制规律发送给控制规律生成模块106。其中，危险状态可以是卡钻或井眼轨迹严重偏移、疑似控制失败、钻井系统工作状态测量信息不全或部分数值异常等。
[0045]测量信息输出模块110将接收到的钻井系统工作状态测量信息和危险警报，传输至系统输出模块111。
[0046]系统输出模块111记录接收到的危险警报、钻井系统工作状态测量信息和执行模块控制规律，并将其呈现给用户。在本实施例中，还可以将修正后的钻井系统的多体动力学模型，以及工具面模拟值或当前工具面的测量信息也通过系统输出模块111呈现给用户。此外，也可以不设置系统输出模块111，整个井下钻具工具面的动态控制系统的工作不会受到影响。
[0047]如图2所示，基于上述实施例中提供的自适应井下钻具工具面的动态控制系统，本发明还提出了一种自适应井下动力钻具工具面的动态控制方法，其包括以下步骤:
[0048]I)启动钻井系统的执行机构。
[0049]2)用户通过用户输入模块102中的控制策略输入模块c输入控制策略，控制策略输入模块c将控制策略分别发送给多体动力学建模模块103、工具面估计模块105、控制规律生成模块106和危险状态判断模块109 ;用户通过用户输入模块102中的钻井模型信息输入模块d输入钻井系统模型信息；控制规律生成模块106经过控制信息输出模块107将控制策略中的执行模块控制规律发送给执行模块108，执行模块108按照该执行模块控制规律开始驱动执行机构工作，包括:泥浆栗栗入钻井液、游车/大钩上、下移动和顶驱/转盘转动指定的角度等。
[0050]3)数据采集模块101将采集到的钻井系统工作状态测量信息分别发送给多体动力学建模模块103、自适应模型修正模块104、控制规律生成模块106、危险状态判断模块109和测量信息输出模块110。
[0051 ] 4)危险状态判断模块109根据用户输入模块102中的控制策略输入模块c发送的控制逻辑判断准则中的井下钻具是否处于危险状态的判断准则和当前实际工具面是否偏离设定位置的判断准则，以及数据采集模块101发送的钻井系统工作状态测量信息，判断当前钻进是否处于危险状态:
[0052]如果当前钻进处于危险状态，则发出危险警报并执行紧急控制策略；
[0053]如果当前钻进未处于危险状态，则执行步骤5)。
[0054]5)若钻井系统处于第一个控制周期，则依据数据采集模块101采集的钻井系统工作状态测量信息和用户输入模块102输入的钻井模型信息，对钻井系统建立多体动力学模型；若钻井系统不处于第一个控制周期，则直接执行步骤6)。
[0055]6)自适应模型修正模块104比较工具面估计模块105反馈的工具面模拟值和钻井系统工作状态测量信息，对获得的多体动力学模型进行修正，并将修正后的多体动力学模型输出给工具面估计模块105，工具面估计模块105对多体动力学模型进行多体动力学仿真，以获得工具面模拟值。在本实施例中，自适应模型修正模块104对钻井系统的多体动力学模型进行修正包括以下步骤:
[0056]①在第一个控制周期中，根据工具面估计模块105反馈的工具面模拟值，自适应模型修正模块104预测井下钻具在之后的某一时刻或一段时间的变化和响应。
[0057]②自适应模型修正模块104将工具面模拟值与钻井系统工作状态测量信息中的井下钻具工具面进行对比，获得增益系数。
[0058]③根据增益系数对多体动力学建模模块103传来的多体动力学模型进行修正，将修正后的多体动力学模型发送给工具面估计模块105。
[0059]④在其后的某一控制周期中，重复步骤①?③，以使自适应模型修正模块104实时跟踪井下钻具工具面情况，持续对多体动力学建模模块103传来的多体动力学模型进行修正。
[0060]其中，对于已经修正过的多体动力学模型，如果井下钻具添加了新部件，那么可以只针对新部件的一个或几个参数进行修正，从而降低多体动力学模型修正过程的难度。对新部件的修正包括对新接入的单根或立根钻柱的模型修正、对更换的钻头的模型修正和对地层信息的模型修正等。
[0061 ] 7)控制规律生成模块106根据用户输入模块102中的控制策略输入模块c发送的控制逻辑判断准则中的是否将多体动力学仿真得到的工具面模拟值视为工具面当前位置的判断准则，确定生成执行模块控制规律时使用的工具面:
[0062]如果是，则将工具面模拟值视为工具面当前位置；
[0063]如果否，则将工具面实测值作为工具面当前位置。
[0064]8)控制规律生成模块106根据用户输入模块102中的控制策略输入模块c发送的执行模块控制规律中的设计工具面控制规律和初始顶驱/转盘控制规律，判断工具面当前位置是否超出控制策略中预先设定的钻具工具面阈值:
[0065]如果是，则控制规律生成模块106生成新的执行模块控制规律，包括通过多体动力学仿真计算顶驱/转盘所需的转动角度、游车/大钩的位置和泥浆栗栗速，并将新的执行模块控制规律通过控制信息输出模块107发送给执行模块108，然后执行步骤9);
[0066]如果否，则保持当前的执行模块控制规律，并将其通过控制信息输出模块107发送给执行模块108，继续钻进并执行步骤10)。
[0067]9)执行模块108按照控制规律生成模块106输出的执行模块控制规律驱动泥浆栗、游车/大钩、顶驱/转盘等执行机构动作，继续钻进以使井下钻具工具面回归到设计位置，以完成对井下钻具工具面的动态调整控制。
[0068]10)用户输入模块102中的控制策略输入模块c和钻井模型信息输入模块d分别判断用户输入的控制策略和钻井模型信息是否有变化:
[0069]如果是，则返回步骤2)；
[0070]如果否，则返回步骤4)。
[0071]上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
【主权项】
1.一种自适应井下钻具工具面的动态控制系统，其特征在于:它包括数据采集模块、用户输入模块、多体动力学建模模块、自适应模型修正模块、工具面估计模块、控制规律生成模块、控制信息输出模块、执行模块、危险状态判断模块和测量信息输出模块； 其中，所述数据采集模块将采集到的钻井系统工作状态测量信息分别传输至所述多体动力学建模模块、自适应模型修正模块、控制规律生成模块、危险状态判断模块和测量信息输出模块； 所述用户输入模块将用户输入的控制策略和钻井模型信息分别传输至所述多体动力学建模模块、工具面估计模块、控制规律生成模块和危险状态判断模块； 所述多体动力学建模模块根据接收到的钻井系统工作状态测量信息、钻井模型信息和控制策略对钻井系统进行多体动力学建模，并将钻井系统的多体动力学模型输入所述自适应模型修正模块； 所述自适应模型修正模块根据接收的钻井系统工作状态测量信息、钻井系统的多体动力学模型以及所述工具面估计模块反馈的工具面模拟值对钻井系统的多体动力学模型进行修正，并将修正后的钻井系统的多体动力学模型发送给所述工具面估计模块； 所述工具面估计模块对接收到的修正后的钻井系统的多体动力学模型进行多体动力学仿真，以得到工具面模拟值；所述工具面估计模块将工具面模拟值反馈给所述自适应模型修正模块，并将工具面模拟值传输至所述控制规律生成模块； 所述控制规律生成模块根据接收到的控制策略判断接收到的工具面模拟值是否超出设定的阈值控制策略中预先设定的钻具工具面阈值:如果是，则所述控制规律生成模块生成新的执行模块控制规律，