FLNG上部模块总体布置研究

结合国家高技术研究发展计划(863计划)的深水油气勘探开发技术项目课题的子课题"FLNG上部模块及系泊系统设计研究",探讨了FLNG上部模块总体布置的方法。FLNG船型采用传统的FPSO船型,总体布局的关键是从海洋环境、工艺要求、危险性等级等角度出发,综合考虑各个功能模块之间的相互关系。参照FPSO项目的设计经验及FLNG工艺、安全的特殊要求,介绍FLNG上部模块的总体布局、单点系泊、外输布置、主甲板高度、安全间隔、生产工艺模块规划的设计原理及关键技术,为FLNG上部模块设计提供技术参考。     

FLNG甲板上部天然气管线破断低温损伤后果研究

为了研究浮式液化天然气(FLNG)生产储卸装置甲板上部区域天然气产品输送管线发生泄漏的低温损伤后果,建立了甲板上部区域的泄漏扩散模型,将泄漏分为了低温气态天然气泄漏和液态LNG泄漏两大类,运用计算流体力学(CFD)软件和API相关规范确定了其泄漏扩散范围和低温区域。结果表明:当发生低温气态天然气泄漏时不会造成设备的低温损伤,但是时甲板人员有低温损伤风险;当发生液态LNG泄漏时,造成设备损坏和人员受伤。     

FLNG上部模块总体布置设计流程及案例分析

鉴于浮式液化天然气生产储卸装置(FLNG)在海上应用的灵活性,目前世界上很多国家都开展了对FLNG的研究,并已有多个项目进入了建造阶段。为了更好地开展FLNG的研究和设计工作,以南海某气田的FLNG设计实例,探索了FLNG上部模块总体布置的方法。介绍了采用FLNG方案进行某气田开发所制定的总体方案,对开展FLNG总体布置的设计流程进行了梳理,并总结了总体布置专业与其他上下游专业的界面和接口。分析了FLNG上部模块总体布置与传统FPSO的区别和注意事项。这些经验可以为今后开展FLNG研究和设计工作提供参考。     

FLNG驱动方式及热介质选型技术研究

天然气液化冷剂压缩机驱动是浮式天然气液化装置(FLNG)上的核心设备之一。针对FLNG的特点,分析了电驱、燃驱和蒸汽轮机三种常规驱动方式的适应性,并重点量化对比了燃机驱动和蒸汽轮机驱动方案。提出大功率航改型燃气轮机是FLNG项目的最佳选择。配以带压热水或蒸汽作为热介质,系统压力低、不可燃,更安全,是适合大型FLNG的理想技术方案。     

渤西油田群平台组块整体方案设计回顾

阐述了渤西油田群Ⅰ期开发工程平台大组块整体方案的产生、发展和实施过程。其思路和实践对海洋工程有一定借鉴价值。     

渤西油田群平台组块整体方案设计回顾

阐述了渤西油田群Ⅰ期开发工程平台大组块整体方案的产生、发展和实施过程。其思路和实践对海洋工程有一定借鉴价值。     

FLNG拖曳晃荡试验研究

在波浪等外载荷的影响下,FLNG液舱内的LNG(液化天然气)在运输过程中会产生剧烈的晃荡作用,对液舱舱壁产生冲击,这对船体及液舱结构的设计以及船舶拖航的稳定性提出了挑战。液舱晃荡与船舶运动的耦合作用是当前的研究热点,研究过程中模型试验的方法得到越来越广泛的应用。基于推板造波理论,设计并制作出一套单向推板造波系统,并按照1/300的缩尺比设计制作出FLNG及液舱模型,进行了模型试验。通过试验研究了载液率对液舱晃荡剧烈程度的影响效果,对匀速拖航过程中影响拖缆张力的部分因素进行了对比研究。研究结果可为后续相关研究工作提供基础。     

FLNG电气系统设计关键技术研究

浮式液化天然气生产储存外输装置(FLNG)作为海上气田资源开发的重要装备备受关注,与以往传统海上开发设施相比较,其电气系统具有负荷量大、系统结构复杂及可靠性要求高等特点,对全船的生产及生活具有重要作用。结合设计案例,在阐述了FLNG电气系统组成的基础之上,分析了4个典型设计工况,开展船体负荷计算,设计3个层次电源系统,配置相应的配电系统,并对电力管理系统进行研究。对今后的工程设计及应用具有一定的参考意义。     

FLNG船舶总体设计方案研究

FLNG集天然气的液化、存储及装卸为一体,具有建设周期短、开采灵活、便于迁徙、可重复利用等特点,可应用于深远海及边际油田的开发。以中石油集团参股的莫桑比克气田为依托,明确了FLNG船舶总体设计的原则及影响因素;研究了FLNG船舶的舱容、工艺布置、船体结构形式、液货围护系统、系泊定位及外输方式等重要参数的计算与确定方法。根据既定的船体参数,合理设计了FLNG船体主尺度及总布置方案。阐述的FLNG船舶总体设计思路及方案可为后续气田开发及类似项目研究、设计提供参考。     

FLNG脱酸工艺技术比选研究

天然气脱酸工艺是浮式液化天然气生产装置(FLNG)的核心工艺之一。对于FLNG的脱酸装置,面临海上气田高酸气含量及海上浮式生产装置的晃荡等问题,且甲板上部空间受限,要求装置体积小、重量轻。因此,通过FLNG上部预处理工艺热平衡计算及模块体积、重量方面的比选研究得出,在原料气中CO2含量在7%以内时,宜选择单循环胺液脱酸工艺。对于更高酸气含量的海上气田,与半贫液脱酸工艺相比,膜分离加胺液脱酸方案重量轻,体积更小,是最佳的脱酸工艺。     

固定式海洋平台与扩展结构上部组块连接形式地震动力研究

针对固定式海洋平台上部组块与外扩平台上部组块之间连接方式,采用ANSYS有限元分析软件,进行了地震动力研究。研究表明,两种连接方式均能满足平台结构安全需要。     

FLNG装置工艺模块安全间距研究

针对浮式液化天然气(FLNG)装置重大危险源的密集而导致的模块安全问题,提出基于定量风险评估的模块安全间距确定方法。在研究模块安全布置合理性的基础上,采用事件树分析方法计算泄漏事故频率,基于火灾爆炸理论模型研究事故后果,根据安全目标进行事故场景的选择。应用定量风险评估理论计算人员风险、经济风险和多米诺效应风险,并建立风险值与模块间距的关系,从模块和装置2个层次进行风险可接受性分析,确定模块安全间距。实例分析结果表明:该方法合理可行,可为大型装置的模块安全间距确定提供思路。     

FLNG贸易交接计量系统选型研究

深远海气田新型开发装置FLNG的主要商业产品包括液化天然气(LNG)和液化石油气(LPG)、天然气凝析油,FLNG作为装载港与LNG运输船、LPG运输船及穿梭油轮进行贸易交接,在FLNG上需分别设置各天然气产品的贸易交接计量系统。国际上,LNG贸易交接计量以LNG运输船贸易交接计量系统为主计量系统,在FLNG上设置LNG计量系统做比对。研究表明:现阶段LNG贸易交接计量以雷达液位计舱容体积静态计量方式为主,动态计量流量计还处于研究试用阶段,目前有科式质量流量计和超声波流量计作为对比表在工业上有初步应用。LPG及凝析油的贸易交接计量可以采用雷达液位计静态计量,也可以采用流量计进行动态计量,流量计包括质量流量计和液体超声波流量计,相比于静态计量流量计的计量准确度更高。     

大型平台组块装船优化设计研究

平台组块为海洋油气上部设施的组合,一般重量大、荷载复杂。由于海上恶劣的环境条件,给组块的安装带来了严峻的挑战。准确合理的装船分析,是平台组块安装的重要保证。对传统装船设计中单体滑靴装船方式进行了研究,分析了该装船方式的不足,通过对滑靴进行优化,提出采用整体滑靴的装船方式,并分析了整体滑靴装船失效工况。改进后的装船方法提高了安全性,节省了投资,经现场工程验证满足要求。     

FLNG/FLPG新型装置设备风险评估方法研究

针对FLNG/FLPG新型装置上设备数量多,故障模式复杂,风险评估模型层次不清导致风险评估结果往往不准确的问题,提出了一种FLNG/FLPG新型装置的设备风险评估方法:以层次分析法构造工艺模块、设备、故障模式3个层次的风险评估模型,然后采用改进的FMEA对最低层次的设备故障模式进行评估,最后运用多级模糊综合评判方法逐层上推,得出FLNG/FLPG新型装置整船层次上各工艺模块的设备风险评估结果。应用实例表明,该方法可为FLNG/FLPG新型装置设备的维修及设备风险管理提供决策依据,同时对其他系统的设备风险评估可提供一定的参考。     

固定式平台上部组块风载荷研究

固定式平台上部组块结构复杂,难以通过统一的公式精确计算平台的风载荷,也难以考量平台模块间的遮蔽和干扰效应。为此,以南海某固定式平台为例,借助国内先进风洞实验室,对平台上部组块进行风洞试验,测定其在全风攻角下的风压分布、各模块的体型系数以及风载荷;并基于CFD技术对其进行数值仿真,将风洞试验结果、数值仿真结果和规范公式计算结果进行对比分析。分析结果表明:风攻角对风压系数、体型系数以及风载荷影响较大,不同风攻角下平台各个模块风压系数和体型系数不同,其值在0.1~2.2范围内变化;数值仿真与风洞试验在计算平台平均风压分布、结构体型系数以及风载荷时比较接近,随风攻角的变化趋势亦基本相同,且仿真结果较风洞结果对风攻角的变化影响反映更加细致。考虑到风洞试验的高昂成本以及模型缩尺的影响,对大型导管架上部组块结构风载荷精细评估时,建议采用数值仿真代替风洞试验。所得结论可为我国导管架平台结构设计和结构安全评估提供参考。     

FLNG液化工艺系统放大效应及应用研究

海上天然气液化工艺技术是LNG-FPSO的主要研究内容。以丙烷预冷双氮膨胀液化工艺的小试试验装置和中试试验装置为依托,建立了相应的小试、中试液化工艺模型。首先通过比较试验结果和模拟结果验证了模型的准确性,然后通过HYSYS软件数值模拟分析了两种规模原料气参数的变化对液化工艺系统的影响。鉴于小试、中试液化流程,设备选型,以及原料气参数的不完全相同会影响工艺放大效应的准确分析,通过对小试和中试装置的试验研究以及小试、中试及目标气田的液化工艺的模拟研究,提出净比功耗的概念。研究结果表明,净比功耗能够有效的反映工艺系统随装置规模放大过程的性能变化。随着液化规模的增大,净比功耗逐渐降低,工艺适应性更强,明确了丙烷预冷双氮膨胀液化工艺的可行性。在数值模拟基础上,采用净比功耗计算方法可以对不同规模液化流程的净比功耗进行预测,为目标气田的投产和运营提供参考。     

单点载荷作用下FLNG弯扭强度研究

利用有限元分析技术和SESAM软件,以中海油研究总院与中国船舶海洋工程设计研究院联合设计的FLNG为研究对象,建立了FLNG有限元模型、质量模型及水动力模型;针对压载、满载及75%装载工况,开展了FLNG波浪载荷长期预报,获取了极端海况条件设计波参数;利用Deep C软件开展耦合分析,获得了FLNG系泊系统单点载荷;考虑静水、波浪诱导载荷及系泊单点载荷联合作用,研究了FLNG弯扭结构强度。研究表明:FLNG结构刚度较高,在百年一遇海况下结构变形控制在较理想范围内,货舱区域应力水平较低;单点载荷对整船变形及装置货舱段结构强度影响较小;货舱围护系统在整船弯扭变形中较为安全。     

海洋平台热站设计分析方案的研究

海上油(气)田工程中的热站装置主要功能是为平台提供热源,热站装置有直燃型和余热型两种。本文根据海洋平台的热负荷,确定热站设计能力,利用电站设备为透平可回收尾气热量的特点,结合平台生产工况,经对多个方案进行比选,确定了既满足生产要求,又达到节能减排的两台余热炉加一台直燃炉的热站方案。