CN116335622A - 一种地浸采铀井网布置、生产调控方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种地浸采铀井网布置、生产调控方法及系统，涉及采矿工程领域，该方法包括确定浸采区的主渗透方向；根据主渗透方向对浸采区每一浸采单元采用反九点型井网进行布置；反九点型井网为四边形；反九点型井网的四个顶角的井为中孔径；四个顶角的井在生产阶段进行注液，并满足深井潜水泵抽水的井径要求；反九点型井网的四条边中间的井为小孔径；四条边中间的井为注液井；反九点型井网中心的井为大孔径；中心的井为抽液井；根据浸采区的生产阶段对反九点型井网进行抽注调控。本发明可在地浸采区开采的不同阶段灵活调整抽注井网布置方式，减少非均质砂岩铀资源开采时的溶浸死角，提高铀资源利用率。
Description
技术领域
本发明涉及采矿工程领域，特别是涉及一种地浸采铀井网布置、生产调控方法及系统。
背景技术
砂岩型铀矿地浸开采方法已成为中国最主要的采铀方法。地浸采铀井网设计和布置是砂岩型铀矿开采过程中最重要的采矿设计，关系大到铀资源溶浸覆盖率、资源回收率和采矿效率。但地浸采铀井网布置不是一个简单的问题，影响井网布置的因素包括矿体的地质-水文地质条件，如岩性岩相的发育规律、矿体形态和走向、矿体厚度和含矿层厚度、含矿层的渗透性强弱、生产过程的抽注液能力匹配等，还包括矿山企业生产规模、经济投资、采区回采年限等重要因素。井网布置包括两个方面的参数，一是井网密度，二是井型。井网密度的确定和优选有一套独立的方法，国内地浸采铀常用25～35m井间距。本发明探讨的地浸采铀井网布置是在常用井间距条件下的抽注液钻井布置形式，以及生产的不同阶段抽注液钻井的井网调控方法。
不同的抽注液钻井布置形式主要体现出不同的抽注液井数量比。国内对于渗透性差、面积大、连续性好、承压水头高的矿体，注液难度大，抽液相对容易，一般采用注液井数量多于抽液井数量的井型，如“6注1抽”七点型井型图1；对于渗透性好、面积较小、疏干-弱承压-中等承压水头的矿体，注液相对容易，一般采用“4注1抽”五点型井型(图2)。据统计，中国当前最大单体矿山伊犁盆地某铀矿，已开拓27个采区中，五点型采区为25个，七点型采区为2个；松辽盆地某CO2+O2地浸采铀矿山，已开拓20个采区中七点型采区为17个；五点型采区2个，行列式采区1个；二连盆地某酸法地浸采铀矿山，已开拓13个采区，均为五点型采区。
从溶浸液流的覆盖率来说，七点型优于五点型，但钻孔数量相等的情况下，由于七点型的抽液井数量少于五点型，所以，相同钻井数量下，七点型生产能力比五点型略差。中国当前地浸采铀常用的五点型或七点型井网，均为规则等距井网，不考虑含矿砂体的非均质性等因素。但实际地浸采区各浸采单元平面上的非均质性突出，主要是由于含铀砂体的平面展布受沉积盆地的沉积条件控制，在平行于主河道和古水流方向上，砂体的连续性和渗透性均优于垂直河道和古水流方向；而在垂直于河道方向上，砂体的连通性较差、非均质性强，抽注液沿着渗透性好的通道渗流，最终导致采区各浸采单元铀资源回采程度不均、部分浸采单元的回收周期长；总体表现在：垂直于河道或古水流方向上，铀矿体浸出效果差、铀资源总体利用率低。
针对上述问题，亟需设计和发明一种砂岩型铀矿在不同浸采阶段能够灵活调整的井网布置方式，以减少溶浸死角，提高砂岩铀资源回收率。
发明内容
本发明的目的是提供一种地浸采铀井网布置、生产调控方法及系统，可在地浸采区开采的不同阶段灵活调整抽注井网布置方式，减少非均质砂岩铀资源开采时的溶浸死角，提高铀资源利用率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种地浸采铀井网布置、生产调控方法，包括：
确定浸采区的主渗透方向；
根据主渗透方向对浸采区每一浸采单元采用反九点型井网进行布置；反九点型井网为四边形；反九点型井网的四个顶角的井为中孔径；四个顶角的井在生产阶段进行注液，并满足深井潜水泵抽水的井径要求；反九点型井网的四条边中间的井为小孔径；四条边中间的井为注液井；反九点型井网中心的井为大孔径；中心的井为抽液井；
根据浸采区的生产阶段对反九点型井网进行抽注调控。
可选地，所述确定浸采区的主渗透方向，具体包括：
获取浸采区的砂岩储层沉积方向和物源方向；
根据砂岩储层沉积方向和物源方向确定浸采区的主渗透方向。
可选地，所述根据主渗透方向对浸采区每一浸采单元采用反九点型井网进行布置，具体包括：
当主渗透方向大于非主渗透方向的渗透能力30％～50％以上时，反九点型井网的形状为矩形；
当主渗透方向和非主渗透方向的差异小于设定阈值时，反九点型井网的形状为正方形。
可选地，所述根据浸采区的生产阶段对反九点型井网进行抽注调控，具体包括：
当浸采区为前期-中期的生产阶段时，对反九点型井网采用“8注1抽”的运行方式；“8注1抽”的运行方式为反九点型井网的四个顶角的井和四条边中间的井进行注液，反九点型井网中心的井进行抽液；
当浸采区为中期-后期的生产阶段时，对反九点型井网采用“4注5抽”的运行方式；“4注5抽”的运行方式为反九点型井网的四条边中间的井进行注液，反九点型井网中心的井和四个顶角的井进行抽液。
可选地，所述当浸采区为前期-中期的生产阶段时，对反九点型井网采用“8注1抽”的运行方式，具体包括：
在反九点型井网中心的井下入6吋大功率潜水泵，控制抽水量≥10m3/h，单孔注液量≥1.0m3/h，并控制总体抽液量大于注液量1‰～3‰。
可选地，所述当浸采区为中期-后期的生产阶段时，对反九点型井网采用“4注5抽”的运行方式，具体包括：
在反九点型井网的四个顶角的井下入4吋潜水泵，抽水量控制在3m3/h～5m3/h，并增大注液压力，单孔注液量≥3.0m3/h，并控制抽液量大于注液量3‰～5‰。
一种地浸采铀井网布置、生产调控系统，包括：
主渗透方向确定模块，用于确定浸采区的主渗透方向；
井网布置模块，用于根据主渗透方向对浸采区每一浸采单元采用反九点型井网进行布置；反九点型井网为四边形；反九点型井网的四个顶角的井为中孔径；四个顶角的井在生产阶段进行注液，并满足深井潜水泵抽水的井径要求；反九点型井网的四条边中间的井为小孔径；四条边中间的井为注液井；反九点型井网中心的井为大孔径；中心的井为抽液井；
抽注调控模块，用于根据浸采区的生产阶段对反九点型井网进行抽注调控。
一种存储介质，其上存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被处理器执行时实现所述的方法。
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：
本发明所提供的一种地浸采铀井网布置、生产调控方法及系统，通过根据浸采区的主渗透方向和采用三种孔径的灵活反九点型井网进行布置，结合生产采区不同阶段抽注井网调控制度，可减少非均质砂岩铀资源开采过程中的溶浸死角，提高铀资源利用率。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中七点型井网示意图；(●—注液井；○—抽液井)
图2为现有技术中五点型井网示意图；
图3为本发明所提供的一种地浸采铀井网布置、生产调控方法流程示意图；
图4为反九点型井网钻井布置示意图(·—注液井；○—双功能井；◎—大孔径抽液井)；
图5为反九点型“正方形”井网示意图；
图6为正方形的井网单元；
图7为反九点型“矩形”井网示意图；
图8为矩形的井网单元；
图9为五点型地浸采铀井网示意图；
图10为“4注1抽”五点型地浸采铀井网溶浸覆盖率示意图((a)部分为均质条件下的渗流场，(b)部分为非均值条件下的渗流场)；
图11为七点型地浸采铀井网示意图；
图12为“6注1抽”七点型地浸采铀井网溶浸覆盖率示意图((a)部分为均质条件下的渗流场，(b)部分为非均值条件下的渗流场)；
图13为当浸采区为前期-中期的生产阶段时反九点型井网示意图；
图14为当浸采区为前期-中期的生产阶段时，“8注1抽”九点型地浸采铀井网溶浸覆盖率示意图((a)部分为均质条件下的渗流场，(b)部分为非均值条件下的渗流场)；
图15为当浸采区为中期-后期的生产阶段时反九点型井网示意图；
图16为当浸采区为中期-后期的生产阶段时，“4注5抽”九点型地浸采铀井网溶浸覆盖率示意图((a)部分为均质条件下的渗流场，(b)部分为非均值条件下的渗流场)。
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地浸采铀井网布置、生产调控方法及系统，可在地浸采区开采的不同阶段灵活调整抽注井网布置方式，减少非均质砂岩铀资源开采时的溶浸死角，提高铀资源利用率。
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3所示，本发明所提供的一种地浸采铀井网布置、生产调控方法，包括：
S101，确定浸采区的主渗透方向；
S101具体包括：
获取浸采区的砂岩储层沉积方向和物源方向；
根据砂岩储层沉积方向和物源方向确定浸采区的主渗透方向。
在沉积盆地形成过程中，组成砂岩的颗粒在沉积时受水流影响，颗粒的沉积方向与水流方向一致，但也受局部地形、波浪、底流等因素的影响，表现出宏观上一致，微观上存在差别的情况。总体而言，砂岩的沉积排列对渗流方向具有影响，沿着沉积排列的方向为主渗流方向，垂直沉积排列的方向为最小渗流方向。
S102，根据主渗透方向对浸采区每一浸采单元采用反九点型井网进行布置；反九点型井网为四边形；反九点型井网的四个顶角的井为中孔径；四个顶角的井在生产阶段进行注液，并满足深井潜水泵抽水的井径要求；反九点型井网的四条边中间的井为小孔径；四条边中间的井为注液井；反九点型井网中心的井为大孔径；中心的井为抽液井；
反九点型井网的抽注井布置形式，见图4，四个顶角的井为中孔径(PVC材质，
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)，一般在整个生产阶段均当抽液井使用。
S102具体包括：
当主渗透方向大于非主渗透方向的渗透能力30％～50％以上时，反九点型井网的形状为矩形，如图7和图8所示，将井距的长边方向与主渗透方向设置为一致；
当主渗透方向和非主渗透方向的差异小于设定阈值时，反九点型井网的形状为正方形，如图5和图6所示。
作为一个具体的实施例，对于湖相沉积砂岩铀矿，主渗透方向和非主渗透方向的差异极小时，正方形井网的中心为大孔径抽液井
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)，四条边的中心位置为注液井/>
S103，根据浸采区的生产阶段对反九点型井网进行抽注调控。
由于砂岩铀储层沉积的韵律性和不规则性，导致砂岩的渗透性在平面上的非均质性凸显，直接控制了注入浸出剂的渗流方向和浸铀效果；在非均质地层条件下，抽注孔之间的渗流场并不是理想的“纺锤状”，而是受到非均质地层影响变得更为复杂，浸采单元内存在较大的溶浸死角。改变生产阶段的抽注井网形式或加密井网，是解决非均质性矛盾、提高铀资源利用率的根本手段，加密井网意味着更多的钻井工程投入，所以首选措施是“改变抽注井网的工作模式”—进行井网调控。
S103具体包括：
当浸采区为前期-中期的生产阶段时(如投用第1～第3年末)，对反九点型井网采用“8注1抽”的运行方式；“8注1抽”的运行方式为反九点型井网的四个顶角的井和四条边中间的井进行注液，反九点型井网中心的井进行抽液；
当浸采区为中期-后期的生产阶段(如采区投入运行后的第4年～第6年末)时，对反九点型井网采用“4注5抽”的运行方式；“4注5抽”的运行方式为反九点型井网的四条边中间的井进行注液，反九点型井网中心的井和四个顶角的井进行抽液。
当浸采区为前期-中期的生产阶段时，对反九点型井网采用“8注1抽”的运行方式，具体包括：
在反九点型井网中心的井下入6吋大功率潜水泵，控制抽水量≥10m3/h，单孔注液量≥1.0m3/h，并控制总体抽液量大于注液量1‰～3‰。
当浸采区为中期-后期的生产阶段时，对反九点型井网采用“4注5抽”的运行方式，具体包括：
在反九点型井网的四个顶角的井下入4吋潜水泵，抽水量控制在3m3/h～5m3/h，并增大注液压力，单孔注液量≥3.0m3/h，并控制抽液量大于注液量3‰～5‰。
结合实施例，“4注5抽”反九点型井网布置形式下，溶浸死角面积比“8注1抽”的井网布置小五分之四以上，并使得采区生产前期和中期未充分溶浸的区域，通过井网布局改变得到了溶浸，极大减少了浸采单元的溶浸死角面积，提高了资源利用率。
以新疆某地浸采区的其中一个浸采单元为例，五点型井型，如图9所示，27m井间距，渗透系数为0.5m/d，均质地层条件下，通过数值模拟，理论上溶浸覆盖率可达75％(图10的(a)部分)；考虑地层非均质条件，同样的井型井距，采用数值模拟，溶浸覆盖率约为40％(图10的(b)部分)；而生产实际中，该浸采单元6年回采率仅为23.6％。
在相同物性参数条件(含矿含水层厚度、矿体厚度、过滤器长度、相同井间距)下，以抽井为中心，若布置为“6注1抽”的七点型井型，如图11所示，均质地层条件下，通过数值模拟，理论上溶浸覆盖率可达83％(图12的(a)部分)；考虑地层非均质条件，同样的井型井距，采用数值模拟，溶浸覆盖率约为50％(图12的(b)部分)。
该实施例的模拟计算结果与苏联地浸专家使用染色体对不同井型溶浸液的覆盖率室内研究结论基本一致：在相同的操作条件下，五点型和七点型分别得到的被染色溶液浸润到的矿石量与总矿石量为75％和80％。加大井间距，可以增加溶浸液流的覆盖面积，但回收周期明显增长。
因此，综合五点型、七点型两种井型，在非均质地层条件实际情况下，浸采单元的溶浸有效覆盖率较低，铀资源利用率有待提高。
为验证该发明提出的“反九点型”地浸采铀新型井网，仍以新疆某地浸采区浸采单元的物性参数条件为例开展研究：
布置“8注1抽”井网形式，如图13所示，均质地层条件下，通过数值模拟，理论上溶浸覆盖率可达93％(14的(a)部分)；考虑地层非均质条件，同样的井型井距，采用数值模拟，溶浸覆盖率约为54％(图14的(b)部分)。
将“8注1抽”井网改为“4注5抽”反九点型井网时，并如图15所示，均质地层条件下数值模拟的溶浸覆盖率与“8注1抽”接近，约93％(图16的(a)部分)；考虑地层非均质条件，反九点型井网溶浸覆盖率可达85％(图16的(b)部分)。
采区生产过程中，可在投产第1～3年，采用“8注1抽”模式，使得图14的(b)部分的A、B、C、D区域得到较好溶浸；投产第4～6年，采用“4注5抽”模式，使得图16的(b)部分的AB、AC、BD、CD区域得到较好溶浸，切实提高实际非均质浸采单元的铀资源回采率。
反九点型井网的钻井井径大小及井的布置形式、砂岩铀矿储层的主渗透方向识别和优化的“矩形”反九点井网布置、采区生产不同阶段抽注井网的调控方法等三个方面。能够针对实际地浸采区各浸采单元平面上的非均质特性，利用反九点型井网灵活调控的优势在采区生产的不同阶段进行抽注井网调整，达到减小溶浸死角、提高铀资源回收率的目的。
对应上述方法，本发明还提供一种地浸采铀井网布置、生产调控系统，包括：
主渗透方向确定模块，用于确定浸采区的主渗透方向；
井网布置模块，用于根据主渗透方向对浸采区每一浸采单元采用反九点型井网进行布置；反九点型井网为四边形；反九点型井网的四个顶角的井为中孔径；四个顶角的井在生产阶段进行注液，并满足深井潜水泵抽水的井径要求；反九点型井网的四条边中间的井为小孔径；四条边中间的井为注液井；反九点型井网中心的井为大孔径；中心的井为抽液井；
抽注调控模块，用于根据浸采区的生产阶段对反九点型井网进行抽注调控。
基于上述描述，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的计算机存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
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 (8)
1.一种地浸采铀井网布置、生产调控方法，其特征在于，包括：
确定浸采区的主渗透方向；
根据主渗透方向对浸采区每一浸采单元采用反九点型井网进行布置；反九点型井网为四边形；反九点型井网的四个顶角的井为中孔径；四个顶角的井在生产阶段进行注液，并满足深井潜水泵抽水的井径要求；反九点型井网的四条边中间的井为小孔径；四条边中间的井为注液井；反九点型井网中心的井为大孔径；中心的井为抽液井；
根据浸采区的生产阶段对反九点型井网进行抽注调控。
2.根据权利要求1所述的一种地浸采铀井网布置、生产调控方法，其特征在于，所述确定浸采区的主渗透方向，具体包括：
获取浸采区的砂岩储层沉积方向和物源方向；
根据砂岩储层沉积方向和物源方向确定浸采区的主渗透方向。
3.根据权利要求1所述的一种地浸采铀井网布置、生产调控方法，其特征在于，所述根据主渗透方向对浸采区每一浸采单元采用反九点型井网进行布置，具体包括：
当主渗透方向大于非主渗透方向的渗透能力30％～50％以上时，反九点型井网的形状为矩形；
当主渗透方向和非主渗透方向的差异小于设定阈值时，反九点型井网的形状为正方形。
4.根据权利要求1所述的一种地浸采铀井网布置、生产调控方法，其特征在于，所述根据浸采区的生产阶段对反九点型井网进行抽注调控，具体包括：
当浸采区为前期-中期的生产阶段时，对反九点型井网采用“8注1抽”的运行方式；“8注1抽”的运行方式为反九点型井网的四个顶角的井和四条边中间的井进行注液，反九点型井网中心的井进行抽液；
当浸采区为中期-后期的生产阶段时，对反九点型井网采用“4注5抽”的运行方式；“4注5抽”的运行方式为反九点型井网的四条边中间的井进行注液，反九点型井网中心的井和四个顶角的井进行抽液。
5.根据权利要求4所述的一种地浸采铀井网布置、生产调控方法，其特征在于，所述当浸采区为前期-中期的生产阶段时，对反九点型井网采用“8注1抽”的运行方式，具体包括：
在反九点型井网中心的井下入6吋大功率潜水泵，控制抽水量≥10m3/h，单孔注液量≥1.0m3/h，并控制总体抽液量大于注液量1‰～3‰。
6.根据权利要求4所述的一种地浸采铀井网布置、生产调控方法，其特征在于，所述当浸采区为中期-后期的生产阶段时，对反九点型井网采用“4注5抽”的运行方式，具体包括：
在反九点型井网的四个顶角的井下入4吋潜水泵，抽水量控制在3m3/h～5m3/h，并增大注液压力，单孔注液量≥3.0m3/h，并控制抽液量大于注液量3‰～5‰。
7.一种地浸采铀井网布置、生产调控系统，其特征在于，包括：
主渗透方向确定模块，用于确定浸采区的主渗透方向；
井网布置模块，用于根据主渗透方向对浸采区每一浸采单元采用反九点型井网进行布置；反九点型井网为四边形；反九点型井网的四个顶角的井为中孔径；四个顶角的井在生产阶段进行注液，并满足深井潜水泵抽水的井径要求；反九点型井网的四条边中间的井为小孔径；四条边中间的井为注液井；反九点型井网中心的井为大孔径；中心的井为抽液井；
抽注调控模块，用于根据浸采区的生产阶段对反九点型井网进行抽注调控。
8.一种存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，当所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。
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