浮式FLNG多功能平台

▪ 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。
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
▪ 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６．９ ％的年增长速率，而气体燃料和其它形式的 能源则分别仅为３．１％和１．８％。
一、天然气的资源概况 2、从我国南海来看
▪ 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
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。
▪ 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)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
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)。
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。
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 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。
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。
▪ (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。
我国南海荔湾气田的生产流程
PY34-1CEP
浅水管线
气/液分离系统
LW3-1深水气田水下生产系统
深水管线
乙二醇贫液
深水气田接收系统
中
心
平
乙二醇再生&脱盐系统
台 各
系
乙二醇富液
统
凝析油处理系统
天然气脱水系统
浅水管线
陆上终端 天然气处
理厂
PY气区干气和凝析油
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
▪ 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。
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
（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。
▪ (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力矩，从而实时 保持船体定位的技术。有了动力定位技术， 即可使FLNG适应海况的能力大大增强；也更 有利于LNG的卸载作业，使卸载作业可以在 更为恶劣的环境条件下进行。因此，这就需 要从FLNG的船型特点及服役的海域海况实际 出发，设计出适应的FLNG的动力定位系统。
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。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2~3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。
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。
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。
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
世界第一个(唯一)海洋FLNG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。