数字化设计在油田地面工程中的应用

李 舰

（大庆油田设计院有限公司，黑龙江 大庆 163712）

0 引言

数字化设计是基于互联网技术、三维建模技术、数据处理技术以cad等应用软件为依托，构建虚拟环境对设计思想以3d建模的形式进行高度还原，实现设计理念的可视化以及3d化表达。也为设计人员提供了文件共享、文件库、设计组交流等多种功能。数字化设计技术从根本上改变了原有的工程设计技术以及设计环境。打破了传统设计技术的多种技术性壁垒、地域性壁垒以及时间性壁垒、让不同地区的主业、合作者、供应商、施工队伍可以实时的参与到工程的设计中。让设计内容更加的客观完善。

工程项目一般需要基于具体的施工内容分成若干个不同的施工阶段，不断阶段的设计内容各不相同，但存在一定的交互与约束关系。传统的工程设计方法各个阶段都是独立完成设计的，无法在设计过程中考量不同阶段内的交互和约束关系，导致总体设计不够协调，不同阶段之间存在较多的矛盾点，这些往往也是造成施工阶段工程变更的重要原因。传统设计中不同的设计方案在设计细节以及施工成本的预估方面难以实现高度统一，导致工程项目后期的施工阶段存在较多隐患[1]。

1 数字化工程设计的设计流程重建

数字化工程设计阶段是将传统的设计流程和方法依托各类设计软件，实现空间与时间上的重构，让设计流程更加的客观、完善、统一，最大限度减少了施工阶段出现设计矛盾以及工程变更的可能性。如在油田地面工程项目的设计流程中，通过3d模拟软件以及cad软件，可以让设计方、施工方、供应商、用户实时参与进来。设计方在实际过程中可以实时参考用户的定义需求施工队伍对选型、匹配、控制、施工技术方面的能力以及建议，并与供应商针对施工材料的供应问题进行实时沟通交流，实现设计过程中协同、关联等多个功能。

2 虚拟装配设计

虚拟装备技术是数字化设计技术的核心组成部分，通过虚拟装配技术可以让设计人员在虚拟现实环境下对设计内容进行全面的验证，也让用户可以提前更加直观的体验设计内容，提出更有针对性的设计建议，从而实现用户与设计人员之间的高度交互[2]。目前基于3d模拟技术的虚拟装配设计，可以让设身处地、身临其境的感觉到设计内容的。我们在油田地面工程项目的设计过程中，总装配体的三维设计结合使用了自上而下设计和自下而上的设计。首先在文件中并与总装配体文件建立插入、外部参照等关系这样在总装配体文件中根据装配关系犹如搭积木一样对它们进行初装配使总装配体、部件及零件的设计并行进行。在总装配体文件中即时地看到零部件的设计进程并进行协同。在零部件的设计过程中，可以随时将该零部件在总体环境中进行模拟装配，确定其与总体环境的匹配度，以及在总体环境下与其他零部件的装配是否存在矛盾与冲突。实现各个零部件在总体设计过程中的多点关联和对比。这点在油田地面工程设计中尤为重要。油田地面工程同城需要在有限的空间中安装大量的管线以及机电设备，不同设备之间存在较大的影响，机电设备的安装空间与管线也存在较大的冲突可能。该技术可以根据工艺流程以及现有的管路铺设情况，对主设备、等待布置的设备以及需要继续安装的管理以及控制元件进行冲突模拟，提高设计精度。

3 开发模型

在数字化设计技术问世的初期阶段，推广使用最大的障碍是使用该技术设计不仅要求设计人员具有较高的工程设计能力以及专业知识，还要求设计人员对各类数字化设计软件有着熟练的应用能力。而从事多年工程设计经验丰富的设计人员，多数没有接触过此类软件，导致不熟悉软件功能以及应用方法，导致设计障碍。而经过和不断的发展与进步，现代的三维模型等应用软件工具以及初步的向着大众化、傻瓜化等方向发展，软件在设计过程中充分体现了简易化、准确化、人性化的诸多特点。根据设计意图，从草图开始基于特征建立受尺寸驱动的模型，方便设计者在任何时候更改编辑模型，也可对已有的平面视图在人为干预下来生成三维模型。