Файл: Сооружение высокодебитных водозаборных и дренажных скважин..pdf

К/,см/сек

Рис. 40. Графики зависимости проницаемости фильт­ ров различного типа от скважности (по Клотцу):

фильтр рассматривали как пористую среду, для которой действителен закон Дарси.

Данные о проницаемости фильтров различных кон­ струкций в зависимости от скважности, полученные эк­ спериментально в широком диапазоне изменения разме­ ра и форм отверстий, приведены на рисунке 40.

Опытами с различными фильтрами (каркасно-прово­ лочного типа, с мостообразными отверстиями из штампо­ ванных материалов, с открытой щелевой перфорацией и с дополнительной водоприемной поверхностью из сеток галунного плетения) установлено, что наилучшие гидрав­ лические характеристики имеют каркасно-проволочные фильтры с горизонтально расположенными отверстиями. Величина проницаемости их намного выше проницаемо­ сти фильтров других конструкций. Результаты этих ис­ следований применимы для проектирования поглощаю­ щих или нагнетательных скважин.

При эксплуатации водозаборных скважин в приза­ бойной зоне всегда возникает некоторое дополнительное сопротивление, связанное с конструкцией фильтров, од­ нако соотношение их проницаемости аналогично резуль­ татам экспериментов Д. Клотца.

ливать каркасы.фильтров из нержавеющей стали или из простых сталей с антикоррозийной защитой.

Размеры проходных отверстий каркасов при обсыпке гравийным материалом принимают (в соответствии с требованиями СН-325-65) равными среднему диаметру частиц слоя обсыпки, примыкающего к их стейкам.

Однако следует учитывать, что коэффициент расхода фильтров, определяющий степень уменьшения расхода через них, по сравнению с теоретическим, имеет мини­ мальное значение при равенстве размера круглого или щелевого отверстия диаметру гравийных частиц, соответ­ ствующих 25%-ному содержанию их в пробе, и сущест­

критерии, предпочтительно применять более крупнозер­ нистую обсыпку для обеспечения минимальных потерь напора на фильтрах.

Выбор диаметра и длины фильтра-каркаса. Диаметр фильтра-каркаса выбирают, исходя из проектируемого дебита скважин и параметров водоподъемного оборудо­ вания. Дополнительную проверку следует проводить на допустимые скорости движения воды в фильтре и в во­ доподъемных трубах, которые не должны превышать 1,5—2 м/с. Поскольку при толщине контура гравийной обсыпки, равной 150—200 мм, как правило, достигается устойчивая работа скважин, их диаметр можно оцени­ вать, исходя из назначаемого диаметра фильтра и пред­ лагаемой толщины обсыпки. Необходимо отметить, что в водах неустойчивого химического состава предпочти­ тельно использовать фильтры большого диаметра при сохранении предлагаемой толщины слоя обсыпки.

Длину фильтра-каркаса выбирают на основе анализа гидрогеологических условий водоносных пластов, прини­ мая равной их мощности, если последняя меньше 10 м, то есть следует проектировать скважины, совершен­ ные по степени вскрытия пласта. При значительных мощ­ ностях водоносных горизонтов фильтры устанавливают в наиболее водопроницаемых зонах. При слоистом строе­ нии толщи возможны ярусные фильтры с перекрытием водонепроницаемых или слабоводопроницаемых отложе­ ний глухими трубами.

Если строение водоносного пласта однородно и мощ­ ность его более 10 м, длину фильтра можно подбирать методом фильтрационных сопротивлений, согласно кото­

83

рому пользуются приемом, основанным на том, что пока­ затель сопротивления скважины, обусловленный несо­

пропорционально его длине. Это может быть объяснено, если представить, что однородный водоносный пласт обо­ рудован фильтром лишь частично, а некоторая зона ство­ ла скважины сохраняет устойчивость без крепления ее фильтром. Очевидно, дополнительное сопротивление бу­ дет сказываться только на участке установки фильтров.

Суммарное сопротивление, связанное с конструктив­ ными особенностями скважины, имеет оптимальную ве­ личину, поскольку сопротивление, обусловленное несо­ вершенством по степени вскрытия пласта, уменьшается с увеличением длины фильтра, а потери напора из-за не­ совершенства скважин по характеру вскрытия пласта увеличиваются при большей длине фильтра. Поэтому увеличение длины фильтра гидродинамически несовер­ шенной скважины не приводит к приросту ее расхода при заданном понижении уровня. Это особенно заметно при использовании в скважине фильтров с большим со­ противлением (сетчатого, блочного, фильтров-каркасов с малой скважностью). Для иллюстрации приема подбора длины сетчатого фильтра воспользуемся результатами исследований сопротивлений сетчатых фильтров на кар­ касе из перфорированйой трубы с сеткой галунного пле­ тения № 12/90.

П р и м е р р а с ч е т а . Необходимо выбрать длину фильтра скважины с водоприемной поверхностью из сетки галунного пле­ тения № 12/90 на каркасе из трубы с круглыми отверстиями. Мощность напорного водоносного горизонта равна 10 м, диаметр фильтра при намечаемой откачке эрлифтом принимается 100 мм.

противления, суммируемый с сопротивлением пласта и обусловлен­

ной, большей той, при которой оба показателя сопротивления рав­ ны друг другу (£і = Ь ф), не может привести к снижению потерь,

84