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.

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。

LNG船改造成浮式天然气装置中的电气设计

以将一艘采用汽轮机推进方式的液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)船改造成浮式天然气装置的项目为例,对改造过程中涉及的主要电气系统进行阐述,包括电力系统改造、电力负荷分析、火气系统、应急切断系统和船岸连接系统等。在此基础上,提出将LNG船改造为浮式天然气装置的快速、经济的方案,为后续类似LNG船改造项目的开展提供参考。

穿梭液化天然气船旁靠计算

介绍了170000m3穿梭液化天然气船旁靠250000m3浮式天然气储卸装置的运动计算及响应分析。采用三维线性零航速频域理论结合引入两船间自由液面能量耗散系数的方法预报船体的运动性能,分析了旁靠时两船之间的相互效应对固有周期、两船间运动、波浪的遮蔽效应等影响:两船旁靠情况下,小船的固有周期会略有减小;将两船旁靠和仅小船单船的运动情况做比较,单船的运动幅值介于两船旁靠时无遮蔽和遮蔽水域之间的运动幅值;两船旁靠,对大船的运动影响小,对小船的运动影响大,在波浪频率1.0(?)/s附近会出现峰值;受大船遮蔽效应的影响,小船在遮蔽水域运动幅值大部分小于无遮蔽水域的运动幅值。因此,从船体运动性能角度出发,在旁靠作业时,建议小船从受大船遮蔽的水域靠近大船较好。

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。

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。

基于设计波法的FLNG整船强度评估

本文采用基于设计波法的直接计算法对270 000 m3的浮式液化天然气船FLNG进行整船结构强度评估。根据FLNG具体的结构形式和数值分析的最终目的将该装置的实际结构简化,选用适当类型的单元对该装置的结构进行离散而得到FLNG的整船有限元模型。基于三维势流理论并利用中国南海波浪散布图对FLNG进行水动力分析,得到了FLNG在典型装载工况下的波浪压力分布及设计波参数。通过把FLNG承受的波浪压力、惯性力、静水压力与重力等载荷分布到有限元模型上,得到FLNG在典型装载工况下全船的应力水平、应力分布和变形情况。该数值分析结果可在FLNG的初级设计阶段为船体结构强度分析提供有效分析依据,并为FLNG上部模块的设计开发提供船体变形参考。

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。

深远海天然气田开发的储存和运输新技术分析

我国南海拥有1000多亿吨油当量的油气资源,其中天然气资源占83%,在天然气资源中70%来自距离我国大陆500 km之外的深水区;如何经济有效地开发南海深远海的天然气资源已逐渐成为关注的焦点之一。采用常规的管线输送开发模式,可能会带来技术和经济的不可行;在海上设施上,将天然气高度压缩、液化或固化等创新性技术,被认为是开发南海深远海天然气资源的可行方案。目前,浮式液化天然气(FloatingLiquid Natural Gas,简称FLNG)、浮式压缩天然气(Floating Compressed Natural Gas,简称FCNG)和浮式天然气水合物(Floating Natural Gas Hydrate,简称FNGH),被认为是深远海气田开发较有潜力和较有推广应用前景的海上天然气储存和运输技术。论文从海上FLNG、FCNG和FNGH三种技术的现状出发,分析了各自的技术特点、需要解决的核心关键技术、面临的技术挑战以及推广应用前景等,为我国南海深远海气田和海外气田的经济高效开发提供借鉴;分析结果认为,目前世界上FLNG相对比较成熟,已经有2艘FLNG投产运行,但还需要加强适合于我国南海气田开发,且具有知识产权的FLNG独立型LNG货物围护系统的工程应用开发,加强低温绝缘材料、建造施工技术以及系统集成技术攻关。此外,还有关键设备国产化问题;目前世界上虽然有1艘CNG(压缩天然气)运输船投入使用,但还没有投入运营的FCNG项目;海上FNGH储存和运输技术研究大多还处于试验阶段,技术尚未完全成熟,距离FNGH走向商业应用还有很多关键技术要攻克。一般情况下,FLNG适合于距离远和储量大的气田开发,FCNG比较适用于距离短和输量小的气田开发,FNGH比较适用于输量小,距离相对长的气田开发。

我国南海深水气田FLNG装置丙烷预冷双氮膨胀液化工艺试验模拟分析

天然气液化工艺是海上浮式液化天然气船FLNG的关键技术之一,目前处在少数几个公司的专利保护之中.由于海上特殊的作业环境,海上FLNG液化工艺的选择与陆上有所不同,研究适合于我国南海海洋环境和油气物性的FLNG液化工艺以及通过试验手段验证FLNG液化工艺在海上的适应性尤为必要.论文分别通过2000m^3/d的小型装置和20000m^3/d的中试装置试验,实现了具有自主知识产权的丙烷预冷双氮膨胀FLNG液化工艺的静态和动态性能的验证.通过将液化关键设备置于晃荡平台上的动态试验以及丙烷分离罐与冷箱之间液位差变化等动态模拟手段,验证了该液化工艺具有较好的海上适应性.2000m^3/d小型试验装置的静态试验模拟表明,在设计规模下,天然气的液化率可达99.1%,能耗可达0.42kw·h/m^3.将冷箱置于晃荡平台上的动态试验表明,船体横摇3.6°时换热性能不受影响.20000m^3/d中试装置的试验表明,该液化工艺具有液化率较高和能耗较低,开停车快速的优点以及较好的海上适应性.通过小型和中试装置的静态和动态试验,表明该液化工艺具有液化率较高、能耗较低以及较好的海上适应性等特点,验证了具有自主知识产权的丙烷预冷双氮膨胀FLNG液化工艺,能较好地适用于我国南海特殊的环境条件和油气物性,可作为我国南海深远海气田开发FLNG工程模式的液化工艺方案之一.

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。

CCS将发布LNG船兼作浮式储存装置实施指南

近日。中国船级社（CCS）制定的《液化天然气运输船兼作浮式储存装置实施指南》顺利评审，将于7月正式发布实施。届时，该指南将成为全球首部LNG运输船兼作浮式储存装置（FSU）实施指南（以下简称LNG-FSU指南）。LNG-FSU指南主要包括附加标志授予、适应性条件评估、连接系统、通讯系统、应急系统、系泊系统、兼容性评估、货物安全操作及风险评估等方面的技术要求。

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。

频域范围内液舱晃荡对FLNG运动影响的研究(英文)

FLNG是一种新型的浮式海洋结构物,其外形与FPSO相似并配备天然气的液化装置以及LNG储罐。FLNG概念的出现使得海上边际油气的开发不再依赖于长距离的管道运输,从而节约了此类油气田的开发成本。文中基于WADAM并针对液舱晃荡与船体运动之间的相互影响进行了频域范围内的研究,在研究过程中将液舱内湿表面包含于船体外湿表面中从而形成一个统一的边界表面。通过计算得出考虑液舱晃荡与忽略液舱晃荡两种情况下的六自由度运动的RAO。对于两种情况下的计算结果进行分析研究,从而得到液舱晃荡对船体运动影响的重要规律。

三维薄膜型FLNG储舱晃荡载荷的数值仿真

针对浮式液化天然气（Floating Liquefied Natural Gas,FLNG）船大型储舱内的液体晃荡问题,分别以薄膜型储舱的1∶20模型及原型为研究对象,采用CFD仿真方法分析百年一遇生存海况下液舱内晃荡载荷的基本规律和危险工况.结果表明：在真实海况下,现有FLNG储舱设计中的晃荡冲击载荷主要来源于船体纵向运动,可能出现的最大冲击载荷约为0.4 MPa,主要发生在纵舱壁与横向隔水舱的拐角位置,危险载液率为20%～30%及90%.

多点系泊的FLNG艉输作业可行性

以一艘多点系泊的浮式液化天然气船(Floating Liquefied Natural Gas Carrier,FLNG)为研究对象,结合西非海区特定的环境条件,采用耦合时域方法模拟其艉输作业时系统总体的动态响应,论证采用艉输方式的作业可行性,并对其外输临时系泊系统进行优化设计。研究表明:艉输作业时FLNG的多点系泊缆绳张力、外输缆绳张力、FLNG与LNG运输船之间的间距、立管顶部水平偏移等结果均可满足设计基础要求。随着外输海况的提升以及环境载荷入射角度的增大,外输系泊缆张力与生产立管顶部最大偏移量快速增大。外输系泊缆载荷受缆绳材料的影响较大,对于外输系泊缆绳布置而言,采用单根布置优于2根布置。

板翅式换热器在FLNG领域的研究进展

介绍了板翅式换热器在FLNG领域的应用背景,综述了近年来国内外板翅式换热器的研究的发展进程。对应用在FLNG领域的板翅式换热器的主要研究方向和现存问题作了总结。结果表明,随着我国近海天然气的开发,板翅式换热器作为FLNG液化工艺过程中的主换热器,具有良好的应用前景。