Устройство для обработки фильтра и прифильтровой зоны водозаборной скважины Советский патент 1984 года по МПК E03B3/15 

Изобретение относится к сооружению и эксплуатации скважин на воду и предназначено для очистки фильтров и прйфильтровых зон от рыхлых отложений и глинистых частиц, препятствующих притоку воды в скважину.

Известны гидравлические методы обработки фильтров и предфильтровых зон для восстановления производительности водозаборных скважин, основанные на их промывке через основание или рабочую часть, а также прокачке с помощью поршня 1.

Однако указанные методы обработки требуют значительных затрат труда, времени, средств и во многих случаях не обеспечивают эффективного восстановления дебита скважин.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство 1ля обработки фильтров и прйфильтровых зон скважин, представляющее собой эрлифт, состоящий из компрессорного агрегата, к которому присоединена пропущенная через ствол скважины воздушная труба с форсункойраспылителем на конце. Форсунка выполнена в виде заглушенного снизу цилиндра с отверстиями на боковой поверхности. В качестве водоподъемной трубы эрлифта обычно используется обсадная труба скважины. Сжатый воздух, подаваемый от компрессора в воздушную трубу, выходит из форсунки-распылителя в виде мелких пузырьков, которые захватывают вместе с водой частицы глины или других кольматантов, поступаюшие с фильтрационным потоком в скважину и выносят их через ствол скважины на поверхность земл«. При использовании эрлифта можно контролировать изменение дебита скважины по расходу откачиваемой воды и степень восстановления проницаемости фильтра и прифильтровой зоны по ее мутности 2.

Однако данное устройство оказывается неэффективным, если на поверхности фильтра находится водонепроницаемый слой глины или других кольматирующих отложений, так как распыленные пузырьки воздуха, выходящие из форсунки, обладающие малой кинетической энергией, не способны разрушить водонепроницаемый слой из кольматантов.

Целью изобретения является интенсификация процесса очистки фильтров и прйфильтровых зон.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, состоящее из компрессора, присоединенной к нему воздушной трубы и расположенной на ее конце форсунки, выполненной в виде заглушенного снизу цилиндра с выпускным отверстием на боковой поверхности, снабжено коническим отражателем со стержнями, прикрепленными к днищу цилиндра, соплом, размещенным на конце воздушной трубы, и цилиндрической обечайкой с заостренной верхней кромкой, при этом днище цилиндра выполнено в виде упругой диафрагмы, установленной с возможностью взаимодействия с нижней кромкой обечайки.

Такое выполнение устройства обеспечивает одновременно с откачкой воды из скважины создание акустических колебаний при взаимодействии струи воздуха, выбрасываемого из сопла, с резонатором, выполненным в виде стакана,, и передачу этих колебаний через упругую диафрагму в полость фильтровой трубы скважинь. Воздействие акустических колебаний на поверхность

0 фильтра способствует разрушению, диспергированию и отделению от фильтрующей поверхности глинистых частиц и рыхлых отложений. Благодаря этому предлагаемое устройство обеспечивает более эффективную очистку фильтров и прйфильтровых зон скважин.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, продольный разрез.

Устройство состоит из воздушной трубы 1, проходящей через ствол скважины и присоединенной сверху к компрессору, находящемуся на поверхности земли (не показан). С другой стороны на конце воздушной трубы 1 установлено сопло 2 и закреплена форсунка, выполненная в виде цилиндра 3 с выпускными отверстиями 4 на

5 боковой поверхности. Днище цилиндра 3, выполненное из упругого материала (титана, стали 97 и т. п.), образует диафрагму 5. К последней сверху примыкает резонатор, выполненный в виде открытой снизу и сверху цилиндрической обечайки 6 с заостренной верхней кромкой. Резонатор закреплен на

0 кольце 7, выполненном с возможностью перемещения по высоте цилиндра 3 посредством прижимных БИНТОВ, установленных на его боковой поверхности. К нижней части корпуса 3 с помощью стержней 8 присоединен конический отражатель 9.

Устройство работает следующим образом. На колонне буровых труб устройство опускается через ствол скважины и устанавливается в верхней части фильтровой трубы. От компрессорного агрегата подается под давлением 0,6-0,8 МПа сжатый воздух,

который проходит через воздущную трубу 1, вытесняет воду из цилиндра 3 и вытекает из сопла 2 со скоростью, превышающей скорость звука в воздухе (300 м/с). Попадая в расположенную соосно с соплом 2 обечайку 6, выполненную в виде стакана, струя тормозится, и между соплом и резонатором возникает плоский скачок уплотнения газа. Когда давление газа в резонаторе становится равным давлению на его входе, воздух начинает вытекать из резонатора наQ встречу основной струе, а скачок уплотнения - приближаться к резонатору. Взаимодействие постоянно существующего потока и периодически действующего обратного. потока из резонатора вызывает пульсацию давления газа в промежутке резоj натор - скачок уплотнения, т. е. генерацию звуковых колебаний. Последние передаются упругой диафрагме 5, которая начиает колебаться с частотой излучения звука. Перед спуском в скважину путем перемещения резонатора по высоте цилиндра 3 производится его настройка на собственную частоту колебаний диафрагмы 5, что позволяет добиться максимальной интенсивности излучения звука диафрагмой 5. Звуковые колебания передаются диафрагмой в полость заполненной водой фильтровой трубы скважины, отражаются от отражателя 9 и воздействуют на закольматированную поверхность фильтра. Под действием этих колебаний, которые происходят при частоте до 5000 Гц, силе звука 1 Вт/см и амплитуде давления до 0,01 МПа, рыхлые отложения и глинистые частицы разрушаются, диспергируются и выносятся фильтрационным потоком внутрь фильтровой трубы. Одновременно с генерацией звуковых колебаний воздух выходит из отверстий 4 в виде мелких пузырьков, которые захватывают вместе с

водой частицы загрязнений и выносят их через ствол скважины на поверхность земли. После обработки первого участка фильтровой трубы, равного расстоянию от упругой диафрагмы 5 до отражателя 9, производится наращивание воздушных труб, благодаря чему устройство опускается ниже и производится обработка следующего интервала фильтра. Таким образом фильтр обрабатывается по всей длине.

Таким образом, предлагаемое устройство одновременно с откачкой воды из скважины обеспечивает создание мощных звуковых колебаний, которые разрушают и диспергируют кольматирующий. фильтр отложения, благодаря чему эффективность восстановления дебита скважины возрастает на 20-300/0.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ФИЛЬТРА И ПРИФИЛЬТРОВОЙ ЗОНЫ ВОДОЗАБОРНОЙ СКВАЖИНЫ, включающее компрессор, присоединенную к нему воздушную трубу и расположенную на ее конце форсунку, выполненную в виде заглушенного снизу цилиндра с выпускным отверстием на боковой поверхности, отличающееся тем, что, с целью интенсификации процесса очистки фильтров и прифильтровых зон, устройство снабжено коническим отражателем со стержнями, прикрепленными к днищу цилиндра, соплом, размещенным на конце воздушной трубы, и цилиндрической обечайкой с заостренной верхней кромкой, при этом днище цилиндра выполнено в виде упругой дифрагмы, установленной с возможностью взаимодействия с нижней кромкой обечайки. (Л СП СП 00 го