中国拥有 32,000 公里长的海岸线和超过三分之一陆地面积的海域，海洋资源尤其是油气资源十分丰富。数据表明，中国海上油气资源约占全国总量的三分之一， 其中天然气资源占很大比例。仅南海的西南部，待探明的天然气总地质储量就有约 16 万亿立方米，非常可观。近三年来，随着国务院批准《找矿突破战略行动纲要（2011-2020）》的实施，中国新增天然气储量约有 2.3万亿立方米，连续发现了 6 个千亿立方米的气田，2014 年在距海南岛陵水 150 公里处的深水海域发现了陵水17-2 气田就是其中之一。
 
陵水 17-2 气田位于南海琼东南盆地深水区，平均作业水深 1,500 米，为超深水气田，日产天然气 5,650 万立 方 英 尺， 相 当 于 9,400 桶 原 油 当量，创造了中海油自营气田单井日产量最高记录，目前正在进一步勘探开发之中。此外，位于珠江口盆地，距香港 320 公里，水深 1,480 米处的荔湾 LW-31 气田，也于 2014 年投产，年产量 100 亿立方米。荔湾气田天然气资源量超过 1,000 亿立方米，是中国目前海上最大的气田。当然，除南海之外，东海、渤海也均有待探明的和已投产开发的气田。总之，无论是已投产开发的气田，还是探明待开发的气田，都会涉及一个天然气输出方案及其核心运输装备的问题。为此，一套最适用于海上天然气运输的装备方案变得十分重要。
 
距岸中短距离海上输气最佳方案
 
目前，国内外采用的海上气田的天然气输出方案有几种。常用是海底管道输送方案。海底管道方案是将海上气田的天然气通过海底管道先输送到处理、加压中心平台上， 经初步处理、 加压后，再经过海底管道送至陆上终端；也可以将气井的天然气采用水下生产系统，直接通过海底管道输送到陆上终端进行处理。这种方案不仅海底管道及中心平台工程浩大，投资高，工期长；而且还不能进行早期生产及滚动开发，也不宜用于边际气田及深水。通常这种方案多是用于近海、浅水海域的高产量的气田。
 
当前，国外正在研发 FLNG 多功能平台。在 FLNG 多功能平台上，将来自气井的天然气冷凝抽提、气体提纯处理之后，进行液化，使其成为液化天然气（LNG）储存起来，再定期卸载用 LNG 运输船运至岸上。FLNG 多功能平台如图 1 所示，是在仅有岸上天然气液化工厂面积的 1/4 的甲板上，安置一座工艺流程十分紧凑的天然气液化工厂，并设有始终处在常压和 -162℃低温条件下的 LNG 储罐，并可以卸载到LNG 运输船上运走。
 
FLNG 实 质 上 是 一 座 LNG 的FPSO，它具有与 FPSO 相同的船型及定位方式，由于天然气液化过程中，其体积骤缩 600 倍，因而有利于对天然气的储存；与相同规模的岸上液化天然气工厂相比，投资可减少约 20%，建设工期也可减少约 25%；尤其是FLNG 在深水可与水下生产系统组合，在浅海可与导管架井口平台或自升式钻采平台组合，机动性非常好。由于FLNG 的投资低、移动性好、可重复使用，且具有较大的抗风浪能力、大产量的油气水生产处理能力和 LNG 储存能力，特别适用于深水气田。同时 FLNG的强机动性以及良好的移动性和经济性，还可促使边际油气田得到高效开发，并适合用于海上气田的早期开发及滚动开发。 成为深海气田、 边际气田、伴生气田以及离岸非常远（4,000 公里以上 LNG 运输船经济性好）的气田的首选。
 
近几年，国外正研发一种新方案和新装备，如图 2 所示。该方案是将天然气压缩到十几到二十几兆帕压力，在常温或低温（如 -29℃）下储存在船上的容器内，直接通过运输船将天然气运走，故将其称为 FCNG 方案。CNG 船的运量虽仅为同样的 LNG 运输船的 1/3，但因 FCNG 方案不需要海上的天然气液化装备，以及 LNG 运至陆上终端后的气化设施，在运输过程中也不需要保持 LNG 超低温，故其对离岸中短距离和低储量气田的开发具有独特的优势。国外评估表明：当气体容量为 5.664~14.16×10 6 m 3 、距离海岸 1,100~4,500km 时，用 CNG 船比LNG船和管道运输更节省成本。 例如，相同输量而且同为 1,500km 输送距离时，CNG 船的总体运输费用 ( 考虑投资、成本和操作费用 ) 仅为 LNG 船运输的 40%~50%；并且运载 CNG 的船还可以重新改装使用，利用率很高；CNG 船与 FLNG 一样，也可适用于低储量海上气田以及海上边际气田，采用 CNG 运输船直接运气方案是距岸中短距离的海上气田天然气输出的最佳方案。 CNG 专用储存容器
 
CNG 的储存容器是影响 CNG 船及运输 CNG 的经济效益的关键因素。传统高压气罐运送 CNG 的费用太高，一艘容量为 9.344×10 6 m 3 的船，储气容器若采用加拿大新产品 Coselle 容器，则总运输费用约为 11,000 万美元，而若用传统高压气罐作为容器，至少要 30,000 万美元。CNG 专用容器基本上采用一般高压容器用的钢材，近年出现了两种新材料。一种是复合材料，这种高性能复合材料抗腐蚀性强、强度高，因而容器质量轻、承压高、安全性高，且可在常温下操作。在同等容积和壁厚的条件下，它比全钢容器要轻约 35％，经济效益高。使用复合材料专用容器运输 10 万 m 3 的 CNG 费用约为 1~1.25 亿美元，且容器的总重量少于 35,000 吨，而一艘载重量 60,000吨的巴拿马型散货船，使用全钢容器，却只能容纳 12.7 万 m 3 CNG。另一种新材料是纤维强化塑料，这种纤维强化塑料的 CNG 专用容器，目前已由加拿大 Trans Ocean Gas 公司研发成功，它可在 -40℃及 24MPa 工况下储气。船的储气系统由多个模块化的框架焊接而成，便于安装连接，且可避免船体晃动的影响。每个模块是一个框架，框架中直立安装多个专用气瓶，气瓶由位于框架顶部和底部的阀组和管道连接成一体，如图 3 所示。 CNG 专用容器的主要型式
 
卧式圆盘型。卧式圆盘型是加拿大研发的 Coselle，每个圆盘直径为15~20m，高 2.5~4.5m，重约 550t，图 2 美国研发的全球首艘 V800 型 CNG 船图 3 一个模块的框架及其中的纤维强化塑料的 CNG 专用容器图 4 卧式园盘型 CNG 专用容器及其装载用船16km 长， 可 装 载 约 8.495×10 4 m 3 ，见图 4 所示。卧式圆盘型 CNG 专用容器的优点包括：运量多变，Coselle 数量不同时，运量差异较大，通过改变船只数量即可改变运量，还可采用改变气体压力来改变单船运量；建造方便，用 Coselle 储气容器的 CNG 运输船，基本上都是由标准的散货船改建而成，普通造船厂即可建造，成本可大大降低；装卸简便，大直径管盘大大减少了装卸接头的数量，从而使船的装卸非常简便。
 
立式长柱型。立式长柱型是美国研发出的 VOTRANS 产品。该专用容器是在 -29℃低温及 10~13MPa 压力下储藏 CNG ，它是由 24 个 36m 长的长柱型气罐组成一组，100 组可以装载 2×10 7 m 3 ，见图 5 和图 6 所示。采用立式长柱型的运输船装卸过程是利用低温液体置换原理来完成。卸载时将恒温恒压的低温液体，泵入储罐内，从而将气体置换出来；装载时则采用相反的过程，经过加压降温的气体将储罐中的低温液体换出，最终装满储罐。单次航程可达 1,552km。装设立式长柱型 CNG 容器的运输船优点包括：低温储存容器壁厚减小，低温储存其储存压力只是常温储存的一半，减小了容器壁厚，降低了船体自重；低压储存气体残量减少，储气压力低时，天然气卸载后的残留气量将大大减少（约为 1%），远低于高压储存（约为 10%），提高了船的体积利用率；便于改造缩短建造周期，用现有的单壳体油轮，即可将其改造为可运输 8.5~34×10 4 m 3 的CNG 运输船，从而缩短建造周期，降低成本。
 
六面体柱型。六面体柱型是美国密歇根大学研发出的产品 CDTS。CDTS每个单元由 12 根圆柱形容器交叉构成一个 6 面体，如图 7 所示。研究表明CDTS 的单元边长为 10m 时，它在壁厚、装置重量等方面达到了最优化，单元最佳边长尺寸为 10m。
 
六面体柱型 CNG 储存容器及 CNG运输船优点包括：容器体积利用率高，运输同量的 CNG 的船，体积将更小，可降低推进装置的固定投资和燃料费用，经济上占优势；容器的容积效率高，其容积效率可高达 0.32（前述的立式长柱型储气容器 VOTRANS 为 0.18，卧式圆盘型储气容器 Coselle 为 0.14），减小了容器的表面积，减缓了 CNG 的换热，避免因温度升高而导致的超压；船舶的容积效率高，装载六面体柱型CNG 储气容器的运输船的容积效率可达0.14，而前述的使用立式长柱型储气容器 VOTRANS 及使用卧式圆盘型储气容器 Coselle 的运输船的容积效率均为0.09，装载六面体柱型 CNG 储存容器，提高了船舶的容积效率，从而减小了船或海洋平台的长度等尺寸；船舶的载重系数高，由于装载六面体柱型 CNG 容器的运输船，减少了连接储气容器的管道数量，提高了船的载重系数，使其货物载重系数达到 0.133，比 VOTRANS（0.12）和 Coselle（0.09）均高，降低了运输船的吨位。（未完待续）