随着全球减排的要求,运营商正在紧急寻找“绿色”生产平台的方法。特别关注的是计划在巴西近海部署的新的FPSO和即将部署的FPSO。
实现这一结果的一些最有希望的途径包括重新审查发电技术,在这方面,运营商希望通过使用联合循环电力系统来为系统“供电”,并用全电动驱动器和电机取代燃气轮机。在某些情况下,他们实际上正在扩大燃气轮机的规模,以实现更高的效率,从而降低排放。
传统上,海上E&P行业使用开放式循环燃气轮机,因为它们操作简单、重量轻/占地面积小,并且成功使用的历史悠久。
但其中许多涡轮机,尤其是老式涡轮机,是大量碳排放的来源。FPSO上消耗的大部分能量通常由相关气体提供,该相关气体由燃气轮机消耗用于发电或用于机械驱动;或压缩用于加工、输出或再注入目的。所有这些系统都提供了减少排放的机会。但仅发电一项通常就代表了最近一代FPSO60%以上碳排放的来源,因此为减排提供了最大的机会。
总的来说,减少新的和即将推出的FPSO的排放的战略可以分为三种战略。一种是采用更大、更高效的燃气轮机,从而提高上部功率密度并减少占地面积。这种选择既能带来经济效益,又能带来环境效益。第二种选择是部署电动马达压缩机,作为(旧的)燃气轮机驱动压缩机的替代品,这也有助于减少排放,同时提高功率密度。这两种选择可以与联合循环燃气轮机相结合,在某些条件下可以提高效率并有助于降低生命周期成本。
FPSO的全面电气化可能会重点关注联合循环发电技术的使用。为了研究这些方案,贝克休斯公司的一个团队最近开发了一个生命周期成本分析模型,以比较典型大型FPSO(220 kbbl/d,87 MW电力需求)的发电和压缩需求的替代配置。该模型既考虑了碳足迹/碳价格,也考虑了经济因素,即燃料气成本。
正如论文OTC-32513中所述,研究结果表明,从开放循环转向联合循环发电系统时,碳排放可以减少约20%。该研究还发现,更大、更高效的燃气轮机(>40 MW ISO)带来了进一步的好处,即总体成本节省了10%以上,尤其是与开放循环效率相比。
贝克休斯将有机会在巴西近海实施其中一些设计举措。它最近赢得了MODEC的合同,为Equinor位于presalt Campos盆地的BM-C-33项目的FPSO提供联合循环技术。这项新技术有望减少该项目的碳足迹。BM-C-33浮式生产储油船将采用联合循环发电解决方案,预计将减少20%以上的碳排放。该订单包括涡轮机设备,包括LM2500燃气涡轮发电机和蒸汽涡轮发电机技术,用于安装在BM-C-33 FPSO上的联合循环发电解决方案。
今年5月,Equinor向MODEC授予了一份工程、采购、施工和安装活动的总包合同。预计交付日期为2027年。对于这种FPSO,贝克休斯公司预计,与具有相同功率需求的开放循环燃气轮机系统的类似FPSO相比,碳排放量将减少20%以上。这是继2020年获得Bacalhau FPSO奖后,贝克休斯为MODEC和Equinor在巴西深水开发的第二个联合循环发电FPSO项目。对于BM-C-33项目,Equinor及其合作伙伴预计FPSO在油田使用寿命内能够实现低于6公斤/桶油当量的碳强度目标,而全球行业平均水平为每桶16公斤二氧化碳。
巴西国家石油公司还计划为其即将推出的FPSO中的至少两个进行电气化。
在最近于休斯顿举行的OTC会议上,公司官员介绍了他们向全电动FPSO概念迈进的计划,从即将推出的P-84和P-85 FPSO开始。
这些FPSO将部署在桑托斯盆地的Atapu 2(P-84)和Sépia 2(P-85)油田。这两个平台将采用标准化设计,每个平台的生产能力为22.5万桶/日,石油和天然气处理能力为1000万立方米/日。最值得注意的是,FPSO的标准化设计将包括巴西国家石油公司的全电动概念,该概念在很大程度上依赖于用电动机驱动所有旋转设备——这是巴西海上大型FPSO的第一次。
这个概念背后的想法是在每个即将到来的 FPSO 中有一个单一的能源中心,将比那些安装在现有浮体中的能源中心大约60% 。公司官员表示,FPSO的设计包含了更高效的发电系统和完全优化的加工厂设备,因此代表着平台减排技术向前迈出的关键一步。重要的是,巴西国家石油公司官员表示,这些设计不仅会减少排放,还会增加盐下地区的产量,从而提高这些储量的价值。
这两个FPSO还将结合其他减排系统和技术,基于MACC(边际减排成本曲线)方法和巴西国家石油公司自己的低碳战略。除了减少发电排放外,该战略还重点关注其他典型的FPSO排放源,如燃烧、排放和逸散气体。将通过回收货舱和加工厂的排放气体实现零常规排放。通过封闭式火炬系统回收气体,实现零常规火炬燃烧。
减少排放的其他措施包括为泵和压缩机使用变速驱动器;设计用于低无组织排放的阀门;以及从所生产的气体中捕获、使用和地下储存CO2。巴西国家石油公司表示,其中许多减排设计将是这种规模的大容量FPSO的首次。这不仅包括全发电厂的概念,还包括更深层次的海水取水系统;货舱的气体覆盖;以及对注水泵进行变速控制。巴西国家石油公司表示,由于这些设计变化,GHG排放强度将比以前的FPSO设计减少约30%。
据报道,中国海洋石油工程公司(China Offshore Oil Engineering Corporation)和Seatrium(胜科海洋/吉宝海洋公司(Keppel Offshore&Marine)合并后的实体)这两家主要造船厂正在为P-84和P-85 FPSO的建造制定商业提案。这些提案原定于7月底提交。预计到2028年,这两个FPSO都将到位并投入运行。而且,新的FPSO设计即将问世,有望实现更大的减排。
在OTC,马来西亚工程集团MISC首次推出了其新建的MMEGA FPSO设计,该公司表示,该设计有可能将典型的二氧化碳排放量减少近40%。MMEGA的设计基于深水和超深水油田的第五代FPSO,据说可以提供高产能和更长的油田寿命,该公司声称最长可达35年。减排将来自于包括一个与联合循环发电相结合的封闭火炬系统;用于压缩的全电动驱动系统;以及天然气回注。
分散系泊MMEGA设计包括一个双面单底船体,可容纳八个上部模块,在左舷有一个立管阳台,最多可支撑51个立管槽。
其上部工艺和公用设施系统将设计用于处理225000 bbl/d的石油、424 MMcf/d的天然气、250000 bbl/d的注水和处理井流中高达60 mol%的二氧化碳。
储油量为200万桶,可在24小时内卸载100万桶。据说,“巨型模块”的顶部设计可以最大限度地减少接口,还可以改善系统集成。其他声称的好处是减少了总体工程、采购、施工、安装和调试时间表,并优化了资本支出。MMEGA表示,它已经获得了原则上的批准(AiP)和ABS对该设计的SUSTAIN-1注释。