天然氣水合物鏈:天然氣運(yùn)輸構(gòu)想

編譯:鄧君福 (大慶油田第三采油廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所)

審校:紀(jì)常杰 (大慶油田工程有限公司)

天然氣水合物鏈:天然氣運(yùn)輸構(gòu)想

編譯:鄧君福 (大慶油田第三采油廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所)

審校:紀(jì)常杰 (大慶油田工程有限公司)

一般來(lái)說(shuō),對(duì)于大規(guī)模的天然氣藏資源采用長(zhǎng)途液化天然氣 (LNG)運(yùn)輸方式是經(jīng)濟(jì)可行的。目前,日本的石油、天然氣、金屬制品進(jìn)出口公司和有關(guān)工程公司開(kāi)始關(guān)注天然氣水合物 (NGH)氣體運(yùn)輸技術(shù)。考慮優(yōu)化天然氣工藝,理解NGH鏈的過(guò)程影響,以及優(yōu)化整個(gè)NGH鏈?zhǔn)种匾?/p>

天然氣水合物鏈 成本 排放

1 背景

日本很多6 000 km以內(nèi)的中小氣田應(yīng)用傳統(tǒng)技術(shù)開(kāi)發(fā)將十分困難 (如LNG技術(shù)和管道輸送)。NGH或許是一個(gè)經(jīng)濟(jì)可行的氣體運(yùn)輸方法。NGH體積只是天然氣氣態(tài)或液態(tài)的170分之一,因此,估算NGH的初始投資成本比LNG管道輸送的投資成本低。

LN G輸送對(duì)于長(zhǎng)途運(yùn)輸是經(jīng)濟(jì)可行的。管道運(yùn)輸由于資本成本較高,適合相對(duì)距離較短的運(yùn)輸。N GH運(yùn)輸適于解決中小范圍或邊遠(yuǎn)油氣田天然氣輸送問(wèn)題 (圖1)。可行性研究 (圖2)表明, NGH對(duì)于大小合適的天然氣儲(chǔ)備和一定運(yùn)輸距離的氣田具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

圖1 天然氣運(yùn)輸概念

目前,已經(jīng)開(kāi)發(fā)了幾種類型的NGH合成系統(tǒng),其中包括泡沫/攪拌型反應(yīng)器、水霧型反應(yīng)器和水合物合成系統(tǒng)。相比其他系統(tǒng),采用微泡材料、有管式反應(yīng)器的水合物合成系統(tǒng)有較高的合成速度。隨著技術(shù)的進(jìn)步需要進(jìn)一步開(kāi)展精細(xì)化可行性研究。

圖2 NGH運(yùn)輸鏈的概念及研究系統(tǒng)

2 概念設(shè)計(jì)

研究的目的是分析日本在N GH天然氣運(yùn)輸中的CO2生命周期 (LCCO2)。在選定的模式中,天然氣在生產(chǎn)廠中轉(zhuǎn)化為NGH,然后從東南亞沿海地區(qū)欠發(fā)達(dá)的天然氣田通過(guò)NGH運(yùn)輸船輸送到日本。運(yùn)輸距離6 000 km的基本生產(chǎn)率是1×106t/a LNG當(dāng)量。研究假定天然氣輸送到發(fā)電廠。

3 LCCO2分析

研究范圍包括生產(chǎn)設(shè)施 (包括進(jìn)氣的處理)和再氣化設(shè)施之間的過(guò)程。

3.1 LNG鏈的LCCO2排放

106t/a LNG當(dāng)量的規(guī)模是非常大的,因此認(rèn)為是一種不可行的LNG項(xiàng)目。根據(jù)之前的研究,CO2排放與LNG的體積規(guī)模成線性關(guān)系。從LCCO2排放量與LNG體積的關(guān)系數(shù)據(jù)可以推算出1×106t/a LNG鏈的LCCO2的排放量。這個(gè)1×106t/a LNG鏈的LCCO2排放量為0.574×106t/a。

3.2 NGH鏈的LCCO2排放

NGH的 LCCO2排放分為三個(gè)主要部分: NGH生產(chǎn)系統(tǒng),包括進(jìn)氣處理;NGH的運(yùn)輸; NGH的再氣化系統(tǒng)。

NGH生產(chǎn)系統(tǒng)包括生產(chǎn)和N GH裝載過(guò)程。NGH運(yùn)輸構(gòu)想是基于零散裝運(yùn)方式,冷藏貨物封閉系統(tǒng)在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下和 -20℃儲(chǔ)存 NGH。NGH再氣化系統(tǒng)包括NGH卸載過(guò)程和再氣化過(guò)程。

4 結(jié)果

研究表明,NGH鏈的 LCCO2排放總量是0.479×106t/a,低于類似的LNG鏈17%。NGH鏈生產(chǎn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施由高壓用途的通用設(shè)備組成,但可以相對(duì)容易地制造。雖然在NGH的運(yùn)輸中LCCO2的排放是等量LN G載體的4倍,但LNG顆粒在較高溫度的運(yùn)輸環(huán)境中運(yùn)輸費(fèi)用相對(duì)較低。

5 敏感性分析

不確定性按降序排列分別為發(fā)電效益、運(yùn)輸距離、水合率、制冷系統(tǒng)、NGH合成設(shè)施。盡管在每種參數(shù)范圍中都有不同的風(fēng)險(xiǎn)可能性,但重點(diǎn)是如何提高可行性研究中運(yùn)輸距離、水合率、制冷系統(tǒng)、N GH合成的參數(shù)和實(shí)現(xiàn)NGH鏈實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)開(kāi)發(fā)。

6 結(jié)論

NGH鏈的優(yōu)勢(shì)在一定的條件下得到了證實(shí)。NGH鏈包括NGH生產(chǎn)設(shè)施、4個(gè)運(yùn)輸載體以及再氣化設(shè)施。運(yùn)輸距離6 000 km時(shí)NGH鏈的LCCO2的排放總量低于相似的LNG鏈17%。

NGH技術(shù)在貨幣化的中小型或遠(yuǎn)程氣田,其天然氣產(chǎn)量在1×106～3×106t/a,且至用戶的運(yùn)輸距離不到6 000 km,有令人欣喜的潛力。在不久的將來(lái),NGH技術(shù)的進(jìn)步?jīng)Q定了其能夠與LNG技術(shù)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng),技術(shù)的發(fā)展需要提高可行性研究的精度。因此,考慮優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程和理解N GH鏈的過(guò)程影響,以及優(yōu)化整體NGH鏈?zhǔn)欠浅Ｖ匾摹?/p>

資料來(lái)源于美國(guó)《J PT》2009年4月

2010-03-12)

10.3969/j.issn.1002-641X.2010.7.012