移动式天然气开采液化技术简介

中国海诚工程科技股份有限公司 薛颖

上海市燃气调度中心 戚小虎 编译

随着人类社会不断发展，天然气能源被不断开采利用。全世界超过 30%的天然气资源位于海洋，其中有一部分小规模气田位于深海并远离陆地。这些小规模气田天然气储量少，如果使用管道运输等传统开采方式成本过高，经济性太差。与此情况相似的还有伴生气田，天然气产量不大，直接燃烧的方法既不环保又浪费资源，已经基本不再使用。而将天然气压回油田以增加原油产量的做法也存在弊端，不仅提高生产成本，而且不能充分利用这部分天然气资源。

随着技术进步，天然气行业在寻求大规模气田的同时，也在逐渐探索开采小规模气田各项技术，移动式天然气开采液化技术(以下简称 FLNG)就具有开采这些资源并使之产生经济效益的潜力。以下从技术发展和商业前景两方面，简单介绍一下FLNG技术取得的成绩和面临的难题。

1 技术发展

其实，FLNG并不是一项完全新生的技术。早在上世纪 90年代就已经有实验性质的应用。但当时的市场条件不可能投资这种新兴的、带有风险的技术。随着FLNG自身的不断发展，近年来许多技术壁垒已被攻克：

(1)船与船之间“边靠边”的LNG输送技术可行性已被试验验证。

(2)已积累了“膜式和棱柱式”储罐的重要经验，使用这种技术的船只拥有合适的甲板空间，以便安置加工设备。

(3)主要液化设备已经获得重大的设计上的革新，尤其在紧凑性和适应海洋能力方面。

(4)主要液化设备的重量符合现行的船体设计。

所有这些重大成果在FLNG技术和工程发展上创造了积极意义，然而仍有一些问题需要解决。一个FLNG项目，由于各个层面中都使用了新的概念和解决方法，积聚了大量技术和实施上的风险。

2 来自不确定性的风险

即使是成熟技术，在被应用到一个新的环境中时，依然具有不确定性。因此，对于具体项目的技术方、承建方和运营方来说，FLNG技术是一项全新的事物，新设备的使用率将会很高，而新设备往往具有诸多不确定性：

(1)最相关的不确定因素是基于柔性软管的LNG装卸系统。目前，市场上唯一可用的低温软管，主要应用于紧急卸载，而不是常规操作。

(2)FPSO(浮式生产储存卸货装置)中主低温热交换的使用。此设备主要运用于连续作业，在工艺流程和机械设计中带来如下问题：

①在工艺流程设计中存在不确定性，比如设备的运行和加速中的热交换性能会带来影响。

②机械设计中同样存在不确定性，为确保设计的高效能，壳体内管束震动以及金属疲劳问题都存在争议。

(3)液化天然气分馏塔和胺塔的性能都存在不确定性，液化天然气在两者中都将被吸收和重组。虽然海上液化天然气分馏法具有现成的经验，比如Sanba LPG FPSO和Belanak Natuna FPSO的经验，但它们只被用于较为温和的海洋气候条件下。

3 新技术使用中需要特别注意的问题

新技术使用中一些需要特别注意的问题：

3.1 安全

(1)由于 FLNG的顶端作业面比其他设备更紧凑，所以火灾、爆炸防护的设计不同于地面设施。

(2)泄漏管理原则对LNG行业，包括海上LNG来说都是新的问题，将涉及到对LNG泄漏保护设施材料的选择。

3.2 维护

(1)可用空间的限制，导致维护原则必须被深层次的分析，比如材料运输原则和节约原则。

(2)可靠性、可用性、可维护性(RAM)将成为一个问题。作为一个全新的技术项目，缺乏相关的使用经验，比如故障率，平均失效前时间(MTTF）和平均恢复前时间(MTTR)尚不清楚，可能会导致所需投入的不准确估计，类似于海洋可靠性数据库(OREDA)的数据库无参考价值，而精确的估算这些数据对首次工业开发来说至关重要。

3.3 物流系统

(1)LNG的副产品如LPG和冷凝物的处理增加了产品储备和卸载等工作的复杂程度，有限的存储能力将成为一个问题。

(2)考虑到恶劣环境的影响，需要考虑使用专用船只进行运输，包括LNG和LPG，并运用串联结构和动力定位等方式。

4 项目风险

此外，还有一些需要指出的项目风险有：

一个FLNG项目一般由多个承包商来开发，通常包括一个总承包方、一个总设计，然后由单独承包商分别负责海洋、船体、塔楼和卸载等系统。每个承包商的专业知识和背景都不同，所有承包商之间的衔接配合，尤其是负责海洋方面的和总设计的衔接配合非常重要，这关系到系统整合。还有FLNG之外的重要衔接，比如与上游开发的衔接，这是FLNG设计和运行成功的关键。

5 商业前景

FLNG所开采的对象原本就是商业价值较低的气田，因此适当的回报率是FLNG技术需要解决的问题。从长远来看，可以明确判断，通过FLNG方式获得的液化天然气，不得不面对来自大规模气田或者陆上气田的强劲竞争。所幸，国际天然气市场的地域性可以抵消天然气价格竞争的影响。受国际气体贸易区域条件影响，预计液化天然气将被转移到欧洲和亚洲部分市场，那里的天然气价格预测会更高，因此从长远来看，海上气田FLNG项目中回报率不足的风险可以降低。另一方面，全球对能源的依赖程度越来越强，在原油价格不断高涨的情况下，FLNG应用前景将会越来越明朗。

综上所述，虽然商业价值和尚未解决的技术问题使FLNG发展在短期内很具挑战性，但是总体技术层面已基本具有可行性。要着重强调的是，即使有一天FLNG成为一项成熟技术，每个项目仍将因为不同的海域特性具有独特性，而FLNG技术首次实施的成功将是LNG产业一个巨大的跨越。