基于井下钻具工具面动态控制的顶驱式钻机系统及钻井方法

本发明涉及一种基于井下钻具工具面动态控制的顶驱式钻机系统及钻井方法，该钻机系统包括动态控制系统和钻井系统；动态控制系统包括动态测量子系统、反馈控制子系统、用户交互子系统和执行子系统；用户通过用户交互子系统输入钻具信息、钻井液信息、地层信息和控制策略，反馈控制子系统根据接收到的钻具信息、钻井液信息和地层信息，建立钻井系统的多体动力学模型，动态测量子系统测量钻井过程中钻井系统的各项信息，并将这些信息传递给反馈控制子系统；反馈控制子系统判断井下钻具工具面是否超出设定的阈值，并通过多体动力学仿真计算顶驱所需的转动角度、游车的位置和泥浆泵泵速，驱动顶驱、游车和泥浆泵动作，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。