一种大型浮式液化天然气生产储卸装置

摘要

本发明涉及一种大型浮式液化天然气生产储卸装置，其包括船体和设置在船体甲板上的FLNG上部设施；船体从船艏至船艉依次布置艏尖舱、内转塔单点舱、LNG舱、LPG舱、凝析油舱、污油水舱、淡水舱、柴油舱和艉尖舱；FLNG上部设施包括布置在船体艏部的系泊设备和火炬塔，以及从船艏至船艉模块化布置的水下生产系统控制模块、预处理模块、LPG回收模块、丙烷预冷模块、燃料气压缩模块、LNG外输模块、液化和制冷模块、预留模块、电站模块、电气间模块、卸货区、生活楼和LPG及凝析油艉输装置。本发明的使用寿命可达20年不进坞，并可承受10000年一遇的极限台风海况条件，可以广泛应用于深远海天然气的浮式生产、处理、液化、存储、外输。

说明书

技术领域

本发明涉及一种天然气生产储卸装置，特别是关于一种用于天然气开采、处理、 液化、存储、外输的大型浮式液化天然气生产储卸装置，属于海洋天然气开发领域。

背景技术

随着清洁能源天然气的需求不断增长，开发深远海天然气资源成为目前海洋油气 资源开发的热点。传统海洋天然气开发模式是采用水下生产系统或海洋平台将开采的 天然气通过海底管道输送至陆地终端，随后一般采用两种方式运输天然气：第一种是 采用管道等设施直接送至用户；第二种是在陆地终端建设天然气液化工厂，将天然气 液化后，运输至距用户端较近的液化天然气气化终端，气化后提供给用户。但如果天 然气田处于深远海，由于天然气开发技术条件限制和水下生产系统、海底管道等天然 气开发工程设施投资巨大，导致深远海天然气不能得到有效开发。

针对目前海洋天然气开发工程设施的优缺点，海洋油气开发领域提出了多种开发 深远海天然气的FLNG(浮式液化天然气生产储卸装置)，但目前所有FLNG方案都是针 对环境条件较好的目标气田，针对恶劣复杂海洋环境条件的深远海天然气开发FLNG 目前还处于空白状态。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是一种应用于恶劣海洋环境条件，并针对深远海天 然气的浮式生产、处理、液化、存储、外输的大型浮式液化天然气生产储卸装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种大型浮式液化天然气生产储卸 装置，其特征在于，该生产储卸装置包括船体和设置在所述船体甲板上的生产储卸装 置上部设施；其中，所述船体的艏部设置有作为压载水舱的艏尖舱，所述艏尖舱后部 布置一用于安装内转塔单点系统中内转塔的单点舱；所述单点舱后部布置液化天然气 舱，所述液化天然气舱后部布置液化石油气舱；所述液化石油气舱后部布置凝析油舱， 所述凝析油舱后部依次布置污油水舱、淡水舱和柴油舱；所述船体的艉部设置有作为 压载水舱的艉尖舱；所述生产储卸装置上部设施包括设置在所述船体艏部的系泊设备， 所述系泊设备后布置火炬塔；所述单点舱后部甲板上布置有水下生产系统控制模块， 所述水下生产系统控制模块分为左右舷两个模块；在位于左舷一侧的所述水下控制模 块后部一前一后布置两预处理模块，在位于右舷一侧的所述水下控制模块后部布置一 液化石油气回收模块，所述液化石油气回收模块后部布置一丙烷预冷模块；所述预处 理模块后部布置一燃料气压缩模块，所述丙烷预冷模块后部布置一液化天然气/液化石 油气外输模块；所述燃料气压缩模块和液化天然气/液化石油气外输模块后部左右舷对 称布置两对液化和制冷模块；所述液化和制冷模块后部左右舷对称布置一对预留模块， 所述预留模块后部左右舷对称布置一对电站模块；所述电站模块后部左右舷对称布置 一对电气间模块，所述电气间模块后部左右舷对称布置两个卸货区；所述船体艉部布 置一生活楼，所述生活楼后部布置一凝析油艉输装置。

在一个优选的实施例中，所述艏尖舱为左右布置的一对，总舱容6400m³；所述液 化天然气舱为左右舷对称布置的五对，总舱容250000m³；所述液化石油气舱为左右舷 对称布置的一对，总舱容18000m³；所述凝析油舱为并排布置的三个，总舱容40000m³； 所述污油水舱、淡水舱和柴油舱均为左右舷对称布置的一对；所述艉尖舱为三个，外 侧两个舱容6500m³，中间一个舱容10000m³。

在一个优选的实施例中，在所述船体的左舷布置一台吊机，右舷布置两台吊机。

在一个优选的实施例中，在所述船体的左舷和右舷各布置一舷侧取水装置，取水 深度为100米。

在一个优选的实施例中，所述船体采用全双壳结构，船侧和船底双壳结构用中纵 舱壁和横舱壁分隔为左右舷对称的五对压载水舱；所述液化天然气舱之间、所述液化 石油气舱之间以及所述液化天然气舱与液化石油气舱之间亦采用双壳结构作为隔离空 舱，隔离空舱内布置加热装置；各所述液化天然气舱和液化石油气舱的内舱壁上布置 有薄膜型液货维护系统。

在一个优选的实施例中，所述船体总长约340m，所述船体艏垂线和艉垂线间长约 330m，型宽约61m，型深约37m，吃水约18.5m，排水量约330000吨；液化天然气作 业采用旁靠装卸臂方式，液化天然气外输速率为15000m³/h。

在一个优选的实施例中，在所述船体的右舷上部船侧布置内凹的液化天然气外输 船系泊操作平台，所述液化天然气外输船系泊操作平台自船艏延伸至船艉，且高度与 旁靠的液化天然气运输船甲板高度基本相当；液化天然气运输船的艏部和艉部分两个 方向布置系泊缆系泊于所述液化天然气外输船系泊操作平台的系缆桩，并且在所述液 化天然气运输船和该生产储卸装置之间布置碰垫。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明的船体采用全双壳结 构，依靠中纵舱壁和横舱壁将船侧和船底双壳结构分隔为左右舷对称的五对压载水舱， 同时船艏设置两个艏尖舱、船艉设置三个艉尖舱作为压载水舱，与左右舷五对压载水 舱共同调节本发明的浮态(包括吃水、纵倾)，以保证本发明在恶劣海洋环境条件下的 作业安全。2、本发明采用内转塔单点系泊系统，单点舱位于艏尖舱与LNG(液化天然 气)储舱之间，采用链-缆-链式组合锚缆将本发明通过单点系泊于海底，本FLNG可围 绕单点系泊系统旋转，以降低环境载荷的作用，来自水下生产系统或平台的天然气生 产立管通过单点系泊系统将天然气输送至本发明，用于气田开发的电力电缆、脐带缆 将电力、控制信号、流动安全保障化学药剂等通过单点系泊系统输送至水下生产系统 或平台，实现对天然气的开采。3、本发明自单点舱开始，从艏部向艉部左右舷对称布 置五对LNG舱，LNG舱后部左右舷对称布置一对LPG(液化石油气)舱，LPG舱后部并 排布置三个凝析油舱，凝析油舱后部依次左右舷对称布置污油水舱、淡水舱、柴油舱 各一对，同时将天然气预处理及液化工艺系统采用模块化设计布置于船体的主甲板前 部，电站、生活楼布置于船体艉部，各模块之间保持一定距离，前后模块之间和左右 舷模块之间设置通道，保证安全的同时便于检修设备，该分舱方案和上部模块布置方 案适应深水单点系统要求，并有利于本发明艏倾，满足恶劣海洋环境条件下深远海天 然气开发要求，能确保本发明安全运行。4、本发明的LNG舱之间、LPG舱之间以及LNG 舱与LPG舱之间亦采用双壳结构作为隔离空舱，隔离空舱内布置加热装置，以确保中 纵舱壁温度不至过低，防止钢材发生低温脆断。同时，本发明在LNG舱和LPG舱的内 舱壁上布置薄膜型液货维护系统，能够确保LNG和LPG处于常压低温状态存储。5、本 发明的电站模块采用燃料气透平发电，以天然气为燃料，解决BOG(液化天然气蒸发 气)处理问题，同时船艏设置放空燃烧火炬塔，可放空燃烧BOG。6、本发明采用丙烷 预冷、双氮膨胀的液化工艺方案，制冷效率高，适应恶劣海洋环境条件下的作业要求。 7、本发明在船体的左舷和右舷各布置舷侧取水装置，舷侧布置四根取水管，伸至水下 100米取低温海水，作为上部液化工艺系统冷却海水使用，从而降低冷却水温度，提 高LNG液化效率，减少冷却水取水量。8、本发明设置旁靠外输系泊平台，使用装卸臂 卸载LNG液货，并采用LNG运输船旁靠外输，可提高旁靠外输系泊效率。而LPG液货 外输采用艉输方式，具有海况适应性好，操作简单，经济性好的特点。本发明的使用 寿命可达20年不进坞，并可承受10000年一遇的极限台风海况条件，可以广泛应用 于深远海天然气的浮式生产、处理、液化、存储、外输。

附图说明

图1是本发明的侧视图；

图2是本发明的分舱示意图；

图3是本发明的上部组块布置图；

图4是本发明的船体中横剖面图；

图5是本发明的旁靠外输示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。然而应当理解，附图的提供仅 为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。

如图1、图2所示，本发明包括船体100和设置在船体甲板上的FLNG上部设施200。 其中，船体100的艏部左右对称设置一对作为压载水舱的艏尖舱101，舱容3200m³。 艏尖舱101后部布置一单点舱102，单点舱102内安装有内转塔单点系统的内转塔(图 中未示出)。单点舱102后部左右舷对称布置五对LNG舱103，总舱容250000m³。LNG 舱103后部左右舷对称布置一对LPG舱104，总舱容18000m³。LPG舱104后部并排布 置三个凝析油舱105，用于储存生产所得凝析油，总舱容40000m³。凝析油舱105后部 依次左右舷对称布置污油水舱106、淡水舱107和柴油舱108各一对，舱容可根据实 际生产调节。船体100的艉部设置三个作为压载水舱的艉尖舱109，外侧两个舱容6500 m³，中间一个舱容约10000m³。

如图1、3所示，本发明的FLNG上部设施200包括设置在船体100艏部的系泊设 备201，用于FLNG的临时系泊。系泊设备201后布置火炬塔202，必要时放空燃烧BOG (液化天然气蒸发气)，保证整个FLNG的安全。单点舱102后部甲板上布置有水下生 产系统控制模块203，分为左右舷两个模块，用于控制水下生产系统，开采海底天然 气。在位于左舷一侧的水下控制模块203后部一前一后布置两个预处理模块205，用 于对天然气进行脱水、脱汞、脱碳预处理。在位于右舷一侧的水下控制模块203后部 布置一个LPG回收模块206，用于回收天然气经预处理后的液化石油气。LPG回收模块 206后部布置一个丙烷预冷模块207，用于预冷经预处理后的天然气。预处理模块205 后部布置一个燃料气压缩模块208，用于压缩燃料气并供给电站发电。丙烷预冷模块 207后部布置一LNG/LPG外输模块209，用于卸载液化天然气。燃料气压缩模块208 和LNG/LPG外输模块209后部左右舷对称布置两对液化和制冷模块210，用于液化经 预处理后的天然气。液化和制冷模块210后部左右舷对称布置一对预留模块211，为 未来装置扩容预留空间。预留模块211后部左右舷对称布置一对电站模块212，该电 站模块212采用燃料气透平发电，供给整个FLNG生产生活使用。电站模块212后部左 右舷对称布置一对电气间模块213，用于控制整个FLNG电气正常运作。电气间模块213 后部左右舷对称布置两个卸货区214，用于装卸货物。船体100船艉布置一生活楼215， 生活楼215后部布置凝析油艉输装置216，用于外输凝析油。

在一个优选的实施例中，在船体100的左舷布置一台吊机204，右舷布置两台吊 机204，以满足整个生产储卸装置生产运行需要。

在一个优选的实施例中，在船体100的左舷和右舷各布置一舷侧取水装置(图中 未示出)，取水深度为100米，尽量降低冷却水温度，提高制冷效率。

在一个优选的实施例中，如图4所示，船体100采用全双壳结构404，船侧和船 底双壳结构用中纵舱壁和横舱壁分隔为左右舷对称的五对压载水舱110。各LNG舱103 之间、两LPG舱104之间以及LNG舱103与LPG舱104之间亦采用双壳结构402作为 隔离空舱，隔离空舱内布置加热装置(图中未示出)，以确保中纵舱壁温度不至过低， 发生低温脆断。各LNG舱103和LPG舱104的内舱壁上布置薄膜型液货维护系统403， 以确保液化天然气和液化石油气处于常压低温状态存储。

在一个优选的实施例中，船体100总长约340m，船体100艏垂线和艉垂线间长约 330m，型宽约61m，型深约37m，吃水约18.5m，排水量约330000吨；LNG作业采用 旁靠装卸臂方式，LNG外输速率为15000m³/h。船体结构材料应选用普通钢，主要构件 的局部区域选用屈服强度355MPa高强度钢，承受较大的垂直于板表面拉力的结构选用 Z向钢，防止层状撕裂。

如图4、图5所示，在船体100的右舷上部船侧布置内凹的LNG外输船系泊操作 平台401，LNG外输船系泊操作平台401自船艏延伸至船艉，且高度与旁靠的LNG运输 船301甲板高度基本相当，以降低系泊作业难度。LNG运输船301的艏部和艉部分两 个方向布置系泊缆302系泊于LNG外输船系泊操作平台401的系缆桩，并且在LNG运 输船301和FLNG之间布置碰垫303，以缓冲两船之间相对运动，保证船舶安全。

上述各实施例仅用于对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说 明，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替 换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。