SU1530702A1

SU1530702A1 - Deep-well filter

Info

Publication number: SU1530702A1
Application number: SU874230441A
Authority: SU
Inventors: Николай Григорьевич Бугай; Александр Иванович Кривоног; Николай Григорьевич Пивовар; Владимир Леопольдович Фридрихсон
Original assignee: Институт гидромеханики АН УССР
Priority date: 1987-04-15
Filing date: 1987-04-15
Publication date: 1989-12-23

Abstract

Изобретение относитс к водохоз йственному строительству и может быть использовано при водопонижении из дренировании территорий. Целью изобретени вл етс уменьшение песковани и повышение производительности фильтра. Установленный в водоносном пласте фильтр принимает воду всей боковой поверхностью, вследствие поровой структуры водоприемной поверхности 3 фильтраци происходит в ней как в продольном, так и в поперечном направлени х к перфорационным отверсти м 2 каркаса 1. Выполнение водоприемной поверхности 3 из слоев 4 волокнисто-пористого полимерного материала со средним диаметром пор D_N=(1-1,5)^.D₅₀, где D₅₀ - диаметр частиц грунта 50%-ного по массе содержани , при выполнении соотношений D_в≤D₅₀, где D_в - диаметр волоконThe invention relates to water-related construction and can be used in the dewatering of drainage areas. The aim of the invention is to reduce sanding and increase filter performance. The filter installed in the aquifer receives the entire lateral surface. Due to the pore structure of the water intake surface 3, filtration occurs in it both in the longitudinal and transverse directions to the perforations m 2 of the frame 1. The water intake surface 3 is made of layers 4 of a fibrous-porous polymer material with an average pore diameter of D _N = (1-1.5) ^. D ₅₀ , where D ₅₀ is the diameter of the soil particles of 50% by weight content, when performing the ratios D _at ≤D ₅₀ , where D _at is the diameter of the fibers

1Δ_N/D_в*981,5 и δ_фγ_ф≥4,27 D_в, где δ_ф и γ_ф - толщина и плотность водоприемной поверхности, приводит к быстрому и качественному образованию естественного обратного фильтра в прифильтровой зоне и водоприемной поверхности, что способствует уменьшению песковани и улучшению гидродинамических характеристик фильтра. 1 ил.1Δ _N / D 981.5 _a * _f γ and δ _f _in ≥4,27 D where γ and δ _f _f - the thickness and density of the water receiving surface, and leads to rapid formation of high-quality natural inverse filter prifiltrovoy zone and the water receiving surface, which helps to reduce sanding and improve the hydrodynamic characteristics of the filter. 1 il.

Description

елate

со о о ьоco oo oo

Изобретение относитс к водохоз йственному строительству и может быть использовано при водопонижен1т и дренировании территории.The invention relates to water management and can be used for water lowering and drainage of the territory.

Цель изобретени - уменьшение пес ковани и повьшение производительности фильтра сThe purpose of the invention is to reduce sand forging and increase the filter capacity with

На чертеже представлен скважинный фильтр.The drawing shows a downhole filter.

Фильтр содержит трубчатый каркас 1 с отверсти ми 2 перфорации и водоприемную поверхность 3, состо щую из слоев 4 волокнисто-пористого полимерного материала. Полимерный мате- риал выполнен со средним диаметром пор d (1-1,5)-d 50, где d go - диаметр частиц грунта 50%-ного по массе содержани . Средний диаметр волокон полимерного материала dg меньше или равен , а 1 dn/de 1,5, при этэм SOf- 4,27 dg, где От - толщина водоприемной поверхности, а - ее. плотность.The filter comprises a tubular frame 1 with perforation holes 2 and a water intake surface 3 consisting of layers 4 of a fibrous-porous polymeric material. The polymer material is made with an average pore diameter of d (1-1.5) -d 50, where d go is the soil particle diameter of 50% by weight content. The average fiber diameter of the polymer material is dg less than or equal to, and 1 dn / de 1.5, with efm SOf- 4.27 dg, where O is the thickness of the water receiving surface, and it is. density.

Скважинный фильтр работает следую пим образом.Well filter works in the following way.

Установленный в водоносном пласте фильтр принимает фильтрационный пото всей боковой поверхностью фильтра, причем фильтраци воды происходит вследствие поровой структуры водо- приемной поверхности в поперечном и продольном направлени х к отверсти м каркаса 1. При этом порова структура водоприемной поверхности обеспечивает вынос из прифильтровой зоны части частиц грунта, что способствуе формированию устойчивого контактного сло с повышенной проницаемостью. Чатицы грунта, выносимые из прифильтровой зоны, в зависимости от их диа- метра и поровой структуры элементарных слоев могут пройти сквозь фильтр а могут задерживатьс внутри него, образовыва новую поровую структуру фильтра. Вынос частиц прекращаетс с образованием естественного обратного фильтра как в прифильтровой зоне , так и внутри фильтра.The filter installed in the aquifer receives the filtration flow of the entire lateral surface of the filter, and the water is filtered due to the pore structure of the water receiving surface in the transverse and longitudinal directions to the holes of the carcass 1. At the same time, the pore structure of the water intake surface ensures that some of the soil particles are removed from the filter zone. that contributes to the formation of a stable contact layer with increased permeability. Particles of soil removed from the filter zone, depending on their diameter and the pore structure of elementary layers, can pass through the filter and can be retained inside it, forming a new pore structure of the filter. The removal of particles stops with the formation of a natural reverse filter both in the filter zone and inside the filter.

Ввиду того, что водоприемна поверхность состоит из слоев с одина- ковым распределением размеров пор по диаметру, отложение частиц грунта происходит неравномерно по тола1ине фильтра, содержание частиц, отложенных в фильтре, уменьшаетс от наруж- ного сло к внутреннему. В св зи с этим формируетс новый фильтр с переменной по TOjfinjiHe пористостью и водопроницаемостью , которые увеличиваютс по направлению фильтра1Д1онного потока. В результате этого происходит более плавное изменение гидродинамики фильтрационного потока при переходе от водоприемной поверхности к отверсти м 2 каркаса 1 и внутри фильтра, что уменьшает гидравлические потери напора, т.е. улучшаетс производительность фильтра.Due to the fact that the water-receiving surface consists of layers with the same pore size distribution across the diameter, the deposition of soil particles occurs unevenly across the filter, the content of particles deposited in the filter decreases from the outer to the inner layer. In connection with this, a new filter with a variable TOjfinjiHe porosity and water permeability is formed, which increase in the direction of the DI flow filter. As a result, there is a smoother change in the hydrodynamics of the filtration flow during the transition from the water intake surface to the openings m 2 of the frame 1 and inside the filter, which reduces the hydraulic head loss, i.e. improved filter performance.

Оптимальные значени структурных параметров скважинного фильтра d, dg, о op определены в результате лабораторных исследований. На опытной установке моделировалась работа фильтра скважины в нестационарном режиме при работе фильтра в сложных (Кф 10-30 м/сут) и весьма сложных (к 10 м/сут) услови х, где K«- коэффициент фильтрации грунта водоносного сло . Опыты проводилась с двум песками, мелкозернистым (dgo 0,10.мм, 2) и среднезернистым (djo 0,25 мм, RH 2,2), где k - коэффициент неоднородности грунтаThe optimal values of the structural parameters of the downhole filter d, dg, o op are determined as a result of laboratory studies. At the pilot plant, the well filter was modeled in a non-stationary mode when the filter was operated in difficult (Кф 10-30 m / day) and very complex (by 10 m / day) conditions, where K где is the filtration coefficient of the aquifer soil. The experiments were conducted with two sands, fine-grained (dgo 0.10. Mm, 2) and medium-grained (djo 0.25 mm, RH 2.2), where k is the coefficient of heterogeneity of the soil

-i°-i °

(О(ABOUT

1 - ЬО , ,1 - BO,

к ц, -- , dgo и - диаметры частиц грунта, меньше которых в его составе содержитс 60 и 10% по массе.C, -, dgo and - are the diameters of the soil particles, the smaller of which contain 60 and 10% by weight.

В результате лабораторных исследований получены зависимости, из которых определены оптимальные структурные параметры. При выходе за пределы указанных соотношений дл диаметра пор материала и размеров частиц грун- та резко возрастает пескование фильтра или же происходит необоснованное снижение производительности фильтра. Этими же причинами обусловлено соотношение дл диаметра волокон и пор материала. Соотношение дл толщины водоприемной поверхности 8св и ее плотности ftp определено из экспериментальной зависимости с. учетом плотности полимерного материала, У 0,95 г/см . Принима минимальную ве- личину пористости водоприемной поверхности и 0,65 можно определить максимальное значение плотности фильтра As a result of laboratory studies, dependencies were obtained, from which the optimal structural parameters were determined. When going beyond the specified ratios for the pore diameter of the material and the size of the soil particles, the sanding of the filter sharply increases, or there is an unreasonable decrease in the filter performance. The same reasons determine the ratio for the diameter of the fibers and pores of the material. The ratio for the thickness of the water receiving surface 8cb and its density ftp is determined from the experimental dependence of c. taking into account the density of the polymer material, At 0.95 g / cm. Taking the minimum porosity of the water intake surface and 0.65, you can determine the maximum value of the filter density

If (1-п)-Ь 0,33 г/см и дл пористости 0,84 минимальную плотность f 0,15 г/cм при меньшей плотности из-за рыхлой структуры водоприемной поверхности снижаютс ее прочностные свойства.If (1-p) -L is 0.33 g / cm and for a porosity of 0.84 the minimum density is f 0.15 g / cm with a lower density, due to the loose structure of the water-receiving surface, its strength properties are reduced.

Водоприемна поверхность может , быть получена, например, методом пневмозкструзин полимеров, в результате которого расплав полимера, диспергированный в потоке нагретого газа на отдельные элементарные волокна , нанос т сло ми 4 на вращающийс перфорированный каркас (трубу) 1, а также может быть получена в виде многослойных листов волокнисто-по- - ристой структуры, которые обора ива- ют вокруг перфорированного каркаса и фиксируют на нем.The water intake surface can be obtained, for example, by the method of pneumatic pulp polymers, as a result of which a polymer melt dispersed in a stream of heated gas into individual elementary fibers is applied by layers 4 onto a rotating perforated frame (tube) 1, and also can be obtained as multi-layered sheets of fibrous-porous structure that surround the perforated frame and fix on it.

Положительный эффект от применени изобретени достигаетс в результате определени поровой структуры и конструктивных параметров фильтра в зависимости от грунта водоносного пласта.The positive effect of the application of the invention is achieved by determining the pore structure and the design parameters of the filter depending on the soil of the aquifer.

Правильный выбор поровой структуры и конструктивных параметров водоприемной поверхности способствует быстрому и качественному образованию естественного обратного фильтра в прифильтровой зоне и в самом фильтре что способствует повышению долговечThe correct choice of the pore structure and design parameters of the water intake surface contributes to the rapid and high-quality formation of a natural reverse filter in the filter zone and in the filter itself, which contributes to long lasting

ности и эффективности работы скплж - ны в результате уменьшени ее Пескова ни и улучшени гидродинамических характеристик.effectiveness and efficiency of the operation of the plant as a result of a decrease in its Peskovian and an improvement in hydrodynamic characteristics.

ормула изобретени formula of invention

Скважинный фильтр, содержаг1ий перорированный каркас с размещенной наA downhole filter containing a perforated frame with

нем водоприемной поверхностью, выполненной из волокнисто-пористого полимерного материала, отличающийс тем, что, с целью уменьшени песковани и повышени производительности фильтра, водоприемна поверхность имеет средний диаметр пор djj (1-1,5)-dso, где й,- диаметр частиц грунта 50%-го содержани по весу, средний диаметр волокон полимерного материала dg меньше или равен djQ , а 1 с df,/d 1,5, причем 8cf If Я 27 d, где J(p- толщина водоприемной поверхности, а у ее плотность.There is a water intake surface made of fibrous-porous polymeric material, characterized in that, in order to reduce sanding and increase filter performance, the water intake surface has an average pore diameter djj (1-1,5) -dso, where d is the diameter of the soil particles 50% by weight, the average diameter of the fibers of the polymer material is dg less than or equal to djQ, and 1 with df, / d 1.5, and 8cf If I 27 d, where J (p is the thickness of the receiving surface, and its density is .

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A downhole filter containing a perforated casing with a water-receiving surface made of a fiber-porous polymer material, characterized in that, in order to reduce sanding and increase the filter productivity, the water-receiving surface has an average pore diameter dj, = ( 1-1.5) ^ 50, where d ₅₀ is the diameter of soil particles of 50% content by weight, the average fiber diameter of 20 measured material dg is less than or equal to d ₅₀ , and 1 <d _n / d _β έ 1.5, moreover, S'jp φ 4.27 d _B , where the thickness of the water-receiving surface, and at _t - its density.