Колматиране на филтри за кладенци и методи за възстановяване на производителността на кладенци"

Ефективната експлоатация на водохващанията за подземни води при наличие на колматни процеси е възможна само при условие на задължителни оздравителни мерки. Основната цел на ремонтно-възстановителните работи е поддържането на стабилна работа на водовземните съоръжения. Успехът на тези работи се осигурява от разумния избор на периода на основен ремонт. С нарастването му се усложнява технологията за обработка на водоприемни съоръжения и се увеличава цената му [7,6].

Основната задача на работата по възстановяване на производителността на водни кладенци, оборудвани с филтри, е да се отстранят запушващите отлагания от филтъра и от зоната около филтъра. В този случай основната трудност се състои в отстраняването на свързващия агент от външната повърхност на филтъра и чакъла (водоносни скали). Решението на този проблем се постига чрез разтваряне на мостови отлагания, когато реагент се подава в дънната зона на кладенеца или чрез такова разрушаване на мостовия агент и замърсяващия цимент, при което размерът на получените мостови частици става по-малък от размера на порите на чакълния пакет и те се отстраняват по време на последващо изпомпване или едновременно с импулсно изпомпване [7].

Следователно, ако изключим методите за почистване на вътрешната повърхност на филтъра, тогава по естеството на въздействието върху филтъра и околофилтърната зона могат да се разграничат две основни групи методи: реагент и импулс. Първата група от тези методи е предназначена за разтваряне на свързващия агент, а задачата на технологичното изследване е да избере вида на реагента, неговото количество, да обоснове рационална технология за пречистване в зависимост от хидрогеоложките условия и дизайна на кладенеца, надежден метод за наблюдение на хода на обработката и критерий за оценка на нейното завършване.

Комбинацията от импулсни и реактивни методи е предназначена да осигурипо-голяма ефективност поради създаването на по-равномерна водопропускливост на скалите във филтърната зона по вертикала и развита повърхност на мостовия агент при импулсно действие, което осигурява интензивно и перфектно разтваряне на интерстициалния цимент.

Импулсните методи се основават на въздействието върху запушващите образувания на ударни вълни и създадени от тях високоскоростни хидродинамични потоци. Арсеналът от технически средства, способни да създадат хидравличен импулсен ефект върху филтърната част на кладенеца, е широк. Те включват: експлозия на торпедо на детониращ кабел TNT (TDSH), експлозия на газова смес, пневмоимпулс, електрически разряд с високо напрежение и др. Вибрацията и ултразвукът могат да бъдат източник на еластични хидродинамични ефекти [1].

При различни методи за създаване на воден чук, неговият физически ефект върху филтъра е почти същият. Използването на метод на електрохидравлична регенерация (метод EG), например, позволява да се създаде ударна вълна във филтърната част на кладенеца, която удря от изпускателния канал със скорост, надвишаваща скоростта на звука. С увеличаване на разстоянието от искрова междина, основните параметри на ударната вълна (налягане, скорост и т.н.) намаляват. Продуктите на колматацията се разрушават и разпръскват под действието на ударна вълна и хидродинамичен поток, образуван във водната среда. Импулсното въздействие на ударната вълна в кладенеца може значително да се увеличи поради отразяването му от твърдите участъци на вътрешната повърхност на филтъра. в резултат на дифракция и взаимодействие на отразени ударни вълни, по-ефективно унищожаване на прерастналия цимент става както директно върху повърхността на филтъра, така и в зоната около филтъра [1].

Напоследък бяха предложени редица импулсни методи, където като енергиен носителсе използват газообразни експлозиви. Газодинамична инсталация, базирана на водород, е обещаваща. Използването на водород като енергиен носител, който се получава заедно с окислител директно във филтърната зона поради водна електролиза, позволява да се осигури многократно използване на инсталацията, без да се повдига за презареждане. Изгарянето на сместа води до получаване на първоначалните реакционни продукти в предишния им обем, което в допълнение към хидроимпулсния ефект създава ефект на вторична имплозия [1].

Използването на импулсни методи за регенерация осигурява сравнително пълно механично унищожаване на запушващите утайки и тяхното частично отстраняване. Неотстранените частици от разрушени образувания са катализатор за процеса на колматиране (по-специално поради способността на железните хидроксиди да адсорбират различни елементи). Следователно процесът на "стареене" на водни кладенци, обработени с хидроимпулсни методи, протича много по-интензивно от този на нови водоприемни конструкции или възстановени чрез реагентни методи.

Структурата и естеството на отлаганията на циментирани скали в зоната на инсталиране на филтри потвърждават, че всички механични и хидромеханични методи за почистване на филтри през сондажа не могат да премахнат утайките на външната му повърхност и в зоната на съседните скали. Използването на експлозивен метод също е неефективно, тъй като циментираните зони се напукват по време на експлозията, образуват се микропукнатини, без да се нарушава връзката между химическите утайки и скалните частици [2].

Най-ефективен в такива случаи е ефектът на химическите реагенти върху запушени филтри и околофилтърни зони и по-специално солна, оцетна, сулфаминова киселина, както и полифосфати или техните смеси с различни добавки.

Методи за лечение с киселина. Избор на киселинен методобработката на кладенеца зависи от конструкцията на филтрите, химичния състав на утайките и т.н. В момента се използват два основни метода: киселинна баня и изстискване на киселина зад филтърната верига със сгъстен въздух. Методът на киселинната баня се състои в това, че в кладенеца през тръбите се излива реагент, който под въздействието на процеси с висока плътност и дифузия прониква във филтърната верига и разтваря утайките. При този метод на обработка е необходимо да се вземе предвид диаметърът на филтъра, неговата дължина и размерът на зоната на свързване. Методът за изстискване на киселината със сгъстен въздух е по-ефективен от киселинната баня, тъй като киселината се доставя в резервоара под налягането на сгъстен въздух, подаван от компресора. След впръскване на въздух компресорът се изключва и разтворът, изстискан от веригата, се връща във филтъра на кладенеца, където, смесвайки се с киселина, която не е влязла в реакцията, увеличава концентрацията си. Интервалът между циклите за изстискване на киселината от веригата се приема за 5–10 минути [2].

За почистване на филтрите като основен разтворител се използва техническа солна киселина, под въздействието на която солите стават разтворими съгласно следните уравнения:

Fe(OH)3 + 3HCl = FeCl3 + 3 H2O (2.1)
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 (2.2)
MgCO3 + 2HCl = MgCl2 + H2O + CO2 (2.3)
FeCO3 + 2HCl = FeCl2 + H2O + CO2 (2.4)
FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S (2,5)
CuS + 2HCl = CuCl2 + H2S (2.6)

Разтворените продукти и газове, образувани в резултат на тези реакции, се отстраняват от кладенеца при последващо изпомпване. За измиване на филтрите се използва техническа солна киселина с концентрация от 18 до 35,2%.

Когато кладенците се третират със солна киселина и железните съединения се разтворят, солната киселина се неутрализира. Когато концентрацията вразтвор на водородни йони pH

Необходимо е да се третират кладенци със солна киселина в съответствие с правилата за безопасност, тъй като неспазването им може да доведе до тежко отравяне. Отравяне може да възникне не само поради вдишване на пари на солна киселина, но и под въздействието на други газове, по-специално сероводород, който може да се отдели от водата, когато сулфидните съединения се разтварят по време на обработката на кладенци със солна киселина. Солната киселина е отровна течност. Контактът с концентрирана киселина върху кожата причинява изгаряния, а вдишването на нейните пари причинява задушаване и отравяне. Всички връзки в електрическата схема трябва да са херметични. Тръбата за изпускане на въздух и газове от кладенеца трябва да бъде отведена към подветрената страна. Киселината за залива трябва да се приготвя от работници, облечени в специални гумени или вълнени костюми, гумени ботуши, ръкавици и противогази [2].

обработка с полифосфати. Ефектът на разтваряне на солната киселина върху утайките често е придружен от отделяне на газове H2S и CO2, които изискват строги правила за безопасност. Чакълът може да се разтвори под действието на киселини, което ще доведе до неговото потъване и ще причини пясък на кладенеца. Големи неудобства са свързани и с транспортирането и съхранението на солната киселина. Горните причини доведоха до необходимостта от търсене на други химически реагенти. За тази цел се използват два вида соли на фосфорната киселина за регенериране на кладенци: натриев хексаметафосфат Na2[Na4 (PO3)6] и натриев триполифосфат Na5 P3 O10. Въздействието на тези соли върху железните и карбонатните съединения е представено чрез следните уравнения [2]:

Na2[Na4 (PO3)6] + Fe(OH)3 = Na2[NaFe(PO3)6] + 3NaOH (2.7)
Na2[Na4 (PO3)6] + 2FeCO3 = Na2[Fe2(PO3)6] + 3Na2CO3(2,8)
Na2[Na4 (PO3)6] + 2CaCO3 = Na2[Ca2 (PO3)6] + 3Na2CO3 (2,9)
3Na5 P3 O10 + 5Fe(OH)3 = Fe5(P3O10)3 + 15NaOH (2.10)
3Na5 Р3 О10 + 5СаСО3 = Са5 (Р3О10) 2 + 5Na2СО3 (2.11)
3Na5 Р3 О10 + 5 FeСО3 = Fe5 (Р3О10) 2 + 5 Na2СО3 (2.12)

За възстановяване на дебита на кладенеца, полифосфатите могат да се използват по-успешно по два начина: като монореагент и като добавка към солна киселина за стабилизиране, предотвратявайки утаяването на желязо по време на киселинни обработки.

При съдържание на 7% триполифосфат във воден разтвор се разтварят до 32% от железния колматант и максималната концентрация на натриев триполифосфат е в диапазона 8–12%. Натриевият триполифосфат е бял прах, силно разтворим във вода и киселини. Разтворът на триполифосфат може да се приготви както на повърхността, така и директно в кладенеца.