Оборудование технологических скважин фильтрами

1. Оборудование технологических скважин фильтрами

2. Если скважина это основное звено в технологической схеме ПВ, то, в свою очередь, фильтр является основным элементом скважины, во многом определяющим её техническое состояние и, следовательно, технологию всего процесса подземного выщелачивания. • При подземном выщелачивании урановых руд фильтры устанавливаются в интервале продуктивного горизонта призабойной зоны и обеспечивают как свободный пропуск в продуктивный пластвыщелачивающих растворов (закачныескважины), так и извлечение из пласта продуктивных растворов без механических примесей (откачныескважины). • Продуктивные горизонты чаще всего слагаются неоднородными песчаными толщами от тонкозернистых до среднезернистых песков с включением глинистых частиц (пластовые месторождения) или крупных блоков пород с естественной трещиноватостью (скальные месторождения).

3. Фильтр является основным элементом скважины, определяющим: • техническое состояние скважины; • технологию всего процесса подземного выщелачивания.

4. Основные требования к фильтрам технологических скважин • обладать высокой стойкостью к химически агрессивным средам; • высокой механической прочностью в условиях горного давления и гидродинамических нагрузок; • уменьшать возможность прохождения в скважину твердой фазы (песка); • площадь фильтрующей поверхности должна обеспечивать пропусктребуемого количества раствора.

5. Вопросам разработки конструкции фильтров, их монтажа в скважинах и эксплуатации уделяется особое внимание. • Этим и можно объяснить довольно большое разнообразие конструкций фильтров, применяемых при подземном выщелачивании, а также способов их установки и эксплуатации. • Правильно выбранный тип фильтра обеспечивает : • стабильность запроектированного дебита (приемистости) скважин, • выбор водоподъемников наиболее рациональной конструкции, • большой межремонтный период скважины и ее низкую стоимость.

6. Основным критерием для выбора фильтра рациональной конструкции является гранулометрический состав продуктивных пластов, точнее, преобладающая крупность частиц пласта, в котором планируется разместить фильтр. • Основываясьна указанном критерии, приведем рекомендации по применению фильтров различных типов и конструкций.

7. Область применения фильтров различных типов и конструкций

9. Типы фильтров • каркасные трубчатые с круглой и щелевой перфорацией без покрытия; • каркасные трубчатые и стержневые с тонкими фильтрующими покрытиями – сетчатые, проволочные; • дисковые (тарельчатые); • с фильтрующим заполнением – кожуховые. • фильтры с засыпкой – гравийно – обсыпные фильтры.

10. Трубчатые фильтры Трубчатые фильтрыс круглой перфорацией находятограниченное применение из-за трудностей изготовления отверстий с размерами в соответствии с гранулометрическим составом рудовмещающих пород. Используются: • при сооружении технологических скважин в горизонтах, представленных неустойчивыми скальными или полускальными породами, гравийно-галечниковыми отложениями и крупнозернистыми песками. • при отработке пластовых месторождений – при оборудовании прифильтровой зоны гравийной обсыпкой.

11. Скважность таких фильтров зависит от материала труб и колеблется в широких пределах (5 – 30%). • (Скважность— отношение площади проходных отверстий ко всей поверхности фильтрующей части трубы) • Размеры отверстий и расстояния между ними выбираются в зависимости от диаметра и материала каркаса, назначения скважин и гранулометрического состава пород продуктивного горизонта или фильтрующей обсыпки. Основные типы каркасов трубчатых фильтров с круглой перфорацией, применяемых на месторождениях ПВ: • Трубы из нержавеющей стали, диаметр, мм….............................................76,114,127,159 • Эмалированные трубы , диаметр, мм………….127 • Полиэтиленовые трубы , диаметр, мм…..75,110,140,160 • Размеры круглых отверстий, мм ……………….2, 3, 5

12. Щелевые фильтры а– с горизонтальной нарезкой б – с вертикальной нарезкой • Щелевые фильтры являются основным типом, применяемым на предприятиях ПВ. Применяются в основном щелевые фильтры с вертикальным или горизонтальным расположением щелей. Нарезаются щели на теле трубы фрезерованием. а

13. Параметры щелевых фильтров

14. Щелевой фильтр с продольными штампованными отверстиями • Щелевой фильтр с продольными штампованными отверстиями сочетает высокое деформационное сопротивление с большеразмерными зазорами, обеспечивающими очень большую открытую поверхность. Щелевой фильтр с продольными штампованными отверстиями используется в случаях, когда по геологическим условиям требуемая величина зазора должна составлять от 1 до 4 мм в условиях высокого давления.

15. ЩЕЛЕВЫЕ ПРОВОЛОЧНЫЕ ФИЛЬТРЫ сфильтроэлементамиУСС ФЭ Видео Изготавливаются из нержавеющей проволоки специального треугольного V – образного сечения. Поперечная проволока наматывается спирально на каркас продольно расположенных проволок Представляют собой щелевые трубы изготовленные из проволоки. Применяются там, где песок и другие примеси, поступающие из пласта, создают серьезные перебои в добыче

16. Спиралевидные щелевые фильтрующие трубы обеспечивают  механизм фильтрации, регулирующий количество частиц, проникающих  через фильтровальную зону таким образом, что песок и  другие частицы, превышающие размеры щелей фильтра,  не проникают в установленную колонну.  • Одним из наиболее эффективных методов создания фильтрационного механизма является использование спиралевидного фильтра(“V” – образного стального профиля с непрерывной щелью).

17. Фильтр выполнен из холоднокатаной профилированной проволоки треугольного сечения,  намотанной вокруг круглой обоймы из продольных стержней (стрингеров), которые путем сварки образуют жесткую структуру.

18. Спиралевидные щелевые фильтрующие трубы обеспечивают  механизм фильтрации, регулирующий количество частиц, проникающих  через фильтровальную зону таким образом, что песок и  другие частицы, превышающие размеры щелей фильтра,  не проникают в установленную колонну. Для спиралевидных щелевых фильтров используются различные материалы – углеродистая сталь, оцинкованная сталь и различные сплавы нержавеющей стали марок AISI 304, AISI 316, которые являются коррозионностойкими и жаропрочными -  в зависимости от вида среды для уменьшения коррозии и противостоянию возникающим нагрузкам.

19. Фильтры скважинные щелевые        - Увеличенная поверхность фильтрации (до 30%) за счет оптимизации геометрических размеров проволоки треугольного сечения, в результате чего увеличивается дебитность скважины, уменьшается интенсивность нагрузки на скважинный щелевой фильтр, что увеличивает срок его службы.          - Жесткий допуск размера щелей фильтроэлемента скважинного фильтра. Отклонение от номинального размера не более 15 мкм.          Фильтроэлементы - изготавливаются из высокоточного V-образного профиля.

20. Типоразмеры скважинных щелевых фильтров, выпускаемых ЗАО "ПО СТРОНГ"

21. Фильтр выполнен из холоднокатаной профилированной проволоки треугольного сечения,  намотанной вокруг круглой обоймыиз продольных стержней (стрингеров), которые путем сварки образуют жесткую структуру. • Для поставляемых спиралевидных щелевых фильтров используются различные материалы – углеродистая сталь, оцинкованная сталь и различные сплавы нержавеющей стали -  в зависимости от вида среды для уменьшения коррозии и противостоянию возникающим нагрузкам.

22. Фильтры проволочные каркасные и каркасно-стержневые • Устанавливают в гравелистых и крупнозернистыхводоносных песках. • Проволочные фильтры являются разновидностьющелевыхфильтров, горизонтальные щели которых получаются в результате навивки проволоки на опорный каркас из перфорированной трубы с круглой или щелевой перфорацией илистержней, закрепленных по образующей опорных поясов. Проволочный каркасно - стержневой фильтр 1–труба с резьбой (опорный пояс), 2–стержень, 3–проволока

23. Применяютсяпроволочные фильтры преимущественно при сооружении высокодебитных откачных скважин технологическихскважин глубиной свыше 300м. • В качестве каркаса проволочных фильтров могут применяться стержни и трубы из нержавеющей стали, полиэтиленовые, полипропиленовые, а также трубы стальные, покрытыеэмалью или другими коррозионно-стойкими материалами. • В качестве навивочного материала используется проволокаиз нержавеющей стали, полихлорвиниловый жгут и стальная проволока, покрытаякоррозионно-стойкими пастами и пластмассовыми оболочками.

24. Сетчатые фильтры • Фильтры применяют в крупно-, средне- и мелкозернистых песках. • Сетчатые фильтры выполняются путем намоткифильтрующей сетки на продольные стержни, уложенные по образующей поверхности трубчатого перфорированного каркаса проволоки, наматываемой на каркасв виде спирали или сетки с крупной ячейкой. 4 1–сетка, 2–трубчатый перфорированный каркас, 3–проволока в виде спирали, 4- крупноячейстая сетка

25. Сетчатые фильтры разработаны с каркасами из труб из нержавеющей стали и полиэтиленовых труб с сетками из пластмасс и металлической проволоки: нержавеющей стали, латуни, нихрома, никеля, молибдена, титана с размерами отверстий от 0,4 до 20 мм. Фильтры сетчатые

26. Типоразмеры и параметры никелевых НП-2 проволочных тканых сеток с квадратными ячейками

27. Сетки для скважинных фильтров классифицируются по своей конфигурации. Они могут быть с ячейкой: • 1. Квадратной 2. Многослойной 3. Галунные • (киперной) • Первые два вида применяются в гравийных песках и крупнозернистых грунтах. • Третий тип сеток используется в породах средней и мелкой зернистости.

28. Необходимый размер ячейки подбирается по результатам отобранной пробы жидкости и определения размеров фракций. • Ячейки сеток составляют от 0,12 до 3 мм². В случае локального повреждения одной или нескольких ячеек, то только в этом месте в скважину попадут крупные частицы. В остальных местах она будет функционировать нормально.  • Сетчатый фильтр изготовить значительно проще и потому они значительно дешевле. Качественное изделие из нержавеющей стали, и хорошая отсыпка фильтра служит в течение 30-50 лет. • Такие изделия из нержавейки отличаются хорошей эксплуатационной характеристикой и могут изготавливаться самостоятельно.

29. Применение сетчатых фильтров • Сетчатые фильтры из нержавеющей стали значительно превосходят проволочные. Особенно это чувствуется в случаях наворачивания сетки внахлест. Такие качества позволяют применять их и на пластиковых трубах. • В пластах, представленных песками, используются фильтры с обтянутой сетчатой тканью. • Для этих целей используются 12 типоразмеров латунной сетки от номера 6/40 до 18/130. • Числитель - это число вертикальных проволок, а знаменатель - горизонтальных, приходящихся на 1 кв. дюйм, то есть 26х26 мм. • Отсюда и начинается подбор материала, который должен подойти под те или иные свойства продуктивного пласта. • Для песчаных пластов целесообразно применять размеры 6/40, 7/70, 10/90.

30. Достоинства сетчатого фильтра для скважины • Можно спускать на нужную глубину и изготавливать на месте обустройства скважины без специальной квалификации. Их легко извлекать из ствола для ремонта. Локальный разрыв сетки не столь опасен для скважины. • Недостатки сетчатого фильтра для скважины • Изготавливаются они из дорогих металлов и обладают высокой сопротивляемостью, что отрицательно влияет на дебит. • Непригодны для условий плывунов из-за механического засорения ячейки сетки. • Закупориваются ячейки в условиях эксплуатации в железистых и карбонатных водах, что приводит к резкому уменьшению производительности скважины. Это приводит к замене фильтра.

31. Стоимость сетчатого фильтра • Стоимость фильтра высокой прочности и качества, изготовленного галунным плетением из нержавейки, колеблется от 2500 до 3500 рублей за погонный метр. • Имеет значение и диаметр обсадной колонны.

32. Дисковые (тарельчатые) фильтры • Фильтр устанавливаеют чаще всего в песках от тонкозернистых до крупнозернистых. • Фильтры собирают в виде набора конусных дисков (конусность 5 – 10°) из ударопрочного полистирола или полиэтилена.

33. Фильтр дисковый • 1 – закрепляющие полиэтиленовые патрубки; 2 – стягивающие шпильки; 3 – конусные диски

34. Техническая характеристика дисковых фильтров

35. Фильтр кольцевой скважинный Well Stream Фильтр выполнен из наборных пластиковых колец (дисков)с горизонтальными и вертикальными щелями, собираемых в секции длиной до 4м с помощью стальных стержней ,стягиваемых  гайками. Щели имеют клиновидную форму. Соединение секций осуществляется с помощью пластиковых муфты и ниппеля на резьбе. Все металлические детали фильтра герметично скрыты внутри пластика и не контактирует с окружающей средой в скважине.

36. Технические характеристики

37. Преимущества данного типа фильтров • высокая коррозионная стойкость, • большая скважность, • малые гидравлические сопротивления,  • низкая степень кальматации, • высокая механическая прочность обеспечивают длительный ресурс, • оптимальные  параметры эксплуатации, • широкий спектр применения в скважинах различного назначения. • Изготовитель: СЗАО «Недраинвест», г.Минск, Республика Беларусь.

38. Каркасно–дисковые фильтры(ТОО «Казахстанская Нефтехимическая Компания КЕМИКАЛ») • Каркасно-дисковые фильтры (КДФ) представляют собой набор дисков из полимерных материалов, собранных на поливинилхлоридном (ПВХ) перфорированном каркасе (трубе) и образующих поперечные кольцевые щели конического сечения. • Фильтры предназначены для использованияв технологических скважинах при подземном скважинном выщелачивании (ПСВ) для фильтрации технологических сернокислых растворов с концентрацией кислоты до 30 мг/дм3, при их заборе и нагнетании в продуктивных горизонтах, представленных разнозернистыми пескам.

39. В каркасно-дисковом фильтре типа КДФ диски одеваются непосредственно на трубчатый полиэтиленовый каркас с круглыми отверстиями или щелями. • Секции соединяют на резьбах. Диски Секции фильтра КДФ 118/90

40. Основные параметры фильтров КДФ

41. Основные параметры и размеры (КЕМИКАЛ)

42. Оборудование технологических скважин ПВ фильтрами с гравийной обсыпкой

43. Преимущества перед фильтрами других конструкций: стабильностью работы, более высокие показатели приемистости закачных и дебита откачных скважин. • Они особенно эффективны для технологических скважин ПВ при наличии в продуктивном горизонте мелкозернистых песков. • Способствуют увеличению дебита в момент освоения скважин на 30 – 40 % по сравнению со щелевыми и сетчатыми фильтрами.

44. Основные параметры гравийных фильтров • Гранулометрический состав гравия. • Качество гравия. • Размер отверстий каркаса фильтра. • Толщина гравийного фильтра и его диаметр.

45. 2 группы фильтров: • Фильтры, создаваемыена поверхности земли • Фильтры, создаваемыена забое скважины

46. Фильтры, создаваемые на поверхности земли и опускаемые в скважину в собранном виде • а)корзинчатые, • б)кожуховые

47. Корзинчатый фильтр • Корзинчатые фильтры хорошо работают в тонкозернистых песках. • Состоит из каркаса 1 с круглой или щелевой перфорацией и «корзинок»-воронок 2. • Набор воронок в верхней части каркаса закрепляется гайкой. • В корзинчатом фильтре в отличие от других гравийных фильтров засыпку в корзинки делают двух- или трехслойной . • На дно корзинок засыпают крупнозернистый гравий, следующие слой — с отношением размеров зерен смежных слоев 1:2 или 1:3. • Зерна последнего слоя должны быть в 6—8 раз крупнее зерен песка за фильтром. • Фильтры спускают в скважины диаметром до 350-500 мм на небольшие глубины (до 50 м). 1– трубчатый каркас; 2– корзинка; 3–гравий

48. Фильтр кожуховый • Кожуховые фильтры устанавливают при наличии продуктивных горизонтов в виде мелко-зернистых песков. • Основой для кожухового фильтра могут быть трубчатые опорные каркасы или каркасно-стержневые, обтянутые сеткой из квадратного плетения с размером ячейки 1х1 или 2х2 мм. • На поверхности кожуха также закрепляется сетка. 1– трубчатый каркас; 2–удерживающая оболочка 3–гравий Рекомендуемая величина засыпаемого кварцевого песка 0,5-1 мм.

49. Спиралевидный фильтрующий элемент с гравийным заполнителем • Качественный гравий (или другой наполнитель) засыпается вокруг спиралевидного фильтрующего элемента, заключенного в щелевой фильтр с продольными штампованными отверстиями или дополнительный спиралевидный фильтрующий элемент. Гравий работает как начальный фильтрационный слой, дальнейшую фильтрацию обеспечивает спиралевидный фильтрующий элемент.

50. Фильтры, создаваемые на забое скважины Два способа сооружения фильтров таких конструкций: • гравитационный, при котором гравий осаждается вокруг фильтра при свободном падении частиц на забой в межтрубном пространстве под действием сил тяжести; • принудительное осаждения гравия путем закачки его на забой потоком промывочной жидкости.