石油・ガス混相輸送技術

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長距離の石油・ガス混相輸送技術は、現在も国際的な石油産業分野における注目されている技術です。欧米の先進国がこの技術を研究開発する究極的な目標は、深海および超深海の石油・ガス田開発施設を完全に海底に設置し、つまり水上プラットフォームを使わずに採掘することで、厳しい環境下や周辺部に位置する石油・ガス田の開発コストを大幅に削減することです。1980年代以降、国際的にその研究と応用のペースは加速し続けている。現在、試験段階から工業的な応用と改善の段階へと移行しており、その中で2つの重要な技術がすでに実用化されている。1つ目は長距離パイプラインによる混合輸送技術である。ノルウェーのStatoil社は、水中多相流採掘システムというコンセプトを現実のものにしている。2007年、ノルウェー沖の水深850mにあるオーマンランゲ・コンデンセートガス田において、直径750mm、長さ120kmの海底混合輸送パイプラインが2本並行して建設されました。このパイプラインは、24基のガス井から産出される天然ガスとコンデンセートを直接、陸上の終端施設まで輸送するためのものです。このシステムは、現在世界で真の意味での水中多相流採取システムであり、主に水中井戸基台モジュール、自己圧力式混相輸送海底パイプライン、ハイドレート抑制システム、水中変電配電システム、水中自動化システムで構成されている。その最大の特徴は、すべての生産設備が海底に設置されており、海面上にはいかなる建造物もない点である。 第二項は海底混送加圧技術です。2007年、イギリスのBP社はアメリカのメキシコ湾にあるキング油田で、水深1676m、主張されているフットプレートから24km離れた場所に、原油やガスを輸送するための、重量92tもある海底用多相混相ポンプ2基を初めて設置しました。これにより、水深および海底での圧力昇圧送液距離の両方で世界記録が樹立されました。 1990年代以降、我が国はこの分野において国際的な研究の進展に追いつこうとしてきました。95計画期間中、中国石油天然気集団公司は「油・ガス・水の混相輸送技術研究」を立ち上げ、海外の先進技術を追跡することに基づき、一連の研究成果を得ました。2004年以降、この技術は国内外の陸上石油・ガス田プロジェクトで次々と実用化され、カザフスタン、我が国のタリム石油・ガス田、大慶油田において、長さ23～75km、送液圧力1.5～11MPaの長距離石油・ガス混相輸送パイプラインが5本、独自に設計・建設されました。その中で、単一の混合輸送パイプラインにおける最大の石油輸送量は220×10000t/年、ガス輸送量は8×100000000m3/年に達し、その輸送量と長さを示す総合指標は世界のトップクラスに入った。これは、我が国の長距離石油・ガス混合輸送技術が新たな段階に入ったことを意味している。 しかし、現在、我が国の石油・ガス多相混相輸送技術は、海外の先進水準と比べて依然として大きな差があり、主に以下の3つの点で表れています。一つ目は、多相流動態計算ソフトウェアです。アメリカ、イギリス、フランス、ノルウェー、カナダなどの国々は、独自の知的財産権を持つ多相流動解析ソフトウェアを有しているが、我が国には今日まで、独自の知的財産権を持ち業界で広く認められている多相流動解析ソフトウェアがなく、石油大国としての地位に見合っていない。同時に、多相流の複雑さから、海外で現在利用されているすべての多相流動態計算ソフトウェアは、汎用的な適用性を持っていない。長期にわたってソフトウェアの導入に依存し、独自のイノベーション能力を欠くと、徐々に国際競争力を失ってしまうでしょう。 二つ目は、大型多相混相送液ポンプ技術です。国際的に工業現場で使用されている石油・ガス混相輸送ポンプの単機最大出力は6000kWであるが、製造実績のある国産混相輸送ポンプの単機最大出力はわずか300kWに過ぎず、国際的な先進水準との差は甚だしい。同時に、ポンプ型の単一の問題も非常に顕著です。 三つ目は、大型セグメントフロー捕捉器技術です。アメリカやカナダなどの国々には、大規模なセグメントフロー捕捉装置を製造する専門メーカーが存在し、実際のプロジェクトで使用されている単体のセグメントフロー捕捉装置の容量は5600m3にも達している。一方、我が国にはまだセグメントフロー捕捉装置を製造する専門メーカーがおらず、自国で設計された最大のセグメントフロー捕捉装置の容量はわずか300m3に過ぎない。 今後の一定期間に、上記3つの技術的課題を克服できれば、我が国の多相流計算および重要機器の製造水準が大幅に向上するだけでなく、ソフトウェアや機器の調達コストを50％以上削減するという経済的効果も得られるでしょう。