початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2292455

Вироблення ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ Термоакустичний СПОСОБОМ

Ім'я винахідника: ВАН ДЕР спікся Александер Майкл (NL)
Ім'я патентовласника: ШЕЛЛ ІНТЕРНЕШНЛ рісерч МААТСХАППІЙ Б.В. (NL)
Адреса для листування: 129010, Москва, вул. Б.Спасская, 25, стор.3, ТОВ "Юридична фірма Городиський і Партнери", пат.пов. С.А.Дорофееву
Дата початку дії патенту: 2002.11.26

Винахід відноситься до засобів вироблення електричної енергії в трубопроводі для транспортування газу або поруч з ним і може бути використано для енергопостачання використовуваного в трубопроводі або поруч з ним обладнання. Спосіб вироблення електроенергії містить наступні операції: забезпечення проходу газу по трубопроводу для транспортування газу уздовж вхідний частини акустичного резонатора, в результаті чого створюється стояча звукова хвиля в резонаторі; забезпечення проходу текучого середовища, що знаходиться в резонаторі, через проникне тіло, в якому утворено кілька по суті стаціонарних холодних місць і / або гарячих місць в результаті адіабатичного розширення або стиснення резонуючій текучого середовища; забезпечення термічної зв'язку між термоелектричним пристроєм і, щонайменше, одним із зазначених холодних місць і / або гарячих місць для вироблення електричної енергії. Термоелектричний генератор, який реалізує спосіб, містить акустичний резонатор, який має вхідну частину, виконану з можливістю з'єднання з отвором в стінці трубопроводу для транспортування газу або в стінці обладнання, розташованого усередині трубопроводу, проникне тіло, розташоване в акустичному трубчатом резонаторі, і термоелектричне пристрій для вироблення електричної енергії. Винахід направлено на підвищення коефіцієнта корисної дії пристрою для вироблення енергії без обмеження потоку, поточного по трубопроводу.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до генератора для вироблення електричної енергії і способу вироблення електричної енергії в трубопроводі для транспортування газу або поблизу від трубопроводу для транспортування газу.

Трубопроводи для транспортування газу можуть бути розташовані у віддалених місцях, таких як зона забою в газовій продуктивної свердловині, або під водою і / або під землею, або в зонах без надійного постачання електричної енергії, таких як зони у відкритому морі або ненаселені території.

З патенту США 6150601 відома вироблення електричної енергії в ліфтовій колоні для видобутку газу в зоні забою свердловини за допомогою термоелектричного пристрою, що приводиться в дію за рахунок температурного градієнта свердловини, при цьому зазначений градієнт можна отримати за допомогою розміщення кошти для обмеження потоку в ліфтовій колоні, в якому газ розширюється і охолоджується за рахунок адіабатичного розширення. Недоліком відомої системи є те, що обмеження потоку призведе до зменшення кількості видобутого газу, і те, що газ охолоджується тільки на кілька градусів Цельсія, якщо тільки засіб для обмеження потоку не буде великим, і дуже високі, наприклад, надзвукові швидкості газу досягаються в трубці Вентурі, і в даному випадку трубка Вентурі створюватиме велике обмеження потоку і буде піддаватися зношування з високою швидкістю.

У патенті США 6011346 розкрито інший свердловинний генератор для вироблення енергії, який містить п'єзоелектричний елемент, який деформується за рахунок перепаду тисків в трубці Вентурі. Недоліком цього відомого генератора для вироблення енергії є те, що п'єзоелектричні елементи мають низьку вихідну потужність, так що його ефективність є низькою.

Мета винаходу полягає в частковому усуненні недоліків відомих систем для вироблення енергії і в створенні Термоакустичний генератора для вироблення енергії, який має більш високу ефективність (ККД) в порівнянні з відомими генераторами і який не вимагає використання засобу для обмеження потоку в трубопроводі для транспортування.

Короткий виклад суті винаходу

Спосіб відповідно до винаходу включає наступні операції:

• забезпечення проходу газу по трубопроводу для транспортування газу уздовж вхідний частини акустичного резонатора, в результаті чого створюється стояча звукова хвиля в резонаторі;
• забезпечення проходу текучого середовища, що знаходиться в резонаторі, через проникне тіло, в якому утворено кілька по суті стаціонарних холодних місць [зон переохолодження] і / або гарячих місць [зон перегріву] в результаті адіабатичного розширення або стиснення резонуючій текучого середовища;
• забезпечення термічної зв'язку між термоелектричним пристроєм і, щонайменше, одним із зазначених холодних місць і / або гарячих місць для вироблення електричної енергії.

Проникне тіло може являти собою ряд покладених у вигляді стопи пластин, які розташовані на заздалегідь заданих відстанях один від одного.

Слід зазначити, що в патентах США 4625517 і 5456082 розкриті Термоакустичний пристрої з проникними тілами, освіченими у вигляді ряду розташованих певним чином стрижнів або пластин, які можуть бути використані в способі і генераторі відповідно до винаходу.

Термоелектричне пристрій може містити термопару, яка може утворювати частину термоелектричного елемента (елемента Пельтьє).

Крім того, ряд перетворювачів акустичних сигналів може бути розташований в трубопроводі для транспортування газу або поруч з трубопроводом для транспортування газу, при цьому зазначені перетворювачі визначають характеристики стоячій звукової хвилі в трубопроводі для транспортування газу, поширюваної від вхідної частини акустичного резонатора. Акустичні перетворювачі можуть являти собою мікрофони, які перетворюють різниці фаз акустичного сигналу на різних відстанях від зазначеної вхідної частини в електричний, волоконно-оптичний або інший сигнал, який передається в систему моніторингу потоку, що перетворює вимірювану або виміряні різницю або різниці фаз і / або інші характеристики звукового або звукові сигнали або сигналів в показник, що характеризує швидкість потоку газу в трубопроводі для транспортування газу.

Відповідно, енергією для мікрофонів служить електроенергія, що виробляється термоелектричним пристроєм, і мікрофони перетворять акустичний сигнал в імпульсний цифровий (дискретний) акустичний, оптичний, електричний або інший сигнал. Система моніторингу потоку може бути з'єднана з пристроєм для регулювання потоку, яке забезпечує регулювання швидкості потоку газу в трубопроводі для транспортування в залежності від відхилення контрольованої швидкості газу від опорного значення.

Винахід і відноситься до термоелектричного генератора для вироблення енергії, призначеному для вироблення електричної енергії в трубопроводі для транспортування газу або поблизу від трубопроводу для транспортування газу. Генератор для вироблення енергії відповідно до винаходом містить акустичний резонатор, який має вхідну частину, виконану з можливістю з'єднання з отвором в стінці трубопроводу для транспортування газу або в стінці обладнання, такого як роботизовані пристрій, свердловинний зонд для каротажу або інструмент для контролю і / або чищення , розташований всередині трубопроводу, проникне тіло в акустичному трубчатом резонаторі, яке в процесі використання, щонайменше, частково охолоджується або нагрівається в результаті адіабатичного розширення або стиснення резонуючій текучого середовища, і термоелектричне пристрій, який виконано з можливістю з'єднання, щонайменше, з одним холодним місцем і / або гарячим місцем, утвореним в процесі використання в проникному тілі, для вироблення електричної енергії.

ОПИС кращому варіанті ВИНАХОДИ

Винахід буде описано більш детально з посиланням на креслення, який показує схематичне подовжній перетин ліфтової колони в газовій свердловині, яка забезпечена Термоакустичний генератором для вироблення енергії відповідно до винаходу. Як показано на кресленні, потік природного газу 1 проходить вгору по ліфтовій колоні 2 до гирла свердловини (непоказаних) на поверхні землі. Термоакустичний генератор 3 для вироблення електричної енергії розташований в кільцевому просторі 4 між ліфтової колоною 2 і обсадної колоною 5 свердловини, яка закріплена шляхом цементування в підземному пласті 6. Генератор 3 для вироблення енергії містить кільцевої акустичний резонатор 7, який має одне або кілька вхідних отворів 8, які утворені отворами або кільцями в стінці ліфтової колони 2. Кільцевій резонатор 7 має закриту верхню частину 18, і проникне тіло 9 розташоване в трубчастому резонаторі 7 поруч з верхньою частиною 18.

Кільцевій термоелектричний перетворювач 10 змонтований поряд з проникним тілом 9. Перетворювач 10 утворений за допомогою термоелектричного елемента 11, що включає в себе біметалеві або напівпровідникові гальванічні пари, які виробляють електричну енергію в результаті перепаду температур між проникним тілом 9 і іншими елементами свердловини, який обумовлений охолодженням проницаемого тіла в результаті адіабатичного розширення газу в резонаторі 7, викликаного резонуючій звуковою хвилею в резонаторі 7. Поглинання тепла в проникному тілі 9 може призводити до зниження температури більш ніж на 50 ° С. Таким чином, охолоджена сторона термоелектричного елемента 10 піддається відведення тепла з боку проницаемого тіла, а інша гаряча (нагріта) сторона термоелектричного елемента може бути забезпечена провідниками 11 тепла, які створюють термічну "мостикову" зв'язок з сусідніми неохолодженими елементами, такими як стінка ліфтової колони 2 і обсадная колона 5 свердловини. Верхній кінець акустичного резонатора 7 і термоелектричний елемент 10 укладені в захисний і теплоізоляційний кожух 19.

Електричні кабелі 12 проходять через кожух 19 і з'єднані з пристроєм для кондиціонування і / або з акумуляторною батареєю і / або зі свердловинним обладнанням з електричним приводом (непоказаних), таким як система моніторингу і / або регулювання потоку газу.

Відповідно, ряд мікрофонів 13 розташований в ліфтовій колоні 2 для визначення частоти і фази звукової хвилі в ліфтовій колоні 2, при цьому зазначена фаза залежить від швидкості потоку 1 газу в ліфтовій колоні 2. Таким чином, сигнал, генерований мікрофонами 13, може бути переданий в пристрій для моніторингу потоку, яке перетворює вимірювану частоту в показник, що характеризує швидкість газу. Пристрій для моніторингу потоку може бути розміщено на поверхні землі, і сигнал, генерований мікрофоном, може бути переданий на поверхню за допомогою електричного або волоконно-оптичного кабелю або у вигляді посиленого звукового сигналу, або у вигляді електромагнітного сигналу, який передається через стінку ліфтової колони 2.

Слід розуміти, що термоакустичний генератор 3 для вироблення енергії і може бути використаний разом з трубопроводами для транспортування газу, розташованими на поверхні землі або поруч з поверхнею землі, такими як морські (підводні) трубопроводи для транспортування газу і трубопроводи в віддалених зонах, таких як полярні зони і пустелі, де відсутнє належне електропостачання, для постачання електричної енергії необхідного обладнання для моніторингу та регулювання потоку.

Крім того, термоакустичний генератор для вироблення енергії відповідно до винаходу може бути використаний для постачання електричної енергії обладнання, яке використовується всередині трубопроводу для транспортування газу або свердловини, такого як роботизовані пристрій, свердловинний зонд для каротажу або інструмент для контролю і / або чистки, розташований всередині труби . В такому випадку акустичний резонатор може бути утворений всередині корпусу обладнання, і вхідна частина резонатора буде утворена одним або декількома отворами, освіченими в стінці корпусу обладнання, при цьому потік газу проходить навколо корпусу і викликає утворення стоячій звукової хвилі в акустичному резонаторі.

В альтернативному варіанті здійснення термоакустичний генератор для вироблення енергії відповідно до винаходу може функціонувати подібно теплового насосу і може бути з'єднаний з гарячим місцем, утвореним в проникному тілі в результаті адіабатичного стиснення текучого середовища, обумовленого видом резонуючій звукової хвилі в акустичному резонаторі. Термоелектричне пристрій може бути під'єднано між одним або декількома холодними місцями і одним або декількома гарячими місцями, освіченими в проникному тілі в результаті теплових ефектів, що виникають через картини резонуючій акустичної хвилі.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб вироблення енергії в трубопроводі для транспортування газу або поблизу від трубопроводу для транспортування газу, що містить наступні операції: забезпечення проходу газу по трубопроводу для транспортування газу уздовж вхідний частини акустичного резонатора, в результаті чого створюється стояча звукова хвиля в резонаторі; забезпечення проходу текучого середовища, що знаходиться в резонаторі, через проникне тіло, в якому утворено кілька по суті стаціонарних холодних місць і / або гарячих місць в результаті адіабатичного розширення або стиснення резонуючій текучого середовища; забезпечення термічної зв'язку між термоелектричним пристроєм і, щонайменше, одним із зазначених холодних місць і / або гарячих місць для вироблення електричної енергії.

2. Спосіб за п.1, в якому резонатор має кільцеву форму і розташований в забої свердловини навколо ліфтової колони в газовій продуктивної свердловині.

3. Спосіб за п.1, в якому трубопровід для транспортування газу є трубопровід для транспортування газу, розташований в віддаленому місці, такий як підводний і / або підземний трубопровід, або трубопровід в зоні без споруд і технічних засобів для електропостачання.

4. Спосіб за пп.1, 2 або 3, в якому проникне тіло являє собою ряд покладених у вигляді стопи пластин, розташованих на заздалегідь заданих відстанях один від одного.

5. Спосіб за п.4, в якому укладені у вигляді стопи пластини утворені в кільцевому резонаторі шляхом намотування смуги навколо внутрішньої стінки кільцевого трубчастого резонатора і шляхом розміщення ряду проставок між сусідніми шарами намотаною смуги.

6. Спосіб за п.1, в якому термоелектричне пристрій являє собою термопару, з'єднані між гарячим місцем і холодним місцем проницаемого тіла або між гарячим або холодним місцем проницаемого тіла і елементом, на температуру якого по суті не впливають стоячі акустичні хвилі.

7. Спосіб за п.6, в якому термопара утворює частина термоелектричного елемента.

8. Спосіб за п.1, в якому ряд перетворювачів акустичних сигналів розташований в трубопроводі для транспортування газу або поруч з трубопроводом для транспортування газу, при цьому зазначені перетворювачі визначають характеристики звукової хвилі в трубопроводі для транспортування газу, поширюваної від вхідної частини акустичного резонатора.

9. Спосіб за п.8, в якому акустичні перетворювачі являють собою мікрофони, які перетворюють акустичний сигнал в електричний, волоконно-оптичний або інший сигнал, який передається до пристрою для моніторингу потоку, перетворюючого різниці фаз і / або інші характеристики акустичних сигналів в показник, характеризує швидкість потоку газу в трубопроводі для транспортування газу.

10. Спосіб за п.9, в якому в якості енергії для мікрофонів використовують електроенергію, вироблювану термоелектричним резонатором, і мікрофони перетворять акустичний сигнал в імпульсний цифровий (дискретний) акустичний, оптичний, електричний або інший сигнал.

11. Спосіб за п.8, в якому перетворювачі сигналів включають одну або декілька перезаряджаються акумуляторних батарей, зарядка яких здійснюється за допомогою термоелектричного пристрою.

12. Спосіб за п.9, в якому система моніторингу потоку з'єднана з пристроєм для регулювання потоку, що забезпечує регулювання швидкості потоку газу в трубопроводі для транспортування в залежності від відхилення контрольованої швидкості газу від опорного значення.

13. Термоелектричний генератор для вироблення енергії, призначений для вироблення електричної енергії в трубопроводі для транспортування газу або поблизу від трубопроводу для транспортування газу, що містить акустичний резонатор, який має вхідну частину, виконану з можливістю з'єднання з отвором в стінці трубопроводу для транспортування газу або в стінці обладнання , розташованого усередині трубопроводу, проникне тіло, розташоване в акустичному трубчатом резонаторі, яке в процесі використання, щонайменше, частково охолоджується або нагрівається в результаті адіабатичного розширення або стиснення резонуючій текучого середовища, і термоелектричне пристрій, виконаний з можливістю з'єднання, щонайменше, з одним холодним місцем і / або гарячим місцем, утвореним в процесі використання в проникному тілі, для вироблення електричної енергії.

Версія для друку
Дата публікації 17.02.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів