Вибір і розрахунок фільтра - студопедія
Фільтри, що встановлюються в свердловину, виконують такі функції:
Ø Охороняють стінки водоносного пласта від руйнування;
Ø Чи не дозволяють проникати дрібним часткам всередину водопідйомною колони і тим самим оберігають відцентрові і глибинні насоси від передчасного зносу;
Фільтри свердловин повинні відповідати наступним вимогам:
ü При мінімальних розмірах забезпечити пропуск необхідної кількості откачиваемой води;
ü Мати мінімальні гідравлічні опору, максимально можливу шпаруватість і площа фільтрації;
ü Володіти необхідною механічною міцністю;
ü Пропускати пісок і дрібні фракції порід тільки в початковий період роботи;
ü У свердловинах, розрахованих на тривалу експлуатацію, фільтри повинні володіти стійкістю проти корозії та заростання, а так само забезпечувати використання механічних, гідравлічних, а в ряді випадків і хімічних методів відновлення проникності прифильтровой зон і фільтрів;
ü У стійких гірських породах, а також в безфільтрових свердловинах зі стійкою покрівлею каркаси фільтрів не встановлюють;
Водоносні пласти є колекторами, в яких акумулюються підземні води.
Розрізняють колектори пористого і трещиноватого типів.
Залежно від типу колекторів використовуються різні типи фільтрів (табл. 1).
Рекомендовані типи фільтрів
2. Менші значення розмірів прохідних отворів відносяться до дрібних пісках, великі - до великих.
Шпаруватість фільтра, - відношення площ отворів до загальної площі поверхні фільтра, виражене у відсотках.
У трубчастих фільтрах з круглою або щілинною перфорацією шпаруватість слід доводити до 20-25%.
У фільтрах з водоприймальної поверхнею з дротяної обмотки і штампованого сталевого листа шпаруватість каркасів приймається з умови міцності до 30-60%.
У гравійних фільтрах в якості обсипання можуть застосовуватися пісок, гравій, піщано-гравійних сумішей. Підбір матеріалів для гравійних обсипок проводиться за співвідношенням:
,
де: - розмір часток, менше яких в обсипання міститься 50%;
- розмір часток, менше яких в породі водоносного пласта міститься 50%.
У гравійних фільтрах товщина шару обсипання приймається з урахуванням конструкції фільтрів.
Для фільтрів, що збираються на поверхні землі і опускаються в свердловину в готовому вигляді, товщина кожного шару обсипання повинна бути не менше 30мм.
Для фільтрів, що створюються на забої свердловин засипанням гравію по міжтрубному просторі, товщина кожного шару обсипання повинна бути не менше 50 мм.
Найбільш надійні в експлуатації фільтри з гравійної обсипанням товщиною в 150-200 мм.
При влаштуванні двошарових обсипок підбір механічного складу матеріалу шарів проводиться за співвідношенням:
,
де: і - середні діаметри частинок матеріалу сусідніх шарів обсипання.
Перший шар обсипання, що прилягає до каркасу фільтра, підбирається таким чином, щоб розміри гравію були більше.
При влаштуванні гравійних фільтрів за зовнішній діаметр свердловини слід приймати діаметр зовнішнього контуру обсипання. За умовами ремонту свердловин мінімальний діаметр каркаса фільтра слід приймати не менше 80-100 мм.
Зовнішній розмір фільтра повинен забезпечити його вільний спуск всередину обсадної колони з зазором не менше 10 мм. Зазор між стінками свердловини і фільтром повинен бути не менше 30-50 мм.
Матеріал, який використовується для фільтрів в свердловинах, слід піддавати антисептичної обробки. Робочу частину фільтра слід встановлювати проти ділянок, що володіють найбільшою водопроникність.
Інтервали, що володіють найбільшою водопроникністю, встановлюються за допомогою геофізичних досліджень.
Орієнтовний діаметр каркаса фільтра визначається за формулою:
де: Dk - діаметр каркаса фільтра, мм;
Q - проектний дебіт, м³ / год;
L - довжина фільтра, м;
# 945; - коефіцієнт, що характеризує властивості водоносного пласта, табл.3.
Зовнішній діаметр фільтра при використанні дроту і сітки визначається за формулою:
де: D - зовнішній діаметр фільтра;
Dk - зовнішній діаметр каркаса фільтра;
dпр - діаметр дроту для обмотки каркаса фільтра;
# 948; - товщина фільтрової сітки.
Зовнішній діаметр фільтра з гравійної обсипанням при використанні дроту дорівнює:
де: # 916; - товщина гравійної обсипання.
значення коефіцієнтів # 945; для різних порід
Визначити розміри фільтра.
Водоносний горизонт представлений середньозернистими пісками. Потужність пласта 10 м. Проектний дебіт 20 м³ / год. Так як потужність водоносного пласта не перевищує 10 м, то розкриваємо останній на всю потужність, L = 10 м. Визначаємо діаметр каркаса фільтра за формулою (1)
Розрахунковий діаметр отримаємо, якщо виберемо труби каркаса 127 мм (табл.4), дріт для обмотки каркаса 3 мм, сітку галуном плетіння товщиною 1мм
D = 127 + 2 × 3 + 2 × 1 = 135 мм.
Діаметр долота для буріння під фільтр, визначаємо з умови, що зазор між стінками свердловини і фільтром повинен бути не менше 30 ÷ 50 мм.
Dд = 135 + 40 = 175 мм.
Зовнішні діаметри доліт
(* Подальше збільшення діаметра долота на практиці частіше за все проводиться шляхом наварювання на долото стандартного розміру розширюють реборд або окремих сегментів шарошечні доліт.)
За табл. 5 визначаємо найближчий розмір Dд = 190 мм.
У разі вибору гравійний фільтр, що формується на вибої, то його конструкція і діаметр вибираються з огляду на таке. Нехай середній розмір часток водоносного піску 0,3 мм.
Тоді середній розмір часток гравію, використовуваного для обсипання дорівнює;
Конструкція каркаса гравійного фільтра повинна включати труби і дротяну обмотку. Вибираємо труби Ø 127 мм (табл.4) і дріт Ø 3 мм. Мінімальна товщина гравійної обсипання 50 мм.
З табл. 5 вибираємо відповідний діаметр долота Dд = 245 мм.
Щоб отримати проектний дебіт необхідно, знаючи діаметр, визначити довжину робочої частини фільтра
,
Приймаємо довжину робочої частини 5 м.
Каркаси фільтрів виконують зі сталевих обсадних безшовних труб муфтового з'єднання нафтового ряду (с.349, табл. VIII.1), геологорозвідувального ряду, (с.355, табл. VIII.6), сталевих насосно-компресорних труб (с.357, табл . VIII.9), труб з нержавіючої сталі (ГОСТ 9940-62), а також азбестоцементних, поліетиленових, поліпропіленових, полівінілхлоридних (ПВХ) (с.360-367), розміри яких наведені в роботі (1).