率、良好的钻孔定向控制等。此外，这个一致水平允许底部钻孔钻井组件中各个井下钻孔工具的可靠性和寿命的最大化(波动机械和压力负荷加速部件的磨损和疲劳)。
[0043]当钻井时，钻头具有许多激发和负荷来源。这些源可造成钻头速度波动、钻头振动、钻头被迫过度进入地层中且在一些情况中钻头实际上弹出孔底。钻压的施加(通过松开钻机悬重)可以是激发和负荷的来源。可以存在许多来源，其会负面影响钻头和地层相互作用的方面。举例来说，施加在地面的一些重量有时不会传输到钻头，因为钻柱和底部钻孔组件接触套管和孔壁，造成实质性的摩擦损失。钻柱接着可突然“自由脱落”造成其余先前悬挂的重量突然转移到钻头，且造成重反作用力负荷被施加到底部钻孔钻井组件中的工具(内部和外壳)。这种来源的另一实例涉及地面的扭矩施加。有时并非全部扭矩被传输到钻头。钻柱可随后被释放，使得高扭转负荷可突然施加到底部钻孔钻井组件中的工具。
[0044]激发和负荷来源的另一实例涉及浮动半潜式钻机和钻井船。在这些操作中，给钻头施加一致重量是通过使用波升沉补偿来进行。然而，这些补偿通常不是100%有效且恶劣的天气还会超过其能力。施加在钻头的重量明显波动，其会在进行更精确的定向控制钻井操作时造成更大困难。在一些情况中，钻头实际上可升离底部。
[0045]上述情况通常无法在地面由定向钻井员观测到。实施方案可处理相关数据。通过图形和数字表示，实施方案可只是钻头旋转和钻井马达/旋转导向工具输出扭矩和RPM特性的波动。这个数据的分组显示先前在现场钻台定向钻井过程中尚不可用。实施方案还允许从记录的井数据详细考虑这些事件并且建立突发事故。一些实施方案适用于旋转钻井组件，其中底部钻孔钻井组件(诸如旋转导向钻井组件)中不存在钻井马达。
[0046]直到现在关于定向钻井过程可用的数据对于处于一个位置的实时定向钻井员尚不可用。此外，传统技术的定向钻井员已经需要显著的设想水平且理想地已经包括专家而不是没有出现在钻台上的定向钻井人员的解释和输入。当井下钻井工具的电子仪器继续发展时，可增加井下可用的数据量，定向钻井过程可进行得更高效且有效。
[0047]实施方案提供了一起显示动态数字和图形数据的中央平台。除了显示由井下工具内包含的传感器产生的数据之外，实施方案可提供共同显示传感器数据连同最近发展和进一步发展的切割边缘定向钻井工程模型数据。此外，实施方案可解释和提供井下事件的动态指示，其必须产生数据否则无法由定向钻井员在钻台处注意到(例如，钻井马达/旋转导向工具微失速、井下振动和钻头粘滑等)。
[0048]实施方案还可处理数据并根据钻井系统的总效率为定向钻井员显示施加到井下工具的负荷水平、机械负荷，诸如特定井下工具的疲劳倾向和估计可靠性。这实际上基于动态数字数据(传感器和建模数据)、动态图形和在设备可靠性方面的估计或预期(基于经验知识、测力计测试数据和工程设计数据)为定向钻井员提供了对整个定向钻井过程的更详尽图片和理解。可基于由实施方案处理的传感器数据输入而直接从地面和井下传感器且从建模数据获得数据。所述处理可基于从测力计测试获得的数据且通过钻井行业和经典工程理论。实施方案根据井下钻井组件的定向钻井行为和井下钻井设备可靠性两方面提供了动态图形和数字估计或预期。
[0049]许多定向钻井应用的重要部件是最佳应用井下钻井马达和旋转导向工具。实施方案可根据跨过马达的操作压力差和由钻柱施加到旋转导向工具的负荷来提供操作中钻井马达和旋转导向工具的动态图形和数字表示。另外，实施方案可提供动态钻井马达/旋转导向工具输入/输出性能图表而有助于定向钻井员的感知和决策。
[0050]实施方案允许动向钻井操作的钻井马达/旋转导向工具操作压力差的实时表示。按照惯例，定向钻井员不得不引用相对于钻台上的动态井底压力值的钻台上悬立管压力值。接着钻井员可推断所得压力差并且根据马达/工具输出扭矩和马达/工具RPM(如施加到钻头)设想这个结果。实施方案通过动态性能图表和数字表示来示出这些压力差以及所得扭矩和RPM。在一些实施方案中，实时表示(如描述)可相对于井场在本地以及远程地显不O
[0051 ] 一些实施方案可允许模拟定向井下钻井操作。一些实施方案通过允许模拟器操作人员看到并控制其施加的实时马达/工具操作参数而有助于理解井下钻井马达/旋转导向工具的功能。模拟器操作人员可从各种类型的钻井条件进行选择，可控制钻压(WOB)、流速、钻柱旋转速度。此外，操作人员可同时看到跨过马达/工具的所得压力差。
[0052]模拟器操作人员可在马达/工具的性能图表上看到所得马达或旋转导向工具输出扭矩和每分钟转数(RPM)图。在一些实施方案中，模拟器操作人员还可看到转子在定子中旋转/旋动的动画截面图表，并且看到定子因施加钻柱旋转(为了便于查看，以1:1的速度比或速度按规定比例缩小)而旋转。操作人员还可看到马达/工具失速，可感应到马达/工具中产生多少负荷，可看到模拟弹性体加热和组块，且可给予这对整个马达/工具可靠性的影响的指示。
[0053]一些实施方案允许操作人员选择最佳钻井参数和特定钻井条件的目标以及调整过程来提供输入对输出的有效均衡的工作系统。在一些实施方案中，一旦已经实现和保持控制，那么系统可规划出什么实际寿命结果应该是低于50个小时运行或超过50个、100个、150个或200个小时的运行。使用一些实施方案，促进模拟器操作人员了解高速率穿透(ROP)和在高马大或旋转导向工具负荷下的操作应被认为对潜在工具面控制/发生失速的问题以及对应的降低可靠性和寿命的问题不利。
[0054]在一些实施方案中，由系统和操作人员根据针对特定应用中的钻井进度/时间、钻井条件等估量问题指示而关于问题情况回答的问题会产生问题情况。技术手册的相关部分中存在的问题情况可通过超链接引用即，操作人员造成马达/工具失速且其链接到手册中关于“失速”的项目)。
[0055]在一些实施方案中，模拟器可包括竞争用户模式。对于“竞争用户”模式，存在得分系统选项和阶段排名表。可选择不同目标设置(即，尽可能有效/可靠地钻入预设进度，或钻入有限进度直到预期工具问题或降低的工具磨损/效率/可靠性造成操作被停止)。可获得得分，其可链接到许多参数中的一个或多个。参数可包括以下一个或多个:
[0056].在用户选择的钻井状况下选择的操作设置
[0057].维持操作参数使得确保马达/工具的可靠性等
[0058].ROP/钻井进度
[0059].发生失速的次数
[0060].对失速状况的反应
[0061]?对发生的各种问题的反应
[0062].在模拟器阶段期间整个过程的效率
[0063]模拟器可允许许多输入和输出。关于输入，模拟器可允许以下一个或多个配置:
[0064].马达或旋转导向工具的尺寸和类型(例如，工具的外径)
[0065].工具的尺寸和类型(例如，马达、旋转导向工具、可调测量稳定器等)
[0066].定子弹性体类型:高温/低温
[0067].转子/定子在表面的配合:高/低尺寸/间隙的压力/尺寸
[0068].转子喷嘴安装？是/否(允许用户参考手册的计算图表)改变尺寸？
[0069].马达玩去外壳的角度设置
[0070].马达轴套稳定计
[0071].钻柱稳定计
[0072]用于模拟器的其它输入可包括以下一个或多个:
[0073].一般地层类型，称为I到5 (软地层到硬地层)
[0074]?钻柱在地层中？:是/否
[0075].钻头类型:滚筒式圆锥形/roc/菱形
[0076].钻头直径
[0077].钻头规
[0078].钻头制造商详情/序列号
[0079].钻头侵入评级:
[0080]?钻头眼:数量/尺寸
[0081].泥浆类型:油基、水基、仿油基
[0082]用于模拟器的其它输入可包括以下一个或多个:
[0083].最大 WOB
[0084].最小/最大流速
[0085].最大钻柱旋转速度
[0086]?最小可接受的ROP
[0087].最大 ROP
[0088].最大操作压力差
[0089].马达/工具的最大反作用扭矩
[0090].井下操作温度
[0091]?地表温度
[0092]?轴向振动水平
[0093].横向振动水平
[0094].扭振级别
[0095]一些实时操作人员控制输入可包括以下一个或多个:
[0096].钻井泥浆流速(GPM)
[0097].钻柱旋转速度(RPM)
[0098].钻压(KLbs)
[0099].方位
[0100].倾斜角
[0101]在一些实施方案中，模拟器可允许不同图形和数字输出，其可包括以下一个或多个:
[0102]?随着移动应用的十字线的马达/工具RPM/扭矩/马力性能图表(性能图表指示进入过渡区和失速区)
[0103].示出转子旋转和旋动的电源单元转子/定子的动画截面图
[0104].指示进入过渡区和失速区的马达/工具压力差表
[0105].电源单元转子/定子的可能的动画纵向截面图，其示出在转子与定子之间的钻井泥浆(转子旋转且流体腔移动)，(其还可包括整个马达/工具的图，即，示出输送单元上以及通过驱动轴/轴承组件的流体流量)。
[0106].钻柱RPM、泥浆泵GPM和WOB控制器
[0107].马达/工具输出RPM和输出扭矩
[0108].实际钻头RPM(钻柱RPM+马达/工具输出RPM，使工具/马达体积无效等)
[0109].实际、最小、最大和平均ROP指示器
[0110]?总效率/可靠性指示器
[0111]?失速事件指示器
[0112].对事件指示器的当前和整体响应(进行这种全或微失速项目的程序、钻柱、钻头泥包等)
[0113]?并入的各种警报声
[0114]其它图形和数字输出可包括以下一个或多个:
[0115].因井下温度改变的转子/定子合适度
[0116].弹性体温度指示器
[0117].定子温度/损坏倾向(对破裂、撕裂、结块的警报)chunking)
[0118]?累计钻井进度
[0119]?突发和整体ROP
[0120].反作用力扭矩
[0121].档位指示器的数量(微和全)
[0122]?对失速状况的反应时间
[0123].在模拟器阶段/连接到可靠性指示器期间整个过程的效率
[0124]在一些实施方案中，其它图形和数字输出可包括以下一个或多个:
[0125]?最大 WOB
[0126].最小/最大流速
[0127]?钻头回转输出
[0128]?轴向振动水平
[0129]?横向振动水平
[0130].扭振级别
[0131]在一些实施方案中，其它图形和数字输出可包括以下一个或多个:
[0132].实时转子/定子截面动画
[0133]?模拟式立管压力表动画
[0134].互动用户控件:GPM、W0B、钻柱旋转速度
[0135].失速指示器、微失速指示器
[0136]?用户屏幕指示器:
[0137]WOB
[0138]流速(最小/最大)
[0139]钻柱RPM (最大)
[0140]马达/工具差力压
[0141]马达/工具扭矩
[0142]马达/工具输出RPM
[0143]实际钻头RPM(钻柱和马达)
[0144]微失速事件
[0145]发生全失速<