Скважинные фильтры для очистки от механических примесей и песка

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 3Следующая ⇒

Скважинные фильтры предназначены для очистки от песка и других механических примесей жидкостей и газов. Фильтр является основным элементом скважины, во многом определяющим её техническое состояние и, следовательно, технологию всего процесса подземного выщелачивания. При подземном выщелачивании урановых руд фильтры устанавливаются в интервале продуктивного горизонта призабойной зоны и обеспечивают как свободный пропуск в продуктивный пласт выщелачивающих растворов (закачные скважины), так и извлечение из пласта продуктивных растворов без механических примесей (откачные скважины). Продуктивные горизонты чаще всего слагаются неоднородными песчаными толщами от тонкозернистых до среднезернистых песков с включением глинистых частиц (пластовые месторождения) или крупных блоков пород с естественной трещиноватостью (скальные месторождения).

Фильтры должны обладать высокой стойкостью к химически агрессивным средам, высокой механической прочностью в условиях горного давления и гидродинамических нагрузок, уменьшать возможность прохождения в скважину твердой фазы (песка), площадь фильтрующей поверхности должна обеспечивать пропуск требуемого количества раствора.

Основным критерием для выбора фильтра рациональной конструкции является гранулометрический состав продуктивных пластов, точнее, преобладающая крупность частиц пласта, в котором планируется разместить фильтр. Основываясь на указанном критерии, приведем рекомендации по применению фильтров различных типов и конструкций.

Таблица 1

Состав продуктивных пластов

Рациональные типы и конструкция фильтров

Полускальные неустойчивые, щебенистые и галечниковые породы с преобладающей крупностью частиц щебня 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 преобладающей крупностью частиц (более 50 % по массе)

Трубчатые фильтры с круглой и щелевой перфорацией; с водоприемной поверхностью из проволочной обмотки или из штампованного стального листа. Стержневые фильтры с обмоткой проволокой из нержавеющей стали или с водоприемной поверхностью из штампованного листа

Пески крупнозернистые с преобладающей крупностью частиц 1– 2 мм (более 50 % по массе)

Трубчатые фильтры с щелевой перфорацией с водоприемной поверхностью из проволочной обмотки, штампованного листа или сетки квадратного плетения

Пески среднезернистые с преобладающей крупностью частиц 0, 25–0, 5 мм (более 50 % по массе)

Трубчатые и стержневые фильтры с водоприемной поверхностью из сеток гладкого (галунного) плетения. Трубчатые и стержневые фильтры с однослойной гравийной обсыпкой

Продолжение таблицы 1

Пески мелкозернистые с преобладающей крупностью частиц 0, 1–0, 25 мм (более 50 % по массе)

Трубчатые и стержневые фильтры с однослойной, двух- или трехслойной песчаной и песчано-гравийной обсыпкой (гравийные фильтры). Блочные фильтры, щелевые фильтры и их разновидности: дисковые, тарельчатые, гофрированные, антикоррозионные с песчано- гравийной обсыпкой

Трубчатые фильтры

Трубчатые фильтры (рисунок 1) с круглой перфорацией находят ограниченное применение из-за трудностей изготовления отверстий с размерами в соответствии с гранулометрическим составом рудовмещающих пород. Трубчатые фильтры используется при сооружении технологических скважин в горизонтах, представленных неустойчивыми скальными или полускальными породами, гравийно-галечниковыми отложениями и крупнозернистыми песками; при отработке пластовых месторождений – при оборудовании при фильтровой зоны гравийной обсыпкой.

Скважность таких фильтров зависит от материала труб и колеблется в широких пределах (5 – 30%).

Размеры отверстий и расстояния между ними выбираются в зависимости от диаметра и материала каркаса, назначения скважин и гранулометрического состава пород продуктивного горизонта или фильтрующей обсыпки.

Рисунок 1 – трубчатый фильтр

Щелевые фильтры

Щелевые фильтры ( рисунок 2 ) являются основным типом, применяемым на предприятиях. Применяются в основном щелевые фильтры с вертикальным или горизонтальным расположением щелей. Нарезаются щели на теле трубы фрезерованием. Каркасы представляют собой трубы из нержавеющей стали или полиэтиленовые трубы.

Рисунок 2 – щелевой фильтр: а) с горизонтальной нарезкой; б) с вертикальной нарезкой

Главным недостатком таких фильтров является закупорка прорезей и отверстий частицами песка и довольно быстрое разрушение фильтрующей сетки в агрессивной среде. Очень большую роль в качестве и эксплуатационном сроке играет материал, из которого изготавливается данный фильтр, размер и количество отверстий на всей поверхности устройства.

Щелевой фильтр с продольными штампованными отверстиями ( рисунок 3 ) используется в случаях, когда по геологическим условиям требуемая величина зазора должна составлять от 1 до 4 мм в условиях высокого давления. Щелевой фильтр с продольными штампованными отверстиями сочетает высокое деформационное сопротивление с большеразмерными зазорами, обеспечивающими очень большую открытую поверхность.

Рисунок 3 - Щелевой фильтр с продольным штампованным отверстиям

Щелевые проволочные фильтры с фильтроэлементами (рисунок 4 ) представляют собой щелевые трубы изготовленные из проволоки. Фильтр изготавливаются из нержавеющей проволоки специального треугольного V – образного сечения. Проволока наматывается спирально на каркас продольно расположенных проволок. Такие фильтры применяются там, где песок и другие примеси, поступающие из пласта, создают серьезные перебои в добыче.

Спиралевидные щелевые фильтрующие трубы обеспечивают механизм фильтрации, регулирующий количество частиц, проникающих через фильтровальную зону таким образом, что песок и другие частицы, превышающие размеры щелей фильтра, не проникают в установленную колонну.

Рисунок 4 – Щелевой проволочный фильтр с фильтроэлементом:

а) перфорированная труба; б) опорный стержень; в) V-образная проволока

Одним из наиболее эффективных методов создания фильтрационного механизма является использование спиралевидного фильтра (V – образного стального профиля с непрерывной щелью). Фильтр (рисунок 5) выполнен из холоднокатаной профилированной проволоки, намотанной вокруг круглой обоймы из продольных стержней (стрингеров), которые путем сварки образуют жесткую структуру.

Рисунок 5 – Фильтр

Для спиралевидных щелевых фильтров используются различные материалы – углеродистая сталь, оцинкованная сталь и различные сплавы нержавеющей стали марок AISI 304, AISI 316, которые являются коррозионностойкими и жаропрочными - в зависимости от вида среды для уменьшения коррозии и противостоянию возникающим нагрузкам.

Сетчатые фильтры

Сетчатые фильтры (рисунок 6 ) применяются в крупно- и средне- и мелкозернистых песках. Сетчатые фильтры выполняются путем намотки фильтрующей сетки на продольные стержни, уложенные по образующей поверхности трубчатого перфорированного каркаса проволоки, наматываемой на каркас в виде спирали или сетки с крупной ячейкой.

Рисунок 6 – Сетчатый фильтр: 1) сетка; 2) трубчатый перфорированный каркас; 3) проволока в виде спирали; 4) крупноячеистая сетка.

Сетчатые фильтры разработаны с каркасами из труб из нержавеющей стали и полиэтиленовых труб с сетками из пластмасс и металлической проволоки: нержавеющей стали, латуни, нихрома, никеля, молибдена, титана с размерами отверстий от 0, 4 до 20 мм.

Сетки ( рисунок 7 ) для скважинных фильтров классифицируются по своей конфигурации. Они могут быть с ячейкой квадратной, многослойной, галунные.

Рискнок 7 – сетки: а) квадратные; б) многослойные; в) галунные.

Необходимый размер ячейки подбирается по результатам отобранной пробы жидкости и определения размеров фракций. Ячейки сеток составляют от 0, 12 до 3 мм². В случае локального повреждения одной или нескольких ячеек, то только в этом месте в скважину попадут крупные частицы. В остальных местах она будет функционировать нормально.

Сетчатый фильтр изготовить значительно проще и потому они значительно дешевле. Качественное изделие из нержавеющей стали, и хорошая отсыпка фильтра служит в течение 30-50 лет. Такие изделия из нержавейки отличаются хорошей эксплуатационной характеристикой и могут изготавливаться самостоятельно.

К недостаткам сетчатых фильтров можно отнести низкую производительность скважины из-за высокой сопротивляемости. К тому же, сетки для фильтров скважин быстро засоряются и закупориваются, особенно в водах, перенасыщенных железом и карбонатами, поэтому требуют скорой замены. Перед установкой сетчатой системы фильтрации необходимо проверить правильность бурения и обработки скважины.

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒