NO342365B1

NO342365B1 - Undersjøisk varmeveksler og fremgangsmåte for temperaturstyring

Info

Publication number: NO342365B1
Application number: NO20140108A
Authority: NO
Inventors: Arne Olav Fredheim; Baard Kaasa; Bernt Henning Rusten; Knut Arild Maråk; Gunleiv Skofteland
Original assignee: Statoil Petroleum As
Priority date: 2011-07-01
Filing date: 2014-01-30
Publication date: 2018-05-14
Also published as: WO2013004277A1; BR112013032865A2; US20140246166A1; AU2011372734B2; GB201400889D0; NO20140108A1; CA2840701C; GB2506798A; GB2506798B; CA2840701A1; BR112013032865B1; US10317109B2; AU2011372734A1

Abstract

Oppfinnelsen vedrører en undersjøisk varmeveksler for å kjøle eller varme et hydrokarbonholdig fluid, der varmeveksleren omfatter: en konveksjonsseksjon innelukket ved hjelp av en innlukning omfattende: ett eller flere varmevekslingsfluidinnløp og -utløp; ett eller flere innløp eller utløp for hydrokarbonholdig fluid og ett eller flere fluidførende konveksjonsrør tilpasset for varmeoverføring mellom det hydrokarbonholdige fluidet på innsiden av røret/rørene og et omgivende varmevekslingsfluid på motsatt side av røret/rørene, hvori varmevekslingsfluidet er tilveiebrakt med én eller flere strømningsregulerende innretning/innretninger for å styre det hydrokarbonholdige fluidets utløpstemperatur, hvori varmevekslingsfluidet sirkulerer i en lukket krets for varmeoverføring både med det hydrokarbonholdige fluidet og med det omgivende sjøvannet på utsiden av innlukningen. Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte for undersjøisk kjøling eller varming av et hydrokarbonholdig fluid.

Description

Undersjøisk varmeveksler og fremgangsmåte for temperaturstyring

Oppfinnelsens område

Oppfinnelsen vedrører en undersjøisk varmevekslerenhet med utløpsstemperaturstyring, og særlig en konveksjonsvarmeveksler for kjøling eller varming av en fremstilt hydrokarbonholdig fluidstrøm, slik som fra én eller flere undersjøiske brønner, og fremgangsmåter for slik temperaturstyring.

Bakgrunn

Temperaturen til en fremstilt hydrokarbonholdig strøm på undersjøisk nivå er generelt varm og kan normalt variere i temperaturer i området 30-150 °C ved gjeldende trykk. For å prosessere eller transportere en slik varm hydrokarbonfluidstrøm kan det være nødvendig å regulere temperaturen på strømmen, slik som ved å kjøle strømmen til en spesifikk temperatur, for eksempel i området 0-60 °C.

Et antall eksisterende oljekjølere plassert på havbunnen er ikke styrbare og har den begrensningen at de kun kjøler oljen fra en brønnstrøm etter separering av gassfasen. Slike kjølere anvendes for å redusere temperaturen på oljen enten på grunn av rørledningstemperaturbegrensninger eller av andre grunner.

Det finnes også et mindre antall gasskjølere installert under vann.

En kjent type undersjøiske kjølere består av bunter av stålrør (eng.: steel tubes) i hvilke den varme prosesstrømmen strømmer. Sjøvann på omtrent 4 °C strømmer fritt over utsiden av rørene og kjøler direkte prosesstrømmen ved hjelp av varme som spres gjennom stålrørveggene til det omgivende sjøvannet. Mengden av kjøling avhenger sterkt av havstrømmen ettersom varmeoverføringen økes mange ganger dersom det er sterk havstrøm. På denne måten gis utløpstemperaturen på prosesstrømmen av ikkestyrbare variabler. For noen anvendelser der eventuell tilleggskjøling anses å være en fordel, kan dette være tilstrekkelig.

Hydrokarbonfluider kan imidlertid utvikle voks og hydratavsetninger når de nedkjøles til under visse temperaturer. En oppbygning av voks og/eller hydratavsetninger inni rør eller prosessutstyr vil redusere kapasiteten til delene og i verste fall føre til blokkering, noe som stopper produksjonen og er både tidkrevende og kostbart å fjerne. Ikke-styrt kjøling av hydrokarbonfluider under vann er følgelig ikke ønskelig, ettersom utløpstemperaturen til slike kjølere kan resultere i uønskede prosessbetingelser, slik som temperaturer som ligger under voks- eller hydratdannelsestemperaturen i fluidet.

I et mer avansert undersjøisk prosesseringssystem enn oljekjøling eller gasskompresjon, f.eks. for fremtidig styrbar vanntømming eller hydrokarbonduggpunktstyring, må utløpstemperaturen til en undersjøisk varmeveksler være styrbar. Dette vil gjøre at temperaturen til utløpsprosesstrømmen kan holdes konstant, uavhengig av vekslende strømningsstrømmer, strømningstemperaturer, havtemperatur og havstrøm.

En temperaturstyring av hydrokarbonholdige prosesstrømmer vil også være fordelaktig for hydratstyring ettersom det er en risiko ved undersjøiske systemer at de har arealer som er nedkjølt til under hydrattemperatur (typisk 20-30 °C). For å unngå avsetninger, slik som hydrater, under disse temperaturene, tilsettes hydrathemmere til strømmen. Tradisjonelle hydrathemmere kan være en alkohol (metanol eller etanol) eller en glykol slik som monoetylenglykol (MEG eller 1,2-etandiol), som er rimelig og enkel å injisere. Den nødvendige mengden hydrathemmer er imidlertid proporsjonal med strømmens vanninnhold og vil ved høye nivåer kreve en hydrathemmerregenereringsprosess i den mottakende enden.

Ved å styre strømningen av vann over rørbunten som fører en hydrokarbonholdig strøm, kan styring av utløpstemperaturen til kjøleren tilveiebringes. Den gjeldende foreslåtte måten å gjøre dette på er å lukke rørbunten inne i en innlukning (stor tank, skall eller kappe) med åpninger i hver endre for gjennomstrømning av sjøvann.

Mengden sjøvann som går inn i/ut av tanken, dvs. sjøvannstrømningen over rørbunten, kan styres for å justere varmeoverføringskoeffisienten og følgelig utløpstemperaturen til den hydrogenholdige strømmen.

WO 2008/147219, (FMC Kongsberg Subsea) vedrører en undersjøisk kjøleenhet som har et innløp for et varmt fluid og et utløp for kjølt fluid, der kjøleenheten omfatter et antall kveiler utsatt for sjøvann, og middel for å generere en strømning av sjøvann utenfor kveilene, der middelet for å generere strømningen av sjøvann omfatter en propell og en roterbar aktuator og hvori kjøleren er innelukket i en kanal.

WO 2010/002272, (Aker Subsea AS), vedrører en undersjøisk konveksjonsvarmeveksler for å kjøle eller varme opp et hydrokarbonholdig fluid i undersjøisk miljø. Varmeveksleren omfatter en konveksjonsseksjon med et fluidførende hovedrør (eng.: pipe) tilpasset for varmeoverføring mellom det førte hydrokarbonfluidet på den ene siden av hovedrørsveggen, og det omgivende vannet på den motsatte siden av hovedrørsveggen. Konveksjonsdelen er innelukket ved hjelp av en innlukning med et sjøvannsinnløp og et sjøvannsutløp, og varmeveksleren er tilveiebrakt med middel for styrt gjennomstrømning av det omgivende sjøvannet fra sjøvanninnløpet til sjøvannutløpet.

De ovennevnte dokumentene beskriver følgelig en styringsmekanisme for å justere sjøvannsstrømningen over rørbunten ved å anvende henholdsvis en propell eller en pumpe.

US 3,158,010 vedrører en varmeveksler med helisk kveilede rørbunter.

Anvendelsen av sjøvann for direkte kjøling av rør som fører de relativt varme hydrokarbonholdige fluidene, kan føre til uønsket avleiring og marin vekst eller biobegroing. Avleiring kan forekomme på overflater med høye temperaturer i sjøvann, slik som 60 °C og over, ved avsetning av uorganiske forbindelser, slik som CaCO3og CaSO4. Biobegroing eller vekst kan forekomme på ethvert undersjøisk utstyr, men forsterkes av varme temperaturer, slik som på de varme rørene til en varmeveksler. I tillegg øker høye temperaturer risikoen for korrosjon på kjølerørene, noe som kan føre til lekkasjer og funksjonssvikt.

Avleiringsdannelse og begroing på rørvegger reduserer varmeoverføringens effektivitet ved dannelse av en isolerende film eller lag på sjøvannssiden av røroverflatene og kan i tillegg forårsake korrosjon. Dannelsen av slike lag reduserer ikke bare varmeoverføringen og varmevekslerens effektivitet, men kan også gjøre passasjen for sjøvansstrømningen trangere. Disse effektene kan både kreve økt sjøvannsgjennomstrømning, slik som ved hjelp av økt pumpekapasitet eller en overdimensjonering av varmeveksleren for å kompensere for en reduksjon i samlet varmeoverføring. Alternativt kan regelmessig rengjøring av overflatene som er utsatt for slik avleiring og begroing, være nødvendig.

Varmevekslerne som foreslås i kjent teknikk, med styrbare utløpstemperaturer, utsettes for den nevnte avleiringen og begroingen. På grunn av innkapslingen av rørbuntene, hvori sjøvann settes i kontakt med de varme hydrokarbonførende rørene, er vanskelig eller umulig å rengjøre fysisk. I tillegg er anvendelse av biocider og/eller antiavleiringskjemikalier for å fjerne slik avleiring og begroing uønsket på grunn av vanskeligheten med å håndtere slike stoffer på undersjøisk nivå på en sikker og styrt måte når det gjelder miljøhensyn.

Det er følgelig behov for en undersjøisk varmeveksler med utløpstemperaturstyring, som ikke utsatt for eller mindre tilbøyelig til problemene med varmevekslere av kjent teknikk.

Kort beskrivelse av og formål for oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en undersjøisk varmeveksler og en fremgangsmåte for temperaturstyring ved hjelp av undersjøisk kjøling eller varming av et hydrokarbonholdig fluid.

Varmeveksleren ifølge den foreliggende oppfinnelsen er i stand til å kjøle eller varme et hvilket som helst hydrokarbonholdig fluid i både en væske- og/eller gassfase som muligens inneholder vann i ulike grader.

Spesifikt kan varmeveksleren være utformet for kjøling av en hydrokarbonholdig gass, som tidligere har blitt separert fra en multifase brønnstrøm ved hjelp av en separator, ned til en temperatur som er så lav som mulig for å tømme ut vann, men ikke inn i det hydratdannende temperaturområdet. Kondenserte væsker av vann og kondensat kan separeres fra gassen ved hjelp av en andre separator, slik som en væskeutskiller for kondensert vann som tilveiebringer en andre gassfase, forbedret for transport over lange distanser med mulig tillegg av en begrenset mengde hydrathemmer, hvilken mengde er signifikant lavere enn mengden som er nødvendig for transport av den første separerte gassfasen.

I ett aspekt vedrører oppfinnelsen en undersjøisk varmeveksler for å kjøle eller varme et hydrokarbonholdig fluid, der varmeveksleren omfatter;

● en konveksjonsseksjon innelukket ved hjelp av et skall eller en innlukning omfattende:

o ett eller flere varmevekslingsfluidinnløp og -utløp;

o ett eller flere innløp og -utløp for hydrokarbonholdig fluid; og

o ett eller flere fluidførende konveksjonsrør tilpasset for varmeoverføring mellom det hydrokarbonholdige fluidet på innsiden av røret/rørene og et omgivende varmevekslingsfluid på den motsatte siden av røret/rørene, hvori varmeveksleren er tilveiebrakt med én eller flere strømningsregulerende innretning(er) for å styre det hydrokarbonholdige fluidets utløpstemperatur, hvori varmevekslingsfluidet sirkulerer i en lukket krets for varmeoverføring både med det hydrokarbonholdige fluidet og med omgivende sjøvann på utsiden av innlukningen.

Den strømningsregulerende innretningen kan være en pumpe eller en kompressor som regulerer strømningsraten til varmevekslingsfluidet, og ytterligere er konveksjonsrøret/-rørene inni konveksjonsseksjonen kveilet på en helisk måte. I tillegg kan varmeveksleren være plassert vertikalt, eventuelt for å lette dreneringen.

Ytterligere kan den lukkede kretsen omfatte ett eller flere ytre konveksjonshovedrør tilpasset for varmeoverføring mellom varmevekslingsfluidet på innsiden av røret/rørene og omgivende sjøvann på den andre siden av røret/rørene. Dersom det er to eller flere ytre konveksjonshovedrør kan de anordnes i én av: en frittstående parallell anordning i en horisontal, vertikal eller skrå anordning; en helisk anordning på en frittstående måte; eller kveilet rundt varmevekslerinnlukningen.

I tillegg kan den strømningsregulerende innretningen være en propell eller ejektor for å øke strømningen av omgivende sjøvann over de ytre konveksjonshovedrørene, eventuelt hvori konveksjonshovedrørene er buntet inni en sylindrisk mantel med åpne ender.

Det hydrokarbonholdige fluidet og varmevekslingsfluidet kan strømme på en medstrøms- eller motstrømsmåte, og/eller varmevekslingsfluidstrømningen kan reverseres.

De ytre konveksjonshovedrørene og/eller de indre konveksjonshovedrørene kan være utstyrt med elektrisk varming for å hindre avleiring eller begroing.

Varmeveksleren kan omfatte en fordelingsmanifold (eng.: distribution header) ved innløpet til det hydrokarbonholdige fluidet, eventuelt for å fordele hydrokarbonholdig fluid i gass- og væskefase i like forhold i alle indre konveksjonsrør.

Den lukkede konveksjonskretsen kan omfatte en forbikoblingskrets (eng.: bypass circuit) som forbikobler de ytre konveksjonshovedrørene, og den strømningsregulerende innretningen kan også være en ventil i forbikoblingskretsen som regulerer blanderaten til varmevekslingsfluidet som passerer gjennom de ytre konveksjonshovedrørene og forbikoblingen.

Fluidet i den lukkede konveksjonskretsen kan i noen tilfeller være hovedsakelig en gass, og strømningsinnretning følgelig være en kompressor hvori den lukkede kretsen omfatter en ekspansjonsventil, eventuelt i varmevekslerfluidinnløpet til konveksjonsseksjonen.

I ett aspekt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for undersjøisk kjøling eller varming av et hydrokarbonholdig fluid omfattende:

● å la det hydrokarbonholdige fluidet passere gjennom ett eller flere konveksjonsrør i en innelukket konveksjonsseksjon til en undersjøisk varmeveksler; og

● å la et varmevekslingsfluid passere rundt konveksjonsrørene inni den innelukkede konveksjonsseksjonen for å kjøle eller varme det hydrokarbonholdige fluidet;

● og å sirkulere varmevekslingsfluidet i en lukket krets gjennom sjøvann på utsiden av den innelukkede konveksjonsseksjonen for å kjøle eller varme varmevekslingsfluidet før det går inn igjen i den innelukkede konveksjonsseksjonen til varmeveksleren.

Temperaturen på det hydrokarbonholdige fluidet som forlater varmevekslerens konveksjonsseksjon kan reguleres ved hjelp av varmevekslingsfluidets strømningsrate, eventuelt av en pumpe eller en kompressor.

Varmevekslingsfluidet kan passeres gjennom ett eller flere ytre konveksjonshovedrør til den lukkede kretsen i sjøvann på utsiden av den innelukkede konveksjonsseksjonen. Temperaturen til det hydrokarbonholdige fluidet som forlater varmevekslerens konveksjonsseksjon kan dessuten reguleres ved å tvinge en strøm av sjøvann rundt de ytre konveksjonshovedrørene, eventuelt ved hjelp av en propell eller ejektor.

Noe av varmevekslingsfluidet som passerer i den lukkede kretsen gjennom sjøvann, kan passeres gjennom en forbikoblingsledning (eng.: bypass line), ved å forbikoble det ene eller flere ytre konveksjonshovedrørene, og der blanderaten reguleres ved hjelp av minst én ventil i forkoblingsledningen og/eller ledningen omfattende den/de ytre konveksjonsrørledingen/-ledningene. Følgelig kan temperaturen til det hydrokarbonholdige fluidet som forlater varmevekslerens konveksjonsseksjon, deretter reguleres ved hjelp av blanderaten til varmevekslingsfluidene som passerer i forbikoblingsledningen og/eller ledningen omfattende det/de ytre konveksjonshovedrøret/-hovedrørene.

Kort beskrivelse av tegningene

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet mer detaljert ved eksempler på utførelsesformer med henvisning til de medfølgende tegningene, der ingen av disse skal oppfattes som begrensende for oppfinnelsens omfang. Det skal bemerkes at tegningene kun er til illustrasjonsformål. Dimensjonene på del og enheter som er vist i tegningene, er ikke faktiske og kun for illustrasjon av prinsipper. En hvilken som helst kombinasjon av elementene som er vist i de enkelte utførelsesformene betraktes og kan anvendes for å oppnå en lignende effekt i en annen utførelsesform.

Fig.1 viser et sideriss i tverrsnitt av en første utførelsesform av en varmevekslerenhet ifølge oppfinnelsen;

Fig.2 viser et sideriss av varmevekslerenheten i figur 1;

Fig.3 viser et sideriss i tverrsnitt av en varmevekslerenhet ifølge en andre utførelsesform av en varmevekslerenhet ifølge oppfinnelsen.

Fig.4 viser et sideriss i tverrsnitt av en varmevekslerenhet ifølge en tredje utførelsesform av en varmevekslerenhet ifølge oppfinnelsen.

Fig.5 viser et sideriss i tverrsnitt av en varmevekslerenhet ifølge en fjerde utførelsesform av en varmevekslerenhet ifølge oppfinnelsen.

Fig.6 viser et sideriss i tverrsnitt av en varmevekslerenhet ifølge en femte utførelsesform av en varmevekslerenhet ifølge oppfinnelsen.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Termen "prosessfluid" er ment å omfatte et hvilket som helst fluid som kjøles (eller vames) ved hjelp av varmeveksleren for å prosesseres eller transporteres og eventuelt ytterligere bearbeides senere.

Termen "hydrokarbonholdig fluid" er ment å omfatte en hvilken som helst væske eller gass eller blandinger derav som inneholder hydrokarboner, slik som olje og/eller gass fra et produksjonsanlegg, begge uten eller med vann i en hvilken som helst mengde.

Termen "varmeveksler" er ment å omfatte en hvilken som helst innretning eller system hvori et fluid varmes eller kjøles ved hjelp av konveksjon med et annet fluid på grunn av forskjeller i temperaturer.

Figur 1 viser et tverrsnittsriss av en første utførelsesform av varmeveksleren 1 ifølge den foreliggende oppfinnelsen. Varmeveksleren 1 omfatter en manifold 10 og en konveksjonsseksjon 20 i et skall eller en innlukning, der manifolden og konveksjonsseksjonen er avtettet fra hverandre ved hjelp av en skillevegg 102.

Manifoldens 10 volum er begrenset av et innlukningsskall 101 og skilleveggen 102 og mottar prosessfluid gjennom et prosessfluidinnløp 11. Prosessfluidet mottatt av manifolden 10 fordeles gjennom skilleveggen 102 inn i ett eller flere indre konveksjonsrør 13 som passerer gjennom konveksjonsseksjonen 20, som er begrenset av et sylindrisk skall eller en mantel 201, en bunnvegg 203 og skilleveggen 102.

Manifolden 10 kan være en fordelingsmanifold som i tilfellet med et prosessfluid som inneholder en olje- og gassblanding, sikrer lik fordeling av faser i hvert indre konveksjonsrør for å unngå lokal konsentrasjon av faser i noen rør, noe som kan forårsake avsetninger.

De indre konveksjonsrørene 13 er buntet sammen i et prosessfluidutløp 12 i den motsatte enden av konveksjonsseksjonen.

Utformingen på de indre konveksjonsrørene 13 inni konveksjonsseksjonen 20 kan variere, men er i dette eksempelet sammenstilt på en helisk måte som vist i figur 1, slik som i en helisk spiralviklet anordning, hvori et stort varmeoverføringsareal kan muliggjøres inni et lite volum av konveksjonsseksjonen.

I en spiralviklet varmeveksler er den samlede bunten dannet som en sylindrisk innretning med rør kveilet opp i sirkelformede lag. Alle rør er kveilet opp med en fast helningsvinkel. De endelige rørkveilene er anordnet i ulike lag, hvor hvert nivå inneholder flere rør. Kveileretningen til hvert lag kan være den samme eller kan veksle mellom lagene. Alle rør har lik lengde. Radial og langsgående stigning mellom rør kan varieres fleksibelt.

Konveksjonsdelen 20, som er begrenset av den sylindriske mantelen 201, bunnveggen 203 og skilleveggen 102, omfatter ytterligere ett eller flere varmevekslingsfluidinnløp 21 og ett eller flere varmevekslingsfluidutløp 22, hvori varmevekslingsfluidet kan passere fritt over de helisk buntede varmevekslende indre konveksjonsrørene 13.

Varmevekslingsfluidutløpene 22 kan orienteres i langsgående retning eller radial retning, og flere utløp er foretrukket når de er rettet i radiale retning, for å unngå immobiliserte strømningsområder i deler av konveksjonsseksjonen 20.

Som vist i figur 1 er den eksemplifiserte varmeveksleren i denne utførelsesformen plassert vertikalt og opereres i en motstrømsmodus, hvori varmevekslingsfluidinnløpet 21 er plassert nær havbunnen, og varmevekslingsfluidutløpene 22 er plassert i den øvre delen av varmekonveksjonsseksjonen 20. Prosessfluidet går inn fra den øvre delen via varmevekslerens 1 innløp 11 og skilles ut i konveksjonsseksjonens 20 nedre del via utløp 12. Varmevekslerens vertikale plassering muliggjør enkel drenering av væsker i varmeveksleren under driftsstans.

Varmevekslerens 2 konveksjonsseksjon 20 kan foretrukket omfatte et strømningsomledningselement 202 eller turbulenselement slik som et deksel, plassert i det midtre indre av konveksjonsseksjonen 20 for å dirigere varmevekslingsfluidet mer direkte over det indre konveksjonsrøret og hindre at det passerer direkte gjennom midten av spiralanordningen i rørene. Omledningselementet 202 kan ha en hvilken som helst egnet form og har i denne utførelsesformen en sylindrisk form sentrert i midten av konveksjonsseksjonen med en lengde som er kortere enn seksjonen, plassert i en vertikal avstand fra varmevekslingsfluidinnløpet forbundet med skilleveggen 102 på toppen av seksjonen. Denne anordningen dirigerer varmevekslingsfluidet til de mer perifere arealene i bunnen og oppover de indre konveksjonsrørene 13 og deretter ut til utløpene 22 på oversiden.

Omledningselementet 202 kan også tilveiebringe strukturell styrke til enheten og kan anvendes som støtte for de indre konveksjonsrørene 13 inni varmeveksleren. Hvilke som helst egnede omledingselementer og/eller ledeplater (eng.: baffles) kan anvendes for å dirigere strømningen av varmevekslingsfluidet på en optimal måte.

Figur 2 viser et ytre sideriss av varmeveksleren 1 i figur 1. Varmevekslingsfluidet som kommer ut av konveksjonsseksjonen 20 via de øvre utløpene 22 ledes i ytre konveksjonshovedrør 23 anordnet på en buktende måte på utsiden av varmevekslertanken 1 på sylindrisk mantel 201 mot den nedre enden der de samles opp i en innløpshovedrør 24, før de går inn i varmeveksleren igjen gjennom varmevekslingsfluidinnløpet 21. Antall ytre konveksjonshovedrør 23 tilsvarer foretrukket antall utløp 21. Varmeoverføringen mellom mantelen 201 og de ytre konveksjonshovedrørene 23 er ubetydelig. Varmoverføringen mellom mantel 201 og det omgivende sjøvannet kan bidra til den samlede varmeoverføringen.

I modusen vist i denne utførelsesformen anvendes varmeveksleren 1 for å kjøle et prosessfluid ved hjelp av varmeveksling med en varmeveksler eller kjølefluid som sirkulerer i en lukket krets eller sløyfe. I denne modusen bidrar naturlig konveksjon inni konveksjonsseksjonen 20 til en økning i kjølefluidets oppdrift, noe som forårsaker at kjølefluidet strømmer oppover. Ettersom kjølefluidet varmes opp etterhvert som det motstrømmende prosessfluidet varmer det opp, tilveiebringer det sirkulasjon av kjølefluidet fra bunnen til toppen.

Med anvendelse av en lukket krets for varmevekslingsfluidet kan et hvilket som helst egnet fluid anvendes, for eksempel sjøvann eller glykol. Varmevekslingsfluidet kan følgelig ha iboende egenskaper eller være tilveiebrakt med egenskaper, for eksempel ved hjelp av tilleggsstoffer, egnet for å forbedre varmevekslingsprosessen, for eksempel ved å unngå indre avleiring og begroing eller unngå eller muliggjøre faseendring av varmevekslingsfluidet.

På samme måte som varmevekslingsfluidet er varmet og stiger i konveksjonsseksjonen 20 inni tanken 1, vil de ytre konveksjonshovedrørene 23 varme sjøvannet som omgir varmevekslingstanken 1, og sjøvannet vil stige på grunn av en økning i oppdriften. Dette vil forbedre sirkulasjonen av sjøvannet etterhvert som sjøvannet stiger og blir erstattet av kaldt sjøvann. Sirkulasjonen av sjøvann kan tilveiebringe en viss motstrømningsvarmeveksling på tankens 1 utside og dermed kjøle varmevekslingsfluidet før det går inn igjen i varmevekslerens 1 konveksjonsseksjon. Normalt vil havstrøm tilveiebringe en betydelig strømning av sjøvann over de ytre konveksjonshovedrørene 23 og dermed tilveiebringe konveksjon derav.

For å styre prosessfluidets utløpstemperatur styres sirkulasjonen av varmevekslingsfluidet. Temperaturstyringen kan oppnås ved hjelp av strømningsratestyring av varmevekslingsfluidet for å regulere overføringen av varme mellom de to fluidene. Foretrukket anvendes et sirkulasjonsmiddel i form av en pumpe 50 for å styre varmevekslingsfluidets strømningsrate. Alternative sirkulasjonsmidler kan være hvilken som helst av en propell eller ejektor inni konveksjonsseksjonen 20 for tvungen sirkulasjon av varmevekslingsfluidet over de indre konveksjonsrørene 13.

Figur 3 viser en annen utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen i et tverrsnittriss. Varmevekslingstanken 2 omfatter en konveksjonsseksjon 40 begrenset av et sylindrisk skall eller mantel 401, en nedre vegg 403 og en øvre vegg 404, og som har et prosessfluidinnløp 31 som fordeler prosessfluidet i ett eller flere indre konveksjonsrør 33 som passerer gjennom konveksjonsseksjonen 40, og som er buntet sammen i et prosessfluidutløp 32. Prosessfluidinnløpet 31 og -utløpet 32 kan ha en hvilken som helst form og forbindelsesplassering på varmevekslingstanken 2, for eksempel som vist i figur 1, men er i denne utførelsesformen plassert med prosessfluidinnløpet 31 og -utløpet 32 på henholdsvis den øvre og nedre delen av den sylindriske mantelen 401. Prosessfluidinnløpet kan også omfatte eller være forbundet med en fordelingsmanifold, slik som vist i figurene 1, for å fordele prosessfluidet inn i de indre konveksjonsrørene 33.

Utformingen på de indre konveksjonsrørene 33 inni konveksjonsseksjonen 40 kan være sammenstilt på en helisk måte som vist i figur 3, lignende til anordningen beskrevet ovenfor og vist i figur 1, eller en hvilken som helst egnet anordning.

Varmevekslingsseksjonen 40 omfatter ytterligere et varmevekslingsfluidinnløp 41 og -utløp 42 i henholdsvis den midtre nedre og øvre delen av konveksjonsseksjonen.

Varmevekslingsfluidet kan fritt passere over de helisk buntede indre varmevekslingskonveksjonsrørene 33. For å hindre varmevekslingsfluidet i å passere direkte gjennom midten av de indre konveksjonsrørenes 33 spiralanordning, er et omledningselement 402, deksel- eller turbulenselement plassert i den midtre indre delen av konveksjonsseksjonen 40 for å dirigere fluidet mer direkte over rørene.

Omledningselementet 402 kan ha en hvilken som helst egnet form og har i denne utførelsesformen en sylindrisk form sentrert i midten av konveksjonsseksjonen 40 med en lengde som er kortere enn seksjonen og plassert i en vertikal avstand fra både varmevekslingsfluidinnløpet 41 og -utløpet 42. Omledningselementet dirigerer varmevekslingsfluidet ut til de mer perifere arealene av konveksjonsseksjonen 40 på bunnen og opp over de indre konveksjonsrørene 33 og deretter tilbake igjen mot midten på toppen av konveksjonsseksjonen 40 mot utløpet 42.

Varmeveksleren 2 eksemplifisert i figur 3 er også plassert vertikalt og opereres i en motstrømsmodus som beskrevet ovenfor, hvori varmevekslingsfluidinnløpet 41 er plassert nær havbunnen, og utløpet 42 er plassert på toppen av varmekonveksjonsseksjonen 40. Prosessfluidet går inn fra den øvre delen av varmeveksleren 2 gjennom prosessfluidinnløp 31 og skilles ut i den nedre delen av konveksjonsseksjonen 40 gjennom prosessfluidutløp 32. I denne utførelsesformen er både innløpet 31 og utløpet 32 plassert i radiale stillinger på siden av varmeveksleren 2.

Som vist i figur 3 fordeles varmevekslingsfluidet som går ut av konveksjonsseksjonen 40 via det øvre utløpet 42 til en ytre konveksjonskrets 3. Konveksjonskretsen 3 kan omfatte en anordning for å øke kontaktarealet med sjøvannet, i dette eksempelet i form av flere ytre konveksjonshovedrør 43 anordnet parallelt, slik at sjøvannet tillates å omgi hovedrørene og strømme imellom dem. Varmevekslingsfluidet kjøles mens det strømmer gjennom konveksjonskretsen 3, og særlig ved å strømme gjennom konveksjonshovedrørene 43 før det samles opp og ledes inn i varmeveksleren 2 gjennom innløpet 41. Varmevekslingsfluidet kan transporteres gjennom konveksjonskretsen 3 fra utløpet 42 ved hjelp av et hovedrør 44, via pumpen 60 og et andre hovedrør 45 til de ytre konveksjonshovedrørene 43 gjennom én eller flere spalter. De ytre konveksjonshovedrørene 43 kan anordnes på en hvilken som helst egnet måte, slik som én eller flere vertikale parallelle hovedrør, horisontalt eller skrått parallelle ledninger, eller heliske spiralanordninger, slik som dem som er beskrevet på innsiden eller utsiden av varmeveksleren 1, 2 og vist i ytterligere detalj i figurene 4 og 5. De adskilte konveksjonshovedrørene 43 forbindes deretter, og varmevekslingsfluidet ledes av et hovedrør 46 til innløpet 41.

I modusen ifølge denne utførelsesformen anvendes varmeveksleren 2 for å kjøle et prosessfluid ved hjelp av varmeoverføring med et varmevekslerkonveksjonsfluid.

Denne modusen forårsaker naturlig konveksjon inni konveksjonsseksjonen 40 og bidrar slik til oppdrift inni seksjonen, som beskrevet ovenfor.

De ytre konveksjonshovedrørene 43 vil likedan varme sjøvannet som omgir dem, og i tilfelle av stillestående sjøvann bidra til sirkulasjon av sjøvannet etterhvert som det varmes opp og erstattes av kaldt vann. Gjeldende strømmer av sjøvann kan imidlertid ofte bidra til en sterkere strømning av sjøvann over de ytre konveksjonshovedrørene 43 i en generelt horisontal retning. Sirkulasjonen kan tilveiebringe en viss motstrøms varmeveksling på utsiden av hovedrørene 43, avhengig av orienteringen av hovedrørene i forhold til eksisterende eller generert sjøvannsstrømning, og dermed kjøle varmevekslingsfluidet før det går inn igjen i varmevekslerens konveksjonsseksjon. Strømningen av sjøvann rundt det anordnede ytre konveksjonshovedrøret 43 kan også forsterkes og delvis styres av en strømningsinnretning 70, slik som en propell, som vist i figur 3, for tvungen og delvis styrbar strømning av sjøvann rundt de ytre hovedrørene 43, slik som i en oppover- og/eller kryssrettet strømning for å oppnå både naturlig konveksjon og tvungen konveksjon.

I figur 3 eksemplifiserer en propell, som tvinger sjøvann over de ytre parallelle hovedrørene 43, strømningsinnretningen 70. Likedan kan et ejektorsystem for å sirkulere sjøvann anvendes, idet det tilveiebringer sjøvannstrømning gjennom bunten, ved at høytrykks sjøvann pumpes gjennom et enkeltstående større hovedrør der sekundært sjøvann ejiseres inn i strømningen. Hovedsystemet for sjøvanntilførsel har så strømning med høyt trykk og lav volumetrisk strømning og reduserer dermed pumpekapasiteten (men øker pumpehodet). Sjøvannets strømningsrate kan til en viss grad styres og derved styre varmeoverføringen, temperaturprofilen og innløpstemperaturen til varmevekslingsfluidet til konveksjonsseksjoen. En pumpesystemforsyningskraft til ejektorsystemet kan anvendes.

For å styre prosessfluidets utløpstemperatur ved utløpet 32, kan sirkulasjonen av varmevekslingsfluid styres. Temperaturstyringen kan oppnås ved hjelp av strømningsratestyring av varmevekslingsfluidet for å regulere overføringen av varme mellom de to fluidene. En pumpe 60 kan styre strømningsraten til varmevekslingsfluidet og derved sikre korrekt varmeoverføringsrate mellom varmevekslingsfluidet og prosessfluidet. Varmevekslingsfluidets temperatur er ytterligere justerbar ved hjelp av strømningsinnretningen 70, som kan tilveiebringe økt konveksjon og derved økt temperaturforskjell til varmevekslingsfluidet fra utløp til innløp. Alternativt eller i tillegg kan strømningsinnretningen 70 bidra til å holde varmevekslingsfluidets innløpstemperatur ved innløpet 41 konstant ved å øke eller senke sjøvannsstrømningen over hovedrørene 43 for å justere endringer i havtemperatur og spesielt endringer i strømmer.

Den ytre konveksjonskretsen 3 kan også omfatte en hydrostatisk utjevner 61 for å trykksette innsiden av konveksjonskretsens hovedrørselementer, slik at det indre trykket utlignes med sjøvannet på utsiden. I tillegg kan konveksjonskretsen 3 eventuelt omfatte en buffertank for varmevekslingsfluid (ikke vist). Forskjeller i trykk på innsiden av undersjøiske hovedrør og rørsystem eller et hvilket som helst utstyr nødvendiggjør tykkveggede elementer for å tåle det hydrostatiske trykket fra sjøvannet på den faktiske sjødybden. Ved å trykkutligne hovedrørene og rørene og andre elementer av den ytre konveksjonskretsen, og særlig de ytre konveksjonshovedrørene, kan tykkelsen på ledningene reduseres, og mer effektiv kjøling oppnås med sjøvannet. Slik trykkutligning tillater også anvendelsen av andre hovedrørmaterialer enn stål, slik som for eksempel aluminium.

For å styre kjølingen av varmevekslingsfluidet ytterligere kan en forbikoblingsledning 47 til konveksjonskretsen 3 med de ytre konveksjonshovedrørene 43 være tilstede, med en strømningskontrollerende ventil 48 som regulerer mengden av fluid som forbikobler de ytre konveksjonshovedrørene 43. Mengden varmevekslingsfluid som passerer gjennom forbikoblingsledning 47 vil påvirke den endelige temperaturen på varmevekslingsfluidet som går inn i konveksjonsseksjonen 40 ved innløpet 41, idet fluidene fra forbikoblingen 47 og fluid som har blitt kjølt ytterligere i de ytre konveksjonshovedrørene 43, blandes i rater avhengig av den styrende ventilen 48. Sirkulasjonspumpen 60 kan følgelig drives med konstant hastighet mens ventilen 48 styrer den resulterende temperaturen ved innløpet 41. Med en sjøvannstemperatur i området 0-4 ºC kan varmevekslingsfluidets innløpstemperatur for eksempel justeres til å være innen temperaturintervallet på omtrent 15-25 ºC. Forbikoblingen 47 er også fordelaktig i tilfelle av mulig lekkasjer i systemet, slik som i de ytre konveksjonshovedrørene 43.

Figur 4 viser en varmeveksler som er lignende til figur 3, hvori de ytre konveksjonshovedrørene 53 til konveksjonskretsen 3 er anordnet på en helisk spiralmåte som et vertikalt rør i en vertikal stilling. I denne konfigurasjonen kan sjøvannet varmes og bidra til sirkulasjon over hovedrørene og gjennom hovedrøranordningens rørform på grunn av økning i oppdrift etterhvert som sjøvannet varmes opp og erstattes av kaldt sjøvann.

En eventuell forbikoblingsledning 47 til de ytre konveksjonshovedrørene 53 med en strømningsstyrende ventil 48 som regulerer mengden av fluid som forbikobler de ytre konveksjonshovedrørene 53, er også vist. Ventilen 48 tilveiebringer muligheten til å ta hånd om forskjeller i temperatur og strømmer av sjøvannet som påvirker den endelige temperaturen til fluidet som går ut av de ytre konveksjonshovedrørene 53, når ingen strømningsinnretning er tilstede for å justere sjøvannstrømningen rundt de ytre konveksjonshovedrørene 53.

Figur 5 viser en ytterligere utførelsesform av en varmeveksler som er lignende til figur 3 og 4, hvori de ytre konveksjonshovedrørene 54 til konveksjonskretsen 3 også er anordnet på en helisk spiralmåte som et rør, men hvori røret er plassert på en horisontal måte.

For å oppnå ytterligere styring av kjøle- eller varmeeffekten til de ytre konveksjonshovedrørene 54, er hoverørene i denne utførelsesformen delvis innkapslet i en eventuell sylindrisk mantel 71 med åpne ender, hvori sjøvannstrømning over ytre konveksjonshovedrør 54 styres av en strømningsinnretning 70. En propell eksemplifiserer her strømningsinnretningen 70, men en ejektor eller lignende innretning kan også anvendes for tvungen strømning av sjøvann over og rundt konveksjonshovedrørene 54 for tvungen konveksjon. I en ytterligere utførelsesform kan mantelen 71 også omfatte ledeplater eller innretninger til å lukke og åpne én eller begge endeåpningene til mantelen (ikke vist), for ytterligere å styre gjennomstrømning eller for å lukke mantelen 71 slik som for rengjøringsformål.

Som nevnt ovenfor kan varmeveksleren ifølge den foreliggende oppfinnelsen også anvendes for å varme prosessfluider ved hjelp av varmeveksling med sjøvann som er varmere enn prosessfluidet.

Figur 6 viser en ytterligere utførelsesform av en varmeveksler ifølge den foreliggende oppfinnelsen, hvori en varmeveksler 102 med konveksjonskrets 103 kan anvendes som et dampkompresjonskjølesystem. Varmeveksleren 103 er lignende til varmevekslerne ifølge de tidligere utførelsesformene i figurene 3, 4 og 5, bortsett fra et varmevekslingsfluidinnløp 141 plassert på sideveggen til sin mantel 201, i vertikal avstand fra bunnen av varmeveksleren 102 istedenfor på bunnen. Konveksjonskretsen 103 er også lignende til utførelsesformene i figurene 3, 4 og 5, men omfatter en kompressor 160 istedenfor en pumpe og i tillegg en ekspansjonsventil 164 på konveksjonskretsen før varmevekslingsfluidinnløp 141 til varmeveksleren. I den foreliggende utførelsesformen er følgelig varmeveksleren og konveksjonskretsen tilpasset for å anvende et kjølemiddel som sirkulerer som varmevekslingsfluid, for eksempel propan.

Varmeveksleren 102 fungerer som en fordamper. Ved å veksle varme med kjølemiddel, som fordamper, kjøles prosessfluidet løper gjennom de indre konveksjonsrørene 233. Dampen fra gassfasekjølemiddelet forlater varmevekslerens 102 konveksjonsseksjon 240 via varmevekslerfluidutløpet 142 og mates via et hovedrør 144 til kompressoren 160, hvor dampen komprimeres. Den komprimerte dampgassen transporteres til en anordning av ytre konveksjonshovedrør 153 ved hjelp av et hovedrør 145. I denne utførelsesformen er de ytre konveksjonshovedrørene 153 til konveksjonskretsen 103 anordnet på en helisk spiralmåte som et vertikalt rør i en vertikal stilling, som i figur 4. Anordningen av konveksjonshovedrørene kan imidlertid ha en hvilken som helst form som er egnet, for eksempel et hvilket som helst av de ovennevnte oppsettene eller andre egnede anordninger.

De ytre konveksjonshovedrørene 153 fungerer som en kondensator, hvori den komprimerte kjølemiddeldampen kondenseres til å omfatte hovedsakelig en væske ved hjelp av varmevekslingen med det kalde sjøvannet.

Det flytende kjølemiddelet fra konveksjonshovedrørene 153 transporteres ved hjelp av hovedrør 146 til ekspansjonsventilen 164 fra hvilken kjølemiddelet kommer ut som en tofase fluidblanding og går inn i konveksjonsseksjonen 240 til varmeveksleren 102 via innløpet 141. Innløpet kan plasseres over væskenivået til kjølemiddelet i varmeveksleren, som vist i figur 6, idet det forlater varmevekslingsrørene 233 som er delvis neddykket i kjølemiddelets flytende fase 203, og rom for kjølemiddeldamp 204 i en øvre del av konveksjonsseksjonen 240.

Fremgangsmåten som beskrives ovenfor, vil fungere selv med varierende effekt på de ytre konveksjonshovedrørene 153 mot sjøvannet, ettersom variasjonen i kjøling vil føre til en variasjon i forholdet mellom gass og væske fra ekspansjonsventilen.

Temperaturen på strømmen som går inn i konveksjonssonen 240 via innløp 141, vil være konstant, og kjølingen av hydrokarbonfluidet kan styres ved å regulere sirkulasjonsraten til kompressoren 160 for å ta hånd om variasjoner i kjølingen fra havstrømmene.

Konveksjonssystemet beskrevet ovenfor kan for eksempel anvendes som et andre trinn i kjølingen av hydrokarbonfluid, hvor hovedsakelig det meste av vannet har blitt tømt ut ved hjelp av et tidligere kjølings- og separeringstrinn. Enheten og fremgangsmåten kan for eksempel anvendes for å redusere duggpunktet til en hydrokarbongass som ligger under sjøvannstemperaturen, slik som for å fremstille tørr gass til salg.

Eksempel

Et kjølesystem ifølge utførelsesformene i figur 3-5 kan motta en varm hydrokarbongass fremstilt fra en undersjøisk brønn ved omtrent 100 bar og 80 ºC i mengdene på omtrent 60kg/s. Et innløp lar gassen passere til varmevekslerens indre konveksjonsseksjon og lar gassen passere på innsiden av konveksjonsrørene derav, hvor gassen kan kjøles ned til en utløpstemperatur på omtrent 25 ºC. Varmevekslingsfluidet, i dette tilfellet vann i en mengde på omtrent 55 kg/s går inn i varmeveksleren ved omtrent 15 ºC og 30 bar og passerer over den utvendige overflaten til konveksjonsrørene inni varmevekslermantelen gjennom den indre konveksjonsseksjonen derav og varmes til en utløpstemperatur på omtrent 60 ºC. Varmevekslingsfluidet dirigeres deretter gjennom den ytre konveksjonskretsen, der det kjøles ned til omtrent 15 ºC før det går inn i den indre konveksjonsseksjonen. Mengden av sjøvann på omtrent 4 ºC og 30 bar som er nødvendig for å oppnå den nevnte kjølingen av varmevekslingsfluidet, er i størrelsesorden 3500 kg/s, som passerer over den ytre kretsen, og særlig konveksjonshovedrørene, enten ved hjelp av naturlig strøm eller tvungen strømning ved anvendelsen av en strømningsinnretning som nevnt i utførelsesformen ovenfor.

Sammenlignet med undersjøiske varmevekslere av kjent teknikk, hvori sjøvann anvendes i direkte kontakt med konveksjonsrør som fører prosessfluidene, benytter den foreliggende oppfinnelsen en lukket krets som inneholder et varmevekslingsfluid for varmeoverføring med konveksjonsrørene, og som i sin tur veksler varme med sjøvannet ved hjelp av ytre konveksjonsrør. Overflatetemperaturen til den ytre konveksjonskretsen, dvs. hovedrør 23, 43, 53, 54 og 154 er følgelig redusert i forhold til overflatetemperaturen til de indre rørene 13 og 33 og kan holdes under temperaturen ved hvilken avleiring oppstår og ved en temperatur hvor marin vekst og korrosjon er redusert. I tillegg kan den ytre plasseringen av den ytre konveksjonskretsen muliggjøre fysisk skraping og fjerning av marin begroing og forbedret begroingsstyring.

Den foreliggende oppfinnelsen øker derfor også styring av begroing og begrenser følgelig behovet for overkapasitet i konstruksjon av undersjøiske varmevekslere og tilveiebringer en mer presis styring av temperaturen.

De fleste undersjøiske kjølere av kjent teknikk er av den passive typen eller har kun begrensede midler for å styre direkte strømning av sjøvann over de hydrokarbonfluidholdige varmevekslende rørene. Mangelen på nøyaktighet når det gjelder temperaturstyring av disse tidligere kjølerne begrenser derfor temperaturnivået ved kjølerne trygt kan kjøle et hydrokarbonfluid til uten å risikere hydratavsetninger eller andre avsetninger.

Oppfinnelsen tilveiebringer muligheten til å styre fluidtemperatur på rørsiden (slik som varmt fluid) ved alle nedsatte rater og kan anvende enten tvungen konveksjon eller fri konveksjon på sjøvannsiden. Temperaturen til prosesstrømningen er styrbar, og risikoen for hydratdannelse er betydelig redusert.

Den lukkede kretsen tillater mer komplekse røranordninger, så vel som deviasjonselementer og ledeplater inni varmevekslerens konveksjonsseksjon, ettersom avleiring og marin vekst er eliminert. Varmevekslingsfluidet kan være vann eller en hvilken som helst blanding av vann eller glykol eller hvilke som helst blandinger derav og kan inneholde avleirings- og begroingshemmere, slik som biocider eller rensende kjemikalier som holder den lukkede kretsen fri for kontaminanter og avsetninger.

Det skal bemerkes at prosessfluidet, som generelt vil være et hydrokarbonholdig fluid, foretrukket kjøres gjennom konveksjonsrørsiden av de indre konveksjonsrørene 13 og 33 for å oppnå en homogen kjøling av fluidet, selv om det motsatte er mulig ved å kjøre den lukkede kretsen forbundet med varmevekslingsfluid til de indre konveksjonsrørene 13 eller 33 for en moderat varmeveksling. Kriteriene for denne motsatte operasjonsmodusen vil være at det hydrokarbonholdige fluidet ikke kjøles under noen voks- og/eller hydratdannelsestemperatur og vil følgelig ikke tillate presis styring, ettersom temperaturen inni konveksjonsseksjonen varierer med hensyn til avstand og kontakt med de indre konveksjonsrørene.

Claims

Undervanns varmeveksler (2) for å kjøle eller varme et hydrokarbonholdig fluid, der varmeveksleren omfatter;

●�en konveksjonsseksjon (20) innelukket ved hjelp av et skall eller en innlukning (101, 201)

omfattende:

o ett eller flere varmevekslingsfluidinnløp (21, 41) og –utløp (22, 42);

o ett eller flere innløp (31) og -utløp (32) for hydrokarbonholdig fluid; og o ett eller flere fluidførende konveksjonsrør (33) tilpasset for varmeoverføring mellom det hydrokarbonholdige fluidet på innsiden av røret/rørene og et omgivende varmevekslingsfluid på den motsatte siden av røret/rørene, hvori varmeveksleren er tilveiebrakt med én eller flere strømningsregulerende innretning(er) for å styre det hydrokarbonholdige fluidets utløpstemperatur, karakterisert ved at varmevekslingsfluidet sirkulerer i en lukket krets for varmeoverføring både med det hydrokarbonholdige fluidet og med omgivende sjøvann på utsiden av innlukningen (101, 201).

2.

Varmeveksler ifølge krav 1, hvori den strømningsregulerende innretningen er en

pumpe (60) eller en kompressor som regulerer varmevekslingsfluidets strømningsrate.

3.

Varmeveksler ifølge krav 1 eller 2, hvori konveksjonsrøret/-rørene inni konveksjonsseksjonen (20) er kveilet på en helisk måte.

4.

Varmeveksler ifølge hvilke som helst av de foregående kravene, hvori varmeveksleren er plassert vertikalt, eventuelt for at det skal være lettere å drenere.

5.

Varmeveksler ifølge hvilke som helst av de foregående kravene, hvori den lukkede kretsen omfatter én eller flere ytre konveksjonshovedrør (43) tilpasset for varmeoverføring mellom varmevekslingsfluidet på innsiden av røret/rørene og omgivende sjøvann på den andre siden av røret/rørene.

6. Varmeveksler ifølge hvilke som helst av de foregående kravene, hvori to eller flere ytre konveksjonshovedrør (43) er anordnet i én av: en frittstående parallell anordning i en horisontal, vertikal eller skrå anordning; en helisk anordning på en frittstående måte; eller kveilet rundt varmevekslerinnlukningen (101, 102).

7.

Varmeveksler ifølge hvilke som helst av de foregående kravene, hvori den strømningsregulerende innretningen (70) er en propell eller ejektor for å øke strømning av omgivende sjøvann over de ytre konveksjonshovedrørene (43), eventuelt hvori konveksjonshovedrørene er buntet inni en sylindrisk mantel (401) med åpne ender.

8.

Varmeveksler ifølge hvilke som helst av de foregående kravene, hvori det hydrokarbonholdige fluidet og varmevekslingsfluidet strømmer på en medstrøms- eller motstrømsmåte.

9.

Varmeveksler ifølge hvilke som helst av de foregående kravene, hvori varmevekslingsfluidstrømningen kan reverseres.

10.

Varmeveksler ifølge hvilke som helst av de foregående kravene, hvori de ytre konveksjonshovedrørene (43) og/eller de indre konveksjonsrørene (33) er utstyrt med en elektrisk varming.

11.

Varmeveksler ifølge hvilke som helst av de foregående kravene, hvori varmeveksleren omfatter en fordelingsmanifold ved innløpet (31) til det hydrokarbonholdige fluidet, eventuelt for å fordele hydrokarbonholdig fluid i gass- og væskefase i like forhold i alle indre konveksjonsrør (33).

12.

Varmeveksler ifølge hvilke som helst av de foregående kravene, hvori den lukkede konveksjonskretsen omfatter en forbikoblingskrets (47) som forbikobler de ytre konveksjonshovedrørene (43).

13. Varmeveksler ifølge hvilke som helst av de foregående kravene, hvori den strømningsregulerende innretningen er en ventil (48) i

forbikoblingskretsen som regulerer blanderaten til varmevekslingsfluid som passerer gjennom de ytre konveksjonshovedrørene og forbikoblingskretsen (47).

Varmeveksler ifølge hvilke som helst av de foregående kravene, hvori det hydrokarbonholdige fluidet hovedsakelig er en gass.

15.

Varmeveksler ifølge hvilke som helst av de foregående kravene, hvori strømningsinnretningen er en kompressor 160, og den lukkede kretsen omfatter en ekspansjonsventil, eventuelt ved konveksjonsseksjonens varmevekslerfluidinnløp.

16.

Fremgangsmåte for undersjøisk kjøling eller varming av et hydrokarbonholdig fluid omfattende:

●�å la det hydrokarbonholdige fluidet passere gjennom ett eller flere konveksjonsrør (33) i en innelukket konveksjonsseksjon til en undersjøisk varmeveksler; og

●�å la et varmevekslingsfluid passere rundt konveksjonsrørene (33) inni den innelukkede konveksjonsseksjonen (20) for å kjøle eller varme det hydrokarbonholdige fluidet;

hvori varmeveksleren er tilveiebrakt med én eller flere strømningsregulerende innretning(er) for å styre det hydrokarbonholdige fluidets utløpstemperatur, karakterisert ved at varmevekslingsfluidet sirkuleres i en lukket krets gjennom sjøvann på utsiden av den innelukkede konveksjonsseksjonen (20), for å kjøle eller varme varmevekslingsfluidet før det går inn igjen i den innelukkede konveksjonsseksjonen til varmeveksleren.

17.

Fremgangsmåte ifølge krav 16, hvor de én eller flere strømningsregulerende innretning(er) omfatter en pumpe (60) eller en kompressor (160).

18.

Fremgangsmåte ifølge krav 16 eller 17, hvor varmevekslingsfluidet passeres gjennom ett eller flere ytre konveksjonshovedrør (43) til den lukkede kretsen i sjøvann på utsiden av den innelukkede konveksjonsseksjonen (20).

19.

Fremgangsmåte ifølge krav 18, hvori temperaturen til det hydrokarbonholdige fluidet som forlater varmevekslerens konveksjonsseksjon (20), reguleres ved å tvinge en strøm av sjøvann rundt de ytre konveksjonshovedrørene (43), eventuelt ved hjelp av en propell eller ejektor.

20.

Fremgangsmåte ifølge hvilke som helst av kravene 16–19, hvori noe av varmevekslingsfluidet som passerer i den lukkede kretsen gjennom sjøvann, passeres gjennom en forbikoblingsledning (47) idet det forbikobler det ene eller flere ytre konveksjonshovedrør (43), og hvori blanderaten reguleres ved hjelp av minst én ventil (48) i forkoblingsledningen og/eller ledningen omfattende det/de ytre konveksjonshovedrøret/-hovedrørene.

21.

Fremgangsmåte ifølge krav 20, hvori temperaturen til det hydrokarbonholdige fluidet som forlater varmevekslerens konveksjonsseksjon (20), reguleres ved hjelp av blanderaten til varmevekslingsfluidene som passerer i forbikoblingsledingen (47) og/eller ledningen omfattende det/de ytre konveksjonshovedrøret/-hovedrørene.

22.

Anvendelsen av en varmeveksler ifølge hvilke som helst av kravene 1-15 eller en fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 16-21 for å kjøle eller varme et hydrokarbonholdig fluid under vann.