Pływająca instalacja FLNG „Prelude”
Obecnie eksploatowane są duże złoża gazu na Morzu Północnym i Morzu Barentsa, w Zatoce Meksykańskiej, u wybrzeży Sachalinu, w Australii, Malezji i Indonezji.
Budowa morskich instalacji skraplania gazu wymaga ogromnych inwestycji w układanie rurociągów do transportu gazu do przetworzenia. Staje się to nieopłacalne w przypadku zagospodarowania małych złóż gazu na morzu ze względu na ich odległość od brzegu. Dla takich złóż duzi deweloperzy proponują pływające zbiorniki na skroplony gaz ziemny (FLNG), znane również jako FLNG (Floating Liquified Natural Gas). Zbiorniki te mogą być również wykorzystywane do przetwarzania LPG (skroplonego gazu ziemnego) i kondensatu gazowego.
Pływająca instalacja do skraplania gazu ziemnego to statek pełniący funkcje platformy produkcyjnej na morzu, na którego pokładzie znajdują się urządzenia do przygotowania, oczyszczania i suszenia gazu, linie technologiczne do jego separacji i skraplania, czołgi do magazynowania LNG. Zakład wyposażony jest w system rozładunku gazu skroplonego na gazowce.
Zakład FLNG znajduje się nad złożem gazu, co eliminuje potrzebę stosowania długich rurociągów podwodnych i może pozostać na swoim miejscu do całkowitego wyczerpania złoża. Dlatego kluczowe jest, aby zakład był odporny na wszelkie niekorzystne warunki pogodowe, a w razie awarii można go było przenieść w bezpieczne miejsce.
Pierwszym takim statkiem był Petronas Satu PFLNG, zainstalowany na złożu gazu Kanowit u wybrzeży Sarawak w Malezji. Pierwszy produkt z pływającej instalacji został załadowany na 150 200-metrowy gazowiec LNG Seri Camellia 3 kwietnia 2017 roku.
Od połowy lat 1990. XX wieku Royal Dutch Shell rozwija własną technologię FLNG, mając na celu wykorzystanie jej do eksploatacji potencjalnych złóż gazu u wybrzeży Namibii, Timoru Wschodniego, Australii i Nigerii.
W 2010 roku utworzono konsorcjum w celu realizacji projektu FLNG, w którego skład weszły Royal Dutch Shell (67,5%), południowokoreańska Korea Gas Corporation (10%), japońska Inpex (17,5%) i tajwańska CPC Corporation (5%). Projekt, którego koszt szacowano na 14 miliardów dolarów, miał objąć eksploatację złóż Prelude i Concerto, położonych 200 km na północ od Australii. Zasoby tych złóż szacuje się na 85 miliardów metrów sześciennych.
Kontrakt na projekt statku FLNG, nazwanego „Prelude”, został przyznany konsorcjum TSC (Technip i Samsung Heavy Industries) w marcu 2010 roku, a kontrakt na budowę – w maju następnego roku. Budowa statku odbywała się w stoczni Samsung Heavy Industries w Geoje w Korei Południowej. W tym samym czasie w Australii platforma wiertnicza Noble Clyde Boudreaux wierciła siedem odwiertów eksploatacyjnych.
Cięcie stali pod nowy statek rozpoczęło się w październiku 2012 roku, uroczyste położenie stępki odbyło się 8 maja następnego roku, a wodowanie miało miejsce w grudniu 2013 roku. Budowa statku została ukończona w lipcu 2017 roku. 25 lipca, po rejsie liczącym ponad 3130 mil morskich, Prelude dotarł do obszaru złoża gazu.
Preludium wypuszczone z suchego doku
Wygląd Preludium
Na początku listopada 2018 roku zakończono instalację infrastruktury podwodnej na głębokości 250 metrów w rejonie operacyjnym Prelude. Szesnaście malezyjskich rur stalowych o średnicy 5,5 metra i długości 65 metrów zostało wbitych w dno morskie, do którego przymocowano szesnaście lin cumowniczych z łańcuchami i linkami. Liny cumownicze są z kolei mocowane do masywnego systemu cumowniczego Turret Mooring System (TMS) – wieżyczki umieszczonej na dziobie statku, o średnicy około 30 metrów, wysokości 94 metrów i wadze 11 000 ton, umożliwiającej obrót statku o 360 stopni. Według obliczeń system ten jest w stanie wytrzymać huragan o sile przekraczającej kategorię 5 w skali Saffira-Simpsona (SSHWS) – zdarzenie występujące raz na 10 000 lat – który powodowałby prędkość wiatru wynoszącą 178 węzłów (92 m/s) i fale o wysokości do 27.5 metra.
Do TMS podłączone są również elastyczne rurociągi do odbioru gazu (o średnicy 305 mm) i kondensatu ze studni, ujęcie wody morskiej do chłodzenia urządzeń FLNG oraz węże i kable do dostarczania energii hydraulicznej i energii do sterowania urządzeniami podwodnymi.
Lokalizacja systemu cumowania wieżyczki
Wieżyczka i urządzenie cumownicze
26 grudnia 2018 roku pływająca instalacja rozpoczęła działalność, a 11 czerwca 2019 roku gazowiec Valencia Knutsen odebrał pierwszy ładunek skroplonego gazu ziemnego. Przewiduje się, że Prelude pozostanie na złożu przez 20-25 lat, po czym zostanie odholowany do suchego doku w celu przeprowadzenia prac konserwacyjnych.
Główne parametry techniczne FLNG „Prelude”
Maksymalna długość, m - 488,2
Szerokość, m — 70,4
Zanurzenie, m - 19,0
Wysokość boku, m — 43,0
Wysokość statku od stępki do szczytu masztu gazowego, m - 184,0
Pojemność, BRT - 300 000
Przemieszczenie, t — 600 000
Moc napędu i kolumn kierowniczych Rolls-Royce USL 455, kW (KM) — 3 x 5200 (7065)
Liczba członków załogi: 220–260 osób (dwie zmiany po 110–130 osób)
Urządzenie ratunkowe:
6 łodzi ratunkowych z możliwością swobodnego spadania, każda mieszcząca 70 osób.
Numer IMO: 9648714.
Roczna wydajność terminalu FLNG Prelude wynosi 3,6 mln ton LNG, 1,3 mln ton kondensatu i do 0,4 mln ton LPG, a jego zbiorniki są zaprojektowane do przechowywania 436 000 m³ ładunków ciekłych, w tym:
• skroplony gaz ziemny (LNG) – 220 000 m³;
• stały kondensat gazowy – 126 000 m³;
• gaz płynny (LPG) – 90 000 m³.
Trzy elektryczne stery strumieniowe (EPRD) firmy Rolls-Royce, umieszczone na rufie, służą do pozycjonowania statku względem gazowców wiatrowych i cumowniczych. Ich unikalną cechą jest możliwość naprawy i konserwacji bez konieczności cumowania statku – EPRD są wysuwane przez specjalne wały w kadłubie statku.
Statek pływa pod banderą australijską, a jego portem macierzystym jest Melbourne. Właściciel: Shell Development Australia, Perth, Australia.
Ciekawe jest to, że media stale twierdzą, że FLNG Prelude to „największy statek na świecie”. Historie„Ale to dalekie od prawdy - statek do układania rur Pioneering Spirit jest o wiele większy, jego wyporność wynosi około 1 000 000 ton w porównaniu do „marnych” 600 000 ton Prelude.
Prezentacja ogromnych rozmiarów Prelude – wirtualna prezentacja statku na Tamizie
Unikalną cechą tego FLNG jest to, że wykorzystuje on turbiny parowe, a nie gazowe, do napędzania generatorów i sprężarek statku w systemie skraplania. Zdaniem projektantów, oferuje to szereg korzyści. Turbiny te są napędzane przez siedem kotłów opalanych gazem ziemnym japońskiej firmy Kawasaki Heavy Industries (KHI), każdy o wydajności 220 ton pary przegrzanej na godzinę.
Lokalizacja jednostki generatora pary
Statek FLNG Prelude jest napędzany trzema turbinami parowymi Mitsubishi (MHI) 9EH-13 o mocy 40 megawatów każdy.
Podstawowe dane instalacji skraplania gazu
Projekt linii technologicznej opiera się na technologii DMR (Double Mixed Refrigerant) firmy Shell. Shell z powodzeniem wdrożył tę technologię w Rosji podczas budowy i eksploatacji zakładu LNG Sachalin w Prigorodnym. Zakład działa od 2009 roku.
Skraplanie gazu z wykorzystaniem technologii Shell DMR
Zasada działania reaktora DMR jest przedstawiona na rysunku. Czynnik chłodniczy obiegu wstępnego chłodzenia (PCR-1) to mieszanina etanu i propanu z niewielkimi ilościami metanu i butanu. Czynnik chłodniczy PCR-1 jest sprężany w dwustopniowej sprężarce KZ i trafia do wiązki rur wymiennika ciepła T1.
Na wylocie wymiennika ciepła T1, strumień SHA-1 jest dzielony na dwa strumienie. Pierwszy strumień jest dławiony w urządzeniu D5 i kierowany do przestrzeni międzyrurowej wymiennika ciepła T1 w celu schłodzenia przepływów unoszących się przez wiązki rur. Drugi strumień jest kierowany do wymiennika ciepła T2 w celu dalszego schłodzenia, dławienia w urządzeniu D4 i utworzenia strumienia chłodzącego wymiennika ciepła T2.
Strumienie gazu opuszczające dolną część wymienników ciepła T1 i T2 kierowane są do sprężarki KZ. Oczyszczony gaz ziemny i mieszanina czynnika chłodniczego z głównego cyklu skraplania (MCL-2) są schładzane w cyklu schładzania wstępnego do temperatury -50°C/-80°C, przechodząc sekwencyjnie od dołu do góry przez wiązki rur wymienników ciepła T1 i T2.
CHA-2, składający się głównie z metanu i etanu z dodatkiem niewielkiej ilości propanu i azotu, jest schładzany w wymienniku ciepła T1 i częściowo skraplany w wymienniku ciepła T2, po czym jest rozdzielany w separatorze C1 i w dwóch strumieniach – ciekłym i gazowym – wpływa od dołu do wiązek rur głównego kriogenicznego wymiennika ciepła T3.
Czynnik chłodniczy z głównego obiegu skraplania, opuszczający dolną część wymiennika ciepła TZ, jest doprowadzany do strony ssawnej sprężarki dwustopniowej K1, 2, gdzie jest sprężany, schładzany i zawracany do wymiennika ciepła T1. W głównym kriogenicznym wymienniku ciepła TZ gaz ziemny, przepływając przez wiązki rur od dołu do góry, jest skraplany i przechłodzony do temperatury -162°C. Za głównym kriogenicznym wymiennikiem ciepła, sprężony i skroplony gaz jest rozprężany w jednostce D1 do ciśnienia 0,12-0,13 MPa i przesyłany do zbiorników magazynowych. Aby zwiększyć wydajność i zmniejszyć ruchy wody podczas wzburzonego morza, skraplanie odbywa się pod ciśnieniem 90 barów. Jednostka FLNG „Prelude” jest wyposażona w trzy układy skraplania gazu.
Czynniki chłodzące przekazują ciepło uzyskane z gazu zasilającego do wody morskiej. Woda morska chłodząca (56 000 m³/h) do systemu skraplania gazu jest dostarczana z głębokości 150 m za pomocą rur ssących, co zapewnia stosunkowo niską (10ºC) i stałą temperaturę oraz zwiększa wydajność procesu. Aby zapobiec rozwojowi organizmów morskich, do systemu wody morskiej wstrzykiwany jest roztwór podchlorynu sodu.
Podnośniki wlotu wody
Lokalizacja zakładu skraplania gazu
Siedem urządzeń stabilizowanych pionowo (trzy do LPG i cztery do LNG) służy do rozładunku gazów skroplonych na gazowce. Wydajność rozładunku wynosi 10 000 m³/godzinę.
Schemat urządzeń do przesyłu gazów skroplonych do gazowców
Aby zapewnić bezpieczeństwo obiektu Prelude FLNG, wyznaczono wokół niego strefę bezpieczeństwa o promieniu 1500 metrów, uniemożliwiającą wstęp nieupoważnionym statkom. Podobna strefa o promieniu 500 metrów została również utworzona wokół odwiertów gazowych.
Układ parkingu Prelude na terenie złoża gazu i strefy bezpieczeństwa
Pływająca elektrownia jest zaopatrywana we wszystko, co niezbędne do ciągłej pracy, z portu Darwin w północnej Australii przez wielozadaniowy pływający statek zaopatrzeniowy (PSV) Skandi. Dodatkowo, trzy statki pośredniego wsparcia (ISV) o uciągu 100 ton, z których dwa są na stałe zacumowane, zapewniają bezpieczną eksploatację FLNG, w tym ewakuację załogi i pomoc w cumowaniu gazowców.
Przesyłanie skroplonego gazu z Prelude do gazowców
Załoga FLNG (110–130 osób na zmianę) pracuje w systemie 3 tygodnie pracy/4 tygodnie wolnego/3 tygodnie pracy/5 tygodni wolnego, z 12-godzinnymi zmianami, siedem dni w tygodniu. Do rotacji załogi i ewakuacji awaryjnej wykorzystywane są śmigłowce EC225 Super Puma z bazy w Broome w Australii Zachodniej; lot trwa około 2,5 godziny. Statek jest wyposażony w dwa pasy startowe.
EC225 „Super Puma”
Aby zapewnić FLNG „Prelude” niezawodną i wysokiej jakości łączność, ułożono między nim a lądem kabel światłowodowy.
Pokonawszy drobne problemy techniczne, skutki pożaru, który wybuchł w grudniu 2021 r., oraz długi strajk personelu konserwacyjnego, FLNG Prelude nadal z powodzeniem wykonuje powierzone mu zadania.
Źródła informacji
1. Barend Pek, Harry van der Velde. Projekt pływającego LNG o dużej pojemności.
2. Harry van der Velde. Stworzenie pierwszego na świecie pływającego kompleksu produkcyjnego LNG.
3. V. S. Nikitin, Yu. A. Simonov, V. N. Polovinkin. Perspektywy rozwoju krajowych technologii morskich Arktyki związanych ze skroplonym gazem ziemnym. Arktyka: Ekologia i Ekonomia, nr 2 (30), 2018
4. K.Yu.Goryntseva, R.A. Kemałow. Podwójny proces mieszania czynników chłodniczych.
5. Antonio Pelagotti, Gabriele Mariotti, Carlo Cortese. GE OIL &GAS Turbocompressor szkoli się na pierwszej pływającej instalacji LNG.
6. System cumowniczy wieżyczki Prelude
7. s01.static-shell.com/.../final-shell-hook-up-and-commissioning-fact-sheet.pdf
8.Dr. Justin Bukowski, dr Yu Nan Liu, Stephen Boccella, Leo Kowalski. .Innowacje w technologii skraplania gazu ziemnego dla przyszłych zakładów LNG i pływających instalacji LNG
9. www.shell.com.au/prelude
10. Pływający obiekt do magazynowania skroplonego gazu ziemnego Prelude
11. https://www.shell.com/about-us/major-projects/prelude-flng.html
12. Największy statek na świecie
13. Preludium FLNG
14.Wikipedia
informacja