天然氣水合物鏈:天然氣運輸構想

編譯:鄧君福 (大慶油田第三采油廠規劃設計研究所)

審校:紀常杰 (大慶油田工程有限公司)

天然氣水合物鏈:天然氣運輸構想

編譯:鄧君福 (大慶油田第三采油廠規劃設計研究所)

審校:紀常杰 (大慶油田工程有限公司)

一般來說,對于大規模的天然氣藏資源采用長途液化天然氣 (LNG)運輸方式是經濟可行的。目前,日本的石油、天然氣、金屬制品進出口公司和有關工程公司開始關注天然氣水合物 (NGH)氣體運輸技術。考慮優化天然氣工藝,理解NGH鏈的過程影響,以及優化整個NGH鏈十分重要。

天然氣水合物鏈 成本 排放

1 背景

日本很多6 000 km以內的中小氣田應用傳統技術開發將十分困難 (如LNG技術和管道輸送)。NGH或許是一個經濟可行的氣體運輸方法。NGH體積只是天然氣氣態或液態的170分之一,因此,估算NGH的初始投資成本比LNG管道輸送的投資成本低。

LN G輸送對于長途運輸是經濟可行的。管道運輸由于資本成本較高,適合相對距離較短的運輸。N GH運輸適于解決中小范圍或邊遠油氣田天然氣輸送問題 (圖1)。可行性研究 (圖2)表明, NGH對于大小合適的天然氣儲備和一定運輸距離的氣田具有經濟優勢。

圖1 天然氣運輸概念

目前,已經開發了幾種類型的NGH合成系統,其中包括泡沫/攪拌型反應器、水霧型反應器和水合物合成系統。相比其他系統,采用微泡材料、有管式反應器的水合物合成系統有較高的合成速度。隨著技術的進步需要進一步開展精細化可行性研究。

圖2 NGH運輸鏈的概念及研究系統

2 概念設計

研究的目的是分析日本在N GH天然氣運輸中的CO2生命周期 (LCCO2)。在選定的模式中,天然氣在生產廠中轉化為NGH,然后從東南亞沿海地區欠發達的天然氣田通過NGH運輸船輸送到日本。運輸距離6 000 km的基本生產率是1×106t/a LNG當量。研究假定天然氣輸送到發電廠。

3 LCCO2分析

研究范圍包括生產設施 (包括進氣的處理)和再氣化設施之間的過程。

3.1 LNG鏈的LCCO2排放

106t/a LNG當量的規模是非常大的,因此認為是一種不可行的LNG項目。根據之前的研究,CO2排放與LNG的體積規模成線性關系。從LCCO2排放量與LNG體積的關系數據可以推算出1×106t/a LNG鏈的LCCO2的排放量。這個1×106t/a LNG鏈的LCCO2排放量為0.574×106t/a。

3.2 NGH鏈的LCCO2排放

NGH的 LCCO2排放分為三個主要部分: NGH生產系統,包括進氣處理;NGH的運輸; NGH的再氣化系統。

NGH生產系統包括生產和N GH裝載過程。NGH運輸構想是基于零散裝運方式,冷藏貨物封閉系統在標準大氣壓下和 -20℃儲存 NGH。NGH再氣化系統包括NGH卸載過程和再氣化過程。

4 結果

研究表明,NGH鏈的 LCCO2排放總量是0.479×106t/a,低于類似的LNG鏈17%。NGH鏈生產系統的基礎設施由高壓用途的通用設備組成,但可以相對容易地制造。雖然在NGH的運輸中LCCO2的排放是等量LN G載體的4倍,但LNG顆粒在較高溫度的運輸環境中運輸費用相對較低。

5 敏感性分析

不確定性按降序排列分別為發電效益、運輸距離、水合率、制冷系統、NGH合成設施。盡管在每種參數范圍中都有不同的風險可能性,但重點是如何提高可行性研究中運輸距離、水合率、制冷系統、N GH合成的參數和實現NGH鏈實際應用的技術開發。

6 結論

NGH鏈的優勢在一定的條件下得到了證實。NGH鏈包括NGH生產設施、4個運輸載體以及再氣化設施。運輸距離6 000 km時NGH鏈的LCCO2的排放總量低于相似的LNG鏈17%。

NGH技術在貨幣化的中小型或遠程氣田,其天然氣產量在1×106～3×106t/a,且至用戶的運輸距離不到6 000 km,有令人欣喜的潛力。在不久的將來,NGH技術的進步決定了其能夠與LNG技術進行競爭,技術的發展需要提高可行性研究的精度。因此,考慮優化生產過程和理解N GH鏈的過程影響,以及優化整體NGH鏈是非常重要的。

資料來源于美國《J PT》2009年4月

2010-03-12)

10.3969/j.issn.1002-641X.2010.7.012