移動式天然氣開采液化技術(shù)簡介

中國海誠工程科技股份有限公司 薛穎

上海市燃?xì)庹{(diào)度中心 戚小虎 編譯

隨著人類社會不斷發(fā)展，天然氣能源被不斷開采利用。全世界超過 30%的天然氣資源位于海洋，其中有一部分小規(guī)模氣田位于深海并遠(yuǎn)離陸地。這些小規(guī)模氣田天然氣儲量少，如果使用管道運輸?shù)葌鹘y(tǒng)開采方式成本過高，經(jīng)濟(jì)性太差。與此情況相似的還有伴生氣田，天然氣產(chǎn)量不大，直接燃燒的方法既不環(huán)保又浪費資源，已經(jīng)基本不再使用。而將天然氣壓回油田以增加原油產(chǎn)量的做法也存在弊端，不僅提高生產(chǎn)成本，而且不能充分利用這部分天然氣資源。

隨著技術(shù)進(jìn)步，天然氣行業(yè)在尋求大規(guī)模氣田的同時，也在逐漸探索開采小規(guī)模氣田各項技術(shù)，移動式天然氣開采液化技術(shù)(以下簡稱 FLNG)就具有開采這些資源并使之產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的潛力。以下從技術(shù)發(fā)展和商業(yè)前景兩方面，簡單介紹一下FLNG技術(shù)取得的成績和面臨的難題。

1 技術(shù)發(fā)展

其實，F(xiàn)LNG并不是一項完全新生的技術(shù)。早在上世紀(jì) 90年代就已經(jīng)有實驗性質(zhì)的應(yīng)用。但當(dāng)時的市場條件不可能投資這種新興的、帶有風(fēng)險的技術(shù)。隨著FLNG自身的不斷發(fā)展，近年來許多技術(shù)壁壘已被攻克：

(1)船與船之間“邊靠邊”的LNG輸送技術(shù)可行性已被試驗驗證。

(2)已積累了“膜式和棱柱式”儲罐的重要經(jīng)驗，使用這種技術(shù)的船只擁有合適的甲板空間，以便安置加工設(shè)備。

(3)主要液化設(shè)備已經(jīng)獲得重大的設(shè)計上的革新，尤其在緊湊性和適應(yīng)海洋能力方面。

(4)主要液化設(shè)備的重量符合現(xiàn)行的船體設(shè)計。

所有這些重大成果在FLNG技術(shù)和工程發(fā)展上創(chuàng)造了積極意義，然而仍有一些問題需要解決。一個FLNG項目，由于各個層面中都使用了新的概念和解決方法，積聚了大量技術(shù)和實施上的風(fēng)險。

2 來自不確定性的風(fēng)險

即使是成熟技術(shù)，在被應(yīng)用到一個新的環(huán)境中時，依然具有不確定性。因此，對于具體項目的技術(shù)方、承建方和運營方來說，F(xiàn)LNG技術(shù)是一項全新的事物，新設(shè)備的使用率將會很高，而新設(shè)備往往具有諸多不確定性：

(1)最相關(guān)的不確定因素是基于柔性軟管的LNG裝卸系統(tǒng)。目前，市場上唯一可用的低溫軟管，主要應(yīng)用于緊急卸載，而不是常規(guī)操作。

(2)FPSO(浮式生產(chǎn)儲存卸貨裝置)中主低溫?zé)峤粨Q的使用。此設(shè)備主要運用于連續(xù)作業(yè)，在工藝流程和機(jī)械設(shè)計中帶來如下問題：

①在工藝流程設(shè)計中存在不確定性，比如設(shè)備的運行和加速中的熱交換性能會帶來影響。

②機(jī)械設(shè)計中同樣存在不確定性，為確保設(shè)計的高效能，殼體內(nèi)管束震動以及金屬疲勞問題都存在爭議。

(3)液化天然氣分餾塔和胺塔的性能都存在不確定性，液化天然氣在兩者中都將被吸收和重組。雖然海上液化天然氣分餾法具有現(xiàn)成的經(jīng)驗，比如Sanba LPG FPSO和Belanak Natuna FPSO的經(jīng)驗，但它們只被用于較為溫和的海洋氣候條件下。

3 新技術(shù)使用中需要特別注意的問題

新技術(shù)使用中一些需要特別注意的問題：

3.1 安全

(1)由于 FLNG的頂端作業(yè)面比其他設(shè)備更緊湊，所以火災(zāi)、爆炸防護(hù)的設(shè)計不同于地面設(shè)施。

(2)泄漏管理原則對LNG行業(yè)，包括海上LNG來說都是新的問題，將涉及到對LNG泄漏保護(hù)設(shè)施材料的選擇。

3.2 維護(hù)

(1)可用空間的限制，導(dǎo)致維護(hù)原則必須被深層次的分析，比如材料運輸原則和節(jié)約原則。

(2)可靠性、可用性、可維護(hù)性(RAM)將成為一個問題。作為一個全新的技術(shù)項目，缺乏相關(guān)的使用經(jīng)驗，比如故障率，平均失效前時間(MTTF）和平均恢復(fù)前時間(MTTR)尚不清楚，可能會導(dǎo)致所需投入的不準(zhǔn)確估計，類似于海洋可靠性數(shù)據(jù)庫(OREDA)的數(shù)據(jù)庫無參考價值，而精確的估算這些數(shù)據(jù)對首次工業(yè)開發(fā)來說至關(guān)重要。

3.3 物流系統(tǒng)

(1)LNG的副產(chǎn)品如LPG和冷凝物的處理增加了產(chǎn)品儲備和卸載等工作的復(fù)雜程度，有限的存儲能力將成為一個問題。

(2)考慮到惡劣環(huán)境的影響，需要考慮使用專用船只進(jìn)行運輸，包括LNG和LPG，并運用串聯(lián)結(jié)構(gòu)和動力定位等方式。

4 項目風(fēng)險

此外，還有一些需要指出的項目風(fēng)險有：

一個FLNG項目一般由多個承包商來開發(fā)，通常包括一個總承包方、一個總設(shè)計，然后由單獨承包商分別負(fù)責(zé)海洋、船體、塔樓和卸載等系統(tǒng)。每個承包商的專業(yè)知識和背景都不同，所有承包商之間的銜接配合，尤其是負(fù)責(zé)海洋方面的和總設(shè)計的銜接配合非常重要，這關(guān)系到系統(tǒng)整合。還有FLNG之外的重要銜接，比如與上游開發(fā)的銜接，這是FLNG設(shè)計和運行成功的關(guān)鍵。

5 商業(yè)前景

FLNG所開采的對象原本就是商業(yè)價值較低的氣田，因此適當(dāng)?shù)幕貓舐适荈LNG技術(shù)需要解決的問題。從長遠(yuǎn)來看，可以明確判斷，通過FLNG方式獲得的液化天然氣，不得不面對來自大規(guī)模氣田或者陸上氣田的強勁競爭。所幸，國際天然氣市場的地域性可以抵消天然氣價格競爭的影響。受國際氣體貿(mào)易區(qū)域條件影響，預(yù)計液化天然氣將被轉(zhuǎn)移到歐洲和亞洲部分市場，那里的天然氣價格預(yù)測會更高，因此從長遠(yuǎn)來看，海上氣田FLNG項目中回報率不足的風(fēng)險可以降低。另一方面，全球?qū)δ茉吹囊蕾嚦潭仍絹碓綇姡谠蛢r格不斷高漲的情況下，F(xiàn)LNG應(yīng)用前景將會越來越明朗。

綜上所述，雖然商業(yè)價值和尚未解決的技術(shù)問題使FLNG發(fā)展在短期內(nèi)很具挑戰(zhàn)性，但是總體技術(shù)層面已基本具有可行性。要著重強調(diào)的是，即使有一天FLNG成為一項成熟技術(shù)，每個項目仍將因為不同的海域特性具有獨特性，而FLNG技術(shù)首次實施的成功將是LNG產(chǎn)業(yè)一個巨大的跨越。