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直面“恶劣”海况 FLNG技术更迭 逆境求生(上)

直面“恶劣”海况 FLNG技术更迭 逆境求生(上)

浮式液化天然气生产储卸装置(FLNG,又称LNG-FPSO)是一种用于海上天然气田开发的浮式生产装置,通过系泊系统定位于海上,具有开采、处理、液化、储存和装卸天然气的功能,并通过与液化天然气(LNG)船搭配使用,实现海上天然气田的开采和天然气运输。

传统的海上天然气田开发采用生产平台和海底管道的方式进行。与采用FLNG开发天然气田相比,传统的开发方式具有一定的局限性。如果气田距海岸太远或规模较小,使用传统的开发方式经济效益会降低,甚至无法收回投资。同时,如果海底管道铺设存在困难,传统的开发方式也难以实现。

随着FLNG应用技术的逐步成熟,FLNG概念的工程化已被众多能源公司所接受。利用FLNG进行海上气田开发结束了海上气田只能采用管道运输上岸的单一模式,节约了运输成本,且不占用陆上空间,而且该装置可以安装在远离人群居住的地方,安全环保。此外,FLNG还可以在气田开采结束后二次使用,安置于其他天然气田,经济性能较高。FLNG的上述优势使其成为开发离岸较远的中小型边际气田的首选装备。石油圈原创www.oilsns.com

在当前国际低油价的格局阴霾下,浮式液化天然气生产储卸装置(以下简称FLNG项目)在海上气田开发领域的应用现状也不甚乐观,但少数业内专家仍然坚信FLNG项目必将成为海工装备领域新的竞争热点,发展潜力巨大。石油圈原创www.oilsns.com

FLNG项目及面对难题

2011年5月,荷兰皇家壳牌公司同法国Technip、韩国三星重工签署了全球第一艘超大型Prelude-FLNG项目建造合同。2012年6月,马来西亚国家石油公司(Petronas)又与法国Tecnnip、韩国大宇造船海洋签署了FLNG总装建造合同,该商业合作也被称为PFLNG Satu项目,后期将被布置在马来西亚Sarawak海域的Kaowit气田。目前,全球范围内的FLNG开创性项目即为上述两者,预估将分别于2018年和今年年底正式投入运营。

目前尚有一批新项目未获得批准,一旦这些项目获批,将从2019年起带动FLNG产业新一轮的资本支出增长。从地域上看,预计在亚洲和拉丁美洲将有更多FLNG项目陆续获批。其中,印尼、中国、巴基斯坦、印度、越南、孟加拉以及斯里兰卡将很快推出一批新项目,多数由国家石油公司主导。而在拉丁美洲,智利和波多黎各则将上马一些FSRU项目(浮式存储再气化装置)。此外,东非地区也会有大型项目推出。业内专家预测FLNG行业的春天必将到来,且效益颇丰。

传统的海上天然气田开发是采用生产平台和海底管道的方式进行。而FLNG开发相当于将岸上天然气液化工厂安置在FLNG船体的甲板上,但甲板面积仅有岸上天然气液化工厂面积的1/4,因此就需要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以及气体处理系统等。整个系统要紧凑、安全性好、对船体运动的敏感性低。这意味着需要攻克诸多技术难题,前期必须投入巨额成本。

在海上作业时,现有系泊技术与传统型刚性装载臂难以有效解决浮式平台与载体间的差异化运动问题。FLNG尾输卸载作业时,采用串靠系泊方式且需兼顾一个安全分隔距离,还需通过一根系泊缆与穿梭油轮连接,并使用输送LNG的软管进行卸载。通常卸载一次大约需要20小时左右,这就要求输送软管全程浮于水面之上。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,软管本身长时间在海水中时不受海水温度的影响,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。

行业“大佬”

在耐低温柔性软管制造领域,目前有三家大咖,分别是Technip公司、Nexans公司和Trelleborg公司,“新秀”Dunlop公司预计将于今年年底实现技术追赶。

这四家公司制造的软管在承压2MPa情况下流量可达5000立方米/小时。其中三家可生产16英寸的大尺径软管,卸载过程中通过支撑架悬链式应用,而Trelleborg公司可制造20英寸超大直径传输浮式软管。石油圈原创www.oilsns.com

在耐低温柔性软管制造领域,Technip公司勇于开拓创新,早在2008年便推出质量过硬的架空全阵列软管架设体系,之后一直致力于浮式耐低温柔性软管技术的研发,但鲜有相关新闻报道,当前该公司将与FMC技术公司强强联手以推动技术发展。此外,Nexans Deutschland公司于2011年1月推出自主研发的耐低温柔性软管制品,后期与OneSubsea合资公司(油田设备制造商Cameron International和世界最大油田服务供应商斯伦贝谢组建而成,Cameron将负责管理这家合资公司,并将接受斯伦贝谢出资的6亿美元,斯伦贝谢将贡献其Framo、Surveillance、Flow Assurance,以及动力和控制业务)联手推动软管部署系统研发。

Technip公司和Nexans公司均采用不锈钢波纹管作为柔性防漏外管,外面包裹不锈钢铠甲保护层;Nexans公司采用双波纹管设计,内外两层间保持真空,这样更有助于保障系统绝热性能。两家公司软管制品均采用单节段设计理念。

今年,Trelleborg公司和Dunlop公司也纷纷参与到该领域中,这两家企业产品的设计理念不同于之前的两个公司,它们采用的是螺旋线型缠结的不锈钢结构而非波纹式。此外,这两家公司的软管制品也都是采用单节段设计理念,单节长度约为12米,可相互联结以达到需求长度。

针对LNG卸载对软管的技术要求和FLNG项目的系统开发等诸多细节,在欧盟标准EN 1474条款中已有相关明确规定,其中指明了设计与测试要求。

针对软管制造商,第二部分条款规定液化天然气装置和设备的技术要求,其中包括对传输软管的技术要求,第三部分条款规定了海上传输系统的设计和试验要求,第一部分条款主要规定了传统型近海装卸臂的设计与试验要求。石油圈原创www.oilsns.com

经过7年的不懈研发实践,Trelleborg公司取得了具有里程碑意义的成就,成为首家制造出技术达标的浮式、保持恒低温、具备防漏性能的真空绝热柔性软管的企业,业绩斐然。在今年4月份,该公司制造的20英寸软管产品获得了EN1474-2体系认证。该款命名为Cryoline的产品采用了双管设计模式,外管为能够适应海上作业条件的橡胶保护管,内管为LNG耐低温复合单元管。Trelleborg公司与意大利Saipem公司联手将进一步推动FLNG系统技术进步。

此外,Dunlop公司一直致力于轻型复合阵列柔性软管的研发,在该领域已有五年的攻坚史,坚信可在今年年底前获得体系认证。石油圈原创www.oilsns.com

新技术、新生产商不断涌现,令人十分期待,但是一些老牌产品和技术的应用价值仍旧十分强大,它们将如何应对当前的情势?敬请期待下期石油圈—直面“恶劣”海况 FLNG技术更迭 逆境求生(下)

来自/Upstream    译者/姚园    编辑/张永君

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白矾
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(华东),油气井工程硕士,长期聚焦国内外石油行业前沿技术装备信息,具有数十万字技术文献翻译经验。

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