Если вы еще этого не сделали, прочтите Отказ от ответственности и страницы безопасности, прежде чем продолжить

• Отказ от ответственности
• Безопасность токарного станка

Выравнивание между передней и задней бабками токарный станок позволяет сверлить отверстия, которые точно центрированы в цилиндрической части запас. Я пытался сделать это однажды со своим сверлильным станком и тисками до того, как у меня появился токарный станок; это было не слишком хорошо получается.

Перед тем, как просверлить торец заготовки, следует сначала повернитесь лицом к концу, как описано в разделе операций по обращению с лицом. Следующий шаг — просверлить отверстие с помощью центрирующего сверла — жесткого короткого сверла с короткий совет. Если вы попытаетесь просверлить отверстие без предварительного сверления центра, сверло почти наверняка отклоняются от центра, создавая отверстие, которое слишком велико и смещено. Мы ненавижу это!

Центровочные сверла бывают разных размеров, например №00, №0, №1 – № 5 и т. д. Вы можете приобрести наборы № 1– № 5 менее чем за 5 долларов США по распродаже у нескольких поставщиков.

Перед сверлением необходимо убедиться, что сверлильный патрон прочно сидит в задней бабке. С оправкой патрона, свободно вставленной в заднюю бабку отверстия, проверните заднюю бабку примерно на 1/2 дюйма. Зафиксируйте заднюю бабку в направляющих, затем твердо задвиньте патрон к задней бабке, чтобы прочно зафиксировать оправку в пазе Морзе. конусность задней бабки. (Патрон снимается с задней бабки путем проворачивания задней бабки тараньте назад, пока вал не будет выбит).

Выберите центрирующее сверло диаметром, аналогичным диаметру отверстие, которое вы собираетесь сверлить. Вставьте центрирующее сверло в кулачки патрона задней бабки. и затягивайте патрон до тех пор, пока кулачки не начнут захватывать сверло. Поскольку целью является сделайте сверло как можно более жестким, вы не хотите, чтобы оно выходил очень далеко от кончика челюсти. Поверните сверло, чтобы оно встало на место, и удалите металлическую стружку или другой мусор, который может предотвратить правильную посадку сверла. Теперь затяните патрон. Хорошей практикой является использование 2 или 3 отверстия для ключа патрона, чтобы обеспечить равномерную затяжку (но все три может оказаться невозможным достичь, учитывая тесные рамки 7×10).

Сдвиньте заднюю бабку по направляющим до конца центральное сверло находится примерно на 1/4 дюйма от конца заготовки и затяните заднюю бабку. зажимная гайка. Рычаг блокировки плунжера задней бабки должен быть плотно прижат – недостаточно, чтобы препятствовать движению ползуна, но достаточно для того, чтобы ползун был максимально жестким.

Если я не работаю с латунью, я почти всегда использую жидкость при бурении. Особенно это помогает при работе с алюминием, который имеет тенденцию цепляться за сверло. для обеспечения ровного и точного отверстия. Я использую смазочно-охлаждающую жидкость марки Tap Magic, но есть доступны несколько других отличных брендов.

Вам нужно всего несколько капель за раз, поэтому длиться долго. Я использую небольшую бутылочку с игольчатым наконечником, чтобы нанести жидкость на работу. Бутылка изначально содержала легкое масло и была приобретена в Home Depot.

Включите токарный станок и установите скорость около 600 об/мин. Использовать рукоятку задней бабки, чтобы медленно продвигать сверло в конец заготовки и продолжать до тех пор, пока коническая часть центрирующего сверла не войдет примерно на 3/4 пути в заготовка. Это все, что вам нужно сделать с центрирующим сверлом, поскольку его цель просто сделать стартовое отверстие для обычной дрели. Выверните центральное сверло и остановите токарный станок.

Ослабьте зажимную гайку задней бабки и сдвиньте заднюю бабку назад до конца путей. Выньте центральное сверло из патрона и вставьте обычное сверло. и затяните его в патроне. Сдвиньте заднюю бабку, пока кончик сверла не 1/4 дюйма от заготовки, а затем зафиксируйте заднюю бабку. Нанесите несколько капель Смазочно-охлаждающая жидкость на кончике сверла, затем запустите токарный станок и просверлите заготовку. как и прежде, от 400 до 600 об/мин.

После продвижения сверла примерно в два раза по его диаметру верните его назад из отверстия и с помощью щетки удалите металлическую стружку с наконечника сверла. Добавить еще несколько капель смазочно-охлаждающей жидкости, если необходимо, затем продолжите сверление, поддерживая сверло задним ходом. для удаления стружки примерно через каждые 2 диаметра глубины.

Если вы не просверливаете полностью довольно короткий заготовке, как правило, вам понадобится способ измерения глубины отверстия, чтобы вы могли остановиться на нужной глубине. Одна из первых принадлежностей, которую я сделал на токарном станке, — это простая глубиномер – просто небольшой латунный цилиндр со стопорным винтом, который скользит по заготовке. буровой штанги 1/16 дюйма длиной около 3 дюймов. Это очень удобно для проверки глубины отверстия. Вы можете использовать правило магазина, чтобы установить латунный ползунок на желаемую глубину, а затем заблокировать он на месте с маленьким установочным винтом.

Другим способом измерения глубины является использование градуированной шкалы. маркировка на стволе задней бабки. Однако их не так просто увидеть.

Если вам нужна настоящая точность, Варминт Эл придумал отличный идея установить 1-дюймовый циферблат индикатор на задней бабке. Наконечник ДИ касается пластиковой пластины, установленной на штоке задней бабки. DI крепится болтами к отверстию 1/4-20, просверленному сбоку и с резьбой. задней бабки. Если вы сделаете этот мод на своем токарном станке, снимите шток с задней бабки. перед тем, как просверлить монтажное отверстие для DI, чтобы избежать сверления плунжера.

Сверление глубоких отверстий, глухих отверстий и большие отверстия

В мире металлоконструкций «глубокая» дыра — это любая отверстие более чем в 3 раза больше диаметра сверла. Глухая дыра – это та, в которой ты не просверливание заготовки насквозь; то есть нижний конец закрыт. критический Суть при сверлении таких отверстий заключается в том, чтобы часто полностью выдвигать сверло из отверстия. чтобы стружка вылетела из отверстия. Вам нужно повторять это каждый раз вы продвигаете сверло примерно в два раза по его диаметру. Несоблюдение этой процедуры приведет к тому, что стружка застрянет в отверстии, приварится к сверлу и создаст отверстие с неровный и грубый диаметр. Смазочно-охлаждающая жидкость также поможет предотвратить прилипание стружки к сверло или стороны отверстия.

Большие отверстия соотносятся с размером машины и для на мини-токарном станке я считаю отверстие больше 3/8 дюйма «большим». Если вы попробуйте просверлить большое отверстие, скажем, 1/2 дюйма, начиная со сверла 1/2 дюйма, у вас может не получиться хорошее чистое отверстие, потому что слишком много материала удаляется за один раз. это отверстие лучше сверлить поэтапно, начиная, скажем, со сверла 5/16″, затем 3/8″ и так далее, пока не дойдете до сверла 1/2″ для последнего прохода. Этот Таким образом, большое сверло удаляет только небольшое количество материала по периметру отверстие и будет гораздо легче сделать работу.

Мини-токарный станок Мини-завод Ленточнопильный станок Анодирование притирка Ссылки   Проекты Ресурсы   Безопасность   Премиум-контент

Мини-токарный станок:  Аксессуары   Регулировки   Возможности    Патроны    Циферблатные индикаторы   Характеристики   Получение Начато  Глоссарий Введение   Материалы    Модификации   Мой магазин   Эксплуатация Отзывы    Зиг Заводская заточка инструмента Устранение неполадок   Настройка     Версии

Операции:    Сверление    Сверление    Облицовка Накатка   Нарезание резьбы     Резьба    Токарная обработка

Анализ эффективности буровых работ для повышения производительности

• Панель авторов Авторизация

Что такое открытый доступ?

Открытый доступ — это инициатива, направленная на то, чтобы сделать научные исследования бесплатными для всех. На сегодняшний день наше сообщество сделало более 100 миллионов загрузок. Он основан на принципах сотрудничества, беспрепятственного открытия и, самое главное, научного прогресса. Будучи аспирантами, нам было трудно получить доступ к нужным нам исследованиям, поэтому мы решили создать новое издательство с открытым доступом, которое уравняет правила игры для ученых со всего мира. Как? Упрощая доступ к исследованиям и ставя академические потребности исследователей выше деловых интересов издателей.

Наши авторы и редакторы

Мы являемся сообществом из более чем 103 000 авторов и редакторов из 3 291 учреждения в 160 странах, в том числе лауреатов Нобелевской премии и самых цитируемых исследователей мира. Публикация на IntechOpen позволяет авторам получать цитирование и находить новых соавторов, а это означает, что больше людей увидят вашу работу не только из вашей собственной области исследования, но и из других смежных областей.

Оповещения о содержимом

Краткое введение в этот раздел, описывающий открытый доступ, особенно с точки зрения IntechOpen

Как это работаетУправление предпочтениями

Контакты

Хотите связаться? Свяжитесь с нашим головным офисом в Лондоне или командой по работе со СМИ здесь:

Карьера:

Наша команда постоянно растет, поэтому мы всегда ищем умных людей, которые хотят помочь нам изменить мир научных публикаций.

Глава в открытом доступе, рецензируемая экспертамиth, 2021

DOI: 10.5772/intechopen.96497

Из отредактированного тома

Под редакцией Маджида Толуэй-Рада 529 Глава Загрузка

Посмотреть полные показатели

Рекламное объявление

Abstract

Сверление является жизненно важным процессом механической обработки во многих отраслях промышленности. Автомобильная и аэрокосмическая промышленность относятся к тем отраслям, которые производят миллионы отверстий, где производительность, качество и точность просверленных отверстий играют жизненно важную роль в их успехе. Поэтому правильный подбор станков и оборудования, режущего инструмента и параметров пагубно влияет на достижение требуемой точности размеров и шероховатости поверхности. Впоследствии это помогает отраслям добиваться успеха и увеличивать срок службы своей продукции. В этой главе представлено введение в процесс сверления в обрабатывающей промышленности, который помогает повысить качество и производительность операций сверления металлических материалов. Объясняются преимущества использования многошпиндельных головок для повышения производительности и качества просверливаемых отверстий. Представлен анализ отверстий, выполненных многошпиндельной головкой на алюминиевых сплавах Al2024, Al6061 и Al5083, в сравнении с традиционным однократным сверлением. Также исследуется и обсуждается влияние использования инструментов из твердого сплава и быстрорежущей стали без покрытия для получения высококачественных отверстий на образование наростов и заусенцев.

Ключевые слова

• сверление
• режущие инструменты
• качество отверстий
• производительность
• многошпиндельная головка

Поэтому анализ и совершенствование этого процесса имеют большое значение для повышения производительности и конкурентоспособности, где многие существующие исследования сообщают об оптимизации и улучшении этого процесса [1, 2]. Есть много машин, которые выполняют операции сверления, включая специальные сверлильные станки, токарные станки, фрезерные станки, обрабатывающие центры и станки специального назначения. Процесс сверления широко и интенсивно используется в промышленности, на него приходится большая часть общего времени и затрат на обработку. Таким образом, бурение играет важную экономическую роль в промышленности, где оно вносит огромный вклад в изготовление различных промышленных деталей [3].

Процессы изготовления отверстий с использованием операций сверления находятся в центре внимания многих научных исследований, в ходе которых был достигнут значительный прогресс. Однако по мере развития технологий и внедрения новых инструментов и оборудования требуются дальнейшие исследования для повышения производительности и эффективности этой важной операции, которая составляет основу деятельности во многих отраслях промышленности [4, 5]. Например, теплообменники ядерных энергоцентров требуют до 16 000 отверстий в одном теплообменнике для сборки с холодильными трубами [6]. Другие примеры включают автомобильную промышленность, где процесс сверления формирует до 40% всего удаляемого материала [7], или аэрокосмическую промышленность, где для соединения различных частей фюзеляжа самолета требуются миллионы отверстий [8]. Подсчитано, что в одном крыле Airbus A380 требуется 750 000 отверстий, а для производства типичного коммерческого самолета требуется 1,5–3 миллиона отверстий [7]. Кроме того, для крупных кораблей требуется более миллиона заклепок [9].] где бурение является основным процессом. Поэтому правильный выбор станков и оборудования, режущего инструмента и параметров имеет важное значение для достижения требуемой производительности, точности размеров и шероховатости поверхности. Впоследствии это помогает отраслям добиться успеха и увеличить срок службы своей продукции.

Реклама

2. Процесс сверления

В процессе сверления отверстия образуются при вращении цилиндрического инструмента относительно заготовки, где используется инструмент, называемый сверлом, как показано на рисунке 1 [10, 11]. Процесс бурения включает три этапа: этап начала и центрирования, этап полного бурения и этап прорыва [12]. На первом этапе требуется точное положение отверстия, тогда как второй этап приводит к полному зацеплению сверла, а последний этап включает в себя прохождение сверла через нижнюю сторону заготовки, где операция останавливается [13]. .

Рис. 1.

Номенклатура стандартных спиральных сверл [11].

Отверстие в процессе сверления может быть создано во многих формах, включая глухие и сквозные отверстия, как показано на рис. 2. Глухие отверстия сверлятся на определенную глубину, в то время как сквозные отверстия относятся к условию, когда сверло проходит через материала и выходит из заготовки с другой стороны [13].

Рис. 2.

Процесс сверления: (а) глухие отверстия (б) сквозные отверстия [10].

Как правило, соотношение глубины к диаметру 5:1 или больше обычно достигается с помощью спиральных сверл, где это соотношение может быть удвоено при использовании высокопроизводительных спиральных сверл, оснащенных системами подачи СОЖ через инструмент. Это соотношение может быть увеличено примерно до 20:1 при использовании специальных инструментов для глубокого сверления, оснащенных сквозной системой охлаждения. Хотя в этой главе основное внимание уделяется использованию спиральных сверл, стоит отметить, что отношение глубины к диаметру 100:1 или более достижимо на станках для ружейного сверления со сквозной системой охлаждения инструмента. В отличие от обычных операций сверления, на ружейно-сверлильных станках режущий инструмент и заготовка вращаются в противоположных направлениях и с разной скоростью вращения, что значительно улучшает прямолинейность получаемого глубокого отверстия [14].

Реклама

3. Условия резания в процессе сверления

Условия резания в значительной степени определяют успех любой операции сверления. Основные условия резания включают скорость резания, скорость подачи, скорость съема материала и время обработки, как описано в этом разделе ниже.

3.1 Скорость вращения шпинделя и скорость резания

Скорость вращения шпинделя – это скорость вращения, измеряемая в об/мин и рассчитываемая с помощью тахометра в процессе сверления. Скорость шпинделя используется для расчета желаемой скорости резания, определяемой как расстояние, пройденное каждой режущей кромкой на поверхности заготовки при резке материала. Следовательно, скорость резания при сверлении рассчитывается по формуле.

v=πdn1000E1

где v — скорость резания в м/мин, π = 3,14, d — диаметр режущего инструмента в мм, а n — скорость шпинделя в об/мин.

3.2 Подача и подача

В процессе сверления подача указывается в мм/об. Скорость подачи, которая представляет собой скорость линейного перемещения в мм/мин, может регулироваться удобной системой, когда подача умножается на скорость шпинделя. Следовательно, скорость подачи можно найти как.

fr=fnE2

где fr — скорость подачи в мм/мин, f — подача в мм/об, n — скорость шпинделя в об/мин.

3.3 Скорость съема материала

Скорость съема материала можно рассматривать как показатель для определения эффективности процесса обработки. В процессе сверления удаление материала достигается [15].

Mrr=π4d2frE3

где Mrr — скорость съема материала в мм ³ , d — диаметр сверла в мм, а fr — скорость подачи в мм/мин.

3.4 Время сверления

Время сверления — это время, в течение которого инструмент задействован от начала образования стружки до конца непрерывной обработки. Любая пауза во время этого процесса, как запланированная, так и незапланированная, не включается в это время. Время бурения в минутах для сквозных отверстий можно определить по [15].

Tm=LfrE4

где T _м — время сверления в минутах, L — расстояние, проходимое режущим инструментом в мм, а fr — скорость подачи в мм/мин.

Следует отметить, что сверло должно пройти расстояние L (см. рис. 2), которое состоит из требуемой глубины отверстия плюс допуск на угол при вершине инструмента  A, определяемый формулой.

A=d2tan90−θ2E5

где A — припуск в мм, d — диаметр сверла в мм, а θ — угол при вершине инструмента в градусах.

Реклама

4. Алюминиевые сплавы

Алюминий и его сплавы очень привлекательны для многих отраслей промышленности благодаря своему уникальному сочетанию свойств с выдающимися инженерными приложениями в различных отраслях промышленности [16, 17]. Алюминий имеет низкую плотность, достаточно высокую прочность, высокую пластичность, высокую тепло- и электропроводность, хорошую стойкость к окислению и коррозии, прост в производстве и имеет относительно низкую стоимость [18].

Высокая удельная прочность алюминиевых сплавов делает их пригодными для широкого применения в морской, автомобильной и аэрокосмической промышленности [19].]. Различные марки алюминиевых сплавов, используемых в авиационной промышленности, можно найти в ссылке [5]. Алюминий и его сплавы также используются в бытовой технике, строительстве, электротехнической, электронной, упаковочной промышленности и т. д. [16, 19].

Алюминиевые сплавы подразделяются на обрабатываемые и литейные. Сплавы алюминия, которые подвергаются горячей или холодной механической обработке, называются обрабатываемыми сплавами, а сплавы, форма которых получается в процессе литья, известны как литые сплавы [19].].

Алюминиевые сплавы обычно считаются более поддающимися механической обработке, чем сплавы черных металлов; однако их пластичная природа приводит к высоким усилиям при обработке, плохой шероховатости поверхности и затрудненному контролю над стружкой, в то время как материалы с твердыми частицами могут вызывать высокий износ инструмента [19].

Объявление

5. Многошпиндельное сверление для повышения производительности

Многошпиндельное сверление используется в обрабатывающей промышленности для повышения производительности, поскольку они могут сверлить множество отверстий одновременно, что значительно сокращает время обработки. Многошпиндельная или полисверлильная головка обеспечивает высокую точность межцентрового расстояния и во многих случаях устраняет необходимость использования сверлильных приспособлений, что еще больше сокращает время и стоимость сверления. Поэтому на современном конкурентном рынке важно производить большое количество продукции в нужное время с высоким качеством и с минимальными затратами, где использование многошпиндельной буровой головки является одним из способов достижения этой цели. Многошпиндельная сверлильная головка может одновременно сверлить от двух до десяти и более отверстий в одной плоскости [20]. Многошпиндельная сверлильная головка производит ряд отверстий одинакового качества наиболее экономичным способом, обеспечивая высокий уровень автоматизации при небольших инвестициях [21].

Технология многошпиндельного сверления используется для повышения производительности при одновременном сокращении времени обработки в рабочих условиях, когда необходимо просверлить большое количество близко расположенных отверстий. Хорошим примером этого является изготовление фюзеляжа самолета и строительство металлических мостов, где требуется большое количество отверстий для клепки. На рис. 3 показан участок моста Золотые Ворота, построенный с использованием большого количества заклепок. Подсчитано, что в этой конструкции используется около 600 000 заклепок [22].

Рис. 3.

Тысячи заклепок используются в конструкции моста Золотые Ворота, Сан-Франциско, США.

Многошпиндельные или полисверлильные головки устанавливаются на станок для одновременного выполнения множества операций [23]. Многошпиндельные сверлильные головки бывают фиксированными или гибкими. Позиции инструмента в фиксированных многошпиндельных сверлильных головках не могут изменяться. Тогда как в гибком типе положения инструментов можно регулировать по мере необходимости в определенном диапазоне [24]. На рис. 4 показана регулируемая 3-шпиндельная бурильная головка [25]. Важность использования этой сверлильной головки вместо одного сверла заключается в возможности получения высококачественных просверленных отверстий, отказе от сверлильного кондуктора для поддержания высокого допуска между центрами, меньшем количестве брака, сокращении времени обработки, увеличении норму прибыли и меньшую утомляемость оператора [26]. Поэтому стоит отметить, что использование многошпиндельного сверления является отличным выбором для повышения производительности и сокращения времени обработки для обрабатывающих производств, требующих изготовления большого количества отверстий с жесткими допусками. Таким образом, преимущества использования многошпиндельной головки перечислены ниже [23]:

• Увеличение производительности более высокими темпами

• Выполнение нескольких операций за один цикл

• Время на одно отверстие равно времени на несколько отверстий

• Многошпиндельное сверление обеспечивает точность позиционирования

• Устранение или сокращение потребности в буровых кондукторах

• Меньше брака по контролю качества

• Простота установки и использования в любом месте

• Простота в эксплуатации и низкие эксплуатационные расходы

• Простая и надежная конструкция

Рис.

Регулируемая 3-шпиндельная буровая головка [25].

5.1 Режущие механизмы при сверлении алюминия

В процессе механической обработки, когда инструмент проникает внутрь металлической заготовки, он производит внутреннее срезающее действие в металле, где металл подвергается сильному напряжению. Это приводит к тому, что металл пластически деформируется и течет в виде стружки при превышении предела прочности металла на сдвиг [27]. В процессе сверления осевая сила представляет собой перпендикулярную силу к заготовке во время ее поступательного движения, в то время как крутящий момент исходит от шпинделя станка для вращения инструмента во время операции сверления. Другие силы при бурении не имеют значения, так как они малы по сравнению с силой тяги [28]. Следует отметить, что высокие силы резания влияют на качество отверстия и стойкость инструмента [29]. ]. Силы, возникающие при сверлении металлов, одинаковы, если толщина необработанной стружки постоянна [30].

Экспериментальные исследования показали, что осевое усилие, создаваемое при многошпиндельном сверлении, выше, чем при однократном сверлении алюминиевого сплава Al5083 [31]. Более высокая сила тяги возникает из-за комбинации более чем одного инструмента, работающего одновременно за один проход. Однако по результатам экспериментов сделан вывод о том, что среднее значение осевого усилия всех инструментов на один инструмент при многошпиндельном бурении было несколько ниже, чем осевое усилие, возникающее при одиночном сверлении [31]. Помимо силы тяги, еще одним важным параметром в процессе бурения является повышение температуры резания [32]. Более высокая температура резания повышает пластичность материала, что приводит к образованию длинной стружки, что отрицательно сказывается на качестве отверстия [33]. Высокая температура также может усилить химическое взаимодействие между алюминием и покрытием инструмента, ответственное за межатомную диффузию [34]. Температура резания увеличивается из-за тепловыделения, что является результатом увеличения скорости резания [35].

Кроме того, при обработке пластичных материалов, таких как алюминий, существует вероятность получения непрерывной стружки из-за пластической деформации пластичной природы. Другими факторами, способствующими образованию непрерывной стружки, являются высокая скорость резания, острая режущая кромка и т. д. С непрерывной стружкой нелегко обращаться и утилизировать, поскольку она может запутаться в инструменте и создать проблемы для оператора. Кроме того, когда поверхность инструмента находится в контакте в течение длительного времени, это приводит к большему теплу от трения и влияет на обработку. Следовательно, прерывистая и сегментированная стружка создает меньшее трение между инструментом и стружкой; следовательно, в результате улучшается качество поверхности и повышается безопасность оператора [27].

5.2 Регулировка режущего инструмента и шпинделя при многошпиндельном сверлении алюминиевых сплавов

Как упоминалось ранее, наилучшие результаты в процессе сверления достигаются при использовании соответствующих режущих инструментов, где используются правильные условия процесса для снижения уровня повреждений. насколько это возможно [27]. Наиболее часто используемым сверлом является спиральное сверло, как показано на рисунке 1, которое представляет собой промышленный стандарт [36]. Важными характеристиками спирального сверла являются угол при вершине, задний угол, угол кромки долота, диаметр сверла, толщина перемычки, передний угол и т. д. Передний угол в сверлах определяется как угол подъема спирали [13]. Для лучшего качества отверстия и меньшего износа инструмента рекомендуются большой угол при вершине и большой угол подъема спирали [37]. Большой угол при вершине также способствует получению более тонкой стружки при обработке алюминиевых сплавов [38]. Однако угол при вершине следует выбирать исходя из содержания кремния в алюминиевых сплавах [39].].

Экспериментальные исследования, выполненные в ссылках [31, 40], показали, что инструменты, используемые для многошпиндельного сверления, дают меньшее образование наростов по сравнению с процессом одиночного сверления алюминиевого сплава Al5083 из-за различий в размере стружки без покрытия Высокая Использовались сверла Speed ​​Steel (HSS) с углом при вершине 118° и размером 6 мм. Эксперименты проводились с использованием обычного фрезерного станка как для одношпиндельного, так и для многошпиндельного процессов сверления, применялись одни и те же параметры и условия сверления. Для процесса многошпиндельного сверления использовалась многосверлильная головка SUNHER, как показано на рис. 5.

Рис. 5.

Трехшпиндельная многошпиндельная сверлильная головка Suhner, установленная на обычном фрезерном станке (любезно предоставлено: Университет Эдит Коуэн, Австралия).

Эксперименты по многошпиндельному сверлению были дополнительно расширены, и сверла из быстрорежущей стали без покрытия были испытаны на алюминиевом сплаве Al2024 и сравнены со сверлами из твердого сплава без покрытия с углом при вершине 140° и диаметром 6 мм. Помимо алюминиевого сплава Al2024, 6 мм твердосплавные сверла без покрытия также использовались для многошпиндельного сверления алюминиевых сплавов Al5083 и Al6061. Кроме того, для сравнения различных межцентровых расстояний шпинделя в процессе многошпиндельного сверления использовались твердосплавные сверла диаметром 6 мм. Кроме того, также было проведено сравнение 6-мм и 10-мм твердосплавных сверл без покрытия с одинаковым углом при вершине 140° [41, 42].

В целом, твердосплавные сверла без покрытия рекомендуются для многошпиндельного сверления алюминия по сравнению со сверлами из быстрорежущей стали без покрытия из-за высокого образования наростов из-за их умеренной прочности, как показано на рис. 6. Диаметр сверла существенных изменений, влияющих на качество отверстий, не наблюдалось; однако сверло большего размера покрывало большую площадь поперечного сечения, что приводило к более высокой силе тяги и образованию более крупной стружки. Таким образом, при меньшем размере сверла достигается более легкое разрушение стружки и удаление стружки. Кроме того, больший угол при вершине 140° по сравнению с 118° обеспечил лучшее качество отверстия, но не повлиял на размер или форму стружки.

Рис. 6.

Состояние инструмента после сверления различных типов алюминиевых сплавов с использованием многошпиндельной сверлильной головки.

Состояние инструмента на рис. 6 также показывает, что при сверлении алюминиевого сплава Al5083 образовался большой нарост, что и ожидалось из-за низкого содержания кремния, где это согласуется с исследованием, проведенным Акьюзом [43], в котором сплавы с низким содержанием кремния дают высокий нарост на кромке. Кроме того, низкое значение твердости материала, используемого в этой операции, может быть еще одной причиной высокого образования наростов, поскольку сплавы с низкими значениями твердости имеют высокую тенденцию к образованию наростов [44].

Многошпиндельное сверление удобно тем, что позволяет легко настраивать инструменты. В зависимости от типа и использования инструменты многошпиндельной головки можно установить в любое положение без ущерба для результатов, что не только повышает производительность с высокой скоростью, но и позволяет получать высококачественные отверстия. Это выполняется в одно и то же время, в то время как при однозаходном однократном сверлении производится только одно отверстие без ущерба для качества отверстия.

5.3 Оценка качества просверленных отверстий при многошпиндельном сверлении алюминия

В любом процессе сверления важно обеспечить получение без повреждений и точных отверстий, чтобы избежать брака деталей [45]. Например, низкое качество отверстий наблюдается в 60 % компонентов летательных аппаратов [5], что, безусловно, является сложной проблемой. Следовательно, необходимо контролировать количество забракованных деталей путем преодоления проблем, связанных с процессом сверления, особенно с качеством просверленных отверстий [45]. Некачественное отверстие может создавать области сосредоточенных напряжений, повышающих вероятность образования усталостных трещин, что снижает надежность изделий [46]. Желаемое качество отверстия при бурении может быть достигнуто за счет правильного выбора параметров процесса бурения, соответствующих режущих инструментов и настройки станка [47].

В экспериментальном исследовании Aamir et al. [31] процесс одиночного сверления сравнивали с одновременным многошпиндельным сверлением алюминиевого сплава Al5083 с использованием инструмента из быстрорежущей стали без покрытия. Диаметр сверла составлял 6 мм, а угол при вершине составлял 118°. Все эксперименты по бурению проводились с одинаковыми параметрами резания и в сухой среде. Качество отверстий при многошпиндельном сверлении было лучше, чем при одношпиндельном сверлении. Отверстия, просверленные многошпиндельной головкой, имели меньшую шероховатость поверхности и меньше заусенцев вокруг отверстий. Этого следовало ожидать из-за различий в формировании стружки.

Качество отверстий в процессе сверления также зависит от химического состава и механических свойств алюминиевых сплавов. Экспериментальное исследование многошпиндельного сверления алюминиевых сплавов Al5083, Al6061 и Al2024, проведенное Aamir et al. [42] пришли к выводу, что независимо от параметров сверления в алюминиевом сплаве Al6061 была получена низкая шероховатость поверхности из-за высокого содержания в нем кремния. В литературе показано, что сплавы с высоким содержанием кремния приводят к низкой шероховатости поверхности независимо от параметров сверления [43, 48]. Кроме того, причиной высокой шероховатости поверхности алюминиевого сплава Al5083 может быть плохая обрабатываемость и низкая твердость [44].

Аамир и др. [42] заметили, что вокруг кромок отверстий из алюминиевого сплава Al2024 образуется меньше заусенцев из-за его хорошей обрабатываемости по сравнению с алюминиевыми сплавами Al6061 и Al5083. Кроме того, меньшая пластичность алюминиевого сплава Al6061 по сравнению с алюминиевым сплавом Al5083 привела к меньшему образованию заусенцев. Следовательно, высокая пластичность и плохая обрабатываемость привели к образованию большего количества заусенцев в алюминиевом сплаве Al5083 [49]. Кроме того, сверла из быстрорежущей стали без покрытия давали отверстия низкого качества из-за высокой шероховатости поверхности и большего количества заусенцев по краям отверстий из-за высокого нароста на кромках из-за его умеренной прочности. Кроме того, для одновременного сверления нескольких отверстий в алюминиевых сплавах рекомендуется больший угол при вершине 140° по сравнению со 118° и меньший диаметр 6 мм по сравнению с диаметром сверла 10 мм. Однако диаметр сверла не оказывал существенного влияния на качество отверстия, включая шероховатость поверхности и наличие заусенцев [41]. На рис. 7 показано качество отверстий по заусенцам при многошпиндельном сверлении алюминиевых сплавов.

Рис. 7.

Качество отверстий с точки зрения образования заусенцев при многошпиндельном сверлении алюминиевых сплавов с использованием многошпиндельной головки.

Независимо от параметров сверления, материала заготовки и различных инструментов шероховатость поверхности увеличивается с увеличением скорости резания и подачи. Вероятные причины высокой шероховатости поверхности при высоких скоростях резания могут включать увеличение деформации заготовки из-за повышения температуры и возможности сильных вибраций, создаваемых инструментами [7, 47]. Высокая скорость резания и подача приводят к образованию заусенцев, снижающих качество отверстия. Тем не менее, высокое воздействие связано со скоростью подачи, поскольку стабильное, без рывков и медленное введение сверл возможно при низких скоростях подачи, которые образуют тонкую стружку; следовательно, качество отверстия меньше страдает [50]. Кроме того, по данным Costa et al. [51], любой фактор, который вызывает создание высокой осевой силы, приводит к большему образованию заусенцев, а высокая скорость подачи увеличивает осевую силу. Кроме того, из-за меньшего образования заусенцев было обнаружено, что отверстия на стороне входа инструмента лучше, чем на стороне выхода инструмента. Вероятно, это связано с разным механизмом образования заусенцев на входной и выходной сторонах отверстий. Согласно Zhu et al. [52], разрыв происходит как изгибающее действие, за которым следует чистое срезание или боковое выдавливание, вызывающее входные заусенцы, а выходные заусенцы образуются в результате пластической деформации материалов. Кроме того, низкая температура и осевое усилие являются причинами появления небольших заусенцев на входной стороне отверстия, которые можно удалить снятием фаски [53].

Реклама

6. Выводы

Многие отрасли промышленности, такие как автомобильная и аэрокосмическая, производят миллионы отверстий в день, где производительность, качество и точность просверленных отверстий играют жизненно важную роль в их успехе. Многошпиндельное сверление способно производить больше отверстий с более высокой скоростью, что делает его выгодным при крупносерийном производстве с однородным качеством, одновременной обработкой и, что наиболее важно, сокращением времени сверления, что является одним из важных факторов для достижения большей производительности. . Таким образом, одновременное изготовление большого количества близко расположенных отверстий с помощью полисверла или многошпиндельной сверлильной головки позволяет достичь более высокой производительности и качества. Такой подход не только повышает конкурентоспособность процесса, но и приводит к снижению затрат и однородности генерируемых отверстий.

Далее можно сделать вывод, что на качество отверстия влияют параметры сверления и свойства заготовки. Сплавы алюминия с высоким содержанием кремния имеют более низкие значения шероховатости поверхности, а сплавы с низкой твердостью и плохой обрабатываемостью обеспечивают низкое качество отверстий. Эксперименты также показывают, что твердосплавные инструменты без покрытия лучше подходят для изготовления высококачественных отверстий по сравнению с инструментами из быстрорежущей стали без покрытия, что приводит к меньшему образованию наростов при сверлении алюминиевых сплавов. Кроме того, алюминиевый сплав Al2024 показал лучшие результаты с точки зрения качества отверстий благодаря своей хорошей обрабатываемости по сравнению с алюминиевыми сплавами Al6061 и Al5083.

Реклама

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить Университет Эдит Коуэн, Австралия, за присужденную (ECU-HDR) стипендию на получение более высокой степени и за поддержку этого исследования.

Реклама

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки

1. 1. Вафадар А., Хейворд К., Толуэй-Рад М. Выбор реконфигурируемого бурового станка и оптимизация параметров процесса в зависимости от спроса на продукцию. Журнал производственных систем. 2017;45:58-69.
2. 2. Толуей-Рад М., Шах А. Разработка методики обработки буровых работ. Международный журнал промышленной и производственной инженерии. 2012;6(12):2660-2664.
3. 3. Киликэп Э. Моделирование и оптимизация высоты заусенцев при сверлении Al-7075 с использованием метода Тагучи и методологии поверхности отклика. Международный журнал передовых производственных технологий. 2010;49(9-12):911-923.
4. 4. Аамир М., Толуэй-Рад М., Гиасин К., Носрати А. Последние достижения в сверлении полимеров, армированных углеродным волокном, для аэрокосмических применений: обзор. Международный журнал передовых производственных технологий. 2019;105(5-6):2289-2308.
5. 5. Аамир М., Гиасин К., Толуэй-Рад М., Вафадар А. Обзор: эффективность сверления и качество отверстий в алюминиевых сплавах для аэрокосмических применений. Журнал исследования материалов и технологий. 2020;9(6):12484-12500.
6. 6. Де Лакалье Л.Л., Фернандес А., Ольвера Д., Ламикиз А., Родригес С., Элиас А. Мониторинг глубокого спирального сверления для быстрого изготовления легких высокопрочных деталей. Механические системы и обработка сигналов. 2011;25(7):2745-2752.
7. 7. Гиасин К., Ходзич А., Фаднис В., Айвар-Соберанис С. Оценка сил резания и качества отверстий при сверлении алюминиевого сплава Al2024: экспериментальное и конечно-элементное исследование. Международный журнал передовых производственных технологий. 2016;87(5-8):2041-2061.
8. 8. Риверо А., Араменди Г., Эрранц С., де Лакалль Л.Л. Экспериментальное исследование влияния покрытий и параметров резания на производительность сухого сверления алюминиевых сплавов. Международный журнал передовых производственных технологий. 2006;28(1-2):1-11.
9. 9. Фелкинс К., Ли Х., Янкович А. Королевский почтовый корабль «Титаник»: металлургический отказ заставил ночь вспомнить? Журнал JOM Общества минералов, металлов и материалов. 1998;50(1):12-18.
10. 10. Грувер М. Основы современного производства: материалы, процессы и системы. США: John Wiley & Sons, Inc.; 2004.
11. 11. Справочник Оберга Э. по машиностроению, 29-е издание, полная книга: промышленная пресса; 2012.
12. 12. Тёнсхофф Х., Спинтиг В., Кениг В., Нейзес А. Обработка отверстий в технологии бурения. Анналы ЦИРП. 1994;43(2):551-561.
13. 13. Шариф С., Рахим Э.А., Сасахара Х. Обрабатываемость титановых сплавов при сверлении. Титановые сплавы – на пути к достижению улучшенных свойств для разнообразных применений. 32012. с. 117-137.
14. 14. Системы УДХД. Что такое огнестрельное сверление? 2020. Доступно по адресу: https://unisig.com/information-and-resources/what-is-deep-hole-drilling/what-is-gun-drilling/.
15. 15. Гирсанг И.П., Дхупиа Дж.С. Станки для механической обработки. В: Урожденная AYC, редактор. Справочник по производственной технике и технологиям. Лондон: Спрингер Лондон; 2015. с. 811-865.
16. 16. Дэвид Дж. Алюминий и алюминиевые сплавы. Легирование: понимание основ. АСМ Интернэшнл, Огайо; 2001. с. 351-416.
17. 17. Аамир М., Толуэй-Рад М., Вафадар А., Раджа М.Н.А., Гиасин К. Анализ производительности многошпиндельного сверления Al2024 сверлами с покрытием TiN и TiCN с использованием экспериментальных и искусственных нейронных сетей. Прикладные науки. 2020;10(23):8633.
18. 18. Кэмпбелл ФК. Алюминий. Элементы металлургии и технических сплавов: ASM International; 2008. с. 487-508.
19. 19. Сантос М.К., Мачадо А.Р., Продажи ВФ, Баррозо М.А., Эзугву Э.О. Механическая обработка алюминиевых сплавов: обзор. Международный журнал передовых производственных технологий. 2016;86(9-12):3067-3080.
20. 20. Толуэй-Рад М. Интеллектуальный подход к автоматизированной обработке больших объемов. Журнал достижений в области материалов и технологии производства. 2011;47(2):195-204.
21. 21. Толуэй-Рад М. Интеллектуальный анализ использования машин специального назначения для буровых работ. Интеллектуальные системы, профессор Владимир М. Колешко (ред.), ISBN: 978-953-51-0054-6, InTech, доступно по адресу: http://wwwintechopencom/books/intelligent-systems/intelligent-analysis-of-utilization-of- специальные-машины-для-буровых-работ. Хорватия2012. п. 297-320.
22. 22. Мост Золотые Ворота ХаТД. Часто задаваемые вопросы о мосте Золотые Ворота: сколько заклепок в каждой башне моста Золотые Ворота 2020 года. Доступно по адресу: https://www.goldengate.org/bridge/history-research/statistics-data/faqs/.
23. 23. Тэм Б.Н., Ван Дич Т. Исследование, проектирование и разработка прототипа многошпиндельной буровой головки. Журнал науки и технологий. 2018;127:029-034.
24. 24. Толуэй-Рад М. Эффективный алгоритм автоматического планирования последовательности обработки при фрезерных операциях. Международный журнал производственных исследований. 2003;41(17):4115-4131.
25. 25. Толуей-Рад М., Золфагари С. Повышение производительности с помощью модульных станков специального назначения. Международный журнал производственных исследований. 2009 г.;4(2):219-235.
26. 26. Вафадар А., Толуей-Рад М., Хейворд К., Абхари К. Анализ технической возможности использования станков специального назначения. Журнал производственных систем. 2016;39:53-62.
27. 27. Собри С.А., Хайнеманн Р., Уайтхед Д. Полимерные композиты, армированные углеродным волокном (CFRP): аспекты обработки и возможности для обрабатывающей промышленности. Композитные материалы: применение в инженерии, биомедицине и пищевых науках. Чам: Springer International Publishing; 2020. с. 35-65.
28. 28. Тьяги Р. Методы обработки и трибологическое поведение композитных материалов: IGI Global; 2015.
29. 29. Сюй Дж., Мкаддем А., Эль Мансори М. Последние достижения в сверлении гибридного композита FRP/Ti: обзор современного состояния. Композитные конструкции. 2016;135:316-338.
30. 30. Шейх-Ахмад Ж.Й. Механическая обработка полимерных композитов: Springer; 2009.
31. 31. Аамир М., Ту С., Гиасин К., Толуэй-Рад М. Одновременное сверление нескольких отверстий в алюминиевом сплаве: предварительное исследование и оценка процесса однократного сверления. Журнал исследования материалов и технологий. 2020;9(3):3994-4006.
32. 32. Келли Дж., Коттерелл М. Обработка алюминиевых сплавов с минимальной смазкой. Журнал технологии обработки материалов. 2002;120(1-3):327-334.
33. 33. Ozcatalbas Y. Образование стружки и наростов при механической обработке композита Al4C3–Al in situ. Материалы и дизайн. 2003;24(3):215-221.
34. 34. Roy P, Sarangi S, Ghosh A, Chattopadhyay A. Изучение обрабатываемости чистого алюминия и сплавов Al–12% Si с твердосплавными пластинами без покрытия и с покрытием. Международный журнал тугоплавких металлов и твердых материалов. 2009 г.;27(3):535-544.
35. 35. Юсефи Р., Ичида Ю. Исследование сверхскоростной резки алюминиевого сплава: образование наплавленного металла на вторичной режущей кромке инструмента и его влияние на качество обработанной поверхности. Точное машиностроение. 2000;24(4):371-376.
36. 36. Панчагнула К.К., Паланиенди К. Сверление армированных волокном композитных ламинатов полимер/нанополимер: обзор. Журнал исследования материалов и технологий. 2018;7(2):180-189.
37. 37. Nouari M, List G, Girot F, Coupard D. Экспериментальный анализ и оптимизация износа инструмента при сухой обработке алюминиевых сплавов. Носить. 2003;255(7-12):1359-1368.
38. 38. Стефенсон Д.А., Агапиу Дж.С. Теория и практика резки металла: пресс CRC; 2005.
39. 39. Дэвим Дж.П. Современные технологии обработки: Практическое руководство. Великобритания: Эльзевир; 2011. 412 с.
40. 40. Аамир М., Ту С., Толуэй-Рад М., Гиасин К., Вафадар А. Оптимизация и моделирование параметров процесса одновременного бурения нескольких скважин с использованием метода Тагучи и подхода нечеткой логики. Материалы. 2020;13(3):680.
41. 41. Аамир М., Толуэй-Рад М., Гиасин К., Вафадар А. Возможности конфигурации инструмента и влияние материала инструмента и геометрии инструмента при одновременном сверлении нескольких отверстий Al2024. Международный журнал передовых производственных технологий. 2020;111(3):861-879.
42. 42. Аамир М., Толуэй-Рад М., Гиасин К., Вафадар А. Обрабатываемость сплавов Al2024, Al6061 и Al5083 с использованием метода одновременного сверления нескольких отверстий. Журнал исследования материалов и технологий. 2020;9(5):10991-11002.
43. 43. Акьюз Б. Влияние содержания кремния на обрабатываемость сплавов AL-SI. Достижения в журнале исследований в области науки и технологий. 2016;10(31):51–57.
44. 44. Ратнам М. Факторы, влияющие на шероховатость поверхности при чистовом точении. В кн.: Комплекс отделочных материалов. Эльзевир. 2017;1(1):1-25.
45. 45. Арул С., Виджаярагхаван Л., Малхотра С., Кришнамурти Р. Влияние вибрационного бурения на качество отверстий в полимерных композитах. Международный журнал станков и производства. 2006;46(3-4):252-259.
46. 46. Liu J, Xu H, Zhai H, Yue Z. Влияние детального проектирования на усталостные характеристики отверстия под крепеж. Материалы и дизайн. 2010;31(2):976-980.
47. 47. Kurt M, Kaynak Y, Bagci E. Оценка качества просверленных отверстий в сплаве Al 2024. Международный журнал передовых производственных технологий. 2008;37(11-12):1051-1060.
48. 48. Камия М., Якоу Т., Сасаки Т., Нагацума Ю.Дж.Мт. Влияние содержания Si на обрабатываемость токарной обработкой отливок из двойного сплава Al-Si. 2008:0801280304-.
49. 49. Комитет АХ. Справочник по металлам: Vol. 2, Свойства и выбор цветных сплавов и чистых металлов. Американское общество металлов, Metals Park, Огайо. 1978.
50. 50. Уддин М., Басак А., Праманик А., Сингх С., Кролчик Г.М., Пракаш С. Оценка качества отверстий при сверлении сплавов Al 6061. Материалы. 2018;11(12):2443.
51. 51. Коста Э.С., Сильва МБд, Мачадо А.Р. Заусенцы, образующиеся в процессе сверления, в зависимости от износа инструмента и условий смазочно-охлаждающей жидкости. Журнал Бразильского общества механических наук и инженерии. 2009 г.;31(1):57-63.
52. 52. Zhu Z, Guo K, Sun J, Li J, Liu Y, Zheng Y, et al. Оценка новой геометрии инструмента для сухого сверления пакета алюминий 2024-T351/титан Ti6Al4V. Журнал технологии обработки материалов. 2018;259:270-281.
53. 53. Шанмугасундарам П., Субраманиан Р. Исследование параметрической оптимизации образования заусенцев при ступенчатом сверлении композитов эвтектического сплава Al–Si–Gr. Журнал исследования материалов и технологий. 2014;3(2):150-157.

Секции

Информация о авторе

• 1. Введение
• 2. Процесс бурения
• 3. Условия выключения в процессе бурения
• 4. Аллуминиевые сплавы
• 5. Мюлти-спинлевой бурение для продуктивности.
• Конфликт интересов.th, 2021
  СКАЧАТЬ БЕСПЛАТНО

  © 2021 Автор(ы). Лицензиат IntechOpen. Эта глава распространяется в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution 3.0, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего цитирования оригинальной работы.

  Серия Defining: Обзор операций бурения

  Серия Defining: обзор буровых работ | Шлюмберже

  Промышленная статья

  Byline

  Matt Varhaug, Senior Editor

  Публикация

  Oilfield Review

  Дата публикации

  31.07.2011

  Самый узнаваемый символ нефтегазовой отрасли — вышка, возвышающаяся над скважиной.

  Самым узнаваемым символом нефтегазовой отрасли является буровая вышка, возвышающаяся над буровой площадкой. Буровая установка представляет собой кульминацию интенсивного процесса разведки; только путем бурения скважины можно подтвердить перспективу. Как только нефтяные компании приобретают права на бурение на перспективном участке, их геологи передают координаты потенциальных продуктивных зон и цели оценки пласта своим инженерам по бурению, которые переводят их в цели бурения.

  Отдел бурения планирует траекторию, обеспечивающую максимальное воздействие ствола скважины на продуктивные зоны, и проектирует компоновку низа бурильной колонны (КНБК) для достижения этой траектории. Инженеры готовят подробный план для каждого этапа процесса бурения. Этот прогноз бурения  обозначает положение на поверхности и общую глубину (TD) для скважины, а также определяет размер бурового долота, ожидаемый вес бурового раствора и программы обсадных труб, необходимые для достижения TD. Для наклонно-направленных скважин определяется забойное положение (ЗЗС) скважины, а также начальная глубина отклонения и азимут точки начала бурения (КОП). Прогноз служит основой для бюджета бурения, изложенного в разрешении на расходы (AFE).

  Буровой подрядчик

  Нефтяные компании обычно нанимают буровую компанию для бурения своих скважин. Буровой подрядчик предоставляет буровую установку и бригаду. Эти услуги обычно оплачиваются по дневной ставке от тысяч до сотен тысяч долларов в день, в зависимости от типа используемой буровой установки.

  На суше дневные ставки обычно определяются номинальной мощностью буровой установки, которая также определяет глубину бурения буровой установки. Глубина также влияет на размер буровой установки: более крупные буровые установки несут лебедку и вышку с большей грузоподъемностью на крюке для подъема сотен тонн бурильных труб. Морские буровые установки, также оцениваемые по мощности, дополнительно классифицируются на основе рабочей глубины воды. Самоподъемные буровые установки используются в водах примерно от 9до 105 м [от 30 до 350 футов] в глубину. (Некоторые сверхмощные самоподъемные буровые установки могут работать на глубине до 168 м [550 футов] и рассчитаны на бурение до 10 660 м [35 000 футов].) Полупогружные буровые установки предназначены для работы в водах, превышающих предельную глубину самоподъемных буровых установок. Буровые суда работают в самых глубоких водах. Дневные ставки для береговых буровых установок, как правило, ниже, чем для морских буровых установок; мелководные самоподъемные буровые установки, как правило, стоят меньше, чем глубоководные полупогружные буровые установки или буровые суда.

  Забуривание В

  Подрядчик по бурению перемещает буровую установку на место, и геодезист подтверждает ее положение. По мере установки буровой бригады отрезки кондуктора большого диаметра свариваются вместе и забиваются в землю — как правило, до точки отказа, когда ее нельзя протолкнуть глубже. Устье скважины крепится к верхней части кондуктора.

  На площадке буровой бригада составляет КНБК, состоящую из бурового долота, УБТ, стабилизаторов и, в некоторых случаях, расширителя. КНБК может быть дополнена датчиками каротажа во время бурения (LWD), забойным двигателем и системой управления буром по заданной траектории. КНБК можно менять с одной секции скважины на другую для создания, удержания или снижения угла наклона ствола скважины.

  Рис. 1. Втулка Келли. Келли входит в центр втулки ведущей трубы, которая поворачивается при включении поворотного стола.

  Каждая часть КНБК предназначена для определенной роли. Утяжеленные бурильные трубы — тяжелые, толстостенные соединения труб — обеспечивают жесткость и вес для предотвращения коробления. Стабилизаторы повышают жесткость КНБК для предотвращения вибрации и сохранения траектории. В некоторых пластах используются специальные расширители, чтобы сохранить диаметр ствола скважины или расширить его за пределы диаметра долота и помочь уменьшить крутящий момент и сопротивление. КНБК, в свою очередь, соединяется с 31-футовыми [9,5-метровыми] соединениями утяжеленных бурильных труб, которые образуют переход между утяжеленными бурильными трубами КНБК и стандартной бурильной трубой, используемой для образования бурильная колонна , которая приводит в движение долото.

  КНБК опускается через пол буровой, Келли через устье скважины в направляющую трубу. Как только долото оказывается на дне, в самое верхнее соединение бурильной трубы ввинчивается шестигранная или квадратная труба с втулкой ведущей трубы, известная как ведущая труба . Келли вставляется во втулку ведущей трубы (KB) и включается привод вращения буровой установки. Поворотный стол поворачивает KB, который поворачивает келли (рис. 1). Бурильная колонна вращается (поворачиваясь вправо по часовой стрелке), и начинается бурение. Начало бурения назначено  забуривания в и, как день рождения, записывается как дата забуривания скважины .

  Предварительное бурение

  По мере того, как долото углубляется в землю, каждая дополнительная длина бурильной трубы соединяется с предыдущим соединением, и бурильная колонна становится все длиннее. Буровой раствор или буровой раствор закачивается в скважину для охлаждения и смазки долота. Грязь также уносит скальный шлам, созданный долотом. Буровые растворы обычно состоят из специального состава воды или неводной непрерывной фазы, смешанной с порошкообразным баритом и другими добавками для контроля реологии бурового раствора. (Иногда в верхних частях ствола скважины используется вода; некоторые пластовые давления настолько низки, что вместо бурового раствора можно использовать воздух.)

  Насосы высокого давления забирают буровой раствор из резервуаров на поверхности и направляют его в центр бурильной трубы. Грязь выбрасывается через сопла в передней части долота. Давление насоса выталкивает буровой раствор вверх по внешней стороне бурильной трубы. Он выходит на поверхность через кольцевое пространство между бурильной трубой и обсадной трубой и выходит по выкидному трубопроводу над противовыбросовым превентором (ПВО). Грязь проходит через вибрирующий сетчатый экран в вибросита; там пластовый шлам отделяется от жидкого бурового раствора, который падает через фильтры в резервуары для бурового раствора, прежде чем циркулировать обратно в скважину.

  Буровой раствор жизненно важен для поддержания контроля над скважиной. Буровой раствор закачивается в скважину, чтобы компенсировать увеличение забойного давления, которое в противном случае привело бы к попаданию пластовых флюидов в ствол скважины, вызывая опасный выброс или даже выброс. Однако давление, создаваемое буровым раствором, не должно быть настолько большим, чтобы вызвать разрушение самой породы, что понизило бы давление бурового раствора в стволе скважины. Давление, оказываемое буровым раствором, в первую очередь зависит от плотности бурового раствора, которую обычно регулируют, контролируя количество барита или других утяжелителей в системе. Давление обычно увеличивается с глубиной, поэтому вес бурового раствора также должен увеличиваться с глубиной. Бурение обычно продолжается до тех пор, пока дальнейшее увеличение массы бурового раствора не приведет к разрушению пласта, после чего устанавливается обсадная колонна.

  Отключение долота

  Режущие поверхности долота постепенно изнашиваются по мере того, как они размалывают породу, замедляя скорость проходки  (ROP). В конце концов, изношенную насадку необходимо заменить на новую. Для этого требуется, чтобы буровая бригада вытащила бурильную колонну или спустила  из скважины. Во-первых, буровой раствор циркулирует для подъема шлама и газа на поверхность — процесс, известный как циркуляция забоя . Затем рабочие отсоединяют ведущую трубу от бурильной колонны и фиксируют самое верхнее соединение бурильной колонны на буровой вышке 9.Элеваторы 0497 — металлические хомуты, используемые для подъема трубы. Бурильщик управляет лебедкой, которая поднимает элеваторы на вышку.

  Бурильная колонна вытягивается из скважины по одной стойке  за раз. На большинстве буровых установок стойка состоит из трех соединений бурильных труб, соединенных вместе — некоторые установки могут тянуть только стойки с двумя соединениями; другие тянут стойки с четырьмя шарнирами, в зависимости от высоты вышки. Каждая стойка отвинчивается от бурильной колонны, затем выстраивается вертикально рядами под руководством оператора буровой вышки.

  Последняя стойка поднимает долото на поверхность. Долото отвинчивается от КНБК и оценивается по степени износа. Новое долото ввинчивается в нижнюю часть КНБК, и процесс идет в обратном порядке. Весь процесс — спуск и обратно в скважину — называется круговым путешествием .

  Наконечник обсадной колонны

  Для большинства стволов скважин в конечном итоге требуются средства для предотвращения обрушения пласта, чтобы можно было продолжить бурение. Буровой раствор, закачиваемый в скважину для оказания внешнего давления на стенку скважины, эффективен только до определенного момента. Затем стальная обсадная труба должна быть спущена в скважину и зацементирована на месте для стабилизации стенки ствола скважины (Рисунок 2).

  Бурильщик циркулирует дном вверх, и бурильная труба вытаскивается из скважины. Участок необсаженного ствола обычно оценивается с помощью приборов каротажа на кабеле. После завершения каротажа обсадная бригада опускает обсадную колонну на забой скважины. Обсадная труба меньшего диаметра, чем долото, спускается в скважину в процессе, аналогичном соединению с бурильной трубой.

  Рис. 2. Профиль ствола скважины. Для бурения ствола скважины используются долота и обсадные колонны все меньшего диаметра, что приводит к телескопическому профилю.

  Центраторы , установленные через равные промежутки снаружи обсадной колонны, обеспечивают надлежащий зазор между обсадной колонной и пластом, чтобы обеспечить прохождение цемента во время последующих операций. Цементный раствор закачивается через центр обсадной колонны, выходит через забой, затем поднимается вверх по кольцевому пространству между обсадной колонной и стволом скважины. Давление удерживается на цементе, пока он затвердевает.

  Испытание на утечку

  Целостность цементного раствора и пласта под обсадной колонной оценивается путем проведения утечка тест (партия). Этот тест проводится сразу после разбуривания из-под обсадной колонны, чтобы получить критическую оценку предельных значений веса бурового раствора, которые можно использовать для безопасного бурения до следующей точки обсадной колонны.

  После бурения через цемент в башмаке обсадной колонны и на глубине от 3 до 6 м [от 10 до 20 футов] свежего пласта бурильщик проводит циркуляцию забоя, чтобы убедиться, что долото проникло в новый пласт. Затем скважину закрывают и в ствол скважины закачивают буровой раствор для постепенного увеличения давления на пласт. В конце концов, давление отклонится от прямолинейного роста, указывая на то, что буровой раствор просочился или попал в пласт.

  Результаты ПАРТИИ определяют максимальное давление или плотность бурового раствора, которые могут быть приложены в скважине во время бурения перед повторной установкой обсадной колонны. Максимальное рабочее давление обычно устанавливается немного ниже результата испытания на утечку, чтобы обеспечить небольшой запас прочности. Общий цикл бурения, спуска и обсадки скважины продолжается до тех пор, пока скважина не достигнет проектной глубины.

  Развивающиеся технологии

  Тенденция бурения эволюционировала от вертикальных к наклонно-направленным стволам, а горизонтальные скважины стали довольно распространенным явлением, в основном благодаря роторным управляемым системам. По мере того как условия бурения и цели становятся все более сложными, усовершенствования в системах рулевого управления и LWD помогают бурильщикам изменять траектории и оставаться в зоне для достижения нескольких целей. Скважины могут быть пробурены с использованием метода депрессии или управляемого давления для предотвращения повреждения пласта. Теперь вместо того, чтобы просто пробить скважину как можно быстрее, высококвалифицированные бригады бурят стволы скважин, которые будут выдерживать нагрузки, создаваемые землей и производственными процессами, обеспечивая безопасные каротажные работы, заканчивание и добычу скважин.

  ---

  Нефтяное обозрение Осень 2011: 23, вып.
  3. Copyright © 2011 Schlumberger.
  Спасибо за помощь в подготовке этой статьи Джону Уокеру, Куала-Лумпур, Малайзия.
  Осень 2011

  Поделись этим

  Войдите в систему, чтобы получить доступ к премиум-контенту

  Чтобы загрузить этот файл, сначала войдите в свою учетную запись Schlumberger.

  Нет учетной записи? Нажмите ниже, чтобы начать.

  ВойтиРегистрация учетной записи

  Извините, у вас нет доступа к этому содержимому

  Премиум-содержимое требует специальных разрешений учетной записи. Нам нужно немного больше информации от вас, прежде чем мы сможем предоставить вам доступ.

  Завершить настройку учетной записи

  Сверлильные операции – определение, виды и расчеты

  Существуют различные виды механических операций. Одной из таких операций механической обработки является операция сверления. Итак, операция сверления является одной из самых классических операций, которые мы используем для создания круглых отверстий в заготовках. Здесь мы даем подробное их объяснение. Кроме того, эта статья включает эти темы;

  • Что такое бурение? Каковы основные движения при сверлении?
  • Расчеты параметров буровых работ,
  • Виды буровых работ,
  • Виды буровых машин,
  • Часто задаваемые вопросы об этих операциях и машинах.

  Пояснение к буровым работам

  Источник изображения: Wikimedia.

  Во-первых, операция сверления является одной из самых классических операций механической обработки, которую используют для создания круглого отверстия на заготовке. При бурении цилиндрический вращающийся режущий инструмент, который мы также называем 9Сверло 0497  направлено в сторону рабочей детали для сверления отверстий на рабочих деталях. Сверла имеют две режущие кромки в отличие от токарных станков   .

  Сверло совершает два движения: первичное движение и вторичное движение или движение подачи. Вращение бурового долота является основным движением, осуществляющим съем материала с рабочей части. А также сверло совершает вторичное движение, подавая внутрь рабочей части.

  Итак, машин, на которых мы выполняем буровые работы, сверлильные станки. Мы используем различные типы сверлильных станков для различных целей.

  Не только в   металлической   промышленности, но и при бурении различных материалов, таких как древесина, полимеры и т. д.

  Какие бывают виды буровых работ?

  Общие буровые работы; развертывание, нарезание резьбы, зенковка, зенковка, центрирование и точечная обработка соответственно (Источник изображения: Микелл П. Грувер; Основы современного производства, 4-е издание, стр. 521).

  Применяют различные виды сверления в механообрабатывающей промышленности. Но применяют эти виды сверления после сверления основного отверстия обычным сверлом. Итак, виды буровых работ бывают; Развёртывание, нарезание резьбы, зенкерование, зенкерование, центрирование и точечная торцовка.

  Операции центрирования

  Центрирование — это первичная и основная операция по созданию начальной точки бурения для последующих операций сверления. Также важна центровка из-за возможного проскальзывания сверл. Таким образом, центрирование предотвращает эти проскальзывания, которые приводят к неправильным операциям со скважиной.

  Инструмент, который мы используем в операциях центровки,  – центрирующее сверло.  Итак, как вы понимаете, к просверленному отверстию операции центровки не применяются. Из-за этой особенности операция центрирования не классифицируется как второстепенная операция.

  Точечная торцовка

  Точечная торцовка аналогична операции фрезерования. Также вокруг просверленного участка на заготовке получаем обработанную гладкую поверхность станком в точечной операции.

  Операция развертывания

  Расширение — это тип дополнительной операции сверления, которую мы применяем к существующему отверстию. Существуют различные цели операций развертывания. Кроме того, первой важной целью операции развертывания является улучшение качества поверхности просверленного отверстия. Второй важной целью операции развертывания является расширение существующего отверстия. Мы используем сверла с прямой кромкой в ​​операциях расширения, в отличие от классических сверл.

  Зенковка

  Прежде всего, при расточке они создают заглушку отверстия большего диаметра для получения ступенчатого отверстия на заготовке. Прикладываем сверла большего диаметра к имеющемуся просверленному отверстию в том же центре и сверлим до уровня.

  Отверстия с зенковкой используются в креплениях винтов со стандартными головками. Увеличенные участки расточенных отверстий используются для крепления головок винтов.

  Операция зенкерования

  При зенкеровке мы создаем головку конического отверстия с помощью конусообразного сверла. Мы используем отверстия с потайной головкой для крепления винтов с конической головкой.

  Нарезание резьбы

  Нарезание резьбы в основном используется для создания резьбы на рабочих деталях с помощью специального сверла, называемого метчиком . Они применяют операцию нарезания резьбы также к существующему отверстию, просверленному с помощью обычного сверла.

  А также это общие виды операций, которые применяются на большинстве обрабатывающих станков.

  Какие существуют типы сверлильных станков?

  В зависимости от применения сверла существуют различные конструкции сверлильных станков или сверлильных станков. Итак, основные типы сверлильных станков: вертикальные сверлильные станки, радиально-сверлильные станки, настольные сверлильные станки, многорядные сверлильные станки и сверлильные станки с ЧПУ.

  Вертикальный сверлильный станок

  Вертикальный сверлильный станок (Изображение: Flickr).

  Вертикальный сверлильный станок является наиболее классическим и наиболее часто используемым типом сверлильного станка. Они зажимают и удерживают заготовку на столе вертикально-сверлильного станка, а вертикальный шпиндель с вращающимся сверлом может совершать возвратно-поступательные движения над заготовкой с помощью регулируемой головки.

  В головной части вертикально-сверлильного станка электродвигатель и система редуктора   остаются внутри него. Секции колонны и основания вертикального сверлильного станка являются основными конструктивными элементами для крепления всех систем к земле.

  Настольный сверлильный станок

  Настольный сверлильный станок имеет почти такую ​​же конструкцию. Единственная разница между настольными сверлильными станками заключается в том, что они построены на верстаке. Они устанавливают вертикальный сверлильный станок прямо на землю.

  На настольных сверлильных станках можно сверлить рабочие детали меньшего размера, чем на вертикально-сверлильных станках.

  Радиально-сверлильные станки

  Радиально-сверлильный станок-пресс (Источник изображения: Wikimedia).

  Они используют радиально-сверлильные станки для сверления крупных деталей. В дополнение к движению сверла вверх и вниз, сверло может двигаться вправо и влево с помощью дополнительного скользящего рычага на радиально-сверлильных станках.

  Кроме того, мы можем прикрепить дополнительные шпиндели к радиально-сверлильным станкам для одновременного сверления нескольких отверстий на больших заготовках.

  Для более крупных работ мы обычно используем радиально-сверлильные станки.

  Многорядный сверлильный станок

  Мы используем многорядные сверлильные станки для сверления деталей в серийном производстве   . Мы прикрепляем несколько сверл, которые имеют отдельные источники питания, а рабочий стол является общим для этих разных сверл. В то же время мы можем выполнять различные операции бурения на станках с бандажным бурением.

  Групповой сверлильный станок (Источник изображения: Flickr).

  Другими словами, рабочий стол может двигаться, чтобы собрать новую деталь для сверления. Таким образом, станок для многоствольного бурения очень удобен для выполнения крупных буровых работ.

  Многошпиндельные сверлильные станки также называются многошпиндельными сверлильными станками  в отрасли.

  Сверлильные станки с ЧПУ

  Сверлильные станки с ЧПУ — это высокотехнологичные сверлильные станки, в которых мы используем программное обеспечение с числовым программным управлением для достижения точного позиционирования и очень высокого качества обработки. Основное отличие сверлильных станков с ЧПУ заключается в том, что они имеют специальную револьверную головку с несколькими шпинделями. В соответствии с кодом ЧПУ, который мы устанавливаем на станок с ЧПУ, станок с ЧПУ выполняет операции с различными сверлами. Мы можем мгновенно менять сверла с помощью револьверной головки.

  Операторы ЧПУ создают коды ЧПУ операторами ЧПУ и устанавливают их на станок. После запуска машины операция происходит автоматически.

  Зажим на сверлильных станках

  Зажим – очень важный параметр при механической обработке. Идеальное рабочее удерживающее устройство не повредит заготовки и строго удержит заготовку. Если заготовка недостаточно прочная для операций сверления, сверло будет соскальзывать, и непреднамеренные неправильные отверстия могут быть просверлены в неправильных местах.

  В этих операциях есть 3 разных типа крепления. Эти удерживающие конструкции конструкции; тиски, приспособление и приспособление.

  Тиски — это зажимной узел, который мы в основном используем на станках вертикального сверления. На тисках есть две губки для удержания заготовок.

  Крепления — это специально разработанные инструменты для крепления рабочих частей. Для серийного сверления приспособления более удобны, чем тиски.

  Кондукторы также специально разработаны для обработки приспособлений, удерживающих детали, которые также обеспечивают направление инструмента во время операции сверления, в отличие от приспособлений.

  Технологические расчеты при бурении

  Одним из наиболее важных параметров при бурении является скорость резания. Рассчитываем скорость резания по внешнему периметру сверла.

  Скорость резания при операции сверления

  Это общая формула для расчета числа оборотов в минуту шпинделя сверла. Здесь «N» — это число оборотов в минуту, а «V» — это скорость резания режущего инструмента в мм/мин или дюйм/мин в английских единицах измерения.   ‘D’ – диаметр сверла в мм или дюймах. 

  Эта формула говорит о том, что с увеличением диаметра сверла скорость вращения уменьшается. Но с увеличением скорости обороты шпинделя увеличиваются.

  Подача и скорость подачи при сверлении

  Подача — это вторичное движение сверла к заготовке, которое измеряется в мм/об или дюймах/об. Также скорость подачи — это значение, показывающее, какое расстояние проходит сверло за минуту. Единица подачи в мм/мин или дюйм/мин, и это уравнение можно использовать для преобразования подачи в скорость подачи;

  Таким образом, подача быстрее при больших диаметрах сверл. А для сверл меньшего диаметра применяются более низкие скорости подачи при сверлении.

  Как вы понимаете, существует прямая зависимость между оборотами шпинделя и подачей и скоростью подачи.

  Расчет допуска на сближение бурового долота

  При расчете допуска на сближение мы используем базовую тригонометрию. А в инструкции по эксплуатации сверл, наверное, можно найти значение припуска на сближение. Но при расчете припуска буровых долот мы используем эту формулировку;

  Кроме того, единицей припуска на подход «A» является мм или дюйм. Мы называем «θ» углом вершины сверла. Если угол вершины сверла увеличивается, общий припуск сверла уменьшается.

  Расчет общего времени обработки

  Затем мы рассчитываем общее время обработки в соответствии с общей длиной просверливаемого отверстия. Вы можете использовать приведенный ниже расчет для расчета общего времени обработки операций сверления.

  «h» здесь — это общая глубина операции сверления без добавления глубины бурового долота. Единица «ч» — мм или дюйм, а единица времени — мин.

  С увеличением общей высоты отверстия увеличивается общее время обработки операции сверления. Кроме того, с увеличением скорости подачи уменьшается общее время обработки операции сверления.

  Калькулятор буровых работ

  Прежде всего, как вы видите выше, существуют различные расчеты параметров буровых работ. Как инженер или техник, вы будете нести ответственность за общее время, затрачиваемое на общую операцию сверления нескольких деталей и несколько операций сверления.

  Для расчета необходимых параметров для получения достоверных числовых данных об этой операции вы можете воспользоваться калькулятором ниже.

  -calc- 

  Пользоваться этим калькулятором рабочих параметров очень просто. Во-первых, вам просто нужно ввести скорость сверления, диаметр сверла, движение подачи, высоту операции сверления и угол вершины сверла. После этого нажмите кнопку «Рассчитать!», чтобы рассчитать скорость вращения шпинделя, скорость подачи операции, общее время сверления и припуск сверла. Если вы хотите произвести дальнейшие расчеты, нажмите кнопку «Сброс» и повторно введите значения.

  Заключение

  Операции сверления могут показаться простыми, но в производственных масштабах существуют разные операции сверления. Кроме того, в промышленности существуют различные операции сверления для различных видов заготовок и областей применения.

  Итак, мы постарались дать общую информацию о буровых работах в отрасли и сделали калькулятор, рассчитывающий общие параметры буровых работ.

  Прежде всего, Mechanicalland не несет никакой ответственности за расчеты, сделанные пользователями на калькуляторах. Хороший инженер должен проверять расчеты снова и снова.

  Наконец, вы можете найти гораздо больше таких калькуляторов в Mechanicalland! Взгляните на другие инженерные калькуляторы, доступные в Mechanicalland!

  Также не забывайте оставлять свои комментарии и вопросы ниже по буровым работам.

  Ваши драгоценные отзывы очень важны для нас.

  Часто задаваемые вопросы о буровых работах

  Какова цель бурения?

  Они производят все виды деталей в соответствии со стандартами. Также они делают отверстия на деталях в соответствии со стандартами. Мы используем операции сверления на производственных площадках для сверления отверстий стандартных размеров в изготовленных деталях.
  

  Какие существуют типы сверлильных станков?

  В целом используются четыре типа сверлильных станков; вертикально-сверлильные станки, радиально-сверлильные станки, станки для группового сверления и сверлильные станки с ЧПУ.
  

  Какие бывают виды буровых работ?

  Используются различные операции сверления. Итак, эти операции; нарезание резьбы, зенковка, зенкерование, центрирование, точечная обработка и развертывание.

  Бурение и гидроразрыв пласта (фрэкинга)

   

  Как добывается природный газ из недр?

  Запасы нефти и природного газа могут быть безопасно и эффективно доставлены клиентам с использованием передовых современных технологий бурения.

  Типичный процесс бурения состоит из следующих этапов:

  1) Подготовка

  
  Подготовка места бурения включает в себя обеспечение надлежащего доступа к нему и правильность планировки участка, на котором будет размещаться буровая установка и другое оборудование. Буровые площадки и дороги должны быть построены и поддерживаться в рабочем состоянии, что включает в себя укладку камня на непроницаемую облицовку для предотвращения ударов от любых разливов, а также для обеспечения надлежащего стока дождя.

  2) Бурение

  
  Вертикальное бурение

  Отверстие просверливается прямо в землю. Специальный буровой раствор используется для охлаждения бурового долота, выноса выбуренной породы обратно на поверхность, а также для придания устойчивости стенкам скважины. Как только скважина выходит за пределы самого глубокого пресноводного водоносного горизонта (обычно 300–1000 футов), бурильная труба удаляется и заменяется стальной трубой, называемой «поверхностной обсадной трубой».

  Затем цемент закачивается в обсадную колонну, а затем обратно вверх между обсадной колонной и стенкой скважины, где он схватывается. Этот цемент обеспечивает связь, которая предотвращает движение жидкости между обсадной колонной и стволом скважины. При этом создается необходимый непроницаемый защитный барьер между стволом скважины и любыми источниками пресной воды. На этом этапе проводятся тщательные тесты, чтобы убедиться, что соединение полностью непроницаемо, прежде чем будет выполнено дальнейшее сверление.

  Обычно, в зависимости от геологии участка и глубины скважины, вставляют дополнительные секции обсадной колонны, как и наземную обсадную колонну, а затем цементируют на месте, чтобы гарантировать отсутствие движения жидкости или газа между этими слоями и источники подземных вод.

  
  Горизонтальное бурение

  Уникальность бурения углеводородов в сланцевой формации заключается в том, что необходимо бурить горизонтально. Скважина бурится вертикально до нужной глубины, называемой «точкой начала», и в этот момент ствол скважины начинает изгибаться, становясь горизонтальным.

  Одно из преимуществ горизонтального бурения заключается в том, что можно пробурить несколько боковых стволов только из одной точки на поверхности (на поверхности буровой площадки), что сводит к минимуму воздействие и масштаб работ на надземную часть.

  Когда целевое расстояние достигнуто, бурильная труба удаляется, а стальная обсадная труба вставляется по всей длине ствола скважины, после чего обсадная труба снова цементируется на месте.

  После завершения бурения и окончательной установки обсадной колонны буровая установка демонтируется и проводится подготовка к следующему этапу – заканчиванию скважины.

  3) Заканчивание скважины

  
  Первым шагом при заканчивании скважины является создание соединения между окончательной обсадной колонной и породой, содержащей нефть и газ.

  Специальный инструмент, называемый перфоратором, опускается на скальный пласт. Затем этот перфоратор стреляет, создавая отверстия в обсадной колонне и цементе в целевой породе. Эти перфорационные отверстия соединяют породу, содержащую нефть и газ, и ствол скважины.

  Поскольку эти перфорации имеют длину всего несколько дюймов и проходят на глубине более мили под землей, на поверхности не обнаруживается никакой активности. Затем перфоратор удаляется перед следующим этапом гидроразрыва пласта (ГРП).

  
  Гидравлический разрыв пласта (гидроразрыв пласта)

  Жидкость для интенсификации притока, которая представляет собой смесь более 90% воды и песка, а также несколько химических добавок, закачивается в контролируемых условиях в глубокие подземные пласты-коллекторы. Химические вещества используются для смазки, предотвращения образования бактерий и переноса песка.

  Эти химические вещества не являются опасными, их концентрация варьируется от 0,5% до 5% по объему, и они необходимы для повышения производительности и эффективности гидравлического разрыва пласта.

  Эта жидкость для интенсификации притока выкачивается под высоким давлением через отверстия перфоратора. Этот процесс создает трещины в сланцевой породе, содержащей нефть и природный газ.

  Песок остается в трещинах в скале, чтобы держать их открытыми, когда давление насоса сбрасывается. Это имеет решающее значение для более легкого поступления ранее захваченной нефти или природного газа в ствол скважины.

  4) Добыча

  
  После завершения процесса гидроразрыва можно начинать добычу, нефть и газ могут вытекать из ствола скважины, а жидкость для гидроразрыва может быть извлечена.

  При начальной эксплуатации скважины извлекается около 25-75% жидкости гидроразрыва. Он либо перерабатывается для использования в других операциях по гидроразрыву пласта, либо безопасно утилизируется в соответствии с государственными и природоохранными нормами. Весь процесс разработки скважины обычно занимает от 3 до 5 месяцев и включает следующие действия:

  • несколько недель на подготовку площадки
  • восемь-двенадцать недель на бурение скважины
  • От одного до трех месяцев завершающих работ, включая от одного до семи дней стимуляции.

  Эти первоначальные инвестиции в течение трех-пяти месяцев могут привести к бурению скважины, которая будет добывать нефть или природный газ в течение 20-40 лет и более.

  5) Ликвидация скважины

  
  Когда вся нефть или природный газ, которые могут быть экономически извлечены из резервуара, добыты, земля возвращается в то состояние, в котором она была до начала буровых работ.

  Колодцы будут заполнены цементом, а трубы отрезаны на 3-6 футов ниже уровня земли. Все наземное оборудование будет демонтировано, а все площадки засыпаны землей или пересажены. Затем земля может снова использоваться землевладельцем для других целей, и не будет практически никаких признаков того, что когда-то здесь был колодец.

  Добыча нефти на суше

  Узнайте о долгой истории добычи нефти на суше в Великобритании, которая восходит к 1851 году. страны.

  подробнее

   

  Хорошие соседи

  Наземные нефтегазовые операторы обязуются предлагать ряд преимуществ сообществам, в которых они работают.