ФИЛЬТР СКВАЖИННЫЙ ПОВЫШЕННОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ Российский патент 1999 года по МПК E21B43/08 E03B3/18 

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

Известны конструкции фильтров скважин с горизонтально расположенными щелями (1) (фильтры "Джонсона", "Кука", пластмассовые из наборных колец, сборные из пластин полипропилена и др.). Эти конструкции в настоящее время являются наиболее совершенными в гидравлическом отношении, имеют максимальную водопроницаемость и скважность. Проходными отверстиями для воды в этих фильтрах служат зазоры между наматываемой спиралью профильной проволокой (фильтры "Джонсона", "Кука"), наборными кольцами или пластинами. Фильтры "Джонсона" и "Кука" устанавливаются в скважины без прикрытия и с прикрытием контуром гравийной обсыпки, фильтры пластмассовые - с прикрытием контура гравийной обсыпки. Ширина проходных отверстий в фильтрах "Джонсона" и "Кука" зависит от "гранулометрического состава пород водоносного горизонта (просветы 0,25-3,7 мм) и рассчитывается на пропуск 50-70% мелких фракций с учетом, что оставшаяся часть обеспечивает создание надежно работающего естественного фильтра" (1, стр. 44). В случае установки каркасов фильтров с контуром гравийной обсыпки размер проходных отверстий принимается равным среднему диаметру частиц гравийной обсыпки. Для обмотки используют профильную проволоку шириной 2,28-4,76 мм. Толщина наборных пластмассовых колец, пластин полипропилена составляет 3-15 мм. У большинства серийно изготовляемых фильтров скважность составляет 15-40%. Водопроницаемость фильтров, срок эксплуатации скважин прямо пропорциональны скважности. С учетом наложения на проходные отверстия фильтров частиц водосодержащих пород, гравия обсыпок скважность фильтров значительно уменьшается. При этом, их водопроницаемость уменьшается более, чем в 100 раз (1, стр. 133). Учитывая, что потери напора на фильтрах и срок эксплуатации скважин прямо пропорциональны их первоначальной проницаемости, увеличению скважности каркасов фильтров придается первостепенное значение.

Анализ работы фильтров показывает, что глухие участки каркасов фильтров, представленные наружной поверхностью обмоточной проволоки, наборных колец, пластин не принимают участия в пропуске воды в скважину, а служат лишь опорным каркасом для водосодержащих пород или гравия.

Наиболее близким аналогом изобретения является фильтр скважинный повышенной проницаемости, содержащий опорные стержни, намоточную профилированную проволоку или наборные кольца, или пластины из пластмассы или пропилена, образующие горизонтально расположенные щели (2).

Техническим результатом изобретения является увеличение скважности фильтров, их водопроницаемости, срока эксплуатации и снижение энергетических затрат на подъем воды.

Необходимый технический результат достигается тем, что в фильтре скважинном повышенной проницаемости, содержащем опорные стержни, намоточную профилированную проволоку или наборные кольца, или пластины из пластмассы или пропилена, образующие горизонтально расположенные щели, согласно изобретению на наружной поверхности намоточной профилированной проволоки или наборных колец, или пластин из пластмассы или пропилена выполнены дополнительные горизонтальные полусферические углубления, параллельные основным горизонтальным щелям, имеющие такую же ширину и соединенные с основными горизонтальными щелями для пропуска фильтрующихся вод из дополнительных углублений внутрь фильтра.

При наружной ширине профилированной проволоки более 3 мм и пластмассовых колец, пластин более 5 мм устраивают два и более дополнительных горизонтальных полусферических углублений с целиками, равными 0,5 мм для металлических фильтров и 1 мм - для пластмассовых. Ширина целиков между вертикальными дополнительными полусферическими углублениями составляет 1 мм для металлических фильтров и 3 мм для пластмассовых. Устройство полусферических горизонтальных и вертикальных углублений в металлических фильтрах выполняют механическим путем (протяжка через форму с последующим поперечным вальцеванием), а в пластмассовых - изготовлением соответствующих пресс-форм.

Предлагаемые фильтры для скважин с конструкциями из профилированной намоточной проволоки, наборных пластмассовых колец и пластин полипропилена имеют скважность 78-92% (на 20-70% выше известных устройств), проницаемость в 1,5-4 раза больше от прототипа.

Фильтры изготовляют тех же типоразмеров, что и известные устройства.

Изобретение поясняется чертежами на фиг. 1-3. На фиг. 1 показано продольное сечение стенки фильтров: а) известных, б) повышенной проницаемости. На фиг. 2 показан элемент боковой поверхности фильтра повышенной проницаемости. На фиг. 3 показана схема входа воды в проходные отверстия щелевых фильтров а) известных, б) повышенной проницаемости,
где:
1 - проволока водоприемной поверхности;
2 - опорный стержень;
3 - проходное отверстие щелевого фильтра;
4 - полусферические горизонтальные углубления в профильной проволоке фильтра повышенной проницаемости;
5 - линии тока воды на участках проходных отверстий;
6 - вертикальные полусферические углубления на боковой поверхности профильной проволоки (наборных пластмассовых колец, пластин полипропилена) фильтров повышенной проницаемости.

Фильтры могут быть установлены в неагрессивные и агрессивные среды. Учитывая малые гидравлические сопротивления данных фильтров, эффективно их применение для водозаборных и дренажных скважин большой производительности, а также рассчитанных на длительный период эксплуатации, откачки кислот щелочей, нефтепродуктов в локальных зонах экологического бедствия.

Источники
1. Гаврилко В.М. и др., Фильтры буровых скважин, М., Недра, 1976.

2. Catalog, Johnson Screens by UOP, 1975, p. 169.

Использование: в области водоснабжения и дренажа для оборудования водоприемной части скважин. Обеспечивает увеличение скважности фильтров, их водопроницаемости, срока эксплуатации и снижение энергетических затрат на подъем воды. Сущность изобретения: устройство содержит опорные стержни: намоточную профилированную проволоку, или наборные кольца, или пластины из пластмассы или пропилена. Они образуют горизонтально расположенные щели. На их наружной поверхности выполнены дополнительные горизонтальные полусферические углубления. Они параллельны основным горизонтальным щелям. Имеют такую же ширину и соединены с основными горизонтальными щелями для пропуска фильтрующихся вод из дополнительных углублений внутрь фильтра. 3 ил.

Фильтр скважинный повышенной проницаемости, содержащий опорные стержни, намоточную профилированную проволоку, или наборные кольца, или пластины из пластмассы или пропилена, образующие горизонтально расположенные щели, отличающийся тем, что на наружной поверхности намоточной профилированной проволоки, или наборных колец, или пластин из пластмассы или пропилена выполнены дополнительные горизонтальные полусферические углубления, параллельные основным горизонтальным щелям, имеющие такую же ширину и соединенные с основными горизонтальными щелями для пропуска фильтрующих вод из дополнительных углублений внутрь фильтра.