CN115075797A - 一种高渗透砂岩铀/铜矿地浸开采的井距确定方法及系统 - Google Patents
一种高渗透砂岩铀/铜矿地浸开采的井距确定方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种高渗透砂岩铀/铜矿地浸开采的井距确定方法及系统，方法包括：构建开采区域的砂岩储层三维地质模型，构建砂岩储层空间离散的体元模型、岩性模型和品位模型，并根据三种模型得到融合空间模型；按照初始井距在融合空间模型添加钻井工程，根据开采区域矿体位置和厚度，布设抽出井和注入井过滤器参数；对注入井和抽出井进行溶质颗粒运移模拟计算，并计算井距相关参数；基于融合空间模型，得到当前井距，继续进行溶质颗粒运移模拟计算，直至当前井距超过设定阈值，根据多组井距相关参数绘制关系曲线以确定最优井距。本发明高渗透砂岩铀/铜矿地浸开采过程井距优化设计，能够提高浸出剂利用效率、减少浸出剂稀释和节约钻孔投资。
Description
技术领域
本发明涉及矿石开采技术领域，特别是涉及一种高渗透砂岩铀/铜矿地浸开采的井距确定方法及系统。
背景技术
砂岩型铀矿地浸采铀工艺已成为当前国内天然铀采冶的主流生产工艺，截至2021年底，地浸产能已占国内天然铀总产能的90％以上。我国地浸采铀工艺经过30多年的发展，地浸采铀技术不断完善，但对于地浸采铀井网优化布置的研究甚少。
在地浸采铀中，井网布置是指砂岩铀矿开拓采区内钻井的排列方式(主要有行列式和网格式)和井间距大小。井网在地浸采铀生产中占有相当重要的地位，它的选择和布置在很大程度上决定着地浸铀矿山的生产规模、开采年限以及地浸矿山企业的经济效益。我国地浸采铀多年以来，不论砂岩型铀矿的渗透性大小，井距一般以25～35m为主，如松辽盆地某铀矿，含矿含水层渗透系数K＝0.025～0.233m/d，平均0.10m/d，含矿层平均厚度为35m,矿体厚度与含矿层厚度之比为1：4.5，井距有30m、35m两种；二连盆地某铀矿，含矿层K＝2.9～9.5m/d，部分区域达13m/d，平均7m/d，含矿层平均厚度60m，矿体厚度与含矿层厚度之比为1：10，井距有27m、30m、35m三种；伊犁盆地某铀矿，含矿层K＝0.32～0.37m/d，平均0.35m/d，含矿层平均厚度12.6m，矿体厚度与含矿层厚度之比为1：3，井距有25m、27m、30m三种。井距的确定一般依靠室内长距离浸出试验、现场条件试验和以往采区开采经验，并无严谨的数学论证。
石油开采方面，关于井网密度和极限井距的研究众多，但油田开发期一般都比较长(15～40年)，开采初期井距较大(500～1500m)，开采后期可能会采取加密井网的措施；对于低渗透油田，建立了基于低渗透特征的极限井距确定方法，以注采井之间的临界驱动压力、渗透率、地层压力、油层有效厚度、粘度等参数描述的极限井距计算模型，可计算出不同注采压差条件下，不同渗透率储层的极限井距。地浸采铀过程不仅涉及流体在多孔介质中的渗流，还涉及浸出剂流动过程中的化学溶解-迁移-再沉积等过程，从砂岩储层的渗透性、采铀过程、开采年限、经济性等方面，均有别于石油开采，石油方面的极限井距确定方法不适应于地浸砂岩铀矿开发。
地浸采铀过程中，不同的井距，矿体浸出效果差异很大：井距过大，注入的浸出剂影响范围大，作用于非矿层矿物的无用消耗大，铀资源难以充分利用，最终回采率低；井距缩小，注入的浸出剂大部分能被抽出井回收，浸出速度快，浸采周期缩短，但钻孔投资大，经济性又难以保证。岩性岩相的发育规律、矿体形态和走向、规模和埋藏深度、矿体厚度和含矿层厚度、含矿层的渗透性强弱和富水性等，矿石的可浸性、生产过程的抽注液能力、矿山企业生产规模及经济投资等都影响井距选择。一般而言，在井距设计方面，矿体厚度大，矿砂比大，井距可以加大，反之则宜较小井距；从钻孔控矿面积和矿体开采投资角度出发，应取较大值，从浸出剂覆盖率和有效溶浸面积出发，应取较小值。因此，不同类型的砂岩铀矿床的合理井距设计，是一个相对复杂的优化求解问题。
针对上述问题，以当前地浸采铀技术开发高渗透砂岩铀矿，存在“两高两低”问题，即钻孔投资成本高、生产期间动力消耗高，浸出剂有效利用率低、采区浸出液铀浓度低等问题，而解决“两高两低”问题，最直接的技术措施就是优化开采井距。因此，亟需一种高渗透砂岩铀矿地浸开采的井距确定方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种高渗透砂岩铀/铜矿地浸开采的井距确定方法及系统，能够减少浸出剂稀释、提高浸出剂利用率和节约矿体开发的钻孔投资。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种高渗透砂岩铀/铜矿地浸开采的井距确定方法，所述方法包括：
获取砂岩型矿床的钻孔数据，并基于所述钻孔数据，构建目标开采区域的砂岩储层精细化三维地质模型；所述钻孔数据包括钻井坐标、钻井深度、矿体岩性划分信息和矿体品位信息；
将目标开采区域在三维空间上离散为规则长方体集合，建立砂岩储层空间离散的体元模型；在所述砂岩储层精细化三维地质模型的约束下设置各规则长方体的岩性，确定砂岩储层的岩性模型；根据各所述规则长方体的岩性，确定各规则长方体的铀/铜品位，构建砂岩储层空间上铀/铜的品位模型；
对所述体元模型、所述岩性模型和所述品位模型进行融合，得到包含砂岩储层多源信息的融合空间模型；
根据矿体厚度与含矿层厚度的比值、砂岩储层的渗透系数确定初始井距，按照所述初始井距在所述融合空间模型上添加钻井工程；所述钻井工程包括抽出井和注入井；
根据目标开采区域中体的位置和厚度，在所述融合空间模型上布设抽出井和注入井的过滤器参数；所述过滤器参数包括过滤器的开启位置和长度；
对所述注入井和所述抽出井，进行溶质颗粒运移模拟计算，并对溶质颗粒运移模拟计算结果进行统计，根据统计结果计算井距相关参数；所述溶质颗粒运移模拟计算结果包括流经矿层的粒子数、流经非矿层的粒子数和抽出井回收的粒子数；所述井距相关参数包括粒子回收率、粒子有效利用率和稀释比；
基于所述融合空间模型，对所述初始井距按设定步长递增，得到当前井距，继续进行溶质颗粒运移模拟计算，直至当前井距超过设定阈值停止计算，获得多组井距相关参数，并根据所述多组井距相关参数绘制关系曲线，根据所述关系曲线确定最优井距。
可选地，所述获取砂岩型矿床的钻孔数据，并基于所述钻孔数据，构建目标开采区域的砂岩储层精细化三维地质模型，具体包括：
对所述钻孔数数据进行预处理，并采用基于数学插值的隐式建模方法构建目标开采区域的砂岩储层精细化三维地质模型。
可选地，所述根据矿体厚度与含矿层厚度的比值、砂岩储层的渗透系数确定初始井距，具体包括：
当K＝1～5m/d且P＜1:3时，设定L0＝15m；
当K≥5m/d或P＞1:3时，L0＝20m；
其中，K为砂岩储层的渗透系数，P为矿体厚度与含矿层厚度的比值，L0为初始井距。
可选地，所述根据目标开采区域中矿体的位置和厚度，在所述融合空间模型上布设抽出井和注入井的过滤器参数，具体包括：
当所述矿体厚度大于10m时，抽出井和注入井过滤器位置均以矿体中心位置为基准，抽出井的过滤器长度为矿体厚度的0.8倍；注入井的过滤器长度为矿体厚度的0.6倍；
当矿体厚度小于10m时，抽出井和注入井过滤器位置均以矿体中心位置为基准，抽出井的过滤器长度为矿体厚度的0.9倍，且不短于4m；注入井的过滤器长度为矿体厚度的0.6倍，且不短于3m。
可选地，所述对所述注入井和所述抽出井，进行溶质颗粒运移模拟计算，具体包括：
基于目标开采区域的渗透性能和地下水承压性能，设定抽出井流量和注入井流量、注入井注入的总粒子数以及模拟计算天数，完成溶质颗粒运移模拟计算。
可选地，所述根据统计结果计算井距相关参数，具体包括：
计算抽出井回收粒子数与注入井注入的总粒子数的比值，得到粒子回收率；
计算流经矿层粒子数与注入井注入的总粒子数的比值，得到粒子有效利用率；
计算流经非矿层粒子数与抽出井回收粒子数的比值，得到稀释比。
为实现上述目的，本发明还提供了如下方案：
一种高渗透砂岩铀/铜矿地浸开采的井距确定系统，所述系统包括：
数据获取和精细化三维地质模型构建单元，用于获取砂岩型矿床的钻孔数据，并基于所述钻孔数据，构建目标开采区域的砂岩储层精细化三维地质模型；所述钻孔数据包括钻井坐标、钻井深度、矿体岩性划分信息和矿体品位信息；
体元模型、岩性模型和品位模型构建单元，用于将目标开采区域在三维空间上离散为规则长方体集合，建立砂岩储层空间离散的体元模型；用于在所述砂岩储层精细化三维地质模型的约束下设置各规则长方体的岩性，确定砂岩储层的岩性模型；用于根据各所述规则长方体的岩性，确定各规则长方体的铀/铜品位，构建砂岩储层空间上铀/铜的品位模型；
融合空间模型构建单元，用于对所述体元模型、所述岩性模型和所述品位模型进行融合，得到包含砂岩储层多源信息的融合空间模型；
初始井距确定和钻井工程添加单元，用于根据矿体厚度与含矿层厚度的比值、砂岩储层的渗透系数确定初始井距，按照所述初始井距在所述融合空间模型上添加钻井工程；所述钻井工程包括抽出井和注入井；
过滤器参数布设单元，用于根据目标开采区域中矿层的位置和厚度，在所述融合空间模型上布设抽出井和注入井的过滤器参数；所述过滤器参数包括过滤器的开启位置和长度；
溶质颗粒运移模拟计算、统计和井距相关参数计算单元，用于对所述注入井和所述抽出井，进行溶质颗粒运移模拟计算，并对溶质颗粒运移模拟计算结果进行统计，根据统计结果计算井距相关参数；所述溶质颗粒运移模拟计算结果包括流经矿层的粒子数、流经非矿层的粒子数和抽出井回收的粒子数；所述井距相关参数包括粒子回收率、粒子有效利用率和稀释比；
最优井距确定单元，用于基于所述融合空间模型，对所述初始井距按设定步长递增，得到当前井距，继续进行溶质颗粒运移模拟计算，直至当前井距超过设定阈值停止计算，获得多组井距相关参数，并根据所述多组井距相关参数绘制关系曲线，根据所述关系曲线确定最优井距。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明一种高渗透砂岩铀/铜矿地浸开采的井距确定方法及系统，包括：根据砂岩型矿床的钻孔数据构建目标开采区域的砂岩储层精细化三维地质模型；构建目标开采区域的砂岩储层空间离散的体元模型、岩性模型和砂岩储层空间上铀/铜的品位模型，并对体元模型、岩性模型和品位模型进行融合，得到包含砂岩储层多源信息的融合空间模型；按照初始井距在所述融合空间模型上添加钻井工程，根据目标开采区域中体的位置和厚度，在融合空间模型上布设抽出井和注入井的过滤器参数；对注入井和抽出井，进行溶质颗粒运移模拟计算，并对溶质颗粒运移模拟计算结果进行统计，并计算井距相关参数；基于融合空间模型，对初始井距按设定步长递增，得到当前井距，继续进行溶质颗粒运移模拟计算，直至当前井距超过设定阈值停止计算，获得多组井距相关参数，并根据多组井距相关参数绘制关系曲线，根据所述关系曲线确定最优井距。本发明高渗透砂岩铀/铜矿地浸开采过程中的井距优化设计，具有提高浸出剂利用效率、减少浸出剂稀释和节约矿体开发的钻孔投资等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种高渗透砂岩铀/铜矿地浸开采的井距确定方法的流程图；
图2为本发明一种高渗透砂岩铀/铜矿地浸开采的井距确定系统的模块结构示意图；
图3为本发明具体实施例中含矿含水层及钻井布置示意图；
图4为本发明具体实施例中过滤器贯穿矿层时的粒子运移数据统计；
图5为本发明具体实施例中限制过滤器长度时的粒子运移数据统计；
图6为本发明具体实施例中短井距流场模拟图；
图7为本发明具体实施例中加宽井距后的流场模拟图；
图8为本发明具体实施例中绘制的井距相关参数与井距的关系曲线。
符号说明：
数据获取和精细化三维地质模型构建单元-1，体元模型、岩性模型和品位模型构建单元-2，融合空间模型构建单元-3，初始井距确定和钻井工程添加单元-4，过滤器参数布设单元-5，溶质颗粒运移模拟计算、统计和井距相关参数计算单元-6，最优井距确定单元-7。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种高渗透砂岩铀/铜矿地浸开采的井距确定方法及系统，能够减少浸出剂稀释、提高浸出剂利用率和节约矿体开发的钻孔投资。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明一种高渗透砂岩铀/铜矿地浸开采的井距确定方法，包括：
S1：获取砂岩型矿床的钻孔数据，并基于所述钻孔数据，构建目标开采区域的砂岩储层精细化三维地质模型；所述钻孔数据包括钻井坐标、钻井深度、矿体岩性划分信息和矿体品位信息。
S2：将目标开采区域在三维空间上离散为规则长方体集合，建立砂岩储层空间离散的体元模型；在所述砂岩储层精细化三维地质模型的约束下设置各规则长方体的岩性，确定砂岩储层的岩性模型；根据各所述规则长方体的岩性，确定各规则长方体的铀/铜品位，构建砂岩储层空间上铀/铜的品位模型。岩性模型中，包括粗砂岩、中砂岩、细砂岩等岩性展布信息，以及顶板和底板的空间展布信息。
S3：对所述体元模型、所述岩性模型和所述品位模型进行融合，得到包含砂岩储层多源信息的融合空间模型。
S4：根据矿体厚度与含矿层厚度的比值、砂岩储层的渗透系数确定初始井距，按照所述初始井距在所述融合空间模型上添加钻井工程；所述钻井工程包括抽出井和注入井。在COMSOL软件模块中加入工程数据，直接添加工程即可。
S5：根据目标开采区域中体的位置和厚度，在所述融合空间模型上布设抽出井和注入井的过滤器参数；所述过滤器参数包括过滤器的开启位置和长度。
S6：对所述注入井和所述抽出井，进行溶质颗粒运移模拟计算，并对溶质颗粒运移模拟计算结果进行统计，根据统计结果计算井距相关参数；所述溶质颗粒运移模拟计算结果包括流经矿层的粒子数(MK)、流经非矿层的粒子数(MF)和抽出井回收的粒子数(MC)；所述井距相关参数包括粒子回收率、粒子有效利用率和稀释比。
S7：基于所述融合空间模型，对所述初始井距按设定步长递增，得到当前井距，继续进行溶质颗粒运移模拟计算，直至当前井距超过设定阈值停止计算，获得多组井距相关参数，并根据所述多组井距相关参数绘制关系曲线，根据所述关系曲线确定最优井距。
高渗透砂岩储层，指渗透系数(K)≥1m/d的砂岩储层。
粒子指的是模拟计算软件中的粒子。
进一步地，步骤S1中，所述获取砂岩型矿床的钻孔数据，并基于所述钻孔数据，构建目标开采区域的砂岩储层精细化三维地质模型，具体包括：
对所述钻孔数数据进行预处理，并采用基于数学插值的隐式建模方法构建目标开采区域的砂岩储层精细化三维地质模型。其中，所述钻孔数据来源于矿床勘探阶段，对所述钻孔数数据进行预处理后，按照三维地质建模软件能够识别的数据文件格式进行存储。采用LeapFrog、EVS等软件，进行三维地质建模。
进一步地，步骤S4中，所述根据矿体厚度与含矿层厚度的比值、砂岩储层的渗透系数确定初始井距，具体包括：
当K＝1～5m/d且P＜1:3时，设定L0＝15m。地浸开采井距，从经济上考虑，一般不会短于15m。
当K≥5m/d或P＞1:3时，L0＝20m。
其中，K为砂岩储层的渗透系数，P为矿体厚度与含矿层厚度的比值，L0为初始井距。
进一步地，步骤S5中，所述根据目标开采区域中矿体的位置和厚度，在所述融合空间模型上布设抽出井和注入井的过滤器参数，具体包括：
当所述矿体厚度大于10m时，抽出井和注入井过滤器位置均以矿体中心位置为基准，抽出井的过滤器长度为矿体厚度的0.8倍；注入井的过滤器长度为矿体厚度的0.6倍。
当矿体厚度小于10m时，抽出井和注入井过滤器位置均以矿体中心位置为基准，抽出井的过滤器长度为矿体厚度的0.9倍，且不短于4m；注入井的过滤器长度为矿体厚度的0.6倍，且不短于3m。
进一步地，步骤S6中，所述对所述注入井和所述抽出井，进行溶质颗粒运移模拟计算，具体包括：
基于目标开采区域的渗透性能和地下水承压性能，设定抽出井流量和注入井流量、注入井注入的总粒子数(MZ)以及模拟计算天数(D)，完成溶质颗粒运移模拟计算。
其中，注入井注入的总粒子数量，一般可设为5000～10000粒左右。粒子数量越多，对计算机的计算性能要求越高，模拟运移的计算时间越长，但粒子数量多，计算结果的稳定性越好，依据多个实例计算经验，粒子数取5000粒可满足要求。砂岩储层的渗透系数K＝1～5m/d时，设置为30天，计算结果已相当稳定，为保证更好的稳定性，可考虑设置为60天。
其中，对溶质颗粒运移模拟计算结果进行统计，可通过Python语言编制的统计小程序来实现，具体如下：
(1)首先以Python字典形式定义如下集合：
Particle_Set_Ore——流经矿层的粒子集合；
Particle_Set_Rock——流经非矿层的粒子集合；
Particle_Set_Prod——抽出井回收的粒子集合；
(2)统计算法，可分为三步：
①初始化Particle_Set_Ore、Particle_Set_Rock、Particle_Set_Prod的元素，以及模拟天数D。此时Particle_Set_Ore、Particle_Set_Rock字典中包含相应区域释放的所有粒子信息，Particle_Set_Prod字典中元素信息为空。
②For all d∈D do:(对于每一个运行天数属于设置的模拟时间内)
将抽出粒子信息写入Particle_Set_Prod字典；
更新Particle_Set_Ore和Particle_Set_Rock字典数据；
统计每天抽出井中来自矿层和非矿层内粒子个数。
③绘制分布曲线
分布曲线用来直观判断该模拟计算过程是否趋于稳定。
进一步地，步骤S6中，所述根据统计结果计算井距相关参数，具体包括：
第i次模拟计算结束后，计算抽出井回收粒子数与注入井注入的总粒子数的比值，得到粒子回收率(B1i)。
计算流经矿层粒子数与注入井注入的总粒子数的比值，得到粒子有效利用率(B2i)。
计算流经非矿层粒子数与抽出井回收粒子数的比值，得到稀释比(B3i)，最后，将得到的一组数据[B1i，B2i，B3i]输出。
其中，i＝[1，…，(Lmax-L0)/2.5的取整]；
Lmax为设定井距的最大值，K＝1～5m/d且P＜1:3，可设定Lmax＝60m；K≥5m/d或P＞1:3，Lmax＝80m。
最后，在融合空间模型上调整井距(Li)，在上一模型基础上按2.5m递增。即Li＝Li-1+2.5。然后依次重复步骤S6～S7。若Li＜设定值(Lmax)，返回步骤S6，继续执行步骤S7；若Li≥设定值(Lmax)，跳出此循环，停止计算，获得多组井距相关参数[B1]、[B2]、[B3]，并绘制井距(Li)与粒子回收率(B1i)、粒子有效利用率(B2i)和稀释比(B3i)的关系曲线，根据所述关系曲线的拐点，确定最优井距，即矿体开发的技术和经济均合理的井距。
进一步地，如图2所示，本发明还提供了一种高渗透砂岩铀/铜矿地浸开采的井距确定系统，所述系统包括：数据获取和精细化三维地质模型构建单元1、体元模型、岩性模型和品位模型构建单元2、融合空间模型构建单元3、初始井距确定和钻井工程添加单元4、过滤器参数布设单元5、溶质颗粒运移模拟计算、统计和井距相关参数计算单元6和最优井距确定单元7。
数据获取和精细化三维地质模型构建单元1，用于获取砂岩型矿床的钻孔数据，并基于所述钻孔数据，构建目标开采区域的砂岩储层精细化三维地质模型；所述钻孔数据包括钻井坐标、钻井深度、矿体岩性划分信息和矿体品位信息；
体元模型、岩性模型和品位模型构建单元2，用于将目标开采区域在三维空间上离散为规则长方体集合，建立砂岩储层空间离散的体元模型；用于在所述砂岩储层精细化三维地质模型的约束下设置各规则长方体的岩性，确定砂岩储层的岩性模型；用于根据各所述规则长方体的岩性，确定各规则长方体的铀/铜品位，构建砂岩储层空间上铀/铜的品位模型；
融合空间模型构建单元3，用于对所述体元模型、所述岩性模型和所述品位模型进行融合，得到包含砂岩储层多源信息的融合空间模型；
初始井距确定和钻井工程添加单元4，用于根据矿体厚度与含矿层厚度的比值、砂岩储层的渗透系数确定初始井距，按照所述初始井距在所述融合空间模型上添加钻井工程；所述钻井工程包括抽出井和注入井；
过滤器参数布设单元5，用于根据目标开采区域中矿层的位置和厚度，在所述融合空间模型上布设抽出井和注入井的过滤器参数；所述过滤器参数包括过滤器的开启位置和长度；
溶质颗粒运移模拟计算、统计和井距相关参数计算单元6，用于对所述注入井和所述抽出井，进行溶质颗粒运移模拟计算，并对溶质颗粒运移模拟计算结果进行统计，根据统计结果计算井距相关参数；所述溶质颗粒运移模拟计算结果包括流经矿层的粒子数、流经非矿层的粒子数和抽出井回收的粒子数；所述井距相关参数包括粒子回收率、粒子有效利用率和稀释比；
最优井距确定单元7，用于基于所述融合空间模型，对所述初始井距按设定步长递增，得到当前井距，继续进行溶质颗粒运移模拟计算，直至当前井距超过设定阈值停止计算，获得多组井距相关参数，并根据所述多组井距相关参数绘制关系曲线，根据所述关系曲线确定最优井距。
具体实施例
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
针对二连盆地某高渗透砂岩铀矿床某地段，含矿层K＝5～12m/d，平均约7m/d，含矿层平均厚度约25m，矿体厚度约8～14m，矿体厚度与含矿层厚度之比约为1：2，矿体基本为1层，形态简单，靠近底板发育，如图3所示。
通过已部署的40m五点型采区开拓钻井及其测井数据，建立目标开采区域的砂岩储层精细化三维地质模型，在此模型基础上，首先进行过滤器布设优化，然后进行不同井距条件下的溶质颗粒运移模拟计算并统计绘制曲线图。
(1)过滤器布设优化
对40m井距条件下，过滤器贯穿矿层(过滤器长度等于矿体厚度)、以本发明的限制性方案布设(抽出井过滤器长度为矿体厚度×0.8，注入井过滤器长度为矿体厚度×0.6)等两种方案，在两个对角注入井分别注入5000个粒子，进行30d(d表示天)溶质颗粒运移模拟计算。从实例可见，优化过滤器长度的配置，有利于减少稀释：过滤器贯穿矿层时，抽出井的粒子回收率为91.91％，粒子的有效回收率为75.02％，稀释比为24.98％，统计结果见图4；过滤器按限制性方案布设时，抽出井的粒子回收率为86.33％，粒子的有效回收率为98.47％，稀释比为1.53％，统计结果见图5。
(2)合理井距确定
按照本发明所述方案，以实施例的三维地质模型为基础，按限定的过滤器长度配置方案，井距以L0＝20m，以2.5m为步长递增，进行溶质颗粒运移模拟，模拟时间均为30d，注入井的释放粒子数均为5000个，从剖面上研究“2注1抽”的渗透情况，至Lmax＝80m结束计算。短井距流场模拟及长井距流场模拟图见图6、图7所示。图6和图7为剖面图，模拟的是抽注液钻孔间的水力流线，图中加黑的线条，表示过滤器，其与矿体的相对位置和长度均从图中可看出。
每一个步长作为单独的模型，统计24个模型的计算结果，输出24组井距条件下对应的粒子回收率(B1i)、粒子有效利用率(B2i))和稀释比(B3i)，绘制关系曲线，如图8所示。
曲线拐点为Li＝47.5m时，粒子回收率为92.50％，粒子有效利用率为90.65％，稀释比为2.00％，47.5m即为本实施例的合理井距。实际生产可接受的经济井距可拓展至52.5m，如考虑采区开采强度与产量，40-45m也算是一个合理的范围，而针对该实施例，常用25～35m的井距，显然不是一个经济上合理的井距值。
本实施例同样适高渗透砂岩型铜矿的地浸开采合理井距确定。
本发明的有益效果在于：在高渗透砂岩型铀/铜矿体地浸开发过程中，以尽可能大的井距布设抽注液钻井工程，减少了抽注液钻井数量，使该类矿体地浸开发钻井工程投资和抽注液的动力消耗大幅降低；结合限制性的、能减少无效浸出的过滤器布设方案，使得在大井距开发条件下，浸出剂的有效利用率得以提升、无矿围岩对浸出剂的消耗和浸出液的稀释得以减少，并在注液井→抽液井运移路径上获得较高的浸出液铀/铜浓度，水冶原材料和化学试剂消耗降低，有助于实现高渗透矿体的低成本开发。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种高渗透砂岩铀/铜矿地浸开采的井距确定方法，其特征在于，所述方法包括：
获取砂岩型矿床的钻孔数据，并基于所述钻孔数据，构建目标开采区域的砂岩储层精细化三维地质模型；所述钻孔数据包括钻井坐标、钻井深度、矿体岩性划分信息和矿体品位信息；
将目标开采区域在三维空间上离散为规则长方体集合，建立砂岩储层空间离散的体元模型；在所述砂岩储层精细化三维地质模型的约束下设置各规则长方体的岩性，确定砂岩储层的岩性模型；根据各所述规则长方体的岩性，确定各规则长方体的铀/铜品位，构建砂岩储层空间上铀/铜的品位模型；
对所述体元模型、所述岩性模型和所述品位模型进行融合，得到包含砂岩储层多源信息的融合空间模型；
根据矿体厚度与含矿层厚度的比值、砂岩储层的渗透系数确定初始井距，按照所述初始井距在所述融合空间模型上添加钻井工程；所述钻井工程包括抽出井和注入井；
根据目标开采区域中矿体的位置和厚度，在所述融合空间模型上布设抽出井和注入井的过滤器参数；所述过滤器参数包括过滤器的开启位置和长度；
对所述注入井和所述抽出井，进行溶质颗粒运移模拟计算，并对溶质颗粒运移模拟计算结果进行统计，根据统计结果计算井距相关参数；所述溶质颗粒运移模拟计算结果包括流经矿层的粒子数、流经非矿层的粒子数和抽出井回收的粒子数；所述井距相关参数包括粒子回收率、粒子有效利用率和稀释比；
基于所述融合空间模型，对所述初始井距按设定步长递增，得到当前井距，继续进行溶质颗粒运移模拟计算，直至当前井距超过设定阈值停止计算，获得多组井距相关参数，并根据所述多组井距相关参数绘制关系曲线，根据所述关系曲线确定最优井距。
2.根据权利要求1所述的高渗透砂岩铀/铜矿地浸开采的井距确定方法，其特征在于，所述获取砂岩型矿床的钻孔数据，并基于所述钻孔数据，构建目标开采区域的砂岩储层精细化三维地质模型，具体包括：
对所述钻孔数数据进行预处理，并采用基于数学插值的隐式建模方法构建目标开采区域的砂岩储层精细化三维地质模型。
3.根据权利要求1所述的高渗透砂岩铀/铜矿地浸开采的井距确定方法，其特征在于，所述根据矿体厚度与含矿层厚度的比值、砂岩储层的渗透系数确定初始井距，具体包括：
当K＝1～5m/d且P＜1:3时，设定L0＝15m；
当K≥5m/d或P＞1:3时，L0＝20m；
其中，K为砂岩储层的渗透系数，P为矿体厚度与含矿层厚度的比值，L0为初始井距。
4.根据权利要求1所述的高渗透砂岩铀/铜矿地浸开采的井距确定方法，其特征在于，所述根据目标开采区域中矿体的位置和厚度，在所述融合空间模型上布设抽出井和注入井的过滤器参数，具体包括：
当所述矿体厚度大于10m时，抽出井和注入井过滤器位置均以矿体中心位置为基准，抽出井的过滤器长度为矿体厚度的0.8倍；注入井的过滤器长度为矿体厚度的0.6倍；
当矿体厚度小于10m时，抽出井和注入井过滤器位置均以矿体中心位置为基准，抽出井的过滤器长度为矿体厚度的0.9倍，且不短于4m；注入井的过滤器长度为矿体厚度的0.6倍，且不短于3m。
5.根据权利要求1所述的高渗透砂岩铀/铜矿地浸开采的井距确定方法，其特征在于，所述对所述注入井和所述抽出井，进行溶质颗粒运移模拟计算，具体包括：
基于目标开采区域的渗透性能和地下水承压性能，设定抽出井流量和注入井流量、注入井注入的总粒子数以及模拟计算天数，完成溶质颗粒运移模拟计算。
6.根据权利要求1所述的高渗透砂岩铀/铜矿地浸开采的井距确定方法，其特征在于，所述根据统计结果计算井距相关参数，具体包括：
计算抽出井回收粒子数与注入井注入的总粒子数的比值，得到粒子回收率；
计算流经矿层粒子数与注入井注入的总粒子数的比值，得到粒子有效利用率；
计算流经非矿层粒子数与抽出井回收粒子数的比值，得到稀释比。
7.一种高渗透砂岩铀/铜矿地浸开采的井距确定系统，其特征在于，所述系统包括：
数据获取和精细化三维地质模型构建单元，用于获取砂岩型矿床的钻孔数据，并基于所述钻孔数据，构建目标开采区域的砂岩储层精细化三维地质模型；所述钻孔数据包括钻井坐标、钻井深度、矿体岩性划分信息和矿体品位信息；
体元模型、岩性模型和品位模型构建单元，用于将目标开采区域在三维空间上离散为规则长方体集合，建立砂岩储层空间离散的体元模型；用于在所述砂岩储层精细化三维地质模型的约束下设置各规则长方体的岩性，确定砂岩储层的岩性模型；用于根据各所述规则长方体的岩性，确定各规则长方体的铀/铜品位，构建砂岩储层空间上铀/铜的品位模型；
融合空间模型构建单元，用于对所述体元模型、所述岩性模型和所述品位模型进行融合，得到包含砂岩储层多源信息的融合空间模型；
初始井距确定和钻井工程添加单元，用于根据矿体厚度与含矿层厚度的比值、砂岩储层的渗透系数确定初始井距，按照所述初始井距在所述融合空间模型上添加钻井工程；所述钻井工程包括抽出井和注入井；
过滤器参数布设单元，用于根据目标开采区域中矿体的位置和厚度，在所述融合空间模型上布设抽出井和注入井的过滤器参数；所述过滤器参数包括过滤器的开启位置和长度；
溶质颗粒运移模拟计算、统计和井距相关参数计算单元，用于对所述注入井和所述抽出井，进行溶质颗粒运移模拟计算，并对溶质颗粒运移模拟计算结果进行统计，根据统计结果计算井距相关参数；所述溶质颗粒运移模拟计算结果包括流经矿层的粒子数、流经非矿层的粒子数和抽出井回收的粒子数；所述井距相关参数包括粒子回收率、粒子有效利用率和稀释比；
最优井距确定单元，用于基于所述融合空间模型，对所述初始井距按设定步长递增，得到当前井距，继续进行溶质颗粒运移模拟计算，直至当前井距超过设定阈值停止计算，获得多组井距相关参数，并根据所述多组井距相关参数绘制关系曲线，根据所述关系曲线确定最优井距。
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