Рис Схемы фильтров:

а – трубчатых с круглой и щелевой перфорацией и каркасно-стержневых; б – с проволочной обмоткой; в – с водоприемной поверхностью из штампованного листа; г – сетчатых; д – гравийных; е – гравийных кожуховых; 1, 2 – круглые и щелевые отверстия; 3 – стержни; 4 – проволочная обмотка; 5, 7 – подкладочные спиральная обмотка и гофрированная сетка из винипласта; 6 – штампованный лист; 8 – сетка; 9 – обсадные трубы; 10 – гравийная и гравийно-песчаная обсыпка (обыкновенная в кожухе); 11, 12 – кожухи из штампованного кровельного железа и из сетки квадратного плетения.

Фильтры с водоприемной поверхностью из штампованного листа (рис., в) состоят из перфорированного трубчатого каркаса, по поверхности которого навита прокладочная проволока, резиновый или хлорвиниловый шнур диаметром 5...10 и шагом 60...100 мм. Благодаря этой навивке между трубчатым каркасом и листом создается дренажное устройство, отводящее воду внутрь фильтра. Штампованный просечной лист из нержавеющей стали толщиной 0,7…1 мм с отверстиями различной конфигурации и скважностью 18...30% накладывают на спорную проволоку и крепят электросваркой (прерывистым швом).

Сетчатые фильтры (рис., г) состоят из опорного трубчатого или стержневого каркаса, спирально навитой на каркас проволоки и сетки галунного, киперного или квадратного плетения из латуни, нержавеющей стали или пластмассы. Места пайки у латунных сеток и проволочной подмотки в результате электрохимической коррозии быстро разрушаются. Поэтому в кромках сетки рекомендуется сшивать, склеивать эпоксидной смолой. Размер отверстий сетки подбирают опытным путем. В фильтрах используют такую сетку, которая пропускает через свои отверстия 60...80% массы пробы мелко- и среднезернистого песка или 40...60% крупнозернистого. Внутренний диаметр эксплуатационной колонны обсадных труб должен быть больше наружного диаметра фильтра на 25...50 мм.

Сетчатые фильтры применяют для забора неагрессивных вод из средне- и крупнозернистых песков.

Гравийные фильтры (рис., д) обеспечивают длительную и устойчивую в сравнении с другими типами фильтров эксплуатацию скважин, забирающих воду из средне- и мелкозернистых песков. Их контактирующая с водоносной породой поверхность состоит из искусственно вводимого гравия или крупнозернистого песка. Опорные каркасы изготавливают из перфорированных труб, проволочных и стержневых фильтров.

Различают гравийные фильтры опускные (устанавливают в скважины в готовом виде) и обсыпные (создают непосредственно в скважине, гравий на забой засыпают по межколонному пространству).

Гравийные кожуховые фильтры (рис., е) состоят из опорного перфорированного или стержневого каркаса, сетки или проволочной обмотки, предотвращающей проникновение в каркас частиц гравийной обсыпки, стержней, служащих опорной конструкцией для сетки или проволочной обмотки, гравийной обсыпки, обычно однослойная, толщиной 30...50 мм, кожуха из сетки или трубы со щелями (щелистые трубы применяют в глубоких скважинах), хомутов, которые притягивают сетчатый кожух к каркасу (вместо хомутов можно крепить сетку проволокой), поясов жесткости из проволоки, предохраняющих сетку от выпучивания. Монтируют фильтры на поверхности. Чтобы мелкие частицы гравийной обсыпки не проникали внутрь скважины, в каркасе делают отверстия малого диаметра или закрывают их сеткой (проволочной обмоткой). При эксплуатации в результате осадки гравия верхние отверстия каркаса могут обнажаться, поэтому гравийную обсыпку рекомендуется насыпать на 50 см выше отверстий в каркасе.

Гравийные обсыпные фильтры состоят из фильтрового каркаса и гравийной обсыпки. Вначале в скважину (в водоносный горизонт) опускают фильтровой каркас какой-либо конструкции, затем его обсыпают гравием.

Гравий в скважины глубиной до 100 м засыпают по межколонному пространству, глубиной более 100 м – транспортируют потоком промывочной жидкости.

Тот или иной тип фильтра принимается в зависимости от грунта водоносного горизонта.

Расчет фильтра заключается в определении его диаметра и длины рабочей части.

Диаметр фильтра определяется по зависимости

, мм

где Q – производительность скважины м³/сут;

D_ф – наружный диаметр рабочей части фильтра, м;

V_ф – допустимая входная скорость фильтрации воды, м/сут;

– скважность фильтра, =0,2…0,3.

Допустимая входная скорость фильтрации воды определяется:

для дырчатых, щелевых, проволочных и сетчатых фильтров

для гравийных и блочных фильтров

где – диаметр частиц водоносной породы, меньше которого содержится 50% частиц по массе, мм;

– диаметр частиц гравийной обсыпки, меньше которого содержится 50% частиц по массе, мм.

Длину рабочей части фильтра принимают в зависимости от мощности водоносного пласта, водопроницаемости пород, производительности скважины и конструкции фильтра.

В водоносных пластах мощностью до 10 м длину рабочей части фильтра можно принимать равной мощности водоносного горизонта за вычетом конструктивных размеров

,

а в пластах большой мощности

,

где – коэффициент, равный 0,5…0,8.

Длину рабочей части можно также определять по зависимости, задаваясь диаметром фильтра

где − дебит скважины, м³/ч;

− коэффициент, зависящий от водопроницаемости пород;

D_ф − диаметр рабочей части фильтра, мм.