Скважинный фильтр

Зачем нужно спрашивать про скважинный фильтр?

От качества и конструкции фильтра зависит то, как долго прослужит Ваша скважина, а также количество и качество воды, которое вы будете получать. Так как сама обсадная колонна и тем более фильтр являются практически не заменяемыми элементами, то срок службы скважины будет определятся именно сроком службы скважинного фильтра. В свою очередь материалы, качество изготовления конструкции, а также с каким качеством будет установлен фильтр являются возможным вариантом для удешевления своих услуг в конкурентной борьбе за каждого клиента. Понятно, что любой, самый дешевый фильтр сделанный в полевых условиях прослужит свой гарантийный срок в 1-2 года, а что будет дальше особо не волнует недобросовестного исполнителя. В свою же очередь качественные фильтра гарантированно работают не менее 5 лет. При этом срок службы скважины будет составлять не один десяток лет. Вот почему, заказывая работы на бурение скважины, необходимо обязательно уточнять нюансы связанный со скважинным фильтром.

Назначение фильтра?

Скважинный фильтр служит для обеспечения свободного доступа воды в эксплуатационную колонну, при этом он должен надежно защищать скважину от обрушения водовмещающих пород. Т.е. фильтр представляет собой первичную механическую очистку воды. Он задерживает попадание в скважину механических включений в виде камушек, песчинок и различных других мелкозернистых пород.
Кроме этого, большинство погружных насосов не предназначены для работы в воде с различными примесями поэтому чем больше будет наличие, скажем, песка тем быстрее выйдет из строя насос.
В свою очередь фильтр должен обеспечивать должную пропускную способность для необходимого дебета скважины. Ведь можно установить фильтр, который практически полностью отфильтрует даже мелкий песок, но при этом его пропускная способность окажется слишком малой для удовлетворения потребности в воде.

Какой должен быть фильтр?

Конструкция фильтра в первую очередь зависит от геологических особенностей водоносного горизонта из которого будет добываться вода. В общем можно следовать правилу, чем крупнее фракция породы, тем больше по размерам должна быть минимальная фильтрующая ячейка.

В трещиноватых породах, таких как известняк и доломиты, фильтр вообще не устанавливают, так как в нем нет необходимости. Стенки скважины сами по себе устойчивы от обрушения и дают очень большой приток воды. В таком случае насос устанавливается на значительном удалении от водоносного горизонта, и попадание различных механических примесей практически исключено.

В относительно нестабильных галечниковых, мало напорных или нестабильных известняковых породах, когда напор не слишком высокий, применяют щелевые фильтра, которые представляет собой обсадную трубу с прорезями. В данных породах также отсутствуют мелкозернистые примеси, поэтому фильтр данной конструкции служит довольно долго и обеспечивает практически беспрепятственное прохождение воды.

Основное внимание при выборе фильтра стоит обращать при бурении скважин на песок. Так как водоносные пески в большинстве случаев наиболее близко расположены к поверхности именно они и получили наибольшее распространение. Условно водоносные пески можно разделить на 3 группы:
- крупнозернистые;
- среднезернистые;
- мелкозернистые (пылеватые)
Также пески различаются по степени однородности, т.е. наличию в их составе различных фракций.
Именно выбор материала и качество изготовления фильтра имеют решающее значение на срок службы скважины на песок.

Устройство скважинного фильтра.

Фильтр для скважины устроен достаточно просто. Поэтому особое внимание следует обращать на качество изготовления и материалы. Скважинный фильтр состоит из следующих элементов:
- перфорированная труба, которая выступает в качестве основы фильтра;
- каркас под фильтрующий слой;
- фильтрующий слой (сетка);
- отстойник для шлама.
При бурении скважин на воду сетчатые фильтра получили наибольшее распространение по сравнению с другими видами, поэтому и рассмотрим их более детально.

Перфорированная труба как основа для фильтра.

В качестве основы применятся перфорированная часть трубы. Перфорация может быть выполнена в виде отверстий или в виде щелей. Способ перфорации для бытовых скважин на воду с дебетом до 5 куб.м/ч особой роли не играет. Особое внимание при этом стоит обратить на баланс между скважинностью трубы и ее несущей способностью. В среднем скважинность фильтра должна быть в пределах 20-30%. Так как скважинность – это отношение между площадью отверстий (щелей) к общей площади поверхности трубы, то это отношение одновременно влияет как на дебет скважины, так и на несущую способность всего фильтра. Поэтому качество изготовления перфорации имеет решающее значение при изготовлении скважины.
Материал основы для фильтра может быть, как из стали, так и из полимерных материалов. При этом материал основы фильтра и эксплуатационной колонны должен совпадать, потому что соединить герметично различные материалы довольно трудно. В частности, если у вас обсадная труба из пластика, то и основа фильтра должна быть из такого же материала.

Каркас для фильтрующей сетки.

Каркас для фильтрующего слоя, так называемая подмотка, служит для увеличения фильтрующей способности фильтра. Если не делать подмотку под сетку, то фильтрация будет происходить только над отверстиями или щелями, так как остальная часть сетки будет плотно прилегать к трубе. Особенно это касается если применяются сетки с обычным полотняным плетением. В качестве каркаса (подмотки) под сетку чаще всего выступает проволока с диаметром 2-4 мм. При этом материал проволоки и качество крепления к трубе будут напрямую влиять на срок службы и характеристики фильтра.
В качестве подмотки отлично подходит проволока из нержавеющей стали, которая не оказывает влияние на качество воды. Однако нередко, в целях экономии, используется оцинкованная проволока, которая со временем будет выделять опасный для здоровья оксид цинка. При этом в воде оцинкованная проволока «проживет» в среднем 5-7 лет. Также нередко применяются всевозможные полимерные лески. Нередко можно встретить в качестве подмотки различные всевозможные цветные лески от триммера, качество которых обычно неизвестно. Поэтому от такого фильтра лучше отказаться.

Фильтрующая сетка – полимерная или нержавейка?

Выбор материала для сетки на неглубоких бытовых скважинах особого влияние не имеет. Так, если буровая компания имеет достаточный опыт, то при бурении скважин делается достаточно ровный ствол и при опускании фильтра повредить его довольно трудно, нужно еще постараться. Основные характеристики при выборе сетки – это способ плетения и минимальный размер ячейки. Так для фильтров лучше подходит галунное плетение – когда проволоки основы всегда толще проволок утка. В таком случае возникает так называемая нулевая ячейка. Основными преимуществами являются: хорошая пропускная способность и равномерные ячейки. И даже если отсутствует подмотка под сетку, галунное плетение, по сравнению, например, с полотняным, обеспечит дополнительное движение воды вдоль проволоки основы плетения сетки. Размер ячейки (номер сетки) непосредственно влияет на способность фильтра задерживать минимальный размер фракции песка. В идеальном варианте размер ячейки должен подбираться индивидуально после анализа проб водоносного пека. Однако на практике это делается редко. Иногда выбор ячейки имеет решающее значение в отношении дебета скважины. И здесь, как правило, имеет накопленный опыт в бурении при выборе сетки соответствующей фракции водоносного песка.

Гравийная обсыпка.

Дополнительная обсыпка гравием или кварцевым песком способна задержать относительно мелкие фракции песка. Однако эффективность такой обсыпки будет высока только на мелкозернистых (пылеватых) песках. Так в крупно- и среднезернистых песках эффект обсыпки будет малозначимым. Также крайне важна и толщина слоя обсыпки, которая должна составлять не менее 5 см. При этом фильтр внизу ствола скважины должен быть размещен по центру, для чего должны применятся различные центраторы. И опять же на уровне бытовых скважин гравийная обсыпка скорее всего применяется как должное, чем необходимость. Обсыпка в данном случае играет роль защиты фильтра от попадания с верхних слоев различных неустойчивых пород.

Назначение отстойника.

В любом случае, даже через самый качественный и правильно установленный фильтр, проходят какие-то частицы. По нормам наличие песка в воде составляет от 0,01 до 0,1 % по массе. Поэтому такие частице неизбежно попадают внутрь трубы. И если не предусмотреть места, где они будут оседать, то это приведет к быстрому заиливанию фильтра изнутри. Для этих целей и служит отстойник в виде трубы ниже фильтра. Длина отстойника обычно находится в пределах от 1 до 2 метров.  Для долгой работы скважины следует делать профилактическое обслуживание, которое заключается в удалении ила и промывке фильтра изнутри под давлением.

Высота фильтра?

Если не вдаваться в различные формулы для подсчета необходимой высоты фильтра, то считается что фильтр высотой в 2 метра при радиусе трубы в 100-150 мм обеспечит должный дебет для бытовых скважин. Здесь больше значение имеет как фракция песка, давление в водоносном пласте и конечно же правильная установка фильтра в водоносный горизонт. Нередко прослойка в метр из крупнозернистого песка дает больше воды, чем водоносные горизонты мощностью в несколько метров состоящие из средне и мелкозернистых песков. Так как при бурении индивидуальных скважин никто не проводит исследований, то огромное значение имеет опять же опыт буровой компании в определенной местности.

Подведем итоги.

Наиболее подходящий фильтр для индивидуальной скважины.
Сеточный фильтр имеет достаточно хорошие характеристики как по эксплуатации, так и по стоимости. Поэтому в идеальном варианте он должен быть представлен следующем образом:

1. 1.      Основа фильтра – полимерная или нержавеющая перфорированная труба со скважинностью             20-30%
2. 2.      Каркас (подмотка) под фильтрующую сетку – только из нержавеющей проволоки
3. 3.      Фильтрующая сетка – галунное плетение из нержавеющей или полимерной сетки, причем                     номер сетки должен подбираться в соответствии с составом водоносного песка;
4. 4.      Закрепление сетки (обмотка) – нержавеющая проволока с качественным креплением к трубе.

Такой фильтр вполне можно сделать и самостоятельно, главное это качественные материалы, надлежащее исполнение и качественная установка в водоносный горизонт.