בנייה מחדש של תשתית הנפט והגז של ונצואלה והדפסת תלת מימד « פבלו

צ'ארלס גולדינג ואנתוני פאלומבו בוחנים כיצד מגזר הנפט והגז של ונצואלה, שהולך ופוחת לאורך זמן, יכול להאיץ את התאוששות התשתיות על ידי שימוש בהדפסת תלת מימד תעשייתית לייצור חלקי חילוף מתאימים, לתקן ציוד מיושן ולצמצם את זמני אספקת התחזוקה, תוך שימוש בדוגמאות של Chevron, ConocoPhillips, Baker Hughes ו-SLB.

מָבוֹא

בשנות ה-70, התפוקה הגולמית של ונצואלה הגיע לשיא של כ-3.8 מיליון חביות ליום, אך עד אמצע שנות ה-2020 ירד הייצור מתחת למיליון חביות ליום. הירידה הואצה לאחר 2007, כאשר הנשיא הוגו צ'אבס הלאים נכסי נפט בבעלות זרה. חברות גדולות בינלאומיות כמו ExxonMobil ו-ConocoPhillips סירבו לדרישת קראקס להמיר את פעילותן למיזמים משותפים בשליטה ממשלתית, ונכסיהן בוונצואלה הופקעו; ConocoPhillips זכתה מאוחר יותר בפסק בוררות של 8.7 מיליארד דולר הקשור להשתלטות. שברון, לעומת זאת, קיבלה את התנאים החדשים ושמרה על דריסת רגל קטנה יותר כשותפת מיעוט בפרויקטים של PDVSA, אם כי פעילותה הוגבלה מאוחר יותר על ידי סנקציות של ארה"ב אחרי 2019.

בנייה מחדש משתרעת כעת על כל המערכת, כולל בתי זיקוק, ייצור בארות, ייצור חשמל וצינורות, שבהם ייצור תוסף (AM), או הדפסת תלת מימד, יכול לשנות מהותית את קצב ההתאוששות. מתקנים תלויים בלבישה מתמשכת של משאבות, מדחסים, טורבינות, שסתומים וכלי עבודה בתנאים קשים, וחלפים מותאמים אישית או מיושנים עשויים להימשך חודשים כאשר הם תלויים ביציקה ארוכה של עופרת, עיבוד שבבי ולוגיסטיקה גלובלית. AM דוחסת את המחזור הזה, ומאפשרת לייצר רכיבים קריטיים תוך ימים ולהעביר אותם קרוב יותר לנקודת הצורך.

יישומי הדפסת תלת מימד בתעשיית הנפט והגז

Chevron Corporation: ייצור מהיר למניעת השבתה

בשנת 2022, עיכובים באספקה ​​העמידו התחלה מחדש של תחזוקה מתוכננת באחד מבתי הזיקוק בארה"ב של שברון בסיכון, מה שגרם לצוות ההנדסה התוספים של שברון לשתף פעולה עם לינקולן אלקטריק כדי להדפיס תלת מימד חלקי חילוף גדולים שהיה לוקח חודשים כדי לרכוש באופן קונבנציונלי. תוך שימוש בטכנולוגיית הדפסת תלת-ממד מתכת-תיל-קשת של לינקולן אלקטריק, הצוות ייצר שמונה רכיבי סגסוגת ניקל ב-30 יום, כל אחד באורך של כ-3 רגל (0.9 מ') ומשקלו מעל 500 פאונד. מהנדס שברון, רוברט רטוו, ציין כי לוח הזמנים של התחזוקה "בסיכון" עקב אילוצי שרשרת האספקה, כך שהצוות המשיך בייצור מהיר יותר באמצעות AM. ה חלקים מודפסיםכולל אביזרים גדולים המכילים לחץ, יוצרו באוהיו ונשלחו לבית הזיקוק, ועזרו לשברון לחדש את הפעילות בזמן.

שברון גם מרחיבה את AM לצרכים במעלה הזרם ובאמצע הזרם. בסוף 2022, החטיבה האוסטרלית של שברון הזמינה שני אביזרי צנרת תת-ימיים בעלי חוזק גבוה ועמיד בפני קורוזיה ממלבורן. AML3Dמיוצר באמצעות תהליך ייצור תוסף קשת תיל (WAM®) של החברה. רכיבי הפלדה המיוצרים באופן תוסף נבנים לפי מפרטי ASME ו-API ויעברו בדיקות עצמאיות לאימות איכות, במטרה להפחית את זמני ההובלה לעומת מחזורי יציקה או פרזול מסורתיים. בְּמַקבִּיל, סולצריצרן משאבות עולמי, יצרן שותפות עם שברון בגישות תוספים היברידיות המשלבות שקיעת מתכת בלייזר ועיבוד CNC לייצור אימפלרים של משאבה לפי דרישה, הפחתת דרישות מלאי חילוף ודחיסה של זמן הייצור משבועות לימים.

ConocoPhillips

ConocoPhillips ביצעה סדרה של פיילוטים של AM שמטרתם לשמור על פעילות בוגרת כאשר המקור הקונבנציונלי איטי או חלקים אינם מיוצרים עוד. במדרון הצפוני של אלסקה, היחידה העסקית של אלסקה זיהתה רכיבים מיושנים ובעלי עופרת ארוכה המגבילים את זמן הפעולה ועברה להחלפות הדפסה כהדגמות בשטח.

ב- נהר קופארוק שדה הנפט, ConocoPhillips תלויה בטורבינות גז בנות 40 של רוסטון לייצור חשמל, אך רכיבי בעירה מתכלים מסוימים מיושנים. פריט קריטי אחד הוא תקע מבעררכיב בעירה בטמפרטורה גבוהה שנדרש באופן היסטורי 30-60 שבועות כדי להחליף כאשר המקור פעל בהתאם לתכנון קונבנציונלי, יציקה, עיבוד שבבי וקווי זמן אספקה ​​ארקטי. בשנת 2021, ConocoPhillips במקום תקעי מבערים חלופיים בהדפסה תלת-ממדית ב-Inconel 718, סגסוגת-על ניקל עמידה בחום. החלקים עברו משרטוטים לחומרה גמורה בתוך כשבוע, הועברו באוויר למדרון הצפוני, והותקנו תוך 2-3 שבועות מתחילת הפרויקט, מה שמצמצם זמן אספקה ​​של כ-30 שבועות עד מתחת לשלושה שבועות. מפקח ההנדסה, קורט אנדרסן, דיווח שהתקעים "עובדים פנטסטי", מתפקדים "טובים, אם לא טובים יותר, מהתקעים הרגילים שלנו", תוך שיקום טורבינות והימנעות מהפסקות ממושכות.

ConocoPhillips יישמה גישה דומה ל שסתומי חנק הזרקת מיםשבו כלוב החנק הפנימי עבור שסתומים רבים שהותקנו הופסק על ידי ה-OEM, ולא הותיר מסלול אמין של חלקי חילוף. במקום להחליף מכלולי שסתומים שלמים, הצוות עבד עם יצרן חוזה להדפסת כלובי החלפה בתלת-ממד ב-Inconel 718 המתאימים לגופי השסתומים הקיימים, תוך שילוב עיצוב מעודכן שנועד לשפר את התנהגות הזרימה והעמידות. אנדרסן ציין את יתרון תחזוקה של AM בהקשר זה: במקום לקנות שסתום חדש לגמרי, "אתה מחליף רק כשצריך [that part]." על ידי הדפסת תוספות הכלוב בלבד, ConocoPhillips הפחיתה את זמן הייצור של החלפים הללו מכ-45 שבועות ל-5 שבועות.

עבודת AM של החברה כוללת גם פולימרים ומערכות טיפול במים. אצל ConocoPhillips קנדה פעילות מונטני בקולומביה הבריטיתמהנדסים התמודדו עם קורוזיה כרונית ברכיב חיזור פנימי של שסתום סימון נדנדה בגודל 4 אינץ' המשמש למחזור מים מיוצרים. החלפת השסתום כולו בגרסת סגסוגת הייתה כרוכה ביוקר וזמן אספקת רכש עולה על 32 שבועות, ולכן הצוות עיצב מחדש את הרכיב הפנימי והדפיס אותו בפולימר בעל ביצועים גבוהים שנבחר לעמידות בפני קורוזיה תחת כימיית המים של האתר. תוספת הפולימר הופקה תוך ימים והותקנה לניסוי שדה; תוצאות מוקדמות הצביעו על טיפול בבעיית הקורוזיה, ו-ConocoPhillips ציינה שאם הניסויים יישארו מוצלחים, היא מתכננת להתאים 20+ שסתומים עם התוספות המודפסות, להימנע מהחלפות שסתומים מלאות ולאפשר הדפסות חוזרות מהירות לפי הצורך. ConocoPhillips הרחיבה את אימות AM מעבר למתקנים ולפעילות ימית באמצעות חברת הבת בבעלותה המלאה, Polar Tankers. בשנת 2021, Polar Tankers שיתפה פעולה עם לשכת הספנות האמריקאית (ABS), Sembcorp Marine ו-3D Metalforge לניסוי חלפים שיוצרו באופן תוסף על ה-Polar Endeavour, מכלית גולמית של 140,000 DWT. הכלי היה מצויד בכפולות רכיבים מכניים מודפסים בתלת מימדכולל ערכת גיר וציר למשאבת דלק לדוד, צימוד גמיש למערכת משאבות, וזרבובית מפלט לגנרטור מים מתוקים, המיוצרים בתהליכי מתכת או שילובים מרוכבים. לאחר שישה חודשים בפעילות, החלקים הוסרו ונבדקו על ידי הצוות וסוקרי ה-ABS; כל רכיב נשאר במצב מצוין ובוצע בשווי המקבילים המקובלים או מעליו. ABS אישרה לאחר מכן את השימוש בחלקי חילוף אלו של AM על כלי שיט. הניסוי גם חיזק את המקרה המבצעי עבור MRO ימי: AM יכולה להפחית את זמני ההובלה מחודשים לימים ולהפחית את הצורך לאגור חלקים בשימוש נדיר.

מעבר לטייסים בודדים, ConocoPhillips מתייחסת ל-AM כחלק מאסטרטגיית מודרניזציה רחבה יותר של שרשרת האספקה. של החברה קבוצת ייצור גלובליתהמוזכר בהקשר עם מנהיגים כגון קרלו דה ברנרדי ואנזו סאווינו, תמכה בפיתוח תקנים כולל API 20S (רכיבי AM מתכת) ו-API 20T (רכיבי AM פולימריים) כדי להכשיר חלקים מודפסים בתלת מימד לשירות בשדה הנפט. מבחינה פנימית, מהנדסים בחנו עיצובים המאפשרים AM, כגון גיאומטריות מורכבות של מחליף חום ומבני סריג שנועדו לשפר ביצועים תרמיים או משקל, יחד עם רכיבי זרימה המפחיתים את צריכת האנרגיה; דה ברנרדי ציין כי גיאומטריות AM מתקדמות יכולות להפחית את הדלק הנדרש להפעלת נכסים, לצמצם פליטות תוך שמירה על התפוקה. כדי להגדיל את המודל, ConocoPhillips ניסתה א מלאי דיגיטלי גישה שמעדיפה ספריות מאובטחות של דגמי תלת מימד מאושרים על פני מלאי חלפים פיזיים, והיא פרסה מדפסות תלת מימד תעשייתיות על גבי אלסקה מדרון צפוני לייצר חלקים מסוימים באתר.

הדפסת תלת מימד על ידי חברות שירות Oilfield

בייקר יוז: ייצור תוסף מתועש

בייקר יוז הרחיבה את הדפסת התלת מימד מכלי פיתוח לפלטפורמת ייצור המוטמעת בתהליכי העבודה הדיגיטליים ובמערכות האיכות שלה. החברה מדווחת שהיא ייצרה למעלה מ-150,000 חלקים המיוצרים באופן תוסף, המתפרשים על פני כ-1,500 תכנונים מוסמכים, מכלים למטה ועד רכיבי טורבו מכונות. תוך שימוש בעיקר בהיתוך אבקת מתכת להדפסת חומרים כגון סגסוגות ניקל ופלדה, בייקר יוז מייצר חלקים מורכבים עם זמני אספקה ​​מופחתים וחופש עיצובי מעבר לייצור קונבנציונלי. בייקר יוז' מחסום פסולתמסך בקרת חול המשמש בהשלמות באר נפט, היה במכונה היסטורית מסגסוגת ניקל מוצקה עם זמן אספקה ​​של למעלה מ-15 שבועות. עוצב מחדש עבור AM ב-Inconel 718, כעת ניתן לייצר אותו תוך כ-4 שבועות, והחברה מציינת כי עד 16 יחידות…