Изгиб и сдвиг

Когда деревянная балка, поддерживаемая с обоих концов, нагружена, она изгибается или прогибается под действием силы, сжимая волокна на верхнем крае балки вместе при сжатии и растягивая волокна на нижнем крае балки в стороны при растяжении . Эти напряжения неравномерно распределены по балке; вместо этого они увеличиваются от нуля на каждом конце до своего максимума в центре пролета.Если вы когда-либо сталкивались с заеданием пильного диска при резке середины балки, поддерживаемой с обоих концов козлами, вы знаете, что только статическая нагрузка самого пиломатериала создает достаточное сжатие, чтобы зажать полотно в пропиле.

В дополнение к напряжению изгиба по всей длине, балки также подвержены напряжению сдвига. Сдвиг действует параллельно поперечному сечению балки и сопротивляется противодействующим силам нагрузки и реакции (восходящей силе в точке опоры). Напряжения сдвига равномерно увеличиваются от нуля в центре пролета к концам подшипников, где они максимальны. [Обратите внимание, что если балка также поддерживается в середине ее пролета, напряжение и сжатие меняются местами возле средней опоры].

Надрезы. Надрезы включают удаление материала в верхней и нижней части балки, где силы сжатия и растяжения работают, чтобы противостоять изгибу (то есть прогибу). Поскольку изгибающие усилия увеличиваются по направлению к центру балки и максимальны в средней трети пролета, IRC запрещает любые надрезы там (см. «Руководство по надрезу и сверлению балок» выше).Если вы планируете укрепить плоскость настила по бокам (распространенная практика каркаса стен в прошлом, когда они были обшиты досками, а не конструкционными панелями, и все еще предусматривалась в IRC), это означает, что вы не можете позволить раскосы в балки в средней трети их пролета.

Балка может иметь надрезы в опорных точках сверху или снизу без снижения ее конструктивных возможностей, если выемка не превышает одной четверти глубины балки. Это означает, что 2×10 может иметь зазубрины в азимуте до высоты 2×8, но при этом получить оценку размаха как 2×10.Этот допуск обеспечивает полезную гибкость конструкции; например, когда две балки разного размера опираются на одну и ту же высоту, но при этом должны быть заподлицо сверху.

Вырезы также могут располагаться в любом месте вдоль верхней и нижней кромок балки, если они находятся во внешних третях пролета. Эти выемки не могут быть глубже одной шестой глубины балки и длиннее одной трети глубины балки. Например, в балке 2×8 пазы могут быть глубиной 1 1/4 дюйма, что должно позволять утопленную газовую трубу.В отличие от электрического кабеля, газовая труба является жесткой, и конструктивные ограничения могут препятствовать скольжению трубы через серию просверленных отверстий снаружи палубы. Выемки позволяют поднимать трубу вертикально на место.

При вырезании пазов в нижней части балки старайтесь делать угловые, а не вертикальные пропилы, что снизит вероятность раскола. Кроме того, помните, что для некоторых материалов, обработанных давлением, может быть требованием стандарта AWPA M4, требуемого стандарта IRC, для того, чтобы открытый материал в разрезе подвергался обработке в полевых условиях.Если это не требуется, это все равно является хорошей практикой (см. Сопротивление распаду и Кодекс, май 2014 г., PDB).

Сверление . Есть два ограничения на сверление отверстий в балках. Во избежание снижения сопротивления балки изгибу никакие отверстия не должны располагаться ближе, чем на 2 дюйма от верхнего или нижнего края балки. Кроме того, диаметр отверстия ограничен одной третью глубины материала. Например, в 2×8 максимальный диаметр отверстия составляет 2 3/8 дюйма (для этих расчетов следует использовать фактические, а не номинальные размеры).

Обратите внимание, что, хотя правило № 2 допускает отверстие размером 1 1/2 дюйма в 2×6, это отверстие не соответствует требованиям правила № 1 к зазору в 2 дюйма. Конечно, в большинстве случаев применения на палубе отверстия большего размера, чем требуется для электропроводки или газопровода, не являются обычным явлением, поэтому максимальный диаметр обычно не является проблемой. Краевое расстояние, однако, часто. Например, когда балки расположены на расстоянии 12 дюймов от центра, плохо экипированные плотники, у которых нет сверла, подходящего между балками, в конечном итоге будут сверлить отверстия ближе к нижнему краю, чем разрешено.IRC не предлагает альтернативного решения для отверстий на расстоянии менее 2 дюймов от края балки, и, хотя инженер может найти решение, оно, вероятно, будет стоить намного больше, чем новая угловая дрель.

В случае, если на одной балке необходимо сделать надрезы или просверлить отверстия более чем в одном месте по ее длине, расстояние между отверстиями или надрезами должно быть более чем в два раза больше диаметра самого большого отверстия. В менее распространенных случаях, когда устанавливаются инженерные пиломатериалы, одобренные для использования на открытом воздухе, обратитесь к производителю за ограничениями по сверлению и вырубке.Как правило, верхние и нижние пояса двутавровых балок не могут иметь надрезов в какой-либо степени, в то время как отверстия в центральных стенках могут быть почти хорда к хорде, безусловно, намного больше, чем одна треть глубины балки.

Балки

Положения о пролетах и ​​характеристиках палубных балок были добавлены в IRC 2015 только недавно, но до сих пор нет указаний по внесению в них каких-либо изменений. Во-первых, предположения о нагрузке на балку просты; для луча это не так.В то время как у балки есть только пролет, размер и порода для оценки, у балки есть те же плюс переменная нагрузка на погонный фут, которая меняется с каждой конструкцией. Идентичные балки по размеру, типу и пролету могут иметь неопределенные различия в том, какую нагрузку они несут, в зависимости от пролета балок, которые они поддерживают. Это приводит не только к переменным силам внутри балки, но и к переменным сосредоточенным нагрузкам в местах расположения подшипников. Следовательно, нельзя делать никаких безопасных предположений о модификациях луча, и я не знаю ни одного источника, не относящегося к IRC, для руководства.Единственными вариантами были бы модификации настолько тонкие, что о них трудно было бы беспокоиться (может ли кто-нибудь действительно поверить, что отверстие диаметром 1/2 дюйма в центре двойной балки 2×10 для электрического кабеля вызовет какие-либо проблемы?) или модификации, которые потребуют помощи инженера.

Сообщений

IRC не предоставляет допуски на модификации для вырезания и сверления опорных стоек. О мелких дырках, вроде тех, что используются для низковольтной проводки, наверное, волноваться не стоит.Если конструкция требует большого отверстия, например, для встраивания конца медной трубы диаметром 2 дюйма в качестве декоративной верхней направляющей в специальное ограждение, может быть целесообразно сначала проконсультироваться со своим строительным инспектором. Он может разрешить отверстие, если для установки трубы необходимо удалить минимальный материал, хотя ему также может потребоваться проект инженера-строителя, в зависимости от других нагрузок, поддерживаемых стойкой. Или он может предложить использовать столб 6×6, а не 4×4.

Выемка стойки для углубления балки настила обычно не представляет большой проблемы, если только стойка не продолжает нести крышу или другой настил выше.Но даже в этом случае, при условии, что стойка хорошо соединена с настилом и противостоит горизонтальным силам, а зубчатая часть плотно прилегает к раме сверху и снизу, это, вероятно, не вызывает особого беспокойства. Вертикальные нагрузки на стойку требуют большого поперечного сечения, чтобы противостоять изгибающим усилиям, создаваемым в стойке, и хотя выемка для балки устраняет часть этого поперечного сечения, балка также скрепляет стойку по горизонтали намного лучше, чем любое поперечное сечение. площадь сечения бы.

Опять же, не существует принятого инженерного стандарта, на который я мог бы указать для модификаций столбов, и строительная администрация всегда оставляет за собой право запросить проектирование.Это одна из многих веских причин для подготовки четких планов строительства для рассмотрения разрешений и решения любых возможных проблем до того, как будет построена палуба.

Добавление дренажных отверстий в контейнеры

Контейнеры для хранения наших растений становятся все более уникальными с каждой новой посадкой. В наши дни все подходит для использования в качестве плантатора; мы можем использовать чашки, банки, ящики и корзины — все, что имеет идеальный вид, чтобы держать наши растения. Иногда мы находим идеальную сеялку без дренажных отверстий.

Несмотря на то, что всем растениям для выживания требуется некоторое количество воды, наличие подходящего дренажа важно для предотвращения корневой гнили. По этой причине вам нужно добавить несколько отверстий для горшечных растений, чтобы вода могла стекать. Это не сложно, если следовать основным инструкциям и мерам предосторожности при сверлении дренажного отверстия. (Всегда надевайте защитные очки при использовании дрели.)

Добавление дренажных отверстий в контейнеры

Пластиковые и деревянные кашпо легче всего оснащаются дренажными отверстиями.Иногда отверстия в горшках можно пробить гвоздем. Еще одним интересным инструментом, который некоторые люди используют для сверления дренажного отверстия, является вращающийся инструмент, часто называемый дремелем.

Простая электрическая дрель с правильным сверлом может добавить необходимые отверстия на дне контейнера. Некоторые говорят, что аккумуляторная дрель работает лучше всего и дает пользователю больше контроля. Сверлите медленно и уверенно. Вы захотите применить небольшое давление и держать дрель прямо. Источники рекомендуют начинать с ¼ дюйма (6 мм.) немного, увеличивая размер при необходимости.

Вода в изобилии входит в список инструментов для этого проекта. Вода охлаждает буровое долото и поверхность сверления. Это заставляет бурение дренажного отверстия двигаться немного быстрее. Если у вас есть друг-сделай сам, возможно, он или она сможет распылить воду для вас. Выполните этот проект снаружи и используйте садовый шланг. Держите воду на буровой поверхности и сверле, так как это важная часть процесса. Если вы видите дым, вам нужно больше воды.

Эксперты по добавлению дренажных отверстий в контейнеры согласны с тем, что вы должны отметить место отверстия на горшке либо карандашом на глиняных горшках, зарубкой на гвозде, либо сверлом на более труднопросверливаемых деталях.На керамике отметьте место ударом сверла меньшего размера. Многие также предлагают сначала пометить область малярным скотчем, говоря, что это предотвратит скольжение сверла.

Затем держите сверло прямо к горшку, не вставляйте его под углом. Держите дрель прямо, распыляя воду на поверхность. Начните с низкой скорости. Направляйте сверло и не оказывайте давления. Надеюсь, вы получите именно то отверстие, которое вам нужно, с первой попытки, но вам может потребоваться увеличить размер сверла. Эти инструкции относятся ко всем материалам.

Разница заключается в типе сверла, которое вы хотите использовать. Некоторые дрели поставляются с набором бит, а для других вам нужно будет приобрести комплект. В приведенном ниже списке обратите внимание, что для некоторых материалов требуется сверло с алмазным наконечником. Это называется кольцевой пилой и равномерно распределяет давление, уменьшая вероятность разрушения контейнера. Профессионалы предпочитают следующие биты:

• Пластик : Острая спиральная насадка
• Металл : Сверхпрочная насадка из кобальтовой стали
• Неглазурованная терракота : замочите на ночь в воде, затем используйте насадку для плитки, алмазную шлифовальную насадку или инструмент Dremel
.
• Глазурованная терракота : Плитка с алмазным наконечником
• Толстое стекло : Сверла по стеклу и плитке
• Керамика : Алмазное сверло или сверло по камню с крылатым наконечником из карбида вольфрама
• Hypertufa : бита для каменной кладки

Геометрия ствола — PetroWiki

Выбор размера долота и обсадной колонны может означать разницу между скважиной, которую необходимо ликвидировать до завершения, и скважиной, которая является успешной с экономической и инженерной точек зрения.Неправильный выбор размера может привести к тому, что отверстия будут настолько маленькими, что скважину придется закрыть из-за проблем с бурением или заканчиванием. Инженер по бурению (и планировщик скважин) отвечает за проектирование геометрии скважины, чтобы избежать этих проблем.

Однако успешная скважина не обязательно является экономическим успехом. Например, конструкция скважины, обеспечивающая удовлетворительное и безотказное бурение и заканчивание, может оказаться экономически невыгодной, поскольку затраты на бурение превышают ожидаемую отдачу от инвестиций. Выбор геометрии отверстия является частью инженерного плана, от которого зависит экономическая и инженерная неудача или успех.

Общие процедуры проектирования

Опыт буровой отрасли позволил разработать несколько широко используемых программ определения геометрии отверстия. Эти программы основаны на наличии размера долота и обсадной колонны, а также на ожидаемых условиях бурения.

Глубокие скважины с высоким давлением часто требуют отклонений от обычной геометрии. Причины включают:

• Высокая производительность, требующая больших колонн насосно-компрессорных труб.
• Проблемы с бурением, требующие использования промежуточной колонны и одного или нескольких хвостовиков.
• Проблемы проектирования на растяжение из-за того, что толстостенная труба должна использоваться для предотвращения разрыва или разрушения.
• Ограничения буровой установки при спуске тяжелых колонн труб.

Поскольку глубокие скважины с высоким давлением бурятся все чаще, необходимо уделять особое внимание размеру скважины.

Подход снизу вверх

Наивысшим приоритетом при планировании скважины должна быть разработка проекта, обеспечивающего экономичную добычу из продуктивной зоны.Даже при разведочном бурении для геологических исследований может потребоваться большая скважина для тщательной оценки пласта. Продуктивная зона должна быть проанализирована с точки зрения ее потенциала притока и проблем бурения, которые возникнут при ее достижении.

Калибровочная колонна

Поточную или насосно-компрессорную колонну необходимо учитывать с точки зрения ее способности доставлять нефть/газ на поверхность с экономичной скоростью. Трубки малого диаметра ограничивают или перекрывают скорость потока из-за высокого давления трения.

Проблемы с заканчиванием могут быть более сложными при использовании небольших НКТ и обсадных труб. Уменьшенные радиальные зазоры усложняют размещение инструмента и операции, а также усложняют ремонтные работы.

Типовые конструкции скважин показаны на рис. 1 . Геометрии в частях (a) и (c) используют трубки большого диаметра. Небольшая колонна насосно-компрессорных труб (b), вероятно, будет ограничивать поток флюида из продуктивной зоны. Кроме того, для конструкции (b), вероятно, потребуются муфты со специальным зазором, тогда как для деталей (a) и (c) можно использовать муфты стандартного диаметра.

• Рис. 1—Три комбинации размеров скважины.

Планирование проблем

Геологическая неопределенность может затруднить прогнозирование ожидаемых условий бурения. Например, для пересечения разлома в области высокого давления может потребоваться буровой хвостовик, тогда как промежуточная колонна может быть удовлетворительной, если разлом не обнаружен. Геометрия скважины часто выбирается, чтобы при необходимости можно было установить дополнительную обсадную колонну ( Рис.2 ).

Проблемы с выбором размера

Прежде чем будет определена окончательная геометрия отверстия, необходимо рассмотреть множество взаимосвязанных проблем выбора размера. Эти проблемы в первую очередь связаны с размером обсадной колонны и параметрами необсаженного ствола, а также с конструкцией обсадной колонны. Практические знания проблем проектирования обсадных труб влияют на выбор размера трубы.

• Рис. 2—Планирование геометрии отверстия, позволяющей при необходимости использовать хвостовик.

Конструкция корпуса

Большая колонна потока в Рис.1 привел к 13⅜ дюйма. промежуточная струна и 20-дюймовая. поверхностный кожух. Однако эти колонны могут быть сложными в проектировании, если встречаются высокие пластовые давления. В таблице 1 показаны трубы, необходимые для различных условий на промежуточной колонне, при условии, что будет использоваться один вес и марка.

• Таблица 1. Требования к конструкции корпуса для 13⅜-дюймов. Корпус на рис. 1

Натяжные конструкции становятся критическими в случаях, подобных Таблица 1 . Нагрузка на крюк струны в воздухе составляет 887 700 фунтов силы для наихудшего случая, показанного в таблице. Если для оценки требований к буровой установке используется расчетный коэффициент 1,5, расчетный вес будет составлять 1 331 550 фунтов силы для выбора вышки и основания. На выбор корпуса и размера влияют:

• Выход трубы
• Сила соединения
• Характеристики буровой установки

Кольцевое пространство между обсадной колонной и стволом скважины

Проблемы с цементированием могут возникнуть, если затрубное пространство между обсадной колонной и стволом скважины маленькое. Небольшие зазоры вокруг трубы и муфты могут вызвать преждевременное обезвоживание цемента и привести к образованию цементного моста.Цементные компании сообщают, что такое закупоривание чаще происходит в более глубоких и горячих скважинах. Эти компании предлагают минимальный кольцевой зазор от 0,375 до 0,50 дюйма с каждой стороны трубы, предпочтительно 0,750 дюйма.

Бурильная колонна/затрубное пространство

Область между бурильной колонной и скважиной создает проблемы, если она слишком велика или мала. Если отверстие большое, может произойти неадекватная очистка отверстия. В небольших отверстиях могут возникать высокие давления трения и турбулентная эрозия. Крупные ямы обычно встречаются на небольших глубинах, а мелкие — в участках дна.

Очистка скважины описывает способность бурового раствора удалять шлам из кольцевого пространства. Важными факторами являются:

• Вязкость бурового раствора.
• Скорость оседания шлама.
• Расход бурового раствора в кольцевом пространстве.

Скорость бурового раствора в кольцевом пространстве, ур. 1 , обычно считается наиболее важным аспектом.

………………….(1)

где

• v = скорость в кольцевом пространстве, фут/мин
• Q _м = расход бурового раствора, гал/мин
• d _H = диаметр отверстия в дюймах.
• d _DS = диаметр бурильной колонны, дюймы.

Инженеры по буровым растворам часто используют другие формы уравнения скорости в кольцевом пространстве.

………………….(2)

где

• v = скорость в кольцевом пространстве, фут/мин
• Q _p = производительность насоса, барр./мин
• V _a = объем кольцевого пространства, баррелей/1000 футов.3.

  ………………….(3)

  где

  d _H и d _DS = диаметр скважины и бурильной колонны, дюймы.

  Например, 8½ × 4½ дюйма. затрубное пространство имеет примерно 52 барреля на 1000 футов затрубного пространства. Многие буровые установки не имеют достаточной мощности насоса для очистки поверхностных областей скважины и поэтому полагаются на пробки с высоковязким гелем для очистки кольцевого пространства. Пример 1 иллюстрирует задачу очистки отверстия.

  Пример 1

  Используйте геометрию отверстия в Рис.1 для определения расхода, необходимого для достижения скорости в кольцевом пространстве 75 фут/мин. Кроме того, определите требуемую мощность на поверхности, если давление насоса ограничено 2500 фунтов на квадратный дюйм. Используйте 5-дюймовый. бурильная труба для A и C и 4½ дюйма. труба для Б.

  Решение .

  1. Из рис. 1 кольцевая геометрия в самых больших сечениях отверстия

  2. Используйте уравнение . 1 , чтобы определить требуемую скорость насоса для A.

  3.Определите требования к мощности на поверхности (л.с.), если давление ограничено до 2500 фунтов на квадратный дюйм. Для,

  Основываясь на результатах Пример 1 , геометрию скважины C будет трудно очистить, поскольку многие буровые установки не способны развивать мощность 2905 л.с. при непрерывной эксплуатации. Плохая очистка ствола скважины является частой причиной скопления твердых частиц в кольцевом пространстве, закупорки и потери циркуляции.

  У большинства буровых установок мощность ограничена при бурении скважины с поверхности. Несмотря на то, что насос может быть рассчитан на 3000 фунтов на квадратный дюйм, максимальный расход обычно достигается до достижения давления на поверхности 3000 фунтов на квадратный дюйм.Типичное давление для скважины на поверхности может составлять от 600 до 1500 фунтов на квадратный дюйм даже при использовании двух насосов. Если насосы не могут должным образом очистить кольцевое пространство, необходимо предусмотреть планировку скважины для периодической промывки кольцевого пространства высоковязким шламом.

  Отверстия малого диаметра создают проблемы из-за турбулентной эрозии и гидравлики. Возникающими в результате проблемами могут быть трудности с цементированием и плохая очистка скважины в расширенной зоне.

  Гидравлика сложная в забойных участках малого диаметра.Высокое давление трения снижает доступное гидравлическое очищающее действие на долото и увеличивает эффект удерживания стружки на шламе. Давление тампонирования и пульсации может быть большим и находиться в диапазоне от 0,3 до 1,0 фунт/галлон эквивалентной массы бурового раствора в небольших скважинах при использовании тяжелых буровых растворов.

  Расширение

  Этот метод увеличивает размер отверстия сверх размера, достижимого с помощью сверла. Инструмент для расширителя имеет раздвижные рычаги с конусами долота, которые можно активировать давлением насоса.Важным отрицательным аспектом неполного развертывания является то, что плечи инструмента часто повреждаются или теряются в скважине. Трудно восстановить потерянную руку расширителя.

  Этот метод имеет применение в некоторых областях. Одним из важных применений является спуск хвостовика в открытом стволе, который может считаться слишком маленьким без расширения. Например, 7⅝-дюймов. вкладыш с промывным соединением проходит в 8½-дюйм. отверстие может быть сочтено неприемлемым (некоторыми компаниями) без расширения. 7,0-дюймовый. альтернативой может быть вкладыш, что приведет к ограничениям по размеру трубы на более глубоких участках.

  Выбор размера обсадной колонны и долота

  Программа определения размера обсадной колонны и долота должна учитывать проблемы, описанные в предыдущем разделе, в дополнение к фактическим характеристикам размера обсадной колонны и долота. К ним относятся внутренний и внешний диаметр обсадной колонны, диаметр проходки и муфты, а также размер долота. Практическое знание этих переменных важно для выбора жизнеспособной программы геометрии.

  Выбор трубы

  Доступность обсадной колонны является приоритетным фактором при выборе геометрии отверстия.Высокопрочная обсадная колонна, часто необходимая для глубоких скважин, может иметь небольшой (осадочный) диаметр, что будет влиять на последующий выбор размера обсадной колонны и долота. К сожалению, циклы спроса и предложения в трубной промышленности могут определять конструкцию труб, а не технические соображения.

  Внешний диаметр корпуса (OD) доступен в различных размерах. Диаметр проходки, который меньше внутреннего диаметра (ID), определяет выбор долота для открытого ствола ниже обсадной колонны. Поскольку для соответствия проектным требованиям требуется более тяжелая труба, доступный диаметр проходки уменьшается.Эмпирическое правило, которое оказалось удовлетворительным в большинстве полевых случаев, заключается в том, чтобы допустить толщину стенки в 1 дюйм для достижения подходящей конструкции, не прибегая к использованию сверхвысокопрочной трубы. Например, 9⅞ дюймов. корпус обычно можно спроектировать правильно, если 8⅝ дюйма. допустимые диаметры дрейфа.

  Подход к выбору геометрии ствола скважины может определять диаметр проходки обсадной колонны в качестве управляющего критерия. Варианты следующие:

  • Постарайтесь спроектировать трубу с учетом конкретных условий осадки и наружного диаметра.
  • Используйте высокопрочные материалы.
  • Используйте специальную отводную трубу некоторых производителей.
  • В крайнем случае производители труб могут подготовить специальную конструкцию трубы на основе минимальных требований к дрейфу за счет увеличения толщины стенки и наружного диаметра.

  Четвертый вариант иногда требуется в сероводородных средах, где должны использоваться низкопрочные металлы.

  Выбор муфты

  Трубные муфты

  обычно предназначены для удовлетворения таких требований, как разрыв, разрушение, растяжение и эффективность уплотнения.Однако диаметр муфты может быть ориентиром при проектировании некоторых скважин. В таблице 2 показаны наружные диаметры различных типов муфт и размеров труб. Американский нефтяной институт. Муфты (API) обычно на 1 дюйм больше, чем труба размером более 7⅝ дюйма.

  • Таблица 2. Зазоры для API и различных фирменных муфт премиум-класса

  Преимущества дает использование премиальных муфт. Эти муфты обычно имеют меньшие зазоры, чем сопоставимые соединения API, и иногда позволяют использовать в скважине трубы меньшего размера.Во многих случаях более дорогие муфты премиум-класса могут снизить общую стоимость скважины за счет использования труб и отверстий меньшей геометрии. В Рис. 1.b геометрию отверстия нетрудно было бы получить, если бы использовались муфты премиум-класса, тогда как зазоры могли бы быть неприемлемыми, если бы использовались муфты API.

  Выбор размера бита

  Размер программы долот зависит от требуемых размеров обсадной колонны. Биты доступны практически в любом желаемом диапазоне размеров. Однако нестандартные долота или долота необычных размеров могут не обладать всеми желательными характеристиками, такими как центральная струя или характеристики защиты калибра.Кроме того, выбор и доступность долота становятся более сложными для долот нечетного или малого размера (менее 6,5 дюймов).

  Таблица 3 иллюстрирует доступные размеры для бит со вставными зубьями Hughes. Размер долот менее 6½ дюймов ограничивает выбор типа долота. Кроме того, выбор насадок ограничен размерами более 12¼ дюймов.

  • Таблица 3. Доступные размеры для различных вставных и опорных бит

  Стандартные комбинации долота/обсадной трубы

  Рис. 3 можно использовать для выбора размеров обсадных труб и долот, необходимых для выполнения многих программ бурения. Чтобы использовать таблицу, определите размер обсадной трубы или хвостовика для последнего размера трубы, которая будет спущена. В схеме показаны размеры отверстий, которые могут потребоваться для установки этого размера трубы (т. е. 5-дюймовый хвостовик внутри 6⅛- или 6¼-дюймового отверстия).

  Сплошные линии обозначают обычно используемые долота для труб такого размера, которые можно считать имеющими достаточный зазор для спуска и цементирования обсадной колонны или хвостовика (т.дыра). Пунктирные линии указывают на менее часто используемые размеры отверстий. При выборе одного из таких сломанных путей особое внимание следует уделить соединению, плотности бурового раствора, цементированию и искривлениям. Бицентровые биты обеспечивают большую гибкость в выборе размера бита и отверстия.

  • Рис. 3—Таблица выбора размера обсадной колонны и долота (любезно предоставлено Oil & Gas Journal).

  Каталожные номера

  Примечательные статьи в OnePetro

  Заслуживающие внимания книги

  Митчелл, Р.Ф. и Миска С. (ред.). (2011). Основы буровой техники. Ричардсон, Техас: Общество инженеров-нефтяников. SPEBookstore и WorldCat

  Внешние ссылки

  См. также

  PEH:Introduction_to_Well_Planning

  Категория

  10 причин использовать инструменты с плоским дном

  Инструменты с плоским дном или инструменты с плоской геометрией дна полезны в различных ситуациях и операциях, которые не подходят для инструментов с типичной режущей геометрией.Стандартные характеристики сверл или концевых фрез полезны для их основных функций, но делают их непригодными для определенных целей. При правильном использовании следующие инструменты с плоским дном могут сделать разницу между некачественной работой и идеальными деталями.

  Сверла с плоским дном

  Сверла с плоским дном

  идеально подходят для сложных ситуаций сверления или для создания отверстий с плоским дном без вторичных чистовых проходов. Рассмотрите возможность использования этих специализированных сверл для операций, описанных ниже.

  Сверление тонкой пластины

  При сверлении сквозных отверстий в тонких пластинах остроконечные сверла могут вытолкнуть часть материала из выходного отверстия и создать заусенцы на нижней стороне. Сверла с плоским дном значительно реже сталкиваются с этой проблемой, поскольку их геометрия с плоским дном создает более равномерные направленные вниз силы.

  Межскважинное сверление

  При сверлении отверстия, которое пересекает траекторию другого отверстия, важно избегать образования заусенцев, так как их очень трудно удалить в таком поперечном сечении.В отличие от сверл с острием, сверла с плоским дном не создают заусенцев на другой стороне сквозных отверстий.

  Сверление неровной/закругленной поверхности

  Сверла с плоским дном первоначально входят в зацепление с неровными поверхностями своим внешним краем. По сравнению с первым контактом со стандартным наконечником сверла это делает их менее восприимчивыми к отклонению или «хождению» по наклонным поверхностям и более способными сверлить более прямые отверстия.

  Сверление под углом

  Даже если поверхность детали плоская или ровная, остроконечное сверло подвержено смещению, если оно входит в деталь под углом, известном как сверление под углом или наклоном.По той же причине сверла с плоским дном идеально подходят для сверления на неровных поверхностях, они идеально подходят для сверления под углом.

  Сверление половины отверстия

  При сверлении полуотверстия на краю детали отсутствие материала по обеим сторонам сверла делает операцию нестабильной. В этой ситуации остроконечное сверло может ходить. Сверло с плоским дном контактирует со всей режущей геометрией, обеспечивая большую гибкость и стабильность при сверлении полуотверстий.

  Зенковки с плоским дном

  Зенковки с плоским дном — отличный выбор, когда требуется отверстие с плоским дном, и для его создания использовался инструмент без геометрии плоского дна.Держите некоторые из этих инструментов под рукой, чтобы быть готовыми к следующим операциям.

  Рассверливание и отделка просверленных отверстий

  Геометрия сверла

  разработана в первую очередь с учетом таких факторов, как стабильность, жесткость и эвакуация стружки. Для некоторых отверстий потребуются вторичные чистовые операции. Зенковки с плоским дном часто конструируются с медленной спиралью и низким передним углом, что помогает им избежать контакта с деталями и контролировать финишную обработку.

  Выпрямление смещенных отверстий

  Даже опытные механики могут просверлить не идеально прямое отверстие или два на новых и незнакомых работах.К счастью, зенковки с плоским дном хорошо подходят для выпрямления смещенных отверстий.

  Точечная поверхность и цековка на неровных поверхностях

  Уникальная геометрия зенковки с плоским дном делает ее эффективной при точечной обработке неровных поверхностей. Стандартные сверла и точечные сверла могут ходить по таким поверхностям, что потенциально может испортить операцию.

  Удалить точки сверления

  Когда стандартное сверло создает отверстие (кроме сквозного отверстия), оно оставляет «точку сверления» внизу из-за своей остроконечной геометрии. Это нормально для некоторых отверстий, но отверстия, требующие плоского дна, потребуют вторичной операции с плоскодонным зенкером для удаления точки сверления.

  Удаление тарелки концевой фрезы

  Угол тарельчатой ​​тарелки, присутствующий на большинстве стандартных концевых фрез, обеспечивает надлежащие характеристики торцевой обработки и уменьшает контакт по всему диаметру. Тем не менее, эти концевые фрезы, естественно, оставят небольшую тарелку на дне отверстия, созданного операцией врезания. Как и в случае с наконечниками для сверления, зенковки с плоским дном идеально подходят для выравнивания дна отверстия.

  Команда инженеров Harvey Performance Company работает вместе, чтобы гарантировать, что каждая ваша задача обработки — от выбора инструмента и поддержки применения до разработки идеального специального инструмента для вашей следующей работы — будет решена с помощью продуманного комплексного решения.

  Объяснение сверления печатных плат: что можно и чего нельзя делать

  Сверление — самый дорогой и трудоемкий процесс в производстве плит. Процесс сверления печатной платы должен быть тщательно реализован, так как даже небольшая ошибка может привести к большим потерям.Процесс сверления считается наиболее важным и узким местом в производстве печатных плат. Инженер-конструктор печатных плат всегда должен изучать возможности производителя платы, прежде чем размещать заказ.

  Процесс сверления является основой для переходных отверстий и связи между различными слоями. Уменьшение размеров электронных устройств, таких как телевизоры и телефоны, привело к превращению их из стационарных в портативные. Для уменьшения размера требуется высококачественная микрообработка.Бурение играет жизненно важную роль в том, чтобы сделать это возможным. Следовательно, применяемая технология бурения имеет значение.

  https://protoexpress.wistia.com/medias/9sqcoz4c6k

  Технология сверления печатных плат

  В основном существует два вида технологий бурения: механическое и лазерное бурение.

  Сравнение механического и лазерного сверления
  Механическое сверление

  Механические сверла менее точны, но просты в исполнении. Данная технология бурения реализуется буровыми долотами.Наименьший диаметр отверстия, которое можно просверлить этими сверлами, составляет около 6 мил (0,006 дюйма).

  Ограничения механической дрели

  Механические дрели рассчитаны на 800 ударов при работе с более мягкими материалами, такими как FR4. Для более плотных материалов, таких как Rogers, срок службы сокращается до 200 отсчетов. Если производитель печатных плат проигнорирует это, это приведет к дефектным отверстиям, которые превратят плату в металлолом.
  На трассах Sierra превосходные сверлильные станки Hitachi используются с допуском размещения отверстий в 1 мил.

  Лазерное сверление

  С другой стороны, лазерные сверла могут сверлить отверстия гораздо меньшего размера. Лазерное сверление — это бесконтактный процесс, при котором заготовка и инструмент не соприкасаются друг с другом. Лазерный луч используется для удаления материала доски и создания точных отверстий. Здесь можно легко контролировать глубину сверления.
  Лазерная технология используется для легкого сверления отверстий контролируемой глубины. Здесь минимальный диаметр отверстия 2 мила (0,002 дюйма) может быть просверлен с высокой точностью.

  Ограничения лазерного сверления

  Печатная плата состоит из меди, стекловолокна и смолы. Эти материалы для печатных плат имеют разные оптические свойства. Это затрудняет эффективное прожигание лазерным лучом платы.
  Стоимость процесса также сравнительно высока в случае лазерного бурения.

  Лучше, если дизайнер понимает, что происходит в цеху, чтобы лучше понять, как проект воплощается в жизнь.Благодаря этому пониманию разработчик платы гарантирует, что конструкция может быть изготовлена. Это, в свою очередь, снижает стоимость и позволяет доставить товар в минимальные сроки.

  Что происходит в цехе?

  Блок-схема сверления печатных плат

  После процесса ламинирования ламинированная плата загружается на панель выходного материала на буровой станине. Выходной материал уменьшает образование заусенцев. Заусенец — это выступающая часть меди, образующаяся, когда сверлильный шпиндель проникает сквозь доску.Поверх этой панели загружаются и тщательно выравниваются дополнительные стопки. В конце на всю эту стопку накладывается лист алюминиевой фольги. Алюминиевая фольга предотвращает образование заусенцев на входе, а также рассеивает тепло, выделяемое быстро вращающимся сверлом. После того, как необходимое количество отверстий просверлено, доски отправляются на процесс снятия заусенцев и удаления пятен.

  Поскольку качество просверленного отверстия является решающим аспектом, необходимо учитывать геометрию инструмента. Быстрорежущая сталь (HSS) и карбид вольфрама (WC) обычно используются для бурения композитных материалов.Твердосплавные инструменты обеспечивают более длительный срок службы инструмента при обработке полимера, армированного стекловолокном (GFRP). Сверла из цементированного карбида обычно используются при сверлении печатных плат.

  Угол при вершине и угол подъема

  Сверла для печатных плат имеют угол при вершине 130° с углом подъема винтовой линии от 30° до 35°. Угол при вершине расположен в верхней части сверла. Он измеряется между наиболее выступающими режущими кромками.

  Угол винтовой линии — это угол между боковыми сторонами сверла в точках их пересечения.

  Сравнение угла при вершине и угла подъема спирали

  Сверлильный станок с ЧПУ

  Сверлильный станок Hitachi для печатных плат

  Сверлильный станок представляет собой предварительно запрограммированный станок с числовым программным управлением (ЧПУ). Сверление происходит на основе координат XY, введенных в систему ЧПУ. Шпиндели вращаются с высокой скоростью и обеспечивают точное просверливание отверстия в доске. Когда шпиндель вращается с высокой скоростью, выделяется тепло из-за трения между стенкой отверстия и шпинделем. Это расплавляет содержимое смолы на стенках отверстия и приводит к мазку смолы.После того, как необходимые отверстия просверлены, выходная и входная панели выбрасываются. Это небольшая часть того, что происходит в цехе.

  В отличие от процесса травления и нанесения покрытия, процесс сверления не имеет фиксированной продолжительности. Время сверления варьируется в зависимости от цеха в зависимости от количества отверстий, которые необходимо просверлить. Вот что происходит за кулисами цеха по производству печатных плат. Чтобы узнать больше о автоматизированном производстве применительно к печатным платам, прочитайте Что такое CAM или автоматизированное производство?

  В процессе бурения необходимо учитывать два важных аспекта:

  • Соотношение сторон
  • Сверление до медного зазора (Сверление до ближайшего медного элемента)

  Соотношение сторон

  Соотношение сторон

  — это способность эффективно покрывать медью отверстия (переходные отверстия).Меднение внутренней части отверстий — утомительное занятие при уменьшении диаметра и увеличении глубины. Для этого требуется гальваническая ванна с высокой мощностью выброса, чтобы жидкость могла хлынуть в крошечные отверстия.

  Соотношение сторон (AR) = (глубина отверстия/диаметр просверленного отверстия)

  Соотношение сторон 10:1 для сквозных отверстий и 0,75:1 для микроотверстий.

  Как правило, для печатной платы толщиной 62 мил минимальный размер сверла может составлять 6 мил.

  Сверло для меди

  Зазор от сверления до меди

  Зазор от сверления до меди — это зазор между краем просверленного отверстия и ближайшим медным элементом. Ближайшим медным элементом может быть медная трасса или любая другая активная медная область. Это решающий фактор, так как даже небольшое отклонение приведет к нарушению цепи. Типичное значение сверла для меди составляет около 8 мил.

  Минимальный зазор = ширина кольцевого кольца + зазор паяльной маски

  Классификация отверстий

  Просверленные отверстия подразделяются на p сквозные отверстия (PTH) и n сквозные отверстия (NPTH) .

  Отверстия с покрытием (PTH) — это проводящие переходные отверстия для передачи сигналов, которые устанавливают взаимосвязь между различными слоями печатной платы.

  Отверстия без покрытия (NPTH) не проводят ток. Они используются для фиксации компонентов в процессе сборки печатной платы. Крепежные отверстия компонентов имеют резьбу NPTH. Для этих отверстий не существует допустимого уровня, поскольку компоненты не поместятся, если размер отверстия слишком мал или велик.

  Правило есть правило даже для отверстия

  Просверлить отверстия на печатной плате не так просто, как кажется.Это требует большой точности и должно придерживаться определенных правил проектирования. Давайте посмотрим на эти требования для NPTH и PTH.

  Сквозное отверстие без покрытия (NPTH)

  • Размер готового отверстия (минимальный) = 0,006″
  • Зазор от края до края (от любого другого элемента поверхности) (минимум) = 0,005″

  Металлизированное сквозное отверстие (PTH)

  • Размер готового отверстия (минимум) = 0,006″
  • Размер кольцевого кольца (минимум) = 0,004 дюйма
  • Зазор от края до края (от любого другого элемента поверхности) (минимум) = 0. 009″

  Катастрофы при бурении

  После многократного использования буровой инструмент изнашивается и ломается. Это приводит к следующим проблемам:

  Нарушена точность расположения отверстий

  Когда сверло не попадает в нужное место и смещается по той же оси, точность снижается. Сдвиги в просверленном отверстии приведут к касанию или прорыву кольцевых колец.

  Шероховатость внутри просверленного отверстия

  Шероховатость приводит к неравномерному покрытию меди.Это приводит к дырам и трещинам ствола. Это также может привести к снижению сопротивления изоляции из-за проникновения раствора меднения в стенку отверстия.

  Мазок смолы

  Смола в доске плавится из-за тепла, выделяемого во время сверления. Смола прилипает к стенкам отверстия и называется мазком смолы. Это снова приводит к плохому медному покрытию и нарушению проводимости между переходным отверстием и внутренними слоями схемы. Мазок смолы удаляется химическим раствором.

  Наличие заусенцев на входе и выходе

  Заусенец — это нежелательная часть меди, торчащая из отверстия после процесса сверления. Чаще всего они видны как на верхней, так и на нижней поверхности стопки печатных плат.

  Шляпка гвоздя

  Если шляпки гвоздей неправильные, то есть вероятность изгиба меди во внутренних слоях при сверлении. Эти медные изгибы вызывают неравномерное покрытие и приводят к проблемам с проводимостью.

  Расслоение

  Частичное разделение слоев печатной платы считается расслоением.Неправильное сверление приводит к расслаиванию.

  Все эти неровности нарушают целостность платы. Эти проблемы стали кошмаром для производителей. По этим причинам наши штатные инженеры-конструкторы причудливо определяют печатную плату как «проблемы возвращаются!»

  Чтобы устранить эти недостатки, ученые исследовали процесс бурения и структуру конструкции и пришли к следующим решениям:

  Средства правовой защиты

  Процесс удаления слизи: Это химический процесс, при котором расплавленная смола, отложившаяся на стенках отверстия, удаляется. Этот процесс устраняет нежелательную смолу и повышает электропроводность через переходные отверстия.

  Процесс удаления заусенцев: Это моторизованный процесс, который удаляет приподнятые концы (коронки) металла (меди), называемые заусенцами. Любой мусор, оставшийся в отверстиях, удаляется в процессе удаления заусенцев. Процесс удаления пятен повторяется после удаления заусенцев.

  Расслоение: Этого можно избежать с помощью лазерных сверл. Как упоминалось ранее, при лазерном сверлении заготовка и инструмент не соприкасаются, что исключает расслоение.

  Взгляните на приведенные ниже краткие рекомендации по DFM, которые помогут вам сэкономить несколько долларов.

  Советы по быстрому сверлению DFM для проектировщиков печатных плат

  • Соотношение сторон должно быть минимальным, чтобы избежать износа сверла
  • Чем больше различных размеров сверл будет добавлено, тем больше сверл потребуется производителю. Вместо этого, если вы уменьшите размеры сверла, время сверления сократится.
  • Чек
    • Если сверла без покрытия имеют соединения
    • Для количества/размера сверления между файлом сверла и печатью fab
    • Если определен тип сверла (PTH / NPTH)
    • Для закрытых отверстий меньше 0.006″ если да, то адрес должен быть
    • От укусов мышей
    • Если сверла и другие элементы на медных слоях выходят за пределы профиля платы
    • Если размеры переходных отверстий должны быть уменьшены, чтобы соответствовать требованию минимального соотношения сторон (A/R), следует учитывать допуск на сверление
    • Для сверления с покрытием с допуском менее +/- 0,002″ и для NPTH, допуск сверления +/- 0,001
    • Fab-чертеж для дуг, показывающий места сверления/паза или выреза NPTH, отсутствующие в файле сверла
    • Для заполнения отверстия w.р.т. руководство по сборке

  В последние годы процесс бурения был оптимизирован по сравнению с более ранними технологиями. С экспоненциальным ростом индустрии печатных плат точность сверления приближается к совершенству. Я полагаю, что теперь у вас есть более четкое представление о том, как выполняется процесс сверления печатных плат. Это выглядит довольно сложно, не так ли? Не волнуйтесь! Просто отправьте свои файлы дизайна (Gerber) в Sierra Circuits. Позвольте нам потренироваться, пока вы сидите, смотрите Netflix и расслабляетесь.

   

  Справочник по проектированию для производства

  10 глав — 40 страниц — 45 минут чтения

  Что внутри:

  • Кольцевые кольца: избегайте прорывов сверла
  • Переходные отверстия: оптимизируйте дизайн
  • Ширина и пространство трассировки: следуйте рекомендациям
  • Паяльная маска и трафаретная печать: самое необходимое

  Загрузить сейчас

   

  Как создать и содержать компостную корзину для червей в помещении

  Контейнер для червячного компостирования, известный как вермикомпостер, может быть довольно недорогим и простым в обслуживании. Существует несколько способов биогумуса. Ниже приведены инструкции о том, как построить один из видов бункера для компостирования червей, предназначенный для использования внутри. Также можно приобрести бункеры для червячного компоста. Вам нужно будет поставить мусорное ведро в закрытом помещении, так как вы не хотите, чтобы черви замерзали зимой или перегревались летом. Кроме того, вы можете поставить контейнер в подвал или другое труднодоступное место, так как вы будете производить компост и червячный «чай» в компостере.

  На этой странице:

  ---

  Что вам нужно

  Во-первых, купите, одолжите или перепрофилируйте следующие предметы, которые вам понадобятся, чтобы начать компостирование червей:

  1.Два пластиковых бака – один должен быть выше и находиться внутри другого, более короткого бака.

  • Более короткая нижняя корзина не нуждается в верхней части. Корзина из резины или пластика примерно 15 дюймов в глубину, 25 дюймов в ширину и 5 дюймов в высоту отлично подойдет. Дополнительная длина позволяет вычерпывать лишнюю жидкость или «червячный чай» для использования в другом месте (например, в саду, для растений, кустов и т. д.).
  • Верхняя ванна должна иметь крышку, чтобы черви не вылезали за пределы коробки.Он также должен быть достаточно гибким, чтобы в нем можно было просверлить отверстия. Хорошо подойдет ванна на 18 галлонов, глубиной примерно 15 дюймов, шириной 20 дюймов и высотой 15 дюймов.

   

  2. Сверло – Сверло диаметром один дюйм и сверло диаметром одна восьмая дюйма необходимы для сверления отверстий, упомянутых выше.

  3. Экранирующий материал – Тип, используемый для оконных экранов, подходит – только НЕ используйте металл, который со временем ржавеет под воздействием влаги в мусорном ведре.Вам нужно всего лишь четыре куска экрана размером 4 на 4 дюйма. Зачем использовать скрининг? Если вы не закроете отверстия, черви могут убежать.

  4. Водостойкий клей – Для фиксации экранов даже после намокания.

  5. Измельченная бумага – достаточно, чтобы заполнить мусорное ведро на три дюйма в глубину, и добавляйте дополнительно каждый раз, когда вы кормите червей раз в неделю. Подойдет практически любой вид бумаги, но избегайте плотной, блестящей и цветной бумаги.

  6. Немного грязи – Фунта будет достаточно. Просто убедитесь, что в нем нет вредных химических веществ. Если все пойдет хорошо, черви скоро будут производить свою собственную грязь (компост).

  7. Немного воды – Немного воды необходимо для увлажнения бумаги и грязи, чтобы создать удобную среду для размножения червей. Замочите бумагу, а затем высушите ее перед использованием.

  8. Черви – Рекомендуется фунт красных змеевиков, потому что они быстро потребляют отходы.Красных вигглеров можно приобрести в Интернете у производителей червей или у другого владельца бункера для червей. Будьте осторожны с червями, которые являются инвазивными видами, такими как азиатский прыгающий червь, который может быть продан как прыгун из Алабамы или прыгун из Джорджии. Контейнеры для червей производят больше червей, а также отличный компост.

  9. Совок – необходим для перемещения компоста по мере необходимости в бункере.

  10. Контейнер для пищевых отходов . Используйте небольшой контейнер с плотно прилегающей крышкой для сбора остатков овощей и фруктов.

  Почему бы просто не положить еду прямо в корзину для червей? Червей лучше оставить в покое, поэтому кормить их лучше всего раз в неделю. Используйте контейнер для пищевых отходов, чтобы собирать отходы в течение недели, а затем еженедельно кормить червей.

  ---

  Подготовка бункеров

  Ниже приведены шаги по подготовке контейнеров:

  • Просверлите 1-дюймовое отверстие примерно в двух дюймах от верха более высокого контейнера с одной стороны. Просверлите еще одно отверстие на противоположной стороне. Просверлите четыре отверстия диаметром 1/8 дюйма в нижней части рядом с углами мусорного ведра.
  • Закройте каждое отверстие виниловой сеткой и приклейте сетку водостойким клеем. Убедитесь, что клей полностью высох, прежде чем переходить к следующему шагу.
  • Поместите высокий контейнер в короткий. ЗАПРЕЩАЕТСЯ сверлить отверстия в коротком бункере.

  ---

  Подготовка бумаги, почвы, водной среды и добавление червей

  Смешайте измельченную бумагу, землю и достаточное количество воды, чтобы все смочить. Поместите смесь в высокую корзину и заполните корзину примерно на три дюйма в глубину.Добавьте своих червей в смесь и дайте им привыкнуть к ней в течение дня, прежде чем кормить их. Убедитесь, что смесь очень влажная, но не образует лужи воды.

  ---

  Кормление червей

  Собирайте пищевые отходы, такие как остатки овощей и фруктов, чайные пакетики (без скрепок) и кофейную гущу в контейнер для пищевых отходов, когда готовите и убираете после еды. Не включайте побочные продукты животного происхождения (жир, кости, молочные продукты, мясо, отходы). Кроме того, червям может потребоваться больше времени для обработки древесных или сухих предметов, таких как стебли.Черви не будут есть пластиковые чайные пакетики, фильтры для кофе или этикетки, размещенные на продуктах в продуктовых магазинах.

  Добавляйте больше еды в корзину для червей только после того, как еда, которую вы ранее добавили, была съедена.

  • Отнесите отходы в корзину для червей.
  • Аккуратно с помощью мастерка сделайте отверстие, в которое можно будет положить обрезки.
  • Накройте ВСЕ остатки пищи грязью и влажной бумагой. Открытая пища привлекает плодовых мух, а накрытые пищевые отходы — нет. Добавляйте грязь и влажную бумагу в мусорное ведро, пока черви не сделают достаточно компоста, чтобы покрыть пищевые отходы.
  • Обратите внимание, что черви едят, а что нет. Удалите все объедки, которые ваши черви не ели какое-то время, так как им может не понравиться такая еда.