；
[0254] (5)用于重复执行上述操作的模块。
[0255] 其中钻具提升模拟模型包括起下钻时钻柱受力模型、起下钻时提升速度模型，其 中上述下钻时钻柱受力模型、起下钻时提升速度模型分别为：
[0256] 1)、起下钻时钻柱受力模型
[0257]起钻：
[0261] 式中：
[0262] F-大钩提升力牛顿
[0263] F^-刹把产生的摩擦力（或制动力）牛顿 [0264]Ff-浮力牛顿
[0265] Ff=P(Eq山）Pa
[0266] a-钻柱的加速度米/秒2
[0267] qi-钻柱的单位质量千克/米
[0268] 1厂_某段钻柱的长度米
[0269] P-泥浆密度克/厘米3
[0270] P a-某段钻柱密度克/厘米3
[0271] Fk-钻柱在井内的摩擦力牛顿
[0272] g-重力加速度米/秒2
[0273] 2)、起下钻时提升速度模型
[0274] Vpt(i) =Vpt(i-1)+aAt
[0275] 式中：
[0276] At-计算时取时间步长，秒
[0277] Vpt⑴一t⑴时刻钻柱速度，米/秒。
[0278] 其中钻机井架/底座的起升/下放模拟装置包括与前端硬件设备及图形处理单元 通信的通信模块和钻机井架/底座的起升/下放模拟模块，与前端硬件设备通信是为了实 时获得硬件设备状态，然后在内部通过相关钻机井架/底座的起升/下放模拟的数学模型 以模拟钻机井架/底座的起升/下放过程。
[0279] 其中所述钻机井架/底座的起升/下放模拟装置包括以下模块以实现钻机井架/ 底座的起升/下放过程模拟：
[0280] (1)用于读取前端设备的状态参数和操作命令的通信模块；其中上述模拟装置中 使用的设备状态参数包括初始状态参数，具体包括运动管柱内径屯、运动管柱外径屯、井径 D、钻柱的加速度a钻柱的单位质量^某段钻柱的长度1』尼浆密度P、流体黏附系数Kc、 时间步长△t、重力加速度g、单位时间排开的流体量Qt;动态参数包括：刹把产生的摩擦力 Fm、管柱提升速度VP、管柱内返出的液体量％、提升钻柱长度LP、泥浆泵体积流量QP、环空平 均流速 '、某段钻柱密度Pa、钻柱在井内的摩擦力Fk;
[0281] (2)内存有预先建立的钻机井架/底座的起升/下放模拟的数学模型并用于根据 获得的设备状态参数和操作命令，计算出实现钻机井架/底座的起升/下放模拟动画的作 业数据的钻机井架/底座的起升/下放模拟模块；其中钻机井架/底座的起升/下放模拟 的数学模型包括井架起升下放模型；
[0282] (3)钻机井架/底座的起升/下放模拟模块按照设定的第一数据格式与图形处理 单元通讯以交换初始化数据和作业数据，图形处理单元据此完成钻机井架/底座的起升/ 下放的动画展现；其中图形处理单元包括全三维实体模型库、图形绘制模块和视景仿真控 制模块，其中图形绘制模块由设备类图形绘制模块、粒子类图形绘制模块、管理类图形绘制 模块和工艺动画绘制模块组成，视景仿真控制模块由场景初始化模块、工艺动画控制模块、 碰撞处理模块、特效渲染模块和参数显示模块。
[0283] (4)图形处理单元按照设定的第二数据格式与钻机井架/底座的起升/下放模拟 模块通讯，以交换动画状态信息；
[0284] (5)用于重复执行上述操作的模块。
[0285] 钻机井架/底座的起升/下放模拟的数学模型包括井架起升下放模型，具体为：井 架起升下放模型：
[0286] 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：
[0287] 2F? (b+c)+P?e=G:?L:?cos(a+a+G2?L2?cos(a+a2)
[0288]式中：
[0289]a-为快绳拉力对旋转支点0的力臂
[0290]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
[0291]LpL2-井架重心与天车重心到支点0的距离
[0292]a--为井架起升角度（〇~90度）
[0293] a为井架重心与支点〇连线与井架下方轮廓线的夹角
[0294]a2-为天车重心与支点0连线与井架下方轮廓线的夹角
[0295]Gf-为井架自重
[0296]G2-为天车自重
[0297]P-为快绳拉力
[0298]F-为起升大绳拉力
[0299] 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。
[0301]式中：
[0302]Si、S2-为结构固定参数
[0303]A-为井架平放时，起升大绳之间的角度
[0304] a--为井架起升角度（〇~90度）
[0305] 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。
[0307]式中：
[0308] S3-为结构固定参数
[0309] B-为井架平放时，起升大绳之间的角度
[0310] a--为井架起升角度（〇~90度）
[0311] 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。
[0313]式中：
[0314]S4、S5-为结构固定参数
[0315] C-为井架平放时，起升大绳之间的角度
[0316]a--为井架起升角度（〇~90度）
[0317] 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。
[0319]式中：
[0320]F-为起升大绳拉力F
[0321]P-为快绳拉力
[0322]a--为井架起升角度（〇~90度）
[0323] L-为井架起升到a角度时，该段起升大绳的长度
[0324] h-为井架顶端到地面的垂直高度
[0325]Si、S2-为结构固定参数
[0326] ⑤计算起升力P与起升角a的关系式：
[0328]
[0329] 式中：
[0330] Gf-为井架自重
[0331] G2 -为天车自重
[0332] P-为快绳拉力
[0333] a--为井架起升角度（〇~90度）
[0334] L-为井架起升到a角度时，该段起升大绳的长度
[0335] h-为井架顶端到地面的垂直高度
[0336] SpSpS^SpSs-为结构固定参数
[0337] 陆地钻机操作模拟方法包括：用于模拟陆地钻机钻进井架/底座的起升/下放操 作的方法、用于模拟陆地钻机起钻和下钻操作的方法、用于模拟陆地钻机钻进操作的方法 以及用于模拟陆地钻机事故应急操作的方法。
[0338] 其中用于模拟陆地钻机钻进井架/底座的起升/下放操作的方法主要模拟了钻机 安装过程中的井架的起升下放操作，以及底座的起升下放操作，要求培训学员正确掌握对 应操作步骤以及安全要求，做到平稳安全的完成对应操作，其具体包括以下操作步骤，：
[0339] (1)井架起升操作步骤：如附图8所示，开始作业，操作绞车并缓慢绷紧起升大绳， 在提升井架预定高度，优选为〇. 2米后，进行首次检查，然后下放井架至坐稳于支架上，再 将井架提升至预定高度，优选为〇. 2米后，进行二次检查，然后下放井架至坐稳于支架上， 两次检查均合格后，正式起升井架，首先起升井架至与地面呈60度角，操作液压缓冲油缸， 伸出预定长度，优选为〇. 48米，保持一定时间后，再起升井架至与地面呈大约80度角，操作 液压缓冲油缸回收至原始位置，以使井架依靠自重缓慢靠稳于人字架上，待井架立直后，打 上U型卡，结束作业；
[0340] (2)底座起升操作步骤：如附图9所示，开始作业，起升底座人字架，在底座人字架 下端打入销轴后拆掉上座与基座间销轴，当起升底座至上座离开基座预定高度，优选为〇. 2 米后，进行安全检查，然后下放上座，至将上座坐稳于基座上，检查合格后，正式起升底座， 在起升底座过程中，操作液压缓冲油缸伸出预定长度，优选为〇. 6米，当上座与地面呈大约 80度角时，操作液压缓冲油缸缩回，使上座依靠自重缓慢坐稳于底座人字架上，在上座与底 座人字架上端打入销轴，结束作业；
[0341] (3)底座下放操作步骤：如附图10所示，开始作业，拆掉上座与底座人字架上端的 销轴，利用缓冲油缸，将上座推离垂直位置，使上座依靠自身重力不断下降，控制下降速度， 使上座坐稳在基座上，在上座与基座间穿入销轴，然后拆掉底座人字架下端销轴，利用绞车 缓慢下放底座人字架到初始位置，结束作业；
[0342] (4)井架下放操作步骤：如附图11所示，开始作业，首先拆掉人字架与井架之间的 U型卡，利用缓冲油缸，将井架推离垂直位置，使井架依靠自身重力不断下降，当井架下降至 预定高度，优选为〇. 5米时，刹车停留5分钟后，再缓慢下放至井架坐稳于支架上，结束作 业。
[0343] 其中用于模拟陆地钻机起钻和下钻操作的方法，主要模拟了起钻和下钻的工艺过 程，要求培训学员正确掌握起下钻的工艺流程，做到平稳起下钻，其具体包括以下操作步 骤：
[0344] (1)正常下钻操作步骤：如附图12所示，开始作业，首先起控吊卡，使吊环前倾， 摆立柱，按下吊环中位钮后上提钻具，摆到井口，然后上扣，上提再移开吊卡，实现钻具的下 放，装上井口卡瓦，压下绞车离合器，摘开吊卡，判断是否继续下钻，如果是，则返回起控吊 卡，如果否，则结束本次作业；
[0345] (2)下钻遇阻操作步骤：如附图13所示，开始作业，在正常下钻过程中，如果遇阻， 则接通顶驱，冲阻划眼后结束本次作业，否则未遇阻则返回正常下钻操作；
[0346] (3)正常起钻操作步骤：如附图14所示，开始作业，首先开启计量泵，关闭吊卡后 上提钻具，移开井口卡瓦，再提升钻具，将卡瓦移动到井口后，卸扣后卸下立柱，判断是否起 钻，如果继续起钻则返回开始作业，否则结束本次作业；
[0347] (4)起钻遇卡操作步骤：如附图15所示，开始作业，在正常起钻过程中，如果遇卡， 则接通顶驱，循环解卡，倒划眼，结束本次作业，如果未遇卡则返回正常起钻。
[0348] 其中用于模拟陆地钻机钻进操作的方法，主要模拟了典型钻井工况，要求培训学 员正确掌握钻进工艺流程，做到均匀钻进。同时掌握复杂地层的钻进技术，其具体包括以下 操作步骤：
[0349] (1)正常钻进接立柱操作步骤：如附图16所示，开始作业，循环泥浆，轻压跑合后 正常钻进，卸下顶驱后接立柱，摘开吊卡结束作业；
[0350] (2)憋跳下的钻进操作步骤：如附图17所示，开始作业，正常钻进，如果未出现憋 跳则正常钻进，如果出现憋跳则上提钻柱，改变转速，钻压，下放钻进，如果憋跳未减弱，则 返回至上提钻柱，循环至憋跳减弱，然后对憋跳段划眼，结束作业；
[0351] (3)高压地层的钻进操作步骤：如附图18所示，开始作业，循环泥衆，正常钻进，如 果未出现溢流则正常钻进，如果出现溢流则加大泥浆密度后，继续钻机，最后结束作业：
[0352] (4)低压地层的钻进操作步骤：如附图19所示，开始作业，循环泥衆，正常钻进，如 果未出现泥浆漏失，则继续正常钻进，如果出现泥浆漏失则加大泥浆粘度后，继续钻进，最 后结束作业。
[0353] 其中用于模拟陆地钻机事故应急操作的方法，主要模拟了钻井过程中常见的故障 及复杂情况例如主控软件产生事故，要求培训学员通过模拟器反应出的现象例如各种仪表 的变化来判断事故类型，并正确处理事故，其具体包括以下操作步骤：
[0354] (1)粘附卡钻操作步骤：如附图20所示，开始作业，起钻柱，判断绞车刹车是否 有故障，若没有故障则继续起钻柱，若有故障则尝试地上提和下放钻具，接上顶驱后再上 提，下放钻具两次，然后开顶驱转动，上提下放后一次解卡完毕，再使顶驱停止转动，结束作 业；
[0355] (2)沉纱卡钻操作步骤：如附图21所示，开始作业，正常起钻，判断是否沉纱卡钻， 如果没有则返回正常起钻，如果沉纱卡钻则活动钻具，接通顶驱，小排量的循环泥浆，判断 泵压是否正常，如果不正常则返回循环泥浆，如果泵压正常则大排量循环泥浆，最后结束作 业；
[0356] (3)泥包卡钻操作步骤：如附图22所示，开始作业，轻压跑合，正常钻进，判断是否 泥包卡钻，如果没有则返回正常起钻，如果泥包卡钻则加大循环泥浆的排量，高速划眼，调 整泥浆的性能后继续钻进，最后结束作业；
[0357] (4)公锥打捞操作步骤：如附图23所示，开始作业，冲洗鱼头，下探落鱼，判断是否 探到，若没有探到，则返回继续下探，若谈到，则引扣，造扣，试提钻柱，提出落鱼，最后结束 作业；
[0358] (5)落物磨铣操作步骤：如附图24所示，开始作业，冲洗井底，磨铣2次后，继续磨 铣直到磨鞋破损后，结束作业。
[0359] 上述方法具有以下优点：实现了高度仿真的顶部驱动钻进模拟，增强了教学培训 现场感，缩短了培训周期，提高了培训效果，降低了培训成本。
[0360] 陆地钻机安装操作模拟系统还包括钻机虚拟装配系统，所述虚拟装配系统通过数 据传输互动的方式来进行安装模拟，所述虚拟装配系统包括顺序选择模块、位置选择模块 以及装配过程展示模块；其中顺序选择模块中包括：用于存储钻机各部件的图片信息的数 据阵列，其中数据阵列中为每个部件赋予一个物品编号以及正确的安装项，一个用以显示 相关物体的对应物体项以及实时地将执行步骤发给展示模块的步骤数项；用于用户确定输 入的按钮，按钮与位置选择模块进行通信；在进行安装时，系统内产生出当前分数以及应该 进行装配的物品编号，通过按钮来判断用户是否进行确定输入以判断用户选择的装配顺序 是否正确，具体为：假设在当前分数为1时，用户选择的部件的物品编号部位1且按了确定 按钮时，需要对其进行提示，外显闪出一个顺序选择错误的文字信息，否则，在选择正确时 就将物品编号传到至位置选择模块。
[0361] 在位置选择模块中，其接受来自顺序选择模块所输入的数据，根据其输入的数据 物体编号来生成3个选择位并将其创建为一个阵列，阵列的第一列为物体编号，第二列为3 个透明物体的组，第三列为该物体本身，第4列