缩，使套压和立管压 力不断增加。随着关井时间的延长，井底压力逐渐增加，地层流体进入速度逐渐减少，直到 最后井底压力平衡地层压力。关井过程中，无论是井筒还是地层，所有参数都是时间函数。 因描述这一过程的数学模型及其计算方法很复杂，在此不作详述。下面仅给出关井稳定后 井底混合物长度等有关参数计算公式。
[0151] (1)关井稳定后井底混合物长度
[0153] 式中：
[0154] Δ P = g p Q Δ t/Aa
[0155] η-环空中所分混合物的段数
[0156] (2)关井稳定后井底纯气柱的长度
[0157] Hmix(n+1)= H mix〇-Hmix(n)
[0158] (三）气体膨胀模型
[0159] 1)、气体状态方程
[0161] 式中：
[0162] Ps-标准状态下的压力，千帕
[0163] Vs-标准状态下的体积，米3
[0164] Zs-标准状态下的压缩系数
[0165] Ts-标准状态下的温度，。K
[0166] P-压力，千帕
[0167] V-气体体积，米3
[0168] T-温度，。K
[0169] Z-在温度为T，压力为P的条件下的压缩系数
[0170] 我们只要知道了某时刻的压力，温度以及压缩系数，就可以求得此时的气体体积。
[0171] 2)、气体溢流重量在环空内产生的压力
[0172] 根据气体在环空内上升过程中气体重量不变，用气体状态方程求得气柱在压井某 时刻的密度为：
[0174] 式中：P s，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
[0175] 则气柱重量造成的压力为：
[0177] 将气体高度用气体体积人（米3)和横截面积Aa(米3)表示，则：
[0179] 式中\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。
[0180] 3)、天然气压缩系数
[0181] 引用Kenneth，R. Hall提出的公式经简化后，得以下计算公式来求Zx值：
[0189] 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Z。，计算出Pp ?；，再 求出W，最后再计算出Z，若Iz-ZqI < ε (ε是精度，一般取0.0001)，则说明假设的Z。就是 所要求的压缩因子；若Iz-ZidI > ε，则说明需要重新假设ζ。，再计算ζ。直至Iz-ZidI彡ε 满足为止。
[0190] (四）循环压力计算模型
[0191] 1)、钻头压耗
[0193]式中：
[0194] Pb-钻头压降，MPa ;
[0195] P -泥浆密度，克/厘米3 ;
[0196] Q-通过钻头喷嘴的泥浆排量，升/秒；
[0197] A。一喷嘴出口截面积，厘米2
[0198] C-喷嘴流量系数（0. 98)
[0199] 2)、钻杆内压耗：
[0201] 式中：
[0202] P1-钻杆内压耗，Mpa ;
[0203] P -泥浆密度，克/厘米3 ;
[0204] η -泥浆塑性粘度，帕秒；
[0205] d-钻杆内径，厘米；
[0206] B-常数，内平钻杆B = 0· 51655
[0207] Q-泥浆流量，升/秒；
[0208] Lp-钻杆总长，米。
[0209] 3)、钻杆外环形空间压耗
[0211] 式中：
[0212] P1-钻杆外环形空间压耗，Mpa ;
[0213] P -泥浆密度，克/厘米3 ;
[0214] η -泥浆塑性粘度，帕秒；
[0215] D，D。一井径和钻杆外径，厘米；
[0216] Q-泥浆流量，升/秒；
[0217] Lp-钻杆总长，米。
[0218] 4)、钻铤内部压耗
[0220] 式中：
[0221] P1-钻铤内部压耗，Mpa ;
[0222] P -泥浆密度，克/厘米3 ;
[0223] η -泥浆塑性粘度，帕秒；
[0224] dc-钻铤内径，厘米；
[0225] Q-泥浆流量，升/秒；
[0226] Lc-钻挺总长度，米。
[0227] 5)、钻铤外环空压耗
[0229] 式中：
[0230] P「-钻铤外环形空间压耗，Mpa ;
[0231 ] P -泥浆密度，克/厘米3 ;
[0232] η -泥浆塑性粘度，帕秒；
[0233] D，Dc-井径和钻铤外径，厘米；
[0234] Q-泥浆流量，升/秒；
[0235] Lc-钻挺总长度，米。
[0236] (五）钻具提升模型
[0237] 1)、起下钻时钻柱受力模型
[0238] 起钻：
[0242] 式中：
[0243] F-大钩提升力牛顿
[0244] Fni-刹把产生的摩擦力（或制动力）牛顿
[0245] Ff-浮力牛顿
[0247] a-钻柱的加速度米/秒2
[0248] q^-钻柱的单位质量千克/米
[0249] I1-某段钻柱的长度米
[0250] P -泥浆密度克/厘米3 [0251 ] P a__某段钻柱密度克/厘米3
[0252] Fk-钻柱在井内的摩擦力牛顿
[0253] g-重力加速度米/秒2
[0254] 2)、起下钻时提升速度模型
[0255] Vpt(l)= Vpt(l D+aAt
[0256] 式中：
[0257] At -计算时取时间步长，秒
[0258] νρ?(1)-?ω时刻钻柱速度，米/秒
[0259] 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 〇~1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 刹把作用为〇,表示将刹带完全松开。这个在〇~1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。
[0260] (六）钻机井架/底座的起升/下放模型
[0261] 井架起升下放模型
[0262] 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：
[0263] 2F · (b+c) +P · a = G1 · L1 · cos ( a + a J +G2 · L2 · cos ( α + α 2)
[0264] 式中：
[0265] a-为快绳拉力对旋转支点0的力臂
[0266] 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
[0267] Lp L2-井架重心与天车重心到支点0的距离
[0268] α --为井架起升角度（〇~90度）
[0269] α为井架重心与支点〇连线与井架下方轮廓线的夹角
[0270] α 2-为天车重心与支点〇连线与井架下方轮廓线的夹角
[0271] G1-为井架自重
[0272] G2-为天车自重
[0273] P-为快绳拉力
[0274] F-为起升大绳拉力
[0275] ①计算力臂b与起升角α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。
[0277] 式中：
[0278] S2-为结构固定参数
[0279] Α-为井架平放时，起升大绳之间的角度
[0280] α --为井架起升角度（〇~90度）
[0281] ②计算力臂c与起升角α的关系式：将井架侧边导向滑轮简化为一定点。
[0283] 式中：
[0284] S3-为结构固定参数
[0285] B-为井架平放时，起升大绳之间的角度
[0286] α --为井架起升角度（〇~90度）
[0287] ③计算力臂a与起升角α的关系式：将井架侧边导向滑轮简化为一定点。
[0289] 式中：
[0290] S4、S5-为结构固定参数
[0291] C-为井架平放时，起升大绳之间的角度
[0292] α -为井架起升角度（0-90度）
[0293] ④计算起升大绳拉力F、快绳拉力P与起升角α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。
[0295] 式中：
[0296] F-为起升大绳拉力F
[0297] P-为快绳拉力
[0298] α --为井架起升角度（〇~90度）
[0299] L-为井架起升到α角度时，该段起升大绳的长度
[0300] h-为井架顶端到地面的垂直高度
[0301] S2-为结构固定参数
[0302] ⑤计算起升力P与起升角α的关系式：
[0304] 式中：
[0305] G1-为井架自重
[0306] G2-为天车自重
[0307] P-为快绳拉力
[0308] α -为井架起升角度（0-90度）
[0309] L-为井架起升到α角度时，该段起升大绳的长度
[0310] h-为井架顶端到地面的垂直高度
[0311] Sp S2、S3、S4、S5-为结构固定参数。
[0312] 教师工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 多个钻机模拟器的模拟装置：钻机模拟器钻进工艺模拟装置、钻机模拟器溢流模拟装置、钻 机模拟器气体膨胀模拟装置、钻机模拟器循环压力计算模拟装置、钻机模拟器钻具提升模 拟装置以及钻机模拟器的钻机井架/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。
[0313] 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，两者间通过该TCP/IP协议互联。
[0314] 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，所述三台投影机与工程环形投影幕组合图像融合机形成边沿融 合投影系统。图像融合机中包括有几何矫正模块、边沿融合模块、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，并进行边沿融合。所述边沿融合 技术就是将一组投影机投射出的画