淺談數字化設計在油田地面工程中的應用策略

吳曉雪

（大慶油田自動化儀表有限公司，黑龍江 大慶 163000）

近年來，隨著我國信息化以及數字化技術水平的不斷提升，國內工程設計方案及環境發生了翻天覆地的變化。結合當前設計情況來看，傳統以人工設計為主的模式已經難以適用于當前數字化發展背景當中。為進一步提升工程項目設計效率，設計人員主張運用數字化設計方式實現對工程項目設計工作的統籌規劃與合理部署。與傳統設計方式不同，基于數字化技術的設計方式可以聯合不同專業設計人員與相關部門協同合作，根據業主以及施工方需求，動態獲取工程設計信息。并以動態化工程設計方式，加速推進工程項目施工進度，保障工程質量安全。以油田地面工程項目設計工作為例，該設計工作可細為多個階段以及分項工程，設計期間常常會產生大量交叉性問題以及關聯問題，如果單純按照傳統設計方式進行針對性處理，不僅會增多設計變更問題，同時也會延長開發周期。為規避這一問題，油田地面工程項目設計人員主張利用數字化設計方式簡化設計任務，提高設計效率。

1 重建油田地面工程設計流程，構建虛擬、網絡化的設計環境

與傳統二維平面設計方法不同，數字化設計方式可通過采用并行的設計方案，對油田地面工程設計流程進行重新整合與分析，促使工程設計流程變得更加扁平化與合理化。一般來說，油田地面工程所涉及的流程內容主要以3D網絡及虛擬協同設計平臺為核心點，通過協同發展多種因素，重新整合設計流程，保障油田地面工程設計工作的科學性與合理性。

與此同時，數字化設計方式可以為油田地面工程設計流程構建虛擬、網絡化的設計環境，設計人員可在該環境中對油田地面工程設計流程進行重新梳理與定位。并通過確立多個分項設計任務，將知識信息以及可視化應用于其中，為油田地面工程設計工作提供良好的虛擬化及網絡化環境。

2 利用三維設計優勢，實現虛擬裝配設計過程

2.1 借助協同設計理念，實現對零部件以及裝配體的三維定義

虛擬裝配設計基本上可以視為油田地面工程設計體系的重要內容，在設計應用過程中，設計人員可利用三維設計優勢，實現對虛擬裝配過程的模擬分析。舉例而言，設計人員可主動結合三維設計優勢，實現對設計過程的動態模擬分析。并將分析反饋結果，以物理模擬以及運動模擬方式進行展示。一般來說，在對油田地面工程實施數字化設計工作時，設計人員可借助三維設計手段對總裝配圖進行不同層次領域的研究與分析。

如可以對零部件以及裝配體進行三維定義，并在裝配體中構建多種參照關系，促使各個零件體可以實現三維化裝配與設計過程。在此過程中，設計人員可從裝配設計文件中對各個設計流程進行動態掌握與分析。并根據分析反饋結果，做好協同設計工作。其中，設計人員可根據實際情況進行修正，并結合設計工作進度有效形成裝配件。

2.2 利用自上而下的設計方法，實現高效工程設計過程

設計人員可利用自上而下的設計方法，實現對各個零部件的多點關聯，及時確定零部件相互間的聯接關系以及對位關系。舉例而言，在開展油田地面工程設計工作時，設計人員可根據生產工藝流程以及管線設備情況進行合理布置，并重點針對管件控制元件及走向進行科學設計。

除此之外，因地面工程設備在規格型號以及布局結構方面存在不同，在控制流程以及工程造價方面也會存在一定差別。對此，設計人員應該主動利用數字化設計技術，確立科學合理的設計方案。并主動要求用戶參與進來，盡量在網絡化以及可視化設計環境中，實現對設計方案設計參數的調整處理。這樣一來，可以更加方便業主與施工單位之間的協同管理，完成高效工程設計過程。

3 按照數字化虛擬設計原則，構建科學、合理的工程設計模型

3.1 數字化三維模型的構建分析

數字化虛擬設計主要以開發模型為核心要點，在構建數字化三維模型的過程中，設計人員可通過與其他資源進行協同使用，以網絡化設計資源共享方式實現建模分析過程。與常規建模分析方式不同，數字化三維模型可以防止設計人員重復建模，實現高效設計過程。其中，對于油田地面工程設計而言，供應商可以為用戶提供外部模型。

此時，工程設計人員可利用網絡實現對設計文件的下載處理。除此之外，在油田地面工程項目設計期間，設計人員可針對裝配件模型內部尤其是電動機以及控制閥，進行三維模擬裝配。根據裝配反饋情況，對油田地面工程實際運行情況進行動態把握。如果發現設計不合理或者其他隱患問題，設計人員應該及時對相關數據進行調整，以防止對油田地面工程建設效果造成不利影響。

3.2 零件體三維模型的構建分析

結合當前數字化設計情況來看，多數零件體三維模型在構建方面變得越來越容易。再加上軟件開發工具逐漸朝向大眾化方向駛進，促使三維數字模型在工程設計中可以更好地發揮出高效化與人性化優勢。在具體設計過程中，設計人員可按照工程設計意圖，主動結合工程草圖相關性能參數，實現對零件體三維模型的有效構建。在構建分析過程中，設計人員可根據零件體三維模型的展示情況，對相關細節要點進行科學設計與優化分析。

在此過程中，設計人員可對模型參數進行更換調整，或者也可以將平面視圖作為基礎，構建科學合理的三維模型。與以往工程設計經驗相比，數字化設計方式無論是在設計效率還是在設計質量方面均得到明顯加強。舉例而言，設計人員可利用CAD數字化設計軟件對材料類型以及力學環境等參數數據進行合理確定與分析。并根據分析反饋情況，構建科學合理的三維表現形式，根據模型情況，對相關細節要點進行合理調整。除此之外，在設計分析期間，設計人員可以根據油田地面工程實際需求對相關數據進行適當調整，以保障最終設計的結果滿足油田地面工程實際需求。

3.3 結合實際需求，調整參數數據

油田地面工程及相關設計文件可使用命令或者操作方式，從三維模塊庫中提取相關數據，目的在于促使工程設計圖文件與三維模型之間始終保持良好的平行關系。一般來說，設計模型發生變化就意味著結構尺寸發生改變。這樣一來，工程圖內相對應的尺寸也會發生變化。與傳統平面二維設計相比，基于數字化設計方式的油田地面工程模型可根據現場實際需求對相關參數進行改變。

舉例而言，如果用戶在施工建設之前需要對設備規格型號進行更改處理，只需要對設計文件中三維模型參數進行替換處理，就可以達到預期的更改效果。同時，相關設計人員也可以根據工程實際需求以及現場實際條件，對相關數據內容進行適當修改與完善，以保障工程模型設計更加科學合理。

4 結語

總而言之，傳統二維平面設計方法已經難以適用于當前數字化設計背景中。在這樣的發展態勢下，設計人員應該主動利用數字化設計方式，以交互式繪制化設置為主要特點，實現對設計內容的三維可視化處理。結合當前應用情況來看，隨著數字化設計方式的不斷推廣與應用，以油田地面工程為首的工程項目設計工作無論是在設計效率還是在設計質量方面均得到了明顯加強，具有重要的應用。鑒于數字化設計方式的重要性，建議在今后的發展中，油田地面工程項目應該主動結合多個學科專業以及實際施工環境，制定科學合理的設計方案。并在此基礎上，主動加強工程設計人員的團結協作效率，促使設計流程變得更加簡化。相信在全體人員的不斷努力下，數字化設計在油田地面工程領域以及其他領域中將會得到更好的應用與發展。