胡吉泉 王喆 陳松(中國石油渤海裝備遼河重工有限公司，遼寧 盤錦 124000)

本文主要對我國傳統(tǒng)的油田機械設計進行了簡單的概述，并對各種現(xiàn)代化機械設計技術和手段在我國油田系統(tǒng)設計中的應用進行了簡單的探討。

1 油田機械設計

在我國傳統(tǒng)的油田機械設計中，采用一些簡單的工具進行計算機繪圖等工作，設計人員的經(jīng)驗價值要遠遠高于設計本身，工作人員無法做到對機械設計過程中的動態(tài)控制，只能對其進行一系列靜態(tài)分析和研究，而對于設計過程中出現(xiàn)的各種偏差和誤差，只能通過加大安全系數(shù)來進行調(diào)整。這種油田機械設計周期較長，設計人員之間的信息溝通和協(xié)調(diào)配合均有很大的提升空間。隨著我國現(xiàn)代化經(jīng)濟建設和科學技術水平的不斷發(fā)展，各種現(xiàn)代化的機械設計方法和手段層出不窮，在很大程度上提高了我國的油田機械設計整體水平。

2 現(xiàn)代化機械設計在石油機械設計中的應用

現(xiàn)代化機械設計充分利用了傳統(tǒng)的油田機械設計中的經(jīng)驗法和類比法，將各種創(chuàng)新設計、綠色設計、智能設計、有限元法設計、優(yōu)化設計、可靠性設計、動態(tài)設計、計算機輔助設計、機電一體化設計、摩擦學設計、工程遺傳算法等各種現(xiàn)代的設計方法和手段結合起來，既來源于傳統(tǒng)的油田機械設計，又優(yōu)于傳統(tǒng)的油田機械設計。而各種現(xiàn)代化機械設計本身也隸屬于整個油田機械設計，二者的相互融合和綜合利用在很大程度上提升了我國油田機械設計的整體水平。下面簡單介紹幾種常見的現(xiàn)代化設計方法在油田機械設計中的應用和凸顯的意義。

2.1 優(yōu)化設計

在我國油田機械設計中，最常用的一種現(xiàn)代化設計方法就是優(yōu)化設計。它的優(yōu)化對象既可以是整個復雜的油田機械系統(tǒng)，也可以是某個具體的構造或零件。由于油田機械系統(tǒng)包括著十分復雜的注水系統(tǒng)、采油系統(tǒng)等，因此，同優(yōu)化局部具體的構造和零件相比，對整個油田機械系統(tǒng)進行整體優(yōu)化具有更加顯著的效果。

2.2 有限元法設計

有限元法設計也是一種重要的現(xiàn)代化機械設計方法。有限元法的設計對象范圍很廣，能夠?qū)Ω鞣N厚度突變、復雜的幾何體以及不規(guī)則的物體進行應力分析，還能夠很好地解決各種材料非線性以及幾何非線性的問題。在油田機械設計中常常涉及到很多受力復雜的非線性的問題，采用有限元法就能克服這種復雜情況，進行有效科學地機械設計。

2.3 可靠性設計

在油田機械設計中還經(jīng)常用到現(xiàn)代化設計方法中的可靠性設計。衡量油田系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行的一個重要指標就是油田機械產(chǎn)品的可靠性。它是油田機械產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要屬性，為了保證油田工程的高效安全生產(chǎn)，保證工作人員的人身安全，應該加強對油田機械系統(tǒng)的可靠性分析和設計。在油田機械系統(tǒng)的生產(chǎn)、維修和研發(fā)等一系列設計過程中，將關于機械產(chǎn)品的耐久性、無故障性以及可維修性的可靠性技術綜合考慮進來，能夠在很大程度上優(yōu)化油田的機械設計。

2.4 創(chuàng)新設計

創(chuàng)新設計即在各種經(jīng)實踐驗證可行的、現(xiàn)有的理論知識和技術技能的基礎上，設計人員跟根據(jù)實際需求，充分運用自己的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，進行合理、準確的預測，從而設計出全新的產(chǎn)品和新鮮事物。油田機械設計也應該用發(fā)展的眼光，鼓勵和推進各種創(chuàng)新設計。對于一些不合時宜的設備和產(chǎn)品及時更換，逐步實現(xiàn)油田機械的智能化、集約化和自動化。不斷重視并加強油田機械設計中的創(chuàng)新設計，能夠明顯提升油田產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)生效率和經(jīng)濟效益。在我國油田技術創(chuàng)新設計中的代表之一就是DBS數(shù)控變頻電動石油鉆機的研發(fā)設計。

2.5 智能設計

我過國現(xiàn)代化機械設計中一項十分重要的設計就是智能設計，智能設計是為了研制一種智能結構的、仿生的結構系統(tǒng)，以便更好地提高生產(chǎn)性能、降低能源消耗、提高結構安全性能，同時減輕產(chǎn)片自重等，也稱為智能工程。油田機械大多運行強度較高、負載較大、機器設備本身比較笨重，而智能化的設計體系由于具有執(zhí)行器和控制器、集成傳感器，能夠?qū)Y構健康進行自我診斷，因此能夠很好的適應環(huán)境，并且能夠及時對油田機械系統(tǒng)的損傷進行自我修復和愈合，這些智能功能使得油田機械設計邁進了一個更高的層次，而且隨著現(xiàn)代化智能技術的不斷發(fā)展和完善，油田機械系統(tǒng)的智能化管理和應用也逐漸成為趨勢。例如智能電動鉆機比起傳統(tǒng)的鉆機大大提高了油田系統(tǒng)的運行效率。

2.6 綠色設計

在油田機械設備運行中，會產(chǎn)生大量的廢氣、廢水、噪音等，另外，油田機械在生產(chǎn)運行中還不可避免地發(fā)生熱輻射以及泄露現(xiàn)象，無論是從環(huán)境污染方面，還是能源損耗方面來看，都形成了較為嚴峻的形勢。對油田機械設計加強綠色環(huán)保的設計和制造具有十分顯著的意義。通過加強對油田機械設備原材料的控制、限制排放污染物、加強密封技術、防止泄露等一系列的綠色設計和控制，能夠有效促進油田機械的可持續(xù)發(fā)展。

3 結語

我國傳統(tǒng)的油田機械設計比較凸顯出手工設計的環(huán)節(jié)，設計人員的經(jīng)驗價值要遠遠高于設計本身，主要采用經(jīng)驗式和類比式的機械設計。隨著現(xiàn)代化經(jīng)濟技術水平的不斷發(fā)展，油田系統(tǒng)的現(xiàn)代化機械設計在傳統(tǒng)的油田機械設計基礎上，不斷進行優(yōu)化、改革和更新，在很大程度上提升了我國油田機械設計的整體水平。

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