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三维建模技术在油田领域中的实际应用
发布日期:2018-08-13   浏览次数:133

全员创新是大庆油田优良传统之一。特别是在“大众创业,万众创新”的历史时期,大庆油田已经把全员创新作为构建科技创新体系的一个重要环节。逐渐形成了“人人都成为创新主体,人人都肩负创新责任,人人都争当创新模范”的氛围。创新成果只有转化为实实在在的生产力,才能真正作用于生产,服务于生产。随着信息化技术在各个领域的迅速发展,三维建模技术以其独特的立体可视化,建模数据化,设计标准化等特点,深入到工业生产的各个环节。三维建模技术具有不受空间限制,建立多种形态立体模型的特性,可以立体呈现大到地质样貌、矿区鸟瞰,小到机械设备、零件螺丝等各种行业活动中所需的模型图纸。现今三维建模技术已经成为企业信息化发展步伐中不可或缺的组成部分,在油田各级领导的关注下,三维建模技术作为科技创新最主要的展示手段,技术引导最直观的教育方式,被越来越多的创新技术人员所重视,为油田发展提供了实质有效的强劲动力。
     1 三维建模技术在油田员工培训中的应用
     针对油田新老员工进行各类技术培训时,三维建模技术可以模拟实际工作环境,避免员工在现场培训操作过程中安全事故的发生。虚拟动画效果组装部件,可以演示现场的使用情况,避免因反复拆装及开关设备造成的产能浪费和操作不当导致的环境污染。
培训软件一次建模永久受用,更新方便,管理便捷,通用性强,使用效率高,维护费用低 。三维建模技术是油田科技培训中非常实用的辅助工具。  
     2 三维建模技术在油田站库生产中的应用
     对于油田站库流程的安装、维护、切换,都可制作十分清晰地推演动画。一线员工可以在推演过程中观察流程的运行效率,技术人员可以在室内电脑前分析井、间、泵站等设备流程的动态运行状况,分析运用怎样的安装及切换流程方式更科学,更合理。动画演示设备流程运行直观清晰,并且对于生产突发故障提供判断与处理的先期演练,能够有效提高一线员工处理事故的能力,缩短处理事故的时间,可以极大的节省维修工程工时,保障设备运行时率。
     3 三维建模技术在油田革新发展中的应用
     3.1 展示创新灵活方便
     创新成果通过动画演示,可以实现动态展示成果内部组成结构,直观体现成果组装技巧等优点。例如:创新成果现场发布演示期间,由于一些成果实物体积较大,无法在会场灵活生动的展示,其剖面结构、使用方式、安装流程等功能展示受到空间及地域限制,无法得到全面的体现。使用三维建模技术,可以实现可视化虚拟演示功能,不需要实物进入会场,在电脑屏幕上可以全方位立体的展示创新成果所要表达的精髓,完成在现场身临其境的演示效果。
     3.2 助力创新成果推广
     三维建模技术具有直观写实的特点。成果的工作流程、组装方式、应用材质等内在信息通过三维模型的表达,使其设计思路更加清晰可见。例如:在创新成果设计的过程中,由于有些工人师傅不擅长绘制施工图纸,或者不具备制作标准图纸的技能,设计制作规范化成果十分吃力,只能直接使用实物直接制作样品,不完善的设计制作手段,导致创新成果验证应用后,需要反复修改,造成人力及物力的巨大浪费。三维建模技术不但可以将设计的成果三维可视化处理,也可以将图纸二维化表达,并可用标准精确的数据标尺将三视图、剖面图等视图进行参数化设计,具体详实阐述成果设计的各项参数,避免了因反复修改造成的浪费。在成果设计阶段,三维建模可以随时变化更改设计尺寸,从而改善参数精准度,进而增强革新成果的实用性,具有很强的辅助设计功能,也有利于创新成果在实际生产中的应用推广和量化生产。  
     3.3 提高创新设计效率
     三维建模技术可以在电脑里模拟真实构造,将抽象的平面图纸制作成为立体形象的三维模型,更容易被理解。例如:创新成果制造加工的过程中,由于工人师傅有时无法直接从平面图纸中认知创新成果的整体效果,仅仅依靠多年积累的工作经验拿捏制造尺寸及造型,经常出现加工制作完成的创新成果达不到预期水平,不符合实际应用要求等现象。虽然完成了创新成果的加工和制造,却最终难以达到最佳效果。三维建模技术可将研制的构件以高仿真的形象,真实的演示出来,在操作系统中可直接校对设计参数,从而提高成果加工质量及成型速度。  
     在设计人员共同研发探讨项目阶段,三维建模技术为研讨提供可视化的实时演示。通过项目演示,既可清晰查看成果的所有细节,又可以清晰观察成果的各个角度。不仅能够真实的体现成果的内部结构,更能够体现包括热能、流体、光线、温度、机械应力、表面粗糙度等数据图纸无法直观表达的各种效果。通过精确的数字化模拟系统,可以实现包括地理位置坐标,天气气候,特殊材质自身质量,密度,弹性形变等多种特殊属性。通过材质设计模拟软件,可以对所用材质进行深入设计,其中包括:物体表面的硬度、反射强度、折射程度、物体颜色、透明程度、自发光程度等。通过灯光模拟软件可以真实的还原成果所处环境,从室内环境光线到室外自然环境光线,甚至物体自身所发出的光线,例如灯光、阳光、火光、冷光等,甚至包括现实中不存在的虚构物质,例如:吸光材质,渐变材质,多种复杂构成的材质等,都可以通过三维建模技术进行应用和设计。高效高质的参数化设计模型和可视化数据模型对成果的研发提供了直观有效的辅助作用,极大的拓宽了设计人员的思维空间,节约了设计成果的时间成本。
     4 三维建模技术在革新演示中的动画效果

     4.1 《水井测试电缆防结冻装置的研制》


图 1 演示热气流喷射效果

    4.2 《抽油机皮带涨紧轮的研制》


图 2 演示三维模型及零部件图纸

     4.3 《油井洗井计量装置的研制》


图 3 演示流程安装


图 4 演示组装及使用方法

      5 结论
     三维建模技术功能强大,应用范围广泛,再结合多元化的软件操作平台可以实现更为重要的功能。针对油田数字化发展步伐,可以扩展为多个方面的使用工具。例如:
     1)油田地质建模;
     2)油田基建建模;
     3)油田设备虚拟演练;
     4)油田配套生产及全设备参数化设计等等。
     三维建模技术作为信息化、数字化时代的产物,在建设数字油田的大趋势下必将发挥更加重要的作用,为企业发展及油田建设贡献更为丰富的数字信息资源。

 

主办:河南省科学技术厅 承办:河南省科学技术信息研究院
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