CN110799728A - 井建设通信与控制 - Google Patents

Abstract

本公开提供了与通信地耦合到网络的处理系统相关的设备和方法。所述处理系统包括处理器和包含计算机程序代码的存储器。所述处理系统能够操作以接收从装备控制器或子系统通过所述网络传输的存在通知消息，所述装备控制器或子系统能够操作以控制井建设系统的装备。所述处理系统还能够操作以在所述装备控制器或子系统被授权通过所述网络进行通信时，响应于接收所述存在通知消息，基于与所述装备控制器或子系统相关的标识来实例化对象。所述处理系统还能够操作以使用所述对象来转换所述装备控制器或子系统与所述网络的公共数据总线之间的通信。

Description

井建设通信与控制

相关申请的交叉引用

本文档基于2017年6月13日提交的美国申请序列号15/621,180并且要求其优先权，该申请的全部内容以引用方式并入本文。

背景技术

在油气井的钻探中，使用钻机来形成井，方式是将井眼钻入地层中以到达油气沉积物(例如，碳氢化合物沉积物)。在钻井过程中，随着井眼深度的增加，钻柱的长度和重量也会增加。钻柱可包括钻杆区段、井底钻具组合以及用于形成井的其他工具。随着井眼深度的增加，可以通过增加钻杆的附加区段来增加钻柱的长度。钻机的各种部件可以用于将钻柱推进到地层中。

发明内容

提供本发明内容是为了介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的概念选择。本发明内容既不意在识别所要求保护主题的必不可少的特征，也不意在用来帮助限制所要求保护主题的范围。

本公开介绍了一种设备，该设备包括通信地耦合到网络的处理系统。该处理系统包括处理器和包含计算机程序代码的存储器。该处理系统能够操作以接收从装备控制器或子系统通过网络传输的存在通知消息，该装备控制器或子系统能够操作以控制井建设系统的装备。该处理系统还能够操作以在装备控制器或子系统被授权通过网络进行通信时，响应于接收存在通知消息，基于与装备控制器或子系统相关的标识来实例化对象。该处理系统还能够操作以使用对象来转换装备控制器或子系统与网络的公共数据总线之间的通信。

本公开还介绍了一种方法，该方法包括将装备控制器或子系统物理地连接至现有网络。该装备控制器或子系统能够操作以控制井建设系统的装备。该方法还包括通过与装备控制器或子系统相关的现有网络传输存在通知消息。该方法还包括经由包括处理器和包含计算机程序代码的存储器的处理系统：(i)响应于接收存在通知消息，确定与装备控制器或子系统相关的标识，并且确定装备控制器或子系统是否被授权通过现有网络进行通信；(ii)当装备控制器或子系统被授权通过现有网络进行通信时，基于标识来实例化对象；(iii)使用实例化的对象来转换现有网络与装备控制器或子系统之间的通信；以及(iv)在现有网络与装备控制器或子系统之间传输经转换的通信。

本公开还介绍了一种方法，该方法包括操作具有处理器和包含计算机程序代码的存储器的处理系统。对该处理系统进行操作包括接收与连接至该处理系统的网络的装备控制器或子系统相关的存在通知消息。该装备控制器或子系统能够操作以控制井建设系统的装备。对该处理系统进行操作还包括响应于接收存在通知消息，确定与装备控制器或子系统相关的标识。对该处理系统进行操作还包括基于标识来实例化对象，使用实例化的对象来转换网络的公共数据总线与装备控制器或子系统之间的通信，以及传送经转换的通信。

本公开的这些和附加方面在以下描述中阐述，并且/或者可以由本领域的普通技术人员通过阅读本文的材料和/或实践本文描述的原理来获知。本公开的至少一些方面可以经由所附权利要求中所述的装置来实现。

附图说明

当结合附图来阅读以下详细说明时可以理解本公开。应强调的是，根据行业中的标准惯例，各种特征未必按比例绘制。事实上，为了论述清楚起见，各种特征的尺寸可任意放大或缩小。

图1是根据本公开的一个或多个方面的设备的示例实现方式的至少一部分的示意图。

图2是根据本公开的一个或多个方面的设备的示例实现方式的至少一部分的示意图。

图3是根据本公开的一个或多个方面的设备的示例实现方式的至少一部分的示意图。

图4是根据本公开的一个或多个方面的方法的示例实现方式的至少一部分的流程图。

图5是根据本公开的一个或多个方面的方法的示例实现方式的至少一部分的流程图。

图6是根据本公开的一个或多个方面的方法的示例实现方式的至少一部分的流程图。

图7是根据本公开的一个或多个方面的设备的示例实现方式的至少一部分的示意图。

图8是根据本公开的一个或多个方面的设备的示例实现方式的至少一部分的示意图。

具体实施方式

应当理解，以下公开提供许多不同的实施方案或示例以用于实现各种实施方案的不同特征。以下描述了部件和布置的具体示例以简化本公开。当然，这些具体示例仅仅是一些例子，而并非旨在进行限制。另外，本公开可以在各种示例中重复附图标号和/或字母。这种重复是为了简单明了，并且本身并非指示所讨论的各种实施方案和/或配置之间的关系。

根据本公开的一个或多个方面的系统和方法和/或过程可以结合井场处的井建设来使用或执行，所述井建设为诸如建设井眼以从地层获得烃(例如，石油和/或天然气)，包括钻探井眼。例如，可以在石油和天然气行业中钻探井眼的上下文中描述本公开的一些方面，但是本公开的一个或多个方面也可以或替代地在其他系统中使用。用于建设井场的各种子系统可以具有通信地耦合到一个或多个装备控制器(EC)的传感器和/或可控部件。EC可以包括可编程逻辑控制器(PLC)、工业计算机、基于个人计算机的控制器、软PLC等，和/或被配置并且能够操作以(1)执行对环境状态的感测和/或(2)控制装备的示例控制器。传感器和各种其他部件可以将传感器数据和/或状态数据传输至EC，并且可控部件可以从EC接收命令以控制可控部件的操作。本文公开的一个或多个方面可以允许不同子系统的EC之间通过虚拟网络和/或公共数据总线通信。传感器数据和/或状态数据可以通过虚拟网络和公共数据总线在不同子系统的EC之间传送。另外，经协调的控制器可以实现控制逻辑以通过虚拟网络和公共数据总线向各种EC发布命令，从而控制一个或多个可控部件的操作。示例实现方式的附加细节在下面描述。本领域的普通技术人员将容易理解，本文公开的系统和方法和/或过程的一个或多个方面可以在其他上下文中使用，包括其他系统。

图1是根据本公开的一个或多个方面的井建设系统100的示例实现方式的至少一部分的示意图，该井建设系统能够操作以在井场处将井眼104钻入地下地层102中。钻柱106穿透井眼104并且包括井底钻具组合(BHA)108，该井底钻具组合包括或机械地且液压地联接到钻头110。井建设系统100包括从竖立在井眼104上方的钻台112延伸的桅形井架114(该桅形井架的一部分在图1中示出)。顶部驱动器116悬挂在桅形井架114上，并且可拆卸地、机械地且液压地联接到钻柱106。当将钻柱106推进到地层102中以形成井眼104时，顶部驱动器116提供旋转力(例如，扭矩)以驱动钻柱106的旋转移动。

顶部驱动器116经由提升装备悬挂在桅形井架114上。该提升装备包括游车118，该游车带有用于将游车118机械地联接到顶部驱动器116的钩或其他装置120。该提升装备还包括附接到桅形井架114的天车122、锚固到钻台112上并且包括滚筒125的绞车124、附接到钻台112的死绳锚固器126，以及钻井缆线128，该钻井缆线从死绳锚固器126延伸，围绕天车122和游车118并且到达绞车124，在该绞车中，多余的长度围绕滚筒125绕线。钻井缆线128的从死绳锚固器126延伸到天车122的部分被称为死绳130(该死绳的一部分在图1中以虚线示出)。

天车122和游车118共同包括带轮系统或滑轮系统，钻井缆线128围绕该带轮系统或滑轮系统缚紧。绞车124包括滚筒125和引擎、马达或其他原动机(未示出)。绞车124还可以包括控制系统和/或一个或多个制动器，诸如机械制动器(例如，盘式制动器)、电动制动器等，但是原动机和/或控制系统可以替代地提供制动功能。绞车124的原动机驱动滚筒125旋转并且卷入钻井缆线128，这使得游车118和顶部驱动器116向上移动离开钻台112。绞车124可以使用原动机和控制系统通过滚筒125的受控旋转将钻井缆线128放出，并且/或者通过(例如，用离合器)使原动机脱离接合以及使一个或多个制动器脱离接合和/或操作一个或多个制动器来控制钻井缆线128的释放。从绞车124放出钻井缆线128使得游车118和顶部驱动器116朝钻台112向下移动。

本公开范围内的实现方式包括如图1中所示的陆基钻机，以及海上实现方式。在海上实现方式中，除其他可能的附加部件外，提升装备还可以包括在桅形井架114和天车122之间和/或在游车118和钩120之间的运动或升沉补偿器。

顶部驱动器116包括驱动轴132、带有吊卡136的管道处理组件134，以及图1中未示出的各种其他部件，诸如原动机和抓斗。钻柱106机械地联接到驱动轴132(例如，在钻柱106与驱动轴132之间具有或不具有保护接头)。原动机诸如通过齿轮箱或变速器来驱动驱动轴132，以旋转驱动轴132，并从而使钻柱106旋转。管道处理组件134和吊卡136允许顶部驱动器116处理未机械地联接到驱动轴132的管件(例如，钻杆和/或套管的单、双或三个立根)。抓斗包括在对管件与驱动轴132的连接进行上扣和/或卸扣时夹紧管件的夹具。引导系统(例如，辊、齿条和小齿轮元件和/或其他机构)可以包括固定在桅形井架114上或与其体形成的引导件140，以及与顶部驱动器116一体形成或以其他方式与该顶部驱动器一起沿引导件140上下移动的滑车138。该引导系统可提供扭矩反作用力，诸如用于防止原动机正在旋转驱动轴132时顶部驱动器116旋转。该引导系统还可以或替代地帮助保持顶部驱动器116与钻台112中钻柱106延伸穿过的开口113对准。

钻井液循环系统将油基泥浆(OBM)、水基泥浆(WBM)和/或其他钻井液循环到钻头110。泵142通过例如排出管线144、立管146和软管148将钻井液递送到顶部驱动器116的端口150。然后，钻井液通过钻柱106被引导至钻头110，接着经由钻头110中的端口进入井眼104。然后，钻井液向上循环通过限定在钻柱106的外部与井眼104的壁(或者，如果适用，安装在井眼104中的套管的壁)之间的环空152。以这种方式，当循环钻井液时，钻井液润滑钻头110并且将地层钻屑带到地面。

在地面上，可以处理钻井液以进行再循环。例如，钻井液可以流过防喷器154和喇叭口短节156，该喇叭口短节将钻井液转移到回流管线158。该回流管线158可以将钻井液引导至振动筛160，该振动筛从钻井液中至少移除大的地层钻屑。钻井液然后可以被引导至修理用装备162，诸如可以从钻井液中移除气体和/或较细的地层钻屑。修理用装备162可以包括除泥器、除砂器、除气器和/或其他部件。

在由修理用装备162进行处理之后，钻井液可以被输送到一个或多个泥浆罐164。中间泥浆罐还可以用于在振动筛160和/或各种修理用装备162之前和/或之后保持钻井液。一个或多个泥浆罐164可以包括搅拌器，以帮助保持包含在其中的钻井液的均匀性(例如，均一性)。漏斗(未示出)可以设置在一个或多个泥浆罐164和泵142之间的流管线中，以将添加剂诸如苛性钠分散在钻井液中。

猫道166可以用于将管件从地表输送到钻台112。猫道166具有水平部分167和在水平部分167和钻台112之间延伸的倾斜部分168。滑动件169可以被定位在猫道166的水平部分和倾斜部分中的凹槽和/或其他对准装置中。滑动件169可以由绳索、链条、皮带和/或其他滑轮系统(未示出)沿凹槽驱动，从而将管件向上推动到猫道166的倾斜部分168至钻台112处或附近的位置，以便随后由顶部驱动器116的吊卡136和/或其他管道处理装置进行接合。然而，用于将管件从地面运输到钻台112的其他装置也在本公开的范围内。一个或多个管架(未示出)还可以邻接猫道166的水平部分167，并且可以包括管件递送单元和/或其他装置或与其结合操作，以便以机械化和/或自动化方式将管件转移到猫道166的水平部分167。

铁钻工170也被设置在钻台112上。铁钻工170包括旋转系统172和扭矩扳手，该扭矩扳手包括下部抓具174和上部抓具176。铁钻工170可移动(例如，以平移移动178的方式)以接近钻柱106(例如，用于对钻柱106的连接进行上扣和/或卸扣)，并且移动脱离钻柱106。旋转系统172施加低扭矩旋转以使钻柱106的管件之间的螺纹连接螺纹地接合或脱离接合，并且扭矩扳手施加较高的扭矩以最终对螺纹连接进行上扣或最初对螺纹连接进行卸扣。

手动的、机械的和/或自动化的卡瓦180也被设置在钻台112上和/或之中。钻柱106延伸穿过卡瓦180。在卡瓦180的机械和/或自动化实现方式中，卡瓦180可以在打开位置和闭合位置之间致动。在打开位置，卡瓦180允许钻柱106推进穿过卡瓦180。在闭合位置，卡瓦180夹紧钻柱106以防止钻柱106的推进，包括用足够的力来支撑悬挂在井眼104中的钻柱106的重量。

为了形成井眼104(例如，打孔)，提升装备下放顶部驱动器116，并且因此下放悬挂在顶部驱动器116上的钻柱106，同时顶部驱动器116旋转钻柱106。在该钻柱106的该推进期间，卡瓦180处于打开位置，并且铁钻工170脱离钻柱106。当对顶部驱动器116上扣的钻柱106中的管件的上端靠近卡瓦180时，提升装备停止顶部驱动器116的向下移动，顶部驱动器116停止旋转钻柱106，并且卡瓦180闭合以夹紧钻柱106。顶部驱动器116的抓斗夹紧对驱动轴132上扣的管件的上部部分。经由顶部驱动器116的原动机的操作来驱动驱动轴132，以对驱动轴132与钻柱106之间的连接进行卸扣。然后，顶部驱动器116的抓斗释放钻柱106的管件，并且提升装备将顶部驱动器116升高，使其脱离从卡瓦180向上延伸的钻柱106的“残端”。

顶部驱动器116的吊卡136然后经由猫道166的操作远离钻柱106朝向上延伸穿过钻台112的另一个管件枢转。然后操作吊卡136和提升装备以用吊卡136抓紧附加管件。然后，提升装备将附加管件升高，然后吊卡136和提升装备被操作以对准并且下放附加管件的底端以靠近残端的上端。

铁钻工170朝钻柱106移动178，并且下部抓具174夹紧在钻柱106的残端上。然后，旋转系统172旋转悬挂的管件，以使螺纹(例如，公)连接器与螺纹(例如，母)连接器在残端的顶端处接合。此类旋转一直持续到达到预先确定的扭矩、旋转次数、附加管件相对于残端的竖直移位和/或其他操作参数。然后，上部抓具176以足以完成对与残端的连接上扣的更大扭矩来夹紧并且旋转附加管件。以这种方式，附加管件成为钻柱106的一部分。然后，铁钻工170释放钻柱106，并且被移动178脱离钻柱106。

然后，顶部驱动器116的抓斗靠近钻柱106的上端抓紧钻柱106。驱动轴132被移动为与钻柱106的上端接触，并且经由原动机的操作而旋转，以对钻柱106与驱动轴132之间的连接进行上扣。抓斗然后释放钻柱106，并且卡瓦180被移动到打开位置。然后可以继续进行钻井。

图1还描绘了设置在钻台112上的管道处理操纵器(PHM)182和指梁184，但在本公开范围内的其他实现方式可以包括位于其他位置或被排除在外的PHM 182和指梁184中的一个或两者。指梁184提供管件194的储存(例如，临时储存)，使得PHM 182可以被操作以从指梁184而不是(或除此之外)从猫道166转移管件194，以在钻井或下钻操作期间包括在钻柱106中，并且类似地，用于在起钻操作期间将从钻柱106上移除的管件194转移到指梁184。

PHM 182包括臂和夹具186，这些臂和夹具可共同操作以抓紧并且夹紧在管件194上，同时PHM 182将管件194转移到和转移出钻柱106、指梁184和猫道166。PHM 182可围绕PHM 182的轴线沿至少一个平移方向188和/或旋转方向190移动。PHM 182的臂可以沿方向192延伸和回缩。

经由猫道166输送到钻台112的管件194(诸如用于随后由吊卡136和/或PHM 182转移到钻柱106和/或指梁184)可以为单接头和/或双接头或三接头立根，诸如可以在被馈送到猫道166上之前组装。在其他实现方式中，猫道166可以包括用于对多接头立根进行上扣/卸扣的装置。

这些多接头立根还可以经由顶部驱动器116、绞车124、吊卡136、猫道166、铁钻工170、卡瓦180和PHM 182中的两个或多个的配合操作进行上扣和/或卸扣。例如，猫道166可以定位第一接头(钻杆、套管等)以在钻台112上方或在另一取向上延伸，在该取向上接头可以被吊卡136抓紧。顶部驱动器116、绞车124和吊卡136然后可以配合来将第一接头转移到井眼104中，其中卡瓦180可以保持第一接头。猫道166然后可以定位将与第一接头上扣的第二接头。然后，顶部驱动器116、绞车124和吊卡136可以配合来转移第二接头，以靠近从卡瓦180向上延伸的第一接头的上端。然后，铁钻工170可以对第一接头和第二接头上扣以形成双立柱。然后，顶部驱动器116、绞车124、吊卡136和卡瓦180可以配合来将双立柱移动到井眼104中的更深处，并且卡瓦180可以保持该双立柱，使得第二接头的上端向上延伸。如果设想的钻井、下套管或其他操作将利用三立根，则猫道166然后可以定位第三接头以在钻台112上方延伸，然后顶部驱动器116、绞车124和吊卡136可以配合来转移第三接头以靠近从卡瓦180向上延伸的第二接头的上端。然后，铁钻工170可以对第二接头和第三接头上扣以形成三立根。然后，顶部驱动器116(或吊卡136)和绞车124可以配合来将双立根或三立根从井眼104中提升。然后，PHM182可以将立根从顶部驱动器116(或吊卡136)转移到指梁184，该立根可以在此储存直到被PHM 182回缩以进行钻井、下套管和/或其他操作。组装立根的过程通常可以与拆卸立根相反地进行。

功率分配中心196也位于井场处。功率分配中心196包括一个或多个发电机、一个或多个AC-DC功率转换器、一个或多个DC-AC功率逆变器、一个或多个液压系统、一个或多个气动系统等，或者它们的组合。功率分配中心196可以将AC和/或DC电功率分配给井建设系统100的各种马达、泵和其他部件。类似地，功率分配中心196可以将气动和/或液压功率分配到井建设系统100的各种部件。功率分配中心196的部件可以集中在井建设系统100中，或者可以分布在井建设系统100内的若干位置。

控制中心198也位于井场处。控制中心198容纳井建设系统100的网络的一个或多个处理系统。下面描述该井建设系统100的网络的细节。一般来讲，该井建设系统100的各种装备，诸如钻井液循环系统、提升装备、顶部驱动器116、PHM 182、猫道166等，可以具有各种传感器和控制器以监测和控制该装备的操作。另外，控制中心198可以从BHA 108的模块和/或部件接收有关地层和/或井下条件的信息。

BHA 108可以包括具有各种能力诸如测量、处理和存储信息的各种部件。BHA 108可以包括用于与控制中心198通信的遥测装置109。图1中所示的BHA 108被描绘为具有在某些模块中具有特定部件的模块化构造。然而，BHA 108可以是整体的，或者其选择部分可以是模块化的。其中的模块和/或部件可以以各种配置定位在BHA 108内。

例如，BHA 108可以包括一个或多个随钻测量(MWD)模块200，所述一个或多个MWD模块可以包括能够操作以测量井眼轨迹、井眼温度、井眼压力和/或其他示例特性的工具。BHA 108可以包括一个或多个随钻测井(LWD)模块202，所述一个或多个LWD模块可以包括能够操作以测量地层参数和/或流体特性，诸如电阻率、孔隙率、渗透率、声速、光密度、压力、温度和/或其他示例特性的工具。BHA108可以包括一个或多个随钻采样(SWD)模块204，用于通过BHA 108传送地层流体并且获得该地层流体的样本。一个或多个SWD模块204可以包括计量器、传感器、监测器和/或也可以用于井下采样和/或测试地层流体的其他装置。

本领域的普通技术人员将容易理解，除了图1中所示的示例之外，井建设系统可以包括比本文所述和/或附图中所示的更多、更少和/或不同的装备，但仍然可以在本公开的范围内。另外，本公开范围内的井建设系统的各种装备和/或系统可以包括比本文所述和/或附图中所示的更多、更少和/或不同的装备。例如，在本文中未描述和/或在附图中未示出的各种引擎、马达、液压系统、致动器、阀等可以被包括在也在本公开范围内的装备和/或系统的其他实现方式中。在本公开范围内的井建设系统也可以被实现为陆基钻机或海上钻机。

在本公开范围内的井建设系统的装备和/或系统可以经由陆基可移动车辆诸如卡车和/或拖车来转移。例如，桅形井架114、PHM 182(和相关联的框架)、绞车124、指梁184、功率分配中心196、控制中心198、泥浆罐164(以及相关联的泵142、振动筛160和修理用装备162)和猫道166等可以分别通过单独的卡车和拖车组合进行转移。一些装备和/或系统可以是可分拆的，以适应拖车上的转移。例如，桅形井架114、指梁184、猫道166和/或其他装备和/或系统可以是可伸缩的、可折叠的和/或以其他方式可分拆的。其他装备和/或系统可以通过其他技术可分拆，或者可以出于运输目的而分成子部件。

图2是根据本公开的一个或多个方面的能够操作以在井场处将井眼104钻入地下地层102中的井建设系统250的另一示例实现方式的至少一部分的示意图。所述部件中的一些部件和这些部件的操作分别在图1和图2的井建设系统100和250之间是共同的(如使用共同的附图标记所指示的)。因此，为了简洁起见，在此可以省略对共同部件的描述，但是本领域的普通技术人员将容易理解这些部件及其在图2的井建设系统250中的操作。

旋转接头256和方钻杆254经由提升装备悬挂在桅形井架114上。钩120与旋转接头256机械地联接，但是用于将游车118与旋转接头256联接的其他装置也在本公开的范围内。方钻杆254可拆卸地机械地联接到钻柱106。方钻杆旋转器在方钻杆254和旋转接头256之间，但未具体示出。方钻杆254延伸穿过开口253，穿过钻台112中的主补心(未具体示出)和与主补心和方钻杆254接合的方钻杆补心258。钻台112包括转盘，该转盘包括主补心和原动机。该转盘的原动机通过主补心和方钻杆补心258提供旋转力以驱动钻柱106的旋转移动以形成井眼104。

类似于以上关于图1所述，泵142通过例如排出管线144、立管146和软管148将钻井液递送到旋转接头256的端口257。然后，钻井液通过方钻杆254和钻柱106被引导至钻头110。

尽管未示出，但是可以使用大钳、猫头和/或旋转扳手或绞盘旋转系统来对管件的连接进行上扣和/或卸扣。绞盘旋转系统可以包括由绞盘驱动的链条、绳索等。该旋转扳手或绞盘旋转系统可以能够操作以施加低扭矩旋转，以对钻柱106的管件之间的螺纹连接进行上扣和/或卸扣。例如，通过绞盘旋转系统，人类钻工可以将链条缠绕在管件上，并且该链条由绞盘拉动以旋转管件而对连接进行上扣和/或卸扣。大钳和猫头可以用于施加更大的扭矩，以对连接进行上扣和/或卸扣。例如，人类钻工可以将大钳手动施加到管件，并且(诸如通过链条)机械地联接到大钳的猫头可以施加高扭矩以对螺纹连接进行上扣和/或卸扣。

当对连接进行上扣和/或卸扣时，可移动卡瓦可用于固定钻柱106。例如，人类操作者可以在钻柱106和钻台112和/或转盘的主补心之间放置卡瓦，以在上扣和/或卸扣期间将钻柱106悬挂在井眼104中。

为了形成井眼104(例如，打孔)，提升装备下放钻柱106，同时转盘的原动机经由主补心和方钻杆补心258旋转钻柱106。在钻柱106的该推进期间，从开口253移除可移除卡瓦，并且使大钳脱离钻柱106。当方钻杆254的上端靠近方钻杆补心258和/或钻台112时，提升装备停止方钻杆254的向下移动，并且转盘停止旋转钻柱106。该提升装备使方钻杆254升高，直到钻柱106的上端从主补心和/或钻台112突出，并且卡瓦被放置在钻柱106与主补心和/或钻台112之间的开口253中以夹紧钻柱106。当方钻杆254被升高时，方钻杆254底部的凸缘可以抓紧方钻杆补心258以使方钻杆补心258脱离主补心。例如，人类操作者然后可以使用大钳和猫头对方钻杆254和钻柱106之间的连接进行上扣和/或卸扣以施加高扭矩，并且转盘的原动机可以使钻柱106旋转以旋转脱离与方钻杆254的连接。

管件可以被定位成准备对方钻杆254和钻柱106进行上扣。例如，管件可以被手动地转移到钻台112中的小鼠洞。可以使用用于转移管件的其他方法和系统。

在钻柱106和方钻杆254之间的连接被卸扣的情况下，提升装备将方钻杆254操纵到使得能够对方钻杆254和穿过小鼠洞突出的管件之间的连接进行上扣的位置。然后，操作者可以通过利用方钻杆旋转器旋转方钻杆254并且使用大钳和猫头来对方钻杆254和管件之间的连接进行上扣。然后，提升装备将方钻杆254和附接的管件升高并且将其操纵到使得可以对附接的管件和钻柱106之间的连接进行上扣的位置。然后，操作者可以通过将大钳中的一者夹到管件上，用方钻杆旋转器使方钻杆254旋转，并且使用大钳和猫头来对管件与钻柱106之间的连接进行上扣。然后从开口253中移除卡瓦，并且通过提升装备下放钻柱106和方钻杆254，直到钻头110接合一个或多个地下地层102。方钻杆补心258接合主补心和方钻杆254。然后可以继续进行钻井。

功率分配中心196和控制中心198也在井场处，如上所述。控制中心198容纳井建设系统250的网络的一个或多个处理系统。下面描述井建设系统250的网络的细节。一般来讲，井建设系统250的各种装备，诸如钻井液循环系统、提升装备、转盘等，可以具有各种传感器和控制器以监测和控制该装备的操作。另外，控制中心198可以从BHA 108的模块和/或部件接收有关地层和/或井下条件的信息。如上所述，BHA 108可以包括具有各种能力诸如测量、处理和存储信息的各种部件。

本领域的普通技术人员将容易理解，井建设系统可以包括比本文所述和/或附图中所示的更多或更少的装备。另外，图2中所示的井建设系统250的示例实现方式的各种装备和/或系统可以包括更多或更少的装备。例如，在上文中未描述和/或在图2中未示出的各种引擎、马达、液压系统、致动器、阀等可以被包括在也在本公开范围内的装备和/或系统的其他实现方式中。

另外，图2的井建设系统250可以被实现为陆基钻机或海上钻机。图2的井建设系统250的一个或多个方面可以被结合在陆基钻机或海上钻机中，和/或从陆基钻机或海上钻机中省略。此类修改在本公开的范围内。

图2的井建设系统250的一个或多个装备和/或系统可以经由陆基可移动船诸如卡车和/或拖车来转移。例如，桅形井架114、绞车124、指梁184、功率分配中心196、控制中心198、泥浆罐164(以及相关联的泵142、振动筛160和修理用装备162)和/或其他示例可以分别通过单独的卡车和拖车组合来转移。一些装备和/或系统可以是可分拆的，以适应拖车上的转移。例如，桅形井架114、指梁184和/或其他装备和/或系统可以是可伸缩的、可折叠的和/或以其他方式可分拆的。其他装备和/或系统可以通过其他技术可分拆，或者可以出于运输目的而分成子部件。

图1和图2的井建设系统100和250分别示出了可以被结合在井建设系统中的各种示例装备和系统。各种其他示例井建设系统可以包括分别关于图1和图2的井建设系统100和250所述的装备和系统的另一种组合，并且可以省略一些装备和/或系统，和/或包括本文中未具体描述的附加装备和/或系统。此类井建设系统在本公开的范围内。

图3是根据本公开的一个或多个方面的运营网络300的示例实现方式的至少一部分的示意图。用于实现图3的运营网络300的物理网络可以具有网络拓扑，诸如总线拓扑、环形拓扑、星形拓扑和/或网状拓扑，以及也在本公开范围内的其他示例。运营网络300可以包括一个或多个处理系统，诸如一个或多个网络设备(如交换机或其他处理系统)，所述一个或多个处理系统被配置为实现各种虚拟网络，诸如虚拟局域网(VLAN)。另外，运营网络300可以包括一个或多个处理系统，诸如一个或多个网络设备(如交换机或其他处理系统)，所述一个或多个处理系统被配置有入侵检测系统(IDS)以监测整个运营网络300上的流量，诸如可以在各个虚拟网络中。IDS可以警告操作人员注意运营网络300上可能发生的潜在网络安全漏洞。

运营网络300包括配置管理器302，该配置管理器可以是在一个或多个处理系统(诸如一个或多个网络设备)上实例化并且可操作的软件程序。配置管理器302可以是用高级编程语言诸如C/C++等编写和编译的软件程序。如下面进一步详细描述的，配置管理器302能够操作以将通信从各种通信协议转换为通用通信协议，并且使转换为通用通信协议的通信可通过公共数据总线获得，反之亦然。该公共数据总线可以包括配置管理器302的应用程序接口(API)和/或在一个或多个处理系统上实现的公共数据虚拟网络(VN-DATA)，诸如交换机等网络设备。

配置管理器302可以具有用于对象的预定义的类，以实现通信的转换。在子系统的配置管理器302中的实例化对象可以用于根据由子系统实现的各个(可能不同的)通信协议从子系统接收通信，并且将该通信转换为公共协议，使得该公共协议在公共数据总线上可用，反之亦然。这些类可以在子系统级别(例如，钻井控制系统、钻井液循环系统、固井系统等)、装备级别(例如，顶部驱动器、绞车、钻井液泵等)和/或数据级别(例如，命令类型、传感器数据和/或状态数据)定义对象。因此，可以根据对象类的定义方式，为子系统、装备和/或数据类型的每个实例实例化对象。此外，这些类可以基于要由子系统实现的通信协议来定义对象。假设地，假定除了每个子系统实现不同的通信协议之外，两个子系统相同，则配置管理器302可以实例化来自基于不同通信协议定义的不同类的子系统的对象。可以在运营网络300建立时和/或通过动态地检测EC和/或子系统来实例化对象。

从下面的描述中将变得显而易见的是，使用配置管理器，诸如图3中的配置管理器302，例如可以允许子系统在井建设系统和相关联的通信装备中更简单的部署。用高级语言编译的软件程序的使用可以在部署附加的先前未定义的子系统时允许部署配置管理器的更新版本，这可以(例如，在向井建设系统添加装备/子系统时)减轻与配置管理器相关联的物理部件的部署。此外，当通过添加新的子系统使新数据变得可用时，可以通过软件更新来更新从配置管理器(例如，通过公共数据总线)访问数据的应用程序，使得更新后的应用程序可以消耗由新的子系统生成的数据。

运营网络300的一个或多个处理系统，诸如一个或多个交换机和/或其他网络设备，被配置为实现一个或多个子系统虚拟网络(例如VLAN)，诸如第一子系统虚拟网络(VN-S1)304、第二子系统虚拟网络(VN-S2)306和第N子系统虚拟网络(VN-SN)308，如图3所示。可以实现更多或更少的子系统虚拟网络。子系统虚拟网络(例如，VN-S1 304、VN-S2 306和VN-SN 312)在逻辑上彼此分开。子系统虚拟网络可以根据IEEE 802.1Q标准、另一种标准或专有实现方式来实现。每个子系统虚拟网络可以基于各种协议，诸如基于以太网的网络协议(诸如ProfiNET、OPC、OPC/UA、Modbus TCP/IP、EtherCAT、UDP多播、西门子S7通信等)、专有通信协议和/或另一种通信协议来实现与相应子系统的一个或多个EC的通信。此外，子系统虚拟网络可以实现发布-订阅通信。子系统虚拟网络可以实现相同的协议，每个子系统虚拟网络可以实现不同的协议或它们之间的组合。

在图3所示的示例中，第一控制子系统(S1)310、第二控制子系统(S2)312和第N控制子系统(SN)314是井建设系统的各种控制子系统。示例子系统包括钻井液循环系统(该钻井液循环系统可以包括泥浆泵、阀、流体修理用装备等)、钻机控制系统(该钻机控制系统可以包括提升装备、钻柱旋转式推进器装备(例如顶部驱动器和/或转盘)、PHM、猫道等)、控压钻井系统、固井系统、钻机行走系统等。子系统可以包括单个装备，或者可以包括例如被共同用于执行一项或多项功能的多个装备。每个子系统包括一个或多个EC，所述一个或多个EC可以控制子系统的装备并且/或者从子系统的传感器和/或装备接收传感器和/或状态数据。在图3所示的示例中，S1 310包括第一S1 EC(EC-S1-1)318、第二S1 EC(EC-S1-2)320、第三S1 EC(EC-S1-3)322和第四S1 EC(EC-S1-4)324。S2 312包括第一S2 EC(EC-S2-1)326和第二S2 EC(EC-S2-2)328。SN 314包括第一SN EC(EC-SN-1)330、第二SN EC(EC-SN-2)332和第三SN EC(EC-SN-3)334。可以实现其他数量的控制子系统，并且可以在每个控制子系统中使用其他数量的EC。在描述图3的各个方面之后，下面描述一些示例控制子系统。

每个EC可以实现逻辑以监测和/或控制相应子系统的一个或多个传感器和/或一个或多个可控部件。每个EC可以包括逻辑，以解译诸如来自一个或多个传感器或可控部件的命令和/或其他数据，以及用于将信号传送至子系统的一个或多个可控部件，以响应于命令和/或其他数据来控制一个或多个可控部件。每个EC还可以从一个或多个传感器接收信号，并且可以将该信号重新格式化(例如，从模拟信号到数字信号)为可解译的数据。每个EC的逻辑可以是可编程的，诸如用低级编程语言编译而成，诸如在用于PLC的IEC 61131编程语言、结构化文本、梯形图、功能框图、功能图等中所述。

同样如图3所示的示例中所示，井下系统(DH)316是井建设系统的示例传感器系统。DH 316包括地面装备336，该地面装备可以通信地耦合到钻柱(例如，图1和图2中的钻柱106的BHA 108)上的井底钻具组合(BHA)。地面装备336(例如，经由遥测装备)接收来自BHA的数据，诸如与井眼中的条件、地下地层102的条件和/或BHA的部件的条件/参数等相关的数据。在该示例中，地面装备336不控制装备的操作。其他传感器子系统也可以或替代地包括在运营网络300中。

运营网络300包括经协调的控制器338，该经协调的控制器可以是在一个或多个处理系统(诸如一个或多个网络设备)上实例化并且可操作的软件程序。经协调的控制器338可以是用高级编程语言诸如C/C++等编写和编译的软件程序。经协调的控制器338可以控制子系统的操作和通信，如下文进一步详细描述的。

运营网络300还包括一个或多个人机接口(HMI)，诸如图3中所示的示例实现方式中的HMI 340。HMI 340可以是、包括一个或多个处理系统或由其实现，所述一个或多个处理系统具有键盘、鼠标、触摸屏、操纵杆、一个或多个控制开关或拨动开关、一个或多个按钮、触控板、轨迹球、图像/代码扫描仪、语音识别系统、显示装置(诸如液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器和/或阴极射线管(CRT)显示器)、打印机、扬声器和/或其他示例。人类操作者可以使用HMI340将命令输入到经协调的控制器338，并且HMI 340可以允许各种数据(诸如传感器数据、状态数据和/或其他示例数据)的可视化或其他感官感知。该HMI可以是控制子系统的一部分，并且可以通过子系统虚拟网络向该子系统虚拟网络的一个或多个EC发布命令，而不使用经协调的控制器338。每个HMI可以与单个或多个子系统相关联并且控制单个或多个子系统。HMI还可以或替代地控制包括每个子系统的整个系统。

运营网络300还包括历史库342，该历史库可以为在一个或多个处理系统诸如数据库装置上保持和操作的数据库。历史库342可以分布在多个处理系统上并且/或者可以保持在存储器中，该存储器可以包括外部存储装置，诸如硬盘或驱动器。历史库342可以访问存储和保持在历史库342中的传感器数据和/或状态数据。

运营网络300还包括一个或多个处理应用程序344，所述一个或多个处理应用程序可以每一者是或共同地是在一个或多个处理系统(诸如一个或多个服务器装置和/或其他网络设备)上实例化并且可操作的软件程序。处理应用程序344中的每一者可以是用高级编程语言诸如C/C++等编写和编译的软件程序。处理应用程序344可以分析数据并且向经协调的控制器338输出一个或多个作业计划，并且/或者可以监测能够从公共数据总线访问和/或消耗的数据。处理应用程序344的一个示例可以包括钻井操作计划，并且另一个示例可以包括固井操作计划。各种作业计划可以是自包含的，也可以参见一个或多个其他计划。

处理用于控制各种子系统的数据的处理系统可以具有专用于此类处理的资源。例如，上面运行经协调的控制器338的一个或多个处理系统、上面运行配置管理器302的一个或多个处理系统、被配置为实现虚拟网络的一个或多个处理系统和/或其他处理系统可以具有专用于处理和传送用于确定要发布的适当命令的命令和/或传感器和/或状态数据的资源。通过以这种方式专用资源，井建设系统中的过程的控制可以是实时的。可以非实时方式处理其他通信和处理，而不使用专用资源。

参考运营网络300内的通信，控制子系统内的每个EC可以通过该控制子系统的子系统虚拟网络(例如，通过被配置为实现该子系统虚拟网络的处理系统)与该控制子系统内的其他EC进行通信。来自子系统中的EC的传感器数据、状态数据和/或命令可以通过该子系统的子系统虚拟网络传送至该子系统中的另一个EC，例如，这可以在没有经协调的控制器338干预的情况下发生。作为来自图3中所示的示例运营网络300的示例，EC-S1-1 318可以经由VN-S1 304将传感器数据、状态数据和/或命令传送至EC-S1-3 322，反之亦然，而无需经协调的控制器338的干预。子系统中的其他EC可以类似地通过它们各自的子系统虚拟网络进行通信。

配置管理器302可以将从子系统虚拟网络到该子系统和相应子系统虚拟网络之外的另一处理系统的通信从用于该子系统虚拟网络的通信协议转换为公共协议(例如，数据分发服务(DDS)协议或其他示例)。例如，被转换为公共协议的通信还可以经由公共数据总线用于其他处理系统。来自控制子系统(例如，S1 310、S2 312和SN 314)的传感器数据和/或状态数据可以经由公共数据总线可用(例如，直接可用)于不同子系统的EC、经协调的控制器338、HMI 340、历史库342和/或处理应用程序344消耗。EC还可以经由公共数据总线将传感器数据和/或状态数据传送至另一个子系统中的另一个EC。例如，如果S1 310中的传感器将信号传送至EC-S1-1 318，并且EC-S2-1 326在S2 312中还使用从该传感器生成的数据来控制S2 312的一个或多个可控部件，该传感器数据可以经由VN-S1 304、公共数据总线和VN-S2306从EC-S1-1 318传送至EC-S2-1 326。各种子系统中的其他EC可以通过公共数据总线类似地将传感器数据和/或状态数据传送至不同子系统中的一个或多个其他EC。类似地，例如，如果处理应用程序344中的一个或多个消耗由与S1 310中的EC-S1-1 318耦合的传感器生成的数据，则该传感器数据可以从EC-S1-1 318经由VN-S1 304和公共数据总线传送，其中一个或多个处理应用程序344可以访问和消耗传感器数据。

类似地，配置管理器302可以将来自传感器子系统(例如，DH 316)的通信从用于该传感器子系统的通信协议转换为公共协议。例如，可以经由公共数据总线使转换为公共协议的通信对其他处理系统可用。类似于上文所述，来自传感器子系统的传感器数据和/或状态数据可以是可用的(例如，直接可用)，以供控制子系统的EC、经协调的控制器338、HMI340、历史库342和/或处理应用程序344经由公共数据总线消耗。

经协调的控制器338还可以实现逻辑以控制井建设系统的操作。经协调的控制器338可以监测部件和/或传感器的各种状态，并且可以向各种EC发布命令以控制一个或多个子系统内的可控部件的操作。传感器数据和/或状态数据可以由经协调的控制器338经由公共数据总线来监测，并且经协调的控制器338可以经由EC的各个子系统虚拟网络向一个或多个EC发布命令。

经协调的控制器338可以实现逻辑以基于来自一个或多个处理应用程序344的作业计划生成命令，并且向一个或多个子系统中的一个或多个EC发布这些命令。一个或多个处理应用程序344可以诸如通过公共数据总线将通用命令传送至经协调的控制器338。该通用命令可以包括预期的通用操作(例如，钻入地层)和可以影响该操作的参数的限定约束。例如，针对钻井操作的限定约束可以包括与顶部驱动器每分钟转数(RPM)和钻压(WOB)相关的钻井的钻速(ROP)的期望函数。经协调的控制器338可以解译通用命令并且将其转换为指定命令(这些指定命令可由适当的EC解译)，然后向EC发布这些指定命令以控制各种可控部件。

经协调的控制器338可以进一步监测各种装备的状态和/或传感器数据，以基于反馈的状态和/或传感器数据来优化子系统装备的操作。通过反馈和监测井建设环境的数据，经协调的控制器338可以连续地更新命令以考虑到变化的环境。例如，如果ROP大于或小于计划预期，则经协调的控制器338可以计算并且发布命令以增大或减小顶部驱动器RPM和WOB中的一者或两者。

类似地，处理应用程序344中的一个或多个可以监测状态和/或传感器数据，该状态和/或传感器数据可以通过公共数据总线来获得以监测操作进度和/或基于变化的环境来更新作业计划。例如，如果操作在各种约束内按计划进行，则处理应用程序344可以不更新作业计划，并且可以基于正在实现的作业计划允许操作继续进行。如果操作与计划的进度不同，则可以由状态和/或传感器数据指示，则处理应用程序344可以更改作业计划，并且将更改后的作业计划传送至经协调的控制器338来实现。

图4是根据本公开的一个或多个方面的用于控制井建设系统的操作的方法(400)的示例实现方式的至少一部分的流程图。方法(400)可以通过、利用或以其他方式与上述图1至图3中的一个或多个中所示的一个或多个特征，下述图7和/或图9中所示的一个或多个特征，和/或以其他方式在本公开范围内的一个或多个特征相结合来执行。然而，为简单起见，方法(400)在下面在图3中所示的示例实现方式的上下文中描述和/或在上面以其他方式描述，并且本领域的普通技术人员将认识到，对方法(400)的以下描述也适用于或易于适用于除图3所示的示例运营网络300以外的运营网络。

方法(400)可以包括诸如通过处理应用程序344中的一个或多个来制定(402)作业计划。可以基于所测量或以其他方式认为在描述正在建设的井的一个或多个目标地层的地质和/或地球物理数据和/或一个或多个地质、地球物理和/或工程数据库来制定作业计划(402)。所制定的(402)作业计划可以包括与井的轨迹、在钻井期间将要使用的泥浆、套管设计、钻头、BHA部件等有关的细节。

方法(400)包括诸如通过如上所述的经协调的控制器338来实现(404)作业计划。实现(404)该作业计划可以包括根据所制定的(402)作业计划来操作(和/或引起操作)井建设系统以形成井。可以在作业计划的制定(402)和/或实现(404)期间确定操作细节(例如，WOB、顶部驱动RPM、泥浆流速等)。

方法(400)还包括当作业操作继续时，诸如通过处理应用程序344和经协调的控制器338中的一个或多个来监测(406)状态和/或传感器数据。方法(400)还包括基于所监测的(406)状态和/或传感器数据来确定(408)是否应当更新作业计划的实现方式。经协调的控制器338可以执行确定(408)。确定(410)可以基于监测的(406)状态和/或传感器数据中的(或从中得出的)一个或多个指示，所述一个或多个指示为操作正在偏离作业计划实现方式(404)的预期进度和/或根据新数据，最初的作业计划实现方式(404)是存在错误的。如果确定(408)是将不更新实现方式，则操作在诸如通过经协调的控制器338监测(406)状态和/或传感器数据的时继续进行。如果确定(408)是将更新实现方式，则基于诸如由经协调的控制器338监测的(406)状态和/或传感器数据来更新(409)现有作业计划实现方式(404)。然后，状态和/或传感器数据监测(406)和作业操作继续进行。

方法(400)还包括基于监测(406)的状态和/或传感器数据来确定(410)是否应该更新作业计划。处理应用程序344中的一个或多个可以执行确定(410)。确定(410)可以基于监测的(406)状态和/或传感器数据中(或从中得出的)的一个或多个指示，所述一个或多个指示为操作正在偏离作业计划的预期进度和/或根据新数据，最初制定的(402)工作计划是存在错误的。如果确定(410)是将不更新作业计划，则操作在诸如通过处理应用程序344中的一个或多个监测(406)状态和/或传感器数据的时继续进行。如果确定(410)是将更新作业计划，则诸如通过处理应用程序344中的一个或多个(基于监测的(406)状态和/或传感器数据)来更新并且实现(411)作业计划。然后，状态和/或传感器数据监测(406)和作业操作继续进行。方法(400)可以继续，直到完成初始制定(402)或更新(411)的作业计划为止。

制定作业计划可能是计算密集的，因此可能需要较长的时间才能制定，而这对于操作而言可能不是实时的。经协调的控制器338(例如，上面运行有经协调的控制器338的一个或多个处理系统)可以具有专用于控制各种系统的资源(例如，处理资源)，这允许此类控制是实时的(例如，在已知的可确定的时间段内)。此外，可以通过更简单的过程来更新实现方式，这可以允许对实现方式进行实时更新。该实时更新可以允许对由作业计划实现的操作进行优化控制。

经协调的控制器338可以控制响应于EC的相应子系统虚拟网络外部的动作器而生成的向EC的命令发布。因此，例如，HMI 340可以在经协调的控制器338的控制下通过公共数据总线并且通过子系统的子系统虚拟网络向子系统中的一个或多个EC发布命令。例如，用户可以通过HMI 340输入命令以控制子系统的操作。可以在运营网络300中禁止从子系统外部的动作器到子系统的EC的命令，无需经协调的控制器338处理该命令。经协调的控制器338可以实现逻辑以确定给定的动作器(例如，HMI 340和/或处理应用程序344)是否可以致使向子系统中的给定EC发布命令。

经协调的控制器338可以实现逻辑以仲裁将控制特定装备或子系统的操作的命令，诸如当存在多个动作器(例如，作业计划和/或HMI)试图使命令同时发布至同一装备或子系统。经协调的控制器338可以实现仲裁器(例如，逻辑)以确定将来自HMI和/或作业计划的哪些冲突命令发布至EC。例如，如果第一作业计划试图向EC-SN-1 330发布命令以增加泵的抽速，并且第二作业计划同时试图向EC-SN-1 330发布命令以降低同一泵的泵速，则经协调的控制器338的仲裁器可以解决该冲突并且确定允许发布哪个命令。另外，作为示例，如果两个HMI同时发布冲突命令，则经协调的控制器338可以确定禁止哪个命令和发布哪个命令。

经协调的控制器338的仲裁器可以使用混合先来先服务和优先化方案来操作。例如，允许所发布的第一命令操作完成，或者直到致使发布该命令的动作器终止该命令的执行。在一些示例中，通常可以在不生成冲突命令的情况下实现将要单独执行而无需执行另一个作业计划的单个自包含作业计划。然而，一个作业计划可以参考另一个作业计划，这可导致生成冲突命令。例如，固井过程的作业计划可以参考钻井过程的作业计划以便操作泵，并且通过执行参考钻井过程作业计划的固井过程作业计划，通过两个作业计划的操作可以生成泵的多个冲突命令。仲裁器通过允许由一个作业计划生成的第一命令被完成或直到生成的作业计划终止第一命令来处理这些命令，即使另一个作业计划生成第二后续冲突命令。第二命令被放在队列中，直到第一命令完成或由其生成的作业计划终止，仲裁器然后才允许发布和执行该第二命令。

可以向运营网络300内的一些动作器分配优先级，该优先级允许那些动作器中断操作和/或命令，而不管过程的当前状态如何。例如，可以为HMI分配较高的优先级，以允许来自HMI的命令中断正在执行的操作和/或命令。无论过程的当前状态如何，都可以执行来自HMI的命令，直到命令被发送的HMI完成或终止为止。在执行完来自HMI的命令后，该过程可以返回到其先前的状态，或者基于作业计划和/或作业计划的实现方式所依据的新条件重新启动。

图5是根据本公开的一个或多个方面的用于控制井建设系统的操作的方法(500)的示例实现方式的至少一部分的流程图，该方法包括实现仲裁器。方法(500)可以通过、利用或以其他方式与上述图1至图3中的一个或多个中所示的一个或多个特征，下述图7和/或图9中所示的一个或多个特征，和/或以其他方式在本公开范围内的一个或多个特征相结合来执行。然而，为简单起见，方法(500)在下面在图3中所示的示例实现方式的上下文中描述和/或在上面以其他方式描述，并且本领域的普通技术人员将认识到，对方法(500)的以下描述也适用于或易于适用于除图3所示的示例运营网络300以外的运营网络。此外，如下面更详细地描述的，方法(500)可能不如图5所示线性地流动。

方法(500)包括接收(502)从一个或多个非优先动作器生成的一个或多个命令。例如，仲裁器可以接收从一个或多个作业计划生成的一个或多个命令，这些命令可能是非优先的。方法(500)包括发布(504)最早接收的、未发布的命令。例如，仲裁器可以有效地对来自非优先动作器的命令进行列队，并且从非优先动作器接收的第一命令是由仲裁器发布的第一命令。方法(500)包括执行(506)发布的命令，直到该命令被完成或由发送动作器终止为止。所发布命令的执行(506)可以是由装备进行的离散即时函数、装备在限定的持续时间内执行的函数、装备在满足限定条件之前执行的函数(可以由发送动作器指示)，和/或其他示例执行方式。方法(500)然后循环回到发布(504)最早接收的、未发布的命令。在发布(504)和执行(506)期间，可以继续从一个或多个非优先动作器接收(502)命令，这些命令被放入队列等待发布。因此，接收(502)、发布(504)和执行(506)可以实现先来先服务类型的队列。

在接收(502)、发布(504)和执行(506)期间，方法(500)包括接收(508)来自优先动作器的命令。接收(508)来自优先动作器的命令中断接收(502)、发布(504)和执行(506)来自非优先动作器的命令的流程，因此，来自优先动作器的命令具有高于来自非优先动作器的命令的优先权。示例优先动作器可以包括HMI或其他。方法(500)包括发布(510)从优先动作器接收的命令，以及执行(512)该发布的命令，直到该命令被完成或由发送动作器终止。所发布命令的执行(512)可以是由装备进行的离散即时函数、装备在限定的持续时间内执行的函数、装备在满足限定条件之前执行的函数(可以由发送动作器指示)，和/或其他示例执行方式。

在执行(512)从优先动作器接收的命令(508)之后，方法(500)可以在各种情况下继续进行。例如，在执行(512)之后，方法(500)可以在以下情况下继续进行：接收(508)来自优先动作器的命令中断接收(502)、发布(504)和执行(506)来自一个或多个非优先动作器的一个或多个命令的流程。另外，执行(512)从优先动作器接收(508)的命令可以一定程度改变井场处的条件，以使非优先动作器撤回先前发送的命令并且开始发送响应于执行(512)来自优先动作器的命令而改变的条件而更新的命令。因此，方法(500)可以在接收(502)来自一个或多个非优先动作器的一个或多个命令时继续进行，而不管来自优先动作器的命令何时被接收(508)的情况。

在图5的示例方法(500)的实现方式的一些示例中，仲裁器接收(502,508)并且发布(504,510)命令，这些命令可以从实现从一个或多个处理应用程序344接收的一个或多个作业计划的经协调的控制器338的其他逻辑接收。仲裁器可以确定经协调的控制器338要向一个或多个EC发布的命令，并且EC可以例如通过控制井场处的井建设系统的各种装备来执行(506,512)命令。在其他示例中，其他部件和/或处理系统可以实现各种操作。

通过如上所述允许不同子系统进行通信，单个时钟可以用于同步运营网络300的处理系统的多个时钟。例如，经协调的控制器338可以周期性地将其一个或多个处理系统的时钟与全球定位系统(GPS)或其他系统的时钟同步。然后，经协调的控制器338可以使运营网络300的其他处理系统的时钟与经协调的控制器338的时钟同步。该同步过程允许将例如命令和传感器和/或状态数据的时间戳同步到单个时钟。这可以允许改进的控制，因为例如可以消除发布命令时时钟之间的转换。此外，例如，操作人员可以更容易解译在历史库342上存储和保持的数据。

当附加子系统被添加到运营网络300时，和/或当附加EC被添加到运营网络300的现有子系统时，使得新子系统和/或EC被连接至物理网络，配置管理器302可以自动实例化与新子系统和/或EC相对应的预定义类的一个或多个相应对象，以允许去往和来自新子系统和/或EC的通信通过公共数据总线进行通信。例如，在运营网络300被启动并且开始操作之后，随后可以将新的(尽管在配置管理器302中预定义的)EC连接至运营网络300的物理网络。新的EC可以用于将要成为现有子系统的一部分的新装备，用于新子系统的装备和/或用于其他情况。例如，可以将用于新泵的新的EC添加到现有钻井液循环系统，或者可以添加用于装备的新的EC以创建新的固井系统，等等。当EC连接至物理网络时，该EC可以通过该物理网络(诸如，通过多播或广播消息)传送其存在。配置管理器302可以接收通信，并且基于该通信(以及可能的随后与EC的通信)，配置管理器302可以基于与该EC一起使用的装备和/或子系统的类型来实例化新对象。在实例化该对象之后，该EC可以通过公共数据总线进行通信，以将传感器和/或状态数据传送至公共数据总线和/或通过公共数据总线接收命令。

可以将新的子系统和/或EC分段配置到现有虚拟网络或新创建的虚拟网络。例如，在运营网络300的建立期间，交换机和/或其他网络设备的各种未使用的端口可以被映射到各种虚拟网络(例如，VLAN)，其中一些虚拟网络可以在启动运营网络300时使用，并且其中一些虚拟网络可以被分配为在未来启动运营网络300时使用。新的EC可以被连接至先前未使用的端口，该端口被映射到虚拟网络，该虚拟网络正在用于EC的现有子系统成为该子系统的一部分，或者新的EC可以被连接至先前未使用的端口，该端口被映射到被分配来将来用于创建新子系统的虚拟网络。在其他示例实现方式中，可以使用其他分段技术，例如动态域分段。

图6是根据本公开的一个或多个方面的用于将EC(和/或类似地用于连接子系统)连接至井建设系统的现有网络的方法(600)的示例实现方式的至少一部分的流程图。方法(600)包括将EC连接(602)至运营网络300的物理网络。如上所述，连接(602)EC可以包括将该EC连接至运营网络300的网络设备的现有端口，该现有端口可以被配置为实现虚拟网络。

方法(600)然后包括由EC(或另一数据处理系统，诸如在不同网络中使用时实现网关的另一数据处理系统)通知(604)其在物理网络上的存在。EC可以通过由物理网络传输多播消息、广播消息和/或其他通信来通知(604)其存在。配置管理器302从通知(604)通信的存在的EC接收该通信，然后，方法(600)包括在EC与配置管理器302之间握手(606)。握手(606)可以在EC与配置管理器302之间建立通信信道，并且可以进一步允许该EC进行自身标识，诸如包括与EC相关联的一种类型的装备和/或子系统。例如，该EC可以确定其与新泵相关联，该新泵将成为现有钻井液循环系统的一部分。

方法(600)包括确定(608)EC是否被授权在运营网络300上。这可能是EC与配置管理器302之间的握手(606)的一部分。确定(608)可以基于一个或多个条件。可能致使EC未被授权的示例条件可以包括配置管理器302无法识别EC和/或其相关联的装备；EC和/或其相关联的装备的添加可以超过子系统允许的指定数量的EC和/或相关联的装备；井建设系统的操作条件可以禁止添加EC和/或其相关联的装备；EC无法传输由配置管理器接受的授权证书；和/或其他示例条件。如果确定(608)是EC未被授权，则方法(600)包括从配置管理器302发送(610)警报。该警报可以是到操作人员装置，以警告连接至运营网络300和/或连接至一个或多个处理系统(诸如一个或多个网络设备)的未授权装置的操作人员将EC锁定在运营网络300之外。也可以响应于EC未被授权而采取其他措施。

如果确定(608)是EC被授权，则方法(600)包括由配置管理器302实例化(612)用于EC的对象。该对象例如可以对应于与EC相关联的一种类型的子系统、控制数据和/或传感器和/或状态数据。该对象可以处于各种形式，并且可以包含各种信息。此外，可以基于EC为进行通信而实现的协议来实例化该对象。例如，通信的转换可以取决于在配置管理器302和EC之间实现的协议而不同。配置管理器302可以包括用于根据用于与EC进行通信的协议来实例化各种对象的预定义类。在对象(612)被实例化的情况下，方法(600)包括使用对象经由公共数据总线与EC进行通信(614)，以转换公共数据总线和EC之间的通信。例如，EC可以使用对象将传感器和/或状态数据传送至公共数据总线，该数据可以由例如经协调的控制器318、处理应用程序320等消耗，并且可以使用对象通过公共数据总线从例如经协调的控制器318接收命令。

通过动态地检测EC和/或子系统，可以将各种EC和/或子系统更容易地添加到井建设系统中，并且对一个或多个作业计划和/或经协调的控制器透明。这可以允许井建设系统的更简单的部署，同时能够保持整个网络上稳健的通信和丰富的数据。

运营网络的其他配置也在本公开的范围内。不同数量的EC、不同数量的子系统和子系统虚拟网络，以及不同的物理拓扑和连接也在本公开的范围内。另外，例如，其他示例实现方式可以包括或省略HMI和/或历史库。

作为示例子系统，钻井液循环系统可以包含控制一个或多个可控部件的一个或多个EC。钻井液循环系统中的可控部件可以包括一个或多个泵(例如，图1和图2中的泵142)、振动筛(例如，振动筛160)、除泥器、除砂器、除气器(例如，修理用装备162)、漏斗、可能在管道和/或管线上的各种阀，以及其他部件。例如，泵可以由EC控制以通过增加/减小驱动泵的原动机的旋转来增加/减小泵率，和/或打开/关闭泵。类似地，可以通过EC来控制振动筛以增加/减小格栅的振动，和/或开启/关闭振动筛。除气器可以由EC控制以通过增加/减小除气器的真空泵的原动机的旋转来增加/减小除气器中的压力，和/或开启/关闭除气器。漏斗可以由EC控制以打开/关闭漏斗的阀，以控制添加剂(例如，苛性钠)向钻井液流过的管道和/或管线中的释放。此外，各种减压阀，诸如钻井液泵的排放管线上的减压排放阀、钻井液泵的进气或吸入管线上的减压吸入阀等可以由EC控制来打开/关闭(诸如用以减轻压力)。可以通过来自EC的数字信号和/或模拟信号来控制可控部件。本领域的普通技术人员将容易想到钻井液循环系统中的其他示例可控部件以及此类部件如何通过EC可控，这也在本公开的范围内。

钻井液循环系统还可以包含一个或多个EC，所述一个或多个EC从一个或多个传感器接收指示钻井液循环系统中的条件的一个或多个信号。控制一个或多个可控部件的一个或多个EC可以与从传感器接收信号的一个或多个EC相同、不同或在它们之间组合。示例传感器可以包括各种流量计和/或压力计，这些流量计和/或压力计可以流体地联接到钻井液流过的各种管线和/或管道，诸如钻井液泵的排放管线、立管、回流管线、钻井液泵的吸入管线、各种装备周围等。通过使用流量计和/或压力计，可以确定流速和/或压差，这可以指示装备泄漏、装备发生堵塞、地层已溢流、钻井液正在流失到地层中，等等。各种转速表可以在各种泵和/或原动机上以测量诸如钻井液泵、除气器的真空泵、泥浆罐的搅拌器的马达等的速度和/或转速。转速表可以用于测量相应装备的健康状况。压力计可以位于除气器上，以测量除气器内的压力。除气器可以在预先确定的压力水平下操作以从钻井液中充分移除气体，并且可以反馈来自压力计的压力读数以控制除气器内的压力。泥浆液面计量系统可以位于一个或多个泥浆罐中，以确定泥浆罐所容纳的钻井液量，这可以指示装备泄漏、装备发生堵塞、地层已溢流、钻井液正在流失到地层中，等等。粘度计可以沿循环来测量钻井液的粘度，该粘度计可以用于确定补救措施，诸如在漏斗处向钻井液中添加添加剂。来自此类传感器的信号可以被发送至一个或多个EC并且由所述一个或多个EC接收，然后，所述一个或多个EC可以将传感器数据传输至公共数据总线和/或使用该数据来响应性地控制可控部件。由EC接收的来自传感器的信号可以是数字信号和/或模拟信号。本领域的普通技术人员将容易想到钻井液循环系统中的其他示例传感器以及此类部件将如何联接到EC，这也在本公开的范围内。

作为另一个示例，钻机控制系统可以包括控制一个或多个可控部件的一个或多个EC。提升装备的可控制部件可以包括绞车的原动机、一个或多个制动器等。例如，绞车的原动机可以由EC控制以增加/减小绞车的原动机的转速，和/或开启/关闭原动机。例如，机械(和/或电子)制动器可以由EC控制以致动制动器(例如，卡钳和衬块组件)以夹紧/释放绞车的制动盘。

钻柱旋转推进器装备中的可控部件可以包括原动机(例如，包括图1中的顶部驱动器116和/或图2中所示的转盘)、变速箱和/或变速器、管道处理器组件和/或抓斗、方钻杆旋转器、扭力扳手、机械和/或自动卡瓦和/或其他。例如，原动机可以由EC控制以增加/减小原动机的转速，和/或开启/关闭原动机。齿轮箱和/或变速器可以由EC控制以设置和/或改变原动机与驱动轴或主补心之间的传动比。管道处理器组件和/或抓斗可以由EC控制以移动管道处理器组件和/或抓斗，用于接收、设置、扣紧和/或释放管件。当对方钻杆与钻柱之间的连接进行上扣或卸扣时，方钻杆旋转器可以由EC控制以旋转方钻杆。扭矩扳手可以由EC控制以夹紧并且扭转管件，以对驱动轴和管件之间的连接进行上扣。机械和/或自动卡瓦可以由EC控制以打开/闭合该卡瓦。

可以通过来自EC的数字信号和/或模拟信号来控制可控部件。本领域的普通技术人员将容易想到在钻机控制系统中的其他示例可控部件以及此类部件如何由EC控制，这也在本公开的范围内。

钻机控制系统还可以包含一个或多个EC，所述一个或多个EC从一个或多个传感器接收指示钻机控制系统中的条件的一个或多个信号。控制一个或多个可控部件的一个或多个EC可以与从传感器接收信号的一个或多个EC相同、不同或在它们之间组合。作为传感器的一些示例，天车保护装置可以在绞车中以确定并且指示该绞车何时已收进过量的钻井绳。过量的钻井绳可能会损坏提升装备，诸如通过游车冲击天车，并且来自天车保护装置的信号可以被反馈以指示该绞车何时应停止收进钻井绳。WOB传感器可以被包括在游车、绞车、死绳、其他部件/管线和/或其组合上。来自WOB传感器的信号可以被反馈以确定钻柱的钻头上的重量是否太多或太少，并且作为响应，分别确定是要收进还是放出钻井绳。此外，转速表可以位于绞车的原动机上以测量速度和/或转速。转速表可以用于测量原动机的健康状况。

作为传感器的其他示例，各种转速表可以位于原动机和/或驱动轴或钻柱旋转原动机装备的主补心上，并且可以用于确定相应原动机和/或驱动轴或主补心的转速。钻头扭矩传感器可以位于BHA中。各种压力计可以联接到用于管道处理器组件和/或抓斗、扭矩扳手、卡瓦和/或其他部件的液压系统。

来自此类传感器的信号可以被发送至一个或多个EC并且由所述一个或多个EC接收，然后，所述一个或多个EC可以将传感器数据传输至公共数据总线和/或使用该数据来响应性地控制可控部件。由EC接收的来自传感器的信号可以是数字信号和/或模拟信号。本领域的普通技术人员将容易想到在钻机控制系统中的其他示例传感器以及此类部件将如何联接到EC，这也在本公开的范围内。

本领域的普通技术人员将容易理解可以在井建设系统中的其他示例子系统，并且此类其他子系统也在本公开的范围内。此类其他子系统可以包括控压钻井系统、固井系统和/或钻机行走系统等。本领域的普通技术人员将容易理解可以在这些附加示例系统中使用的一个或多个示例EC、一个或多个可控部件和/或一个或多个传感器。另外，本领域的普通技术人员将容易理解可以包括在本文描述的示例子系统中或从中省略的其他示例装备和部件。

图7是根据本公开的一个或多个方面的第一处理系统700的示例实现方式的至少一部分的示意图。第一处理系统700可以执行示例机器可读指令以实现本文所述的配置管理器、经协调的控制器、虚拟网络、HMI和/或历史库的至少一部分。

第一处理系统700可以是或包括例如一个或多个处理器、控制器、专用计算装置、工业计算机、服务器、个人计算机、互联网装置、PLC和/或其他类型的计算装置。此外，虽然有可能在一个装置内，例如在图1和图2的控制中心198中实现图7中所示的第一处理系统700的整体，但是还可以设想，第一处理系统700的一个或多个部件或功能可以跨多个装置实现，所述多个装置中的一些或全部可以分别在图1和图2的井建设系统100和250的井场处和/或远离该井场。

第一处理系统700包括处理器712，诸如通用可编程处理器。处理器712可以包括本地存储器714，并且可以执行存在于本地存储器714和/或另一存储器装置中的程序代码指令732。例如，处理器712可以执行机器可读指令或程序以实现例如本文所述的配置管理器、经协调的控制器、处理应用程序和/或虚拟网络。存储在本地存储器714中的程序可以包括程序指令或计算机程序代码，当这些程序指令或计算机程序代码由相关联的处理器执行时，允许、引起和/或体现本文所述的配置管理器、经协调的控制器、虚拟网络、HMI、处理应用程序和/或历史库的实现。处理器712可以是、包括可在本地应用程序环境中操作的各种类型的一个或多个处理器或由其实现，并且可以包括一个或多个通用处理器、专用处理器、微处理器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、基于多核处理器架构的处理器和/或其他处理器。处理器712的示例可以包括一个或多个INTEL微处理器、来自ARM和/或PICO系列微控制器的微控制器、和/或一个或多个FPGA中的嵌入式软/硬处理器，等等。

处理器712可以诸如经由总线722和/或其他通信方式与主存储器717通信。主存储器717可以包括易失性存储器718和非易失性存储器720。易失性存储器718可以是、包括有形的非暂态存储介质，诸如随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、同步动态随机存取存储器(SDRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、RAMBUS动态随机存取存储器(RDRAM)和/或其他类型的随机存取存储装置或由其实现。非易失性存储器720可以是、包括有形的非暂态存储介质，或由其实现，诸如只读存储器(ROM)、闪存存储器和/或其他类型的存储装置。一个或多个存储器控制器(未示出)可以控制对易失性存储器718和/或非易失性存储器720的访问。

第一处理系统700还可以包括诸如经由总线722与处理器712通信的接口电路724。接口电路724可以是、包括各种类型的标准接口或由其实现，诸如以太网接口、通用串行总线(USB)接口、第三代输入/输出(3GIO)接口、无线接口、蓝牙接口和/或蜂窝接口，等等。一个或多个EC(例如，如图所示的EC 740至EC 742)被通信地耦合到接口电路724，诸如当第一处理系统700被实现为运营网络中的网络设备诸如交换机时。接口电路724可以允许第一处理系统700与一个或多个EC之间通过一个或多个通信协议进行通信，诸如基于以太网的网络协议(例如ProfiNET、OPC、OPC/UA、Modbus TCP/IP、EtherCAT、UDP多播、西门子S7通信和/或其他协议)、专有通信协议和/或其他通信协议。接口电路724还可以包括通信装置，诸如调制解调器或网络接口卡，以促进经由网络(诸如经由以太网连接、数字用户线(DSL)、电话线、同轴电缆、蜂窝电话系统和/或卫星，等等)与外部计算装置的数据交换。

一个或多个输入装置726可以连接到接口电路724，并且允许用户输入数据和/或命令以供处理器712使用。每个输入装置726可以是、包括键盘、鼠标、触摸屏、操纵杆、控制开关或拨动开关、按钮、触控板、轨迹球、图像/代码扫描仪和/或语音识别系统等，或由这些实现。

一个或多个输出装置728还可以连接至接口电路724。在其他示例中，输出装置728可以是、包括显示装置或由显示装置实现，诸如LCD、LED显示器和/或CRT显示器等。接口电路724还可以包括图形驱动器卡，以允许将显示装置用作输出装置728中的一个或多个。一个或多个输出装置728还可以或替代地是、包括LED、打印机、扬声器和/或其他示例的一个或多个实例，或由其实现。

连接至接口电路724的一个或多个输入装置726和一个或多个输出装置728可以至少部分地启用上面关于图3所述的HMI。一个或多个输入装置726可以允许将命令输入到经协调的控制器，并且一个或多个输出装置728可以允许各种数据诸如传感器数据、状态数据和/或其他示例数据的可视化或其他感官感知。

第一处理系统700还可以包括用于存储机器可读指令和数据的大容量存储装置730。大容量存储装置730可以诸如经由总线722连接至处理器712。大容量存储装置730可以是或包括有形的非暂态存储介质，诸如软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘(CD)驱动器和/或数字多功能盘(DVD)驱动器等。程序代码指令732可以存储在大容量存储装置730、易失性存储器718、非易失性存储器720、本地存储器714、可移动存储介质(例如，连接至接口电路724的CD、DVD和/或另一外部存储介质734)和/或另一存储介质中。

第一处理系统700的模块和/或其他部件可以根据硬件(诸如在一个或多个集成电路芯片诸如ASIC中)来实现，或者可以被实现为由处理器执行的软件或固件。在软件或固件的情况下，该实现方式可以被提供为计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机可读介质或包含由处理器执行的计算机程序代码(即，软件或固件)的存储结构。

图8是根据本公开的一个或多个方面的第二处理系统800的示例实现方式的至少一部分的示意图。第二处理系统800可以执行示例机器可读指令以实现如本文所述的EC的至少一部分。

第二处理系统800可以是或包括例如一个或多个处理器、控制器、专用计算装置、服务器、个人计算机、互联网设备和/或其他类型的计算装置。此外，虽然有可能在一个装置内实现图8中所示的第二处理系统800的整体，但是还可以设想，第二处理系统800的一个或多个部件或功能可以跨多个装置实现，所述多个装置中的一些或全部可以分别在图1和图2的井建设系统100和250的井场处和/或远离该井场。

第二处理系统800包括处理器810，诸如通用可编程处理器。处理器810可以包括本地存储器812，并且可以执行存在于本地存储器812和/或另一存储器装置中的程序代码指令840。此外，处理器810可以执行机器可读指令或程序以实现用于监测和/或控制井建设系统的一个或多个部件的逻辑。存储在本地存储器812中的程序可以包括程序指令或计算机程序代码，当这些程序指令或计算机程序代码由相关联的处理器执行时，使得能够监测和/或控制井建设系统的一个或多个部件。处理器810可以是、包括可在本地应用程序环境中操作的各种类型的一个或多个处理器或由其实现，并且可以包括一个或多个通用处理器、专用处理器、微处理器、DSP、FPGA、ASIC、基于多核处理器架构的处理器和/或其他处理器。

处理器810可以诸如经由总线822和/或其他通信方式与主存储器814通信。主存储器814可包括易失性存储器816和非易失性存储器818。易失性存储器816可以是、包括有形的非暂态存储介质，或由其实现，例如RAM、SRAM、SDRAM、DRAM、RDRAM和/或其他类型的随机存取存储装置。非易失性存储器818可以是、包括有形的非暂态存储介质，或由其实现，诸如ROM、闪存存储器和/或其他类型的存储装置。一个或多个存储器控制器(未示出)可以控制对易失性存储器816和/或非易失性存储器818的访问。

第二处理系统800还可包括诸如经由总线822与处理器810通信的接口电路824。接口电路824可以是、包括各种类型的标准接口，或由各种类型的标准接口实现，诸如以太网接口、USB接口、外围部件互连(PCI)接口和3GIO接口等。一个或多个其他处理系统850(例如，图7的第一处理系统700)通信地耦合到接口电路824。接口电路824可以通过启用一个或多个通信协议，诸如基于以太网的网络协议(例如，ProfiNET、OPC、OPC/UA、Modbus TCP/IP、EtherCAT、UDP多播、西门子S7通信和/或其他)、专有通信协议和/或另一通信协议，启用第二处理系统800与一个或多个其他处理系统(例如，网络设备、配置管理器302的处理系统或图3中的另一处理系统)之间的通信。

一个或多个输入装置826可连接至接口电路824，并且允许用户输入数据和/或命令以供处理器810使用。每个输入装置826可以是、包括键盘、鼠标、触摸屏、操纵杆、控制开关或拨动开关、按钮、触控板、轨迹球、图像/代码扫描仪和/或语音识别系统等，或由这些实现。

一个或多个输出装置828还可以连接至接口电路824。在其他示例中，输出装置828可以是、包括显示装置或由显示装置实现，诸如LCD和/或LED显示器等。接口电路824还可以包括图形驱动器卡，以使得能够将显示装置用作输出装置828中的一个或多个。一个或多个输出装置828还可以或替代地是、包括LED、打印机、扬声器和/或其他示例的一个或多个实例，或由其实现。

第二处理系统800可包括诸如经由总线822与处理器810通信的共享存储器830。共享存储器830可以是、包括有形的非暂态存储介质，或由其实现，例如RAM、SRAM、SDRAM、DRAM、RDRAM和/或其他类型的随机存取存储装置。

第二处理系统800可以包括一个或多个模拟输入(AI)接口电路832、一个或多个数字输入(DI)接口电路834、一个或多个模拟输出(AO)接口电路836和/或一个或多个数字输出(DO)接口电路838，每个接口电路可以与共享存储器830通信。AI接口电路832可以包括一个或多个输入，并且例如可以将在输入上接收的模拟信号转换成处理器810可以使用的数字数据。DI接口电路834可以包括一个或多个输入，并且可以接收离散信号(例如，开/关信号)，该离散信号可以由处理器810使用。AI接口电路832和DI接口电路834通信地耦合到共享存储器830，其中AI接口电路832和DI接口电路834可以缓存和/或排列输入数据，并且处理器810可以从中访问数据。AI接口电路832和DI接口电路834的输入端可通信地耦合到井建设系统中的各种传感器(例如，模拟输出传感器852和数字输出传感器854)、装置、部件等的输出。AI接口电路832和DI接口电路834可以用于接收、解译和/或重新格式化传感器数据，并且诸如通过分别接收井建设系统中的各种传感器、装置、部件等的模拟信号和离散信号来监测一个或多个部件的状态。

AO接口电路836可以包括一个或多个输出以输出模拟信号，例如，该模拟信号可以从由处理器810提供的数字数据转换并且临时存储在共享存储器830中。DO接口电路838可以包括一个或多个输出，并且可以输出离散信号(例如，开/关信号)，该离散信号可以由处理器810提供并且例如临时存储在共享存储器830中。AO接口电路836和DO接口电路838通信地耦合到共享存储器830。AO接口电路836和DO接口电路838的输出可以通信地耦合到各种装置、部件等的输入，诸如井建设系统中的一个或多个模拟输入可控部件856和/或一个或多个数字输入可控部件858。AO接口电路836和DO接口电路838可以用于控制一个或多个部件的操作，诸如通过分别向井建设系统中的各种装置、部件等提供模拟信号和离散信号。

第二处理系统800还可以包括用于存储机器可读指令和数据的大容量存储装置839。大容量存储装置839可以诸如经由总线822连接至处理器810。大容量存储装置839可以是或包括有形的非暂态存储介质，诸如软盘驱动器、硬盘驱动器、CD驱动器和/或DVD驱动器等。程序代码指令840可以存储在大容量存储装置839、易失性存储器816、非易失性存储器818、本地存储器812、可移动存储介质诸如CD或DVD，和/或另一种存储介质中。

第二处理系统800的模块和/或其他部件可以根据硬件(诸如在一个或多个集成电路芯片诸如ASIC中)来实现，或者可以被实现为由处理器执行的软件或固件。在软件或固件的情况下，该实现方式可以被提供为计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机可读介质或包含由处理器执行的计算机程序代码(即，软件或固件)的存储结构。

鉴于包括附图和权利要求在内的本公开的整体，本领域的普通技术人员将容易认识到，本公开介绍了一种设备，该设备包括通信地耦合到网络并且包括处理器和包含计算机程序代码的存储器的处理系统，其中该处理系统能够操作以：接收从装备控制器或子系统通过网络传输的存在通知消息，该装备控制器或子系统能够操作以控制井建设系统的装备；当装备控制器或子系统被授权通过网络进行通信时，响应于接收存在通知消息，基于与装备控制器或子系统相关的标识来实例化对象；以及使用对象来转换装备控制器或子系统与网络的公共数据总线之间的通信。

处理系统可以能够操作以与装备控制器或子系统执行握手过程，并且该握手过程可以包括接收与装备控制器或子系统相关的标识并且确定装备控制器或子系统是否被授权通过网络进行通信。

当装备控制器或子系统未被授权通过网络进行通信时，处理系统可以能够操作以传输警报。

处理系统可以能够操作以：从公共数据总线接收包括命令的通信；以及将经转换的通信传输至装备控制器或子系统。

处理系统可以能够操作以：从装备控制器或子系统接收包括传感器数据、状态数据或其组合的通信；以及将经转换的通信传输至公共数据总线。

处理系统可以能够操作以使用对象将通信从多个预先确定的协议中的一者转换为公共协议。预先确定的协议可以包括选自由ProfiNET、OPC、OPC/UA、Modbus TCP/IP、EtherCAT、UDP多播和西门子S7通信组成的组中的两个或更多个，并且公共协议可以是DDS协议。

井建设系统的装备可以选自由钻机控制系统的装备、钻井液循环系统的装备、控压钻井系统的装备、固井系统的装备和钻机行走系统的装备组成的组。

该存在通知消息可以是第一存在通知消息，该装备控制器或子系统可以是第一装备控制器或子系统，该标识可以是第一标识，该对象可以是第一对象，该通信可以是第一通信，该网络可以是包括处理系统和公共数据总线的通信网络，并且该通信网络可以通信地耦合到第一装备控制器或子系统。在此类实现方式中，除其他之外，在本公开的范围内，处理系统可以能够操作以：通过通信网络从通信地耦合到通信网络的第二装备控制器或子系统接收第二存在通知消息；获得与第二装备控制器或子系统相关的第二标识；确定第二装备控制器或子系统是否被授权通过通信网络进行通信；以及当第二装备控制器或子系统被授权通过通信网络进行通信时，响应于接收的第二存在通知消息，基于第二标识动态地实例化第二对象，其中在实例化该第二对象之后，使用该第二对象来转换第二装备控制器或子系统与公共数据总线之间的第二通信。

当第二装备控制器未被授权通过通信网络进行通信时，该处理系统可以能够操作以传输警报。

该处理系统可以能够操作以：转换从公共数据总线接收的包括命令的第二通信；以及将经转换的第二通信传输至第一和/或第二装备控制器或子系统中的至少一者。

处理系统可以能够操作以：转换从第一装备控制器或子系统接收的包括传感器数据、状态数据或其组合的第一通信；转换从第二装备控制器或子系统接收的包括传感器数据、状态数据或其组合的第二通信；以及将经转换的第一通信和第二通信传输至公共数据总线。

第一对象和第二对象可以用于将相应的第一通信和第二通信从多个预先确定的协议中的一者转换为公共协议。预先确定的协议可以包括选自由ProfiNET、OPC、OPC/UA、Modbus TCP/IP、EtherCAT、UDP多播和西门子S7通信组成的组中的两个或更多个，并且公共协议可以是DDS协议。

该设备还可以包括第二处理系统，该第二处理系统能够操作以将历史库保持在存储器中，并且该历史库可以能够操作以从公共数据总线访问数据并且存储能够从公共数据总线访问的数据。

该设备还可以包括第二处理系统，该第二处理系统能够操作以实现人机接口，该人机接口能够操作以从公共数据总线访问数据并且生成到公共数据总线的命令。

该设备还可以包括第二处理系统，该第二处理系统能够操作以实现经协调的控制器，该经协调的控制器能够操作以实现作业计划，包括经由公共数据总线将命令发布到：第一装备控制器或子系统；第二装备控制器或子系统；或第一装备控制器或子系统以及第二装备控制器或子系统。在此类实现方式中，在本公开的范围内的其他方式中，由经协调的控制器实现作业计划可以包括从公共数据总线接收传感器数据、状态数据或其组合。

该设备还可以包括第二处理系统，该第二处理系统能够操作以实现处理应用程序，该处理应用程序能够操作以：生成作业计划；以及从公共数据总线接收传感器数据、状态数据或其组合。

本公开还介绍了一种方法，该方法包括：(A)将装备控制器或子系统物理地连接至现有网络，其中装备控制器或子系统能够操作以控制井建设系统的装备；(B)通过与装备控制器或子系统相关的现有网络传输存在通知消息；以及(C)经由包括处理器和包含计算机程序代码的存储器的处理系统：(i)响应于接收存在通知消息，确定与装备控制器或子系统相关的标识，并且确定装备控制器或子系统是否被授权通过现有网络进行通信；(ii)当装备控制器或子系统被授权通过现有网络进行通信时，基于标识来实例化对象；(iii)使用实例化的对象来转换现有网络与装备控制器或子系统之间的通信；以及(iv)在现有网络与装备控制器或子系统之间传输经转换的通信。

该方法可以包括经由处理系统：从现有网络接收命令通信；使用实例化的对象来转换命令通信；以及将经转换的命令通信传输至装备控制器或子系统。

该方法可以包括经由处理系统：从装备控制器或子系统接收环境通信；使用实例化的对象来转换环境通信；以及通过现有网络传输经转换的环境通信。

该方法可以包括在装备控制器或子系统未被授权通过现有网络进行通信时经由处理系统传输警报。

对象可以用于将通信从多个预先确定的协议中的一者转换为公共协议。预先确定的协议可以包括选自由ProfiNET、OPC、OPC/UA、Modbus TCP/IP、EtherCAT、UDP多播和西门子S7通信组成的组中的两个或更多个，并且公共协议可以是DDS协议。

井建设系统的装备可以选自由钻机控制系统的装备、钻井液循环系统的装备、控压钻井系统的装备、固井系统的装备和钻机行走系统的装备组成的组。

本公开还介绍了一种方法，该方法包括操作包括处理器和包含计算机程序代码的存储器的处理系统，其中对该处理系统进行操作包括：接收与连接至处理系统的网络的装备控制器或子系统相关的存在通知消息，其中装备控制器或子系统能够操作以控制井建设系统的装备；响应于接收存在通知消息，确定与装备控制器或子系统相关的标识；基于该标识来实例化对象；使用实例化的对象来转换网络的公共数据总线与装备控制器或子系统之间的通信；以及传送经转换的通信。

转换通信并且传送经转换的通信可以包括：从公共数据总线接收命令通信；使用实例化的对象来转换命令通信；以及将经转换的命令通信传输至装备控制器或子系统。

转换通信并且传送经转换的通信可以包括：从装备控制器或子系统接收环境通信；使用实例化的对象来转换环境通信；并且将经转换的环境通信传输至公共数据总线。

对处理系统进行操作可以包括：确定装备控制器或子系统是否被授权通过网络进行通信；以及当装备控制器或子系统未被授权通过网络进行通信时传输警报。

对象可以用于将通信从多个预先确定的协议中的一者转换为公共协议。预先确定的协议可以包括选自由ProfiNET、OPC、OPC/UA、Modbus TCP/IP、EtherCAT、UDP多播和西门子S7通信组成的组中的两个或更多个，并且公共协议可以是DDS协议。

井建设系统的装备可以选自由钻机控制系统的装备、钻井液循环系统的装备、控压钻井系统的装备、固井系统的装备和钻机行走系统的装备组成的组。

本公开还介绍了一种设备，该设备包括通信地耦合到网络并且包括处理器和包含计算机程序代码的存储器的处理系统，其中该处理系统能够操作以：接收从装备控制器或子系统通过网络传输的存在通知消息，该装备控制器或子系统能够操作以控制井建设系统的装备；当装备控制器被授权通过网络进行通信时，响应于接收存在通知消息，基于与装备控制器或子系统相关的标识来实例化对象；以及使用对象来转换装备控制器或子系统与网络的公共数据总线之间的通信。

本公开还介绍了一种设备，该设备包括具有一个或多个处理系统和公共数据总线的通信网络，其中：(A)一个或多个处理系统中的每个处理系统包括处理器和包含计算机程序代码的存储器；(B)通信网络通信地耦合到井建设系统的一个或多个装备的一个或多个装备控制器或子系统；以及(C)一个或多个处理系统中的第一至少一个处理系统能够操作以：(i)使用一个或多个对象来转换一个或多个装备控制器或子系统与公共数据总线之间的通信；(ii)通过通信网络从通信地耦合到通信网络的附加装备控制器或子系统接收存在通知消息；(iii)获得与附加装备控制器或子系统相关的标识；(iv)确定附加装备控制器或子系统是否被授权通过通信网络进行通信；以及(v)当附加装备控制器或子系统被授权通过通信网络进行通信时，响应于接收的存在通知消息，基于标识动态地实例化附加对象，其中在附加对象被实例化之后，使用该附加对象来转换附加装备控制器或子系统与公共数据总线之间的通信。

本公开还介绍了一种方法，该方法包括：(A)将装备控制器或子系统物理地连接至包括公共数据总线的现有网络，其中装备控制器或子系统能够操作以控制井建设系统的装备；(B)通过与装备控制器或子系统相关的现有网络传输存在通知消息；以及(C)经由包括处理器和包含计算机程序代码的存储器的处理系统：(i)响应于接收存在通知消息，确定与装备控制器或子系统相关的标识以及装备控制器或子系统是否被授权通过现有网络进行通信；(ii)当装备控制器或子系统被授权通过现有网络进行通信时，基于标识来实例化对象；(iii)使用实例化的对象来转换公共数据总线与装备控制器或子系统之间的通信；以及(iv)传送经转换的通信。

本公开还介绍了一种方法，该方法包括对包括处理器和包含计算机程序代码的存储器的处理系统进行操作，其中对该处理系统进行操作包括：(A)接收与连接至处理系统的网络的装备控制器或子系统相关的存在通知消息，其中装备控制器或子系统能够操作以控制井建设系统的装备；(B)响应于接收存在通知消息，确定与装备控制器或子系统相关的标识以及装备控制器或子系统是否被授权通过网络进行通信；(C)当装备控制器或子系统被授权通过网络进行通信时，基于标识来实例化对象；(D)使用实例化的对象来转换网络的公共数据总线与装备控制器或子系统之间的通信；以及(E)传送经转换的通信。

前述内容概述了若干实施方案的特征以使得本领域的普通技术人员可更好地了解本公开的各方面。本领域的普通技术人员应当了解，他们可以容易地使用本公开作为设计或修改其他过程和结构以便执行本文介绍的实施方案的相同功能和/或实现其相同优势的基础。本领域的普通技术人员还应当认识到，此类等效结构不偏离本公开的精神和范围，并且他们可在不偏离本公开的精神和范围的情况下在本文中进行各种变化、取代和更改。

在本公开的结尾处提供说明书摘要以允许读者快速确定本技术公开内容的性质。应理解，提交说明书摘要并非是用于解释或限制权利要求的范围或含义。

Claims (20)

1.一种设备，包括：

处理系统，所述处理系统通信地耦合到网络并且包括处理器和包含计算机程序代码的存储器，其中所述处理系统能够操作以：

接收从装备控制器或子系统通过所述网络传输的存在通知消息，所述装备控制器或子系统能够操作以控制井建设系统的装备；

当所述装备控制器或子系统被授权通过所述网络进行通信时，响应于接收所述存在通知消息，基于与所述装备控制器或子系统相关的标识来实例化对象；以及

使用所述对象来转换所述装备控制器或子系统与所述网络的公共数据总线之间的通信。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述处理系统还能够操作以与所述装备控制器或子系统执行握手过程，其中所述握手过程包括接收与所述装备控制器或子系统相关的标识，并且确定所述装备控制器或子系统是否被授权通过所述网络进行通信。

3.如权利要求1所述的设备，其中所述处理系统还能够操作以在所述装备控制器或子系统未被授权通过所述网络进行通信时传输警报。

4.如权利要求1所述的设备，其中所述处理系统还能够操作以：

从所述公共数据总线接收包括命令的所述通信；以及

将经转换的通信传输至所述装备控制器或子系统。

5.如权利要求1所述的设备，其中所述处理系统还能够操作以：

从所述装备控制器或子系统接收包括传感器数据、状态数据或其组合的所述通信；以及

将所述经转换的通信传输至所述公共数据总线。

6.如权利要求1所述的设备，其中所述处理系统能够操作以使用所述对象将所述通信从多个预先确定的协议中的一者转换为公共协议。

7.如权利要求1所述的设备，其中所述井建设系统的所述装备选自由钻机控制系统的装备、钻井液循环系统的装备、控压钻井系统的装备、固井系统的装备和钻机行走系统的装备组成的组。

8.如权利要求1所述的设备，其中：

所述存在通知消息是第一存在通知消息；

所述装备控制器或子系统是第一装备控制器或子系统；

所述标识是第一标识；

所述对象是第一对象；

所述通信是第一通信；

所述网络是包括所述处理系统和所述公共数据总线的通信网络；

所述通信网络通信地耦合到所述第一装备控制器或子系统；并且

所述处理系统能够操作以：

通过所述通信网络从通信地耦合到所述通信网络的第二装备控制器或子系统接收第二存在通知消息；

获得与所述第二装备控制器或子系统相关的第二标识；

确定所述第二装备控制器或子系统是否被授权通过所述通信网络进行通信；以及

当所述第二装备控制器或子系统被授权通过所述通信网络进行通信时，响应于所述接收的第二存在通知消息，基于所述第二标识动态地实例化第二对象，其中在实例化所述第二对象之后，使用所述第二对象来转换所述第二装备控制器或子系统与所述公共数据总线之间的第二通信。

9.如权利要求8所述的设备，其中所述处理系统还能够操作以在所述第二装备控制器未被授权通过所述通信网络进行通信时传输警报。

10.如权利要求8所述的设备，其中所述处理系统还能够操作以：

转换所述第二通信，所述第二通信包括从所述公共数据总线接收的命令；以及

将经转换的第二通信传输至下列中的至少一者：

所述第一装备控制器或子系统；和

所述第二装备控制器或子系统。

11.如权利要求8所述的设备，其中所述处理系统还能够操作以：

转换从所述第一装备控制器或子系统接收的包括传感器数据、状态数据或其组合的所述第一通信；

转换从所述第二装备控制器或子系统接收的包括传感器数据、状态数据或其组合的所述第二通信；以及

将所述经转换的第一通信和第二通信传输至所述公共数据总线。

12.如权利要求8所述的设备，还包括第二处理系统，所述第二处理系统能够操作以将历史库保持在存储器中，其中所述历史库能够操作以从所述公共数据总线访问数据并且存储能够从所述公共数据总线访问的所述数据。

13.如权利要求8所述的设备，还包括第二处理系统，所述第二处理系统能够操作以实现人机接口，所述人机接口能够操作以从所述公共数据总线访问数据并且生成到所述公共数据总线的命令。

14.如权利要求8所述的设备，还包括第二处理系统，所述第二处理系统能够操作以实现经协调的控制器，所述经协调的控制器能够操作以实现作业计划，包括经由所述公共数据总线将命令发布到：

所述第一装备控制器或子系统；

所述第二装备控制器或子系统；或者

所述第一装备控制器或子系统以及所述第二装备控制器或子系统。

15.如权利要求8所述的设备，还包括第二处理系统，所述第二处理系统能够操作以实现处理应用程序，所述处理应用程序能够操作以：

生成作业计划；以及

从所述公共数据总线接收传感器数据、状态数据或其组合。

16.一种方法，包括：

将装备控制器或子系统物理地连接至现有网络，其中所述装备控制器或子系统能够操作以控制井建设系统的装备；

通过与所述装备控制器或子系统相关的所述现有网络传输存在通知消息；以及

经由包括处理器和包含计算机程序代码的存储器的处理系统：

响应于接收所述存在通知消息，确定与所述装备控制器或子系统相关的标识，并且确定所述装备控制器或子系统是否被授权通过所述现有网络进行通信；

当所述装备控制器或子系统被授权通过所述现有网络进行通信时，基于所述标识来实例化对象；

使用所述实例化的对象来转换所述现有网络与所述装备控制器或子系统之间的通信；以及

在所述现有网络与所述装备控制器或子系统之间传输所述经转换的通信。

17.如权利要求16所述的方法，包括：经由所述处理系统：

从所述现有网络接收命令通信；

使用所述实例化的对象来转换所述命令通信；以及

将所述经转换的命令通信传输至所述装备控制器或子系统。

18.如权利要求16所述的方法，包括：经由所述处理系统：

从所述装备控制器或子系统接收环境通信；

使用所述实例化的对象来转换所述环境通信；以及

通过所述现有网络传输所述经转换的环境通信。

19.一种方法，包括：

对处理系统进行操作，所述处理系统包括处理器和包含计算机程序代码的存储器，其中对所述处理系统进行操作包括：

接收与连接至所述处理系统的网络的装备控制器或子系统相关的存在通知消息，其中所述装备控制器或子系统能够操作以控制井建设系统的装备；

响应于接收所述存在通知消息，确定与所述装备控制器或子系统相关的标识；

基于所述标识来实例化对象；

使用所述实例化的对象来转换所述网络的公共数据总线与所述装备控制器或子系统之间的通信；以及

传送所述经转换的通信。

20.如权利要求19所述的方法，其中所述转换所述通信和所述传送所述经转换的通信包括：

使用所述实例化的对象来转换从所述公共数据总线接收的命令通信；

将所述经转换的命令通信传输至所述装备控制器或子系统；

使用所述实例化的对象来转换从所述装备控制器或子系统接收的环境通信；以及

将所述经转换的环境通信传输至所述公共数据总线。

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