УСТАНОВКА ДЛЯ СООРУЖЕНИЯ ГРАВИЙНОГО ФИЛЬТРА В СКВАЖИНЕ

Полезная модель относится к технике добычи продукта из скважины, а именно к устройству для установки гравийных фильтров в скважинах с неустранимым выносом песка в концентрации выше нормативной для насоса и затрудняющей эксплуатацию.
Известен погружной насосный агрегат для пескующих бесфильтровых водозаборных скважин (SU №1660587 A3, 30.06.1991), содержащий привод с двигателем и насос с водоприемным окном, дренажно-промывной тракт, нагнетательную трубу с эжектором, сетчатый фильтр и пескосборник в нижней части агрегата, а также устройство удаления песка, например отстойник
Технический недостаток этого устройства состоит в наличии электродвигателя и подвижных элементов в сетчатом фильтре, что усложняет конструкцию, снижает надежность работы устройства, увеличивает энергопотребление агрегата.
Известен также погружной насосный агрегат для пескующих бесфильтровых водозаборных скважин (патент РФ №2198322, F 04 D 13/10, пр.25.01.2001), содержащий асинхронный электродвигатель, центробежный насос, с водоприемным окном и нагнетательной трубой, систему очистки воды от песка с цилиндрическим сетчатым фильтром в виде стакана, закрепленного дном на двигателе и охватывающего водоприемное окно и корпус насоса, цилиндрическим пескосборником с надфильтровой воронкой и эжектором на нагнетательной трубе, установленных внутри фильтром аксиально, дренажно-промывным трактом в виде зазора между фильтром и общей боковой поверхностью насоса, устройством выброса песка во внешнюю среду, а также автоматизированный привод двигателя с датчиками предельных уровней воды в скважине и блоком задатчиков режимов работы агрегата, в т.ч. задатчик регенерации системы очистки воды. Корпус пескосборника выполнен сетчатым, дно пескосборника - конусообразным, всасывающее отверстие эжектора- в виде кольцевого зазора, эжектор оснащен фильтро-сеткой на его напорном входе, задатчик регенерации системы очистки содержит формирователь плавно изменяющегося возвратно-поступательного движения воды в системе, например в виде автоматического частотного или амплитудного регулятора скорости вращения двигателя с максимального значения до нуля и обратно периодически
Недостатками известного технического решения являются: сложность конструкции; уплотнение песка в пескосборнике и постепенное зашламление его дна сцементировавшимися зернами. Все это ухудшает его очистку, приводит к высоким потерям напора на эжекторе в процессе отсоса песка, наблюдается недостаточная степень очистки сетчатого фильтра, проникновение песка в насос через эжектор при обратном токе воды в агрегате и простое двигателя. В итоге засоряет насос зернами, затягивает во времени и затрудняет удаление песка во внешнюю среду последующими устройствами, приводит к перерасходу воды на промывку и как следствие требуется увеличение подачи воды агрегатом, учащаются остановки-пуски агрегата датчиками уровней воды в скважине, и усиливается ее пескование. Применение дренажной системы позволяет откачивать воду, насыщенную мелким песком, при этом крупная фракция остается за стенками дренажных труб. Это приводит к ослаблению водоотбора и снижению фильтрации; преждевременному выходу из строя центробежного насоса.
6
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому эффекту является установка для сооружения гравийного фильтра в скважине (патент РФ №2 125645, МПК Е 21 В 43/04, оп. 27.01.99), включающая рабочие трубы, циркуляционную муфту с левым проводником, промывочную трубу, скважинный фильтр, состоящий из надфильтровой трубы, фильтра-каркаса и клапанной системы.
Недостатком известного технического решения является то, что просматривается установка, использующая принцип гидравлического удара в самой обсадной трубе. Это приводит к необходимой обработки образовавшегося кольматанта в процессе эксплуатации скважины, применять разбуревание, затрачивать большое время на цикл регенерации и на их подготовку, связанную с монтажом и демонтажем оборудования, большую стоимость работ на восстановление производительности скважины. И основной недостаток известного решения - неприменимость использования в качестве питьевой воды в связи с образованием окислов металлов, как результат кольматантации
Предлагаемая полезная модель направлена на устранение выше указанных недостатков известного технического решения и от ее применения может быть получен следующий технический результат: создание в насосном агрегате гидравлических условий для пульпообразования в пескосборнике перед удалением песка из него, улучшение очистки пескосборника от случайно осевших зерен, уменьшение потерь напора на эжекторе, улучшение очистки сетчатого фильтра, предупреждение проникновения песка в насос через эжектор при обратном токе воды в нем и простое двигателя, снижение выноса песка из скважины.
Это достигается за счет того, что погружной насосный агрегат для пескующих водозаборных скважин представляет собой установку для сооружения гравийного фильтра в скважине. Установка содержит рабочие трубы, а именно: обсадную трубу, размещенные в ней водоподъемный трубопровод, пневматический трубопровод, эжекторный насос с подвижным штоком, опорная часть которого выполнена в виде пластины, кроме этого на штоке установлена пружина, опирающаяся на фланец с отверстиями. Снизу эжекторного насоса установлен распределительно-фильтровый механизм, выполненный в виде лепестковой мембраны. При этом эжекторный насос установлен на максимальную глубину. С применением лепестковой мембраны упрощается процесс укладки калиброванного галечника при создании искусственного фильтра. Для лучшей работы устройства используют водоподъемный трубопровод диаметром 50-60 см, пневматический трубопровод диаметром 15-24 см.
Позиции на чертеже обозначают: обсадную трубу 1, водоподъемный трубопровод 2, пневматический трубопровод 3, гидропневматический насос эжекторного типа 4, подвижный шток 5, пластину 6, пружину 7, фланец 8, отверстия 9, лепестковую мембрану 10, лепестки 11, галечник 12.
Устройство содержит, установленные в обсадной трубе 1, водоподъемный трубопровод 2, пневматический трубопровод 3, гидропневматический насос эжекторного типа 4, установленный на максимальной глубине. Опорная часть штока 5 насоса 4 выполнена в виде пластины 6. На штоке 5 установлена пружина 7, которая опирается на фланец 8. На насосе 4 установлена лепестковая мембрана 10 с лепестками 11.
Устройство работает следующим образом.
Устанавливают обсадную трубу 1. В нее помещают водоподъемный трубопровод 2, пневматический трубопровод 3. Затем опускают эжекторный насос, на конце которого установлен распределительно-фильтровый механизм, выполненный в виде мембраны 10 с лепестками 11. За счет подвижного штока 5, а также пружины 7,опирающейся на фланец 8, мембрана 4 помогает укладывать калиброванный галечник для создания искусственного фильтра. При откачке естественного песка, лепестки 12 мембраны опускаются, а при углублении устройства поднимаются.
Откачка мелкозернистого песка происходит постоянно с одновременной загрузкой и уплотнением калиброванного галечника.
Подают воздух под давлением, который, выбрасываясь из наконечника эжектора, создает вакуум. Начинается всасывание воды с песком (грязью) и подача на поверхность.
Когда наконечник с мембраной выйдет из обсадной трубы, выкачивая породу на поверхность, мембрана начинает раскрываться, заполнять межтрубное пространство
галечником. При этом происходит выбор зернистых кристаллов, на место которых укладывают путем работы лепестков мембраны искусственный фильтр, мощность которого задает оператор по своему усмотрению, до полного исчезновения мелкозернистого песка.
Техническим результатом изобретения является создание совершенного фильтрового устройства, которое на 100% отсекает мелкозернистые пески в водозаборных сооружениях, осуществляющих водоотбор из водоносных источников, находящихся в подземных песчаных пластах. Другими словами, применение предлагаемого устройства позволяет распространять с последующей укладкой калиброванного галечника, в результате получается искусственный фильтр, т.е. водоносный горизонт заменен чистым галечником (не уступающий естественным аналогам).