大型浮式液化天然气开发系统关键技术现状及发展趋势

大型浮式液化天然气开发系统(FLNG)是当前海洋工程领域所关注的热点之一。介绍了FLNG的组成及特点,分析了FLNG的关键技术现状及发展趋势,对我国南海FLNG的发展提出了几点建议。

全球浮式液化天然气项目发展现状与展望

浮式液化天然气(FLNG)生产储卸装置近年来取得了显著发展,目前,全球有5个FLNG项目建成在产,分别是Prelude FLNG、PFLNG Satu FLNG、PFLNG DUA FLNG、Hilli Episeyo FLNG、Coral Sul FLNG。这些项目在澳大利亚、马来西亚、喀麦隆、莫桑比克海域服役,参与企业有壳牌、马来西亚国家石油公司、埃尼、中国石油等。Gimi FLNG、Tango FLNG、Brazzaville FLNG、Perenco FLNG是正在建设的4个项目,其中既有世界首个开发跨国界气藏的项目,也有建设历程最波折复杂的项目,还有由其他船型改造而成的项目。全球有5个待建的FLNG项目,分别是UTM FLNG、Leviathan FLNG、Delfin FLNG、Golar FLNG、Cedar FLNG。FLNG项目面临着技术需要长周期运行检验、可能存在环保问题和资源国反对等挑战。尽管如此,FLNG项目仍然具有巨大的发展潜力。中国是世界最大的LNG进口国,中国企业应在FLNG技术攻关、工程建设管理能力提升和资源整合方面加大投入力度。

适合我国南海深水气田开发的小型浮式液化天然气船FLNG技术可行性分析

天然气液化船（Floating Liquid Natural Gas,FLNG）是集海上天然气/石油气的液化、储存和装卸为一体的新型FPSO装置,具有开采周期短、开采灵活、可独立开发、可回收和可运移等特点.论文文针对小型FLNG装置在南海某目标气田工程应用中可能遇到的台风条件下的操作策略、上部模块设计、船型设计和总体性能分析、外输方式、水下生产系统回接到FLNG立管的设计方案、水下生产系统回接到FLNG海底管道优化设计等关键技术问题进行研究.研究表明：FLNG可作为深远海气田开发工程比选方案之一.

FLNG船舶能量管理系统设计与性能优化

浮式液化天然气生产储卸装置(floating liquefied natural gas system,FLNG)特种液货船作为开发海上天然气田的新式装置,极大的方便了对处于深海的气田的开发利用,该文以“Prelude”号FLNG作为母船,提出一种新型FLNG低温能量管理系统。该系统主要利用液态空气作为媒介储存和释放能量,通过液态空气冷能与混合制冷循环相结合实现天然气液化过程,在提高LNG生产性能的同时集成了CO_(2)液化循环和电力的生产,通过CO_(2)液化和剩余冷能发电提高系统的输出性能,实现了FLNG船舶冷能的多级利用,也为FLNG船舶冷能利用提供新方法,新途径。所提系统相较于基准模型具有更好的性能,在7.04年可实现成本回收。最后采用多目标性能优化,进一步提高系统㶲效率达60.67%,同时降低约2.3%的成本。该FLNG低温能量管理系统有高效、低耗、稳收益、低碳化等特点,可更好优化海上LNG供应链,促进航运业“双碳”发展。

新型液化天然气浮式生产储卸装置

新型液化天然气浮式生产储卸装置(FPSO)用于边际气田开发,具有投资低、建造周期短、可重复使用等优点。结合国际上最新的设计方案,分别对该装置的液化流程、储存系统、卸货系统及总体布局进行了论述。

海洋油气开发推动浮式液化天然气生产储卸装置（FLNG）进入快速发展期

浮式液化天然气生产储卸装置（FLNG）集生产、管输、处理及液化、存储及卸载等多个功能于一体，克服了以传统的管道方式向陆上输送天然气的局限性。近年来，随着海洋油气的开发以及中短期进口贸易的需求，其发展异常迅速，天然气液化技术、液化天然气储存技术、海上卸载系统以及安全技术的创新在不断地推进FLNG的技术进步，大大降低了FLNG的成本，壳牌的序曲项目和马来西亚国家石油公司的PFLNG1项目是世界上第一批FLNG项目,它们成功投产后将为后续FLNG技术的推广应用提供更加，美好的投资前景。

澳大利亚浮式液化天然气项目现状及发展前景

澳大利亚海洋天然气资源丰富,浮式液化天然气(FLNG)技术作为边际气田和近海气田开发的新技术,近年来在澳大利亚得到快速发展,除了壳牌正在建设的Prelude LNG项目以外,还有4个FLNG项目处于项目不同阶段。澳大利亚FLNG项目面临如下挑战:融资困难;LNG供销合同难以落实;面临环保要求和政府压力;FLNG装置的搬迁问题。澳大利亚技术工人短缺、生产率低下、成本激升,促使陆地LNG项目转向FLNG,多个国际大石油公司在澳大利亚投资FLNG项目,加之亚洲市场的巨大需求,澳大利亚FLNG项目的发展前景值得期待。

浮式液化天然气生产储卸平台

文章阐述了浮式液化天然气生产储卸平台的功能和优点,对其三大重要构成系统,即天然气的液化流程系统、液化天然气的储存系统和液化天然气的卸货系统,进行了初步介绍,举例阐述了浮式液化天然气生产储卸平台总体布局。

浮式液化天然气装置BOG处理方式研究

蒸发气(Boil Off Gas,缩写为BOG)的处理回收方式不仅会影响浮式液化天然气(FLNG)装置上的设备配置及装置投资,同时会直接影响到整个装置生产运营的安全性、经济性和环境保护。为了能够选择经济合理的BOG处理回收方式,以惠生海洋工程正在执行的3.0 MTPA FLNG标准化项目为例,介绍了浮式液化天然气装置上两种主要的BOG处理回收方式即作为燃气轮机的燃料气和返回制冷剂换热器进行再液化。通过Aspen HYSYS模拟软件,分析了在不同工况下BOG的产生量及不同的处理回收方式对装置能耗的影响。并建议了针对不同的原料气组分以及装置内主要转动设备的驱动方式,选择针对性的BOG处理方式,避免BOG直接燃烧造成环境污染和经济损失,降低装置投资,为浮式液化天然气装置的国产化以及BOG处理系统设计提供参考。

浮式液化天然气装置LNG预处理工艺大型分离设备研究进展

分离设备是海上浮式生产系统上天然气预处理的重要设备,在海上油气田特殊环境下,分离设备在气液不均匀分布条件下会严重影响分离效率,使预处理工艺效率降低。通过调研有关晃荡条件下分离设备气液流动和传质性能的研究现状,分别对气液分离器、填料塔等典型设备和常用的净化工艺进行讨论分析,为提高浮式设备的分离效率提供新的研究思路。结合工程实际,指出晃荡条件下分离设备运行性能的现有问题和今后的研究重点,为浮式环境中分离器的选型和优化设计提供建议。

浮式天然气控制及安全系统设计

阐述FLNG控制及安全系统的设计基本原则、规模、要求,以期研究开发FLNG的智能化,提高和优化FLNG的控制,增强设备的预测性维护,使海上液化设施更加安全、高效和可靠。

浮式液化天然气项目上部模块静设备外部载荷特点及考虑方法

浮式液化天然气船(FLNG)的概念出现已经很多年,目前已经投入商业运营的有壳牌的Prelude、马来西亚国家石油的PFLNG1,Golar的Hilli Episeyo以及Exmar的Tango FLNG等。FLNG项目静设备如塔器、压力容器、换热器等在浮式液化天然气装置上通常会受到与陆地上不同的外部载荷。介绍了FLNG项目静设备通常需要考虑的外部载荷及其考虑方法。

FLNG液化系统动态特性分析

对浮式液化天然气(FLNG)液化系统中丙烷预冷氮膨胀制冷循环的主要设备建立动态模型,以模拟的液化流程参数为初始参数,对丙烷预冷氮膨胀制冷循环在不同扰动形式下进行动态模拟。结果表明:FLNG制冷系统具有很强的惯性特性,并且对海洋晃动的反应非常明显;对同样信号形式,丙烷预冷剂扰动对LNG出口温度响应强度较小、跟踪误差大,同时响应时间比氮气扰动时响应时间短。

基于多重退化路径模型的FLNG液化系统寿命预测

为提高FLNG液化系统使用寿命的预测准确性,本文针对FLNG液化系统建立考虑多组分相关性的多重退化路径模型(MDDPM),计算出液化系统的Phase-Type寿命分布密度函数和预测寿命;以丙烷预冷混合制冷剂液化系统为例,应用MDDPM计算得到液化系统的预测寿命,并与仅考虑固有依赖条件下的液化系统预测寿命进行对比。结果表明:基于MDDPM的液化系统预测寿命比仅考虑固有依赖条件下的液化系统预测寿命短258天。系统各组分间相关性考虑不充分而导致液化系统预测寿命估计过高不容忽视,使用MDDPM进行寿命预测更准确、更安全。

浮式储存和再气化装置多重加热系统

文章结合常规浮式储存和再气化装置开式和闭式加热系统的优缺点,优化船舶动力系统和废热回收系统,打造出一套具有多种模式并可自由选择切换的再气化加热系统,其包括开式、闭式、常规混合式和废热回收利用混合式,同时结合船上操作工况的不同,可灵活选择更为经济环保的加热模式。

FLNG系统进行旁靠卸载作业时的水动力性能研究

针对大型浮式液化天然气(FLNG)系统与液化天然气(LNG)运输船以旁靠方式进行LNG卸载时的船体的水动力性能开展了水池模型试验。实验全面考虑了近靠物体之间的水动力耦合,以及船体与系泊系统及连接系统之间的耦合。通过水池模型实验得到了在风、浪、流共同作用下FLNG船体的运动响应情况、FLNG与LNG运输船间的相对运动情况、系泊系统的受力情况、两船之间连接系统的受力情况。借助统计分析手段对实验数据进行分析研究,讨论了FLNG进行旁靠卸载作业时的水动力性能。

FLNG装卸载系统流动特性仿真研究

浮式液化天然气(FLNG)生产储卸装置的装卸载系统是海上液化天然气(LNG)生产链的重要组成部分.由于作业环境和传输介质的特殊性,传统的流体传输和LNG码头装卸并不满足其要求.为研究流体温度的变化对管网内部LNG流动状态的影响,首先确定FLNG装卸载系统风险特性参数的计算流程,应用相关公式和数据进行编程计算,得到单时间节点各舱液货泵的流量、管网各节点的压力和温度,然后结合边界条件的变化,将此瞬时装卸工况的求解方法推广至整个装卸载过程,由此确定LNG传输过程中流动特性参数的时历变化关系.该模型的计算结果与实际装卸过程基本符合,说明该计算方法对FLNG装卸载系统风险特性参数的研究具有一定的可行性和准确性.

FSRU再气化模块再冷凝系统控制方案研究

再气化模块作为液化天然气浮式储存与再气化装置(FSRU)中的核心装备,再冷凝系统的控制对整个再气化模块的稳定运行至关重要。结合传统陆上液化天然气(LNG)接收站和FSRU船再冷凝器工艺流程和控制方案,提出了适用于再气化模块再冷凝系统的新型压力控制方案和液位控制方案,采用HYSYS模拟分析了2种控制方案在BOG(闪蒸气)变化工况下的稳定时间及再冷凝器液位、压力等参数超调量。结果表明:2种控制方案均能实现再冷凝系统的平稳运行,新型液位控制方案再冷凝器液位及顶部压力超调量小,但达到平稳控制的时间较长,适用于外输量波动较大的调峰型再气化模块;新型压力控制方案的控制超调量较大、稳定速度较快,适用于稳定外输的基荷型再气化模块。本研究为后续模块化、集约化程度较高的再气化装备研发设计提供了参考。

FLNG系统液舱晃荡特性及其对横摇运动的影响

针对大型浮式液化天然气(FLNG)系统作业时的液舱晃荡及其与系统的相互耦合影响特性,开展了水池模型实验研究。通过实验,全面分析了液舱晃荡的非线性特性以及其与FLNG系统之间的耦合效应。通过水池模型实验得到在风浪流共同作用下LNG舱内液体的晃荡情况以及固体、液体压载下FLNG的运动响应情况。借助统计分析手段对耦合运动特性进行分析研究,讨论了FLNG系统作业时液舱晃荡特性及其对系统横摇的影响。

常规接收站与浮式气化船控制系统的信息共享

某浮式液化天然气(LNG)项目全接收站分两个阶段建设:一阶段采用带气化设施的浮式生产装置(FSRU)模式;二阶段采用常规接收站模式。该项目一阶段采用的FSRU是相对独立的工艺单元,作为全接收站控制中枢的控制系统,既要考虑一、二阶段的有效衔接,还要能够兼容FSRU中的数据信息和管线SCADA数据。整个控制系统应具有可扩展、信息共享、数据兼容等功能,通过船岸连接系统可实现FSRU控制系统与常规接收站控制系统工艺数据互传以及安全联锁,具有一定的借鉴意义。