Способ расширения прифильтровой зоны скважины

 

Использование: закрепление грунтов в основаниях зданий и сооружений и увеличение деоита водопонижающих скважин. Сущность изобретения: осуществляется погружение в грунт трубчатого элемента с заполнением его жидкостью, размещение в элементе концентратора давления и возбуждение в жидкости серии импульсов давления . Количество импульсов в каждой серии принимают равным трем с разной их продолжительностью. Первый из импульсов равен периоду собственных колебаний трубчатого элемента. Второй - периоду собственных колебаний объема грунта вокруг трубчатого элемента в радиусе более 2 м, а третий - периоду собственных колебаний минимально допустимого слоя грунта в пределах 2-х и более м. Импульсы в каждой серии ведут со сдвигом по времени, равным продолжительности двум периодам предыдущего импульса. 1 ил. со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 02 О 3/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

СО

M 4

О

О (21) 4933800/33 (22) 28.02.91 (46) 07.07.93, Бюл. N. 25 (76) П. П, Гурковский и С, А. Панов (56) Авторское свидетельство СССР

N 297752, кл. Е 02 D 3/10, 1971.

Орлов А. А. Разработка способа очистки фильтров водозаборных скважин концентрированным электрогидравлическим воздействием. Диссертация на соискании ученой степени кандидата технических наук. М,: Горный институт, 1988, (54) СПОСОБ РАСШИРЕНИЯ ПРИФИЛЬТРОВОЙ ЗОНЫ СКВАЖИНЫ (57) Использование: закрепление грунтов в основаниях зданий и сооружений и увеличение деЬита водопонижающих скважин.

Сущность изобретения: осуществляется поИзобретение относится к строительству и горной промышленности, в частности к способам укрепления оснований и фундаментов возбуждением механических колебаний дозвуковой, звуковой и сверхзвуковой частот с использованием колебаний протекающей среды и электроэнергии с преобразованием амплитуд, может использоваться для закрепления грунтов в основаниях различных сооружений, а также для увеличения дебита добывающих скважин.

Цель изобретения — интенсификация фильтрационных свойств окружающего трубчатый элемент грунта, Действительно, подача концентратором давления серии из трех импульсов, име. Ж,, 1827001 А3 гружение в грунт трубчатого элемента с заполнением его жидкостью, размещение в элементе концентратора давления и возбуждение в жидкости серии импульсов давления, Количество импульсов в каждой серии принимают равным трем с разной их продолжительностью. Первый из импульсов равен периоду собственных колебаний трубчатого элемента. Второй — периоду собственных колебаний объема грунта вокруг трубчатого элемента в радиусе более 2 м, а третий — периоду собственных колебаний минимально допустимого слоя грунта в пределах 2-х и более м. Импульсы в каждой серии ведут со сдвигом по времени, равным продолжительности двум периодам предыдущего импульса, 1 ил. ющих разные периоды: период первого близок либо кратен периоду собственных колебаний трубчатого элемента, период второго близок либо кратен периоду собственных колебаний всего объема грун га прифильтровой зоны скважины в радиусе не менее 2 м, период третьего близок либо кратен периоду собственных колебаний минимально допустимого для данных условий слоя грунта указанного радиуса, позволяет при одноимпульсном кратковременном резонансе трубчатого элемента с малыми амплитудами раскачки его корпуса и, соответственно, малыми затратами энергии на весь процесс, достигать значительного увеличения амплитуды колебаний грунта прифильтровой зоны, вместо ее гашения (как в прототипе) за

1827001

30

55 счет ступенчатого последовательного возбуждения резонанса каждой из трех взаимодействующих пар элементов с давлением грунта на слои оптимальных геометрических размеров с точки зрения достижения оптимальных условий развития капиллярного эффекта.

При этом условии непрерывности в чередовании импульсов со сдвигом по времени относительно предыдущего импульса равным двум его периодам позволяетучесть двухфазность электрогидравлического эффекта и использовать ту часть энергии (около 507ь), которая идет на схлопывание образующейся каверны, что позволяет существенно повысить эффективность разрядной технологии, Технология способа заключается в следующем.

В предварительно пробуренной скважине с обсадной трубой размещают импульсный концентратор давлений на глубине соответствующей зоне желаемого увеличения фильтрационных свойств грунта, окружающего трубу. Исследования затухания ударного импульса показали, что энергия импульса полностью рассеивается в радиальной зоне до 2 м, поэтому именно этот параметр выбран в качестве определяющего поперечный размер фильтруемого грунта.

После этого труба заполняется жидким раствором, если решается задача укрепления грунта, либо естественной жидкостью, если решается задача увеличения дебита скважины, Далее через импульсный концентратор давлений подают серию из трех импульсов с разными периодами; первый соответствует частоте собственных колебаний трубы, второй частоте собственных колебаний выбранного объема фильтруемого грунта, третий частоте собственных колебаний слоев фильтруемого грунта минимально допустимых размеров с точки зрения оптимума между гидравлическим сопротивлением образуемых в фильтруемом грунте трещин и капиллярными силами, обеспечивающими транспорт жидкой среды при заданном

I энергией разряда давлении ее подачи.

Импульсы подаются в соответствии с режимом последовательного резонансного взаимодействия трех пар элементов: вмещающая среде трубы — труба, труба — фильтруемый грунт, фильтруемый грунт — слои фильтруемого грунта, Электрогидравлический разряд проходит в 2 фазы: образование каверны и ее схлопывание. При этом энергия разряда делится пополам между двумя импульсами давления с одинаковой амплитудно-частотной характеристикой. Поэтому при подаче одного электрического импульса в жидко среде распространяется два однородны> импульса давления.

Но, учитывая резонансные условия раз. вития колебательных процессов в выше ука. занных взаимодействующих парах амплитуда колебаний воздействуемого эле. мента такой пары отличается от амплитуды воздействующего в 2 раза на первом импульсе и в 3...3,5 раза на втором. Иными словами коэффициент динамичности резонансной системы по Бидерману(P) на первом импульсе равен 2, а на втором 3. Но ва второй взаимодействующей паре начальные условия развития первого колебательного импульса возбужденного синфазно окончанию второго импульса первой пары в резонансе с ее воздействуемым элементом (фильтруемым конгломератом) определяется уже амплитудой второго импульса первой пары с 6= 3. Соответственно, коэффициент динамичности первого импульса второй пары станет равнь:м 6, а второго импульса 9.

Та же процедура касается и третьей резонансной пары. В этом случае коэффициенты динамичности становятся равными соответственно 18 и 27.

Такая последовательность развития процесса позволяет использовать для возбуждения в фильтруемом грунте значительных колебаний при одноимпульсном резонансе трубы небольшой мощности, и таким образом, избежать резонансных повреждений оборудования скважины.

Последовательное возбуждение резонансных разнопараметрических колебаний в фильтруемом грунте и его слоях обеспечивает выделение из псевдотекущего массива слоев строго заданной формы и размеров, что приводит к сдвиговым смещениям его фильтрационных свойств, в оптимальном для данного грунта режиме, Кроме того, различие амплитудно-частотных характеристик импульсов давления обеспечивает независимость колебательных процессов рассмотренных выше резонансных пар взаимодействующих элементов, что также положительно сказывается на сохранности оборудования скважины.

На чертеже показана диаграмма последовательности развития колебательного процесса по стадиям; возбуждение резонансных колебаний трубы,ll — возбуждение резонансных колебаний фильтруемого конгломерата, lll— возбуждение резонансных колебаний слоев фильтруемого конгломерата.

1827001

Составитель П,Гурковский

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор

Заказ 2330 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Новый способ расширения прифильтровой зоны скважины позволяет возбуждать в фильтруемом грунте импульсы давления большой интенсивности, в 25...30 раз превышающие амплитуду колебаний полого элемента скважины, разрешая, таким образом, противоречие между недопустимостью значительных деформаций трубчатого элемента скважины и необходимостью развивать значительные амплитуды колебаний фильтруемого грунта с целью получения наибольшей эффективности либо заполнения его закрепляющим раствором, либо максимального повышения дебита добывающей скважины, в зависимости от решаемой задачи.

Кроме того, предложенный способ отличается экономичностью, т.к. предусматривает наиболее оптимальное расходование прикладываемой энергии.

Формула изобретения

Способ расширения прифильтровой зоны скважины, включающий погружение в грунт трубчатого элемента, заполнение его жидкостью, размещение в элементе концентратора давления и возбуждение в жидкости серии импульсов давления, отл и ч а ю5 шийся тем, что, с целью интенсификации фильтрационных свойств окружающего трубчатый элемент грунта, количество импульсов в каждой их серии принимают равным трем с разными периодами дейст10 вия, первый из которых равен или близок по продолжительности периоду собственных колебаний трубчатого элемента, второй равен или близок периоду собственных колебаний объема грунта вокруг трубчатого

15 элемента в радиусе, превышающем два метра, третий равен или близок периоду собственных колебаний минимально допустимого слоя грунта в пределах двух и более метров, при этом импульсы в каждой

20 серии осуществляют со сдвигом по времени, равным продолжительности двух периодов предыдущего импульса.