фильтр скважинный сборный из пластин полипропилена

Формула изобретения

Фильтр скважинный сборный из пластин полипропилена, включающий выполненные на пластинах штифты-приливы, отличающийся тем, что каждая пластина имеет трапецеидальную форму сечения, сужающуюся внутрь, и переменную ширину по ее длине, при этом минимальная ширина находится посередине пластины, а штифт-прилив выполнен треугольным с углом, направленным к внешней поверхности фильтра.

Описание изобретения к патенту

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

Известна конструкция фильтра сборного из пластин полипропилена, разработанного в Институте инженерной геологии в Брно (Чехия) /1/. Каждый элемент фильтра сферической формы имеет длину 155 мм, ширину пластины в зависимости от диаметра 15 - 27 мм, толщину 2 - 3 мм. На концах элемента имеется два соединительных кольца с отверстиями диаметром 13 мм для пропуска анкерных болтов диаметром 12 мм. При сборке фильтров из пластин получаются каркасы многогранной формы, которая при увеличении диаметра и числа пластин приближается к окружности. Ширина просвета между щелями регулируется при помощи толщины соединительных колец и штифтов-приливов, находящихся в средней части сборного элемента (1, стр. 77). Диаметры фильтров, которые собираются из этих элементов, составляют 244 - 1100 мм. В большинстве случаев данные конструкции устанавливаются под прикрытием контура гравийной обсыпки. Скважность фильтра зависит от толщины пластин и зазоров между ними и может достигать 25 - 46%. Глубина установки фильтров составляет до 150 м на общей колонне и до 500 м при установке "впотай".

Данная конструкция фильтра является наиболее близким техническим решением и принята в качестве прототипа. Недостатками прототипа являются:

цилиндрическая форма проходных отверстий. Равномерная ширина щели по длине фильтрации способствует механическому и химическому кольматажу проходных отверстий в процессе эксплуатации скважин;

большое несоответствие ширины щели ее длине (1:7,5 - 1:9). С увеличением пути фильтрации ухудшаются гидравлические показатели конструкции фильтров и в проходных отверстиях накапливаются осадки (механические и химические);

наличие штифта-прилива круглой формы, находящегося в средней части сборного элемента, увеличивает гидравлическое сопротивление потоку жидкости из пласта в скважину.

Цель изобретения - уменьшение гидравлического сопротивления фильтра и его материалоемкости. Поставленная цель достигается тем, что сборный элемент выполняется трапецеидального сечения с переменной шириной (минимальной в средней части элемента). Для уменьшения гидравлических потерь на фильтре фильтрационному потоку из пласта в скважину форма штифта-прилива (5) в средней части сборного элемента выполнена треугольной с углом, направленным к внешней поверхности фильтра.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается от известного тем, что сборный элемент имеет в сечении не плоскую, а трапецеидальную форму, сужающуюся внутрь, переменную по длине ширину с минимумом посреди элемента, треугольную форму штифта-прилива с углом, направленным к внешней поверхности фильтра. Данное устройство уменьшает гидравлические потери на фильтре, интенсивность закупоривания щелей механическими и химическими осадками в процессе эксплуатации скважины. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Предлагаемая конструкция сборного элемента переменной ширины имеет в сочетании с его трапецеидальным сечением материалоемкость на 20 - 25% меньше прототипа. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "существенные отличия". Изобретение поясняется фиг 1 - разрез фильтра скважинного сборного из пластин полипропилена и фиг. 2 - элемент сборного фильтра из пластин полипропилена.

Работает фильтр скважинный из пластин полипропилена следующим образом. На ровную площадку устанавливается в вертикальном положении соединительный патрубок (1) с приваренным к нему методом электросварки фланцем (2), в котором выполнены круглые отверстия под соединительные анкерные болты (3). Концевые участки соединительных анкерных болтов (3) длиной по 3 см имеют резьбовую часть. В отверстия во фланце устанавливаются соединительные анкерные болты, которые закрепляются в нижней части гайками (4). На соединительные анкерные болты по кругу поочередно нанизываются пластины полипропилена на всю их высоту до резьбовой части. На концевые резьбовые части соединительных анкерных болтов (3) одевается аналогичный нижнему верхний фланец (2) с приваренным к нему соединительным патрубком (1), которые закрепляются гайками (4). Звено фильтра собрано. Сборка звеньев фильтра, как правило, осуществляется на точке сооружения скважины, что способствует их сохранности при перевозках и минимальным транспортным расходам (комплектующие на фильтр диаметром 1100 мм могут перевозиться даже легковым автомобилем). Количество устанавливаемых в скважину звеньев фильтра определяется мощностью водоносного горизонта, проектным водоотбором. Соединение звеньев фильтра в фильтровую часть колонны осуществляется, как правило, электросваркой. Фильтры собираются наружным диаметром 244 - 1100 мм и устанавливаются в песчано-гравийные водоносные горизонты с контуром гравийной обсыпки расчетной крупности в неагрессивные и агрессивные среды. Изготовленные фильтры наружным диаметром 244 мм испытаны в лабораторных условиях, а также в натурных на участке В. Знаменского вертикального дренажа на Каховском водохранилище. Удельный дебит скважины, оборудованной на аллювиальный водоносный горизонт фильтром длиной 10 м с контуром гравийной обсыпки толщиной 270 мм составил 24 м³/ч.

Данные фильтры могут устанавливаться в агрессивные среды. Учитывая малые гидравлические сопротивления данных фильтров, эффективно их применение для оборудования высокодебитных скважин, а также скважин в зонах экологического бедствия (откачки нефтепродуктов, химических растворов, радионуклидов из пластов, подвергшихся загрязнению и др.).

Источники информации

1. Гаврилко В.М., Алексеев В.С. Фильтры буровых скважин. Издание второе, М., "Недра", 1976, рис. 50, 51.