ЭРЛИФТ С ВИБРАТОРОМ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВОДОЗАБОРНЫХ СКВАЖИН
AIRLIFT WITH VIBRATOR FOR RECOVERY OF WATER WELLS

Предлагаемое изобретение относится к водохозяйственному комплексу, а конкретнее, к устройствам, интенсифицирующим эрлифтную откачку из водозаборных скважин.
Откачку производят как при разглинизации скважин, так и при декольматации фильтра. При этом вымывают буровой шлам, остатки глинистого раствора, мелкие фракции песка и кольматанта.
От эффективности эрлифтной откачки зависит каптирующая способность скважины. Чем лучше прокачана скважина, тем выше ее дебит.
Известны устройства, интенсифицирующие эрлифтую откачку скважины. Устройство (см. кн. Романенко В.А. «Подготовка водозаборных скважин к эксплуатации». Л. Недра. Ленинградское отделение. 1990 г., стр.30) представляет собой тройник и заслонку с приводом, установленные на выходе эрлифта, которые обеспечивают прерывистую откачку воды из скважины.
При этом требуется герметизация затрубного пространства, в зоне продуктивного пласта, пакером. Установка пакера, наличие привода для заслонки усложняет устройство, что делает его малоприменимым. А прерывистая откачка воды усложняет определение дебита скважины «на бочку» с измерением времени ее заполнения секундомером.
Устройство (см. А.С. СССР №1105582 A, E03B 3/15 от 04.04.1983 г. Романенко В.А. «Устройства для обработки фильтра и прифильтровой зоны водозаборной скважины») представляет собой газоструйный излучатель, работающий от потока сжатого воздуха. Устройство содержит воздушную трубу, цилиндр с отверстиями, сопло, упругую диафрагму, резонатор, отражатель, стержни, кольцо.
Когда давление сжатого воздуха в резонаторе становится равным давлению на его выходе, воздух начинает выходить навстречу основной струе. Существующий между соплом и резонатором участок уплотнения газа, за счет взаимодействия постоянно и периодически действующих потоков, начинает пульсировать и излучать упругие колебания. Упругие колебания, отражаясь от отражателя, воздействуют на закольматированную поверхность фильтра и разрушают кольматант.
Пузырьки воздуха выходят из устройства в ствол скважины, захватывают частицы кольматанта и выносят их на поверхность.
Недостатком устройства является отсутствие эффекта насоса, которым обладает эрлифт. Это приводит к снижению эффекта откачки шлама, так как процесс эрлифта заменяется процессом барбортирования, которое не только малоэффективно, но и требует больших расходов воздуха.
Кроме того, устройство требует сложной рабочей настройки резонатора. Имеет отражатель, изменяющий направления излучения, который снижает к.п.д. излучателя. Все это усложняет конструкцию и снижает ее эффективность.
Устройство (см. заявка RU №2003103950/03 A, E21B 43/18 от 11.02.2003 г. «Смеситель эрлифта», Автор: Ежов В.А., Шлеин А.Т.) - прототип, представляет собой смеситель эрлифта, размещенный в общем ряду водоподъемных труб. Смеситель снабжен с наружной стороны вибратором, работающим на сжатом воздухе эрлифта, при этом сжатый воздух перед поступлением во внутреннюю полость смесителя совершает работу по приведению вибратора в действие.
Корпус вибратора выполнен в виде полого кольца, внутри которого размещены сопловые насадки, действующие сжатым воздухом компрессора эрлифта в одном направлении по кольцевой канавке, в которой размещен шарик или шарики, вращающиеся по кольцевой канавке и являющиеся источником вибрационных колебаний, после чего сжатый воздух через штуцера поступает во внутреннюю полость смесителя эрлифта.
Вибратор размещен на водоподъемной трубе с зазором на подставке, жестко закрепленной на корпусе смесителя.
Вибратор снабжен пластинами, увеличивающими площадь излучения вибраций.
Недостатком устройства является то, что воздух вибратора поступает сразу в смеситель через штуцера, размещенные внутри вибратора. На штуцерах создаются завихрения сжатого воздуха, что мешает его движению по кругу, а это снижает интенсивность вибраций. В смесителе возникают пульсации сжатого воздуха. Эти пульсации отрицательно влияют на стабильность работы смесителя и условия измерения дебита скважины «на бочку», так как эрлифт начинает работать в пульсирующем режиме.
Это снижает и его производительность и эффективность подъема шлама. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы эрлифта.
Технический результат достигается тем, что вибратор снизу снабжен полым кольцевым ресивером, опоясывающим смеситель и соединенным с вибратором воздушными каналами.
Полость ресивера соединяется с полостью смесителя посредством штуцеров ресивера, входящих с зазором в отверстия смесителя, а вибратор посредством воздушного шлага сообщается с компрессором эрлифта. Сжатый воздух, разгоняющий шарик или шарики по кольцевой канавке вибратора, не завихряется на препятствиях внутренней полости вибратора, а вибратор и ресивер, являющиеся единой конструкцией, не связаны жестко с трубой смесителя. Ресивер гасит случайные пульсации сжатого воздуха, возникающие внутри вибратора, и сжатый воздух равномерно и устойчиво стабильно подается в смеситель, где образует гомогенную водо-воздушную смесь, поднимающуюся вверх к устью скважины, увлекая с забоя скважины ламинарным потоком шлам, который в виде пульпы поступает в отстойник скважины.
Равномерность работы эрлифта способствует более точному определению дебита скважины «на бочку» с измерением времени ее заполнения секундомером. Вибратор-ресивер могут быть снабжены пластинами, увеличивающими площадь излучения вибрационных колебаний.
Общими призраками заявляемого изобретения и прототипа являются:
1. Наличие шарикового вибратора, работающего от компрессора эрлифта.
2. Наличие смесителя.
Существенными отличительными признаками являются:
1. Наличие ресивера расположенного снизу вибратора.
2. Вибратор и ресивер соединены каналами.
3. Ресивер соединен подвижно посредством штуцеров со смесителем.
4. В полости вибратора отсутствуют элементы, препятствующие вращению воздуха и создающие завихрения и пульсации сжатого воздуха.
5. Вибратор-ресивер являются единым устройством, которое жестко не связано со смесителем.
Такие отличия являются существенными, не являются очевидными для специалиста, не известны из уровня техники и соответствуют понятию изобретения.
Более подробно сущность изобретения будет изложена ниже.
На фиг.1 представлен схематический чертеж эрлифта с вибратором, ресивером и смесителем для восстановления водозаборных скважин.
На фиг.2 представлен чертеж разреза вибратора, ресивера и смесителя по сечению А-А (см. фиг.1) и сечению Б-Б, где представлен вибратор в плане.
Эрлифт по фиг.1 состоит из составной водоподъемной трубы 1, с вибратором 2, ресивером 3, смесителем 4 и шланга сжатого воздуха 5.
Эрлифт размещен в скважине 6, заполненной водой 7. На забое скважины 6 находится шлам 8. Вибратор 2 (см. сечение А-А фиг.2) состоит из корпуса 9, с кольцевой канавкой 10, в которую помещен шарик 11. Между кольцевой канавой 10 и корпусом 9 со стороны смесителя 4 выполнены каналы 12. Сверху вибратора навинчена крышка 13, в которой закреплен штуцер 14 со шлангом 5. К штуцеру 14 прикреплены сопловые насадки 15 и 16, направленные в одну сторону (см. сечение Б-Б). Ресивер 3 (см. фиг.1) размещен снизу вибратора 2 и состоит из крышки 17 (см. фиг.2), навинченной на общий с вибратором корпус 9 и создающей полость ресивера. В корпусе 9 закреплены штуцера 18, входящие с зазором в отверстия 19 смесителя 4. Между смесителем 4 и вибратором - ресивером имеется зазор S.
Вибратор-ресивер установлен на опоре 20 с возможностью движения.
Работает устройство следующим образом.
В скважине монтируется составная водоподъемная труба 1, как показано на фиг.1.
В разъем составной трубы, на фланцевых соединениях, закрепляется смеситель 4, который проходит внутри вибратора 2 и ресивера 3 с зазором S (см. фиг.2). Шланг 5 присоединяется к компрессору эрлифта (на фиг.1 и 2 не показан).
В водообъемной трубе 1 и в скважине 6, заполненной водой 7, устанавливается общий и одинаковый статический уровень воды (как показано на фиг.1).
При подаче сжатого воздуха по шлангу 5 сжатый воздух, вытесняя воду из шланга 5, через штуцер 14 поступает в сопловые насадки 15 и 16.
Вытесняет воду из полости вибратора 2 и далее, через каналы 9, поступает в полость ресивера 3 и вытесняет воду из него через штуцеры 18 в смеситель 4. В смесителе 4 воздух и вода образуют гомогенную водо-воздушную смесь.
3
В водообъемной трубе 1 вода насыщается воздухом, удельный вес ее становится меньше 1 г/см и, гидростатическое давление столба водо-воздушной смеси становится меньше чем снаружи между трубой 1 и скважиной 6. Начинается движение потока воды из скважины 6 в трубу 1 (на фиг.1 показано стрелками), и поток воды выносит из трубы 1 шлам 8 с забоя скважины 6 на дневную поверхность.
При этом дополнительно происходит следующее.
При поступлении сжатого воздуха по шлангу 5 в сопловые насадки 15 и 16 струи воздуха воздействуют на шарик 11 (может быть несколько шариков и даже разного размера), и он или они начинают вращаться в кольцевой канавке 10 корпуса 9 вибратора, создавая вибрационные колебания.
Размеры вибратора, количество сопловых насадок, количество и размер шариков и рабочее давление сжатого воздуха определяют интенсивность и спектральный состав излучаемых вибрационных колебаний.
В связи с тем что во внутренней полости вибратора отсутствуют какие-либо неровности, препятствующие вращению воздуха по кругу, не происходит завихрения воздуха, вибратор работает устойчиво стабильно.
Отработанный сжатый воздух по каналам 12 поступает в полость ресивера 3, где демпфируются пульсации сжатого воздух и воздух равномерно устойчиво, со стабильным расходом, через штуцера 18, поступает в смеситель 4, где создает гомогенную водо-воздушную смесь, которая поднимается вверх (см. фиг.1), увлекает с собой шлам 8, находящийся на забое скважины 6. Вибратор 2 и смеситель 3, представляя собой единую конструкцию, вибрируют вместе, не передавая вибрацию смесителю 4 и трубе 1, так как они жестко не связаны со смесителем 4, имея зазор S (см. фиг.2). Вибратор 2 и смеситель 3 установлены свободно на опоре 20, а штуцеры 18 входят с зазором в отверстия 19 смесителя 4.
В связи с тем что процесс откачки шлама продолжается до получения чистой воды и составляет несколько часов, за это время вибратор, излучая сейсмические вибрационные импульсы, диапазон спектрального состава которых резонирует с доминантными частотами кольматанта фильтра и прифильтровой зоны, представленной гравийной обсыпкой, забитой глинистыми частицами бурового раствора, песка и ила, и самого водоносного горизонта, разрушает водно-коллойдные связи между частицами.
Кольматационная корка фильтра рассыпается.
Водоносный горизонт возбуждается на повышенную водоотдачу. При этом дополнительных методов воздействия для восстановления скважины может не потребоваться.
Таким образом обеспечивается достижение технического результата, то есть повышается эффективность работы эрлифта.
Изобретение технически применимо. Может быть изготовлено в условиях механических мастерских.