劉元丹 蘇金波 王華

摘 要：隨著經濟的發(fā)展和工業(yè)化水平的提高，能源的需求量急劇增加，尤其是石化資源。由于陸上石油天然氣資源日漸枯竭，目前石油勘探和開發(fā)的中心逐步轉移到近海岸，甚至是遠海深海區(qū)域，邊際小型油氣田也將逐步得到開發(fā)。浮式液化天然氣生產儲卸系統(tǒng)（FLNG），作為一種有效的開采處理設備系統(tǒng)將會得到廣泛的應用。

關鍵詞：FLNG；旁靠系泊；串靠系泊

中圖分類號：TE835 文獻標識碼：A

1 引言

FLNG系統(tǒng)，即LNG-FPSO，與傳統(tǒng)意義上FPSO的區(qū)別在于FLNG系統(tǒng)主要用于海洋天然氣的處理，而FPSO主要處理的物質為海洋原油，因此LNG-FPSO又稱為浮式液化天然氣生產儲卸系統(tǒng)，圖1所示為FLNG系統(tǒng)概念圖。

FLNG是從深海氣田開采天然氣后，通過預處理過程，以液體狀態(tài)儲藏的浮式液化天然氣儲卸船，集天然氣收集、處理、液化和儲存為一體的大型裝備系統(tǒng)。FLNG主要由浮式天然氣生產儲油輪、立管系統(tǒng)、系泊系統(tǒng)和卸載轉運工具、卸載裝置等組成。浮式天然氣生產儲油輪主要由包括轉塔系統(tǒng)、生活區(qū)、天然氣前處理模塊、天然氣液化模塊以及公共服務模塊等組成。

借助FLNG技術，從天然氣田提取的天然氣通過管道輸送到LNG-FPSO上，經過凈化除去雜質后，在氮膨

脹和混合制冷劑等液化工藝技術的支持下，天然氣被冷卻至約-160 ℃，體積縮小到原來的0.17%，由氣態(tài)轉變?yōu)橐簯B(tài)，并且暫時儲存在貨艙中，達到一定儲量后，通過系統(tǒng)自帶的卸載系統(tǒng)轉運至LNG運輸船中，隨后將液化天然氣直接運輸到世界各地港口。

在1970年代，Linde公司就對海上天然氣液化儲存

的可行性進行了研究，2002年開始對浮式液化天然氣儲卸系統(tǒng)開展全面的概念設計研究。2009年Songhurst B F[1]在新加坡召開的亞洲FLNG會議上指出，全球共有15個在建和處于概念設計階段的FLNG項目。殼牌公司于2011年5月決定通過三星重工船廠建造世界上首個應用于實際的FLNG系統(tǒng)，該系統(tǒng)建成后將用于位于澳大利亞的序曲（Prelude）油田項目。韓國大宇造船和挪威H?egh LNG公司也將合作建造用于巴布亞新幾內亞開發(fā)項目的LNG-FPSO。截止2014年2月，我國第一個FLNG項目對外供氣已突破1億m3。

2 FLNG系統(tǒng)的發(fā)展前景

我國海洋領土幅員遼闊，領?？偯娣e達到470萬km3。海洋中已探明的天然氣總量為16萬億m3，占全國天然氣資源總量的1/3，海洋天然氣中又有70%蘊藏于154萬km2的深海區(qū)域內。但是，由于基礎工業(yè)薄弱，海上勘探和開發(fā)技術受到限制，使得目前我國海洋油氣資源開發(fā)的水深普遍小于300 m，300 m以上海域內的油氣資源開發(fā)尚處于起步階段，圖2所示為我國目前近海油氣田大致分布圖。而對于一些小型邊際油氣田，由于儲量較小，常規(guī)方案投資大，收益率低，風險高，因此目前大多數邊際油田開發(fā)項目都處于擱置狀態(tài)。

FLNG系統(tǒng)主要應用于遠海天然氣田和邊際小氣田的開采和處理項目中。FLNG概念系統(tǒng)的提出和實施，為解決深海油氣田的開發(fā)問題提供了可靠的技術支持，為順利實施我國海洋戰(zhàn)略提供保證。一方面，FLNG系統(tǒng)將天然氣加工處理的環(huán)節(jié)直接轉移到海洋油氣田附近進行，可避免在海底鋪設長距離的傳輸管道，不需要對管道進行維護等一系列工作，極大地降低了遠海氣田的開發(fā)成本；另一方面，LNG-FPSO平臺可以由現有油輪改造而成，機動性強，可重復利用。通過FLNG系統(tǒng)，可以更有效地開發(fā)我國邊際油氣田，這對于緩解我國東部沿海城市油氣資源供應緊張的局面將會起到積極作用，同時也能緩解我國天然氣依賴進口的狀況。

由于受到經濟危機的沖擊，目前世界航運業(yè)疲軟，傳統(tǒng)船型船舶需求量急劇減弱，造船訂單大幅下降，我國船舶工業(yè)受到了極大的沖擊。LNG-FPSO新型高附加值船舶的出現，對于改善我國船舶行業(yè)的低迷現狀，促進我國船舶工業(yè)技術水平的提升有很大的益處。

3 FLNG系統(tǒng)轉運卸載方式

當液化天然氣達到系統(tǒng)設計儲量后，就需要通過LNG運輸船進行轉運卸載。與FPSO的卸載方式類似，目前FLNG的轉運卸載主要有兩種方式：即旁靠卸載和串靠卸載。其基本原理是通過系泊線將LNG-FPSO和LNG運輸船約束在一起，使得兩船體的相對運動維持在一定的范圍內，通過卸貨搖臂上的輸油管將液化天然氣輸送到LNG運輸船貨艙中，從而完成卸貨作業(yè)。

在卸載轉運過程中可能會由于船體間運動范圍過大，卸載搖臂管路出現破裂，導致液化天然氣泄漏，引發(fā)火災；也可能會因兩船體系泊線強度不足，系泊線斷裂，使船體發(fā)生碰撞損傷，造成嚴重的安全事故，危及生命財產安全。因此，在卸載過程中需要重點關注的是要保證兩船的穩(wěn)定性，它將影響到卸載作業(yè)能否順利進行，甚至是整個FLNG系統(tǒng)的安全性問題。由于海洋環(huán)境的多變性，兩船體在海風、海流和波浪的聯(lián)合載荷作用下，船體會產生搖蕩運動。同時又由于船體間水動力相互作用的影響，以及系泊線張力的作用，使得兩船體的運動響應更加復雜，因此對于所設計的FLNG必須在系泊系統(tǒng)所能承受的最惡劣海洋環(huán)境工況以下完成卸載作業(yè)。

3.1 FLNG系統(tǒng)旁靠系泊連接方式

旁靠卸載也稱為并聯(lián)卸載，即side-by-side mooring。旁靠卸載是指LNG-FPSO的一舷側與LNG運輸船的另一舷側靠泊在一起，通過護舷和系泊線將兩船體固定在一起。旁靠連接方式適用于船型較為一致、干舷高度差別不大的船體。

旁靠連接方式中兩船體間距較小，轉運卸載所需管路較短，由于管路不直接與海水接觸，可以有效地降低海水對管路的腐蝕作用，同時也不存在海冰對外輸管路的影響。但是由于船體距離非常近，需要裝備護舷以防止船體發(fā)生碰撞，而且船體間距較小，導致兩船間的水動力相互作用會對船體水動力性能產生明顯的影響。此外，旁靠系泊方式適宜較平靜海況水域內的船體系泊連接。

3.2 FLNG系統(tǒng)串靠系泊連接方式

串靠系泊方式可以承受較為惡劣的海況，而且對于船型相差較大的船體也可以采用這種轉運卸載方式。串靠系泊兩船體間距較遠，而水動力相互作用的影響隨船體距離的增加而減弱，因此串靠系泊方式中水動力相互作用的影響很小。然而串靠系泊需要長距離的外輸管路，以及額外的外輸管路操作設備。對于在冰區(qū)作業(yè)的FLNG系統(tǒng)還需要考慮到漂浮海冰對管路系統(tǒng)的損傷情況。另外，采用串靠方式作業(yè)時，卸載系統(tǒng)需要很大的操作回轉半徑，要防止其他船只進入作業(yè)區(qū)域內。

4 小結

本文主要介紹了新型FLNG系統(tǒng)的概念和功能，對FLNG系統(tǒng)的發(fā)展歷程作了簡要介紹，并結合目前我國海洋油氣田勘探開發(fā)的現狀和存在的問題，列出FLNG系統(tǒng)在開發(fā)深海油氣田和小型邊際油田方面所具有的技術優(yōu)勢。針對FLNG系統(tǒng)轉運卸載過程中的兩種主要的系泊方式——旁靠和串靠系泊做了具體的闡述，對這兩種系泊方式進行了對比分析，指出各自的優(yōu)缺點：（1）旁靠系泊適宜在平靜海域內工作，適宜在冰區(qū)作業(yè)，外輸管路較短，作業(yè)回轉半徑??；（2）串靠系泊可以在高海況條件下工作，對系泊船體干舷高度差要求和船型要求較為寬松，LNG-FPSO轉塔受力較小。

參考文獻

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

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

Singapore： IQPC， 2009.