Типы фильтров скважин и определение диаметра фильтра

Тип и конструктивные размеры фильтров выбирают в зависимости от конкретных гидрогеологических условий и требуемого дебита.

Водоносные породы	Типы и конструкции фильтров
Полускальные, неустойчивые, щебенистые и галечниковые с преобладающей крупностью щебня и гальки от 20 до 100 мм (более 50% по массе)	Трубчатые фильтры с круглой и щелевой перфорацией. Стержневые фильтры.
Гравий, гравелистый песок с крупностью частиц от 1 до 10 мм и преобладанием частиц от 2 до 5 мм (более 50% по массе)	Трубчатые и стержневые фильтры с обмоткой проволокой из нержавеющей стали.
Пески крупные с преобладанием частиц крупностью 1…2 мм (более 50% по массе).	Трубчатые фильтры с щелевой перфорацией и стержневые фильтры с водоприемной поверхностью из проволочной обмотки, штампованного стального листа или из сетки квадратичного сечения
Пески средние с преобладанием частиц крупностью от 0,25 до 0,5 мм (более 50% по массе)	Трубчатые и стержневые фильтры с водоприемной поверхностью из сеток гладкого (галунного) плетения
Пески мелкие с преобладанием частиц крупностью от 0,1 до 0,25 мм (более 50% по массе)	Трубчатые и стержневые фильтры с однослойной гравийной обсыпкой (гравийные фильтры)
Примечание: 1. Трубчатые стальные фильтры применяют для скважин любой глубины. 2. Фильтры из пластических масс и стеклопласта применяют в скважинах глубиной до 100…150 м

Размеры проходных отверстий фильтров определяют, исходя из гранулометрического состава пород или обсыпок, окружающих фильтр.

Для гравийных фильтров в качестве обсыпки применяют песок, гравий и песчано-гравийные смеси. Материал для гравийных обсыпок подбирают по соотношению

D₅₀ / d₅₀ = 8…12,

где D₅₀ - размер частиц, меньше которого в обсыпке содержится 50%; d₅₀ - размер частиц, меньше которого в породе водоносного горизонта содержится

50%.

Толщина гравийной обсыпки вокруг фильтра должна быть не менее 50 мм.

Длину рабочей части фильтра в пластах мощностью до 10 м принимают равной мощности пласта. При большей мощности длину фильтра определяют с учетом водопроницаемости пород и производительности скважины:

I = QA/D,

где Q - проектный дебит скважины, м3/ч; А - коэффициент, зависящий от проницаемости пород; D - диаметр фильтра, мм.

Диаметр фильтра принимают в зависимости от дебита и фильтрационных параметров водоносного горизонта по анали­тическим формулам гидродинамики/ Он должен быть не менее 100 мм. Обычно диаметры каркасов фильтров имеют значения от 150 до 300 мм для получения дебитов от 30 до 100 м³/ч. Диа­метр гравийного фильтра принимают по внешнему кольцу обсыпки. Он может достигать 1 м.

После соответствующих расчетов выбирают конструкцию фильтра по номенклатуре типов заводского выпуска.

Схемы конструкций фильтров водозаборных скважин:

а - на основе стержневых каркасов: б - на основе трубчатых каркасов с щелевой перфорацией; в - на основе трубчатых каркасов с круглой перфорацией; г - гравийный; 1 - стержневой каркас на опорных кольцах; 2 - прово­лочная обмотка из нержавеющей стали; 3 - лист, штампованный из нержа­веющей стали; 4 - сетка из нержавею­щей стали или латуни; 5 - щелевой трубчатый каркас; 6 - опорные проволочные стержни под проволочную об­мотку и лист; 7 - опорная проволочная спираль; 8 - трубчатый каркас с круглой перфорацией; 9 - сетка подкладная синтетическая: 10 - рыхлая обсыпка; 11 - гравийная обсыпка в кожухе; 17 - гравийный блок

8. Типовые конструкции скважин в зависимости от залегания водоносного и водоупорного слоев.

Конструкции скважин в зависимости от назначения должны отвечать определенным требованиям.

Так, конструкции разведочных скважин должны обеспечивать:

высококачественное опробование всех или в зависимости от назначения некоторых из вскрытых водоносных горизонтов;

экономичность (стоимость применяемых материалов, трудовые затраты и др.);

наименьший по возможности диаметр ствола скважины;

повторное использование фильтра и обсадных труб;

простоту ликвидации скважины и высококачественный ликвидационный тампонаж.

Конструкции эксплуатационных скважин должны обеспечивать:

высококачественное вскрытие продуктивных водоносных горизонтов с целью их эксплуатации при минимальных сопротивлениях прифильтровых зон;

длительный срок эксплуатации и минимальный темп снижения производительности;

выполнение ремонтных и восстановительных работ;

тщательную изоляцию водоносных горизонтов друг от друга, за исключением тех, которые эксплуатируются совместно;

экономичность (стоимость применяемых материалов, трудовые затраты и др.);

минимально возможный диаметр ствола скважины;

наименьшие сопротивления при подъеме воды насосом.

Таким образом, приведенные требования к конструкциям скважин весьма специфичны и в ряде случаев находятся в сложной зависимости между собой. Поэтому выбор и обоснование той или иной конструкции скважин должны базироваться на тщательной оценке всех факторов и в первую очередь тех, которые для конкретных условий производства работ являются главными.

Построение конструкции скважины начинают с при фильтровой зоны после определения конечного диаметра скважины, типа и конструкции при фильтровой зоны. Конечный диаметр, как известно, должен обеспечивать определенную производительность и проведение необходимого комплекса гидрогеологических исследований и наблюдений. Тип и конструкция фильтра зависят от водовмещающих пород, химического состава подземных вод, возможного срока службы фильтра и др.

Для эксплуатационных скважин проводят тщательную за трубную цементацию, что исключает, с одной стороны, связь отдельных водоносных горизонтов между собой, их загрязнение и смещение, а с другой — повышает антикоррозионные свойства обсадных труб и увеличивает срок их службы.