3D打印不断推动石油和天然气行业发展

来源： 数字化石油天然气聚焦

全球数十亿人依赖石油和天然气工业，据报道，在2018年，全球原油需求量就超过每天9900万桶，与2006年相比增加了16％，如果再往前追溯到1980年代，则增加了62％。OPEC（石油输出国组织，简称"欧佩克"）将石油天然气称为"世界经济的引擎"，而沙特阿拉伯则声称他们需要"结束对石油的依赖"。而页岩气开采正转向拉丁美洲，寻找新的油田以增加产量。对这类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Shell（壳牌）、BP和埃克森美孚等公司研发的重要组成部分，尤其是3D打印可在工业加工和制造领域产生巨大的效益。

据SmarTech Publishing估，到2021年，石油行业的3D打印市场将达到4.5亿美元，到2025年将增长到约14亿美元，3D打印可以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零件等。特别是，使用增材制造技术在偏远地区打印替换零件，比如对全球1,470个海上石油钻井平台来说，这将是一次重大升级。

英国石油公司将3D打印列为未来几年将显著影响能源行业的六项技术之一（其余五项为人工智能、区块链、自动驾驶和替代能源）。根据该公司的说法，在努力减少碳排放的同时，满足发展中国家不断增长的能源需求的双重挑战正在创造源源不断的想法，这有可能改变世界生产和消耗能源的方式。

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。3D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。位于荷兰阿姆斯特丹的壳牌技术中心此类工作的关键场所，该中心由机械仪表工程师Joost Kroon领导。

由Kroon设计和制造的连接器，是用来将炼油厂副产品分解为更高价值化学产品的构件，是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产品更加高效，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位于美国墨西哥湾之外的水下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，将卸载船（FPSO）连接到海底的管道，以确保安全并防止进度延误。

另一个热衷于3D打印的是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，将其用于意大利Talamona最新工厂之一的燃气轮机燃烧室的3D打印端燃烧器，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％。而油田服务公司Halliburton正在探索用3D打印来成成型井下设备。埃克森美孚与Milk Lab实验室合作开发3D打印SmARt引擎，这是一种3D打印引擎，在转动钥匙时启动和移动，作为一种创新方法，可以让销售人员足够长时间地抓住机械师的注意力来解释他们的明星机油Mobil1的优点。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。

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，这个技术占据市场主要制造工艺的日子似乎并不遥远，毕竟，火星上的3D打印正在进行中，为什么钻机不能拥有自己的3D打印机？

BP和GE宣布3D打印在石油和天然气行业持续取得了重大进展。根据SmarTech发布的“油气市场的添加制造机会：十年预测”报告显示，3D打印行业将在哪里创造收入和损失金钱。据悉，整个市场在2025年将达到约14亿美元。SmarTech的新报告是3DP／AM在石油和天然气行业中唯一的综合市场研究，包括：

1、对石油和天然气行业及其当前运营结构的综合分析，特别是与采用各种3DP技术、软件和服务相关分析。该分析利用了SmarTech专有的3DP模型，旨在衡量石油和天然气工业当前和未来3DP的使用。报告还显示了该领域的挑战，即3D打印零件模型如何与潜在的工具的相匹配。

2、该行业的10年预测。这些预测包括所有相关技术、材料和印刷零件体积的估计。报告中的数据将提高石油和天然气行业对3DP的真正能力的理解，以及对潜在应用领域的详细探索，以便快速开展行业内部的研究和开发活动。

3、案例研究公司已经实现在石油和天然气行业部署3D打印。本报告的读者还将更好地了解石油和天然气行业如何向3DP过渡，以及行业将如何使用3DP印刷金属部件，并增加大量印刷量的机会。本报告详细介绍了3DP在特定石油和天然气设备系统以及从上游到中游及其以外地区的勘探领域的最全面的集合。GE已经在打印各种金属部件以用于其石油和天然气操作，而像Halliburton这样的油田服务公司正在积极探索用于快速原型和现场部件生产的用例。这些公司的AM倡导者认为，3D打印有潜力从根本上改变石油勘探和钻井作业的成本结构。

本报告面向正在寻找新业务收入的3DP硬件和材料公司。该报告还适合石油和天然气工业的专业人士阅读，以帮助其更好地了解AM可为行业带来的机会。此外，SmarTech还认为，这份报告将对那些积极参与石油和天然气工业，以及3DP或两者投资的公司提供。

在石油和天然气工业中，增材制造或3D打印的使用正在逐渐增加。目前，3D打印市场在全球制造业市场中所占的份额还不到0.1%(目前的市值为12.7万亿美元)。根据最新的《石油天然气3D打印—主题研究》报告，估计到2025年，3D打印市场的价值将达到320亿美元，到2030年，3D打印市场的价值将超过600亿美元。

3D打印技术已经成为推动工业生产力发展的关键技术之一。多年来，3D打印技术在不同的行业中得到了广泛的应用，并对汽车和航空航天制造业产生了重大影响。在石油和天然气部门，这项技术的一些应用包括现场制造备件、测试新产品设计和简化库存管理以节省成本。

近年来，石油和天然气行业显示出缓慢而稳定的3D打印应用。最初，这项技术在很大程度上局限于以聚合物为基础的产品。然而，最近金属基3D打印技术的进步使这项技术与石油和天然气工业更加相关。3D打印技术的关键好处在于减少了生产复杂原型所需的时间。3D打印机还可以减少生产用于操作的功能性产品所需的时间。

由于更严格的环境规范、波动不定的油价和不断加剧的竞争，企业正被复杂的设备设计所吸引，以实现运营效率。生产复杂部件的能力，在其他方面是不可能用传统工艺制造的，正将3D打印变成一项必须具备的技术。

获取备件的漫长采购过程往往迫使石油和天然气公司保持异常高的库存水平，从而导致仓储成本。3D打印技术可以通过使公司能够根据需要制造零件来解决这个问题。石油和天然气公司将通过使用3D打印作为主流制造技术，减少用于供应链管理的总成本，这将有助于它们提高运作效率和促进增长。


“这是一个非常有意思的会议。关注石油天然气行业数字化转型的人们汇聚北京，交换意见，探讨趋势，了解行业热点。”

——王同良 , 信息化部总经理 , 中国海洋石油集团有限公司