EA036590B1 - Устройство для регенерации фильтров водозаборных скважин - Google Patents

Устройство для регенерации фильтров водозаборных скважин Download PDF

Info

Publication number
EA036590B1
EA036590B1 EA201900058A EA201900058A EA036590B1 EA 036590 B1 EA036590 B1 EA 036590B1 EA 201900058 A EA201900058 A EA 201900058A EA 201900058 A EA201900058 A EA 201900058A EA 036590 B1 EA036590 B1 EA 036590B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
gas
working chamber
reagent
electrolyzer
water supply
Prior art date
Application number
EA201900058A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201900058A1 (ru
Inventor
Владимир Васильевич Ивашечкин
Александр Николаевич Кондратович
Антон Юрьевич Кочергин
Original Assignee
Белорусский Национальный Технический Университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Белорусский Национальный Технический Университет filed Critical Белорусский Национальный Технический Университет
Priority to EA201900058A priority Critical patent/EA036590B1/ru
Publication of EA201900058A1 publication Critical patent/EA201900058A1/ru
Publication of EA036590B1 publication Critical patent/EA036590B1/ru

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B37/00Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells
    • E21B37/08Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells cleaning in situ of down-hole filters, screens, e.g. casing perforations, or gravel packs
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E03WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03BINSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B3/00Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water
    • E03B3/06Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water from underground
    • E03B3/08Obtaining and confining water by means of wells
    • E03B3/15Keeping wells in good condition, e.g. by cleaning, repairing, regenerating; Maintaining or enlarging the capacity of wells or water-bearing layers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

Изобретение относится к водоснабжению и может быть использовано для регенерации фильтров и прифильтровых зон водозаборных скважин от кольматирующих отложений. Задачей, решаемой изобретением, является повышение эффективности разрушения и извлечения прочных сцементированных кольматирующих отложений, накапливающихся в длительно эксплуатирующихся скважинах, и повышении производительности устройства с целью обеспечения его конкурентоспособности. Поставленная задача решается тем, что устройство для регенерации фильтров водозаборных скважин, содержащее рабочую камеру (8), выполненную в виде цилиндра с цилиндрическим отверстием в нижней части, отражатель (11), свечу поджига (9), смонтированную в рабочей камере, электролизер (1) с пакетом электродов (2), которые электрически подключены к источнику постоянного тока (3), газовый колпак с коническим днищем (13), смонтированный под отражателем, содержащий газоподводящую и газоотводящую трубки (6) и (7), кольцевые манжеты (10), установленные на боковой поверхности рабочей камеры и газового колпака (12), дополнительно содержит бак для реагента (14) с дозатором (15), установленный у оголовка скважины, кольцевую перфорированную трубку для распределения реагента (18), установленную в нижней части рабочей камеры и соединенную с дозатором посредством шланга для реагента (17), дополнительную свечу поджига (21), установленную в полости газового колпака, причем электролизер размещен у оголовка скважины и содержит предохранительный затвор (4), который сообщен с газоподводящей трубкой (6) посредством газопроводного шланга (5).

Description

Изобретение относится к водоснабжению и может быть использовано для регенерации фильтров и прифильтровых зон водозаборных скважин от кольматирующих отложений.
Известно устройство для регенерации фильтров водозаборных скважин [1], содержащее рабочую камеру в виде цилиндра с цилиндрическим отверстием в нижней части, отражатель, свечу поджига, смонтированную в рабочей камере, электролизер с пакетом электродов, которые электрически подключены к источнику постоянного тока.
Недостатком устройства являются низкие динамические параметры гидропотока на стадии расширения продуктов взрыва в рабочей камере и слабое импульсное воздействие на кольматирующие образования на стадии схлопывания газового пузыря при конденсации водяных паров. Это снижает область применения устройства и не позволяет удалять липкие глиноподобные отложения из фильтра и прифильтровой зоны.
Известно устройство для регенерации фильтров водозаборных скважин [2] (прототип), содержащее рабочую камеру, выполненную в виде цилиндра с цилиндрическим отверстием в нижней части, отражатель, свечу поджига, смонтированную в рабочей камере, электролизер с пакетом электродов, которые электрически подключены к источнику постоянного тока, газовый колпак с коническим днищем, который сообщен с электролизером посредством газопроводящей трубки, а с рабочей камерой посредством газоотводящей трубки, кольцевые манжеты, установленные на боковой поверхности рабочей камеры и газового колпака.
К недостаткам устройства относится низкая эффективность удаления прочных кольматирующих отложений из фильтра и прифильтровой зоны, характерных для длительно эксплуатируемых скважин.
Частично разрушенные подводными взрывами отложения остаются в прифильтровой зоне и быстро обрастают в процессе эксплуатации скважины новыми отложениями, так как увеличивается площадь контакта с омывающим их потоком воды.
К недостаткам устройства также относится низкая производительность обработки фильтра, которая зависит от производительности электролизера по выработке водородно-кислородной смеси. Это обусловлено стесненными условиями фильтров скважин, которые имеют диаметры от 150 до 300 мм. Здесь трудно разместить электролизер высокой мощности, так как размер электрода ограничен диаметром фильтра, а максимальная плотность тока на поверхности электрода не может превышать допустимых значений порядка 0,2-0,25 А/см2. Увеличение числа электродов приводит к увеличению весогабаритных показателей погружного электролизера, газлифтному выбросу электролита из полости электролизера, к росту общего напряжения, подаваемого на электролизер, выходящему за безопасные пределы.
Задачей, решаемой изобретением, является повышение эффективности разрушения и извлечения прочных сцементированных кольматирующих отложений, накапливающихся в длительно эксплуатируемых скважинах, и повышении производительности устройства с целью обеспечения его конкурентоспособности.
Поставленная задача решается тем, что устройство для регенерации фильтров водозаборных скважин, содержащее рабочую камеру, выполненную в виде цилиндра с цилиндрическим отверстием в нижней части, отражатель, свечу поджига, смонтированную в рабочей камере, электролизер с пакетом электродов, которые электрически подключены к источнику постоянного тока, газовый колпак с коническим днищем, смонтированный под отражателем, содержащий газоподводящую и газоотводящую трубки, кольцевые манжеты, установленные на боковой поверхности рабочей камеры и газового колпака, дополнительно содержит бак для реагента с дозатором, установленный у оголовка скважины, кольцевую перфорированную трубку для распределения реагента, установленную в нижней части рабочей камеры и соединенную с дозатором посредством шланга для реагента, дополнительную свечу поджига, установленную в полости газового колпака, причем электролизер размещен у устья скважины и содержит предохранительный затвор, который сообщен с газоподводящей трубкой посредством газопроводного шланга.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
Устройство состоит из электролизера 1 с пакетом электродов 2, источника постоянного тока 3, предохранительного затвора 4, газопроводного шланга 5, газоподводящей трубки 6, газоотводящей трубки 7, рабочей камеры 8, свечи поджига 9, манжет 10, отражателя 11, газового колпака 12, конического днища 13, бака для реагента 14, дозатора 15, вентиля 16, шланга для реагента 17, кольцевой перфорированной трубки 18, троса 19, лебедки 20, дополнительной свечи поджига 21.
Погружную часть устройства на тросе 19 опускают в зону очищаемого фильтра и устанавливают в его верхней части. Затем открывают вентиль 16 и подают из бака для реагента 14 в дозатор 15 порцию реагента, объем которой определяют по насыщенности обрабатываемого участка фильтра и обсыпки кольматантом. Реагент по шлангу 17 подают в кольцевую перфорированную трубку 18, которая распределяет его равномерно на обрабатываемом участке фильтра. Исходная концентрация реагента должна быть подобрана так, чтобы при разбавлении его водой обеспечивалась оптимальная концентрация реагента в зоне обработки. Начинается растворение кольматанта в режиме реагентной ванны, который характеризуется малой скоростью растворения.
Затем подают напряжение от источника постоянного тока 3 на пакет электродов 2 электролизера 1, заполненного раствором гидроксида калия KOH. Образующиеся при разложении воды водород и кисло- 1 036590 род по отдельным трубкам (на чертеже не показаны) снизу поступают в предохранительный затвор 4, барботируют через слой жидкости, собираются в верхней части и поступают по газопроводному шлангу
5, газоподводящей трубке 6 в полость газового колпака 12 и заполняют его до уровня нижнего среза газоотводящей трубки 7. Затем по газоотводящей трубке 7, барботируя через слой жидкости, газы попадают в полость рабочей камеры 8.
Через определенное время, достаточное для накопления в рабочей камере заданного объема газа, напряжение на электролизере 1 выключают и после паузы, необходимой для прекращения движения газовой смеси в газоотводящей трубке 7, включают свечу поджига 9 и дополнительную свечу поджига 21.
Газовые смеси в рабочей камере 8 и газовом колпаке 12 поджигают одновременно, в результате чего в двух объемах смеси происходит взрывное химическое превращение, идущее по уравнению: 2H2+O2=2H2O+Q, где Q - теплота взрыва. Образуются полости высокого давления продуктов взрыва, состоящих из водяных паров. Давление в паровых полостях примерно в 10 раз превышает гидростатическое на участке обработки. Паровые полости как поршни воздействуют на жидкость. Наличие уплотняющих манжет 10 предотвращает утечки реагента вдоль ствола скважины. В реагент излучаются волны сжатия на стадии расширения продуктов взрыва и волны разряжения на стадии конденсации паровых пузырей. Энергия залпом произведенных газовых взрывов расходуется на разрушение отложений на участке фильтра между рабочей камерой 8 и коническим днищем 13. Если каждый взрыв в отдельности можно рассматривать как сферический взрыв, то два одновременных взрыва на близком расстоянии будут создавать воздействие на фильтр, имеющее цилиндрическую симметрию, которая характеризуется меньшими потерями энергии при распространении волны давления за стенкой фильтра, чем у сферического взрыва. Кроме этого, возрастает общая энергия взрыва, которая приводит к росту давления на фронте волны, воздействующей на фильтр. Это следует из общего закона подобия для волн повышения давления в жидкости, инициируемых различными источниками: подводными взрывами твердых взрывчатых веществ, газовыми взрывами, электроразрядами. Энергетический закон подобия записывается в виде:
P=f(E!/3/R), где P - давление на фронте волны; E - энергия, выделяемая при воздействии; R - расстояние от источника возмущения до точки измерения давления.
Таким образом, проведение залпового взрыва в рабочей камере и газовом колпаке за счет суммирования энергий взрывов с большей вероятностью позволит разрушить сцементированные отложения, характерные для длительно эксплуатируемых скважин. Подводные взрывы производятся в среде реагента, что значительно интенсифицирует процесс растворения. При взрывах происходит измельчение отложений, возрастает площадь поверхности кольматанта, что интенсифицирует процесс растворения, значительно увеличиваются скорости движения реагента на поверхности кольматанта при пульсациях продуктов взрыва, что улучшает отвод продуктов реакции, блокирующих процесс растворения [4]. Все это повышает эффективность извлечения отложений из фильтра и пористой среды гравийной обсыпки и пласта. Процесс инициирования двойных взрывов осуществляют до тех пор, пока фильтру не будет передана расчетная (исходя из прочности кольматанта и глубины его проникновения) энергия.
Для того чтобы усилить эффект растворения отложений за счет увеличения скорости фильтрационного потока в гравийной обсыпке на завершающем этапе регенерации участка фильтра, когда прочные кольматирующие отложения разрушены и раздроблены двойными взрывами до необходимой степени измельчения, переходят на комбинированную обработку участка фильтра мощными струями реагента, которые инициируют в гравийной обсыпке фильтрационные потоки знакопеременного направления. Для этого подают из бака для реагента 14 через дозатор 15 новую порцию реагента по шлангу 17 в кольцевую перфорированную трубку 18, которая распределяет его равномерно на обрабатываемом участке фильтра. Заполняют от электролизера 1 полости газового колпака 12 и рабочей камеры 8 газовой смесью и включают свечу поджига 9. Газовая смесь в рабочей камере 8 взрывается с образованием парового пузыря высокого давления, в составе которого находятся перегретые водяные пары, которые формируют гидропоток (струю, направленную на стенку фильтра). Под действием высокого давления и сформированного им гидропотока происходит деформация кольцевых манжет 10, расположенных снаружи нижней части рабочей камеры 8 и верхней части газового колпака 12, по направлению к стенке фильтра и уплотнение с ней. Под действием высокого давления парового пузыря гидропоток разгоняется до высокой скорости, проникает в гравийную обсыпку и создает там интенсивный прямой фильтрационный поток реагента, направленный в сторону газового колпака 12, в котором находится газовая смесь. Смесь сжимается и играет роль демпфера, усиливая фильтрационный поток. Это позволяет паровому пузырю в рабочей камере 8 достигнуть максимальной степени расширения, на которой давление в паровом пузыре станет ниже гидростатического, пузырь перерасширится и начнет схлопываться. При обратном движении парового пузыря формируется обратный гидропоток, направленный из газового колпака 12 с избыточным давлением в сторону рабочей камеры 8, который инициирует обратный фильтрационный поток реагента в гравийной обсыпке. Применение двойных манжет 10 на газовом колпаке обеспечивает создание знакопеременного фильтрационного потока, позволяет создать вакуумирование прифильтровой зоны, удалить
- 2 036590 оттуда остаточные кольматирующие отложения и снизить утечки реагента вдоль ствола скважины. После полной конденсации парового пузыря процессы заполнения рабочей камеры 8 и подрыва там газовой смеси продолжают до тех пор, пока не стабилизируется солесодержание в жидкости в зоне обработки, фиксируемое датчиком электрического сопротивления (на рисунке не показан). Это укажет на окончание обработки участка фильтра и будет являться сигналом для перемещения устройства на следующий нижележащий участок. После обработки всего фильтра скважина прокачивается эрлифтом.
Анализ конструкции и рабочего процесса предлагаемого устройства для регенерации фильтров водозаборных скважин показывает, что размещение электролизера на дневной поверхности у устья скважины снимает ограничения на его мощность и позволяет в сжатые сроки провести обработку фильтра любой длины, что позволит сделать устройство конкурентноспособным.
Подача реагента в зону обработки позволит сделать обработку комбинированной, т.е. производить подводные взрывы в реагенте, что значительно интенсифицирует процесс удаления кольматирующих отложений и повысит эффективность декольматации, что особенно актуально для длительно эксплуатируемых скважин, закольматированных прочными сцементированными отложениями.
Применение второй дополнительной свечи поджига, смонтированной в газовом колпаке, позволяет производить не только дискретные взрывы в рабочей камере, но и залповые взрывы, которые имеют большее разрушающее действие не только за счет увеличения зоны воздействия, но и за счет увеличения общей мощности взрыва и давления на фронте волны.
Использование дополнительной манжеты на газовом колпаке позволит использовать ее как средство для усиления знакопеременного фильтрационного потока реагента в гравийной обсыпке и интенсифицировать процесс растворения. Из анализа работ по кинетике растворения кольматирующих образований следует, что процесс растворения во многом зависит от гидродинамических условий. Ранее был исследован процесс растворения солей при фильтрации воды через грунт, поры которого заполнены солями. В результате была получена в критериальном виде зависимость для коэффициента массопереноса β1, β ~ν0,5 из которой следует, что он пропорционален скорости фильтрации в степени 0,5, т.е. Н1 '
Теоретически и экспериментально доказано, что за счет увеличения скорости движения реагента интенсифицируется процесс растворения и выноса продуктов реакции из прифильтровой закольматированной зоны скважины.
Литература
1. Авторское свидетельство СССР № 977712 Устройство для регенерации фильтров водозаборных скважин.
2. Патент РБ 8866 Устройство для регенерации фильтров водозаборных скважин опубликован 30.06.2005.

Claims (1)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    Устройство для регенерации фильтров водозаборных скважин, содержащее рабочую камеру, выполненную в виде цилиндра с цилиндрическим отверстием в нижней части, отражатель, свечу поджига, смонтированную в рабочей камере, электролизер с пакетом электродов, которые электрически подключены к источнику постоянного тока, газовый колпак с коническим днищем, смонтированный под отражателем, содержащий газоподводящую и газоотводящую трубки, кольцевые манжеты, установленные на боковой поверхности рабочей камеры и газового колпака, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит бак для реагента с дозатором, устанавливаемый у оголовки скважины, кольцевую перфорированную трубку для распределения реагента, установленную в нижней части рабочей камеры и соединенную с дозатором посредствам шланга для реагента, дополнительную свечу поджига, установленную в полости газового колпака, причем электролизер выполнен с возможностью размещения у оголовка скважины и содержит предохранительный затвор, который сообщен с газоподводящей трубкой посредством газопроводного шланга.
EA201900058A 2018-12-28 2018-12-28 Устройство для регенерации фильтров водозаборных скважин EA036590B1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201900058A EA036590B1 (ru) 2018-12-28 2018-12-28 Устройство для регенерации фильтров водозаборных скважин

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201900058A EA036590B1 (ru) 2018-12-28 2018-12-28 Устройство для регенерации фильтров водозаборных скважин

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201900058A1 EA201900058A1 (ru) 2020-06-30
EA036590B1 true EA036590B1 (ru) 2020-11-26

Family

ID=71141403

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201900058A EA036590B1 (ru) 2018-12-28 2018-12-28 Устройство для регенерации фильтров водозаборных скважин

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA036590B1 (ru)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1740577A1 (ru) * 1990-05-10 1992-06-15 Центральный научно-исследовательский институт комплексного использования водных ресурсов Устройство дл реагентной обработки водозаборной скважины
SU1768722A1 (ru) * 1989-07-31 1992-10-15 Tsnii Kompleksnogo Ispolzovani Cпocoб peгehepaции boдoзaбophoй ckbaжиhы
EP0620356A2 (de) * 1993-04-14 1994-10-19 DML DIESELMOTORENWERK LEIPZIG GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Bohrlochfiltern in Flüssigkeitsentnahmebohrungen

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1768722A1 (ru) * 1989-07-31 1992-10-15 Tsnii Kompleksnogo Ispolzovani Cпocoб peгehepaции boдoзaбophoй ckbaжиhы
SU1740577A1 (ru) * 1990-05-10 1992-06-15 Центральный научно-исследовательский институт комплексного использования водных ресурсов Устройство дл реагентной обработки водозаборной скважины
EP0620356A2 (de) * 1993-04-14 1994-10-19 DML DIESELMOTORENWERK LEIPZIG GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Bohrlochfiltern in Flüssigkeitsentnahmebohrungen

Also Published As

Publication number Publication date
EA201900058A1 (ru) 2020-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9896917B2 (en) Oil production intensification device and method
US20020141288A1 (en) Regenerative combustion device
NL8820672A (nl) Werkwijze voor putstimulatie bij de werkwijze voor het produceren van olie en inrichting voor het verwezenlijken daarvan.
JP7299643B2 (ja) 海域天然ガスハイドレートの筒式採掘装置およびその方法
WO2011001792A1 (ja) メタンハイドレート分解方法及び装置
RU2213860C2 (ru) Способ импульсного и ионно-плазменного воздействия на нефтяной пласт
RU2272909C2 (ru) Способ воздействия на угольный пласт
RU2199659C1 (ru) Способ интенсификации добычи нефти
EA036590B1 (ru) Устройство для регенерации фильтров водозаборных скважин
RU2221141C1 (ru) Способ обработки призабойной зоны пласта
US7360596B2 (en) Method and device for intensifying the permeability of ground layers close to bore holes and filter bodies and filter layers in wells and other production wells
RU2331764C2 (ru) Способ обработки призабойной зоны пластов нефтедобывающих скважин и устройство для его осуществления
RU2209960C2 (ru) Способ обработки призабойной зоны нефтяного пласта и устройство для его осуществления
RU2301330C1 (ru) Способ термохимической обработки призабойной зоны
RU2423604C1 (ru) Способ обработки продуктивного карбонатного пласта
WO2012150906A1 (en) Thermo-pulse generator
RU223572U1 (ru) Устройство для обработки нефтяного пласта ударной волной
RU100554U1 (ru) Устройство для обработки продуктивного пласта
RU2268357C2 (ru) Способ комплексного селективного воздействия на нефтяной пласт и устройство для его осуществления
RU2744286C1 (ru) Устройство для обработки призабойной зоны скважины
RU2152518C1 (ru) Способ дегазации надрабатываемой угленосной толщи
RU23177U1 (ru) Устройство для термохимической обработки нефтяного пласта
RU2105875C1 (ru) Способ обработки призабойной зоны пласта скважин
RU2112111C1 (ru) Устройство для очистки фильтровых труб водозаборных скважин
RU2200832C2 (ru) Способ обработки призабойной зоны пласта и устройство для его осуществления

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU