“L’industria petrolifera e del gas è una delle più importanti al mondo, fornendo non solo l’energia di cui abbiamo bisogno ma anche una fonte vitale di occupazione e innovazione tecnologica. Con l’evolversi del settore, si sta orientando verso nuove tecnologie di produzione per affrontare i crescenti costi operativi e la volatilità dei prezzi.”
Le compagnie petrolifere e del gas stanno esplorando l’utilizzo della produzione additiva per la creazione di pezzi di ricambio, con stime che indicano che questa tecnologia potrebbe generare fino a 30 miliardi di dollari di risparmi a valore aggiunto per il settore.
Cos’è la produzione additiva in metallo?
La produzione additiva in metallo è un altro termine per la stampa 3D in metallo, una tecnologia che trasforma il modo in cui l’industria pesante opera e avanza in futuro. Previsto per raggiungere un valore di mercato di $ 11,6 miliardi entro il 2028 , non è qualcosa da ignorare.
L’industria petrolifera e del gas è stata relativamente lenta nell’adottare tecnologie additive, in ritardo rispetto ai settori automobilistico e aerospaziale. Tuttavia, la situazione è recentemente cambiata, con il petrolio e il gas che ora dovrebbero essere uno dei mercati in più rapida crescita per la produzione di additivi metallici.
Ciò è dovuto alle opportunità di risparmio sui costi offerte dalla stampa 3D, in particolare in relazione all’ottimizzazione della catena di fornitura e alla riduzione del rischio di tempi di inattività.
Grandi nomi come Shell , Baker Hughes e GE stanno tutti investendo nella produzione additiva per progettare, creare e convalidare componenti stampati in 3D per migliorare le loro operazioni.
Produzione di componenti con prestazioni più elevate con tempi di consegna più rapidi
La stampa 3D in metallo ha la capacità di produrre parti con elevate proprietà meccaniche e geometrie complesse grazie alle libertà di progettazione offerte dalla tecnologia.
La capacità di produrre forme complesse consente una maggiore ottimizzazione del design, il che significa che le parti possono funzionare meglio e durare più a lungo in ambienti operativi estremi. Inoltre, le parti possono essere prodotte e consegnate con tempi di consegna molto più brevi, riducendo i requisiti di inventario e il rischio di tempi di inattività.
Quindi, come viene utilizzata la produzione additiva nell’industria petrolifera e del gas a monte?
In che modo viene utilizzata la produzione additiva in metallo nel settore del petrolio e del gas a monte?
Ridurre al minimo il rischio è essenziale per le compagnie petrolifere e del gas per raggiungere i propri obiettivi di produzione. Quindi, si stanno rivolgendo alla stampa 3D in metallo per produrre parti affidabili e ad alte prestazioni.
La fase a monte del settore è quella in cui la stampa 3D in metallo detiene il maggior potenziale. La fase upstream di petrolio e gas comprende attività di esplorazione e produzione , che sono ad alta intensità di capitale, presentano molti rischi operativi e si basano su soluzioni tecnologicamente innovative.
Il settore petrolifero e del gas a monte utilizza principalmente la stampa 3D in metallo per la produzione di componenti per fondo pozzo, che presentano numerose varianti di progettazione e vengono prodotti con volumi di produzione medio-bassi.
Inizialmente, la tecnologia veniva utilizzata solo per produrre prototipi funzionali, ma a causa dei progressi nelle tecnologie di stampa 3D , ora viene utilizzata per creare parti per l’uso finale. Ciò include sia la produzione di parti legacy che di componenti di nuova progettazione.
Per aiutarti a farti un’idea delle applicazioni e dei casi d’uso della stampa 3D in metallo, è meglio esaminare individualmente le diverse fasi della catena del valore.
Operazioni di perforazione
Durante le operazioni di perforazione, gli strumenti di fondo pozzo sono soggetti a temperature elevate, pressioni, urti e vibrazioni, nonché a fluidi di perforazione erosivi . Quindi, in che modo la stampa 3D in metallo può migliorare le prestazioni?
La stampa 3D consente maggiori livelli di ottimizzazione del design. Nel caso di applicazioni di perforazione, è possibile creare profili di flusso altamente ottimizzati per ridurre al minimo l’erosione sui componenti dell’assieme del foro inferiore.
In termini di materiali, le parti possono essere stampate utilizzando acciai di alta qualità come 17-4PH o superleghe come Inconel718, che hanno le proprietà prestazionali per resistere a condizioni di foratura estreme.
Per aiutarti a farti un’idea delle opportunità offerte dalla stampa 3D in metallo per le applicazioni di perforazione di petrolio e gas, ecco alcuni esempi di casi d’uso:
Punte con design degli ugelli e canali di raffreddamento ottimizzati per migliorare le prestazioni di taglio e prolungare la durata della taglierina.
Profili fluidi ottimizzati per modulatori a fondo pozzo e componenti di turbine, come rotori, statori e alloggiamenti utilizzati nei sistemi MWD e sterzanti rotanti.
Profili fluidi ottimizzati di testate e centralizzatori per migliorare la resistenza all’erosione.
Bene Completamento
Il controllo della sabbia è una delle maggiori sfide nella fase di completamento del pozzo. La sabbia del serbatoio che entra nel pozzo può bloccare i tubolari ed erodere le attrezzature di fondo e di superficie. Avere la soluzione corretta per il controllo della sabbia per un particolare pozzo è fondamentale per massimizzare la produzione e ridurre al minimo le spese di manutenzione.
Un vantaggio chiave della produzione additiva è la capacità di produrre parti complesse e personalizzate in piccoli lotti di produzione, a un costo unitario inferiore rispetto ai metodi di produzione tradizionali.
I componenti ottimizzati e su misura per il controllo della sabbia possono essere progettati e implementati a costi contenuti. Questo vantaggio si estende anche ad altri strumenti per il completamento dei pozzi, come liner, packer e strumenti di pulizia.
Ecco alcuni casi d’uso di come la stampa 3D in metallo può far avanzare la fase di completamento del pozzo:
Componenti per il controllo della sabbia a fondo pozzo come schermi e valvole di aspirazione con geometrie su misura basate sulle condizioni uniche del giacimento.
Strumenti per la pulizia dei pozzi , in particolare design degli ugelli con profili di flusso ottimizzati per ridurre al minimo l’erosione.
I componenti del sistema di liner e packer con geometrie complesse possono essere prodotti rapidamente senza la necessità di lavorazioni complesse.
Ascensore artificiale
Il 96% dei pozzi petroliferi richiede una qualche forma di soluzione di sollevamento artificiale per massimizzare la produzione, che si tratti di una pompa sommersa a fondo pozzo (ESP) o di un sistema di pompaggio di superficie.
Garantire una produzione costante del pozzo e ridurre il rischio di interventi di manutenzione è una preoccupazione fondamentale in questa fase di produzione. Le apparecchiature di sollevamento artificiale devono trasportare fluidi di giacimento dalla zona di produzione alla superficie, e quindi devono lavorare in condizioni operative erosive e corrosive per lunghi periodi.
È importante che le apparecchiature di sollevamento artificiale siano progettate per l’affidabilità: è qui che la stampa 3D in metallo può essere d’aiuto. Grazie alle maggiori libertà di progettazione offerte dalla stampa 3D, è possibile produrre componenti della pompa con profili di flusso complessi e ottimizzati per aumentare le prestazioni e la durata.
Alcuni esempi chiave di come la stampa 3D in metallo presenta opportunità in questa fase di produzione sono:
Giranti e diffusori ESP, realizzati con materiali resistenti all’erosione con tempi di consegna significativamente più brevi rispetto alla produzione tradizionale.
Componenti del sistema di pompaggio di superficie, come i componenti delle valvole per sistemi di sollevamento a gas e pompe idrauliche, che richiedono design ottimizzati per il flusso.
Quali sono i vantaggi dell’utilizzo della produzione additiva nell’industria petrolifera e del gas?
Riduci al minimo i tempi di inattività e i tempi di consegna
Mitigare il rischio di tempi di inattività è essenziale nell’upstream oil and gas, un settore che presenta costi operativi elevati. Anche un solo giorno di fermo macchina può portare alla perdita di centinaia di migliaia di dollari di tempo non produttivo.
Grazie alla natura rapida del processo di stampa 3D in metallo, le parti possono essere progettate, stampate e consegnate in tempi record, riducendo i tempi di consegna e i costosi tempi di inattività potenziali.
I componenti con geometrie complesse possono essere fabbricati rapidamente, poiché non sono necessari strumenti di pre-produzione e complicati processi di configurazione: è sufficiente caricare il file digitale della parte finale nella stampante e iniziare la produzione.
Facile accesso ai pezzi di ricambio
Molte operazioni di petrolio e gas si trovano in località remote, rendendo difficile l’accesso rapido ai pezzi di ricambio.
La stampa 3D in metallo riduce l’impronta geografica della produzione, offrendo vantaggi in termini di sostenibilità. L’intera parte può essere stampata da un’unica stampante che può essere posizionata vicino al sito di produzione, piuttosto che affidarsi a fornitori a centinaia di chilometri di distanza. Ciò riduce anche la necessità di livelli di inventario eccessivi a causa di tempi di consegna più brevi.
Il risultato? Filiere decentralizzate e semplificate.
Parti affidabili
La stampa 3D in metallo può produrre parti complesse con elevate proprietà di prestazioni meccaniche La densità del materiale delle parti stampate in 3D in metallo è in genere superiore a quella delle parti in fusione di metallo.
A causa della natura del processo di produzione additiva, è possibile produrre progetti ottimizzati che non sarebbero realizzabili utilizzando i metodi di produzione tradizionali. Di conseguenza, puoi aspettarti di produrre parti più durature e vedere una riduzione delle spese di manutenzione.
Produci parti legacy
Le parti legacy possono rappresentare un problema per le operazioni di petrolio e gas, in particolare se le apparecchiature vitali fanno affidamento su di esse. Tuttavia, queste parti possono essere ricreate scansionando la parte, creando un modello CAD 3D e quindi stampando in 3D.
Se sono richiesti solo bassi volumi di produzione, la stampa 3D in metallo è un metodo più rapido ed economico per produrre parti legacy.
