Призначення і конструкція фільтрової колони

При спорудженні трубчатих колодязів в порис­тих породах їх водоприймальну частину обладнують спеціальним фільтром.

Фільтр встановлюється в свердловині в зоні експлуатаційного водоносного горизонту.

Фільтр призначений для:

◘ пропуску в свердловину води без механічних домішок;

◘ для запобігання водоносного пласта від зсуву і руйнування.

Тип, конструкція і розмі­ри фільтру залежать від:

Ä гідрогеологічних умов,

Ä дебіту,

Ä режиму екс­плуатації колодязя,

Ä характеристики порід водоносного пласта,

Ä глиби­ни колодязя,

Ä агресивності води.

Ä прийнятого способу буріння

Вимоги до конструкції фільтрів:

1. Необхідна механічна міцність конструкції і достатня стійкіст ь до хімічної, електрохімічної корозії і ерозійної дії води.

2. Шпаруватість фільтрів, % (співвідношення сумарної площі отворів SF_от до площі фільтра F_ф) і розмір прохідних отворів d_от, враховуючи можливість хімічного і механічного кольмотажу при експлуатації, повинні бути максимальними.2.

3. Під час експлуатації свердловини фільтр повинен запобігати піскуванню.

4. Діаметр фільтрових каркасів розраховується на максимальний пропуск води зі швидкістю, що не перевищує 1,5-2,0 м/с.

5. Фільтри повинні бути доступні для проведення різноманітних операцій по відновленню продуктивності свердловин хімічними реагентами і бути стійкими до впливу вибухових методів;

6. М інімальний діаметр 100мм.

2.1 КОНСТРУКЦІЯ ФІЛЬТРОВОЇ КОЛОНИ

Рис.2 Конструктивна схема фільтрової колони свердловини: 1- корок; 2- відстійник; 3- приєднувальний патрубок ланки фільтра; 4- муфта з`єднувальна; 5- надфільтрова труба; 6- сальник; 7- муфта із замком; 8- робоча поверхня фільтра; 9- хомут; 10-експлуатаційна колона труб

Фільтрова колона складається із фільтрової (робочої) частини – фільтра, надфільтрової труби та відстійника (рис.1).

Верхня частина надфільтрової труби повинна бути вище башмака обсадної колони не менше, ніж на 3 м при глибині свердловини до 30 м і не менше, ніж на 5 м при глибині свердловини більше 50 м.

Між експлуатаційною колоною і надфільтровою трубою повинен бути встановлений сальник 6.

Довжина відстійника 2 приймається до 2м, залежно від характеру грунту.

Водоприймальна частина 8 складається з окремих ланок, довжина яких 2…5 м, за допомогою різьбових муфт 4 або зварювання.

Довжина водоприймальної частини залежить від:

ü потужності водоносного пласта,

ü продуктивності свердловини,

ü водопроникності порід,

ü гідрохімічних умов

і встановлюється розрахунком.

2.2 ПРИНЦИП РОБОТИ ФІЛЬТРА

Рис. 3. Схема роботи отвору фільтра:

1 - стінка фільтра; 2 - отвір: 3 - місток із зерен породи: 4 - водоносна порода.

На початку відкачування дрібні частинки проходять крізь отвори в середину фільтрової колони. Частина з них осідає у відстійнику.

В міру відкачування до отвору підходять крупніші частинки, які, заклинюючись в отворах, влаштовують місток. При постійному дебіті свердловини місток існує досить надійно і довго, але при змінах дебіту містки руйнуються, частинки проходять крізь фільтр і осідають у відстійнику.

Внаслідок цього утворюватиметься новий місток.

ВИСНОВОК: Таким чином, розміри отворів тим більші, чим більші частинки порід і відповідно до цього використовується певний тип фільтра.

Тип фільтра водозабірної свердловини визначають залежно від характеристики порід водоносного пласту (насамперед від параметру —розміру частинок, дрібніші від яких становлять 50 % породи водоносного шару, (див. термінологічний словник до теми № 3), а також від глибини свердловини.

Робоча (фільтруюча) поверхня фільтра складається з:

► каркасу (трубчастого, стрижневого, спірально-стрижневого, каркасу, що виготовляється з листа нержавіючої сталі);

► додаткової фільтруючої поверхні (природної, або штучної)

При цьому, фільтри можуть складатися тільки з каркасу, або додавати до нього додаткову фільтруючу поверхню.

Розміри прохідних отворів фільтрів (без влаштування гравійної обсипки) визначаються у залежності від , згідно до рекомендацій СНиП [5, додаток 2, табл.2].

Таблиця 1

тип фильтра	Розміри отворів фільтрів
в однорідних породах	в неоднорідних породах
З круглою перфорацією
Сітчастий
З щілинною перфорацією
Дротяний

Розміри отворів каркасів фільтрів з гравійною обсипкою мають дорівнювати гравійної обсипки.

Важливою характеристикою фільтрів є їхня шпаруватість (щілинність), яка може бути оцінена коефіцієнтом шпаруватості:

, (1)

Де - сумарна площа отворів фільтра,м²;

- площа фільтруючої поверхні фільтра,м².

При проектуванні свердловин важливими характеристиками фільтруючої поверхні є:

• довжина фільтруючої поверхні, , м;

• діаметр фільтра за зовнішнім обміром, , м;

• зовнішній діаметр каркасу (приєднувальних патрубків), ,м

Для досконалої свердловини у більшості випадків розрахункова довжина робочої частини фільтра, м

, (2)

Де - потужність водоносного пласта, м.

Для недосконалої свердловини, її довжина може залежати від потужності водоносного пласта і, за досвідом проектування, може дорівнювати:

А) При ;

Б) При ;

В) При .

Діаметр фільтруючої поверхні фільтра () визначають залежно від його водозахоплюючої здатності .

Водозахоплююча здатність свердловини, м³/год:

, (3)

Де - діаметр фільтра (найчастіше діаметр обсадної труби), м;

- допустима вхідна швидкість води, м/доб.

Діаметр фільтра з обсипкою, м:

, (4)

Де - діаметр каркаса, м;

- товщина обсипки, м.

Допустима вхідна швидкість, м/доб:

► для сітчастих й дротяних фільтрів (за формулою Кусакіна):

, (5)

► Для фільтрів із природною фільтруючою поверхнею (гравійні):

, (6)

Де - коефіцієнт фільтрації водоносної породи, м/доб.;

- діаметр частинок гравійної обсипки, мм.

У разі створення фільтра у гравійній обсипці розміри отворів фільтрів слід брати рівними середньому діаметрові частинок шару обсипки, що прилягає до стінок фільтру.

В гравійних фільтрах у якості обсипки можна використовувати пісок, гравій і піщано-гравійну суміш.

При створенні водоприймальної фільтруючої поверхні матеріал для обсипки підбирають за співвідношенням:

, (7)

При влаштуванні двох-, трьохшарових обсипок склад матеріалу шарів слід підбирати за співвідношенням:

, (8)

при збереженні попереднього співвідношення між розмірами частинок породи, що прилягає до водоносного горизонту, і останнім шаром обсипки.

Під час підбору матеріалів:

А) для блочних фільтрів із пористого бетону та із пористої кераміки слід витримувати співвідношення:

, (9)

Б) для клеєних фільтрів:

, (10)

Де - середній розмір частинок матеріалу блоку,мм.

Товщина кожного шару гравійно-кожухових фільтрів має бути не меншою 30 мм, а гравійно-засипних — не меншою 50 мм.

Поиск по сайту: