论油田机械设计与现代化机械设计的辩证统一

2022-10-14

本文主要对我国传统的油田机械设计进行了简单的概述, 并对各种现代化机械设计技术和手段在我国油田系统设计中的应用进行了简单的探讨。

1 油田机械设计

在我国传统的油田机械设计中, 采用一些简单的工具进行计算机绘图等工作, 设计人员的经验价值要远远高于设计本身, 工作人员无法做到对机械设计过程中的动态控制, 只能对其进行一系列静态分析和研究, 而对于设计过程中出现的各种偏差和误差, 只能通过加大安全系数来进行调整。这种油田机械设计周期较长, 设计人员之间的信息沟通和协调配合均有很大的提升空间。随着我国现代化经济建设和科学技术水平的不断发展, 各种现代化的机械设计方法和手段层出不穷, 在很大程度上提高了我国的油田机械设计整体水平。

2 现代化机械设计在石油机械设计中的应用

现代化机械设计充分利用了传统的油田机械设计中的经验法和类比法, 将各种创新设计、绿色设计、智能设计、有限元法设计、优化设计、可靠性设计、动态设计、计算机辅助设计、机电一体化设计、摩擦学设计、工程遗传算法等各种现代的设计方法和手段结合起来, 既来源于传统的油田机械设计, 又优于传统的油田机械设计。而各种现代化机械设计本身也隶属于整个油田机械设计, 二者的相互融合和综合利用在很大程度上提升了我国油田机械设计的整体水平。下面简单介绍几种常见的现代化设计方法在油田机械设计中的应用和凸显的意义。

2.1 优化设计

在我国油田机械设计中, 最常用的一种现代化设计方法就是优化设计。它的优化对象既可以是整个复杂的油田机械系统, 也可以是某个具体的构造或零件。由于油田机械系统包括着十分复杂的注水系统、采油系统等, 因此, 同优化局部具体的构造和零件相比, 对整个油田机械系统进行整体优化具有更加显著的效果。

2.2 有限元法设计

有限元法设计也是一种重要的现代化机械设计方法。有限元法的设计对象范围很广, 能够对各种厚度突变、复杂的几何体以及不规则的物体进行应力分析, 还能够很好地解决各种材料非线性以及几何非线性的问题。在油田机械设计中常常涉及到很多受力复杂的非线性的问题, 采用有限元法就能克服这种复杂情况, 进行有效科学地机械设计。

2.3 可靠性设计

在油田机械设计中还经常用到现代化设计方法中的可靠性设计。衡量油田系统的安全稳定运行的一个重要指标就是油田机械产品的可靠性。它是油田机械产品质量的一个重要属性, 为了保证油田工程的高效安全生产, 保证工作人员的人身安全, 应该加强对油田机械系统的可靠性分析和设计。在油田机械系统的生产、维修和研发等一系列设计过程中, 将关于机械产品的耐久性、无故障性以及可维修性的可靠性技术综合考虑进来, 能够在很大程度上优化油田的机械设计。

2.4 创新设计

创新设计即在各种经实践验证可行的、现有的理论知识和技术技能的基础上, 设计人员跟根据实际需求, 充分运用自己的创新思维和创新能力, 进行合理、准确的预测, 从而设计出全新的产品和新鲜事物。油田机械设计也应该用发展的眼光, 鼓励和推进各种创新设计。对于一些不合时宜的设备和产品及时更换, 逐步实现油田机械的智能化、集约化和自动化。不断重视并加强油田机械设计中的创新设计, 能够明显提升油田产业的产生效率和经济效益。在我国油田技术创新设计中的代表之一就是DBS数控变频电动石油钻机的研发设计。

2.5 智能设计

我过国现代化机械设计中一项十分重要的设计就是智能设计, 智能设计是为了研制一种智能结构的、仿生的结构系统, 以便更好地提高生产性能、降低能源消耗、提高结构安全性能, 同时减轻产片自重等, 也称为智能工程。油田机械大多运行强度较高、负载较大、机器设备本身比较笨重, 而智能化的设计体系由于具有执行器和控制器、集成传感器, 能够对结构健康进行自我诊断, 因此能够很好的适应环境, 并且能够及时对油田机械系统的损伤进行自我修复和愈合, 这些智能功能使得油田机械设计迈进了一个更高的层次, 而且随着现代化智能技术的不断发展和完善, 油田机械系统的智能化管理和应用也逐渐成为趋势。例如智能电动钻机比起传统的钻机大大提高了油田系统的运行效率。

2.6 绿色设计

在油田机械设备运行中, 会产生大量的废气、废水、噪音等, 另外, 油田机械在生产运行中还不可避免地发生热辐射以及泄露现象, 无论是从环境污染方面, 还是能源损耗方面来看, 都形成了较为严峻的形势。对油田机械设计加强绿色环保的设计和制造具有十分显著的意义。通过加强对油田机械设备原材料的控制、限制排放污染物、加强密封技术、防止泄露等一系列的绿色设计和控制, 能够有效促进油田机械的可持续发展。