Тип и конструкция водоприемной части скважины в зависимости от характеристики водоносного пласта

№. п.п.	Характеристика пород водоносного пласта	Тип водоприемной части	Тип и конструкция фильтров
1	Скальные и полускальные устойчивые породы	Бесфильтровая (открытый забой)	-
2	Мелко- и тонкозернистые пески Дополнительные условия: Прочная мощная кровля водоносного пласта, его высокий напор и удельный дебит, глубина залегания пласта до 200-300 м.	Бесфильтровая (формирование конусообразной каверны в процессе откачки)	-
3	Полускальные неустойчивые породы, щебенистые и галечниковые с преобладающие крупностью частиц щебня и гальки от 0,01 до 0,1 м	Фильтровая	Трубчатые фильтры с круглой или щелевой перфорацией, карскасно-стержневые фильтры без проволочной обмотки
4	Гравий, песок крупный гравелистый с крупностью частиц от 0,001 до 0,01 м.	Фильтровая	Трубчатые фильтры с круглой или щелевой перфорацией, карскасно-стержневые фильтры с проволочной обмоткой из нержавеющей стали
5	Пески крупные с преобладающим размером частиц от0,001 до 0,002 м.	Фильтровая	Щелевые фильтры всех типов, фильтры с сетками квадратного плетения на трубчатых каркасах
6	Пески средние с преобладающей крупностью частиц от 0,25×10-3 до 0,5×10-3 м.	Фильтровая	Гравийные фильтры с однослойной обсыпкой и различными каркасами
7	Пески мелкие с преобладающие крупностью частиц (0,1-0,25) ×10-3 м	Фильтровая	Гравийные фильтры с гравийной обсыпкой (песчаной или песчано-гравийной) с различными каркасами.

После выбора фильтровой водоприемной части производится расчет ее основных параметров и размеров. Расчет рабочей части фильтра заключается в определении его диаметра и длины, которые в свою очередь зависят о проектного дебита, мощности продуктивного пласта, водоносного горизонта и габаритов применяемого водоприемника.

Длина рабочей части l_p фильтра и его диаметр связаны зависимостью

l_p = 8,643 (2.22)

где: Q – проектный дебит м³/ч; d_ф – диаметр фильтра, м.;

v_ф – допустимая входная скорость фильтрации воды, м/сут.

Скорость фильтрации v_ф определяется по формуле:

v_ф = 65× , м/сут, (2.23)

где: k_ф – коэффициент фильтрации пород водоносного пласта, водоносного горизонта, м/сут., который в свою очередь определяется зависимостью, по формуле:

k_ф = = , м/сут., (2.24)

где k_ф – коэффициент фильтрации, Q₁ - проектный дебит, л/сек; h, h₀ – соответственно динамический и статический уровни воды в скважине, м.; m – мощность водоносного пласта, м.

При расчете l_p по формуле (2.22) в качестве наружного диаметра d_ф фильтра в зависимости от его конструкции принимается: а) в трубчатых фильтрах с круглой и щелевой перфорацией – наружный диаметр фильтровой трубы (фильтровой колонной); б) в проволочных, сетчатых и каркасно-стержневых фильтрах – наружный диаметр обмотки; в) в гравийных фильтрах – наружный диаметр фильтрующей обсыпки. По условиям ремонта скважины минимальный диаметр каркаса фильтра должен быть не менее 0,1 м., а при больших дебитах принимается 0,2 и более. В качестве каркаса фильтра используются обсадные трубы соответствующего диаметра (табл. 2.8). При использовании гравийных фильтров толщина слоя обсыпки должна быть не менее 50 мм. Наиболее надежны в работе гравийные фильтры с обсыпкой толщиной 150-200 мм. В качестве обсыпки используется сеяный гравий, песок, песчано-гравийные смеси. Размеры частиц обсыпки подбираются из отношения D₅₀ – (8÷12) d₅₀, где D₅₀ – размер частиц, которых в обсыпке содержится 50%, d₅₀ – размеры частиц, которых содержится в водоносном пласте 50%. При создании многослойной обсыпки размеры частиц слоев подбираются из соотношения D₂ = (4÷6) D₁ (D_1, D₂ средние размеры частиц двух соседних слоев обсыпки). В том случае, когда мощность водоносного пласта (водоносного горизонта) составляет менее 10 м., длина рабочей части фильтра принимается равной указанной мощности, а по формуле (2.22) рассчитывается d_ф . После расчета фильтр проверяется на водопропускную способность ƒ , которая должна быть не менее запроектированного дебита, т.е. ƒ≥ Q. Указанное условие можно записать в виде

ƒ = , (2.25)

где F – рабочая часть фильтра м² , v_ф - скорость фильтрации.

В качестве F следует принимать:

а) в фильтрах дырчатом, щелевом, проволочном, каркасно-стержневом, кожуховом, гравийном – всю наружную боковую поверхность, если скважность каркаса превышает 25%, в других случаях – площадь отверстий каркаса;

б) в корзинчатом гравифном фильтре – внешнюю поверхность действующих воронок, находящихся ниже динамического уровня.

Некоторые конструктивные параметры каркасов фильтров приведены в табл. 2.10; 2.11; 2.12.

Таблица 2.10