Фильтры водозаборных скважин

Одним из самых важных элементов скважины является фильтр, предназначение которого заключается в предотвращении попадания в эксплуатационную колонну мелких частиц породы водоносного горизонта. Фильтр состоит из рабочей (фильтрующей) части, надфильтровой трубы и отстойника.

Основой фильтра любой конструкции является каркас, который в одних случаях сам служит водоприемной фильтрующей поверхностью, в других – является опорой для этой поверхности любого из многочисленных видов фильтров.

Каркас состоит из перфорированных труб с круглыми или прямоугольными отверстиями (рис. 37), длина прямоугольных щелей в 15 – 30 раз больше ширины. Иногда каркас можно изготовить из оцинкованного листа толщиной t = 2 – 3 мм.

Каркасы фильтров должны готовиться из стальных труб с антикоррозионным покрытием или из других высокопрочных материалов, стойких к коррозии и не токсичных по отношению к воде.

Поэтому в практике строительства скважин перспективны в более широком применении стеклопластиковые трубы.

Отношение площади всех отверстий к площади той поверхности каркаса, на которой они сделаны, определяет скважность фильтра

n = F_отв / F_карк;

Чем скважность больше, тем лучше. Поэтому тщательное изготовление отверстий имеет большое значение.

К фильтрам любой конструкции предъявляются следующие требования: фильтр должен обладать достаточной механической прочностью и устойчивостью, как было отмечено выше, против коррозии, иметь наибольшую скважность и предельно допустимые размеры отверстий.

Строительные нормы и правила рекомендуют следующие типы каркасов: стержневые, трубчатые с круглой и щелевой перфорацией, штампованные из стального листа. В качестве фильтрующей поверхности применяют сетки различного плетения, проволочную обмотку, штампованный лист с однослойной или двухслойной песчано-гравийной обсыпкой (рис. 37). При заборе небольших количеств воды могут применяться фильтры из пористого бетона.

Сетчатые фильтры изготовляются из медной или латунной проволоки или нержавеющей стали толщиной t = 0,25 – 1 мм. Сначала на каркас укрепляют проволоки, а на последних фильтровая сетка, для которой упомянутые проволоки служат опорой. Опорные проволоки для сеток обеспечивают большую рабочую поверхность фильтровой сетки; при отсутствии их поверхность ее ограничивалась бы только отверстиями каркаса. В некоторых случаях вместо проволок на каркас укрепляется опорная сетка с крупными просветами 50 х 50 мм. Металлическую сетку с успехом заменяют пластмассовой сеткой.

Преимущества сетчатых фильтров:

1. При сетчатом фильтре диаметр обсадной трубы лишь немного больше диаметра фильтра, поэтому трубчатый колодец с сетчатым фильтром стоит дешевле, чем колодец с гравийным фильтром;

2. Сетчатый фильтр в случае необходимости его чистки или ремонта, извлекается относительно легко.

К их недостаткам относятся:

1. Трудность определения правильного номера сетки фильтра;

2. Заиление фильтра сильно снижает коэффициент фильтрации;

3. Сетчатый фильтр непригоден для очень мелкого песка;

4. Сетка фильтра представляет собой весьма непрочную, легко разрушающуюся часть фильтра, которая может быть порвана при установке, закупорена отложениями – закисами железа и карбоната кальция, вследствие химических процессов за время работы колодца;

5. Может подвергнуться коррозии под действием агрессивных вод.

Необходимая поверхность рабочей части фильтра, устанавливаемого в песчаных слоях, определяется по формуле

, м² (20)

где V_ф – выходная скорость фильтрации из водоносного слоя, т.е.

м/сут; Q – дебит скважины, м³/сут. а – эмпирический коэффициент, принимаемый 60 – 70; к – коэффициент фильтрации водоносных горизонтов, который равен: для глинистых, суглинистых - 0,01 – 0,1 м/сут;

песчаных, супесчаных - 0,1 – 1 м/сут;

песчаных мелких - 1 – 5 м/сут;

средних - 3 – 30 м/сут;

крупнозернистых - 25 – 75 м/сут;

гравийных - 50 – 100 м/сут;

гравийных с песком - 75 – 150 м/сут;

гравийно-галечниковых - 100 – 200 м/сут.

Длину рабочей водоприемной части фильтра принимают не более 0,8·m (m – мощность водоносного пласта).

Проволочные фильтры можно рассматривать как видеоизменение сетчатых.

На каркасе укрепляется как у сетчатых опорная проволока толщиной t=3–6 мм, на расстоянии около 50 мм, затем сверху спиральная обмотка из прволоки t=2–3 мм с расстояниями между ее витками от 0,5–1 мм в мелкозернистых до 3,0–5,0 мм при гравийных.

Гравийные фильтры. Основные типы этих фильтров показаны на рис. 37.

В тех случаях, если глубина залегания водоносного горизонта небольшая, тогда при устройстве гравийного фильтра сначала бурится скважина большого диаметра и в нее опускается плита, снабженная рядом концентрических уступов, затем опускается и опирается на плиту колонка дырчатых труб и несколько вспомогательных колонн, которые образуют кольцевые пространства.

Кольцевые пространства заполняются фильтрующим материалом так, чтобы диаметр зерен каждого следующего по направлению к колодцу слоя был 3–4 раза больше зерен предыдущего. Разница между диаметрами труб 50–100 мм.

Конструкции и типы фильтров водозаборных сооружений в каждом конкретном случае определяются в зависимости от состава пород водоносного горизонта и дебита скважины.

Надфильтровая часть фильтровой трубы заходит в последнюю колонну обсадных труб на высоту, достаточную для того, чтобы предохранить колодец от засасывания в него зерен песка через кольцевой зазор. Вверху надфильтровой части имеются вырезы в виде опрокинутой буквы «Г».

Отстойник фильтра состоит из глухой трубы. Низ закрывается пробкой. Длина отстойника от 1,5 до 5 м в зависимости от глубины скважин.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: