3/秒
[0164] PP，Pb-地层、井底有效压力，千帕
[0165] C-渗流系数，米3/千帕?秒（0. 2)
[0166] 在j时刻At时间内：
[0167] (2)每段混合物长度 Δ Hmix(j) (j = 1，2, 3，......n_l)
[0168] A HmiX(j) = {Q[P ?)-Ρ0 1}]+UjQgs(j) In [P(j)/P(j 1}]} / (g P Q)式中：
[0169] Q-泥浆排量，米3/秒
[0171] Ρω-第j段混合物底部压力，千帕
[0172] P0 1}-第j段混合物顶部压力，千帕
[0173] P -泥浆密度，克/厘米3
[0174] g-重力加速度，米/秒2
[0175] (3)环空混合物总长度
[0177] (4)井内溢流量
[0179] (5)每段混合物密度确定
[0181] 式中：
[0182] A -混合物中泥浆体积分量，
[0183] Aa-该溢流段环空横截面积，毫米2
[0184] Pg -混合物中天然气体积分量，
[0185] P g__天然气密度，克/厘米3
[0186] 因为Pg远小于P，所以上式可改写为：
[0187] 2)、关井溢流过程模拟
[0188] 关井过程实际上是井底压力恢复的过程。刚关井时，由于井底压力未平衡地层压 力，地层流体还要继续进入井筒，进入的高压气体把井筒环空混合物压缩，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。
[0189] (1)关井稳定后井底混合物长度
[0191] 式中：
[0192] Δ P = g p Q Δ t/Aa
[0193] η-环空中所分混合物的段数
[0194] (2)关井稳定后井底纯气柱的长度
[0195] Hmix (η+1) -H miX〇_Hmix (η)
[0196] (三）气体膨胀模型
[0197] 1)、气体状态方程
[0199] 式中：
[0200] Ps-标准状态下的压力，千帕 [0201 ] Vs-标准状态下的体积，米3
[0202] Zs-标准状态下的压缩系数
[0203] Ts-标准状态下的温度，。K
[0204] Ρ-压力，千帕
[0205] V-气体体积，米3
[0206] T-温度，。K
[0207] Z-在温度为Τ，压力为P的条件下的压缩系数
[0208] 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。
[0209] 2)、气体溢流重量在环空内产生的压力
[0210] 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：
[0212] 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
[0213] 则气柱重量造成的压力为：
[0215] 将气体高度用气体体积人（米3)和横截面积Aa(米3)表示，则：
[0217] 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。
[0218] 3)、天然气压缩系数
[0219] 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：
[0227] 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。，计算出匕、?；，再 求出W，最后再计算出Z，若Iz-Z qI < 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。
[0228] (四）循环压力计算模型
[0229] 1)、钻头压耗
[0231] 式中：
[0232] Pb-钻头压降，MPa ;
[0233] P -泥浆密度，克/厘米3 ;
[0234] Q-通过钻头喷嘴的泥浆排量，升/秒；
[0235] A。一喷嘴出口截面积，厘米2
[0236] C-喷嘴流量系数（0. 98)
[0237] 2)、钻杆内压耗：
[0239] 式中：
[0240] P1-钻杆内压耗，Mpa ;
[0241 ] P -泥浆密度，克/厘米3 ;
[0242] η -泥浆塑性粘度，帕秒；
[0243] d-钻杆内径，厘米；
[0244] B-常数，内平钻杆B = 0· 51655
[0245] Q-泥浆流量，升/秒；
[0246] Lp-钻杆总长，米。
[0247] 3)、钻杆外环形空间压耗
[0249] 式中：
[0250] P1-钻杆外环形空间压耗，Mpa ; [0251 ] P -泥浆密度，克/厘米3 ;
[0252] η -泥浆塑性粘度，帕秒；
[0253] D，D。一井径和钻杆外径，厘米；
[0254] Q-泥浆流量，升/秒；
[0255] Lp-钻杆总长，米。
[0256] 4)、钻铤内部压耗
[0258] 式中：
[0259] P1-钻铤内部压耗，Mpa ;
[0260] P -泥浆密度，克/厘米3 ;
[0261] η -泥浆塑性粘度，帕秒；
[0262] dc-钻铤内径，厘米；
[0263] Q-泥浆流量，升/秒；
[0264] Lc-钻挺总长度，米。
[0265] 5)、钻铤外环空压耗
[0267] 式中：
[0268] P「-钻铤外环形空间压耗，Mpa ;
[0269] P -泥浆密度，克/厘米3 ;
[0270] η -泥浆塑性粘度，帕秒；
[0271] D，D。一井径和钻铤外径，厘米；
[0272] Q-泥浆流量，升/秒；
[0273] Lc-钻挺总长度，米。
[0274] (五）钻具提升模型
[0275] 1)、起下钻时钻柱受力模型
[0276] 起钻：
[0278]下钻：
[0280] 式中：
[0281] F-大钩提升力牛顿
[0282] Fni-刹把产生的摩擦力（或制动力）牛顿
[0283] Ff-浮力牛顿
[0284] Ff= P ( Σ q 山）P a
[0285] a-钻柱的加速度米/秒2
[0286] q^-钻柱的单位质量千克/米
[0287] I1-某段钻柱的长度米
[0288] P -泥浆密度克/厘米3
[0289] P a__某段钻柱密度克/厘米3
[0290] Fk-钻柱在井内的摩擦力牛顿
[0291] g-重力加速度米/秒2
[0292] 2)、起下钻时提升速度模型
[0293] Vpt(i) = V pt(i 1}+a Δ t
[0294] 式中：
[0295] At -计算时取时间步长，秒
[0296] νρ?(1)-?ω时刻钻柱速度，米/秒
[0297] 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。
[0298] (六）钻机井架/底座的起升/下放模型
[0299] 井架起升下放模型
[0300] 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：
[0301] 2F · (b+c) +P · a = G1 · L1 · cos ( a + a J +G2 · L2 · cos ( α + α 2)
[0302] 式中：
[0303] a-为快绳拉力对旋转支点0的力臂
[0304] 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
[0305] Lp L2-井架重心与天车重心到支点0的距离
[0306] α --为井架起升角度（〇~90度）
[0307] a 为井架重心与支点〇连线与井架下方轮廓线的夹角
[0308] α 2-为天车重心与支点0连线与井架下方轮廓线的夹角
[0309] G1-为井架自重
[0310] G2-为天车自重
[0311] P-为快绳拉力
[0312] F-为起升大绳拉力
[0313] 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。
[0315] 式中：
[0316] S2-为结构固定参数
[0317] A-为井架平放时，起升大绳之间的角度
[0318] α --为井架起升角度（〇~90度）
[0319] 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。
[0321] 式中：
[0322] S3-为结构固定参数
[0323] B-为井架平放时，起升大绳之间的角度
[0324] α --为井架起升角度（〇~90度）
[0325] 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。
[0327] 式中：
[0328] S4、S5-为结构固定参数
[0329] C-为井架平放时，起升大绳之间的角度
[0330] α -为井架起升角度（0-90度）
[0331] 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。
[0333] 式中：
[0334] F-为起升大绳拉力F
[0335] P-为快绳拉力
[0336] α --为井架起升角度（〇~90度）
[0337] L-为井架起升到α角度时，该段起升大绳的长度
[0338] h-为井架顶端到地面的垂直高度
[0339] S1、S2-为结构固定参数
[0340] ⑤计算起升力P与起升角α的关系式：
[0341]
[0342] 式中：
[0343] G1-为井架自重
[0344] G2-为天车自重
[0345] P-为快绳拉力
[0346] α -为井架起升角度（0-90度）
[0347] L-为井架起升到α角度时，该段起升大绳的长度
[0348] h-为井架顶端到地面的垂直高度
[0349] S2、S3、S4、S5-为结构固定参数。
[0350] 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。
[0351] 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。
[0352] 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