（諸如圖1的部件21），（b）它們的上孔端聯(lián)接到繞在電纜卷盤40上的無機物絕緣電源電纜（諸如圖1中電纜7）。繞在加熱電纜的固定鼓筒41受到支承以使它圍繞導向柱21。導向柱21被重錘（即圖1中的重錘22）拉入井筒中。當導向柱21或承載部件下降時，從固定鼓筒41上拉出加熱器電纜圈25，以使它們螺旋圍繞著承載部件。加熱器電纜15僅在它們的端接器20處，連到承載部件21上。

當承載部件21下降時，從固定鼓筒拉出加熱器電纜圈15，并適當使之伸展以能自由地進入井筒43。在這個過程中，當承載部件停止下降時，加熱器電纜圈內的一些張力被釋放。而電纜圈25本身重量有了支承，而剩余的負載實際上為零。當承載部件21恢復下降時，加熱器電纜圈15由下而上相繼脫離井筒壁。

當把加熱器從井中移走時，使加熱器電纜15向上拉的速度比提升承載部件21的速度快些，這使電纜圈從上到下相繼脫離井筒壁，這樣整個組件就可以脫開并取出。

加熱器電纜圈的波長WL或加熱器電纜圈的頻率，即螺旋線的相等部分間的距離，如圖所示，取決于固定鼓筒41的直徑和井筒43的內徑。當電纜圈15的波長約為0.6m時，將電纜圈插入到內徑為6.35cm的305m長的井筒區(qū)段中，電纜的長度需比305米多3.7米。

由于這種加熱器電纜步驟只容許很小的熱膨脹或蠕變，膨脹設置導致的壓力將引起電纜金屬部件伸長。例如，它能引起每0.075cm的電纜的銅或鋼結構部件伸長約0.001cm。由于利用井壁與電纜圈間的摩擦而避免了結構部件上的張力負載，因而不太可能出現(xiàn)蠕變。

本技術人已發(fā)現(xiàn)，雖然銅的熔化點為1080℃，并在低得多的溫度下就會變軟，且在任何溫度下它只有很小的抗蠕變性，但它可構成用于本發(fā)明的載流電纜芯線。當銅芯被銅套內的壓實粉狀無機物絕緣體（諸如氧化鎂）包圍時，該絕緣體如電纜護套將約束并固定住中央銅芯。即使芯線是一根直徑3mm的柱形導線，也能安全地地加熱至800℃以上的溫度。它在800℃的預期壽命可望達到數(shù)年離800℃加熱段約有12米遠的冷段冷段鋼套電纜的一根4.2mm柱形銅芯線，其溫度要低200℃，即低于適用的焊料的液化溫度（在600℃左右）。在銅護套可卷繞電源電纜中，直徑約8.25mm銅芯線能容易地提供高溫加熱段所用的功率，同時僅產(chǎn)生少許熱量。

通常，用于本發(fā)明的加熱電纜圈或中央導電體在600℃至1000℃，可包括在800℃時電阻率低于約50mΩ/cm的任何純金屬或合金。特別適合做芯線的材料大體上有基本上純（即至少99%）的銅或鎳（鎳芯線要有較大的有效直徑，在銅芯線直徑為0.3cm時，要用直徑約0.5cm的鎳線），或鉻-銅合金。

因為良導體（諸如銅或鎳）的電阻溫度系數(shù)都相當高，如果加熱器出現(xiàn)了一個熱點，熱點處的電阻率將增大，而較高的電阻率將導致越來越高的溫度。當事實上從加熱元件周圍排除熱量的唯一途徑是通過相鄰的地層傳導走熱量時，沿任何加熱段的長度方向上的任何熱點處的這種溫度上升趨勢自然會被放大。這種地層的導熱率可能低得象耐火磚一樣。因而，在本工藝中，確定緊鄰井的那部分被加熱地層的導熱率分布是很重要的。根據(jù)這一信息，可對加熱段導電芯的總橫截面積加以安排以補償?shù)木植康蛯崧?，以免因此而出現(xiàn)熱點;或補償?shù)木植扛叩貙訉崧?，以免因此使低溫不斷發(fā)展，從而導致沿這些區(qū)段注入的熱量減少。

一般地，適用于本發(fā)明中央重量承載部件或導向柱部件大體上可以是任何金屬管子或鏈，或類似的東西，它能夠同加熱器一起插入井的鉆孔中，以便承載加熱器的重量。在最佳實施方案中，中央重量承載結構部件（如圖1中的部件21），最好是能負載荷的耐熱可卷繞不銹鋼管。這樣的管子的尺寸最好能大體上與井的鉆孔直徑和所采用的加熱器安裝方法相適應。鉆孔最好較少，而加熱器和輸電電纜的安裝最好采用從券盤將它們送入井內的方法。重量承載部件最好采用能卷繞的尺寸，諸如直徑不大于約2.5cm，或壁厚不超過0.3cm。

通過設置帶有用裝上潤滑器的井使穿過用作重量承載部件的耐熱管子的絞線和金屬線的周圍密封，能通過重量承載部件導入熱電偶這樣的測量元件，用以記錄沿被加熱區(qū)段的溫度狀況。此外，通過這種重量承載管底部附近的井口，可把象氮或氬那樣的不活潑氣體注入和/或保持在封閉的井筒（諸如圖1中的井筒2）中，以便使加熱元件被無腐蝕性的空氣所包圍。