移動(dòng)式天然氣開采液化技術(shù)簡(jiǎn)介

中國(guó)海誠(chéng)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(huì)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(chǔ)量少，如果使用管道運(yùn)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(fèi)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(shí)，也在逐漸探索開采小規(guī)模氣田各項(xiàng)技術(shù)，移動(dòng)式天然氣開采液化技術(shù)(以下簡(jiǎn)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(jiǎn)單介紹一下FLNG技術(shù)取得的成績(jī)和面臨的難題。

1 技術(shù)發(fā)展

其實(shí)，F(xiàn)LNG并不是一項(xiàng)完全新生的技術(shù)。早在上世紀(jì) 90年代就已經(jīng)有實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的應(yīng)用。但當(dāng)時(shí)的市場(chǎng)條件不可能投資這種新興的、帶有風(fēng)險(xiǎn)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(yàn)驗(yàn)證。

(2)已積累了“膜式和棱柱式”儲(chǔ)罐的重要經(jīng)驗(yàn)，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(jì)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(jì)。

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(gè)FLNG項(xiàng)目，由于各個(gè)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(shí)施上的風(fēng)險(xiǎn)。

2 來自不確定性的風(fēng)險(xiǎn)

即使是成熟技術(shù)，在被應(yīng)用到一個(gè)新的環(huán)境中時(shí)，依然具有不確定性。因此，對(duì)于具體項(xiàng)目的技術(shù)方、承建方和運(yùn)營(yíng)方來說，F(xiàn)LNG技術(shù)是一項(xiàng)全新的事物，新設(shè)備的使用率將會(huì)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(chǎng)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(chǔ)存卸貨裝置)中主低溫?zé)峤粨Q的使用。此設(shè)備主要運(yùn)用于連續(xù)作業(yè)，在工藝流程和機(jī)械設(shè)計(jì)中帶來如下問題：

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

②機(jī)械設(shè)計(jì)中同樣存在不確定性，為確保設(shè)計(jì)的高效能，殼體內(nèi)管束震動(dòng)以及金屬疲勞問題都存在爭(zhēng)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(yàn)，比如Sanba LPG FPSO和Belanak Natuna FPSO的經(jīng)驗(yàn)，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(jì)不同于地面設(shè)施。

(2)泄漏管理原則對(duì)LNG行業(yè)，包括海上LNG來說都是新的問題，將涉及到對(duì)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(yùn)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(gè)問題。作為一個(gè)全新的技術(shù)項(xiàng)目，缺乏相關(guān)的使用經(jīng)驗(yàn)，比如故障率，平均失效前時(shí)間(MTTF）和平均恢復(fù)前時(shí)間(MTTR)尚不清楚，可能會(huì)導(dǎo)致所需投入的不準(zhǔn)確估計(jì)，類似于海洋可靠性數(shù)據(jù)庫(kù)(OREDA)的數(shù)據(jù)庫(kù)無參考價(jià)值，而精確的估算這些數(shù)據(jù)對(duì)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(chǔ)備和卸載等工作的復(fù)雜程度，有限的存儲(chǔ)能力將成為一個(gè)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(yùn)輸，包括LNG和LPG，并運(yùn)用串聯(lián)結(jié)構(gòu)和動(dòng)力定位等方式。

4 項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)

此外，還有一些需要指出的項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)有：

一個(gè)FLNG項(xiàng)目一般由多個(gè)承包商來開發(fā)，通常包括一個(gè)總承包方、一個(gè)總設(shè)計(jì)，然后由單獨(dú)承包商分別負(fù)責(zé)海洋、船體、塔樓和卸載等系統(tǒng)。每個(gè)承包商的專業(yè)知識(shí)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(jì)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(jì)和運(yùn)行成功的關(guān)鍵。

5 商業(yè)前景

FLNG所開采的對(duì)象原本就是商業(yè)價(jià)值較低的氣田，因此適當(dāng)?shù)幕貓?bào)率是FLNG技術(shù)需要解決的問題。從長(zhǎng)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(duì)來自大規(guī)模氣田或者陸上氣田的強(qiáng)勁競(jìng)爭(zhēng)。所幸，國(guó)際天然氣市場(chǎng)的地域性可以抵消天然氣價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)的影響。受國(guó)際氣體貿(mào)易區(qū)域條件影響，預(yù)計(jì)液化天然氣將被轉(zhuǎn)移到歐洲和亞洲部分市場(chǎng)，那里的天然氣價(jià)格預(yù)測(cè)會(huì)更高，因此從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，海上氣田FLNG項(xiàng)目中回報(bào)率不足的風(fēng)險(xiǎn)可以降低。另一方面，全球?qū)δ茉吹囊蕾嚦潭仍絹碓綇?qiáng)，在原油價(jià)格不斷高漲的情況下，F(xiàn)LNG應(yīng)用前景將會(huì)越來越明朗。

綜上所述，雖然商業(yè)價(jià)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(qiáng)調(diào)的是，即使有一天FLNG成為一項(xiàng)成熟技術(shù)，每個(gè)項(xiàng)目仍將因?yàn)椴煌暮Ｓ蛱匦跃哂歇?dú)特性，而FLNG技術(shù)首次實(shí)施的成功將是LNG產(chǎn)業(yè)一個(gè)巨大的跨越。