Способ определения эффективности фильтра

ОЮЗ СОВЕТСНИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 19 О,3(59 а 01 Б 1508 БРЕТЕНЬС"ГВУ ОПИСА ъ7 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИД(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по осушению месторожденийполезных ископаемых,.специальнымгорным работам, рудничной геологиии маркшейдерскому делу(56) 1.Авторское свидетельство СССРВ 834336, кл. Е 21 В 43/08,.1981.2Авторское свидетельство СССР9 623140, кл, С 01 Й 15/08, 1978,3, Радиоизотопные методы исследования в инженерной геологии и гидрогеологии, Сб. под ред. Ферронского В.ММ., Атомиздат, 1977, с, 167;170(прототип ),Ф .(54)(57) 1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕК ТИВНОСТИ ФИЛЬТРА, заключающийся в заполнении профильтрованной эоны пористой средой и измерении электропроводности системы пористая среда фильтрат в процессе фнльтрации, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения трудоемкости и ,повышения точности. определения, пористой среде предварительно придают злеКтропроводность и по ее изменению в процессе фильтрации судят об эффек. тивности фильтра,2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я, тем, что электропровод- ность пористой .среде придают путем нанесения на ее частицы злектропро- Е водящего материала, нерастворимого в фильтрующейся жидкости.Изобретение относится к гидрогеологии, в частности к исследованиюэфФективности фильтров в лабораторных условиях,В современной гидрогеологическойпрактике наиболее эффективным считают фильтр, который имеет наибольшийпериод эксплуатации при сохранениипроницаемости н собственной и профильтровой зоне, В процессе фильтрации происходит взаимное влияние Яфильтра и водовмещающей породы, приводящее к изменению структуры породыв прифильтровой зоне, Наиболее эффективной считается такая конструкцияфильтра, которая способствует образованию в прифильтровой зоне естественного фильтра эа счет формированияоколо отверстий фильтра микрополостейиз частиц породы с диаметром, большим чем проходные отверстия фильтра,Поэтому н начальный период фильтра-20ции при соответствии фильтра гранулометрическому .составу породы происходит рост проницаемости прифильтроной зоны до стабилизации еевеличины в момент завершения формирования естественного фильтра.Известен способ контроля технического состояния фильтра в колоннеэксплуатационных труб, заключающийся в измерении и расходе воды на 30устье скважины и температуры водын фиксированной точке эксплуатационных труб, По одновременному уменьше.- .нию температуры и расхода судят оснижении проницаемости прифильтровой зоны и фильтра и его эффективности 1,Недостатком известного способаявляется невысокая точность вследст.-.вие неравномерного распределениятемпературных полей в фильтрационномприборе и высокой инерционности температурных изменений, а также необ,ходимость применениянысокочувствительной термоизмеряющей аппаратурывследствие незначительного перепада 45температур в фильтрующейся жидкости,Кроме того, способ не позволяет.судить о взаимном влиянии фильтра ипороды, о,структурных измененияхв прифильтроной зоне н процессе филь трации,Известен также способ определенияхарактеристик процесса фильтрования,включающий введение в Фильтрующуюсясуспензию ферромагнитных частиц вколичестве 0,5-25,0 и непрерывнуюрегистрацию изменения вектора магнитной индукции, по которому судят оперемещении частиц и структурномизменении осадка, а также о скоростифильтрации жидкости через фильтр иоб эффективности фильтра Ц ,Недостатком способа являетсяневысокая точность вследствие взаимодействия ферромагнитных частиц спородой, приводящего к искажению 65 картины Фильтрации и измеряемыхфильтрационных характеристикНаиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяспособ определения эффективностифильтра,. заключающийся в заполненииприфильтровой зоны пористой средойи измерении электропроводности системы пористая среда - Фильтрат введении в фильтрующуюся жидкость элект.ропронодящих веществ, например водорастворимых солей, измерении времениизменения электропроводности фильтрующейся среды в фиксированных точыахпористой среды, находящихся на сравнительно большом расстоянии друг отдруга, Зная длину исследуемого участ.ка пористой среды между фиксированными точками и время фильтрацииэлектролита между ними, рассчитываютусредненную скорость фильтрации, покоторой судят об усредненной проницаемости пористой среды на этом участке, Для оценки эффективности фильтра,т,е, для определения изменения егопропорциональности во времени, потребуется многократное повторениеописанных операций с периодичностью5-30 мин в течение всего испытательного периода, продолжительность которого может колебаться от 2-3 чдо нескольких месяцев 3 .Недостатком способа являетсябольшая трудоемкость вследствие многократности операции введения электропроводящих веществ, невысокая точность вследствие адсорбции.солейна частицах пористой среды. Крометого, способ не позволяет судить оструктурных изменениях н прифильтроной зоне и взаимном влиянии фильтра ипористой среды вследствие малой толщины естественного фильтра, размерыкоторого не позволяют осуществить снеобходимой точностью фиксацию времени фильтрации на столь малом отрезке ее пути.Целью изобретения является уменьшение трудоемкости и повышение точности способа определения эффективности фильтра,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу определения эффективности фильтра, заключающемуся в заполнении фильтровой зоныпористой средой и измерении электропроводности системы пористая среда.Фильтрат в процессе фильтрации,пористой среде предварительно придавэлектропронодность и по ее изменениюв процессе фильтрации судят об эффективности фильтра,Электропроводность пористойсреде придают путем нанесения на еечастицы электропроводящего нерастворимого в фильтрующейся жидкости материала,На Фиг. 1 изображена устанонкадля определения эффективности филыличение удельной поверхности прифильтровой зоны, что характеризуетсяснижением электросопротивления вовремени,П р и м е р 1. Для приданияэлектропроводящих свойств пористойсреде - песку - его обезжириваютацетоном, обрабатывают раствором .клеющего вещества 10-ным растворомхлорина); перемешивают с мелкодисперсным порошком киноуглей типаКП, смесь подвергают вибрации втечение 20-30 мин, при кото 15 ой угольравномерно покрывает поверхностьчастиц породы, избыток угля смываютструей воды. В Фильтрационный лоток1 длиной 1100 мм, шириной 650 мм ивысотой 500 мм устанавливают Фильтр19 сетчатого типа диаметром 50 мм,высотой 450 мм с размером отверстий2 мм, загружают в лоток песок,обработанный описанным способом, сразмером частиц й = 4 мм и,коэффициентом Фильтрации К = 1,410м/с.Датчики из медной проволоки спосеребренной поверхностью размещают: датчик 9 " на внешней поверхности фильтра, а датчики 10-12погружают в песок в ряд на расстоянии3 см друг от друга,Заполняют водой камеру 3 питания.Датчики подключают к источнику тока иомметру и регистрируют величину электросопротивления с начала фильтрацииводы с периодичностью 2 мин до моментаего стабилизации.Начальное сопротивление на участке пористой среды между датчиками9 и 10 составляет В =204 Ом, конечное сопротивление (при стабилизацииего величины через 2,5 ч) - В=962 Ом, при этом коэффициент фильтрации увеличивается почти в 4 раза идостигает К = 5,410 м/с,П р и м е р 2. При аналогичномисследовании фильтра проволочноготипа с шириной щели 2 мм электросоп.ротивление участка фильтр-,порода(Между датчиками 9 и 10) составляет206 Ом в начальный период,а пристабилизации показаний прибора (через2 ч 15 мин) электросопротивление возрастает примерно в .10 раз и составляет 2214 Ом, а коэффициент возрастает в 25 раэ и составляет К = 1,35410 3 м/с.Относительное изменение водопроницаемости пород в профильтровойзоне К по данным измерений электрического сопротивления при работесетчатого Фильтра составляет (при.мер 1.)В - В 962-204К - д 3,7В 204 ра В начальный период Фильтрации, продольный разрез, на Фиг, 2 - вид й на фиг, 1; на фиг, 3 - установка в фазе стабильной фильтрации при завершении прифильтровой зоны, продольный разрез. 5Установка включает фильтрационный лоток 1 и устройство 2 для поддержания напора жидкости, Лоток состоит из двух камер (питающей 3 и грунтовой 4), разделенных сеткой 5, и снаб. жен герметичной крышкой 6, Питающая камера 3 имеет входной патрубок 7, а грунтовая - выходной 8. Для измерения электросопротивления исследуемой среды лоток снабжен набором датчиков 9-12, подсоединенных к источнику 13 тока и омметру 14, Устройство 2состоит иэ двух сообщающихся камер с подводящим воду патрубком 15 и отводящими 16 и 17. Выходной патрубок 17 соединен гибким трубопроводом 18 с входным патрубком 7 питающей камеры 3. При осуществлении способа исследуемый фильтр 19 устанавливают в грунтовой камере, затем в нее загружают породу 20 с предварительно приданными ей электропроводящими свойствами. Устанавливают.на внешней поверхности фильтра и в .прифильтровой зоне датчики 9-12, подключающие к источнику 13 тока и омметру 14. 30 После установки крышки 6 заполняют жидкостью камеру 3 питания, создавая требуемый напор фиксацией устройства 2 на заданной высоте. При незначительном диаметре Фильтра в сравнении З 5 с шириной лотка 1:10 форма лотка не влияет на Формированиефильтоационного потока и прифильтровой эоны. При этом движение Фильтрующейся жидкости к Фильтру идет не 40 только со стороны питающей камеры, ,а через весь массив пористой среды радиально. Одновременно с фильтрацией жидкости через пористую среду (породу и фильтр) осуществляют из" мерение величины электросопротивле ния пористой среды между датчиками в течение всего периода исследования. Регистрацию сопротивления можно осуществлять непрерывно или периодически, В процессе Фильтрации пере мещение частиц породы и изменение структуры прифильтровой зоны 21, В случае соответствия конструкциифильтра грансоставу породы увеличивается пористость зоны и ее прони цаемость, что характеризуется ростом электросопротивления. Чем эффективнее фильтр, тем больше и быстрее растет сопротивление пористой среды, Изменение величины электросопротивления практически прекращается в момент завершения формирования естественного фильтра, При несоответствии фильтра грансоставу породы праисхо,дит кольматация его и прифильтровой эоны, уменьшение проницаемости, уве Относительное изменение проницаемости пород в прифильтровой зоне 3105 б 003 Р й 1 6 0 9 11 78 Составитель А. Кощеевфактор Н. Лазаренко Техред М,Костик КорректорА. ТяскВ ВВВВЕ В В ВЕ ВЕЕВ ВВ ШВВ ВЕЕ Е жВЕЕ 289/ ж,873 Подпи ф ВНИИПИ Росударственного комитета по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб. д. 4/ филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,при работе пройолочного фильтра(пример 2,) составляет" 2214-20 бК -- й 10206 Таким образом, проволочная конструкция фильтра более эффективна ПРИ ЭКСПЛУатаЦИИ В .ДаННОй -ВОДОВМЕЩаВе ющей породе, так как она способствует образованию более высокопроница емого естественного фильта в при-фильтровой зоне за меньший периодвремени.Использование предлагаемого способа для определения эффективнос ти фильтра позволяет по сравнению с известным.снизить трудоемкость процесса исследования за счет однократности операции введения электропроводящего вещества (вместо 5-30 раз по известному) получить информацию . о взаимном влиянии фильтра и,породы в процессе фильтрации и сократить время подбора эффективного фильтра(йримерно в 2 раза),так как,по характеру изменения сопротивления вначальный период фильтрации можнопрогнозировать дальнейшее развитиепроцесса фильтрации снижение электросопротивления свидетельствует обуплотнении пород в прифильтровойзоне кольматации фильтра, т.е,о его непригодности. Кроме того,изобретение повышает точность иссле.дования за счет воэможности измерения электросопротивления пористойсреды на узком участке прифильтровой зоны, в то время как согласноизвестному способу необходимостьизмерения времени фильтрации с достаточной точностью на относительнопротяженном, участке приводит к усредненному результату определенияскорости фильтрации, не соответствующему истиной скорости на участке,непосредственно прилегающем к фильтру, а также исключает загрязнениефильтрационных вод различными веществами.