浅谈数字化设计在油田地面工程中的应用策略

吴晓雪

（大庆油田自动化仪表有限公司，黑龙江 大庆 163000）

近年来，随着我国信息化以及数字化技术水平的不断提升，国内工程设计方案及环境发生了翻天覆地的变化。结合当前设计情况来看，传统以人工设计为主的模式已经难以适用于当前数字化发展背景当中。为进一步提升工程项目设计效率，设计人员主张运用数字化设计方式实现对工程项目设计工作的统筹规划与合理部署。与传统设计方式不同，基于数字化技术的设计方式可以联合不同专业设计人员与相关部门协同合作，根据业主以及施工方需求，动态获取工程设计信息。并以动态化工程设计方式，加速推进工程项目施工进度，保障工程质量安全。以油田地面工程项目设计工作为例，该设计工作可细为多个阶段以及分项工程，设计期间常常会产生大量交叉性问题以及关联问题，如果单纯按照传统设计方式进行针对性处理，不仅会增多设计变更问题，同时也会延长开发周期。为规避这一问题，油田地面工程项目设计人员主张利用数字化设计方式简化设计任务，提高设计效率。

1 重建油田地面工程设计流程，构建虚拟、网络化的设计环境

与传统二维平面设计方法不同，数字化设计方式可通过采用并行的设计方案，对油田地面工程设计流程进行重新整合与分析，促使工程设计流程变得更加扁平化与合理化。一般来说，油田地面工程所涉及的流程内容主要以3D网络及虚拟协同设计平台为核心点，通过协同发展多种因素，重新整合设计流程，保障油田地面工程设计工作的科学性与合理性。

与此同时，数字化设计方式可以为油田地面工程设计流程构建虚拟、网络化的设计环境，设计人员可在该环境中对油田地面工程设计流程进行重新梳理与定位。并通过确立多个分项设计任务，将知识信息以及可视化应用于其中，为油田地面工程设计工作提供良好的虚拟化及网络化环境。

2 利用三维设计优势，实现虚拟装配设计过程

2.1 借助协同设计理念，实现对零部件以及装配体的三维定义

虚拟装配设计基本上可以视为油田地面工程设计体系的重要内容，在设计应用过程中，设计人员可利用三维设计优势，实现对虚拟装配过程的模拟分析。举例而言，设计人员可主动结合三维设计优势，实现对设计过程的动态模拟分析。并将分析反馈结果，以物理模拟以及运动模拟方式进行展示。一般来说，在对油田地面工程实施数字化设计工作时，设计人员可借助三维设计手段对总装配图进行不同层次领域的研究与分析。

如可以对零部件以及装配体进行三维定义，并在装配体中构建多种参照关系，促使各个零件体可以实现三维化装配与设计过程。在此过程中，设计人员可从装配设计文件中对各个设计流程进行动态掌握与分析。并根据分析反馈结果，做好协同设计工作。其中，设计人员可根据实际情况进行修正，并结合设计工作进度有效形成装配件。

2.2 利用自上而下的设计方法，实现高效工程设计过程

设计人员可利用自上而下的设计方法，实现对各个零部件的多点关联，及时确定零部件相互间的联接关系以及对位关系。举例而言，在开展油田地面工程设计工作时，设计人员可根据生产工艺流程以及管线设备情况进行合理布置，并重点针对管件控制元件及走向进行科学设计。

除此之外，因地面工程设备在规格型号以及布局结构方面存在不同，在控制流程以及工程造价方面也会存在一定差别。对此，设计人员应该主动利用数字化设计技术，确立科学合理的设计方案。并主动要求用户参与进来，尽量在网络化以及可视化设计环境中，实现对设计方案设计参数的调整处理。这样一来，可以更加方便业主与施工单位之间的协同管理，完成高效工程设计过程。

3 按照数字化虚拟设计原则，构建科学、合理的工程设计模型

3.1 数字化三维模型的构建分析

数字化虚拟设计主要以开发模型为核心要点，在构建数字化三维模型的过程中，设计人员可通过与其他资源进行协同使用，以网络化设计资源共享方式实现建模分析过程。与常规建模分析方式不同，数字化三维模型可以防止设计人员重复建模，实现高效设计过程。其中，对于油田地面工程设计而言，供应商可以为用户提供外部模型。

此时，工程设计人员可利用网络实现对设计文件的下载处理。除此之外，在油田地面工程项目设计期间，设计人员可针对装配件模型内部尤其是电动机以及控制阀，进行三维模拟装配。根据装配反馈情况，对油田地面工程实际运行情况进行动态把握。如果发现设计不合理或者其他隐患问题，设计人员应该及时对相关数据进行调整，以防止对油田地面工程建设效果造成不利影响。

3.2 零件体三维模型的构建分析

结合当前数字化设计情况来看，多数零件体三维模型在构建方面变得越来越容易。再加上软件开发工具逐渐朝向大众化方向驶进，促使三维数字模型在工程设计中可以更好地发挥出高效化与人性化优势。在具体设计过程中，设计人员可按照工程设计意图，主动结合工程草图相关性能参数，实现对零件体三维模型的有效构建。在构建分析过程中，设计人员可根据零件体三维模型的展示情况，对相关细节要点进行科学设计与优化分析。

在此过程中，设计人员可对模型参数进行更换调整，或者也可以将平面视图作为基础，构建科学合理的三维模型。与以往工程设计经验相比，数字化设计方式无论是在设计效率还是在设计质量方面均得到明显加强。举例而言，设计人员可利用CAD数字化设计软件对材料类型以及力学环境等参数数据进行合理确定与分析。并根据分析反馈情况，构建科学合理的三维表现形式，根据模型情况，对相关细节要点进行合理调整。除此之外，在设计分析期间，设计人员可以根据油田地面工程实际需求对相关数据进行适当调整，以保障最终设计的结果满足油田地面工程实际需求。

3.3 结合实际需求，调整参数数据

油田地面工程及相关设计文件可使用命令或者操作方式，从三维模块库中提取相关数据，目的在于促使工程设计图文件与三维模型之间始终保持良好的平行关系。一般来说，设计模型发生变化就意味着结构尺寸发生改变。这样一来，工程图内相对应的尺寸也会发生变化。与传统平面二维设计相比，基于数字化设计方式的油田地面工程模型可根据现场实际需求对相关参数进行改变。

举例而言，如果用户在施工建设之前需要对设备规格型号进行更改处理，只需要对设计文件中三维模型参数进行替换处理，就可以达到预期的更改效果。同时，相关设计人员也可以根据工程实际需求以及现场实际条件，对相关数据内容进行适当修改与完善，以保障工程模型设计更加科学合理。

4 结语

总而言之，传统二维平面设计方法已经难以适用于当前数字化设计背景中。在这样的发展态势下，设计人员应该主动利用数字化设计方式，以交互式绘制化设置为主要特点，实现对设计内容的三维可视化处理。结合当前应用情况来看，随着数字化设计方式的不断推广与应用，以油田地面工程为首的工程项目设计工作无论是在设计效率还是在设计质量方面均得到了明显加强，具有重要的应用。鉴于数字化设计方式的重要性，建议在今后的发展中，油田地面工程项目应该主动结合多个学科专业以及实际施工环境，制定科学合理的设计方案。并在此基础上，主动加强工程设计人员的团结协作效率，促使设计流程变得更加简化。相信在全体人员的不断努力下，数字化设计在油田地面工程领域以及其他领域中将会得到更好的应用与发展。