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数字化设计在油田地面工程中的应用

发表时间：2020/4/30 来源：《文化时代》2020年2期作者：1赵婧 2任虹睿 3方玉 2高娜 2牛生亮

[导读] 数字化设计的应用可以让油田地面工程的设计更加简单化，利用可视化的现代CAD技术环境和其他辅助设计方法，改变了传统的设计思维，运用更先进的设计模式，来进行油田地面工程的设计，数字化设计过程提高了整个油田地面工程的综合质量，减少油田地面工程设计所需要的时间。

1青海油田采油二厂昆北第一采油作业区青海省茫崖市花土沟镇 816400；
2青海油田采油一厂自动化维护管理中心青海省茫崖市花土沟镇 816400；
3青海油田采油一厂尕斯第二采油作业区青海省茫崖市花土沟镇 816400
        摘要：数字化设计的应用可以让油田地面工程的设计更加简单化，利用可视化的现代CAD技术环境和其他辅助设计方法，改变了传统的设计思维，运用更先进的设计模式，来进行油田地面工程的设计，数字化设计过程提高了整个油田地面工程的综合质量，减少油田地面工程设计所需要的时间。
        关键词：数字化设计；油田地面工程；应用


数字化设计的应用基础为信息技术，CAD技术基于虚拟环境、网络环境下，可以为设计者提供真实的思维表达形式。通过3D可视化效果，帮助设计人员进行共享文件、访问设计资源等工作，并且能够和整个项目组进行交流，充分发挥设计信息的价值。数字化设计不管从哪个角度都改变传统的工程设计。让不同专业设计者、合作者和相关部门都可以参与到油田地面工程中，加快了工程进度，提高了工程质量。
        1设计流程的重建
        利用并行设计的原则，将传统设计的流程在时间和空间上进行整合和重组，使油田地面工程设计的流程变得更加简化。设计者在对油田地面工程项目设计中，要利用3D虚拟环境和网络环境，目前所采用的CAD软件可以为设计者提供这样一个平台。在设计流程时可以利用大量的关联元素，对整个油田地面工程项目设计进行分项设计，利用CAD中含有的知识信息和可视化技术为设计者提供了一个虚拟、网络化的设计环境。
        2虚拟装配设计
        虚拟装配设计主要是利用三维方式来进行对设计者的思想表达，可以帮助用户和设计者提供更好的设计体验，虚拟装配利用数字化设计的手段在进行设计时，需要从不同的角度来对设计动态进行模拟，在允许范围内对设计模拟进行运动虚拟和物理虚拟等过程。
        在对油田地面工程项目设计的过程中，总装配体设计应该从多个层面进行设计，把其他文件和零部件进行三维模型定义，在装配体中可以加入多个参照关系，在装配中对每个零件或部件进行设计和装配，通过整个装配流程对每个装配进行单独设计，各级人员可以进行协同操作，在装配体中可以根据实际情况对零配件的设计进行修改，通过对零部件建立以后，根据施工进度的要求形成装配件。利用自上而下的设计方式，因为在整个装配体系中，每个零部件都可是相互独立的，但是可以实现多点关联，可以用一个单元或者多个单元来进行对其他单元的定义，确定他们之间的关系或者连接等。如在油田地面工程中，可以根据施工工艺或者设计理念以及现有的管线进行主设备的配置，等主设备配置完成以后，在设计其他管线和连接控制元件等。
        由于油田地面工程中所需设备以及地形布局等不同，在流程和成本方面会有所差异，因此会选择不同的设计方案，在这个过程中需要用户参与进来，利用网络化和可视化的设计环境，为客户呈现出不同设计方案的设计理念，供用户来选择。另外能够及时与供应商，施工方等有关部门进行协同，来完善油田地面工程中的设计，这种设计方式是传统设计无法实现的。

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        3开发模型
        数字化虚拟设计的核心主要是为了开发模型，数字化3D模型是一个非常有价值的设计资源，再进行数字化3D模型建立的过程中和其他资源一起进行开发，通过利用网络化的设计资源共享让设计者减少建模的时间，帮助设计者进行简单化设计。在进行油田地面工程设计阶段，供应商可以为设计者提供外部形态模型，或者设计者自己可以进行互联网访问下载。根据已经建好的数字模型，在总装配体中一些常用部件如电机、泵阀等已经做好模型，设计师在根据现有的油田地面工程总装配体中可以进行直接插入，不需要再进行单独建模，可以为设计节省大量的时间。
        很多关于油田地面工程设计中的零部件建模已经变得非常容易，数字化虚拟软件的开发向着大众化的方向发展，通过和传统平面设计进行比较，三维数字模型可以让油田地面工程中的设计更加立体化和人性化。依据油田地面工程的设计意图，从工程草图的相关数据参数对数据模型进行建立，在此设计过程中设计者可以更加便利的对模型参数进行更换，利用现有的平面图作为三维模型的基础，可以更加快速的建立油田地面工程三维模型。
        在以往的设计中通常会有大量的工程分析工作要进行，比如零部件的疲劳分析，动力学分析，流体力学分析等。CAD数字化设计软件是利用三维模型中的各种数据参数作为基础，设计者可以按照工程要求建立数字化虚拟模型，通过数字化虚拟模型可以对材料类型、限制条件等数据来进行分析，计算处理结果主要有计算机来完成，准确度比较高。
        在油田地面工程设计文件中可以通过命令的方式从三维模块库中提取出来，工程平面图文件和三维模型文件要保持并行的关系，对于模型中所出现的零件更换和尺寸变化，都会直接反映到工程平面文件中。在整个设计过程中保持动态化的并行设计，在进行油田地面工程设计时可以根据需求来不断更改设计，如果用户在油田地面工程开工前提出了新的要求或设备，只需要在相应的文件中进行模型更换就可以，当打开从平面图设计时，就会自动加载出新的模型。设计人员在根据不同要求进行修改和完善时，使工程模型使用起来更加便利，节省了大量的建模时间。
        4结束语
        随着数字化设计技术的不断发展，CAD技术逐渐应用到各行各业中，随着三维设计的广泛应用，三维虚拟设计可以让工程设计人员的设计理念和思想充分表达出来，改变了传统的设计方法，利用虚拟环境来进行三维虚拟设计，在网络环境下让设计理念从工程草图变成三维模型，并且根据想象力进行零件的装配。通过不断创新新三维虚拟技术，可以让很多设计信息及时进行交流和管理。
        油田地面工程的设计应该结合多个专业，结合实际的施工环境和用户设计要求，来制定完美的设计方案，通过设计人员的相互协作来提高设计的效率和质量，让项目设计变得更为简单化，采用标准化的设计方案来满足油田地面工程的需求。
        参考文献：
        [1]由丹；.AutoCAD在油田地面工程设计中的应用[J].石化技术，2018，v.25（03）：266.
        [2]邓向明，崔平正，骆伟.油田地面工程中数字化设计的应用[J].新疆石油天然气，2005（01）：96-97+107+9.
        [3]陆地.SPI软件在油田地面工程设计中的应用[J].石油化工自动化，2013（02）：53-55+79.