ФИЛЬТР ВОДОЗАБОРНОЙ СКВАЖИНЫ Российский патент 2001 года по МПК E03B3/18 E21B43/08 

Изобретение относится к сооружению и эксплуатации водозаборных скважин.

Известен фильтр водозаборной скважины (см. а.с. N 1661306 МКИ E 03 B 3/18, Бюл. N 25, 1989), содержащий опорный каркас с фильтрующим покрытием, снабженный размещенным в виде спирали на внешней стороне фильтрующего покрытия и заглушенным эластичным шлангом, верхний конец которого открыт для соединения с источником давления.

Недостатком данного фильтра является незначительная эффективность промывки фильтра от кольматанта в связи с недостаточным гидравлическим воздействием эластичного шланга на прифильтровую зону пласта.

Известен фильтр водозаборной скважины (см. патент РФ N 2131498 МПК6 E 03 B 3/18, E 21 B 43/08, Бюл. N 16, 1999), содержащий опорный каркас с фильтрующим покрытием, снабженный размещенным в виде спирали на внешней стороне фильтрующего покрытия и заглушенным эластичным шлангом, верхний конец которого открыт для соединения с источником давления, на опорном каркасе укреплены скобы в виде нижней и верхней горизонтальных полок и вертикальной стойки, имеющей отверстия, к которым на одной стороне присоединены суживающиеся насадки в виде усеченного конуса, направленные в противоположную сторону от фильтрующего покрытия, а на другой стороне закреплены патрубки, при этом нижняя горизонтальная полка прикреплена к опорному каркасу и имеет отверстие перед фильтрующим покрытием, а верхняя горизонтальная полка выступает на длину не менее геометрического размера суживающейся насадки, кроме того, в скобах уложены эластичные камеры, соединенные между собой эластичным шлангом с источником давления, при этом в плоских эластичных камерах выполнены отверстия для соединения с патрубками вертикальной стойки скобы.

Недостатком данного фильтра является недостаточная эффективность использования промывного вещества для промывки фильтрующего покрытия и прифильтровой зоны пласта.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности промывки фильтрующего покрытия и прифильтровой зоны пласта путем установки в плоских эластичных камерах биметаллического пульсатора, выполненного в виде криволинейных изогнутых лопастей под углом 90^o друг к другу в количестве не менее четырех.

Технический результат достигается тем, что фильтр водозаборной скважины, содержащий опорный каркас с фильтрующим покрытием, снабженный размещенным в виде спирали на внешней стороне фильтрующего покрытия заглушенным эластичным шлангом, верхний конец которого открыт для соединения с источником давления, на опорном каркасе укреплены скобы в виде нижней и верхней горизонтальных полок и вертикальной стойки, имеющей отверстия, к которым на одной стороне присоединены суживающиеся насадки в виде усеченного конуса, направленные в противоположную сторону от фильтрующего покрытия, а на другой стороне закреплены патрубки, при этом нижняя горизонтальная полка прикреплена к опорному каркасу и имеет отверстие перед фильтрующим покрытием, а верхняя горизонтальная полка выступает на длину не менее геометрического размера суживающейся насадки, кроме того, в скобах уложены плоские эластичные камеры. соединенные между собой эластичным шлангом с источником давления, при этом в плоских эластичных камерах выполнены отверстия для соединения с патрубками вертикальной стойки скобы, имеет внутри плоских эластичных камер биметаллический пульсатор, выполненный в виде криволинейных изогнутых лопастей под углом 90^o друг к другу количеством не менее четырех.

На фиг. 1 показан фильтр водозаборной скважины, а на фиг. 2 - схема пульсатора.

Фильтр водозаборной скважины содержит опорный каркас 1, опорные пояса жесткости 2, фильтрующее покрытие 3. На опорном каркасе 1 укреплены скобы в виде нижней 4 и верхней 5 горизонтальных полок и вертикальной стойки 6, имеющей отверстия 7, к которым на одной стороне присоединены суживающиеся насадки 8 в виде усеченного конуса, направленные в противоположную сторону от фильтрующего покрытия 3, а на другой стороне закреплены патрубки 9. Нижняя горизонтальная полка 4 прикреплена к опорному каркасу 1. В полость скоб уложены плоские эластичные камеры 10 с отверстиями 11 и соединены между собой эластичным шлангом 12 с источником давления. В нижней полке 4 скобы предусмотрено отверстие 13. Внутри плоских эластичных камер 10 установлен биметаллический пульсатор 14, состоящий из четырех криволинейных изогнутых лопастей 15, 16, 17 и 18, насаженных на ось 19, которая своими концами упирается к внутренним стенкам плоской эластичной камеры.

Фильтр водозаборной скважины работает следующим образом.

В начальный период работы скважины, оборудованной предлагаемым фильтром, эластичный шланг 12 и плоские эластичные камеры 10 находятся в сплющенном состоянии. При уменьшении дебита скважины из-за начала кольматации фильтрующего покрытия 3 прифильтровой зоны пласта эластичный шланг присоединяется к источнику давления по нагнетательному патрубку насоса (не показано) с промывным раствором и по нему под давлением подается вода или промывное вещество из ингибированного химического реагента. При этом эластичный шланг 12 и плоские эластичные камеры 10 расширяются, переходя из плоского состояния в объемное. В результате изменения объема плоских эластичных камер 10 отверстия 11 в них увеличиваются, пропуская промывной раствор, находящийся под избыточным давлением, а так как отверстия 11 соосны отверстиям 7 вертикальных стоек 6, промывной раствор поступает в суживающиеся насадки 8 и динамически воздействует на водоносный пласт, приводя его в рабочее состояние, что обеспечивает промывку пор пласта дополнительным воздействием гидродинамической силы струи из суживающихся насадок 8, которое многократно усиливает вращательное движение пульсатора, а из-за исполнения его из биметалла он оказывает также пульсирующее воздействие на процесс промывки фильтрующего покрытия 3 и прифильтровой зоны пласта.

Периодическое присоединение эластичного шланга 12 к нагнетательному или всасывающему патрубку насоса промывного раствора также приводит к пульсирующему характеру истечения раствора промывного вещества из суживающихся насадок 8, а при наложении волн будет создаваться усиленный эффект интерференции. Кроме того, при этом эластичный шланг 12 периодически будет расширяться и сплющиваться и все это интенсифицирует процесс смещения частиц, рыхления прилипших к фильтрующему покрытию 3 водоносных пород, а в результате возрастает пористость и проницаемость прифильтровой зоны водоносного пласта.

Так как часть фильтрующего покрытия 3 закрывается поверхностью скобы, а именно вертикальной ее стойкой 6, то это может ускорить процесс образования кольматанта на фильтрующем покрытии 3 в полости скобы. Для устранения данного эффекта в нижней 4 горизонтальной полке выполнено отверстие 13, через которое промывной раствор интенсивно вытесняется из полости скобы путем завихрения из-за асимметричности расположения отверстий 13 по длине нижней части 4 горизонтальной полки (отверстие 13 находится непосредственно у фильтрующего покрытия 3), то есть рядом с местом крепления горизонтальной нижней 4 полки к опорному каркасу 1.

Все указанные выше операции производятся без прекращения откачки воды из скважины до ее полного осветления, при этом вместе с откачиваемой водой уносится кольматант с мелким песком, частицами глины и восстанавливается естественная проницаемость водоносного пласта.

Оригинальность предложенного устройства заключается в том, что элементы промывной системы водозаборной скважины с учетом особенностей воздействия рабочей среды на конструктивные части фильтра образуют морфизмы (структурные связи), проявляющие свойства синергичности, выражающиеся в том, что без применения дополнительных энергозатрат они могут совершать положительную работу при равенстве затрат энергии на образование загрязнений (суспензий) в природной среде и на их локализацию (извлечение твердых частиц) без учета потерь. Кроме того, использование закрутки потока при помощи суживающихся насадок и пульсации при помощи биметаллического пульсатора обеспечивает глубину проникновения струи в водоносный пласт, что гарантирует эффективную работу скважины продолжительное время.

Изобретение относится к сооружению и эксплуатации водозаборных скважин. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности промывки фильтрующего покрытия и прифильтровой зоны пласта путем установки в плоских эластичных камерах биметаллического пульсатора, выполненного в виде криволинейных изогнутых лопастей под углом 90° друг к другу в количестве не менее четырех. Технический результат достигается тем, что фильтр водозаборной скважины, содержащий опорный каркас с фильтрующим покрытием, снабжен размещенным в виде спирали на внешней стороне фильтрующего покрытия заглушенным эластичным шлангом, верхний конец которого открыт для соединения с источником давления. На опорном каркасе укреплены скобы в виде нижней и верхней горизонтальных полок и вертикальной стойки, имеющей отверстия, к которым на одной стороне присоединены суживающиеся насадки в виде усеченного конуса, направленные в противоположную сторону от фильтрующего покрытия, а на другой стороне закреплены патрубки, при этом нижняя горизонтальная полка прикреплена к опорному каркасу и имеет отверстие перед фильтрующим покрытием. В скобах уложены плоские эластичные камеры, соединенные между собой эластичным шлангом с источником давления, а в плоских эластичных камерах установлен биметаллический пульсатор, выполненный в виде криволинейных изогнутых лопастей под углом 90° друг к другу количеством не менее четырех. 2 ил.

Фильтр водозаборной скважины, содержащий опорный каркас с фильтрующим покрытием, снабженный размещенным в виде спирали на внешней стороне фильтрующего покрытия и заглушенным эластичным шлангом, верхний конец которого открыт для соединения с источником давления, на опорном каркасе укреплены скобы в виде нижней и верхней горизонтальных полок и вертикальной стойки, имеющей отверстия, к которым на одной стороне присоединены суживающиеся насадки в виде усеченного конуса, направленные в противоположную сторону от фильтрующего покрытия, а на другой стороне закреплены патрубки, при этом нижняя горизонтальная полка прикреплена к опорному каркасу и имеет отверстие перед фильтрующим покрытием, а верхняя горизонтальная полка выступает на длину не менее геометрического размера суживающейся насадки, кроме того, в скобах уложены плоские эластичные камеры, соединенные между собой эластичным шлангом с источником давления, при этом в плоских эластичных камерах выполнены отверстия для соединения с патрубками вертикальной стойки скобы, отличающийся тем, что внутри плоских эластичных камер установлен биметаллический пульсатор, выполненный в виде криволинейных изогнутых лопастей под углом 90° друг к другу количеством не менее четырех.