天然气水合物链:天然气运输构想

编译:邓君福 (大庆油田第三采油厂规划设计研究所)

审校:纪常杰 (大庆油田工程有限公司)

天然气水合物链:天然气运输构想

编译:邓君福 (大庆油田第三采油厂规划设计研究所)

审校:纪常杰 (大庆油田工程有限公司)

一般来说,对于大规模的天然气藏资源采用长途液化天然气 (LNG)运输方式是经济可行的。目前,日本的石油、天然气、金属制品进出口公司和有关工程公司开始关注天然气水合物 (NGH)气体运输技术。考虑优化天然气工艺,理解NGH链的过程影响,以及优化整个NGH链十分重要。

天然气水合物链 成本 排放

1 背景

日本很多6 000 km以内的中小气田应用传统技术开发将十分困难 (如LNG技术和管道输送)。NGH或许是一个经济可行的气体运输方法。NGH体积只是天然气气态或液态的170分之一,因此,估算NGH的初始投资成本比LNG管道输送的投资成本低。

LN G输送对于长途运输是经济可行的。管道运输由于资本成本较高,适合相对距离较短的运输。N GH运输适于解决中小范围或边远油气田天然气输送问题 (图1)。可行性研究 (图2)表明, NGH对于大小合适的天然气储备和一定运输距离的气田具有经济优势。

图1 天然气运输概念

目前,已经开发了几种类型的NGH合成系统,其中包括泡沫/搅拌型反应器、水雾型反应器和水合物合成系统。相比其他系统,采用微泡材料、有管式反应器的水合物合成系统有较高的合成速度。随着技术的进步需要进一步开展精细化可行性研究。

图2 NGH运输链的概念及研究系统

2 概念设计

研究的目的是分析日本在N GH天然气运输中的CO2生命周期 (LCCO2)。在选定的模式中,天然气在生产厂中转化为NGH,然后从东南亚沿海地区欠发达的天然气田通过NGH运输船输送到日本。运输距离6 000 km的基本生产率是1×106t/a LNG当量。研究假定天然气输送到发电厂。

3 LCCO2分析

研究范围包括生产设施 (包括进气的处理)和再气化设施之间的过程。

3.1 LNG链的LCCO2排放

106t/a LNG当量的规模是非常大的,因此认为是一种不可行的LNG项目。根据之前的研究,CO2排放与LNG的体积规模成线性关系。从LCCO2排放量与LNG体积的关系数据可以推算出1×106t/a LNG链的LCCO2的排放量。这个1×106t/a LNG链的LCCO2排放量为0.574×106t/a。

3.2 NGH链的LCCO2排放

NGH的 LCCO2排放分为三个主要部分: NGH生产系统,包括进气处理;NGH的运输; NGH的再气化系统。

NGH生产系统包括生产和N GH装载过程。NGH运输构想是基于零散装运方式,冷藏货物封闭系统在标准大气压下和 -20℃储存 NGH。NGH再气化系统包括NGH卸载过程和再气化过程。

4 结果

研究表明,NGH链的 LCCO2排放总量是0.479×106t/a,低于类似的LNG链17%。NGH链生产系统的基础设施由高压用途的通用设备组成,但可以相对容易地制造。虽然在NGH的运输中LCCO2的排放是等量LN G载体的4倍,但LNG颗粒在较高温度的运输环境中运输费用相对较低。

5 敏感性分析

不确定性按降序排列分别为发电效益、运输距离、水合率、制冷系统、NGH合成设施。尽管在每种参数范围中都有不同的风险可能性,但重点是如何提高可行性研究中运输距离、水合率、制冷系统、N GH合成的参数和实现NGH链实际应用的技术开发。

6 结论

NGH链的优势在一定的条件下得到了证实。NGH链包括NGH生产设施、4个运输载体以及再气化设施。运输距离6 000 km时NGH链的LCCO2的排放总量低于相似的LNG链17%。

NGH技术在货币化的中小型或远程气田,其天然气产量在1×106～3×106t/a,且至用户的运输距离不到6 000 km,有令人欣喜的潜力。在不久的将来,NGH技术的进步决定了其能够与LNG技术进行竞争,技术的发展需要提高可行性研究的精度。因此,考虑优化生产过程和理解N GH链的过程影响,以及优化整体NGH链是非常重要的。

资料来源于美国《J PT》2009年4月

2010-03-12)

10.3969/j.issn.1002-641X.2010.7.012