石油和天然气业务正在赶上3D打印

发布者:匿名 2019-03-28 浏览量:1767


数十亿人依赖石油和天然气工业。仅在2018年,全球原油需求量就超过9900万桶/天,与2006年相比增加了16%,如果追溯到20世纪80年代,则增62%。欧佩克称其为“世界经济的引擎”,沙特阿拉伯声称他们需要“结束对石油的依赖”,而页岩气革命正转向拉丁美洲寻找新的盆地以增加产量。对这种商品的高需求使得市场不断寻求降低成本和提高效率的方法。在过去几年中,技术已经成为壳牌,英国石油公司和埃克森美孚等公司研发的重要组成部分,特别是3D打印将在工业加工和制造领域产生巨大的效益。

SmarTech出版社估计,到2021年,石油行业的3D打印市场将达到4.5亿美元,到2025年将增长到14亿美元左右,帮助该行业简化石油和天然气产品制造的复杂结构,减少昂贵的停机时间并消除长时间等待件。特别部分是,使用AM技术在偏远地区打印替换比如世界各地1,470之一海上石油钻井平台将是一次重大升级。

3D打印被BP(原名英国石油)列为未来几年将对能源行业产生重大影响的六项技术之一,以及人工智能、区块链、自动车辆和替代能源。据总部位于伦敦以外的跨国公司称,在努力减少碳排放的同时,满足发展中国家日益增长的能源需求所面临的双重挑战,正在创造一系列不断变化的想法,有可能改变世界能源的生产和消费方式。

几年前,荷兰皇家壳牌公司开始使用3D打印技术,使石油和天然气生产设备的设计和建造更快更高效。打印技术使公司能够在塑料等材料中创建精确的比例原型,并对其进行测试和使用,以改进设计和施工过程。荷兰阿姆斯特丹壳牌技术中心是这类努力的关键地点,由机械仪表工程师Joost Kroon领导。

Kroon设计和制造的连接器,用于将炼油厂副产品分解为更高价值化学产品的构件,构成了从气体中去除液态雾的仪器的一部分。雾气会导致系统堵塞并损坏气体分析仪。通过使用3D打印,Kroon创造了一种设计,通过连接器内部的通道提供热量,而不是通过外部加热元件。

“新的3D打印解决方案比其前代解决方案更加高效,并且省去了耗时的维护程序。一旦设计完成,打印需要60个小时,而传统方法可能需要数周时间”Kroon说。

壳牌最深的石油和天然气项目Stones,位于美国墨西哥湾之外,位于水下2,900米处。该团队在项目的设计阶段使用3D打印,开发可拆卸系统的原型,该系统将卸载船(FPSO)连接到海底的管道,以确保安全并防止发生事故。这个原型允许他们向美国当局展示该系统,国当局批准该系统在该地区的首次使用。

另一个热衷于3D打印的集团GE石油天然气公司。他们已经开始将3D打印机集成到制造供应链中,用于意大利塔拉莫纳一家最新工厂的燃气轮机燃烧室的3D打印端部燃烧器,以及用于其石油和天然气的各种金属部件操作。GE发现使用3D打印机可将开发和验证周期缩短50%。油田服务公司Halliburton正在探索用于模塑井下设备的3D打印机身。埃克森美孚与Milk Lab合作开发3D打印SmARt引擎,这是一种3D打印引擎,可以在关键时启动和移动,作为一种创新方法,可以让销售人员长时间抓住机械师的注意力来解释Mobil1的好处。中国石化是中国最大的石油和天然气生产商,2015年投资开发3D打印材料,两年后,它为惠普的Multi Jet Fusion技术推出了一种新型聚烯烃材料。Repsol最近收购了丝材制造商Recreus的股份。

然而,与其他行业一样,石油和天然气仍然需要弄清楚3D打印是否会真正改变其运营成本。潜力在那里,但实际上会有效吗?正如英国石油公司所建议的那样,3D打印对于精密工程件来说仍然未经证实,因为目前的技术受到可打印件尺寸的限制,以及生产成本和所需的大量后期加工处理。石油和天然气工业在极端条件下的可靠性和耐久性方面具有很高的要求,例如井中的高压和高温以及海上的恶劣气候,使得用于打印的材料成为该过程的重要部分。因此,虽然该行业正在寻求应对这些挑战,但斯特拉斯克莱德大学的研究人员正在研究使用激光金属沉积作为再制造难以焊接的部件的解决方案,如老化轴阀门和泵。

正如斯特拉斯克莱德大学加工团队负责人Stephen Fitzpatrick所说,“虽然增材制造技术为石油和天然气领域提供了巨大的潜力,但到目前为止,它的吸收力度有限。该行业的风险规避文化,缺乏基础设施和严格的标准被领导者列为采用障碍”。然而,Fitzpatrick接着说,在当今低价格环境下,该行业越来越关注运营效率正在缓慢推动变革“两大类技术可以为行业带来好处:粉末床融合和直接能量沉积。两者都使用各种金属丝和粉末形式,可以使用激光,电子束和电弧融合在一起”。

斯特拉斯克莱德大学先进的成形研究中心

Fitzpatrick解释说,对于石油和天然气中的某些高价值部件,不存在再制造程序,否则可以通过在磨损的特定区域使用增材技术来回收这些部件。激光金属沉积(也称为直接能量沉积)为该行业提供了许多好处,例如非常快的冷却速率,可以产生精细的微观结构,低稀释和热影响区域进入基板材料,以及较浅的残余应力分布,这意味着很少部件变形。此外,研究人员解释说,使用粉末床熔合增材工艺制造备件的可能性会增加。

与其他行业相比,石油和天然气行业需要更长的时间来开发3D打印项目,然而,这个技术占据市场的一些市长制造流程的世界似乎并不遥远,火星上的3D打印正在进行中,为什么钻不能拥有自己的3D打印机?

视频链接:https://youtu.be/caJVMrwPLWg

https://youtu.be/VF7Wvx9KpHo

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