FLNG系统卸载方式概述

刘元丹 苏金波 王华

摘 要：随着经济的发展和工业化水平的提高，能源的需求量急剧增加，尤其是石化资源。由于陆上石油天然气资源日渐枯竭，目前石油勘探和开发的中心逐步转移到近海岸，甚至是远海深海区域，边际小型油气田也将逐步得到开发。浮式液化天然气生产储卸系统（FLNG），作为一种有效的开采处理设备系统将会得到广泛的应用。

关键词：FLNG；旁靠系泊；串靠系泊

中图分类号：TE835 文献标识码：A

1 引言

FLNG系统，即LNG-FPSO，与传统意义上FPSO的区别在于FLNG系统主要用于海洋天然气的处理，而FPSO主要处理的物质为海洋原油，因此LNG-FPSO又称为浮式液化天然气生产储卸系统，图1所示为FLNG系统概念图。

FLNG是从深海气田开采天然气后，通过预处理过程，以液体状态储藏的浮式液化天然气储卸船，集天然气收集、处理、液化和储存为一体的大型装备系统。FLNG主要由浮式天然气生产储油轮、立管系统、系泊系统和卸载转运工具、卸载装置等组成。浮式天然气生产储油轮主要由包括转塔系统、生活区、天然气前处理模块、天然气液化模块以及公共服务模块等组成。

借助FLNG技术，从天然气田提取的天然气通过管道输送到LNG-FPSO上，经过净化除去杂质后，在氮膨

胀和混合制冷剂等液化工艺技术的支持下，天然气被冷却至约-160 ℃，体积缩小到原来的0.17%，由气态转变为液态，并且暂时储存在货舱中，达到一定储量后，通过系统自带的卸载系统转运至LNG运输船中，随后将液化天然气直接运输到世界各地港口。

在1970年代，Linde公司就对海上天然气液化储存

的可行性进行了研究，2002年开始对浮式液化天然气储卸系统开展全面的概念设计研究。2009年Songhurst B F[1]在新加坡召开的亚洲FLNG会议上指出，全球共有15个在建和处于概念设计阶段的FLNG项目。壳牌公司于2011年5月决定通过三星重工船厂建造世界上首个应用于实际的FLNG系统，该系统建成后将用于位于澳大利亚的序曲（Prelude）油田项目。韩国大宇造船和挪威H?egh LNG公司也将合作建造用于巴布亚新几内亚开发项目的LNG-FPSO。截止2014年2月，我国第一个FLNG项目对外供气已突破1亿m3。

2 FLNG系统的发展前景

我国海洋领土幅员辽阔，领海总面积达到470万km3。海洋中已探明的天然气总量为16万亿m3，占全国天然气资源总量的1/3，海洋天然气中又有70%蕴藏于154万km2的深海区域内。但是，由于基础工业薄弱，海上勘探和开发技术受到限制，使得目前我国海洋油气资源开发的水深普遍小于300 m，300 m以上海域内的油气资源开发尚处于起步阶段，图2所示为我国目前近海油气田大致分布图。而对于一些小型边际油气田，由于储量较小，常规方案投资大，收益率低，风险高，因此目前大多数边际油田开发项目都处于搁置状态。

FLNG系统主要应用于远海天然气田和边际小气田的开采和处理项目中。FLNG概念系统的提出和实施，为解决深海油气田的开发问题提供了可靠的技术支持，为顺利实施我国海洋战略提供保证。一方面，FLNG系统将天然气加工处理的环节直接转移到海洋油气田附近进行，可避免在海底铺设长距离的传输管道，不需要对管道进行维护等一系列工作，极大地降低了远海气田的开发成本；另一方面，LNG-FPSO平台可以由现有油轮改造而成，机动性强，可重复利用。通过FLNG系统，可以更有效地开发我国边际油气田，这对于缓解我国东部沿海城市油气资源供应紧张的局面将会起到积极作用，同时也能缓解我国天然气依赖进口的状况。

由于受到经济危机的冲击，目前世界航運业疲软，传统船型船舶需求量急剧减弱，造船订单大幅下降，我国船舶工业受到了极大的冲击。LNG-FPSO新型高附加值船舶的出现，对于改善我国船舶行业的低迷现状，促进我国船舶工业技术水平的提升有很大的益处。

3 FLNG系统转运卸载方式

当液化天然气达到系统设计储量后，就需要通过LNG运输船进行转运卸载。与FPSO的卸载方式类似，目前FLNG的转运卸载主要有两种方式：即旁靠卸载和串靠卸载。其基本原理是通过系泊线将LNG-FPSO和LNG运输船约束在一起，使得两船体的相对运动维持在一定的范围内，通过卸货摇臂上的输油管将液化天然气输送到LNG运输船货舱中，从而完成卸货作业。

在卸载转运过程中可能会由于船体间运动范围过大，卸载摇臂管路出现破裂，导致液化天然气泄漏，引发火灾；也可能会因两船体系泊线强度不足，系泊线断裂，使船体发生碰撞损伤，造成严重的安全事故，危及生命财产安全。因此，在卸载过程中需要重点关注的是要保证两船的稳定性，它将影响到卸载作业能否顺利进行，甚至是整个FLNG系统的安全性问题。由于海洋环境的多变性，两船体在海风、海流和波浪的联合载荷作用下，船体会产生摇荡运动。同时又由于船体间水动力相互作用的影响，以及系泊线张力的作用，使得两船体的运动响应更加复杂，因此对于所设计的FLNG必须在系泊系统所能承受的最恶劣海洋环境工况以下完成卸载作业。

3.1 FLNG系统旁靠系泊连接方式

旁靠卸载也称为并联卸载，即side-by-side mooring。旁靠卸载是指LNG-FPSO的一舷侧与LNG运输船的另一舷侧靠泊在一起，通过护舷和系泊线将两船体固定在一起。旁靠连接方式适用于船型较为一致、干舷高度差别不大的船体。

旁靠连接方式中两船体间距较小，转运卸载所需管路较短，由于管路不直接与海水接触，可以有效地降低海水对管路的腐蚀作用，同时也不存在海冰对外输管路的影响。但是由于船体距离非常近，需要装备护舷以防止船体发生碰撞，而且船体间距较小，导致两船间的水动力相互作用会对船体水动力性能产生明显的影响。此外，旁靠系泊方式适宜较平静海况水域内的船体系泊连接。

3.2 FLNG系统串靠系泊连接方式

串靠系泊方式可以承受较为恶劣的海况，而且对于船型相差较大的船体也可以采用这种转运卸载方式。串靠系泊两船体间距较远，而水动力相互作用的影响随船体距离的增加而减弱，因此串靠系泊方式中水动力相互作用的影响很小。然而串靠系泊需要长距离的外输管路，以及额外的外输管路操作设备。对于在冰区作业的FLNG系统还需要考虑到漂浮海冰对管路系统的损伤情况。另外，采用串靠方式作业时，卸载系统需要很大的操作回转半径，要防止其他船只进入作业区域内。

4 小结

本文主要介绍了新型FLNG系统的概念和功能，对FLNG系统的发展历程作了简要介绍，并结合目前我国海洋油气田勘探开发的现状和存在的问题，列出FLNG系统在开发深海油气田和小型边际油田方面所具有的技术优势。针对FLNG系统转运卸载过程中的两种主要的系泊方式——旁靠和串靠系泊做了具体的阐述，对这两种系泊方式进行了对比分析，指出各自的优缺点：（1）旁靠系泊适宜在平静海域内工作，适宜在冰区作业，外输管路较短，作业回转半径小；（2）串靠系泊可以在高海况条件下工作，对系泊船体干舷高度差要求和船型要求较为宽松，LNG-FPSO转塔受力较小。

参考文献

[1] Songhurst B F. LNG liquefaction and regasification technologies and processes

–determining your best option. In： Commercializing FLNG Asia 2009.

Singapore： IQPC， 2009.