ФИЛЬТР СКВАЖИННЫЙ Российский патент 2001 года по МПК E21B43/08 

Изобретение относится к области водоснабжения и дренажа для оборудования скважин на воду.

Известен фильтр скважинный с отклонителями гравия, которые располагаются на боковой поверхности фильтра в шахматном порядке. Изготавливают такие фильтры путем штампования листового материала с последующей его вальцовкой и сваркой. Каркасы фильтров имеют проходные отверстия, которые перекрыты "мостами", козырьками участками металла другого профиля. В промышленном выпуске фильтров в Германии выпуск фильтров из штампованных материалов с отклонителями гравия занимают основное место [3]. Производство этих фильтров нормировано стандартом DIN 4922 [1]. Каркасы фильтров с отверстиями типа "мост" выпускают наружными диаметрами 105-1014 мм при длине секций 2 - 4 м. Как правило, такие каркасы устанавливают в скважины на воду различного целевого назначения с контуром гравийной обсыпки расчетной крупности, при устройстве гравийной обсыпки исключается прямое наложение на отверстия фильтра зерен гравия. Большинство исследователей считает, что этим сводится к минимуму заклинивание фильтрующих отверстий каркаса гравийными частицами. В результате, значительно уменьшаются гидравлические сопротивления каркаса фильтра с наложенными гравийными частицами. Расчеты по определению скважности выпускаемых серийно фирмой NOLD фильтров штампованных с отверстием типа "мост" с использованием листового материала из стали, меди, бронзы толщиной 2,5 - 8 мм показывают, что она составляет для различных каркасов от 4,97 до 27,33%.

Наиболее близким аналогом изобретения является фильтр с мостообразными фильтрующими отверстиями [3]. Недостатком фильтра с мостообразными фильтрующими отверстиями (в дальнейшем прототип) является его малая скважность, вызывающая значительные гидравлические сопротивления в прифильтровой зоне и способствующая механическому и химическому кольматажу, уменьшению сроков эксплуатации скважин.

Технический результат изобретения - увеличить скважность каркасов фильтров с отверстиями типа "мост", а следовательно, уменьшение гидравлических потерь на фильтрах, значительное увеличение сроков эксплуатации скважин на воду, уменьшение материалоемкости каркасов фильтров. Согласно стандарту DIN 4922, ширина "мостов" составляет 5 - 7 мм, а длина "мостов" снизу (на уровне поверхности листа) - 20 - 38 мм [3]. Эта поверхность каркаса не принимает участия в пропуске воды внутрь фильтра.

Данный технический результат достигается тем, что при штамповке листа первоначально делают высечку щелей прямоугольной формы, расширяющихся внутри фильтра по толщине, шириной, равной высоте отверстия под "мостом" и длиной, равной длине "моста". Затем методом штампования выдавливают мостообразные отверстия заданного размера. В результате образуется фильтрующая поверхность с мостообразными фильтрующими отверстиями и прямоугольными отверстиями в "мостах" по их длине. Прямоугольные щели в теле "мостов" являются дополнительными отверстиями для пропуска фильтрующих вод в скважину.

Сопоставительный анализ предложенного изобретения с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается от прототипа большей скважностью и меньшей металлоемкостью. Так, при толщине листа металла 4 мм, высота отверстия под "мостом" 2 мм, ширина "моста" 5 мм, длина "моста" 26 мм, ширина блоковой перемычки по образующей 5,5 мм, скважность стандартного каркаса фильтра типа "мост" составляет 23,8%. При устройстве в теле "моста" по его длине прямоугольной щели шириной 2 мм и длиной 26 мм скважность каркаса фильтра увеличивается в 1,65 раза и достигает 39,27%.

Предлагаемая конструкция фильтр имеет металлоемкость на 11-17% меньше прототипа.

Изобретение поясняется чертежами:
фиг. 1 - разрез стенки каркаса фильтра по оси "мостов",
фиг. 2 - расположение "мостов" с дополнительными прямоугольными щелями по боковой поверхности каркасов фильтров.

На приведенных чертежах:
1 - листовой металл; 2 - фильтрующие отверстия типа "мост"; 3 - высота отверстия под "мостом"; 4 - перемычка между "мостами" по вертикали; 5 - ширина боковой перемычки между "мостами" по образующей; 6 - длина "мостов"; 7 - ширина "мостов"; 8 - ширина дополнительной прямоугольной щели в "мостах".

При изготовлении каркасов фильтров из черных металлов и установке их в агрессивных средах применяют защитные покрытия: битумное "Inertol", полиэтиленовое, эбонитовое, из твердой резины (наносится электрофоретическим способом) и др. При изготовлении антикоррозионных покрытий ширина дополнительных щелей увеличивается на толщину покрытий.

Работает фильтр скважинный следующим образом.

В пробуренный ствол скважины опускают фильтровую колонку, состоящую из расчетного количества звеньев фильтра. Соединение звеньев между собой - муфтовое, фланцевое, раструбное ("нолько"). Фильтр может опускаться на общей колонне или устанавливаться "впотай". При опускании фильтровой колонны на общей колонне обсадных труб в скважинах большого диаметра положение фильтра по центру скважины фиксируется центраторами. После установки фильтровой колонны на требуемую глубину каркас фильтра обсыпается гравием расчетной крупности с последующей прокачкой скважины для формирования устойчивого обратного гравийного фильтра и строительной откачкой.

Источники информации
1. Bieske E. Schlitzbruckenfilterrohre (neach der Uberazbeitung DIN 4922) Technische Berichte I.E. Nold und Co., 1965,, N 247.

2. В. М.Гаврилко. Фильтры водозаборных, водопонизительных и гидрогеологических скважин, изд. 3, Издание литературы по строительству, М., 1968, с. 68.

3. В.С.Алексеев, Е.Никольская. Зарубежный опыт конструирования и расчета фильтров скважин на воду. ВИНИТИ. Итоги науки и техники. Серия гидрогеологии, инженерия геология, т. 2, М., 1972, стр. 17 - 19.

Изобретение относится к области водоснабжения и дренажа для оборудования водоприемной части скважин в неагрессивных и агрессивных средах. Обеспечивает увеличение скважности каркасов фильтров, уменьшение гидравлической потери на фильтрах, увеличение сроков эксплуатации скважин на воду, уменьшение материалоемкости каркасов фильтров. Сущность изобретения: в "мостах" выполнены прямоугольные щели, расширяющиеся внутрь фильтра. Длина щелей равна длине "мостов". Ширина щелей равна высоте отверстий под "мостами". При этом фильтрующую поверхность образуют отверстия под "мостами" и прямоугольные щели в этих "мостах". 2 ил.

Фильтр скважинный с отклонителями гравия типа "мост", расположенными по его боковой поверхности, отличающийся тем, что в "мостах" выполнены прямоугольные щели, расширяющиеся внутрь фильтра, длиной, равной длине "мостов" и шириной, равной высоте отверстий под ними, при этом фильтрующую поверхность образуют отверстия под "мостами" и прямоугольные щели в этих "мостах".