状态方程求得气柱在压井某 时刻的密度为：
[0175] 式中：PS，Ps，Ts，Zs-分别表示标准状态下的气体密度，压力，温度及压缩系数， Tx-气体上升到某一时刻气柱中点地层温度，°K[0176] 则气柱重量造成的压力为：
[0178] 将气体高度用气体体积Vx (米3)和横截面积Aa (米3)表示，则：
[0180] 式中怂为气体所在环空段的横截面积，是要变化的；但为了计算方便，可将Aa的值 取为整个环空的平均横截面积，则气体重量造成的压力便是一个常数。因这个压力的值本 来就是很小的，这样简化处理后引起的误差可不计。
[0181] 3)、天然气压缩系数
[0182] 引用Kenneth，R.Hall提出的公式经简化后，得以下计算公式来求Zjl；:
[0184]式中：
[0186] 对比压力：
[0188] 对比温度：
[0190] 上式是一个隐含格式，要用一个精确的表达式将压缩系数表达出来是比较困难 的，可以用试算法求出压缩系数，其解法为：先假设一个初始压缩因子&，计算出匕、I；，再 求出W，最后再计算出Z，若|Z_ZQ| <e(e是精度，一般取0.0001)，则说明假设的2。就是 所要求的压缩因子；若IZ-Zj>e，则说明需要重新假设&，再计算Z。直至IZ-ZJ彡e 满足为止。
[0191](四）循环压力计算模型
[0192] 1)、钻头压耗
[0194]式中：
[0195]Pb-钻头压降，MPa;
[0196] P -泥浆密度，克/厘米3 ;
[0197] Q-通过钻头喷嘴的泥浆排量，升/秒；
[0198]A〇-喷嘴出口截面积，厘米2
[0199]C-喷嘴流量系数（0. 98)
[0200] 2)、钻杆内压耗：
[0202] 式中：
[0203]Pf-钻杆内压耗，Mpa;
[0204] P-泥浆密度，克/厘米3;
[0205] n-泥浆塑性粘度，帕秒；
[0206] d-钻杆内径，厘米；
[0207]B-常数，内平钻杆B= 0? 51655
[0208]Q-泥浆流量，升/秒；
[0209]Lp-钻杆总长，米。
[0210] 3)、钻杆外环形空间压耗
[0212] 式中：
[0213]Pf-钻杆外环形空间压耗，Mpa;
[0214] P-泥浆密度，克/厘米3 ;
[0215] n-泥浆塑性粘度，帕秒；
[0216]D，D。一井径和钻杆外径，厘米；
[0217]Q-泥浆流量，升/秒；
[0218]Lp-钻杆总长，米。
[0219] 4)、钻铤内部压耗
[0221] 式中：
[0222] Pf-钻铤内部压耗，Mpa;
[0223]P-泥浆密度，克/厘米3 ;
[0224]n-泥浆塑性粘度，帕秒；
[0225]dc-钻铤内径，厘米；
[0226]Q-泥浆流量，升/秒；
[0227]L。一钻挺总长度，米。
[0228]5)、钻铤外环空压耗
[0230]式中：
[0231]Pf-钻铤外环形空间压耗，Mpa;
[0232]P-泥浆密度，克/厘米3 ;
[0233]n-泥浆塑性粘度，帕秒；
[0234]D，D。一井径和钻铤外径，厘米；
[0235] Q-泥浆流量，升/秒；
[0236] Lc-钻挺总长度，米。
[0237] (五）钻具提升模型
[0238] 1)、起下钻时钻柱受力模型
[0239] 起钻：
[0243] 式中：
[0244]F-大钩提升力牛顿
[0245]F^-刹把产生的摩擦力（或制动力）牛顿
[0246]Ff-浮力牛顿
[0247]Ff=P(Eq山）P a
[0248]a-钻柱的加速度米/秒2
[0249] qi-钻柱的单位质量千克/米
[0250] 某段钻柱的长度米
[0251] P-泥浆密度克/厘米3
[0252]P a__某段钻柱密度克/厘米3
[0253] Fk-钻柱在井内的摩擦力牛顿
[0254]g-重力加速度米/秒2
[0255] 2)、起下钻时提升速度模型
[0256] Vpt⑴=乂邮-以已八t
[0257]式中：
[0258]At-计算时取时间步长，秒
[0259]Vpt⑴一t⑴时刻钻柱速度，米/秒
[0260]刹把的作用是产生一个摩擦力，以阻止井内钻柱的运动，因此，将刹把作用考虑在 0~1之间，即当刹把完全压下时，其刹把作用为1，表示将绞车刹死；当刹把完全抬起时，其 刹把作用为0,表示将刹带完全松开。这个在0~1之间的刹车作用（刹车作用就是刹带与 刹车鼓产生的摩擦力）符合绞车刹车鼓摩擦模型。
[0261](六）钻机井架/底座的起升/下放模型
[0262] 井架起升下放模型
[0263] 井架起升受力分析：井架起升时，整体绕底部铰支点0旋转上升，总体受力分析如 下：
[0264] 2F?(b+c)+P?a=G:?L:?cos(a+a+G2?L2?cos(a+a2)
[0265]式中：
[0266]a-为快绳拉力对旋转支点0的力臂
[0267]b、c-分别为人字架滑轮两侧起升大绳拉力对支点0的力臂
[0268]LpL2-井架重心与天车重心到支点0的距离
[0269]a--为井架起升角度（〇~90度）
[0270]a为井架重心与支点〇连线与井架下方轮廓线的夹角
[0271]a2-为天车重心与支点〇连线与井架下方轮廓线的夹角
[0272]G「-为井架自重
[0273] G2-为天车自重
[0274]P-为快绳拉力
[0275]F-为起升大绳拉力
[0276] ①计算力臂b与起升角a的关系式：其中将起升装置简化为一平面运动机构，人 字架滑轮简化为一定点。
[0278]式中：
[0279] Si、S2-为结构固定参数
[0280]A-为井架平放时，起升大绳之间的角度
[0281]a--为井架起升角度（〇~90度）
[0282] ②计算力臂c与起升角a的关系式：将井架侧边导向滑轮简化为一定点。
[0284]式中：
[0285]S3-为结构固定参数
[0286]B-为井架平放时，起升大绳之间的角度
[0287]a--为井架起升角度（〇~90度）
[0288] ③计算力臂a与起升角a的关系式：将井架侧边导向滑轮简化为一定点。
[0290]式中：
[0291]S4、S5-为结构固定参数
[0292] C-为井架平放时，起升大绳之间的角度
[0293]a-为井架起升角度（0-90度）
[0294] ④计算起升大绳拉力F、快绳拉力P与起升角a的关系式：做为初步计算，忽略了 空间小角度、绳索的变形以及游车、大钩的重力。
[0296]式中：
[0297]F-为起升大绳拉力F
[0298] P-为快绳拉力
[0299] a--为井架起升角度（〇~90度）
[0300] L-为井架起升到a角度时，该段起升大绳的长度
[0301] h-为井架顶端到地面的垂直高度
[0302]Si、S2-为结构固定参数
[0303] ⑤计算起升力P与起升角a的关系式：
[0305]式中：
[0306] Gr_为井架自重
[0307] G2-为天车自重
[0308] P-为快绳拉力
[0309] a-为井架起升角度（0-90度）
[0310] L-为井架起升到a角度时，该段起升大绳的长度
[0311] h-为井架顶端到地面的垂直高度
[0312]SpS2、S3、S4、S5-为结构固定参数。
[0313] 教师操作台具有主控计算机和图形计算机，其中该主控计算机具有主控模块，该 主控模块用于与通信模块进行通信，实时获得硬件设备状态；所述主控计算机还包括如下 多个钻机模型的模拟装置：钻机模型钻进工艺模拟装置、钻机模型溢流模拟装置、钻机模型 气体膨胀模拟装置、钻机模型循环压力计算模拟装置、钻机模型钻具提升模拟装置以及钻 机模型的钻机井架/底座的起升/下放模拟装置，其中主控模块还包括有如下多个模拟系 统：用于模拟陆地钻机井架/底座的起升/下放操作的装置、用于模拟陆地钻机起钻和下钻 操作的装置、用于模拟陆地钻机钻进操作的装置、用于模拟陆地钻机事故应急操作的装置。
[0314] 教师操作台主要用于教师对学员操作情况进行监控，对操作结果进行自动评判， 打分。其中主控计算机用于完成上述系统主程序的执行，其包括用于存储和设置模拟参数 的模块、用于模拟工艺程序的模块、用于控制图形、计算并绘制压井曲线的模块、用于成绩 评定及学员管理的模块、采集前端设备参数的模块、控制前端控制台上显示仪表的模块以 及执行机构。图形计算机用于环幕图形的处理和显示，两者间通过TCP/IP协议互联。
[0315] 三通道环幕投影显示系统包括：投影机、工程环形投影幕和图像融合机。其中所述 投影机为三台正投投影机，所述三台投影机、工程环形投影幕和图像融合机形成边缘融合 投影系统。图像融合机中包括有几何矫正模块、边缘融合模块、颜色校正模块。其中图像融 合机将图形计算机产生的图像信息分配给三台投影仪，并进行边缘融合。所述边缘融合技 术就是将一组投影机投射出的画面进行边缘重叠，并通过融合技术显示出一个没有缝隙、 更加明亮，超大、超高分辨率的整幅画面，画面的效果如同是一台投影机投射的画面。当两 台或多台投影机组合投射一幅画面时，会有一部分影像重叠，边缘融合的最主要功能就是 把两台投影机重叠部分的灯光亮度逐渐调低，使整幅画面的亮度一致。
[0316] 其中几何矫正模块包括：所述几何矫正模块用于修正投射图像的几何形状，以保 证边缘融合控制能适应多种屏幕构型，优选为平面构型，柱面构型或球面构型，使投射到幕 上的画面无几何失真。所述几何矫正模块包括下述子模块：利用经炜定位模块和激光阵列 以点阵的方式对环形投影幕进行空间定位的模块；通过计算机的图形管理输出与环形投影 幕上空间激光点阵形成等间隔的标准网格的模块；通过智能相继采集投影图像并输入计算 机，并通过投影屏幕上的空间激光点阵与标准网格进行自动匹配从而得出投影仪图像与投 影屏幕对应关系的模块；利用上述对应关系实现对输出的图像进行非线性几何矫正的模 块。
[0317] 其中边缘融合模块包括：用于将图像分割成若干规则图形的图像分割模块，以使 若干规则图形分别由三个投影机进行投影，其中分割为若干规则图形的相邻图形边缘相互 重叠部分图形的宽度为对应尺寸的5%以内，相邻图形边缘相互重叠图形同时出现在分割 后的相邻图形的边缘；用于在整个图像上布置纵横交错的经线和炜线的经炜定位模块，其 使在每个规则图形中的经线和炜线的颜色互不相同，并利用三个投影机将分割后的若干规 则图形进行投影，调节投影机使相邻图形边缘相互重叠图形内的经线，炜线完成重叠；灰度 调节模块，调节不同投影机的亮度Alpha值为100%的白色图像，通过灰度感光摄像头对非 重叠图形部分进行感光信号采集，设置其灰度为a，将相邻图形边缘相互重叠图形的亮度 下调，直到重叠灰度0和非重叠图形的灰度相等或误差小于0.5%，再将不同的投影机一 并进行投影；
[0318] 其中颜色矫正模块包括：使用智能相机测量出不同投影仪在投射相同亮度颜色时 所产生的实际亮度的模块，对不同亮度下拍摄的照片进行处理以得出每台投影仪的颜色映 射关系的模块；在每台投影仪投影显示前，设置不同屏幕的颜色表，产生颜色值的映射以使 不同投影仪投射出的同一种颜色相似的模块。
[0319] 其中，上述投影机为高分