SIEMENS上海朕锌电气设备有限公司
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我公司是西门子数控系统和驱动产品销售、服务、培训的工程服务公司,公司的核心销售及技术人员均由前西门子员工组成,能为用户提供高效的服务。
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二氧化碳排放更低、耗水量更少、效率更高。未来,电磁感应技术将有助于提高重油采收率,同时实现更加环保的开采方式。
一片郁郁葱葱的草原,草茎托着花儿在微风中摇曳。极目远眺,一座森林出现在远方的地平线上。在位于慕尼黑东北部150公里处的巴伐利亚州代根多夫镇(Deggendorf)的近郊,除了一辆停放在这片草原中部的印有青绿色西门子徽标字母的白色拖车,几乎没有任何迹象表明这里正在研制开采石油的新技术。一条灰色木板铺就的小路一直伸向这辆拖车,因为这里处处积水成沼——对于正在这里进行试验的技术,这一点很重要。
未来,电磁感应技术将大大促进重油开采。这将是一项重大创新,因为重油的开采难度很大,而大部分易采石油资源已经被探明并正在被开采。所以,石油和天然气行业越来越将目光投向一些难以触及的储量,包括那些含有重油的油藏——重油极其粘稠,因而很难将之从岩石孔隙中开采出来。
在巴伐利亚州代根多夫镇的近郊……
……正在试验一种用于在未来开采重油的新技术。
这里处处积水成沼,对于正在这里进行试验的技术,这一点很重要。
未来,正在这里试验的电磁感应技术将大大促进重油开采。
电磁涡流加热
高效开采稠油的方法,是将高压热蒸汽泵入地底。采用这种技术,蒸汽携带的热能将令圈闭在岩石孔隙中的稠油熔化,使之得以更加容易地流向采油井和地表。
另一种方法,则不需要任何类型的蒸汽,而是利用电磁加热(EM加热)技术——西门子正在与石油和天然气生产商Wintershall公司合作研制这项技术。在许多方面,这项技术都与日常的家用电磁炉的工作原理颇为类似。西门子的电磁加热项目经理Andreas Koch表示:“这项技术运作起来就像是感应炉灶。”
具体而言,一台逆变器将频率为10–200千赫的交流电,馈送给埋在地底深处,直接伸入油藏的长长的感应线圈电缆。油藏必须具备一定的导电性,正因如此,周围的土壤需要达到一定的湿度。在交流电的作用下,感应线圈周围区域将产生电磁场——这与电磁炉的工作原理差不多。这种磁场可以形成涡流,其欧姆损耗直接将油藏加热。石油变得不那么粘稠,并流向位于感应线圈下方的采油井。就家用电磁炉而言,被加热的是炊锅,而不是感应线圈。同电磁炉的情况一样,油藏中的感应线圈也保持“冷却”,仅周围区域变热。这是局部加热,因而在地表不易觉察。
初,西门子中央研究在沙箱内试验了这个过程。西门子中央研究的研究人员Bernd Wacker证明,仅通过电磁感应就能加热湿润的沙子。 代根多夫近郊草原地底的电流装置,只是一系列试验的步——这可谓名副其实的“野外试验”。在这里,草原地底15米深处,埋放着200米的感应线圈。
西门子与德国大的国际石油和天然气生产商Wintershall控股有限公司已经结成了研究伙伴关系,以便联合试验这种感应技术能否用于开采石油,并且如果的话,进一步研发出能够直接在面向市场的系统。Wintershall公司的项目经理Erich Leßner说:“毫无疑问,这项感应技术在未来将大有用武之地。”事实上,迄今为止,已经证实,全球范围内存在高达过3万亿桶的重油储量。Leßner表示:“利用感应技术,可以开采出其中大部分重油储量。”
混合技术和近地表储量的巨大潜力
Koch指出,今后几年要面临的主要挑战,是开发经济可行的方法,用于在地底钻出长约1,000米的水平线圈,然后插入由特种塑料制成的安装管道,以敷设有关感应电缆。要做到这一点,一种可能的方法是所谓的穿越河流钻井技术,这项技术主要用于在河床下方钻掘隧道。以20–30度的倾角,朝地下钻进,直至其达到目标深度。接着,继续水平钻进,然后在设定的水平环转向点处,返回向上钻进。
Koch解释道:“可以说,我们还是不能以合适的角度钻进。”换句话说,感应电缆返回来伸出地面,再从另一个方向伸下去,进入“河床下方”。从横截面看,掘进路径就像一艘独木舟。迄今为止所实现的大掘进深度为400米。然而,感应技术在过1,000米的深度也应能起作用。
取决于所涉及重油储量的属性,感应技术足以胜任开采阶段的要求。然而,未来,通常要结合使用另一项技术,以充分发挥其潜力。在这种混合技术组合中,电磁感应加热技术将作为蒸汽驱油技术的补充。这种方法的作用原理如下:在水平方向上,将蒸汽注入油藏。周围呈扇形展开的地底区域逐步变热。然而,两个采油井之间的区域依然不在蒸汽辐射范围内,因而终的采收率只有约40%-50%。在出蒸汽辐射范围的区域,安装可以直接加热油藏的感应电缆。随着时间的推移,蒸汽腔与感应加热的石油将发生交互作用,从而也开采出中间区域内的石油。
在混合技术组合中,电磁感应加热技术将是蒸汽驱油技术的良好补充。在水平方向上,将蒸汽注入油藏。周围呈扇形展开的地底区域逐步变热。然而,两个采油井之间的区域依然不在蒸汽腔范围内。在出蒸汽腔范围的区域,安装可以直接加热油藏的感应电缆。
采收率多提高20%
西门子与Wintershall联合进行的模拟实验表明,这种混合技术组合可将油藏投产时间提前多两年,并且更为重要的是,可以大幅提高开采效率。这两种技术的组合,也大大减少了开采每桶石油所需耗用的蒸汽(及水)。
当然,如果用于加热油藏的电能是来自可再生能源,那么,就能以更加环保的方式运用这种混合技术组合。
构想数字化,西门子在将不同技术和软件程序巧妙结合,创造出3D可视化应用。
“用它就可以虚拟方式逛西门子数字化展厅了。”Rebecca Johnson指着一个小纸盒说,她刚把她的智能手机放到了那个盒子中。智能手机的屏幕显示分为两部分,通过盒子上的两个镜头去看时,两幅画面会合成产生三维效果。Johnson是全球研究机构西门子中央研究的一名移动计算,她为汉诺威工业博览会开发了这款应用,实际上这款应用可以实现任何环境的三维可视化。借助这款创新应用,任何人都可以真切感受数字化。Johnson初的想法是开发一款智能手机应用,用来为人们在大楼内导航。“但是,当时还没有任何室内导航地图,”Johnson回忆道,“然后,我想到了使用激光扫描仪。我们就开发了自己的地图。”他们为位于Trondheim的西门子工厂大厅制作了三维地图。西门子中央研究的同事们已经为西门子开发出了多款激光扫描应用程序,其中有一个应用程序可以测量底盘或轮机部件的尺寸。如果要扫描一个房间,要在房间中的多个位置分别放置激光扫描仪;每个位置的扫描仪对其周围区域进行360度扫描。但是,扫描仪生成的原始数据需要经过全面处理才能变成有用数据。“我们利用西门子PLM(产品生命周期管理)软件来处理这些点云。”Johnson介绍说。

Rebecca Johnson在向西门子技术官
Siegfrid Russwurm介绍虚拟展会功能。
改进的3D可视化
这款应用为西门子PLM带来了诸多优势。例如,西门子客户常常需要设计或重新设计某种生产设施,为了加速这一过程,西门子中央研究的同事们开发了一款易用工具,可以立即显示新生产线上的机器人是否真正能无缝协作。为了展示这项技术如何快速实施,西门子在展会展台上设置了一台微型扫描仪。
但是,系统每扫描一个小时将需要约10小时的时间来计算。这是因为点云中含有大量的重复镜头,以及由于反射或太过靠近摄像头带来的模型失真。“系统需要通过计算剔除这些伪影,”Johnson解释说,“这个过程需要很长的时间,所以我们打算以后在云端处理这类数据。”云端处理将显著缩短计算时间。Johnson设法实现了以适合智能手机存储的数据量来重建3D模型。该应用在今年的汉诺威工业博览会上进行了展示,并且可供下载(参见右侧链接)。通过这个应用,用户不仅可以参观虚拟数字化展厅,还可以亲眼目睹一台包装机的虚拟模型,该实物展品曾在工业展上向德国理默克尔展示过,并为默克尔制作了一款个性化香水瓶。
西门子的产品和解决方案每天都会产生大量的数据,西门子希望利用这些数据为客户创造更高的价值。为此,公司的全球研究机构西门子中央研究的们开发出了一种利用智能数据分析的方法,开拓业务新商机。
人们常常将数据誉为21世纪的石油。西门子也将挖掘数字解决方案的增长潜力,譬如智能数据。这里指的是将智能数据分析与西门子产品和解决方案的技术知识相结合----产品和解决方案在使用时,可产生该领域的数据及知识。然后,再结合对应的业务逻辑,即业务模式。这样就可望催生新的服务,例如针对特定产品的可预测的维护措施。欧洲核子研究组织(CERN)就是一个例子。CERN采用了西门子的智能数据技术,能够更高效地开展粒子加速器LHC实验。LHC利用了大约600个Simatic控制装置,这些控制装置与其他系统组件每天会生成100TB以上的数据。西门子设计的软件通过特定的数据模式来识别这些数据,发现各种事件情形之间的关系。软件会学了解哪些情形下容易导致出现故障,从而可以预测故障。这样,操作员就能够更快做出正确的决定。而在过去,有时候要用两周时间才能找到引发系统报警的根本原因。得益于新的分析软件,CERN的技术人员,如今在半小时以内就能找到原因。
客户服务可以创造盈利业务模式
对于工厂、风电场或燃气轮机而言,从技术层面找到其优化运转的方法后,另一个同样复杂的问题就会接踵而至:如何利用这些洞见去创造盈利的业务模式,从而使西门子能够服务于新客户或现有客户?西门子中央研究的研究人员为这个问题给出了答案。他们找到的方法是应用经过修正的逻辑。例如,向客户提供的将不仅仅是轮机及维护服务,还有更高的轮机能源效率和运转灵活性。这个方法的核心是解决客户的问题,并识别某项服务的确切价值,在此基础上开发出完整的业务逻辑。通过这种方法,既可以改进现有业务模式,也可以设计新的业务模式。
200个服务创意演变成12个业务模式
通过这种方式,仅在西门子发电与天然气集团内就提出了约200个针对服务的创意点子。其中12个有前景的创意,得以进一步充实并发展成业务模式。采用这种方法,西门子可以与客户合作,尽早确定什么服务会更有效。同时,这也是开发新客户群的一种途径。例如,目前公司在测试一种新的服务模式,这种模式根据轮机高度灵活的应用及其效率来进行服务和收费。西门子将与客户协商决定进行维护的时间。
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