CN112647902A - 一种地浸采铀钻井过滤器及成井方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铀矿床开采技术领域，具体涉及一种地浸采铀钻井过滤器及成井方法。一种地浸采铀钻井过滤器，包括过滤器模块4、裸孔封隔模块2；过滤器模块4包括外护管9、砾石层10、环形外骨架过滤器11、过滤管12及管箍A13；裸孔封隔模块2有N块，N≥2；每块裸孔封隔模块2的结构相同，分别包括连接管箍B14，膨胀橡胶圈15，内支撑管16。本发明与填砾式钻井结构相比，减少了扫孔、冲孔等不必要砾石层长度，实现浸出剂渗流范围精准控制，获得理想铀浓度和流量的浸出液；与切割建造过滤器成井工艺相比，一次成井，不需要后续钻机配合；可一次成井建造多层过滤器，套管内下矿层间位置下放封隔器后可实现多层矿采用不同浸出工艺协同开采。

Description

一种地浸采铀钻井过滤器及成井方法
技术领域
本发明属于铀矿床开采技术领域，具体涉及一种地浸采铀钻井过滤器及成井方法。
背景技术
钻井工程是地浸铀矿床开采的主要手段，设计合理、抽注液量适中是地浸矿山稳定连续生产运行的保证。国内地浸采铀矿山采用的钻井结构主要为填砾式一次性成建井工艺模式。其中，井管自下而上包括沉砂管、过滤器、井管及井口装置，井管之间采用管箍连接，过滤器一般采用过滤管外套环形外骨架。成建井工艺步骤为钻进、测井、过滤器设计、扫孔、套管安装、填砾、注浆以及洗孔等8个主要工序组成。
填砾式结构钻井在抽注过程中，因为砾石层渗透性远远大于矿层，过滤器实际上仅起到混合器的作用，决定渗流范围的是砾石层长度，即垂向水力断面高度。上述工序中扫孔、冲孔和过滤器设计均大大延长了砾石层长度，使得渗流范围增大，既浪费了浸出剂，降低了浸出液铀浓度，又增加了运行成本。
为解决上述问题，目前采用二次成井成建井工艺，井管自下而上包括沉砂管、井管及井口装置，井管之间采用管箍连接，下入套管全孔逆向注水泥浆后采用切割矿层段、射孔等打开渗透通道，之后下入内置过滤器成井。
切割建造过滤器钻井结构优点在于统筹考虑过滤器位置避免安装错位，以及形成适合垂向水力断面高度，但缺点是切割需要钻机配合，且需要下放内置过滤器，工艺复杂难度大，成本较高。
为实现一次成井，降低施工难度，且实现浸出剂渗流范围精准控制，获得理想铀浓度和流量的浸出液，亟需研制一种可以解决上述问题的下地浸采铀钻井过滤器及成井方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种地浸采铀钻井过滤器及成井方法，从而克服填砾式钻井结构渗流范围无法精准控制及切割建造过滤器钻井结构需要二次成井的不足。
一种地浸采铀钻井过滤器，包括过滤器模块4、裸孔封隔模块2；
过滤器模块4包括外护管9、砾石层10、环形外骨架过滤器11、过滤管12及管箍A13；
过滤管12两端与管箍A13通过螺纹连接；
过滤管12外部安放环形外骨架过滤器11；
外护管9放置在管箍A13限位槽上；
在外护管9及环形外骨架过滤器11之间设置砾石层10；
外护管9表面均布1～2mm过水割缝；
过滤管12表面均布直径为8～5mm通孔，两端均设置外螺纹；
管箍A13两端均设置内螺纹，外径设置限位槽；
裸孔封隔模块2有N块，N≥2；每块裸孔封隔模块2的结构相同，分别包括连接管箍B14，膨胀橡胶圈15，内支撑管16；
内支撑管16两端与管箍B14通过螺纹连接；
在内支撑管16上安放膨胀橡胶圈15；
连接管箍B14两端均设置内螺纹；
膨胀橡胶圈15为环状膨胀橡胶，内径与内支撑管16外径一致；
内支撑管16两端均设置外螺纹，与连接管箍B14内螺纹尺寸匹配。
进一步的，如上所述的一种地浸采铀钻井过滤器，外护管9材质为碳钢、不锈钢之一；过滤管12材质为碳钢、不锈钢之一；管箍A13材质为碳钢、不锈钢之一；连接管箍B14材质为碳钢、不锈钢之一；内支撑管16材质为碳钢、不锈钢之一。
进一步的，如上所述的一种地浸采铀钻井过滤器，砾石层10充填厚度为2～5mm的砾石。
进一步的，如上所述的一种地浸采铀钻井过滤器，管箍A13两端均设置的内螺纹与过滤管12两端均置的外螺纹匹配；外径设置的限位槽高度与外护管9的厚度一致。
进一步的，如上所述的一种地浸采铀钻井过滤器，过滤器模块4根据地浸钻孔长度分设为多段，每段之间通过转接头3连接。
一种使用如上所述的地浸采铀钻井过滤器的地浸采铀钻井成井方法包括以下步骤：
S1：地浸钻孔裸孔测井后，根据具体成矿情况设计裸孔封隔模块2、过滤器模块4、沉砂管1及套管7的长度；
S2：组装过滤器模块4：过滤管12在一端与管箍A14的一端连接，外护管9放置在管箍A13限位槽上，在外护管9及环形外骨架过滤器11之间设置砾石层10，充填厚度为2～5mm的砾石；再将过滤管12另一端与管箍A14的另一端连接，形成完整的；
S3：组装裸孔封隔模块2：将内支撑管16一端与管箍B14一端通过螺纹连接；之后在内支撑管16上安放膨胀橡胶圈15；再将内支撑管16另一端与管箍B14另一端通过螺纹连接，形成完整裸孔封隔模块2；
S4：依次连接下放沉砂管1、第一块裸孔封隔模块、过滤器模块4、第二块裸孔封隔模块、套管7至井口；
S5：下放到位后过滤器模块4与矿层吻合，设定时间后裸孔封隔模块2遇水膨胀后与地浸钻孔的孔壁贴合；
S6：在套管7位于第一块裸孔封隔模块的上部与地浸钻孔的孔壁之间填充设定高度的细砂5，防止固井水泥净浆下渗；
S7：注入水泥净浆至井口，形成水泥环6，完成固井。
进一步的，如上所述的一种地浸采铀钻井成井方法，步骤S5中，设定时间为48～72小时；步骤S6中，设定高度为1～2m。
进一步的，如上所述的一种地浸采铀钻井成井方法，对于M个含矿含水层情况，M＞1，增加过滤器模块4和裸孔封隔模块2的数量，实现一个钻井同时或错时分别采用不同地浸工艺开采多个含矿含水层。
本发明的显著效果在于：
与填砾式钻井结构相比，减少了扫孔、冲孔等不必要砾石层长度，形成适合垂向水力断面高度，实现浸出剂渗流范围精准控制，节省浸出剂，获得理想铀浓度和流量的浸出液；
与切割建造过滤器成井工艺相比，一次成井，不需要后续钻机配合，工艺难度小，成本低，且不需要下放内置过滤器；
可一次成井建造多层过滤器，套管内下矿层间位置下放封隔器后可实现多层矿采用不同浸出工艺协同开采。
附图说明
图1为单层过滤器及成井方法示意图。
图2为多层过滤器及成井方法示意图。
图3为过滤器模块主视半剖图。
图4为过滤器模块三维装配层剖示意图
图5为裸孔封隔模块主视半剖图。
其中，1.沉砂管，2.裸孔封隔模块，3.转接头，4.过滤器模块，5.细砂，6.水泥环，7.套管，8.矿层，9.外护管，10.砾石层，11.环形外骨架过滤器，12.过滤管，13.连接管箍A，14.连接管箍B，15.膨胀橡胶圈，16.内支撑管。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明所述的技术方案作进一步详细说明。
一种地浸采铀钻井过滤器，包括过滤器模块4、裸孔封隔模块2；
如图3和图4所示，过滤器模块4包括外护管9、砾石层10、环形外骨架过滤器11、过滤管12及管箍A13；
过滤管12两端与管箍A13通过螺纹连接；
过滤管12外部安放环形外骨架过滤器11；
外护管9放置在管箍A13限位槽上；
在外护管9及环形外骨架过滤器11之间设置砾石层10；
外护管9表面均布1～2mm过水割缝；
过滤管12表面均布直径为8～5mm通孔，两端均设置外螺纹；
管箍A13两端均设置内螺纹，外径设置限位槽；
裸孔封隔模块2有N块，N≥2；每块裸孔封隔模块2的结构相同，分别包括如图5所示的连接管箍B14，膨胀橡胶圈15，内支撑管16；
内支撑管16两端与管箍B14通过螺纹连接；
在内支撑管16上安放膨胀橡胶圈15；
连接管箍B14两端均设置内螺纹；
膨胀橡胶圈15为环状膨胀橡胶，内径与内支撑管16外径一致；
内支撑管16两端均设置外螺纹，与连接管箍B14内螺纹尺寸匹配。
外护管9材质为碳钢、不锈钢之一；过滤管12材质为碳钢、不锈钢之一；管箍A13材质为碳钢、不锈钢之一；连接管箍B14材质为碳钢、不锈钢之一；内支撑管16材质为碳钢、不锈钢之一；砾石层10充填厚度为2～5mm的砾石；管箍A13两端均设置的内螺纹与过滤管12两端均置的外螺纹匹配；外径设置的限位槽高度与外护管9的厚度一致。
过滤器模块4根据地浸钻孔长度可以分设为多段，每段之间通过转接头3连接。
一种使用地浸采铀钻井过滤器的地浸采铀钻井成井方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：地浸钻孔裸孔测井后，根据具体成矿情况设计裸孔封隔模块2、过滤器模块4、沉砂管1及套管7的长度；
S2：组装过滤器模块4：过滤管12在一端与管箍A14的一端连接，外护管9放置在管箍A13限位槽上，在外护管9及环形外骨架过滤器11之间设置砾石层10，充填厚度为2～5mm的砾石；再将过滤管12另一端与管箍A14的另一端连接，形成完整的；
S3：组装裸孔封隔模块2：将内支撑管16一端与管箍B14一端通过螺纹连接；之后在内支撑管16上安放膨胀橡胶圈15；再将内支撑管16另一端与管箍B14另一端通过螺纹连接，形成完整裸孔封隔模块2；
S4：依次连接下放沉砂管1、第一块裸孔封隔模块、过滤器模块4、第二块裸孔封隔模块、套管7至井口；
S5：下放到位后过滤器模块4与矿层吻合，设定时间后裸孔封隔模块2遇水膨胀后与地浸钻孔的孔壁贴合；
S6：在套管7位于第一块裸孔封隔模块的上部与地浸钻孔的孔壁之间填充设定高度的细砂5，防止固井水泥净浆下渗；
S7：注入水泥净浆至井口，形成水泥环6，完成固井。
作为本实施例的优化技术特征：步骤S5中，设定时间为48～72小时；步骤S6中，设定高度为1～2m。
对于M个含矿含水层情况，M＞1，增加过滤器模块4和裸孔封隔模块2的数量，实现一个钻井同时或错时分别采用不同地浸工艺开采多个含矿含水层，具体如图2所示。

Claims (10)

1.一种地浸采铀钻井过滤器，其特征在于：包括过滤器模块(4)、裸孔封隔模块(2)；
过滤器模块(4)包括外护管(9)、砾石层(10)、环形外骨架过滤器(11)、过滤管(12)及管箍A(13)；
过滤管(12)两端与管箍A(13)通过螺纹连接；
过滤管(12)外部安放环形外骨架过滤器(11)；
外护管(9)放置在管箍A(13)限位槽上；
在外护管(9)及环形外骨架过滤器(11)之间设置砾石层(10)；
外护管(9)表面均布1～2mm过水割缝；
过滤管(12)表面均布直径为8～5mm通孔，两端均设置外螺纹；
管箍A(13)两端均设置内螺纹，外径设置限位槽；
裸孔封隔模块(2)有N块，N≥2；每块裸孔封隔模块(2)的结构相同，分别包括连接管箍B(14)，膨胀橡胶圈(15)，内支撑管(16)；
内支撑管(16)两端与管箍B(14)通过螺纹连接；
在内支撑管(16)上安放膨胀橡胶圈(15)；
连接管箍B(14)两端均设置内螺纹；
膨胀橡胶圈(15)为环状膨胀橡胶，内径与内支撑管(16)外径一致；
内支撑管(16)两端均设置外螺纹，与连接管箍B(14)内螺纹尺寸匹配。
2.如权利要求1所述的一种地浸采铀钻井过滤器，其特征在于：外护管(9)材质为碳钢、不锈钢之一；过滤管(12)材质为碳钢、不锈钢之一；管箍A(13)材质为碳钢、不锈钢之一；连接管箍B(14)材质为碳钢、不锈钢之一；内支撑管(16)材质为碳钢、不锈钢之一。
3.如权利要求1所述的一种地浸采铀钻井过滤器，其特征在于：砾石层(10)充填厚度为2～5mm的砾石。
4.如权利要求1所述的一种地浸采铀钻井过滤器，其特征在于：管箍A(13)两端均设置的内螺纹与过滤管(12)两端均置的外螺纹匹配；外径设置的限位槽高度与外护管(9)的厚度一致。
5.如权利要求1所述的一种地浸采铀钻井过滤器，其特征在于：外护管(9)材质为碳钢、不锈钢之一；过滤管(12)材质为碳钢、不锈钢之一；管箍A(13)材质为碳钢、不锈钢之一；连接管箍B(14)材质为碳钢、不锈钢之一；内支撑管(16)材质为碳钢、不锈钢之一；砾石层(10)充填厚度为2～5mm的砾石；管箍A(13)两端均设置的内螺纹与过滤管(12)两端均置的外螺纹匹配；外径设置的限位槽高度与外护管(9)的厚度一致。
6.如权利要求5所述的一种地浸采铀钻井过滤器，其特征在于：过滤器模块(4)根据地浸钻孔长度分设为多段，每段之间通过转接头(3)连接。
7.一种使用如权利要求1-6所述的地浸采铀钻井过滤器的地浸采铀钻井成井方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：地浸钻孔裸孔测井后，根据具体成矿情况设计裸孔封隔模块(2)、过滤器模块(4)、沉砂管(1)及套管(7)的长度；
S2：组装过滤器模块(4)：过滤管(12)在一端与管箍A(14)的一端连接，外护管(9)放置在管箍A(13)限位槽上，在外护管(9)及环形外骨架过滤器(11)之间设置砾石层(10)，充填厚度为2～5mm的砾石；再将过滤管(12)另一端与管箍A(14)的另一端连接，形成完整的；
S3：组装裸孔封隔模块(2)：将内支撑管(16)一端与管箍B(14)一端通过螺纹连接；之后在内支撑管(16)上安放膨胀橡胶圈(15)；再将内支撑管(16)另一端与管箍B(14)另一端通过螺纹连接，形成完整裸孔封隔模块(2)；
S4：依次连接下放沉砂管(1)、第一块裸孔封隔模块、过滤器模块(4)、第二块裸孔封隔模块、套管(7)至井口；
S5：下放到位后过滤器模块(4)与矿层吻合，设定时间后裸孔封隔模块(2)遇水膨胀后与地浸钻孔的孔壁贴合；
S6：在套管(7)位于第一块裸孔封隔模块的上部与地浸钻孔的孔壁之间填充设定高度的细砂(5)，防止固井水泥净浆下渗；
S7：注入水泥净浆至井口，形成水泥环(6)，完成固井。
8.如权利要求7所述的一种地浸采铀钻井成井方法，其特征在于：步骤S5中，设定时间为48～72小时；步骤S6中，设定高度为1～2m。
9.如权利要求7所述的一种地浸采铀钻井成井方法，其特征在于：对于M个含矿含水层情况，M＞1，增加过滤器模块(4)和裸孔封隔模块(2)的数量，实现一个钻井同时或错时分别采用不同地浸工艺开采多个含矿含水层。
10.如权利要求7所述的一种地浸采铀钻井成井方法，其特征在于：步骤S5中，设定时间为48～72小时；步骤S6中，设定高度为1～2m；对于M个含矿含水层情况，M＞1，增加过滤器模块(4)和裸孔封隔模块(2)的数量，实现一个钻井同时或错时分别采用不同地浸工艺开采多个含矿含水层。
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