BR112014006963A2 - dispositivo de transferência de fluidos verticalmente compactáveis - Google Patents

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Chomyn Kyle
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Red Leaf Resources Inc
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Abstract

dispositivo de transferência de fluido verticalmente compactável um dispositivo para transferência de fluido verticalmente compactável (10) pode incluir um conduto de transferência de fluido lateral (12) para transportar um fluido de transferência de fluido através do mesmo e para ser sustentado por partículas (16) compactadas a uma primeira densidade. adicionalmente, o dispositivo (10) pode incluir um tubo de subida de perfuração (14) acoplado a, e em comunicação fluida com, o conduto de transferência de fluido lateral (12). o tubo de subida de perfuração(14) pode ser verticalmente compactável por pelo menos 20%, mantendo a integridade estrutural quando o conduto de transferência de fluido lateral abaixa na medida em que as partículas de suporte (16) se compactam para uma segunda densidade, que é mais elevada que a primeira densidade.

Description

DISPOSITIVO DE TRANSFERÊNCIA DE FLUIDO VERTICALMENTE COMPACTÁVEL
PEDIDO RELACIONADO [001] Este pedido reivindica o beneficio do Pedido Provisório US n°. 61/524.142, depositado em 16 de agosto de 2011, que é aqui incorporado por referência. CAMPO DA INVENÇÃO [002] A presente invenção refere-se geralmente a um aquecimento ou, de outro modo, tratamento de uma massa de subsidência com o uso de condutos e estruturas incorporados para permitir a manutenção da integridade estrutural durante a subsidência. Consequentemente, a invenção envolve os campos de engenharia mecânica e engenharia química. ANTECEDENTES [003] A demanda global e doméstica de combustíveis fósseis continua a aumentar, apesar de aumentos de preços e outras preocupações econômicas e geopolíticas. Assim como a demanda continua a aumentar, a pesquisa e a investigação para encontrar fontes economicamente viáveis adicionais de combustíveis fósseis aumenta correspondentemente. Historicamente, muitos têm reconhecido as vastas quantidades de energia armazenada em depósitos de xisto betuminoso, hulha e areia asfáltica, por exemplo. Entretanto, essas fontes continuam a ser um desafio difícil em termos de recuperação economicamente competitiva. Areias asfálticas canadenses mostraram que tais esforços podem ser frutíferos, apesar de muitos desafios ainda permanecerem, incluindo o impacto ambiental, qualidade do produto, custos de produção e tempo de processo, entre outros.
[004] As estimativas de reservas de xisto betuminoso em todo o mundo variam de dois a quase sete trilhões de barris de petróleo, dependendo da fonte de
2/43 estimativa .
Independentemente disso, essas reservas representam um volume enorme e continuam a ser um recurso substancialmente inexplorado. Um grande número de empresas e investigadores continua a estudar e testar métodos de recuperação de petróleo a partir de tais reservas. Na indústria de xisto betuminoso, os métodos de extração têm incluído chaminés de escombros subterrâneas criadas por explosões, métodos in situ, como método do Processo de Conversão In Situ (PCI) (Petróleo da Shell) e aquecimento dentro de retortas fabricadas de aço. Outros métodos incluem aquecimento de radiofrequência in situ (microondas) , e os processos modificados in situ em que a mineração subterrânea, explosão e retortagem foram combinados para fazer escombros fora de uma formação para permitir uma melhor transferência de calor e remoção do produto.
[005] Entre os processos típicos de xisto betuminoso, todos enfrentam desvantagens nas questões econômicas e ambientais. Nenhum processo atual sozinho satisfaz os desafios econômicos, ambientais e técnicos. Além disso, as preocupações com o aquecimento global dão origem a medidas adicionais para tratar de emissões de dióxido de carbono (CO2) que estão associadas a tais processos. São necessários métodos que realizam a gestão ambiental, mas ainda forneçam a produção de petróleo com boa relação custo/benefício de alto volume.
[006] Abaixo conceitos in situ de solo surgiram com base na sua capacidade para produzir grandes volumes, evitando o custo da mineração. Embora a redução de custos resultante ao se evitar a mineração possa ser alcançada, o método in situ exige o aquecimento de uma formação por um longo período de tempo, devido à condutividade térmica extremamente baixa e elevado calor específico do xisto
3/43 betuminoso sólido. Talvez o maior desafio para a qualquer processo in situ seja a incerteza e potencial de longo prazo de contaminação que pode ocorrer com os aquíferos subterrâneos de água doce. No caso do método de PCI da Shell, uma parede de congelação é usada como uma barreira para manter a separação entre os aquíferos e uma área de tratamento subterrânea. A prevenção de longo prazo da contaminação ainda tem que ser conclusivamente demonstrada e há poucos remédios caso uma parede de congelamento falhe, então outros métodos são desejáveis para tratar esses riscos ambientais.
[007] Um método e sistema que tratam muitos destes problemas são revelados e reivindicados na Patente dos Estados Unidos n° 7.862.705 e intitulada Methods of Recovering Hydrocarbons from Hydrocarbonaceous Material Using a Constructed Infrastructure and Associated Systems, que é aqui incorporada em sua totalidade, a título de referência. Nessa patente, um método de recuperação dos hidrocarbonetos a partir de materiais hidrocarboníferos é revelado incluindo a formação de uma infraestrutura de controle de permeabilidade construída. Esta infraestrutura construída define um volume substancialmente encapsulado. Um material hidrocarbonáceo extraído, como xisto betuminoso, pode ser introduzido na infraestrutura de controle de modo a formar um corpo permeável de material hidrocarbonáceo. O corpo permeável pode ser aquecido por um conduto embutido dentro do corpo permeável suficiente para reformar e remover hidrocarbonetos do mesmo deixando um xisto magro ou outro material de terra. Os hidrocarbonetos removidos podem ser coletados para processanmento adicional, uso no processo como combustível suplementar ou aditivos, e/ou uso direto sem tratamento adicional. O xisto magro ou outro material pode permanecer na infraestrutura.
4/43
A infraestrutura de controle pode incluir paredes impermeáveis completamente alinhadas ou paredes laterais impermeáveis com piso e cobertura praticamente impermeáveis .
SUMÁRIO [008] Um dispositivo de transferência de fluido verticalmente compactável é revelado, o qual pode ser incorporado no interior do material hidrocarbonáceo e usado para extrair os hidrocarbonetos a partir do material hidrocarbonáceo. O dispositivo pode manter a integridade estrutural após a decantação do material hidrocarbonáceo, na medida em que os hidrocarbonetos são liberados. O dispositivo pode incluir um conduto de transferência de fluido lateral para transportar um fluido através do mesmo. O conduto de transferência de fluido lateral pode ser suportado por partículas compactadas a uma primeira densidade. Adicionalmente, o dispositivo pode incluir um tubo de subida de perfuração acoplada a, e em comunicação fluida com, o conduto de transferência de fluido lateral. O tubo de subida pode compactar verticalmente, mantendo a integridade estrutural quando o conduto de transferência de fluido lateral abaixa à medida que as partículas de suporte compactam uma segunda densidade que é mais alta que a primeira densidade. O conduto de transferência de fluido lateral e tubo de subida de perfuração podem circular um fluido de transferência de calor, hidrocarbonetos, gases, ou outros fluidos através do sistema. O sistema pode ser operado como um sistema de transferência de calor, sistema de dispersão de fluido, sistema de coleta e/ou como uma combinação destas operações.
[009] As partículas de suporte podem compreender um material hidrocarbonáceo, como xisto betuminoso ou hulha, embora outros materiais de subsidência possam ser
5/43 usados. Esse dispositivo de transferência de fluido verticalmente compactável pode ser usado para extrair os hidrocarbonetos a partir de material hidrocarbonáceo de forma eficaz. Adicionalmente, o dispositivo pode reduzir ou minimizar o risco de falha estrutural mediante decantação do material hidrocarbonáceo, na medida em que os hidrocarbonetos são liberados.
[010] Foram descritos, e amplamente, os recursos mais importantes da invenção, de modo que a sua descrição detalhada que segue possa ser mais bem compreendida, e de modo de que a presente contribuição para a técnica possa ser mais bem apreciada. Outros recursos da presente invenção irão tornar-se mais claros a partir da seguinte descrição detalhada da invenção, feita com os desenhos e reivindicações anexos, ou poderão ser aprendidos pela prática da invenção.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [011] Os recursos e vantagens da invenção serão aparentes a partir da descrição detalhada que segue, e que, tomada em conjunto com os desenhos anexos, juntos, ilustram os recursos da invenção. Entende-se que estes desenhos descrevem apenas modalidades exemplificadoras e não devem, portanto, ser considerados como limitativos do seu escopo. E, ademais, será facilmente apreciado que os componentes, como genericamente descritos e ilustrados nas figuras aqui descritas, podem ser dispostos e projetados em uma ampla variedade de configurações diferentes.
[012] A Figura IA é uma porção de um dispositivo de transferência de fluido verticalmente compactável, de acordo com um exemplo da presente descrição.
[013] A Figura 1B é o dispositivo de transferência de fluido verticalmente compactável da Figura IA com uma configuração vertical compactada.
6/43
[014] A Figura 2A é uma configuração de
corrugação, descrição. de acordo com um exemplo da presente
[015] A Figura 2B é uma configuração de
corrugação, descrição. de acordo com outro exemplo da presente
[016] A Figura 3A é uma porção verticalmente
compactável de um tubo de subida de : perfuração, de acordo
com um exemplo da presente descrição.
[017] A Figura 3B é a porção do tubo de subida de perfuração da Figura 3A com uma configuração verticalmente compactada.
[018] A Figura 4A é uma configuração de acoplamento para um conduto de transferência de fluido lateral e um tubo de subida de perfuração, de acordo com um exemplo da presente descrição.
[019] A Figura 4B é uma configuração de acoplamento para um conduto de transferência de fluido lateral e um tubo de subida de perfuração, de acordo com outro exemplo da presente descrição.
[020] A Figura 5 é um dispositivo de transferência de fluido verticalmente compactável, de acordo com outro exemplo da presente descrição.
[021] A Figura 6 é um dispositivo de transferência de fluido verticalmente compactável, de acordo com ainda outro exemplo da presente descrição.
[022] A Figura 7 é um dispositivo de transferência de fluido verticalmente compactável, de acordo com ainda outro exemplo da presente descrição.
[023] A Figura 8 é um dispositivo de transferência de fluido verticalmente compactável, de acordo com um exemplo adicional da presente descrição.
7/43 [024] A Figura 9 é um dispositivo de transferência de fluido verticalmente compactável, de acordo com um outro exemplo da presente descrição.
[025] A Figura 10 é um dispositivo de transferência de fluido verticalmente compactável, de acordo ainda com um outro exemplo da presente descrição.
[026] A Figura 11 é um diagrama de blocos que
ilustra o uso de um modelo de computador para otimizar um
projeto de um dispositivo de transferência de fluido, de
acordo com um exemplo da presente descrição.
DESCRIÇÃO DETALHADA [027] Referência será feita agora às modalidades exemplificadoras e a linguagem especifica será aqui usada para descrever as mesmas. No entanto, será entendido que nenhuma limitação do escopo da presente invenção é, assim, destinada. Alterações e modificações adicionais das características inventivas aqui descritas, e aplicações adicionais dos princípios da invenção tal como aqui descritos, que podem ocorrer a um versado na técnica relevante e tendo a posse da presente descrição, devem ser consideradas dentro do escopo da invenção. Além disso, antes de modalidades particulares serem reveladas e descritas, deve ser entendido que esta invenção não está limitada ao processo particular e materiais aqui descritos, como tal, pode variar em algum grau. Deve também ser compreendido que a terminologia usada aqui é usada com o propósito de descrever apenas modalidades particulares e não tem a intenção de ser limitante, na medida em que o escopo da presente invenção irá ser definido apenas pelas reivindicações anexas e seus equivalentes.
[028] Deve-se notar que, como usado neste relatório descritivo e nas reivindicações anexas, as formas singulares um uma e o, a incluem referentes plurais a
8/43 menos que o contexto indique claramente o contrário. Dessa forma, por exemplo, a referência a uma seção de tubo de subida de perfuração inclui uma ou mais de tais seções de
tubo de subida de perfuração e a referência a uma seção do
conduto inclui a referência a uma ou mais de tais seções do
conduto. [029] Ao descrever e reivindicar a presente
invenção, a seguinte terminologia será usada de acordo com as definições estabelecidas abaixo.
[030] Como usado aqui, conduto refere-se a qualquer passagem ao longo de uma distância específica, que pode ser usada para o transporte de materiais e/ou de calor de um ponto para outro ponto. Apesar dos condutos poderem geralmente ser canos circulares, outros condutos não circulares, também podem ser úteis, por exemplo, oblongos, retangulares, etc. Os condutos podem ser vantajosamente usados para transferir calor ao longo das partículas compactadas. De modo geral, os condutos podem também ser usados para transferir fluidos para as partículas compactadas e/ou remover fluidos das partículas compactadas.
[031] Como usado aqui, eixo longitudinal refere-se ao eixo do comprimento ou de linha central do conduto ou passagem.
[032] Como usado aqui, transversal refere-se a uma direção atravessa um plano ou eixo de referência em um ângulo que varia de perpendicular a cerca de 45 graus fora do plano ou eixo de referência.
[033] Como usado aqui, conduto de transferência de fluido lateral refere-se a um conduto incluído em um dispositivo de transferência de fluido verticalmente compactável que é orientado de tal modo que um eixo longitudinal do conduto de transferência de fluido lateral
9/43 esteja em um ângulo que varia + /- 45 graus em relação à horizontal.
[034] Como usado aqui, tubo de subida de perfuração refere-se a um conduto incluído em um dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável que é orientado de tal modo que um eixo longitudinal do riser de perfuração esteja em um ângulo que varia entre + /- 45 graus em relação à vertical.
[035] Como usado aqui, infraestrutura construída refere-se a uma estrutura que é substancialmente completamente sintética, em oposição a paredes de congelamento, paredes de enxofre ou outras barreiras, que são formadas por modificação ou poros de enchimento de uma formação geológica existente. A infraestrutura de controle de permeabilidade construída é com frequência substancialmente isenta de formações geológicas não perturbadas, embora a infraestrutura possa ser formada adjacente ou em contato direto com uma formação não perturbada. A infraestrutura é mais frequentemente formada pelo menos parcialmente de um material de terra e deriva suporte estrutural a partir do grau existente (ou seja, a formação de pisos de infraestrutura ao longo do grau existente). Tal infraestrutura do controle pode ser não fixa ou afixada a uma formação não perturbada por meios mecânicos, meios químicos ou uma combinação destes meios, por exemplo, aparafusado na formação usando âncoras, laços, ou outro hardware adequado.
[036] Como usado aqui, cominutiva refere-se a quebra de uma formação ou massa maior em pedaços. Uma massa cominutiva pode ser friccionada (rubbilized) ou de outro modo quebrada em fragmentos.
[037] Como usado aqui, material hidrocarbonáceo refere-se a qualquer material contendo hidrocarboneto a
10/43 partir do qual os produtos de hidrocarboneto podem ser extraídos ou derivados. Por exemplo, os hidrocarbonetos podem ser extraídos diretamente como um líquido, removidos por meio de extração com solvente, diretamente vaporizados ou, de outra forma, removidos a partir do material. Entretanto, muitos materiais hidrocarbonáceos contêm querogênio ou betume, que é convertido para um produto de hidrocarboneto através de aquecimento e de pirólise. Os materiais hidrocarbonáceos podem incluir, mas não se limita a, xisto betuminoso, areias asfálticas, hulha, linhita, betume, turfa, e outros materiais orgânicos.
[038] Como usado aqui, partícula refere-se a sólidos distintos. Tipicamente, uma partícula pode ter um tamanho de cerca de 0,32 cm (1/8 polegada) a cerca de 1,8 metros(6 pés), embora tamanhos fora desta faixa possam ser adequados. Orientações adicionais e faixas de tamanho mais específicas são estabelecidas adiante.
[039] Como usado aqui, extraído refere-se a um material hidrocarbonáceo ou outro material de terra, que tenha sido removido ou alterado a partir de uma localização estratográfica ou geológica original para uma segunda e diferente localização ou retornado para o mesmo local. Tipicamente, o material extraído pode ser produzido por fricção, esmagamento, detonação de modo explosivo, perfuração ou, de outro modo, remoção do material a partir de uma formação geológica.
[040] Como usado aqui, represamento refere-se a uma estrutura projetada para segurar ou manter uma acumulação de materiais móveis fluidos e/ou sólidos. Um represamento geralmente deriva pelo menos uma porção substancial de fundação e suporte estrutural a partir de materiais de terra. Dessa forma, as paredes de controle nem sempre têm força independente ou integridade
11/43 estrutural além do material e/ou formação de terra sobre o qual são formadas.
[041] Como usado aqui, material magro ou terminologia semelhante refere-se a um material hidrocarbonáceo tratado, como xisto betuminoso, areias asfálticas, e similares, a partir do qual alguns ou todos os hidrocarbonetos foram removidos.
[042] Como usado aqui, corpo permeável referese a qualquer massa de material hidrocarbonáceo cominutivo tendo uma permeabilidade relativamente elevada, que excede a permeabilidade de uma formação sem perturbações sólida da mesma composição. Corpos permeáveis adequados podem ter mais do que cerca de 10% de espaço vazio e tipicamente têm espaço vazio a partir de cerca de 30% a 50%, apesar de outras faixas poderem ser adequadas. A permissão da alta permeabilidade facilita, por exemplo, através da incorporação de grandes partículas de formato irregular, o aquecimento do corpo por meio de convecção como a transferência de calor primário longe dos condutos e no corpo, ao mesmo tempo em que reduz substancialmente os custos associados com esmagamento para tamanhos muito pequenos, por exemplo, abaixo de cerca de 2,54 a cerca de 1,3 cm (cerca de 1 a cerca de 0,5 polegadas).
[043] Como usado aqui, parede refere-se a qualquer recurso construído que tem uma contribuição de controle da permeabilidade para confinamento do material dentro de um volume encapsulado definido, pelo menos em parte pelas paredes de controle. As paredes podem ser orientadas em qualquer forma, como na vertical, embora tetos, pisos e outros contornos que definem o volume encapsulado também possam ser paredes, como usado aqui.
[044] Como usado aqui, substancialmente estacionário refere-se ao posicionamento quase
12/43 estacionário de materiais com um grau de permissão para subsidência, expansão devida ao efeito pipoca, e/ou decantação na medida em que os hidrocarbonetos são removidos a partir do material hidrocarbonáceo de dentro do volume fechado para deixar para trás o material magro. Em contraste, qualquer circulação e/ou fluxo de material hidrocarbonáceo, como encontrado em leitos fluidizados ou retortas rotativas, envolve o movimento e manuseamento altamente significativo de material hidrocarbonáceo. Entende-se que alguns materiais ricos em orgânicos ou ricos em hidrocarbonetos podem resultar em um elevado grau de subsidência (por exemplo, até 80% em alguns casos) e essa subsidência como resultado da decantação é substancialmente estacionária dentro do contexto do presente sistema.
[045] Como usado aqui, substancial quando usado em referência a uma quantificação ou quantidade de um material, ou uma característica específica da mesma, refere-se a uma quantidade que é suficiente para fornecer um efeito que o material ou característica se destina a fornecer. O grau exato de desvio permitido pode, em alguns casos, depender do contexto específico. De modo similar, substancialmente isento de ou similares refere-se a falta de um elemento ou agente identificado em uma composição. Particularmente, os elementos que são identificados como sendo substancialmente isento de são completamente ausentes da composição, ou são incluídos apenas em quantidades que são suficientemente pequenas de modo a não ter nenhum efeito mensurável sobre a composição.
[046] Como usado aqui, cerca de refere-se a um grau de desvio com base no erro experimental típico para a propriedade particular identificada. A latitude que forneceu o termo cerca de dependerá do contexto
13/43 específico e da propriedade particular e pode ser prontamente compreendido pelos versados na técnica. 0 termo cerca de não se destina a expandir ou limitar o grau de equivalentes, que pode ser, de outro modo, fornecido de um valor específico. Adicionalmente, exceto onde especificado em contrário, o termo cerca de deve incluir expressamente exatamente, consistente com a discussão abaixo sobre faixas e dados numéricos.
[047] Como usado aqui, adjacente refere-se à proximidade de duas estruturas ou elementos. Particularmente, os elementos que são identificados como sendo adjacentes podem quer estar em contiguidade ou conectados. Tais elementos também podem estar perto de ou próximos uns dos outros, sem necessariamente se contatar entre si. O grau exato de proximidade pode, em alguns casos, depender do contexto específico.
[048] Concentrações, dimensões, quantidades e outros dados numéricos podem ser aqui apresentados em um formato de faixa. Deve ser entendido que tal formato de faixa é usado meramente por conveniência e brevidade e deve ser interpretado de forma flexível para incluir não apenas os valores numéricos expressamente referidos como os limites da faixa, mas também para incluir todos os valores numéricos individuais ou subfaixas englobadas dentro dessa faixa como se cada valor numérico e subfaixa fossem explicitamente referidos. Por exemplo, uma faixa de cerca de 1 a cerca de 200 deve ser interpretada de modo a incluir não apenas os limites expressamente referidos de 1 e 200, mas também para incluir tamanhos individuais, como 2, 3, 4, e subfaixas, como 10 a 50, 20 a 100, etc.
[049] Como usado aqui, uma pluralidade de itens, elementos estruturais, elementos composicionais, e/ou materiais pode ser apresentada em uma lista comum para
14/43 conveniência. Entretanto, estas listas devem ser interpretados como se cada membro da lista fosse identificado individualmente como um membro separado e único. Dessa forma, nenhum membro individual da tal lista deve ser interpretado como um equivalente de facto de qualquer outro membro da mesma lista unicamente com base em sua apresentação em um grupo comum, sem indicações em contrário.
[050] Quaisquer etapas referidas em quaisquer reivindicações de método ou processo podem ser executadas em qualquer ordem e não se limitam à ordem apresentada nas reivindicações exceto onde especificado em contrário. As limitações de meios-mais-função ou etapa-mais-função só serão usadas onde, para uma limitação de reivindicação especifica, todas as seguintes condições estão presentes nessa limitação: a) meios para ou etapa para são expressamente referidos; e b) uma função correspondente é expressamente referida. A estrutura, material ou ações que suportam os meios-mais-função são expressamente referidos na descrição aqui. Consequentemente, o escopo da invenção deve ser determinado apenas pelas reivindicações anexas e seus equivalentes legais, em vez das descrições e exemplos aqui apresentados.
[051] Um dispositivo de transferência de fluidos verticalmente compactável pode ser enterrado no interior de um corpo permeável de material hidrocarbonáceo extraído, como xisto betuminoso, areias asfálticas, hulha, etc., que está contido no interior de uma inf raestrutura de controle de permeabilidade construída, e a partir da qual os hidrocarbonetos são destinados a serem extraídos. Os produtos de hidrocarbonetos podem ser extraídos pela passagem de um fluido de transferência de calor, como ar quente, gases de escape quentes, vapor d'água, vapores de
15/43 hidrocarbonetos e/ou de líquidos quentes, no interior ou através dos condutos do dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável enterrado para aquecer o material hidrocarbonáceo para níveis de temperatura suficientes para remover os hidrocarbonetos dos mesmos. Para que o processo de extração seja eficaz, pode ser desejável elevar a temperatura do corpo permeável para entre 93°C (200°F) e 482°C (900°F) para iniciar a pirólise. Consequentemente, a temperatura do fluido de transferência de calor no interior do dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável pode ser elevada a temperaturas ainda mais elevadas para manter um fluxo constante de calor distante do fluido de transferência de calor e no interior do corpo permeável.
[052] Os sistemas aqui descritos podem também ser usados em conexão com a liberação de fluido para o corpo permeável e/ou a coleta e remoção de fluidos do corpo permeável. Tais sistemas incluem entradas e/ou saídas de fluido para permitir a transferência de fluido entre o corpo permeável e o sistema de transferência de fluido. Estas entradas e saídas podem ser distribuídas ao longo de condutos laterais e/ou tubos de saída de perfuração.
[053] Foi descoberto que durante os processos de aquecimento e/ou de pirólise, o corpo permeável de material hidrocarbonáceo pode sofrer movimento de subsidência vertical significativo e decantação na medida em que os hidrocarbonetos são liberados para fluir para baixo como um líquido ou para cima, como um gás. A subsidência vertical do corpo permeável pode conferir tensões de cisalhamento transversais para as estruturas enterradas dentro do corpo permeável, levando a uma acumulação de tensões laterais prejudiciais nas paredes e nas juntas dos condutos de aquecimento ou outros condutos. Quando focadas em pontos de
16/43 concentração de tensões localizadas, as tensões induzidas por cisalhamento podem exceder os limites materiais das paredes e juntas do conduto, resultando em uma ruptura que permite que o fluido de aquecimento escape ou, de outro modo, prejudique outras funções designadas do conduto. É desejável, portanto, manter a integridade estrutural do conduto enterrado no interior do corpo permeável de subsidência através da mitigação dos efeitos induzidos por subsidência prejudicial experimentado pelo conduto.
[054] A quantidade de subsidência vertical experimentada pelo corpo permeável pode variar grandemente, dependendo da composição dos materiais hidrocarbonáceos e da sua configuração inicial. A quantidade de movimento vertical da superfície de topo, por vezes, pode variar entre 5% e 80% da altura vertical inicial do corpo, dependendo do tipo de material hidrocarbonáceo. Uma subsidência de 12% a 40% pode ser comum para xisto betuminoso, embora até cerca de 50% possa ser encontrado por algum xisto rico em querogênio. Em um exemplo de xisto betuminoso, cerca de 76,2 cm (30 polegadas) de subsidência foi realizada em um corpo permeável de profundidade de 4, 9 metros (16 pés). O xisto betuminoso contendo grandes quantidades de material hidrocarbonáceo pode ter maior subsidência do que o xisto betuminoso que tem quantidades menores de material hidrocarbonáceo. De modo similar, até 80% de subsidência pode ser visto por alguma hulha de alta qualidade. Entretanto, a subsidência maior que 25% de subsidência pode geralmente ser encontrada para a maior parte das hulhas e areias asfálticas. De modo similar, o tamanho de partícula pode afetar o grau de subsidência e se as distribuições de tamanho das partículas são relativamente maiores ou mais estreitas e a densidade de compactação associada das partículas.
17/43 [055] Uma complicação adicional introduzida durante o processamento é a subsidência não uniforme. Não são incomuns as variações espaciais na compactação de partícula, tamanhos de partículas, transferência de calor, eficiência de conversão, teor de hidrocarbonetos, e similares, para resultar em variações no grau de subsidência em todo o corpo permeável. Dessa forma, as porções do sistema de conduto podem experimentar tensões induzidas por subsidência mais elevadas do que as porções adjacentes do sistema de condutos. Tais variações de subsidência podem variar de 0% a cerca de 60%, dependendo do corpo permeável particular e das condições de processamento. Tipicamente, o movimento horizontal durante a subsidência é modesto de modo que as tensões transversais para verticais são insuficientes para causar a falha. Entretanto, as seções retráteis corrugadas podem ser usadas na seção horizontal do conduto, a fim de acomodar variações locais na subsidência vertical que podem criar algumas tensões transversais.
[056] As estruturas de transferência de calor da presente invenção podem ser aplicadas em praticamente qualquer escala. Maiores volumes encapsulados e números de represamentos aumentados podem prontamente produzir produtos de hidrocarbonetos e desempenho comparáveis ou superiores a infraestruturas construídas menores. Como uma ilustração, represamentos individuais podem variar em tamanho de dezenas de metros transversalmente para dezenas de hectares. Tamanhos ótimos de represamento podem variar dependendo do material hidrocarbonáceo e dos parâmetros de operação, entretanto as áreas típicas adequadas atuais podem variar de cerca de um meio a vinte acres na área superficial do plano do topo. Em um aspecto específico, a
18/43 área superficial plana de topo pode ser de cerca de 10 a cerca de 12 acres.
[057] Exemplos não limitadores de material hidrocarbonáceo extraído que pode ser tratado compreendem xisto betuminoso, areias asfálticas, hulha, linhita, betume, turfa, biomassa, ou suas combinações. Em alguns casos, pode ser desejável fornecer um único tipo de material hidrocarbonáceo, de modo que o corpo permeável consiste, essencialmente, em um dos materiais acima. Entretanto, o corpo permeável pode incluir misturas desses materiais, de modo que o grau, o teor de óleo, o teor de hidrogênio, permeabilidade e similares podem ser ajustados para alcançar um resultado desejado. Adicionalmente, os diferentes materiais hidrocarbonáceos podem ser colocados em múltiplas camadas ou de uma forma misturada, como a combinação de hulha, xisto betuminoso, areias asfálticas, biomassa, e/ou turfa.
[058] Como orientação geral, o corpo permeável pode incluir partículas de cerca de 0,32 cm (1/8 polegada) a cerca de 1,8 metros (6 pés), e em alguns casos menos que 0,3 metros (1 pé) e em outros casos menos que cerca de 0,15 metros (6 polegadas). Entretanto, como uma questão prática, os tamanhos de cerca de 5,1 cm (2 polegadas) a cerca de 0,6 metros (2 pés) podem fornecer bons resultados com cerca de 0,3 metros (1 pé) de diâmetro sendo útil para xisto betuminoso especificamente. O espaço vazio pode ser um fator importante na determinação do diâmetro das partículas ótimas. Como uma questão geral, qualquer espaço vazio funcional pode ser usado; Entretanto, cerca de 15% a cerca de 60% e em alguns casos cerca de 40%-50% geralmente fornecem um bom equilíbrio entre a permeabilidade e o uso eficaz de volumes disponíveis. Os volumes de espaços vazios podem ser variados um pouco por variação de outros
19/43 parâmetros, como a colocação de condutos de aquecimento, aditivos, e similares. A separação mecânica dos materiais hidrocarbonáceos extraídos permite a criação de partículas de alta permeabilidade, de malha fina, que melhoram as taxas de dispersão térmica, uma vez colocadas dentro do represamento. A permeabilidade adicionada permite temperaturas baixas, mais razoáveis, que também ajuda a evitar as temperaturas mais elevadas, que resultam em maior produção de C02 a partir da decomposição de carbonato e liberação associada de traços de metais pesados, orgânicos voláteis e outros compostos que podem criar efluentes tóxicos e/ou materiais indesejáveis que devem ser monitorados e controlados.
[059] Materiais hidrocarbonáceos cominutivos podem ser preenchidos na infraestrutura de controle de modo a formar o corpo permeável de qualquer maneira adequada. Tipicamente o material hidrocarbonáceo cominutivo pode ser transportado na infraestrutura de controle por imersão, transportadores ou outras abordagens adequadas. Como mencionado anteriormente, o corpo permeável pode ter um volume de espaço vazio adequadamente elevado. A imersão indiscriminada pode resultar em compactação excessiva e redução de volume de espaços vazios. Dessa forma, o corpo permeável pode ser formado por transporte de baixa compactação do material hidrocarbonáceo na infraestrutura. Por exemplo, os transportadores de retração podem ser usados para fornecer o material perto de uma superfície de topo do corpo permeável, uma vez que é formado. Desta forma, o material hidrocarbonáceo pode reter um volume de espaço vazio significativo entre as partículas sem esmagamento ou compactação substancial adicional, apesar do pequeno grau de compactação, que, com frequência, resulta
20/43 da pressão litostática na medida em que o corpo permeável é formado.
[060] Uma vez que um corpo permeável desejado foi formado dentro da infraestrutura de controle, o calor pode ser introduzido suficientemente para iniciar a remoção de hidrocarbonetos, por exemplo, por meio de pirólise. Uma fonte de calor adequada pode ser associada termicamente com o corpo permeável. As temperaturas de operação ótimas dentro do corpo permeável podem variar, dependendo da composição e dos produtos desejados. Entretanto, como uma orientação geral, as temperaturas de operação podem variar de cerca de 93°C (200°F) a cerca de 399°C (750°F) . As variações de temperatura em todo o volume encapsulado podem variar e podem atingir até 482°C (900°F) ou mais, em algumas áreas. Em uma modalidade, a temperatura de operação pode ser uma temperatura relativamente mais baixa para facilitar a produção de um produto líquido, como de cerca de 93°C (200°F) a cerca de 399°C (750°F) . Esta etapa de aquecimento pode ser uma operação de torrefação, que resulta no enriquecimento do minério triturado do corpo permeável. Temperatura, pressão, e outras variáveis podem ser controladas o suficiente para produzir predominantemente, e em alguns casos, substancialmente, apenas, o produto líquido. Geralmente, os produtos podem incluir tanto produtos líquidos quanto gasosos, embora os produtos líquidos possam exigir menos etapas de processamento, como depuradores etc. A permeabilidade relativamente elevada do corpo permeável permite a produção de produtos de hidrocarbonetos líquidos e a minimização de produtos gasosos dependendo, em certa medida, de materiais de partida e de condições de operação especiais.
[061] Como acima mencionados, um dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável pode ser
21/43 incorporado dentro do corpo permeável. Com referência às Figuras IA e 1B, é ilustrado um dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável 10. O dispositivo 10 pode incluir condutos, como um conduto de transferência de calor de lateral 12 e um tubo de subida de perfuração 14, para transportar um fluido de transferência de calor. Dessa forma, as porções do tubo de subida de perfuração 14 também atuam como rotas de transferência de calor no corpo permeável. Os condutos podem ser configurados para uso como canos de aquecimento, canos de refrigeração, canos de transferência de calor, canos de drenagem, ou canos de gás. Adicionalmente, os condutos podem ser dedicados a uma função única ou podem servir múltiplas funções durante a operação da infraestrutura, isto é, a transferência de calor e a drenagem. O tamanho da seção transversal pode ser constante ou variar ao longo do comprimento do conduto. Quando usado para o aquecimento, o conduto pode incluir aletas, pás, ou outros recursos para melhorar a transferência de calor entre o conduto e um ambiente circundante, como um corpo permeável de material hidrocarbonáceo. Os condutos podem ser formados de qualquer material adequado, dependendo da função pretendida. Em um aspecto, o conduto de aquecimento pode ser construído com materiais que fornecem a transferência de calor e características estruturais adequadas para o dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável. Exemplos não limitadores de materiais adequados podem incluir metal em lâmina, canos de argila, canos de cimento refratários, canos de ECC refratários, canos vertidos no local, canos de metal, como ferro fundido, aço inoxidável, etc., polímero, como PVC, e similares. Em uma modalidade específica, a totalidade ou
22/43 pelo menos uma porção dos condutos incorporados pode compreender um material degradável. Por exemplo, canos de ferro fundido não galvanizados de 15,2 cm (6 polegadas) podem ser eficazmente usados para modalidades de uso único e se desempenham bem ao longo do tempo de vida útil do represamento, tipicamente menos que cerca de 2 anos. Adicionalmente, diferentes porções dos condutos podem ser formadas de materiais diferentes. Os canos vertidos no local podem ser especialmente úteis para volumes muito grandes de encapsulamento onde os diâmetros do cano excedem vários pés. Tais canos podem ser formados com o uso de envoltórios flexíveis que retêm um fluido viscoso em um formato anular. Por exemplo, canos de PVC podem ser usados como uma porção de uma forma, juntamente com envoltórios flexíveis, onde concreto ou outro fluido viscoso é bombeado em um espaço anular entre o PVC e o envoltório flexível. Dependendo da função destinada, as perfurações ou outras aberturas podem ser feitas nos condutos para permitir que os fluidos escoem entre os condutos e o corpo permeável. Temperaturas de operação típicas excedem o ponto de fusão de canos de polímeros e resinas convencionais. Em algumas modalidades, os condutos podem ser colocados e orientados de tal modo que os condutos fundem intencionalmente ou, de outro modo, degradam durante o funcionamento da infraestrutura. Embora as dimensões do conduto específicas possam variar amplamente de 2,54 cm (1 polegada) a 203,2 centímetros (80 polegadas) de diâmetro, os processos de produção de hidrocarbonetos podem, com frequência, envolver os diâmetros do conduto de cerca de 38,1 centímetros (15 polegadas) a cerca de 88,9 centímetros (35 polegadas) de diâmetro. Embora não seja necessário, as seções de tubulação do tubo de subida de perfuração podem ter um
23/43 diâmetro relativamente maior do que as seções horizontais conectadas. Por exemplo, as seções de tubulação típicas podem ter um diâmetro de cerca de 1,5 a cerca de 4 vezes o diâmetro das seções horizontais conectadas. Como tal, os diâmetros do tubo de subida de perfuração podem variar de cerca de 38,1 centímetros (15 polegadas) a cerca de 203,2 centímetros (80 polegadas) de diâmetro e, em alguns casos, de cerca de 91,4 cm (36 polegadas) a cerca de 172,7 centímetros (68 polegadas) de diâmetro.
[062] As profundidades correspondentes do corpo permeável podem, dessa forma, variar amplamente de vários pés a várias centenas de pés, e em alguns casos variam de cerca de 12,2 metros (40 pés) a cerca de 91,4 metros (300 pés) de profundidade.
[063] Os Condutos do dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável podem ser prontamente orientados em qualquer configuração, seja substancialmente horizontal, vertical, inclinada, ramificada, ou similares. Pelo menos uma porção dos condutos pode ser orientada ao longo de rotas predeterminadas antes de incorporar o dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável dentro do corpo permeável. As rotas predeterminadas podem ser projetadas para melhorar a transferência de calor, o contato de gás-líquido-sólido, maximizar o fornecimento de fluido ou a remoção de regiões específicas dentro do volume encapsulado, ou similares. Adicionalmente, pelo menos uma porção dos condutos pode ser dedicada para o aquecimento do corpo permeável. Estes condutos de aquecimento podem ser perfurados seletivamente para permitir que os gases aquecidos ou outros fluidos se aqueçam por convecção e se misturem em todo o corpo permeável. As perfurações podem ser localizadas e dimensionadas para otimizar o aquecimento uniforme e/ou
24/43 controlado em todo o corpo permeável. Alternativamente, os condutos de aquecimento podem formar um circuito fechado de tal modo que os gases ou fluidos de aquecimento são segredados do corpo permeável. Dessa forma, um circuito fechado não exige, necessariamente, a recirculação, mas o isolamento de fluido de aquecimento a partir do corpo permeável. Desta maneira, o aquecimento pode ser realizado primeiro ou substancialmente apenas através de condução térmica ao longo das paredes do conduto dos fluidos de aquecimento no corpo permeável. 0 aquecimento em circuito fechado permite a prevenção da transferência de massa entre o fluido de aquecimento e o corpo permeável e pode reduzir a formação e/ou a extração de produtos de hidrocarbonetos gasosos.
[064] Adicionalmente, os condutos podem ser orientados entre uma pluralidade de represamentos e/ou infraestruturas de controle para transferência de fluidos e/ou de calor entre as estruturas. Os condutos podem ser soldados entre si usando solda convencional ou semelhante. Adicionalmente, os condutos podem incluir junções que permitem a rotação e ou pequenas quantidades de movimento durante a expansão e subsidência de material no corpo permeável. Adicionalmente, os condutos podem incluir um sistema de suporte, que atua para sustentar o conjunto de condutos, antes e durante o preenchimento do volume encapsulado, bem como durante o funcionamento. Por exemplo, durante o aquecimento os fluxos de fluidos, aquecimento e similares podem causar expansão (fratura ou efeito pipoca) ou suficiente subsidência para criar estresse e tensão potencialmente prejudicial sobre os condutos e junções associadas. Um sistema de suporte de treliça ou outros membros de ancoramento semelhantes podem ser úteis na redução de danos aos condutos. Os membros de ancoramento
25/43 podem incluir blocos de cimento, vigas-I, vergalhões, colunas, etc., que podem ser associados com paredes do represamento, incluindo paredes laterais, pisos e tetos.
[065] Alternativamente, os condutos do dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável podem ser completamente construídos e montados antes da introdução de qualquer material extraído na infraestrutura de controle. Cuidados e planejamento podem ser considerados no projeto de rotas predeterminadas dos condutos e métodos de preenchimento do volume, a fim de evitar danos para o dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável durante o processo de preenchimento, na medida em que os condutos são enterrados. Dessa forma, como uma regra geral, os condutos usados na presente invenção são orientados ab initio, ou antes de incorporar o dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável no corpo permeável de modo que eles não sejam perfurados. Como resultado, a construção dos condutos e colocação do mesmo pode ser realizada sem perfuração de núcleo extensiva e/ou maquinaria complicada associada à perfuração de poços ou perfuração horizontal. Em vez disso, a orientação horizontal ou qualquer outra orientação do conduto pode ser prontamente conseguida através da montagem das rotas predeterminadas desejadas antes, ou contemporaneamente com, preenchendo a infraestrutura com o material hidrocarbonáceo. Os condutos colocados com guindaste/manualmente, não perfurados, em vários padrões geométricos podem ser colocados com a válvula controlada de conexão de pontos que produzem aquecimento preciso e estreitamente monitorados na infraestrutura de controle. A capacidade de colocar e por em camadas os condutos, incluindo as válvulas de conexão, de derivação e de fluxo
26/43 e injeção direta e pontos de saída, permite taxas de aquecimento e temperatura de precisão, pressão de precisão e taxas de pressurização, e entrada, saída de fluido e gás com precisão, e misturas de composição. Por exemplo, quando uma bactéria, enzima, ou outro material biológico é usado, as temperaturas ótimas podem ser prontamente mantidas em todo o corpo permeável para aumentar o
desempenho, a reação, e a confiabilidade de tais
biomateriais •
[066] Ainda com referência à Figura IA, o tubo de
subida de perfuração 14 pode ser acoplado a, e em
comunicação fluida com, o conduto de transferênci a de calor
lateral 12. 0 tubo de subida de perfuração 14 e os
condutos laterais 12 podem ser acoplados com o uso de qualquer método adequado, como, mas não se limitando a, soldas (por exemplo, juntas de deslizamento sobrepostas soldadas), roscas, retentores, e similares. Em um aspecto particular, os condutos podem ser acoplados com o uso de juntas de deslizamento sobrepostas soldadas. Adicionalmente, o conduto de transferência de calor lateral 12 pode ser sustentado por partículas 16, como um corpo permeável de material hidrocarbonáceo. As partículas 16 podem ser compactadas com uma primeira densidade, como descrito anteriormente. Por exemplo, a primeira densidade de partículas 16 pode ser a densidade que resulta em uma situação de preenchimento solta, onde as partículas foram depositadas sem compactação subsequente das partículas por meios externos. Esta condição inicial de densidade relativamente baixa pode contribuir para fluxo de gás e/ou liquido intersticial durante a pirólise.
[067] O dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável 10 pode ser configurado para transferir calor entre o conduto de lateral 12 e um
27/43 ambiente circundante compreendido de um estrutura de partículas 16. Na medida em que os hidrocarbonetos são produzidos e/ou liberados do corpo permeável de material hidrocarbonáceo, durante o aquecimento, as partículas 16 experimentam movimento de subsidência vertical e decantação. Na medida em que as partículas 16 decantam, as partículas podem tornar-se progressivamente compactadas para uma segunda densidade maior que a primeira densidade. Em outras palavras, na medida em que as partículas 16 são aquecidas pelo dispositivo de transferência de calor 10, as partículas podem tornar-se mais compactas ou com uma densidade mais elevada. Tipicamente, para uma dada quantidade de partículas 16, uma densidade mais elevada de partículas irá ocupar menos espaço do que uma densidade mais baixa de partículas. Dessa forma, na medida em que as partículas 16 se tornam mais compactadas, uma altura do corpo de partículas vai diminuir. Devido as partículas 16 sustentarem o conduto de transferência de calor lateral 12, esta densificação das partículas pode fazer com que o conduto de transferência de calor lateral 12 abaixe.
[068] O tubo de subida de perfuração 14 é configurado para manter a integridade estrutural na medida em que o conduto de transferência de calor lateral 12 abaixa, o que pode ser até uma diminuição de cerca de 40% ou mais na altura ao longo do processo de extração. Dessa forma, como ilustrado na Figura 1B, o tubo de subida de perfuração 14' pode compactar verticalmente, mantendo a integridade estrutural quando o conduto de transferência de calor de lateral 12 abaixa na direção 2 na medida em que as partículas de suporte 16' adquirem uma segunda densidade que é mais alta que à primeira densidade. Em um aspecto, o tubo de subida de perfuração pode ser substancialmente vertical. Em um outro aspecto, o tubo de
28/43 subida de perfuração pode ser verticalmente compactado por pelo menos 20% e, em alguns casos, pelo menos 40% e manter a integridade estrutural. Conferir flexibilidade ao dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável através do tubo de subida de perfuração vertical compactável, portanto, pode minimizar a tensão nos condutos do dispositivo, como resultado da subsidência do corpo permeável de material hidrocarbonáceo.
[069] A compactabilidade de um tubo de subida de perfuração pode ser conseguida, por exemplo, pela inclusão de corrugações no tubo de subida de perfuração, conforme ilustrado nas Figuras 2A e 2B. Em um aspecto, as corrugações 32 podem seguir um padrão senoidal de repetição continua de calhas suavemente curvas 36 e picos 38, conforme mostrado. Em outros aspectos as corrugações podem ter diferentes formatos, como planas no topo dos picos e fundos das calhas, ou paredes lineares para as superfícies de transição, ou breves seções de cano reto liso entre as corrugações, etc. Ademais, as corrugações 32
podem ser alinhadas perpendicularmente ao eixo
longitudinal do conduto de aquecimento (Figura 2A) , ou as
corrugações 32 ' podem ser enroladas em espiral em um
ângulo agudo θ em relação ao eixo longitudinal (Figura
2B) . A amplitude das corrugações (a distância entre 36 e 38) e o período (a distância entre picos adjacentes 38) podem ser pré-configurados para fornecer a flexibilidade e durabilidade ótimas em toda a faixa de temperaturas e subsidência experimentadas pelo conduto de aquecimento. A amplitude e período de corrugações também fornecem o benefício adicionado significativo de aumentar substancialmente a área superficial disponível para transferência de calor. Por exemplo, embora outras faixas possam ser adequadas, em um conduto de diâmetro de 63,5 a
29/43
76,2 cm (25 a 30 polegadas), um período de 5,1 a 10,2 cm (2 a 4 polegadas) com uma amplitude de 0,8 a 3,8 cm (0,3 a 1,5 polegadas) pode ser particularmente eficaz. Adicionalmente, as corrugações em uma seção do tubo de subida de perfuração podem ser ou não idênticas às corrugações na outra seção do tubo de subida de perfuração. Especificamente, as seções de tubo de subida de perfuração localizadas em regiões superiores de um corpo permeável experimentarão maior movimento vertical do que as seções relativamente mais baixas. Como tal, as corrugações e comprimentos podem ser ajustados consequentemente.
[070] O tubo de subida de perfuração corrugado pode ser formado a partir de uma lâmina de metal corrugado que foi frisada, laminada e, em seguida, soldada ao longo de uma costura longitudinal, para formar um segmento do conduto tubular. Os segmentos tubulares podem então ser usados como estão ou soldados de ponta a ponta a outros segmentos para formar o conduto estendido. Alternativamente, as lâminas de metal corrugadas podem ser soldadas juntas em espiral continuamente em torno e ao longo do comprimento longitudinal do cano, de modo que nenhuma costura na parede do conduto é continuamente paralela ou perpendicular ao eixo longitudinal de linha
central do conduto. Tal fabrics ição do cor iduto corrugado
pode ser opcionalmente feita no local com um equipamento
portátil, como é comumente usado na indústria de
fabricação [071] de canos. Em um aspecto, o tubo de subida de
perfuração pode ser flexível já que é verticalmente
compactável. Por exemplo, quando inicialmente situado no interior do corpo permeável, o tubo de subida de perfuração pode ter um comprimento inicial. Na medida em
30/43 que as partículas ou material hidrocarbonáceo começam a aquecer, liberam hidrocarbonetos e sofrem subsidência, o conduto de transferência de calor lateral pode começar a abaixar em resposta ao movimento de subsidência vertical do corpo permeável. A subsidência e abaixamento do conduto de transferência de calor lateral continuará a progredir até que eventualmente o tubo de subida de perfuração se compacta verticalmente devido ao seu acoplamento com o conduto de transferência de calor lateral. Em outras palavras, a força conferida sobre o tubo de subida de perfuração a partir do conduto de transferência de calor lateral que normalmente aumentaria a tensão no acoplamento, pode, em vez disso, fazer com que o tubo de subida de perfuração se compacte verticalmente, minimizando a tensão experimentada no acoplamento. Conforme ilustrado nas Figuras 3A e 3B, o espaçamento 54 entre as corrugações 52 pode comprimir para um novo espaçamento 54' diminuindo o raio de curvatura (por exemplo, aumento da flexão) nas calhas 56 e picos 58 de cada corrugação, permitindo que o tubo de subida de perfuração compacte para baixo e acompanhe o movimento do corpo permeável sem experimentar um aumento significativo na tensão nas paredes do conduto de aquecimento ou acoplamento entre o tubo de subida de perfuração e o conduto de aquecimento lateral. 0 acoplamento experimentará tensão, entretanto, o projeto permite que essas tensões sejam mantidas dentro de tolerâncias do acoplamento. 0 tubo de subida de perfuração pode, portanto, manter a integridade estrutural, quando o conduto de transferência de calor lateral abaixa.
[072] Com referência às Figuras 4A e 4B, são ilustrados exemplos de configurações de acoplamento para um conduto de transferência de calor lateral e um tubo de
31/43 subida de perfuração. Conforme mostrado na Figura 4A, um conduto de transferência de calor lateral 120 pode ser acoplado a uma extremidade de um tubo de subida de perfuração 140. Por exemplo, o conduto de transferência de calor lateral 120 e/ou o tubo de subida de perfuração 140 pode incluir uma porção de transição 130, que faz a transição entre uma orientação lateral do conduto de transferência de calor lateral 120 e uma orientação vertical do tubo de subida de perfuração 140. Em um aspecto, a porção de transição 130 pode compreender um cotovelo tendo um ângulo de 90 graus. A porção de transição 130 permite que o fluido de transferência de calor flua entre o conduto de transferência de calor lateral 130 e o tubo de subida de perfuração 140, ao mesmo tempo tendo uma resistência suficiente para manter a integridade estrutural do acoplamento entre o conduto de transferência de calor lateral 120 e o tubo de subida de perfuração 140, quando o conduto de transferência de calor lateral abaixa. Conforme mostrado na Figura 4B, um conduto de transferência de calor lateral 122 pode ser acoplado a uma porção central de um tubo de subida de perfuração 142. Em um aspecto, a porção de transição 132 pode formar pelo menos uma parte de uma conexão T fornecendo um ângulo de 90 graus entre o conduto de transferência de calor lateral 122 e o tubo de subida de perfuração 142. Conforme lustrado na Figura 4B, a porção de transição 132 é desprovida de corrugações, o que pode ser benéfico para a integridade estrutural do acoplamento entre o conduto de transferência de calor lateral 122 e o tubo de subida de perfuração 142. As porções de transição 130, 132 podem, assim, fornecer uma transição de som de modo estrutural a partir do conduto de transferência de calor lateral aos recursos verticalmente retráteis do tubo de subida de perfuração. Deve ser
32/43 observado, entretanto, que o conduto de transferência de calor lateral, pode acoplar diretamente aos recursos
verticalmente retráteis do tubo de subida de perfuração,
conforme ilustrado nas Figuras IA [073] Com referência à e 1B. Figura 5, é ilustrado um
dispositivo de transferência de calor verticalmente
compactável 200, que mostra um exemplo de um conduto de
transferência de calor lateral e configuração do tubo de
subida de perfuração. Como mostrado no exemplo, um tubo de subida de perfuração pode compreender uma pluralidade de seções de tubo de subida de perfuração 240, 242, 244 e um conduto de transferência de calor lateral pode compreender uma pluralidade de seções de conduto de transferência de calor lateral 220, 222, 224, e 226. Em um aspecto, as seções do tubo de subida de perfuração e as seções de condutos de transferência de calor lateral podem ser, alternadamente, acopladas entre si em uma disposição de serpentina. Especificamente, conforme ilustrado no exemplo, a seção de tubo de subida de perfuração 240 pode ser acoplada à seção do conduto de transferência de calor lateral 220, seção do conduto de transferência de calor lateral 222 pode ser acoplada à seção de tubo de subida de perfuração 240, a seção de tubo de subida de perfuração 242 pode ser acoplada à seção do conduto de transferência de calor lateral 222, a seção do conduto de transferência de calor lateral 224 pode ser acoplada à seção do tubo de subida de perfuração 242, a seção do tubo de subida de perfuração 244 pode ser acoplada à seção do conduto de transferência de calor lateral 224, e a seção do conduto de transferência de calor lateral 226 pode ser acoplada à seção do tubo de subida de perfuração 244 para formar uma disposição de serpentina. Em um outro aspecto, a disposição de serpentina pode ser orientada verticalmente
33/43 conforme mostrado na Figura. Adicionalmente, a pluralidade de seções de tubo de subida de perfuração pode ser substancialmente vertical. Em um outro aspecto, as seções do tubo de subida de perfuração e seções do conduto de transferência de calor lateral da disposição de serpentina podem ser coplanares. As seções do tubo de subida de perfuração e as seções do conduto de transferência de calor lateral da disposição de serpentina, entretanto, podem estar em diferentes planos umas das outras.
[074] Com referência à Figura 6, é ilustrado um dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável 300. O dispositivo 300 inclui uma tubulação de entrada 360 para separar o fluxo de fluido de transferência de calor de entrada em pelo menos duas rotas de fluxo. Por exemplo, a tubulação de entrada 360 pode receber o fluxo de fluido de transferência de calor a partir de uma entrada 362 e pode separar ou dirigir o fluxo nas seções do conduto de transferência de calor lateral 320, 321. No exemplo ilustrado, as seções do conduto de transferência de calor lateral 320, 321 podem, cada, fazer parte de uma disposição de serpentina verticalmente orientada, como discutido acima, com referência à Figura 5. Especificamente, uma primeira disposição de serpentina pode incluir as seções do conduto de transferência de calor lateral 320, 322, 324, 326 e as seções do tubo de subida de perfuração 340, 342, 344. Uma segunda disposição de serpentina pode incluir as seções do conduto de transferência de calor lateral 321, 323, 325, 327 e as seções do tubo de subida de perfuração 341, 343, 345. Cada disposição de serpentina das seções do tubo de subida de perfuração e as seções do conduto de transferência de calor lateral podem estar em comunicação fluida com a tubulação de entrada 360. A tubulação de
34/43 entrada pode, dessa forma, fornecer o fluido de transferência de calor para uma pluralidade de disposiçãos de serpentina. Em um aspecto, o conduto de transferência de calor lateral, como as seções do conduto de transferência de calor lateral 320, 320, pode formar pelo menos uma porção da tubulação de entrada 360.
[075] O dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável 300 pode incluir uma tubulação de saída 370 para combinar o fluxo de fluido de transferência de calor de saída de pelo menos duas rotas de fluxo antes da saída do dispositivo 300 através de uma saída 372. Por exemplo, a tubulação de saída 370 pode receber o fluxo de fluido de transferência de calor a partir de uma seção do tubo de transferência de calor lateral, como seções de condutos de transferência de calor laterais 326, 327 das primeira e segunda disposições de serpentina das seções do tubo de subida de perfuração e seções do conduto de transferência de calor lateral. Dessa forma, as seções do tubo de subida de perfuração e as seções do conduto de transferência de calor lateral da disposição de serpentinas estão em comunicação fluida com a tubulação de saída. A tubulação de saída pode, portanto, receber o fluido de transferência de calor a partir de uma pluralidade de disposições de serpentina. Em um aspecto, o tubo de subida de perfuração, como a seção de tubo de subida de perfuração 346, pode formar pelo menos uma porção da tubulação de saída 370. Em um outro aspecto, o conduto de transferência de calor lateral, como as seções do conduto de transferência de calor lateral 326, 327, pode formar pelo menos uma porção da tubulação de saída 370.
[076] Conforme lustrado na Figura 6, um dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável pode ser configurado como um circuito fechado
35/43 que atua para separar o fluido de transferência de calor do corpo permeável e para estabelecer a condução térmica através das paredes do conduto, seguido por convecção de tal calor, como o mecanismo principal para o aquecimento do corpo permeável. 0 sistema fechado também pode ter uma entrada, como a entrada 362, que se estende do contorno da infraestrutura do controle de permeabilidade construída e que está acoplado operacionalmente à fonte de calor do fluido de transferência de calor.
[077] Geralmente, o fluxo convectivo é gerado por meio da orientação de um ou mais condutos ou fontes de calor em uma porção de base ou mais baixa de um volume definido. Ao orientar os condutos deste modo, os fluidos aquecidos podem fluir para cima e os fluidos resfriados fluem de volta para baixo ao longo de uma maioria substancial do volume ocupado pelo corpo permeável do material hidrocarbonáceo em um padrão de recirculação.
[078] Conforme ilustrado adicionalmente na Figura 6, a entrada 362 e a saída 372 estão dispostas em uma porção inferior ou de fundo do dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável 300. Isto pode ser benéfico para as características de transferência de calor e/ou características de fluxo de fluido de transferência de calor do dispositivo 300. Dessa forma, em um aspecto, a entrada 362 e/ou a saída 372 pode estar localizada pelo menos tão baixa quanto o tubo de subida de perfuração, como as seções do tubo de subida de perfuração, e o conduto de transferência de calor lateral, como as seções do conduto de transferência de calor lateral, do dispositivo 300.
[079] Em certos aspectos, o conduto de transferência de calor lateral pode incluir seções laterais que são de comprimentos diferentes a partir de outras seções. Por exemplo, a seção do conduto de transferência de
36/43 calor lateral 324 é mais longa que a seção do conduto de transferência de calor lateral 326. As seções do conduto de transferência de calor lateral de comprimentos diferentes podem possibilitar que o dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável 300 se ajuste no interior e seja coberto por um lado de uma pilha de partículas. Quando as partículas são depositadas, como por imersão em uma pilha, o lado da pilha de partículas pode formar um ângulo de repouso em relação à horizontal que está dentro de uma faixa que é característica de um dado tipo de partícula, como entre cerca de 34 graus e cerca de 40 graus em relação à horizontal Dessa forma, o dispositivo de transferência de calor 300, que pode ser projetado para ser disposto no interior de uma pilha de partículas, pode ser configurado para ter seções do conduto de transferência de calor lateral que são espaçadas verticalmente e terminadas lateralmente para se aproximar de um ângulo de repouso formado por uma dada pilha ou agrupamento de partículas.
[080] Com referência à Figura 7, é ilustrado um dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável 400, que mostra um exemplo de uma configuração de conduto de transferência de calor lateral e tubo de subida de perfuração. Conforme mostrado no exemplo, um tubo de subida de perfuração pode compreender duas seções de tubo de subida de perfuração 440, 442 e um conduto de transferência de calor lateral pode compreender uma pluralidade de seções do conduto de transferência de calor lateral 420, 422. Estes dois tubos de subida de perfuração podem atuar como um tubo de subida de perfuração de entrada e tubo de subida de perfuração de saída, respectivamente. Em um aspecto, cada seção do conduto de transferência de calor lateral 420, 422 pode ser acoplada às duas seções de tubo de subida de perfuração 440, 442. Por exemplo, conforme
37/43 mostrado na figura, as duas seções de tubo de subida de perfuração 440, 442 podem ser acopladas a uma ou mais das seções do conduto de transferência de calor lateral 420, 422 em extremidades opostas entre si. Em um outro aspecto, as duas seções de tubo de subida de perfuração 440, 442 podem ser substancialmente verticais. Dessa forma, em alguns
casos, as seções do tubo de subida de perfuração podem ser
orientadas de modo adjacente em uma extremidade comum do
dispositivo de transferência de calor. [081] Com referência à Figura 8, é ilustrado um
dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável 500, que mostra um outro exemplo de uma configuração do tubo de subida de perfuração tendo duas seções de tubo de subida de perfuração. Neste exemplo, como no exemplo ilustrado na Figura 7, cada seção do conduto de transferência de calor lateral 520, 522, 524, 526, 528 pode ser acoplada às duas seções de tubo de subida de perfuração 540, 542. Neste exemplo, entretanto, pelo menos uma das seções de condutos de transferência de calor lateral está configurada em um formato de U alongado. Dessa forma, em alguns casos, as seções do tubo de subida de perfuração podem ser orientadas de modo adjacente em uma extremidade comum do dispositivo de transferência de calor. As seções do conduto de transferência de calor lateral 520, 522, 524, 526, 528 podem ser empilhadas e espaçadas verticalmente uma da outra. Cada uma das seções do conduto de transferência de calor lateral 520, 522, 524, 526, 528 pode, portanto, estar em uma configuração fixa em cantilever em relação às seções de tubo de subida de perfuração 540, 542, que estão dispostas adjacentes umas as outra, embora tal posicionamento das seções do tubo de subida de perfuração seja opcional na medida em que as seções do tubo de subida
38/43 de perfuração podem estar situadas distantes umas das outras.
[082] Em um aspecto, uma primeira das duas seções de tubo de subida de perfuração, como a seção do tubo de subida de perfuração 540, pode formar pelo menos uma porção de uma tubulação de entrada 560 que separa o fluxo de fluido de transferência de calor de entrada para cada uma das seções do conduto de transferência de calor lateral 520, 522, 524, 526, 528 acopladas à seção do tubo de subida de perfuração 540. A tubulação de entrada 560 pode estar em comunicação fluida com uma entrada 562 para o fluido de transferência de calor. As seções do conduto de transferência de calor lateral 520, 522, 524, 526, 528 podem formar pelo menos uma porção da tubulação de entrada 560 .
[083] Em um outro aspecto, uma segunda das duas seções de tubo de subida de perfuração, como a seção de tubo de subida de perfuração 540, forma pelo menos uma porção de uma tubulação de saída 570 que combina fluxo de fluido de transferência de calor de saída a partir de cada uma das seções do conduto de transferência de calor lateral 520, 522, 524, 526, 528 acopladas à seção de tubo de subida de perfuração 542. A tubulação de saída 570 pode estar em comunicação fluida com uma saída 572 para o fluido de transferência de calor. As seções do conduto de transferência de calor lateral 520, 522, 524, 526, 528 podem formar pelo menos uma porção da tubulação de saída 570 .
[084] Conforme ilustrado na Figura 8, a entrada 562 e a saída 572 estão dispostas em uma porção inferior ou de fundo do dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável 500. Dessa forma, Em um aspecto, a entrada 562 e/ou a saída 572 podem estar situadas pelo menos tão baixas
39/43 como as duas seções de tubo de subida de perfuração 540, 542, e as seções de transferência de calor lateral 520, 522, 524, 526, 528, do dispositivo 500. Como discutido acima, com referência à Figura 6, esta configuração pode ser benéfica para as características de transferência de calor e/ou características de fluxo de fluido de transferência de calor do dispositivo 500, como tirando vantagem do fluxo convectivo dentro do dispositivo. Entretanto, a saída e/ou entrada pode ser opcionalmente orientada em qualquer posição a partir de uma posição superior acima das seções verticais para uma posição mais baixa.
[085] Com referência à Figura 9, é ilustrado um dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável 600, que mostra ainda um outro exemplo de uma configuração do tubo de subida de perfuração tendo duas seções de tubo de subida de perfuração. Em determinados aspectos, o conduto de transferência de calor lateral de um dispositivo 600 pode incluir a seção do conduto de transferência de calor lateral que é de um comprimento diferente da outra seção do conduto de transferência de calor lateral. Por exemplo, seção do conduto de transferência de calor lateral 620 é mais longa que a seção do conduto de transferência de calor lateral 622, de modo que o formato em U alongado da seção do conduto de transferência de calor lateral 620 se estende além do formato em U alongado da seção do conduto de transferência de calor lateral 622. Como discutido acima em relação à Figura 6, seções do conduto de transferência de calor lateral de comprimentos diferentes podem possibilitar que o dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável 600 se ajuste dentro e seja coberto por um lado de uma pilha de partículas e, em um aspecto, se aproximem de um ângulo de repouso para uma determinada pilha de
40/43 partículas. Dessa forma, o dispositivo de transferência de calor 600, que pode ser projetado para ser disposto no interior de uma pilha de partículas, pode ser configurado para ter seções do conduto de transferência de calor lateral que são espaçadas verticalmente e terminadas lateralmente para se aproximar de um ângulo de repouso formado por uma dada pilha ou agrupamento de partículas.
[086] A Figura 10 ilustra um outro dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável 700, que também está configurado para se aproximar de um ângulo de repouso. Nesta modalidade, entretanto, a seção do conduto de transferência de calor lateral 722 é mais longo que a seção do conduto de transferência de calor lateral 720, de modo que o formato em U alongado da seção do conduto de transferência de calor lateral 722 se estende além do formato em U alongado da seção do conduto de transferência de calor lateral 720. Em alguns casos, uma pilha ou agrupamento de partículas em que um dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável está disposto pode estar contida dentro de um represamento formado substancialmente a partir de materiais de terra. O represamento pode ser construído a partir de uma pilha ou de uma série de pilhas de materiais de terra tendo um ângulo de repouso. O agrupamento de partículas em que o dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável está disposto pode preencher o represamento, com os lados, assim, tendo uma forma de um ângulo suplementar ao ângulo de repouso dos materiais de terra que formam o represamento.
[087] As seções do conduto de transferência de calor lateral de comprimentos diferentes podem, portanto, permitir que o dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável 700 se ajuste dentro e seja
41/43 coberto por um lado de uma pilha de partículas e, em um aspecto, se aproxime de um ângulo de repouso para o represamento no qual as partículas estão dispostas. Dessa forma, o dispositivo de transferência de calor 700, que pode ser projetado para ser disposto no interior de uma pilha de partículas, pode ser configurado para ter seções do conduto de transferência de calor lateral que são espaçadas verticalmente e terminadas lateralmente para se aproximar de um ângulo de repouso formado por uma dada pilha ou agrupamento de materiais de terra que formam um represamento para a pilha de partículas.
[088] Outras configurações de dispositivo de transferência de calor verticalmente compactávels podem incluir múltiplos tubos de subida de perfuração estendidos de modo que os tubos de subida de perfuração compreendem a maior parte das superfícies de transferência de calor. Por exemplo, os segmentos em formato de U podem ser orientados verticalmente em vez de horizontalmente (conforme mostrado nas Figuras 6 e 8 a 10).
[089] Com referência à Figura 11, é ilustrado um diagrama de blocos que ilustra o uso de um modelo de computador para otimizar uma projeto de um dispositivo de transferência de calor. Por exemplo, um método para projetar um dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável pode compreender a criação de um modelo de computador de dispositivo de transferência de calor verticalmente compactável tendo um conduto de transferência de calor lateral acoplado a um tubo de subida de perfuração orientado verticalmente 810. O método também pode compreender a determinação de uma quantidade de subsidência vertical de partículas de suporte para o conduto de transferência de calor lateral entre uma primeira densidade das partículas e uma segunda densidade
42/43 das partículas 820. O método pode ainda compreender o cálculo de uma força transferida para o tubo de subida de perfuração a partir do conduto de transferência de calor lateral, na medida em que o conduto de transferência de calor lateral abaixa, devido a subsidência vertical das partículas de suporte 830. Adicionalmente, o método pode compreender a determinação de uma configuração de corrugação do tubo de subida de perfuração, de tal modo que o tubo de subida de perfuração se compacta verticalmente em resposta à força, ao mesmo tempo mantendo a tensão no conduto de transferência de calor lateral e no tubo de subida de perfuração abaixo de limites de projeto 840. Observa-se que nenhuma ordem específica é necessária neste método, embora geralmente em uma modalidade, estas etapas do método possam ser realizadas sequencialmente.
[090] A descrição detalhada anterior descreve a invenção com referência a modalidades exemplificadoras específicas. Entretanto, será apreciado que várias modificações e alterações podem ser feitas sem distanciamento do escopo da presente invenção como definida nas reivindicações anexas. A descrição detalhada e desenhos anexos devem ser considerados como meramente ilustrativos, e não como restritivos, e todas estas modificações ou alterações, se as houver, se destinam a fazer parte do escopo da presente invenção como descrita e estabelecida aqui.
[091] Mais especificamente, embora as modalidades exemplificadoras ilustrativas da invenção tenham sido aqui descritas, a presente invenção não se limita a estas modalidades, mas inclui todas e quaisquer modalidades tendo modificações, omissões e combinações (por exemplo, de aspectos ao longo das várias modalidades), adaptações e/ou alterações como seria apreciado pelos versados na
43/43 técnica com base na descrição detalhada anteriormente mencionada. As limitações nas reivindicações devem ser interpretadas amplamente com base na linguagem empregada nas reivindicações e não se limitando aos exemplos descritos na descrição detalhada anteriormente ou durante o processamento do pedido, cujos exemplos devem ser interpretadas como não exclusivos. Quaisquer etapas referidas em quaisquer reivindicações de método ou processo podem ser executadas em qualquer ordem e não se limitam à ordem apresentada nas reivindicações. Consequentemente, o escopo da invenção deve ser determinado apenas pelas reivindicações anexas e seus equivalentes legais, em vez das descrições e exemplos aqui apresentados.

Claims (22)

1. Dispositivo de transferência de fluidos verticalmente compactável, caracterizado pelo fato de que compreende:
um conduto de transferência de fluido lateral para transportar um fluido através do mesmo e para ser sustentado por partículas compactadas a uma primeira densidade; e um tubo de subida de perfuração acoplado a, e em comunicação fluida com, o conduto de transferência de fluido lateral, sendo que o tubo de subida de perfuração é capaz de se compactar verticalmente por pelo menos 20%, mantendo a integridade estrutural quando o conduto de transferência de fluido lateral abaixa na medida em que as partículas de suporte se compactam para uma segunda densidade, que é mais elevada que à primeira densidade.
2. Dispositivo de transferência de fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tubo de subida de perfuração é substancialmente vertical.
3. Dispositivo de transferência de fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente partículas compactadas para a primeira densidade.
4. Dispositivo de transferência de fluido, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que as partículas compreendem xisto betuminoso.
5. Dispositivo de transferência de fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tubo de subida de perfuração é capaz de manter a
2/6 integridade estrutural quando verticalmente compactado por pelo menos 40%.
6. Dispositivo de transferência de fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tubo de subida de perfuração compreende uma porção corrugada para compactar verticalmente, mantendo ao mesmo tempo a integridade estrutural.
7. Dispositivo de transferência de fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tubo de subida de perfuração compreende uma pluralidade de seções do tubo de subida de perfuração e o conduto de transferência de fluido lateral compreende uma pluralidade de seções de conduto de transferência de fluido lateral, as seções do tubo de subida de perfuração e as seções de conduto de transferência de fluido lateral sendo alternadamente acopladas entre si em uma disposição de serpentina verticalmente orientada.
8. Dispositivo de transferência de fluido, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de seções do tubo de subida de perfuração e uma pluralidade de seções de conduto de transferência de fluido lateral estão em comunicação fluida com uma tubulação de entrada que separa o fluxo de fluido de entrada em pelo menos duas rotas de fluxo.
9. Dispositivo de transferência de fluido, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o conduto de transferência de fluido lateral forma pelo menos uma porção da tubulação de entrada.
10. Dispositivo de transferência de fluido, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a
3/6 pluralidade de seções do tubo de subida de perfuração e a pluralidade de seções de conduto de transferência de fluido lateral estão em comunicação fluida com uma tubulação de saída que combina o fluxo de fluido de saída a partir de pelo menos duas rotas de fluxo.
11. Dispositivo de transferência de fluido, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o tubo de subida de perfuração forma pelo menos uma porção da tubulação de saída.
12. Dispositivo de transferência de fluido, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma entrada e uma saída em comunicação fluida com a pluralidade de seções do tubo de subida de perfuração e a pluralidade de seções de conduto de transferência de fluido lateral, sendo que a entrada e a saída estão situadas pelo menos tão baixas quanto a pluralidade de seções do tubo de subida de perfuração e da pluralidade de seções de conduto de transferência de fluido lateral.
13. Dispositivo de transferência de fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tubo de subida de perfuração consiste em um tubo de subida de perfuração de entrada e um tubo de subida de perfuração de saída que estão orientados em uma extremidade comum do dispositivo.
14. Dispositivo de transferência de fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tubo de subida de perfuração compreende duas seções de tubo de subida de perfuração e o conduto de transferência de fluido lateral compreende uma pluralidade de seções de
Λ/Q conduto de transferência de fluido lateral, cada seção do conduto de transferência de fluido lateral sendo acoplada às duas seções de tubo de subida de perfuração.
15. Dispositivo de transferência de fluido, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que as duas seções de tubo de subida de perfuração são substancialmente verticais.
16. Dispositivo de transferência de fluido, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que uma primeira das duas seções de tubo de subida de perfuração forma pelo menos uma porção de uma tubulação de entrada que separa o fluxo de fluido de entrada para cada uma da pluralidade de seções de conduto de transferência de fluido lateral.
17. Dispositivo de transferência de fluido, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que uma segunda das duas seções de tubo de subida de perfuração forma pelo menos uma porção de uma tubulação de saida que combina o fluxo de fluido de saida a partir de cada uma da pluralidade de seções de conduto de transferência de fluido lateral.
18. Dispositivo de transferência de fluido, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma entrada e uma saida em comunicação fluida com as duas seções de tubo de subida de perfuração e a pluralidade de seções de conduto de transferência de fluido lateral, sendo que a entrada e a saida estão situadas pelo menos tão baixas quanto as duas seções de tubo de subida de perfuração e a pluralidade de seções de conduto de transferência de fluido lateral.
5/6
19. Dispositivo de transferência de fluido, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que as duas seções de tubo de subida de perfuração são acopladas a uma da pluralidade de seções de conduto de transferência de fluido lateral em extremidades opostas entre si.
20. Dispositivo de transferência de fluido, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma dentre a pluralidade de seções de conduto de transferência de fluido lateral está configurada em um formato de U alongado.
21. Dispositivo de transferência de fluido, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que pelo menos duas da pluralidade de seções de conduto de transferência de fluido lateral têm comprimentos diferentes.
22. Método para projetar um dispositivo de transferência de fluido verticalmente compactável, caracterizado pelo fato de que compreende:
criar um modelo de computador do dispositivo de transferência de fluido verticalmente compactável que tem um conduto de transferência de fluido lateral acoplado a um tubo de subida de perfuração orientado verticalmente;
determinar uma quantidade de subsidência vertical de partículas de suporte para o conduto de transferência de fluido lateral entre uma primeira densidade das partículas e uma segunda densidade das partículas;
calcular uma força transferida para o tubo de subida de perfuração do conduto de fluido de transferência lateral, na medida em que o conduto de transferência de
6/6 fluido lateral abaixa, devido a subsidência vertical das partículas de suporte; e determinar uma configuração de corrugação do tubo de subida de perfuração, de tal modo que o tubo de subida de perfuração se compacta verticalmente em resposta à força, mantendo a tensão no conduto de transferência de fluido lateral e no tubo de subida de perfuração abaixo dos limites de projeto.
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