SU1204702A1 - Скважинный фильтр - Google Patents

Description

; Изобретение относитс  к горной промышленности, а точнее, к нефтегазодобывающей , и может быть ис пользовано при осушении месторождений полезных ископаемых, дренаже промплощадок и отборе подземных вод с применением дренажных устройств, оборудованных фильтрами.

Целью изобретени   вл етс  повышение наде,жности работы дренажных скважин путем увеличени  эффективной мощности гравийной обсыпки при сохранении минимального диаметра скважины и предотвращени  кольмата- ции водоприемной части.

На фиг.1 изображен скважинный фильтр, общий вид с продольным разрезом; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - расчетна  схема дл  определени  пре- делов изменени  угла /. установки в донепроницаемых перемычек.

Фильтр имеет перфорированньй каркас 1 цилиндрической формы, с которым жестко св заны продольные водо- непроницаемые перемычки 2, образую- щие сужающиес  к каркасу каналы 3 .Наружна  проницаема  водорастворима  оболочка 4 жестко св зана с продольны перемычками 2. Водонепроницаемые перемычки образуют сужающиес  к , каркасу каналы 3. Наружна  проницаема  водорастворима  оболочка 4 жестко св зана с продольными пе- ремьпками 2. Водонепроницаемые пе- ремычки 2 установлены к радиусу каркаса 1 под углом oL , равным 90 120. Каналы 3 заполнены гравием 5 Собранный на поверхности скважинньй фильтр, заполненный гравийной обсыкой 5, опускаетс  в скважину 6 в итервал дренируемого горизонта 7 на фильтровой колонне 8. Под действием воды (не показанаЗ водорастворима  наружна  оболочка 4 раствор етс , крыва  свободный доступ воде в каналы 3.

При определенЕии граничных значений угла d, принимаютс  следующие начальные параметры: ОЕ R. - нар ный радиус трубы каркаса фильтра; АС 6 75 мм - мииимальный путь фильтрации жидкости (минимальна  тщина гравийной обсыпки, регламентированна  СН и П); п - количество в

/ 2TR донепроницаемых перемычек { ,

где.оС- рассто ние между р дами

так как ВОС

0

отверстий в каркасе фильтр а по образующей (находитс  по справочнику дл  каждого требуемого диаметра), причем каждому р ду отверстий соответствует одна перемычка.

Наибольший путь фильтрации (максимальна  толщина гравийной обсыпкиу обеспечиваетс  при установке перемычки по линии АЕ, т.е. при ЬОЕА 90, минимальный (j5 ммпоСНиПц)- при установке перемычки под t-OCA. ОСА OCD + МСА ( 1) Угол OCD определ етс  из рассмотрени  равнобедренного треуголь- 5 ника OCD и пр моугольного треугольника .ОСВ о

OCD 180 - (90 + , 360° 180 п 2 п

(2)

то

-(

„-;.9оМ2°(з)

АМС

ЙА Jc

Из пр моугольного треугольника

ЙА Jc

Sin 1 МСА

МА

arc sin ---; - 1 °

МА ON - СВ

(так как OCD ОКА OANJ

(4)) (5) (6)

OA cos --- R- n

cos

.,,„

ЙА Jc

Из пр моугольного треугольника OBD получаем

sin(90° - -)

OD

cos М

n или

n

ЙА Jc

) cos cos ™- (8) Подставл  (8jи (7) в {6j,получаем

ЙА Jc

MA R,cos 1в2-- tn

(Rj - R-,) cos n

После подстановки {5), получаем

cos

)(п)

arc sin (

оугольного треугольника ОЕА

Rf

.

cos

n

31204702

Таким образом, угол измен етс 

пределах

в

Ri-Rf

9o4.490.i 180,

os }

/ По-rif

+ arc Sin ( ----- : о

(12)

фил

Чтобы определить предельные значени  параметров фильтра, рассмотрим выражение (12), из которого получа , , . sin и-9оМ52)

i-R- - h Л (13)

...-«- II - ----- J J у

180

cos

п

где h - относительна  толщина обсыпки фильтра.

При о1 90

- 180

h tg --При Ч 180

h 1,

.(14) (15)

b 55 d

(23)

Предельное значение количества 25 перемы ек п определ етс  дл  диаметра каркаса D - 325 м, который по технологии оборудовани  фильтрами глубоких скважин имеет преимущественное применение в практике, по форму- (16) 30 ле ( 23) с следующих величин

предельных параметров: Исход  из выражений (13) и С16),

т.е. в том случае, когда угол

90 Л 180°, относительна  толщина

измен етс  в пределах

tg 1«5- h 4 1 ,

мм; мм; 20325-33

получаем

.;1во:,н,,,

причем при оС 90°

в. - в, .t« И2:

при d. 180

Rg - R &(19)

Таким образом, при установке перемычек под углом « 180 предельна  толщина обсыпки составл ет 75 мм,

Дл  определени  предельно максиального угла установки перемычек («с) пользуемс  предельной скважин- ностью фильтра К, не превыщающей 20-25%.

Дл  этого выражаем скважинность 1 м фильтра формулой

ПД-10

где FB - площадь отверстий фильтра;

- -Fi- - « °

F - площадь поверхности трубы

фильтра;

N - количество отверстий в каркасе фильтра; d - диаметр отверстий каркаса

фильтра, мм;

D - диаметр каркаса фильтра,мм. Число отверстий ha I м каркаса фильтра равно

N

1000 п

(21)

где Ъ - рассто ние между р дами отверстий по вертикали, мм.

,5 Подставл   формулу (21) в(20),получаем

25

К

d n

Db

(22)

Из выражени  (22J определ ем 20 количество перемычек по форнуле

п b 55 d

(23)

Предельное значение количества 25 перемы ек п определ етс  дл  диаметра каркаса D - 325 м, который по технологии оборудовани  фильтрами глубоких скважин имеет преимущественное применение в практике, по форму- 30 ле ( 23) с следующих величин

предельных параметров:

мм; мм; 20325-33

25- °

д

Наружный радиус обсыпки фильтра равен

R -

г555-2cos

п

162,5

720 cos ,5 -cos So

212 мм.

Следовательно R, - Н 49,5 мм

45

Кг.- RI 49,5

- . 0.66

(24)

После подстановки предельных зна- чений п 0,66; п 18 в формулу (131 получаем d. а res in (0,66 х cos 10)+ 50 + 80° 40,5° + 80° 120,5°.

При

..,8;5. t,.O.,76,.

следовательно 0,176 х 75 мм 13,2 мм.

Значит дл  скважности 20% угол Ы измен етс  в следующих пределах: . 120,5.

Относительна  толщина обсьшки фильтра равна

RjL- Rr

0,176-6

0,66,

Абсолютна  толщина обсьтки фильтра равна

13,2 мм : ЕЗ - Н 49,5

В известном устройстве минимальна  предельна  толщина фильтра .равна

R, - R

75 мм.

В приведенном расчете наружный диаметр фильтра предлагаемой конст

рукции(с учетом толщины водорастворимой оболочки из поливинилаце- составл ет 426 мм, что требу- ет бурени  скважины диаметром 490 мм,

При существующих конструкци х водоприемной части водопонижающих скважин (фильтр проволочный с обсьшкой гравием, диаметр каркаса 2 R /j 325 мм) с учетом применени  защитной колонны диаметром 508 мм, минимальный диаметр бурени  составл ет 590 мм (против 490 мм при предлага- емой конструкции ), чем и определ ет- с  технико-экономическа  целесообразность предлагаемого фильтра.

,4

f-r

Фие. 2

фае. 1

N

А

Claims (2)

1. Гаврилко В.М. Фильтры буровых скважин. М.: Недра, 1976, с. 73-76. ( 54)( 57) 1 . СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР, включающий перфорированный цилиндрический каркас и сужающиеся к каркасу наружные каналы, заполненные гравием и образованные водонепроницаемыми перемычками, жестко связанными с каркасом ,отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы дренажных скважин путем увеличения 'эффективной мощности гравийной обсыпки при сохранении минимального диаметра скважин и предотвращения кольматации .водоприемной части, он снабжен наружной цилиндрической проницаемой оболочкой, выполненной из водорастворимого материала, установленной коаксиально каркасу и жестко связанной с водонепроницаемыми перемычками, располо- _β женными вдоль образующих каркаса под в углом к его радиусу.
2. 2. Фильтр поп. 1, отличающий с я тем, что угол между перемычками и радиусом каркаса равен 90 - 120°.