Фильтр скважинный

 

Изобретение относится к области водоснабжения и дренажа для оборудования водоприемной части скважин. Фильтр скважинный содержит наборные кольца из полимерных материалов, связующие стержни, треугольные штифты-приливы. Кольца имеют волнистую форму переменного сечения с минимальной шириной посередине между связующими стержнями. Угол штифтов-приливов направлен в сторону входа воды в фильтр. Продукция скважины поступает через проходные отверстия фильтра. Техническим результатом является увеличение скважности фильтра, уменьшение гидравлических потерь, увеличение срока эксплуатации, уменьшение материалоемкости. 3 ил.

Изобретение относится к области водоснабжения и дренажа для оборудования водоприемной части скважин.

Известны конструкции фильтров из наборных колец из полимерных материалов (полиэтилен, полистирол, полипропилен). Основным элементом фильтра является кольцо с клиновидным поперечным сечением (по типу металлических фильтров фирмы "Джонсон", США, пластмассовых французской фирмы "Мареп"), сужающимся в направлении внутрь фильтра. Фильтр набирается из колец, которые соединяются с помощью стержней, проходящих через отверстия. Последние имеют осевые по наружной образующей и радиальные с верхней и нижней стороны, расширяющиеся к центру канавки. Для предотвращения смещения колец по образующей из-за разности диаметров стержней и отверстий кольца между собой стыкуются с помощью соединения цилиндр-отверстие, разностью размеров по высоте которых можно регулировать зазор межкольцевых щелей. Скважность фильтра может достигать 30% в зависимости от принимаемого размера межкольцевых щелей и осевых канавок. Сборка соединением цилиндр-отверстие в колонну увеличивает ее жесткость. Фильтр собирается из секций длиной 2,0 м с соединением секций между собой фланцевыми, муфтовыми соединениями или на сварке. Фильтры устанавливаются в водосодержащие песчаные отложения под прикрытием контура гравийной обсыпки. Фильтры МГМИ /1, стр.76/ являются наиболее близким техническим решением и приняты в качестве прототипа.

Недостатками прототипа являются: недостаточная скважность фильтров, составляющая при ширине щели 1 мм и толщине кольца 10 мм порядка 10-12%, большая материалоемкость фильтров, сужающаяся форма проходных отверстий от внешней поверхности фильтра к внутренней, которая способствует заклиниванию проходных отверстий частицами песка и гравия.

Цель изобретения - увеличение скважности фильтра, а следовательно, и уменьшение гидравлических потерь на фильтре, значительное увеличение срока его эксплуатации, уменьшение материалоемкости фильтра на 25-30%.

Поставленная цель достигается тем, что фильтры набираются из колец толщиной 3-2 мм, шириной 10-25 мм в зависимости от диаметра. При этом кольцо по окружности для уменьшения материалоемкости и гидравлических потерь на каркасе фильтра имеет переменную ширину (максимальную на участках размещения соединительных стержней и минимальную между ними). Практика подтверждает, что увеличением пути фильтрации ухудшаются гидравлические показатели конструкции фильтров и в проходных отверстиях накапливаются осадки (механические и химические) (1, стр.77).

Для уменьшения гидравлических потерь напора на фильтре выступы на поверхности колец фильтра для обеспечения равномерной щели между ними выполняются не круглыми, а треугольными с углом, направленным в сторону входа воды в фильтр. Для увеличения скважности фильтра, жесткости самих колец они выполнены волнистой формы.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается от известного тем, что кольца имеют волнообразную форму, меньшую толщину, что существенно увеличивает скважность фильтра и его жесткость, переменную ширину колец, что уменьшает гидравлические потери на фильтре, интенсивность закупоривания щелей за счет механического и химического кольматажа. При этом скважность фильтра достигает 33-60%. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Предлагаемый фильтр для водозаборных и дренажных скважин имеет кольца переменной ширины, что уменьшает его материалоемкость на 25-30%. Для улучшения гидравлических свойств фильтра опорные выступы на кольцах для поддержания равномерной ширины щели и трапецеидальной формы входного сечения в средней части межстержневого участка колец выполняются не круглой, а треугольной формы. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "существенные отличия".

Изобретение поясняется фиг.1 - разрез фильтра скважинного и фиг.2 - кольцо фильтра скважинного волнистой формы.

Работает фильтр скважинный следующим образом. На подготовленную площадку устанавливается в вертикальном положении соединительный патрубок (1) с приваренным методом электросварки фланцем (3), в котором выполнены отверстия под соединительные стержни (5). Концевые участки соединительных стержней (5) длиной по 3 см имеют диаметр, меньший диаметра отверстий во фланцах на 1-2 мм, и метрическую резьбу. Диаметр соединительных стержней круглой формы на 1-2 мм больше диаметров отверстий во фланцах. После установки во фланцы соединительных стержней они закрепляются гайками (2). На соединительные стержни нанизываются кольца волнистой формы на всю их высоту до концевой резьбовой части. На концевые резьбовые части соединительных стержней надевается фланец (3) с приваренным соединительным патрубком (1), который закрепляется гайками. Звено фильтра собрано. Сборка звеньев фильтра, как правило, осуществляется на точке сооружения скважины. Количество устанавливаемых в скважину звеньев фильтра определяется мощностью водоносного горизонта, проектным водоотбором. Соединение звеньев фильтра в фильтровую часть колонны осуществляется, как правило, электросваркой (возможно фланцевое или резьбовое).

Фильтры изготавливаются с наружными диаметрами 100, 188, 255, 310, 400 мм. Фильтры устанавливаются в песчано-гравийные водоносные горизонты с контуром гравийной обсыпки расчетной крупности в неагрессивные и агрессивные среды.

Изготовленные фильтры с наружным диаметром 188 мм и 310 мм испытаны в лабораторных, а также в полевых условиях на участках К. Днепропетровского и В. Знаменского вертикальных дренажей (Каховское водохранилище). Наблюдения за изменением гидравлических характеристик скважин во времени, которые эксплуатируются в сложных гидрогеологических условиях, показали, что они имеют "коэффициенты старения" 0,0003-0,0005, что значительно меньше металлических каркасно-стержневых с обмоткой проволокой из нержавеющей стали ("коэффициенты старения" за 16-летний период эксплуатации 0,0008-0,0023). Вследствие малых гидравлических сопротивлений разработанные и испытанные фильтры эффективно применять также для оборудования скважин в зонах экологического бедствия (нефтеперегонные заводы, нефтехранилища аэродромов, разлива и инфильтрации жидких химических реагентов, фильтрации радионуклидов и т.д. ). Рекомендуемая глубина установки в скважины "впотай" - до 500 м, на общей колонне - до 200 м.

Источники информации.

1. В. М. Гаврилко, В. С.Алексеев. Фильтры буровых скважин. -М.: Недра, 1976.

Формула изобретения

Фильтр скважинный, содержащий наборные кольца из полимерных материалов, соединенные связующими стержнями, отличающийся тем, что кольца выполнены волнистой формы переменного сечения с минимальной шириной посередине между связующими стержнями и снабжены треугольными штифтами-приливами с углом, направленным в сторону входа воды в фильтр.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2