При ударном способе бурения внутренний диаметр конечной обсадной трубы должен быть больше наружного диаметра фильтра не менее чем на 50 мм, а при обсыпке фильтра гравием — на 100 мм.

При роторном способе бурения без крепления стенок трубами конечный диаметр скважины должен быть больше наружного диаметра фильтра на 100 мм.

Надфильтровая труба служит для соединения фильтра с эксплуатационной колонной и входит в нее не меньше чем на 3 м при глубине скважины 30 м и на 5 м при большей глубине скважины. Между надфильтровой и эксплуатационной колоннами устанавливают сальниковое устройство, которое препятствует поступлению песка в скважину.

Иногда надфильтровую трубу выводят на поверхность, и она является эксплуатационной.

Отстойник у фильтра устраивают длиной до 1 …2 м. В него попадают крупные куски породы и упавшие предметы.

На остойнике устанавливают центраторы для точного расположения фильтра в трубах или стволе относительно оси скважины. Кроме того, с его помощью извлекают фильтры, закрепляя в отстойнике специальные подъемные захватывающие приспособления.

Водоприемную часть фильтра устанавливают от кровли и подошвы водоносного пласта на расстоянии 0,5… 1 м.

При наличии нескольких водоносных горизонтов водоприемные части фильтров устанавливают в каждом водоносном горизонте и соединяют их между собой глухими трубами.

Для изготовления фильтров буровых скважин используют трубчатые или стержневые опорные каркасы.

Трубчатые опорные каркасы представляют собой трубы из различных материалов (сталь, пластмасса, асбестоцемент), с круглыми или щелевыми отверстиями. Расположение круглых отверстий на трубчатом стальном каркасе зависит от его наружного диаметра.

В трубчатых опорных каркасах расстояние между щелевыми отверстиями по горизонтали обычно в десять раз больше ширины щели, а по вертикали составляет 10… 20 мм. Рекомендуется длину щели делать от 25 до 100 мм. Нарезают щели фрезой. Расположение щелей может быть по окружности и в шахматном порядке. Скважность таких каркасов составляет от 7 до 30%.

Рис. 1. Трубчатые каркасы:
а — с круглыми отверстиями; б — с щелевыми.

Рис. 2. Конструкции фильтров:
а — стержневой опорный каркас; б — фильтр с проволочной обмоткой; в — фильтр с просечным листом.

Стержневые опорные каркасы состоят из нескольких продольных стальных прутков, расположенных по кругу и опирающихся на кольца, нарезаемые из труб.

Крайние кольца имеют большую высоту, чем промежуточные. Отдельные звенья каркаса соединяют между собой с помощью резьбы. Для каркаса диаметром до 168 мм берут 8… 14 стержней диаметром 10… 14 мм. Опорные кольца располагают на расстоянии 200… …300 мм одно от другого. Для каркасов большего размера диаметр и число стержней возрастают.

Изготовляют стержневые опорные каркасы с помощью сварки. Применение их позволяет экономить обсадные трубы, создавать высокую скважность.

В сетчатых фильтрах трубчатый опорный каркас с круглой перфорацией обертывают сеткой квадратного или гладкого (валунного) плетения. Размеры сеток принимают в зависимости от гранулометрического состава пород. Сетчатые фильтры рекомендуют использовать для среднезернистых и крупнозернистых пород. Подбирают сетки просеиванием через них сухого песка и принимают ту, через которую прошло 40…70 % песка общей массы пробы.

Рис. 3. Элементы конструкции сетчатого фильтра:
1 — сетка; 2 — проволочная подмотка; 3 — трубчатый каркас.

Рис. 4. Сетки для фильтров:
а — квадратного плетения; б — гладкого плетения.

В буровых организациях для фильтров обычно используют сетку гладкого плетения № 12/90 (или близкую к этому номеру). Она имеет скважность более 30%. Номер обозначает число поперечных и продольных ниток, содержащихся в квадрате сетки с длиной стороны 25,4 мм. Поперечные нитки (основа) имеют больший диаметр, чем продольные (уток). Так, для указанного выше номера сетки диаметр поперечной проволоки составляет 0,45 мм, а продольной — 0,3 мм. Масса 1 м2 такой сетки составляет 2,8 кг.

Сетку на каркасе соединяют внахлестку. Место соединения спаивают оловом, а если олова нет, то сшивают. Между каркасом и сеткой кладут продольные прутки или наматывают спирально проволоку с расстоянием между витками 30 …50 мм. Применяют также винипластовую перфорированную гофрированную пленку, которая повышает устойчивость фильтра против коррозии.

Сетчатые фильтры при их установке в песчаные водоносные горизонты сильно забиваются песком, и дебит скважин резко падает. Их не рекомендуется использовать для эксплуатационных скважин. Они могут быть применены для скважин временного действия (разведочных, наблюдательных). Чтобы повысить эффективность работы сетчатых фильтров, их следует применять в сочетании с гравийно-песчаной обсыпкой.

Рис. 5. Обвязка каркаса фильтра сеткой:
1 — стержни; 2 — сшивная проволока: а — сшнвка проволокой; б — сшивка проволокой двумя концами.

Для скважин используют сетки из нержавеющей или латунной проволоки, противостоящей коррозии.

В фильтрах с проволочной обмоткой трубчатые или стержневые опорные каркасы обматывают спиральной проволокой из нержавеющей стали. Зазор между витками определяется гранулометрическим составом пород. Диаметр проволоки 2…3 мм.

Перед обмоткой на трубчатые каркасы рекомендуют наваривать продольные прутки для того, чтобы проволока не перекрывала отверстия и фильтр работал всей площадью. Для стержневых каркасов этого не требуется.

Проволоку крепят на стержне с помощью смол, резиновых оболочек, надеваемых на стержни, или нарезок на стержнях. Фильтры с проволочной обмоткой обладают наиболее высокой скважностью (до 50 %).

Фильтры с просечным листом отличаются от вышеописанных тем, что вместо проволочной обмотки фильтрационная поверхность листов сделана из листов нержавеющей стали толщиной 0,7… 1 мм, с щелевыми отверстиями, выполненными штампованием.

Гравийные фильтры повышают дебит и срок службы скважин. Устраивают их путем обсыпки установленного в скважину фильтра песком или гравием, что позволяет увеличивать диаметр проходных отверстий фильтра и его скважность.

Гравийную обсыпку фильтра при роторном бурении делают сразу же после установки фильтра на забой. Гравий засыпают с поверхности в пространство между стенками скважины и фильтром.

При ударно-канатном способе бурения после засыпки гравия обсадные трубы извлекают для обнажения Аильтра.

Толщина гравийной обсыпки должна быть не менее 50 мм. Наиболее надежны в работе скважины с гравийной обсыпкой толщиной 150…200 мм.

Диаметром скважин с гравийными фильтрами является внешний диаметр контура обсыпки. При устройстве гравийных фильтров не требуется установка сальника. Его заменяет непосредственно гравийный материал.

Размеры проходных отверстий фильтров имеют весьма важное значение для работы скважины. Подбирают их с таким расчетом, чтобы скважность фильтра и площадь каждого отверстия были максимально возможными.

Фильтры с большой скважностью обладают малым сопротивлением входу воды в скажину, а чем больше размер отверстия, тем медленнее оно зарастает при выпадении осадков в процессе эксплуатации скважин.

Размеры отверстий подбирают по крупности частиц породы.

Размеры отверстий превосходят размеры частиц породы. Такой подбор проводят для того, чтобы частицы не заклинивали отверстия, а образовывали своды вокруг них. В начале откачки после установки фильтров всегда отмечается вынос песка. Это свидетельствует об образовании сводов и создании более водопроницаемой зоны вокруг фильтров.

Размеры проходных отверстий фильтров при устройстве гравийной обсыпки следует принимать равными среднему диаметру частиц слоя обсыпки, примыкающего к стенкам фильтра.

Выбор типов и конструктивных размеров фильтров зависит от конкретных гидрогеологических условий и необходимого дебита.

Трубчатые стальные фильтры можно применять для скважин любой глубины.

Для фильтров буровых скважин могут использоваться в зависимости от конкретных гидрогеологических условий не только стальные трубы, но и асбестоцементные, полиэтиленовые, полихлорвиниловые, стеклопластико-вые.

Зазор между двумя колоннами труб, спущенных телескопически, изолируют сальником. Наиболее часто сальники ставят на фильтрах, спускаемых впотай.

Располагают сальник на надфильтровой трубе, изолируя пространство между эксплуатационной и надфильтровой трубами. Сальник предотвращает проникновение песка и породы в скважину по межтрубному пространству.

Для гравийных фильтров сальник не требуется. Его роль выполняет гравий. Не устанавливают сальник также при выводе надфильтровой трубы на поверхность.

Сальник может быть изготовлен из резины, пеньковой просмоленной веревки, дерева, цемента.

Рис. 6. Сальники:
а — резиновый разжимной; б — пеньковый разжимной; 1 — вырез для спускового ключа; 2 — обсадная труба; 3 — муфта; 4 — над-фильтровая труба; 5 — подвижной фланец; 6 — резиновый цилиндр; 7 — приваренный фланец; 8 — пеньковая сальниковая набивка; 9 — уплотняющая грундбукса.

Резиновый и пеньковый сальники делают разжимной конструкции. На надфильтровую трубу приваривают упорное кольцо, над которым устанавливают резиновую муфту или наматывают просмоленную веревку. Сверху на них надевают фланец. Над фланцем имеется муфта, которую после установки фильтра завинчивают, и она разжимает резину или веревку.

Реже применяют деревянный сальник — цилиндр из отдельных частей или цельного куска. Внутренняя поверхность его имеет конусность. После установки фильтра на забой деревянный сальник спускают на надфильтровую трубу и забивают. Необходимо, чтобы сальник имел толщину стенки в верхней части не менее 100 мм.