(11)	026872 (13) B1	Разделы: A B C E F G H
(21)	201300018
(22)	2011.06.15
(51)	F16L 55/103 (2006.01) G05D 23/19 (2006.01)
(31)	61/397,759; 61/399,746; 61/517,070
(32)	2010.06.15; 2010.07.16; 2011.04.12
(33)	US
(43)	2013.08.30
(86)	PCT/US2011/001083
(87)	WO 2011/159355 2011.12.22
(71)	(73) БАЙОФИЛМ ИП, ЛЛЦ (US)
(72)	Врэй Дэниел Х., Врэй Роберт Й., Кутбётс Генри (US)
(74)	Стояченко И.Л. (RU)
(54)	СПОСОБЫ, УСТРОЙСТВА И СИСТЕМЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ИЗ ТЕПЛОПРОВОДЯЩЕГО МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ТРУБОПРОВОДА

(57) 1. Устройство передачи тепла для модуляции тепловой энергии жидкости в теплопроводящем трубопроводе, включающее

устройство для инжекции криогенной жидкости, которое впрыскивает криогенную жидкость через инжектор в протекающую в трубопроводе жидкость; причем криогенная жидкость выбирается из жидкого азота, жидкого кислорода, жидкого гелия, жидкого неона, жидкого метана, сжиженного природного газа, жидкого аргона, жидкой закиси азота, сжиженного углекислого газа или их комбинации;

теплообменник типа труба в трубе, через который может протекать жидкий хладагент, где внутренняя труба теплообменника образует внутреннюю стенку и является либо частью трубопровода, либо окружает часть трубопровода, а внешняя труба образует внешнюю стенку теплообменника, причем область между внутренней стенкой и внешней стенкой заполнена частицами, наполнителями, тюнингами, шавингами, таблетками или бусинами из теплопроводящего металла, где по крайней мере часть частиц, наполнителей, тюнингов, шавингов, таблеток или бусин из теплопроводящего металла находится в тепловой взаимосвязи по меньшей мере с частью трубопровода; причем расстояние между внутренней и внешней стенками составляет приблизительно от 0,05 до 500 дюймов, либо приблизительно от 10 до 500% внутреннего диаметра теплообменника; причем теплообменник выполнен с возможность подачи жидкого хладагента в область теплообменника, содержащую частицы, наполнители, тюнинги, шавинги, таблетки или бусины из теплопроводящего металла, причем устройство инжекции расположено выше по течению относительно теплообменника.

2. Устройство по п.1, дополнительно включающее вспомогательный инжектор для впрыскивания некриогенного материала в жидкость, находящуюся в трубопроводе.

3. Устройство по п.1 или 2, в котором частицы, наполнители, тюнинги, шавинги, таблетки или бусины включают теплопроводящий металл, выбранный из меди, латуни, бериллия, кадмия, кобальта, хромоникелевой стали, золота, серебра, иридия, железа, свинца, магния, молибдена, никеля, платины, олова, цинка, углеродистой стали, нержавеющей стали и любой комбинации или сплава этих веществ.

4. Устройство по любому из пп.1-3, в котором теплообменник дополнительно включает один или более нагревающих каналов, которые проходят через теплообменник по всей его длине или по части его длины, при этом

нагревающие каналы выполнены таким образом, чтобы содержать жидкость; или

нагревающие каналы выполнены таким образом, чтобы содержать один или более нагревательных элементов.

5. Устройство по п.4, где нагревательный элемент выбран из нагревателя до температуры Кюри, нагревателя с ограничением температуры, источника тепла, представляющего собой проводник в трубопроводе, ленточного нагревателя, полосы для нагревания, имеющей высокое сопротивление, керамического нагревателя с положительным температурным коэффициентом, толстого пленочного керамического нагревателя, провода высокого сопротивления или устройства для нагревания с лентой высокого сопротивления.

6. Устройство по любому из пп.1-5, в котором хладагент включает криогенную жидкость, жидкий растворитель или их комбинацию, где криогенная жидкость выбрана из жидкого азота, жидкого кислорода, жидкого гелия, жидкого неона, жидкого метана, сжиженного природного газа, жидкого аргона, жидкой закиси азота, жидкой двуокиси углерода или их комбинации.

7. Устройство по любому из пп.1-6, где теплообменник дополнительно включает

первую пластину 3, имеющую отверстие, через которое может проходить первый конец внутренней трубы 2, причем пластина 3 прикреплена к первому ее концу и образует первый конец теплообменника;

вторую пластину 4, имеющую отверстие, через которое может проходить второй конец внутренней трубы 2, причем пластина 4 прикреплена ко второму ее концу и образует второй конец теплообменника;

впускное отверстие 12 для введения хладагента в теплообменник;

выходное отверстие 13 для удаления хладагента из теплообменника.

8. Устройство по п.7, дополнительно включающее теплопроводящие ребра, находящиеся в тепловой связи с трубопроводом 2, где

ребра расположены радиально по отношению к трубопроводу 2; или

ребра расположены продольно вдоль трубопровода 2; или

ребра расположены радиально и продольно по отношению к трубопроводу 2;

ребра сконфигурированы таким образом, чтобы иметь одинаковую длину; или

ребра сконфигурированы таким образом, чтобы обладать двумя или больше различными длинами;

ребра могут быть зубчатыми, или перфорированными, или иметь обе этих особенности.

9. Устройство по п.7 или 8, в котором впускное отверстие 12 включает входной трубопровод, присоединенный к 2 или больше отверстиям в теплообменнике, чтобы распределить хладагент к двум или больше местам инжекции в теплообменнике.

10. Устройство по п.9, в котором входной трубопровод, присоединенный к двум или больше отверстиям в теплообменнике, распределяет хладагент к

двум или больше местам инжекции, радиально расположенным в теплообменнике; или

двум или больше местам инжекции, продольно расположенным в теплообменнике; или

двум или больше местам инжекции, продольно расположенным в теплообменнике, и к двум или больше местам инжекции, аксиально расположенным в теплообменнике.

11. Устройство по любому из пп.1-10, дополнительно включающее дефлектор, который модулирует поток хладагента внутри теплообменника.

12. Устройство по любому из пп.1-11, дополнительно содержащее одно или более устройств контроля тепла, расположенных по пути потока хладагента через теплообменник.

13. Система для удаления тепловой энергии из теплопроводящего трубопровода, содержащего жидкость, включающая

устройство передачи тепла по любому из пп.1-12;

систему управления, выполненную с возможностью регулирования отвода тепла от трубопровода с помощью устройства передачи тепла, при этом система управления содержит один или более дозирующих клапанов для регулировки потока хладагента через теплообменник.

14. Система по п.13, дополнительно содержащая

подающий контур, соединенный с модулем подачи жидкого хладагента для обеспечения потока жидкого хладагента к теплообменнику;

выходной контур, включающий выходную трубу для удаления жидкого хладагента из теплообменника после того, как он абсорбировал тепловую энергию из трубопровода.

15. Система по п.13 или 14, дополнительно включающая модуль подачи криогенной жидкости, который подает криогенную жидкость в устройство инжекции криогенной жидкости.

16. Система по любому из пп.13-15, дополнительно включающая средства теплоизоляции для теплоизоляции теплообменника и по крайней мере части трубопровода с одной или с обеих сторон от точки крепления теплообменника от окружающей среды.

17. Система по любому из пп.13-16, дополнительно включающая один или больше чем один нагревательный элемент, расположенный вдоль пути выходного контура.

18. Система по любому из пп.13-17, дополнительно включающая насос для прокачивания хладагента через теплообменник.

19. Система по любому из пп.13-18, дополнительно включающая компьютерный модуль с компьютерным процессором.

20. Система по любому из пп.13-19, дополнительно включающая устройства, обеспечивающие контроль тепла и расположенные внутри теплообменника или вдоль трубопровода.

21. Система по любому из пп.14-20, дополнительно включающая контур рециркуляции, который направляет жидкий хладагент из системы после того, как он поглотил тепловую энергию из трубопровода, в систему охлаждения, которая забирает поглощенную тепловую энергию от жидкого хладагента и рециркулирует хладагент назад к модулю подачи хладагента.

22. Система по п.21, в которой система охлаждения, которая удаляет из жидкого хладагента поглощенную тепловую энергию и рециркулирует хладагент назад к модулю подачи хладагента, включает

замкнутую систему охлаждения; или

систему охлаждения до ультранизких температур, или компрессор, конденсатор, сушилку фильтра и теплообменник; или

поршневой компрессор, ротационный компрессор, шнековый компрессор, компрессор спирального типа или комбинацию любых из этих компрессоров.

23. Система по любому из пп.13-22, дополнительно включающая

один или более дозирующих клапанов регулирования расхода для контроля или модуляции потока жидкого хладагента через теплообменник, или потока криогенной жидкости к устройству инжекции криогенной жидкости, или обоих потоков;

компьютерный модуль с компьютерным процессором, где компьютерный модуль находится в связи с одним или больше дозирующим клапаном регулирования расхода и управляет работой одного или больше дозирующего клапана регулирования расхода системы.

24. Способ временного предотвращения движения жидкости в трубопроводе с помощью устройства передачи тепла по любому из пп.1-12, присоединенного к трубопроводу таким образом, чтобы оно находилось в тепловом контакте по крайней мере с одной частью трубопровода, включающий введение хладагента в теплообменник и впрыскивание криогенной жидкости в жидкость, находящуюся в трубопроводе; причем впрыскивание криогенной жидкости в жидкость из трубопровода снижает температуру жидкости из трубопровода до того, как она вступает в контакт с областью трубопровода, к которой присоединено устройство передачи тепла; причем устройство передачи тепла и инжекция криогенной жидкости удаляют такое количество тепловой энергии, чтобы заставить жидкость в трубопроводе сформировать пробку, препятствующую движению жидкости по трубопроводу.

25. Способ по п.24, в котором способ дополнительно включает как стадию повышения температуры устройства передачи тепла с тем, чтобы оно передало тепловую энергию трубопроводу, таким образом расплавляя по меньшей мере часть замороженной пробки и восстанавливая поток жидкости через трубу.

26. Способ по п.24 или 25, в котором

трубопровод включает эксплуатационную трубу, расположенную в нефтяной скважине, а жидкость представляет собой нефть;

инжекция криогенной жидкости в нефть снижает температуру нефти прежде, чем она войдет в контакт с областью эксплуатационной трубы, к которой присоединено устройство передачи тепла.

27. Способ по любому из пп.24-26, где устройство передачи тепла содержит вспомогательный инжектор, который впрыскивает композицию, включающую шунтирующую жидкость, или поверхностно-активное вещество, или их комбинацию в жидкость, при этом поверхностно-активное вещество представляет собой анионное, катионное, цвиттерионное, неионное или кремнийорганическое поверхностно-активное вещество или комбинацию этих веществ, и шунтирующая жидкость включает воду, метанол, этиловый спирт, изопропиловый спирт или смеси этих веществ.

28. Способ по любому из пп.24-27, где жидкость в трубопроводе включает углеводород.

29. Способ по любому из пп.24-28, где жидкость в трубопроводе включает сырую нефть.

30. Способ по любому из пп.24-29, где жидкость в трубопроводе включает природный газ, содержащий алкан, алкен или алкин, или любую их комбинацию.