Способ определения эффективности фильтра

 

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФИЛЬТРА, заключающийся в заполнении профильтрованной зоны пористой средой и измерении электропроводности системы пористая среда фильтрат В процессе фильтрации, отличающийся тем, что, с целью уменьшения трудоемкости и .повышения точности.определения, пористой среде предварительно придают электропроводность и по ее изменению В процессе фильтрации судят об эффективности фильтра. 2. Способ по п. 1, отличающ и и с я . тем, что электропроводность пористой среде придают путем нанесения на ее частшул электропроводя14его материала, нерастворимого (Л В фильтрующейся жидкости.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

П91 (111, 3(59 а 01 N 15 ОЪ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

f10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ( с в ;, ) f

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ.-:...

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬС ГВУ.(21) 3470727/18-25 ,(22) 14.07.82 (46) 23.11.83. Бюл. 9 43 (72) A,Ã.Þäèí, В.И.Воронцов, Г.Б.Шебер и К.A.Èñìàêëoâ (71) Всесоюзный научно-исследователь. ский и проектно-конструкторский институт по осушению месторождений полезных ископаемых,.специальным горным работам, рудничной геологии и маркшейдерскому делу (53) 625.85:620.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 834336, кл. E 21 В 43/08,.1981.

2 ° Авторское свидетельство СССР

9 623140, кл. Cj 01 N 15/08, 1978, 3. Радиоиэотопные методы исследования в инженерной геологии и гидрогеологии, Сб. под ред. Ферронского В.М

M., Атомиздат, 1977, с. 167.-170 (прототип). (54 ) (57 ) 1 . СПОСОБ . ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕК

ТИВНОСТИ ФИЛЬТРА, заключающийся в заполнении профильтрованной эоны пористой средой и измерении электропроводности системы пористая среда фильтрат в процессе фильтрации, отличающийся тем, что, с целью уменьшения трудоемкости и повышения точности. определения, пористой среде предварительно придают элеКтропроводность и по ее изменению в процессе фильтрации судят об эффективности фильтра.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся, тем, что электропроводность пористой .среде придают путем нанесения на ее частицы электропро- I водящего материала, нерастворимого в фильтрующейся жидкости.

1056003

Изобретение относится к гидрогеологии, в частности к исследованию эффективности фильтров в лабораторных условиях.

В современной гидрогеологической практике наиболее эффективным счита- 5 ют фильтр, который имеет наибольший период эксплуатации при сохранении проницаемости н собственной и профильтровой зоне, В процессе фильтрации происходит взаимное влияние 1О фильтра и водовмещающей породы, при водящее к изменению структуры породы в прифильтровой зоне. Наиболее эффективной считается такая конструкция фильтра, которая способствует образованию в прифильтровой зоне естественного фильтра эа счет формирования около отверстий фильтра микрополостей из частиц породы с диаметром, большим чем проходные отверстия фильтра, Поэтому н начальный период фильтра- 2О ции при соответствии фильтра гранулометрическому .составу породы происходит рост проницаемости прифильтроной зоны до стабилизации ее величины в момент завершения форми- 25 рования естественного фильтра.

Известен способ контроля технического состояния фильтра в колонне эксплуатационных труб, заключающийся в измерении и расходе воды на 3О устье скважины и температуры воды н фиксированной точке эксплуатационных труб. По одновременному уменьше.- . нию температуры и расхода судят о снижении проницаемости прифильтровой зоны и фильтра и его эффективности f1), Недостатком известного способа .является невысокая точность вследст.-. вие неравномерного распределения температурных полей в фильтрационном приборе и высокой инерционности температурных изменений, а также необ,ходимость применения нысокочувствительной термоизмеряющей аппаратуры вследствие незначительного перепада 45 температур в фильтрующейся жидкости, Кроме того, способ не позволяет.судить о взаимном влиянии фильтра и породы, о, структурных изменениях в прифильтроной зоне н процессе филь-5Q трации.

Известен также способ определения характеристик процесса фильтрования, включающий введение в фильтрующуюся суспензию ферромагнитных частиц в количестве 0,5-25,0t и непрерывную регистрацию изменения вектора магнитной индукции, по которому судят о перемещении частиц и структурном изменении осадка, а также о скорости фильтрации жидкости через фильтр и об эффективности фильтра (2g .

Недостатком способа является невысокая точность вследствие взаи модействия ферромагнитных частиц с породой, приводящего к искажению 65 картины фильтрации и измеряемых фильтрационных характеристик

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения эффективности фильтра,. заключающийся в заполнении прифильтровой зоны пористой средой и измерении электропроводности системы пористая среда — фильтрат введении в фильтрующуюся жидкость электропронодящих веществ, например водорастворимых солей, измерении времени изменения электропроводности фильтрующейся среды в фиксированных точыах пористой среды, находящихся на сравнительно большом расстоянии друг от друга. Зная длину исследуемого участка пористой среды между фиксированными точками и время фильтрации электролита между ними, рассчитывают усредненную скорость фильтрации, по которой судят об усредненной проницаемости пористой среды на этом участке. Для оценки эффективности фильтра, т,е, для определения изменения его пропорциональности во времени, потребуется многократное повторение описанных операций с периодичностью

5-30 мин в течение всего испытательного периода, продолжительность которого может колебаться от 2-3 ч до нескольких месяцев f3) .

Недостатком способа является большая трудоемкость вследствие многократности операции введения электропроводящих веществ, невысокая точ ность вследствие адсорбции.солей на частицах пористой среды. Кроме того, способ не позволяет судить о структурных изменениях н прифильтроной зоне и взаимном влиянии фильтра и упористой среды вследствие малой тол-. щины естественного фильтра, размеры которого не позволяют осуществить с необходимой точностью фиксацию времени фильтрации на столь малом отрезке ее пути.

Целью изобретения является уменьшение трудоемкости и повышение точности способа определения эффективности фильтра,.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения эффективности фильтра, заключающемуся в заполнении фильтровой зоны пористой средой и измерении электропроводности системы пористая среда .фильтрат в процессе фильтрации, пористой среде предварительно придаю электропронодность и по ее изменению в процессе фильтрации судят об эффективности фильтра.

Электропроводность пористой среде придают путем нанесения на ее частицы электропроводящего нерастворимого в фильтрующейся жидкости материала, 1

На фиг..1 изображена устанонка для определения эффективности филы1056003 личение удельной поверхности прифильтровой зоны, что характеризуется снижением электросопротивления во времени..

Пример 1. Для придания электропроводящих свойств пористой среде — песку — его обезжиривают ацетоном, обрабатывают раствором . клеющего вещества (10%-ным раствором хлорина); перемешивают с мелкодисперсным порошком киноуглей типа

КП-90, смесь подвергают вибрации в течение 20-30 мин, при кото15ой уголь равномерно покрывает поверхность частиц породы, избыток угля смывают струей воды. В фильтрационный лоток

1 длиной 1100 мм, шириной 650 мм и высотой 500 мм устанавливают фильтр

19 сетчатого типа диаметром 50 мм, высотой 450 мм с размером отверстий

2 мм, загружают в лоток песок, обработанный описанным способом, с размером частиц d = 4 мм и,коэФФициентом фильтрации K = 1,4 ° 10 м/с.

Датчики из медной проволоки с посеребренной поверхностью размещают: датчик 9 - на внешней поверхности фильтра, а датчики 10-12 погружают в песок в ряд на расстоянии

3 см друг от друга.

Заполняют водой камеру 3 питания.

Датчики подключают к источнику тока и омметру и регистрируют величину элект-!

Росопротивления с начала фильтрации воды с периодичностью 2 мин до момента его стабилизации.

Начальное сопротивление на участке пористой среды между датчиками

9 и 10 составляет R< =204 Ом, конечное сопротивление (при стабилизации

его величины через 2,5 ч) - R<=

962 Ом, при этом коэффициент фильтра ции увеличивается почти в 4 раза и достигает К = 5,4 ° 10 м/с.

Пример 2. При аналогичном исследовании фильтра проволочного типа с шириной щели 2 мм электросопротивление участка фильтр-,порода (Между датчиками 9 и 10) составляет

206 Ом в начальный период, а при стабилизации показаний прибора (через

2 ч 15 мин) электросопротивление возрастает. примерно в .10 раз и составляет 2214 Ом, а коэффициент возрастает в 25 раэ и составляет К = 1,35 .10 3 м с.

Относительное изменение водопроницаемости пород в профильтровой зоне К по данным измерений электрического сопротивления при раббте сетчатого фильтра составляет (при.мер 1.)

Rq — Rg 962-204

К вЂ” 3,7

Н 204 ра В начальный период фильтрации, продольный разрез, на фиг, 2 — вид A на фиг. 1; на фиг, 3 — установка в фазе стабильной фильтрации при завершении прифильтровой зоны, продольный разрез. 5

Установка 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-fo. 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 2 состоит иэ двух сообщающихся камер с подводящим воду патрубком 15 и отво-. дящими 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 незначи. тельном диаметре фильтра в сравнении 35 с шириной лотка 1:10 форма лотка не влияет на формирование фильтрационного 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 фильтра цией жидкости через пористую среду (породу и фильтр) осуществляют измерение величины электросопротивле- 4> ния пористой среды между датчиками в течение всего периода исследования. Регистрацию сопротивления можно осуществлять непрерывно или периодически. В процессе фильтрации пере- 50 мещение частиц породы и изменение структуры прифильтровой зоны 21. В случае. соответствия конструкции ° фильтра грансоставу породы увеличивается пористость зоны и ее прони- 5 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- 6S

Относительное изменение проницаемости пород в прифильтровой зоне J

3 105б003

gg 1 fg

0 ф 11 72. ба. 2

Составитель A. Кощеев

Редактор Н. Лазаренко Техред М„Костик . КорректорА. Тяско

Подписное

Заказ 9289/33

Тираж 873 ВНИИПИ Росударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 при работе пройолочного фильтра (пример 2.) составляет

" "" 2214-20б.

К -"--"---"- Ф 10

206

Таким образом, проволочная конструкция фильтра более эффективна при эксплуатации в .данной -водовмещающей породе, так как она способствует образованию более высокопроница- f0 емого естественного фильта в при- фильтровой зоне за меньший период времени.

Использование предлагаемого. способа для определения эффективиос- fs 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 B начальный период фильтрации можно прогнозировать дальнейшее развитие процесса фильтрации снижение электросопротивления свидетельствует об уплотнении пород в прифильтровой зоне,, кольматации фильтра, т.е. о его непригодности. Кроме того, изобретение повышает точность исследования за счет воэможности измерения электросопротивления порнстой среды на узком участке прифильтровой зоны, в то время как согласно известному способу необходимость измерения времени фильтрации с достаточной точностью на относительно протяженном. участке приводит к усредненному результату определения скорости фильтрации, не соответствующему истиной скорости на участке, непосредственно прилегающем к фильтру, а также исключает загрязнение фильтрационных вод различными веществами.