БЕСКАРКАСНЫЙ СКВАЖИННЫЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к области производства фильтров для водозаборных, водопонижающих и гидрогеологических скважин, предотвращающих попадание механических примесей в насосный агрегат.
В процессе эксплуатации водозаборных скважин чаще всего из строя выходят насосные агрегаты, это связано с тем, что в насосные агрегаты попадают нерастворимые загрязнения (песок, грунт, ржавчина и т.д.). Эти загрязнения приводят к истиранию рабочих колес насосного агрегата и к сгоранию двигателя.
Песок и другие виды грунта в ствол скважины попадают из-за фильтровой зоны скважины при неправильно подобранном фильтре буровой скважины или при его разрушении. Замена фильтра буровой скважины весьма трудоемка и затратна.
Известен скважинный фильтр, включающий перфорированную трубу с муфтой и металлическую сетку, охватывающую наружную поверхность перфорированной трубы, при этом снизу на перфорированную трубу навернута дополнительная муфта, снаружи металлической сетки между муфтой и дополнительной муфтой установлен дополнительный перфорированный патрубок, который телескопически закреплен относительно перфорированной трубы винтами, фиксирующими соосно перфорационные отверстия перфорированного и дополнительного перфорированного патрубков, (см. патент на полезную модель RU №57807, кл. E21B 43/08, 27.10.2006).
Однако конструкция фильтра не позволяет проводить тонкую очистку добываемой жидкости от механических примесей, что связано с тем, что в качестве фильтрующего элемента используется металлическая сетка. Кроме того, конструкция фильтра не позволяет устанавливать его в нижней части колонны насосно-компрессорных труб, поскольку отсутствуют средства герметизации нижнего торцевого отверстия трубы, в которой установлен фильтрующий элемент.
Известен скважинный фильтр, состоящий из перфорированного трубчатого корпуса, расположенных на корпусе плоских корундовых кругов, образующих щели между собой, поджимных и центрирующих колец (А.с. 981592 СССР, E21B 43/08,1982).
Недостаток скважинного фильтра заключается в низкой удельной пропускной способности, так как площадь его фильтрующей поверхности, определяемая суммарной шириной щелей, составляет незначительную часть от площади боковой поверхности корундовых кругов.
Известен скважинный фильтр, содержащий перфорированный корпус и слоистый фильтрующий элемент на основе зернистого наполнителя, снаружи покрытый ворсистым материалом (А.с. 587242 СССР, Е21В  43/08, 1978).
Недостатком скважинного фильтра является неэффективное использование объема слоистого фильтрующего элемента из-за протекания процесса очистки пластовой жидкости преимущественно в его поверхностных слоях и повышенное гидравлическое сопротивление слоистой структуры.
Наиболее близким к заявляемому фильтру является скважинный фильтр, выполненный в виде волокнисто-пористой трубы, стенка которой выполнена термоскрепленными в местах пересечений волокнами полиэтилена, диаметр которых уменьшается, а плотность их укладки увеличивается по толщине стенки трубы снаружи -внутрь. Один конец трубы герметично закрыт полиэтиленовой пробкой, скрепление которой с трубой осуществлено за счет приварки волокон в процессе получения фильтра к боковой поверхности пробки, усадки волокнисто-пористого материала и заполнения волокнами кольцевой выемки пробки. Плотность волокнисто-пористого материала на концах волокнисто-пористой трубы больше средней плотности остальной ее части, как минимум, на 100% (Патент РФ на изобретение №2290479, МПК Е03В 3/18, Е21В 43/08, опубл. 27.12.2006 г.) - прототип.
Недостатками прототипа являются значительный разброс плотности волокнисто-пористого материала, что является накопителем фильтруемых частиц внутри фильтра, уменьшая при этом пропускную способность, и приводит к быстрому засорению фильтра. Кроме того, указанный фильтр не имеет надежного устройства для монтажа с водозаборной трубой скважины.
Техническим результатом является повышение надежности работы фильтра, увеличение производительности скважины, а также расширение технологических возможностей работы фильтра.
Указанный технический результат достигается тем, что бескаркасный скважинный фильтр содержит фильтрующий элемент, выполненный в виде цилиндрической полой трубы из волокон термопластичного полимерного материала, сплавленных между собой в местах контакта, причем на одном конце указанной трубы закреплена заглушка из полимерного материала, при этом на другом конце цилиндрической трубы установлен резьбовой наконечник с возможностью монтажа с водозаборной трубой скважины.
Предпочтительно фильтрующий элемент выполнен с различным диаметром волокон от 100 до 200 мкм с возможностью обеспечения тонкости очистки пластовой жидкости. Предпочтительно бескаркасный скважинный фильтр содержит, как минимум, 2 или более фильтрующих элемента с возможностью увеличения производительности скважины путем получения фильтра требуемой длины при использовании нескольких водоносных слоев.
Наличие наружного резьбового наконечника для монтажа с водозаборной трубой скважины повышает надежность и расширяет технологические возможности работы фильтра, т.к. при наличии наконечника плотность укладки волокон на концах фильтра не увеличивается и пропускная способность соответственно не уменьшается.
Выполнение фильтрующего элемента с различным диаметром волокон от 100 до 200 мкм расширяет технологические возможности скважинного фильтра в зависимости от местонахождения скважины. За счет подбора размера пор волокнистого фильтрационного материала достигается требуемая тонкость очистки пластовой жидкости.
Бескаркасный скважинный фильтр может содержать, как минимум, два или более фильтрующих элемента с возможностью увеличения производительности скважины путем получения фильтра требуемой длины при использовании нескольких водоносных слоев.
На фиг. 1 представлен общий вид бескаркасного скважинного фильтра, на фиг. 2 - вариант выполнения с дополнительным фильтрующим элементом.
Предлагаемый бескаркасный скважинный фильтр содержит фильтрующий элемент 1, заглушку 2 и резьбовой наконечник 3.
Фильтрующий элемент 1 представляет собой полую цилиндрическую трубу, выполненную пневмоэкструзией из волокон термопластичного полимерного материала, соединенных между собой когезионными спайками в местах контакта, пористостью 50-70%. Выполнение фильтрующего элемента с разной пористостью от 50 до 70% повышает надежность работы фильтра, предупреждая попадание в насосный агрегат нерастворимых загрязнений.
Указанные волокна имеют диаметр от 100 до 200 мкм. За счет подбора размера пор волокнистого фильтрационного материала достигается требуемая тонкость очистки пластовой жидкости в зависимости от местонахождения скважины.
Один конец трубы фильтрующего элемента 1 герметично закрыт заглушкой 2, выполненной из полимерного материала, а на другом конце указанной трубы установлен наружный резьбой наконечник 3 с возможностью монтажа с водозаборной трубой скважины.
Заглушка 2 выполнена в виде чашки с диаметром, соизмеримым с диаметром полого цилиндра и герметично соединяется с его торцевой поверхностью. Наружный резьбовой наконечник 3 ввинчивается в противоположный торец полого цилиндра.
Фильтрующий элемент 1 получали методом пневмоэкструзии из расплава полимерного материала путем направления газо-полимерного потока на охлаждаемую формообразующую подложку. После охлаждения волокнисто-пористой массы до комнатной температуры ее снимали с формообразующей подложки и разрезали на цилиндрические элементы необходимых размеров. Пористость элементов составляла 50-70%.
С целью получения скважин большей производительности можно изготавливать фильтры составными, один из них - с заглушкой, а в остальных вместо заглушки ввинчивается резьбовой наконечник. В этом случае бескаркасные фильтры располагаются в водоносных слоях и соединяются между собой водозаборной трубой 4 (фиг. 2)
Предлагаемый бескаркасный скважинный фильтр обладает достаточной прочностью и жесткостью, устойчивостью против коррозии. Эти фильтры легки и удобны при транспортировке и установке, при смене фильтров не требуется производить сложные работы.