Фильтры трубчатых колодцев

Фильтр является ответственной частью бурового колодца: от того; насколько правильно и надежно устроен фильтр, в высокой степени зависит качество работы всего колодца.

Фильтры (IV.42) состоят из рабочей части / (через которую в колодец поступает вода), верхней надфильтровой глухой части 2 с замком 3 для возможности опускания и установки фильтра и нижней также глухой части 4, которая служит сборником, для проникающих в колодец мелких частиц грунта.

Высоту рабочей части фильтра принимают в соответствии с мощностью используемого водоносного слоя в результате расчета на пропуск требуемого количества воды. Высота отстойной части изменяется в пределах от 1,5 м (при глубине колодца до 15 м) до 10 м (при глубине колодца более 90 м). Высота надфильтровой части зависит от типа и конструкции фильтра и должна обеспечивать расположение в ее пределах сальника 5 и замка 3. Кроме того, высота надфильтрового участка должна быть достаточной для того, чтобы его верх находился выше башмака обсадной трубы не менее чем на 3 м при глубине скважины до 30 м и не менее чем на 5 м при большей глубине.

В конструкции фильтра бурового колодца выделяются два элемента: опорный каркас и водоприемная поверхность. Опорный каркас устраивается из труб с круглой или щелевой перфорацией (трубчатые каркасы — IV.43) или из отдельных стержней, между которыми оставляются продольные отверстия — щели (стержневые каркасы или,  как  их  называют,  каркасно-стержневые  фильтры —  IV.44).

В скальных и полускальных трещиноватых породах, а также в крупноскелетных щебенистых и галечниковых водоносных грунтах нередко ограничиваются установкой трубчатого или стержневого каркасов без дополнительных устройств; в этом случае указанные каркасы служат одновременно и водоприемными поверхностями.

В гравийно-песчаных и песчаных грунтах на каркасы наматывается проволока (проволочные фильтры) или накладывается сетка (сетчатые фильтры) или же накладываются стальные штампованные листы с отверстиями различной конфигурации.

В среднезернистых и мелкозернистых грунтах вокруг водоприемных поверхностей указанных типов устраивают гравийные обсыпки (гравийные фильтры). При этом различают гравийные засыпные фильтры, когда засыпка гравия производится в скважину после установки фильтра; гравийные кожуховые фильтры, когда гравийная обсыпка устраивается в кожухах из сеток или штампованной кровельной стали еще на поверхности, а затем вместе с фильтром опускается в скважину, и, наконец, гравийные блочные фильтры, когда материал обсыпки связывается цементирующим веществом и формируется в блоки, надеваемые на фильтровые каркасы до установки их в скважину. Гравийные обсыпки устраивают одно-, двух- и трехслойными.

При устройстве проволочных фильтров на трубчатых каркасах с круглыми или щелевыми отверстиями к каркасам через 3—4 см по их периметру привариваются продольные стержни из проволоки диаметром до 2,5 мм, на которые уже наматывается   проволока. На стержневые каркасы проволока наматывается непосредственно.

В сетчатых фильтрах на трубчатые и стержневые каркасы спирально (с расстоянием между витками 5—10 мм) наматывается проволока, на которую накладывается сетка.

Сетки изготовляются из латунной проволоки и имеют различное плетение.

К недостаткам сетчатых фильтров относятся возможность закупорки отверстий сетки мелким песком и зарастание отверстий фильтра в результате процесса электрокоррозии, обусловливаемой совместным применением двух металлов (сталь и латунь).

В последние годы вместо латунных сеток начинают использорать пластмассовые сетки и сетки из нержавеющей стали.

Фильтры на стержневых каркасах обладают лучшими гидравлическими свойствами и обеспечивают более длительную эксплуатацию колодца.

На IV.45 показан каркасно-стержневой фильтр с проволочной обмоткой /. Каркас выполнен из стержней 2, расположенных на расстоянии 3—4 см один от другого и приваренных к соединительным концевым патрубкам 3 (длиной около 30 см). Для придания фильтру жесткости стержни раскреплены опорными кольцами 4, расположенными через 20—30 см.

Значительное распространение в нашей и зарубежной практике получили фильтры из различных антикоррозийных материалов, в частности из пластмасс (IV,46, а) и асбестоцемента (IV.46, б).

Пластмассовые фильтры обладают следующими достоинствами: устойчивостью против коррозийного действия вод, легкостью, долговечностью, сравнительно невысокой потерей первоначальной пропускной способности в процессе эксплуатации.

Наименьший размер водоприемных отверстий фильтров без гравийных обсыпок зависит от однородности и крупности зерен песка водоносного пласта  и  может приниматься в соответствии с табл. IV.1.

В табл. IV. 1 Kn — deo/dio; меньшие значения относятся к более мелким пескам, а большие — к более крупным пескам;

dio, d50 и d6o — размер частиц грунта, мельче которых в водоносном пласте содержится по массе соответственно 10, 50 и 60%.

Отверстия в фильтре не обязательно должны быть меньше частиц грунта водоносного пласта. После начала откачки воды около отверстий фильтра в примыкающем к нему слое песка образуются сводики из частиц грунта, препятствующие проникновению песка в колодец.

В гравийных фильтрах в качестве обсыпки могут применяться песок, гравий и песчано-гравийные смеси. Подбор материалов для гравийных обсыпок производится по соотношению £>5оЛ4о = 8—12, где £*5о и dso — размеры частиц, мельче которых в обсыпке и в водоносном грунте соответственно содержится по массе 50%.

Толщина слоев обсыпки в гравийных засыпных фильтрах обычно принимается не менее 50 мм, а в гравийных кожуховых и блочных — не менее 30 мм.

В заключение в табл. IV. 2 приводятся указания относительно возможной области применения различных типов и конструкций фильтров буровых колодцев.