3D打印不斷推動(dòng)石油和天然氣行業(yè)發(fā)展

來源： 數(shù)字化石油天然氣聚焦

全球數(shù)十億人依賴石油和天然氣工業(yè)，據(jù)報(bào)道，在2018年，全球原油需求量就超過每天9900萬桶，與2006年相比增加了16％，如果再往前追溯到1980年代，則增加了62％。OPEC（石油輸出國組織，簡稱"歐佩克"）將石油天然氣稱為"世界經(jīng)濟(jì)的引擎"，而沙特阿拉伯則聲稱他們需要"結(jié)束對石油的依賴"。而頁巖氣開采正轉(zhuǎn)向拉丁美洲，尋找新的油田以增加產(chǎn)量。對這類商品的高需求使得市場不斷尋求降低成本和提高效率的方法。在過去幾年中，技術(shù)已經(jīng)成為Shell（殼牌）、BP和�？松�美孚等公司研發(fā)的重要組成部分，尤其是3D打印可在工業(yè)加工和制造領(lǐng)域產(chǎn)生巨大的效益。

據(jù)SmarTech Publishing估，到2021年，石油行業(yè)的3D打印市場將達(dá)到4.5億美元，到2025年將增長到約14億美元，3D打印可以幫助該行業(yè)簡化石油和天然氣產(chǎn)品制造的復(fù)雜結(jié)構(gòu)、減少昂貴的停機(jī)時(shí)間并消除長時(shí)間等待零件等。特別是，使用增材制造技術(shù)在偏遠(yuǎn)地區(qū)打印替換零件，比如對全球1,470個(gè)海上石油鉆井平臺來說，這將是一次重大升級。

英國石油公司將3D打印列為未來幾年將顯著影響能源行業(yè)的六項(xiàng)技術(shù)之一（其余五項(xiàng)為人工智能、區(qū)塊鏈、自動(dòng)駕駛和替代能源）。根據(jù)該公司的說法，在努力減少碳排放的同時(shí)，滿足發(fā)展中國家不斷增長的能源需求的雙重挑戰(zhàn)正在創(chuàng)造源源不斷的想法，這有可能改變世界生產(chǎn)和消耗能源的方式。

幾年前，荷蘭皇家殼牌公司開始使用3D打印技術(shù)，使石油和天然氣生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)和建造更快、更高效。3D打印技術(shù)使公司能夠在塑料等材料中創(chuàng)建精確的比例原型，并對其進(jìn)行測試和使用，以改進(jìn)設(shè)計(jì)和施工過程。位于荷蘭阿姆斯特丹的殼牌技術(shù)中心此類工作的關(guān)鍵場所，該中心由機(jī)械儀表工程師Joost Kroon領(lǐng)導(dǎo)。

由Kroon設(shè)計(jì)和制造的連接器，是用來將煉油廠副產(chǎn)品分解為更高價(jià)值化學(xué)產(chǎn)品的構(gòu)件，是構(gòu)成了從氣體中去除液態(tài)霧的儀器的一部分--霧氣會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)堵塞并損壞氣體分析儀。通過使用3D打印，Kroon創(chuàng)造了一種設(shè)計(jì)，通過連接器內(nèi)部的通道提供熱量，而不是通過外部加熱元件。

"新的3D打印解決方案比其前代產(chǎn)品更加高效，并且省去了耗時(shí)的維護(hù)程序。一旦設(shè)計(jì)完成，打印需要60個(gè)小時(shí)，而傳統(tǒng)方法可能需要數(shù)周時(shí)間。"Kroon說。
殼牌最深的石油和天然氣項(xiàng)目位于美國墨西哥灣之外的水下2,900米處。該團(tuán)隊(duì)在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段使用3D打印，開發(fā)可拆卸系統(tǒng)的原型，將卸載船（FPSO）連接到海底的管道，以確保安全并防止進(jìn)度延誤。

另一個(gè)熱衷于3D打印的是GE石油天然氣公司。他們已經(jīng)開始將3D打印機(jī)集成到制造供應(yīng)鏈中，將其用于意大利Talamona最新工廠之一的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的3D打印端燃燒器，以及用于其石油和天然氣的各種金屬部件操作。GE發(fā)現(xiàn)使用3D打印機(jī)可將開發(fā)和驗(yàn)證周期縮短50％。而油田服務(wù)公司Halliburton正在探索用3D打印來成成型井下設(shè)備。�？松�美孚與Milk Lab實(shí)驗(yàn)室合作開發(fā)3D打印SmARt引擎，這是一種3D打印引擎，在轉(zhuǎn)動(dòng)鑰匙時(shí)啟動(dòng)和移動(dòng)，作為一種創(chuàng)新方法，可以讓銷售人員足夠長時(shí)間地抓住機(jī)械師的注意力來解釋他們的明星機(jī)油Mobil1的優(yōu)點(diǎn)。中國石化是中國最大的石油和天然氣生產(chǎn)商，2015年投資開發(fā)3D打印材料，兩年后，它為惠普的Multi Jet Fusion技術(shù)推出了一種新型聚烯烴材料。

與其他行業(yè)相比，石油和天然氣行業(yè)需要更長的時(shí)間來開發(fā)3D打印項(xiàng)目。然而，這個(gè)技術(shù)占據(jù)市場主要制造工藝的日子似乎并不遙遠(yuǎn)，畢竟，火星上的3D打印正在進(jìn)行中，為什么鉆機(jī)不能擁有自己的3D打印機(jī)？

BP和GE宣布3D打印在石油和天然氣行業(yè)持續(xù)取得了重大進(jìn)展。根據(jù)SmarTech發(fā)布的“油氣市場的添加制造機(jī)會(huì)：十年預(yù)測”報(bào)告顯示，3D打印行業(yè)將在哪里創(chuàng)造收入和損失金錢。據(jù)悉，整個(gè)市場在2025年將達(dá)到約14億美元。SmarTech的新報(bào)告是3DP／AM在石油和天然氣行業(yè)中唯一的綜合市場研究，包括：

1、對石油和天然氣行業(yè)及其當(dāng)前運(yùn)營結(jié)構(gòu)的綜合分析，特別是與采用各種3DP技術(shù)、軟件和服務(wù)相關(guān)分析。該分析利用了SmarTech專有的3DP模型，旨在衡量石油和天然氣工業(yè)當(dāng)前和未來3DP的使用。報(bào)告還顯示了該領(lǐng)域的挑戰(zhàn)，即3D打印零件模型如何與潛在的工具的相匹配。

2、該行業(yè)的10年預(yù)測。這些預(yù)測包括所有相關(guān)技術(shù)、材料和印刷零件體積的估計(jì)。報(bào)告中的數(shù)據(jù)將提高石油和天然氣行業(yè)對3DP的真正能力的理解，以及對潛在應(yīng)用領(lǐng)域的詳細(xì)探索，以便快速開展行業(yè)內(nèi)部的研究和開發(fā)活動(dòng)。

3、案例研究公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)在石油和天然氣行業(yè)部署3D打印。本報(bào)告的讀者還將更好地了解石油和天然氣行業(yè)如何向3DP過渡，以及行業(yè)將如何使用3DP印刷金屬部件，并增加大量印刷量的機(jī)會(huì)。本報(bào)告詳細(xì)介紹了3DP在特定石油和天然氣設(shè)備系統(tǒng)以及從上游到中游及其以外地區(qū)的勘探領(lǐng)域的最全面的集合。GE已經(jīng)在打印各種金屬部件以用于其石油和天然氣操作，而像Halliburton這樣的油田服務(wù)公司正在積極探索用于快速原型和現(xiàn)場部件生產(chǎn)的用例。這些公司的AM倡導(dǎo)者認(rèn)為，3D打印有潛力從根本上改變石油勘探和鉆井作業(yè)的成本結(jié)構(gòu)。

本報(bào)告面向正在尋找新業(yè)務(wù)收入的3DP硬件和材料公司。該報(bào)告還適合石油和天然氣工業(yè)的專業(yè)人士閱讀，以幫助其更好地了解AM可為行業(yè)帶來的機(jī)會(huì)。此外，SmarTech還認(rèn)為，這份報(bào)告將對那些積極參與石油和天然氣工業(yè)，以及3DP或兩者投資的公司提供。

在石油和天然氣工業(yè)中，增材制造或3D打印的使用正在逐漸增加。目前，3D打印市場在全球制造業(yè)市場中所占的份額還不到0.1%(目前的市值為12.7萬億美元)。根據(jù)最新的《石油天然氣3D打印—主題研究》報(bào)告，估計(jì)到2025年，3D打印市場的價(jià)值將達(dá)到320億美元，到2030年，3D打印市場的價(jià)值將超過600億美元。

3D打印技術(shù)已經(jīng)成為推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)力發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。多年來，3D打印技術(shù)在不同的行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，并對汽車和航空航天制造業(yè)產(chǎn)生了重大影響。在石油和天然氣部門，這項(xiàng)技術(shù)的一些應(yīng)用包括現(xiàn)場制造備件、測試新產(chǎn)品設(shè)計(jì)和簡化庫存管理以節(jié)省成本。

近年來，石油和天然氣行業(yè)顯示出緩慢而穩(wěn)定的3D打印應(yīng)用。最初，這項(xiàng)技術(shù)在很大程度上局限于以聚合物為基礎(chǔ)的產(chǎn)品。然而，最近金屬基3D打印技術(shù)的進(jìn)步使這項(xiàng)技術(shù)與石油和天然氣工業(yè)更加相關(guān)。3D打印技術(shù)的關(guān)鍵好處在于減少了生產(chǎn)復(fù)雜原型所需的時(shí)間。3D打印機(jī)還可以減少生產(chǎn)用于操作的功能性產(chǎn)品所需的時(shí)間。

由于更嚴(yán)格的環(huán)境規(guī)范、波動(dòng)不定的油價(jià)和不斷加劇的競爭，企業(yè)正被復(fù)雜的設(shè)備設(shè)計(jì)所吸引，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)營效率。生產(chǎn)復(fù)雜部件的能力，在其他方面是不可能用傳統(tǒng)工藝制造的，正將3D打印變成一項(xiàng)必須具備的技術(shù)。

獲取備件的漫長采購過程往往迫使石油和天然氣公司保持異常高的庫存水平，從而導(dǎo)致倉儲(chǔ)成本。3D打印技術(shù)可以通過使公司能夠根據(jù)需要制造零件來解決這個(gè)問題。石油和天然氣公司將通過使用3D打印作為主流制造技術(shù)，減少用于供應(yīng)鏈管理的總成本，這將有助于它們提高運(yùn)作效率和促進(jìn)增長。


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——王同良 , 信息化部總經(jīng)理 , 中國海洋石油集團(tuán)有限公司