浮式flng多功能平台

《浮式flng多功能平台》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浮式flng多功能平台（58页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 海洋浮式生产LNG多功能平台 方华灿 2012年4月 中国石油大学(北京)主要内容 一、天然气资源的概况 二、FLNG的结构组成 三、 FLNG的适用范围 四、 FLNG的关键技术 五、 发展FLNG的建议一、天然气的资源概况 1、从全球海洋来看 天然气属于清洁能源，天然气的二氧化碳 排放量是原油的1/10，而原油的二氧化碳排 放量又是煤炭的约1/40。 海洋占地球表面的71，海洋石油天然 气资源占全球油气资源总量的49左右。 据美国地质调查局和油气杂志公布世 界石油资源总量约为4041亿吨其中海洋 约为1900亿吨。液化天然气在全球已实现 的年增长速率，而气体燃料和其它 形式的能源则分别仅

2、为和 。 一、天然气的资源概况 2、从我国南海来看我国南海海域面积约200*104KM2，油气 资源主要分布在总面积约41万平方公里的 曾母暗沙、万安西和北乐滩等十几个盆地。 美国地质调查局1993年对南海上述盆地的 资源所做的估计为：石油：280亿桶，天然 气266万亿立方米；我国的估计为：石油 1050亿桶，天然气2000万亿立方米。最有 潜力的含油气盆地为曾母暗沙、南徽、万安 和东纳土纳盆地，其中，仅曾母暗沙盆地油 气质储量就有约126至137亿吨。故有“第二 波斯湾”之称。 一、天然气的资源概况 3、从近期南海来看 我国南海油气勘探近期已取得重要进展， 在珠江口盆地钻成的LW3-1-1

3、井中，获得天 然气重大发现。根据数据初步估算，该井天 然气资源超过1000亿立方米，有望成为我 国海域最大的天然气发现。LW3-1-1井位于我国东部南海珠江口盆地 ，北距香港250公里。该井水深1480米，完 钻井深3843米，是我国第一口水深超千米 的深水钻井。它的发现，证明我国南海珠江 口盆地白云凹陷是一个有利的油气富集区， 南海深水海域具有较大的油气资源潜力 。我国南海荔湾气田的生产流程LW3-1深水气田水下生产系统气/液分离系统凝析油处理系统深水管线深水气田接收系统陆上终端 天然气处 理厂 浅水管线乙二醇再生&脱盐系统乙二醇富液乙二醇贫液 PY34-1CEP浅水管线天然气脱水系统PY气

4、区干气和凝析油中 心 平 台 各 系 统荔湾气田深水海域水下生产系统荔湾气田中心平台上的压气机群一、天然气的资源概况 4、从资源开发来看 海上天然气的资源开发，传统方式是通 过天然气管道输送到陆上的液化厂进行液化 ；或是至管道终端将天然气储存，再与陆上 管道相接外输。这种方式不仅面临海底管道 施工困难，而且成本高，经济效益差。 FLNG（Floating Liquefied Natural Gas System）系统，它与相同规模的岸上 液化天然气工厂相比，投资减少20%，建设 工期减少25%，且在天然气的液化过程中， 其体积骤缩600倍，从而有利于对天然气的 储存。世界第一个(唯一)海洋FL

5、NG平台 二、FLNG的结构组成 1、天然气液化生产系统 FLNG通常通过单点系泊系统定位于作业 海域，其船体上装设有天然气液化系统。 天然气液化系统（Liquefaction）相当于 将岸上天然气液化工厂安置于FLNG船体的 甲板上。但是，甲板面积仅有岸上天然气液 化工厂面积的1/4，因而就要使天然气液化 系统工艺流程十分紧凑。流程中主要包括有 ：制取制冷剂的氮膨胀机循环系统；液化及 冷凝抽提系统；气体处理系统等。整个系统 要紧凑、安全性好、对船体运动的敏感性低 。二、FLNG的结构组成 2、液化天然气储存系统LNG储存系统，主要包括有：液化天然 气储罐（LNG tank）、液化石油气储罐

6、（LPG tank)装置等。 由于LNG在储存过程中始终处在常压和- 162左右的低温条件下，储罐内会产生一 定的蒸气压，因而为了避免上述情况出现， 储罐的材料以及绝缘性必须满足要求。LNG 的储罐一般可分为独立球型（MOSS型）、 SPB型及薄膜型（GTT型）三种类型。 SPB型LNG储罐独立球型（MOSS型） LNG储罐薄膜型（GTT型） LNG储罐二、FLNG的结构组成 3、 FLNG单点系泊系统 采用转塔系泊方式，它是将FLNG通 过一定的连接方式，固定于海上的系 泊点上，使之可随风、浪和流的作用 ，进行3600全方位的自由旋转。单点 系泊系统由转塔、液体传输系统、旋 转系统及界面连接

7、系统四部分组成， 其中，转塔不仅是FLNG的系泊点，而 且也是立管和脐带系统经海底到达船体 的通道。通常分为内转塔和外转塔两种系泊 方式。内转塔一般设在船艏，而外转塔则设 在外悬臂上。 设在船艏的内转塔装置设在外悬臂上的外转塔装置二、FLNG的结构组成 4、LNG卸载系统 目前，提出的卸载方式，主要分为尾输 与旁靠两种方式。 尾输方式：它是将LNG运输船的首部通 过系泊缆与FLNG船的尾部相连，LNG通过 长距离的输送软管卸载至LNG运输船。 旁靠方式：它是将LNG运输船与FLNG 船采用并排方式排列，两船通过系泊缆和防 碰垫等连接在一起，两船之间的距离由防碰 垫的尺寸来决定。 尾输方式的结构

8、组成旁靠方式的结构组成二、FLNG的结构组成 5、FLNG的总体佈置二、FLNG的结构组成 6、FLNG的工艺流程 (1)气井采气 (2)转塔进气 (3)冷凝抽提 (4)气体处理 (5)进行液化 (6)舱内储存 (7)卸载外输三、FLNG的适用范围 1、适合深水气田开发 FLNG系统最主要的是适用于深水气田 开发。它与海底采气系统和LNG运输船可以 组合成一个完整的深水采气、油气水处理、 天然气液化、LNG储存和卸载系统，从而完 美地实现深水气田的高速度，高质量、高效 益的开发。这是因为它具有 适应深水采气 （与海底完井系统组合）的能力；具有在深 水海域中较强的抗风浪的能力；具有大产量 的LN

9、G液化和油气水生产处理能力；具有大 容量的LNG储存能力。三、FLNG的适用范围 2、适合边际气田开发 边际气田，是指从经济效益上衡量，处 于可获利开发与获利少可不开发的边界的气 田，它往往需通过采用先进技术与装备等措 施，才能开发。 FLNG具有良好的经济性， 它与相同规模的岸上液化天然气工厂相比， 投资减少20%，建设工期减少25% ；FLNG 具有良好的移动性，可在开发完某气田之后 ，移动至下一油气田使用，重复利用率高。 FLNG灵活性高，可以与导管架井口平台组 合，也可以与自升式钻采平台组合。三、FLNG的适用范围 3、适合气田早期生产 早期生产（early production），是

10、指在 油气田勘探过程中，当探井发现可开采气田 之后，在全面开发方案未准备好及天然气生 产设施未建成之前，在气田开发早期短期内 利用FLNG使局部气田投入生产，尽早获得 经济效益的开发方式。由于FLNG既可与导 管架井口平台组合，也可与自升式或浮式钻 采平台组合成为完整的海上采气、液化、油 气处理和LNG储存、卸载系统，因而深水、 浅水还是近海均可应用它进行气田早期生产 。四、FLNG的关键技术 1、容器内LNG的减晃技术 由于液舱内LNG的流动性远高于原油的 流动性，因而FLNG船体的运动将会引发舱 内LNG的晃荡。 LNG的晃荡带来的危害是 ： (1)船体受到较大伤害：由于舱内LNG的晃 荡

11、反过来会影响FLNG船体的整体运动，故 而在产生共振的情况下，将引起船体疲劳损 伤。 (2)液化装置效率降低：船体在风、浪、流 等影响下而产生的剧烈运动，使得安装于 FLNG甲板上的液化装置处在不断运动的环 境中，剧烈运动的液化装置引起的LNG的晃 荡，将使液化工作效率大大降低。减小LNG在容器内晃动的主要措施(1)合理布置液化装置 液化装置在FLNG上的位置与方向对减 小其运动响应有直接关系。 例如，在六个自由度的运动中，通常是 以纵摇最为有害，故液化装置的轴向若能布 置成沿最小的纵摇方向，则可使纵摇减轻。 再如，若能使液化装置尽量靠近船体的 重心位置来布置，则可使液化装置沿垂直轴 (Z轴)

12、方向的升沉运动的响应，保持在一个 最小值。减小LNG在容器内晃动的主要措施 (2)合理设计液化装置 液化装置的尺寸和内部构件的几何形状 、尺寸等均应合理设计。如卧式液化装置， 应尽可能地增加其直径和减小长度尺寸。从 内部构件来看，应增设堰板，但其数量及几 何形状（如采用弯月形等)，则应通过优化 设计，合理确定。一般应使液化装置能经受 600横摇和300纵摇。中国石油大学研制的专 利28626号“一种减少容器内部液面晃动的 阻晃装置，”就是从优化设计理论出发，通 过反复实验，得出的提高生产效率的成果。四、FLNG的关键技术 2、尾输卸载的软管技术 FLNG尾输卸载作业时，是通过一根系泊 缆与穿梭

13、油轮连接，并使用输送LNG的软管 进行卸载。通常一个卸载过程大约20小时 左右，这就要求输送软管需要全程浮于水面 之上。但是，由于LNG必须保持零下162 的超低温，因而不仅要求输送软管的材料能 承受超低温；而且软管本身还要不受海水较 长时间的温度影响，保持恒超低温。此外， 输送软管还需要克服FLNG与穿梭油轮两船 相对运动的影响。目前我国尚无这种高端产 品。具有最佳保持恒低温及防漏性能的高 级真空绝热环空系统的冷冻软管 此种冷冻软管系由耐超低温(-1600C)材料的 输送软管及其真空绝热环空系统组成，具体 构 成如下： 1、保护壳 2、柔性不锈钢外管 3、具有最佳保持恒低温及防漏性能的高级

14、真 空绝热环空系统 4、不锈钢铠甲 5、柔性不锈钢内管输送软管与真空绝热系统组合而成的 冷冻软管四、FLNG的关键技术 3、旁靠卸载的防碰技术 旁靠卸载作业时，由于近靠的两船体之间 会相互产生强烈的非线性水动力影响，因而 有时会导致两浮体之间的碰撞。因此，就需 要对两浮体之间的相互水动力影响进行研究 ，对两浮体之间的相对运动响应做出准确的 预报，尤其是要准确预报FLNG的运动响应 。为此，不仅要开展非线性水动力学研究， 给出预报软件；而且，还要通过实验水池试 验，研究抗撞措施(例如，自由液面处加一 盖子等)。我国研制的一种新吸能防撞器 这种吸能防撞器与常用的橡胶防撞器不 同，它是由钢絲绳制成。

15、它选用受压弯时内 摩擦大的品种的钢絲绳；采用紧密堆垒排列 的绕层方式；用铝合金压接技术紧固其绳端 ，从而使其在多次冲击载荷下绳圈不会失效 。钢絲绳内摩擦能够大量消耗掉撞击能量， 它的消耗能量比率高达70%80%，为橡胶 防撞器所消耗能量的23倍(同一试验机上作 试验，橡胶防撞器所消耗能量仅为30%)。 这种防撞器已为我国专利：ZL93224217.0 。钢絲绳吸能防撞器 (未压接前；撞击并恢复后)四、FLNG的关键技术 4、液化工艺的改进技术 (1)液化流程的紧凑：甲板面积仅为岸上天 然气液化工厂面积的1/4，这就要求天然气 液化的工艺流程，要设计得十分紧凑。 (2)制冷剂的高性能：船上制备的制冷剂， 要具有对不同产地的天然气的高适应性，还 要热效率高；并且在面临恶劣天气时能快速 停机，移动至另一生产位置后能迅速开机。 (3)循环模式的优选：液化流程的循环模式 要按照结构紧凑、安全性好、制冷剂始终保 持气相、冷箱小、无需分馏塔、对船体运动 的敏感性低等要求，依优化设计理论优选。四、FLNG的关键技术 5、 FLNG的动力定位技术 动力定位系统(DPS)是通过声波测量系统 测出船体位移，再运用计算机自位移算出来 自海洋环境的动力及力矩，然后，指令可变 矩螺旋桨给出相反的抵抗力及